TÓM TẮT:
Da thật là vật liệu đắt tiền nhất trong số các loại vật liệu được sử dụng trong ngành Ô tô để bọc ghế và các chi tiết nội thất (trần xe, vách cửa, vô lăng, cần số,...) nhằm tăng tính thẩm mỹ, tiện nghi của nội thất xe. Ở trong nước, nhu cầu đối với sản phẩm da thuộc dùng trong nội thất xe ô tô nói riêng và ngành Công nghiệp hỗ trợ ô tô rất lớn. Trong khi đó, tỷ lệ nội địa hóa đối với các dòng xe ô tô, đặc biệt là xe cá nhân đến 9 chỗ ngồi còn thấp. Bằng các nghiên cứu thực nghiệm và thiết lập quy trình công nghệ, đã thu được công nghệ mới và thân thiện với môi trường; tạo ra sản phẩm da bọc nội thất ô tô đáp ứng yêu cầu chất lượng và tính thẩm mỹ dùng cho nội thất trong xe ô tô.
TỪ KHÓA: da bọc nội thất ô tô, sản xuất da thuộc, thân thiện môi trường, nội địa hóa sản phẩm, ngành công nghiệp hỗ trợ ô tô.
1. Đặt vấn đề
Là một trong những ngành công nghiệp trọng điểm trong nền kinh tế của đất nước, ngành Công nghiệp da giầy của nước ta hàng năm đều đem về hàng chục tỷ USD xuất khẩu và tạo ra hàng triệu công ăn việc làm cho người lao động. Bên cạnh những thuận lợi khi tham gia vào các Hiệp định thương mại tự do của thế giới, nền kinh tế của Việt Nam đòi hỏi phải đẩy mạnh công nghiệp phụ trợ để có thể hưởng các ưu đãi khi các hiệp định có hiệu lực. Đối với lĩnh vực da giầy, phát triển và nâng cao chất lượng ngành Công nghiệp thuộc da được coi là ưu tiên hàng đầu.
Hiện nay, công nghiệp hỗ trợ cho ngành Ô tô Việt Nam vẫn còn kém phát triển cả về số lượng, năng lực, số lượng chủng loại và chất lượng sản phẩm. Da thuộc là một trong số các loại vật liệu được dùng phổ biến không chỉ trên các chi tiết (trần xe, vách cửa, vô lăng, cần số,…), mà còn được sử dụng để bọc ghế bên trong ô tô. Mặc dù da thuộc chiếm tỷ trọng lớn trong giá trị của các sản phẩm thời trang (giầy dép, túi ví, nội thất trong nhà,...). Tuy nhiên, sản xuất da thuộc dùng trong nội thất ô tô rất hạn chế về số lượng và chất lượng, chưa đáp ứng được nhu cầu của thị trường trong nước, phần lớn đều được nhập khẩu từ nước ngoài.
Vì vậy, việc phát triển công nghệ sản xuất da bọc ghế ô tô chất lượng từ nguồn da nguyên liệu trong nước, góp phần cung ứng và tăng tỉ lệ nội địa hóa nguồn nguyên vật liệu da thuộc trong nước, và thúc đẩy các hoạt động nghiên cứu nhằm giải quyết các vấn đề thực tiễn của ngành Da giày, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất da bọc ghế ô tô nói riêng và nền kinh tế nước ta nói chung là hết sức cần thiết.
Nội dung của bài báo là kết quả nghiên cứu của đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Công Thương được thực hiện trong 2 năm (2022-2023): “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thuộc da sử dụng nguồn nguyên liệu trong nước để tạo ra sản phẩm da bọc nội thất ô tô và sản xuất thử nghiệm nhằm hoàn thiện công nghệ để nâng cao khả năng nội địa hóa sản phẩm phục vụ ngành công nghiệp hỗ trợ ô tô”. Kết quả đã tiến hành thiết lập, thử nghiệm, hiệu chỉnh và hoàn thiện công nghệ, đồng thời sản xuất thử nghiệm tạo ra sản phẩm da thuộc đạt yêu cầu về chất lượng, tính thẩm mỹ dùng trong nội thất xe ô tô bằng ứng dụng công nghệ mới, thân thiện với môi trường.
2. Phương pháp, nội dung nghiên cứu
Do các tính chất của da bọc nội thất ô tô đòi hỏi cao về mặt chất lượng nên da nguyên liệu đầu vào cần được phân loại, lựa chọn các con da có chất lượng tốt từ sau khi lột mổ (đối với da tươi) và sau khâu bảo quản: tránh các con da bị hư hỏng, thối rữa; các vết sẹo, vết trầy xước hay vết dao quá sâu, nếp nhăn hay các khuyết tật lớn, có ảnh hưởng tới công nghệ áp dụng và quá trình thử nghiệm, chất lượng cũng như tính thẩm mỹ của da thành phẩm.
Các loại hóa chất được sử dụng trong quá trình nghiên cứu bao gồm:
- Các hóa chất cơ bản được sản xuất trong nước hoặc nhập từ Trung Quốc (axit, muối);
- Các hóa chất đặc thù được cung cấp từ các đại lý của các hãng hóa chất tại các nước Singapore, Thổ Nhĩ Kỳ, Ấn Độ,... đang có mặt trên thị trường;
- Các hóa chất chỉ thị màu được sử dụng là loại hóa chất phân tích.
Các thiết bị chính được sử dụng gồm thùng quay sản xuất thực nghiệm; máy nạo mỡ, máy xẻ, máy ép nước, máy bào, máy ty, máy sấy chân không, máy vò mềm, máy đánh mặt, máy chải bụi và hệ thống sơn phủ trau chuốt cùng một số công cụ hỗ trợ khác (cân hóa chất, nhiệt kế, giấy đo pH, dung dịch chỉ thị màu,...).
Công nghệ sản xuất da bọc nội thất ô tô được tiến hành theo các bước như sau:
- Chuẩn bị nguyên liệu:
Da bò nguyên liệu được rũ muối và xén diềm nhằm loại bỏ các phần đầu, chân, muối,v.v và chuyển qua khâu chuẩn bị thuộc.
- Khâu chuẩn bị thuộc và thuộc [1, 2, 4]:
Công nghệ tại khâu chuẩn bị thuộc và thuộc được kế thừa từ một số công trình nghiên cứu trước đây của các đồng nghiệp. Sự khác nhau giữa công nghệ chuẩn bị thuộc và thuộc da bọc nội thất ô tô so với công nghệ sản xuất da thuộc thông thường ở chỗ sử dụng các hóa chất mới thân thiện với môi trường, có khả năng phân hủy sinh học, giảm thiểu sử dụng các hóa chất độc hại tại các công đoạn hồi tươi, tẩy lông - ngâm vôi, tẩy vôi - làm mềm. Các hóa chất được sử dụng được tính theo khối lượng da nguyên liệu đầu vào tại từng công đoạn.
Điều đặc biệt cần được lưu ý tại khâu này là công đoạn ngâm vôi nhằm mở được cấu trúc sợi và các bó sợi collagen trong da và diễn ra đồng đều trên toàn bộ tấm da. Trên cơ sở của quá trình thử nghiệm đã bổ sung thêm bước ngâm vôi lại nhằm tăng cường hiệu quả của việc mở cấu trúc sợi collagen trong da.
Da sau khi tẩy vôi, làm mềm được axit hóa và thuộc sử dụng muối crom. Dung dịch sau thuộc được nâng pH đến giá trị pH~4,0 sử dụng chất nâng kiềm có chứa MgO. Nhiệt độ co của da thuộc crom (da wet-blue) được kiểm tra theo phương pháp Boilling test và đạt yêu cầu.
Một số hoạt động cơ học trong công đoạn này được thực hiện bằng máy như: nạo mỡ, xẻ da; trong đó, độ dầy da sau khi xẻ từ 2,5-4,0mm.
- Khâu hoàn thành ướt: đây là công đoạn quan trọng quyết đến tính chất, chất lượng của da bọc nội thất ô tô [5, 6]:
Da sau khi thuộc crom được ép nước, bào lấy cự li thích hợp và tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm tiếp theo (phần trăm khối lượng nước và các hóa chất được tính theo khối lượng da sau khi bào).
Các bước công nghệ chính tại khâu hoàn thành ướt bao gồm: tái thuộc - trung hòa, thuộc lại - làm đầy, nhuộm màu, ăn dầu.
Điểm khác biệt của công đoạn này đối với da bọc ghế ô tô so với các loại da thuộc khác đó là trước khi trung hòa đã thực hiện tái thuộc bằng chất thuộc Granofin F-90 (thay vì sử dụng chất thuộc crom), nhựa acrylic, chất khử mùi có tác dụng tăng cường khả năng làm đầy, giảm ma sát giữa các sợi và mang lại sự linh hoạt, đàn hồi cho da; đồng thời bổ sung lượng crom bị mất đi khi vắt mễ, ép bào.
Các hóa chất được sử dụng là các hóa chất mới với độc tính thấp, không chứa các tác nhân độc hại với môi trường, được cung cấp bởi các hãng hóa chất thuộc da uy tín đảm bảo các yêu cầu về mặt kỹ thuật cũng như môi trường.
- Khâu hoàn thành khô [2, 6, 7]: công đoạn quan trọng ảnh hưởng tới tính thẩm mĩ, vẻ cảm quan và sự đồng nhất về chất lượng của da thành phẩm.
Các bước công nghệ tại khâu hoàn thành khô gồm: ty ép, sấy, phơi khô, hồi ẩm, vò mềm, chà mặt và sơn phủ hoàn thiện.
Với mục tiêu nhằm tạo ra sản phẩm da thuộc chất lượng, dùng để bọc ghế và các chi tiết trong nội thất của các dòng xe cá nhân từ 4 đến 9 chỗ ngồi, phương pháp trau chuốt được lựa chọn gồm:
+ Trau chuốt pigmented áp dụng với da dùng để bọc ghế: đây là các chi tiết chịu nhiều tác động của môi trường và quá trình sử dụng, đồng thời đòi hỏi sự đồng nhất cao về màu sắc, chất lượng trên bề mặt da.
+ Trau chuốt semi-anilin áp dụng đối với sản phẩm da thuộc dùng để bọc các chi tiết khác (trần xe, vách cửa, cần số, vô lăng,...): nhằm giữ lại vẻ tự nhiên, tính thẩm mĩ cho da thuộc.
Các hóa chất được sử dụng tại bước trau chuốt và hoàn thiện gồm: chất che phủ, chất làm đầy bề mặt, các chất tạo màng dạng polyme acrylic và urethan, chất chống bám dính, chất tạo màu pigment và liquid dye, chất tạo bóng, chất tạo liên kết chéo và chất chống mốc. Các hóa chất được trộn theo tỷ lệ phù hợp theo từng lớp phun xì kết hợp làm khô/in giữa các lần phun nhằm cố định lớp màng hóa chất. Ngoài ra, còn sử dụng phương pháp căng khô (nhằm giảm độ bai dãn) và vò mềm, quay khan nhằm tăng cường độ mềm mại cho sản phẩm.
3. Các kết quả đạt được
3.1. Chất lượng da thành phẩm
Da bọc nội thất ô tô được phân tích, kiểm tra một số chỉ tiêu về độ bền da thuộc - chỉ tiêu cơ lý (độ bền xé, độ bền uốn gấp, độ bám dính màng trau chuốt, độ bền màu với các chu kỳ chà xát qua lại, độ bền màu với ánh sáng,...) và các chỉ tiêu môi trường - chỉ tiêu hóa học (độ ẩm, độ pH, hàm lượng crom VI, hàm lượng formandehyt,...) theo các tiêu chuẩn TCVN của Việt Nam. Kết quả phân tích cơ lý hóa đối với da thành phẩm được thể hiện trong Bảng 1.
Bảng 1. Đặc tính cơ lý hóa của da thuộc dùng trong nội thất ô tô
|
TT |
Chỉ tiêu chất lượng cơ lý - hóa chủ yếu |
Đơn vị tính |
Kết quả |
|
|
Da dùng cho ghế |
Da dùng cho các chi tiết khác |
|||
|
I |
Chỉ tiêu cơ lý |
|
|
|
|
1 |
Độ dầy |
mm |
1,4 |
1,24 |
|
2 |
Độ bền xé |
N/mm |
120 |
34 |
|
3 |
Độ bền uốn gấp |
Lần |
Da không bị rạn mặt |
Da không bị rạn mặt |
|
4 |
Độ bám dính màng trau chuốt |
N/10mm |
10 |
6 |
|
5 |
Độ bền màu với các chu kỳ chà xát qua lại: Độ bền màu với mồ hôi sau 50 chu kỳ: |
Thang xám |
6
5 |
4
4 |
|
6 |
Độ bền màu với ánh sáng |
Thang xanh |
5 |
5 |
|
7 |
Tính bắt cháy |
|
Đạt |
Đạt |
|
8 |
Độ bền với rạn nứt lạnh của lớp trau chuốt * |
- 15oC |
Không bị rạn nứt |
Không bị rạn nứt |
|
9 |
Độ bền màu với đốm nước |
Thang xám |
6 Không phồng rộp |
3 Không phồng rộp |
|
II |
Chỉ tiêu hóa học |
|
|
|
|
1 |
Hàm lượng độ ẩm |
% |
13 |
17 |
|
2 |
Hàm lượng chất hòa tan trong diclometan (CH2Cl2 ) |
% |
1,85 |
8 |
|
3 |
Hàm lượng chất vô cơ, hữu cơ hòa tan trong H2O |
% |
1,4 |
4 |
|
4 |
Hàm lượng Tro sunphat hóa tổng và Tro sunphat hóa không hoà tan trong H2O |
% |
6,1 |
5 |
|
5 |
Hàm lượng chất thuộc Oxyt Crome (Cr2O3) |
% |
2,82 |
2,75 |
|
6 |
Độ pH |
|
3,6 |
3,6 |
|
7 |
Hàm lượng Cr (VI) |
ppm |
Không phát hiện |
Không phát hiện |
|
8 |
Hàm lượng fomanđehyt |
ppm |
16 |
15 |
|
9 |
Hàm lượng azo |
ppm |
Không phát hiện |
Không phát hiện |
Nguồn: Tác giả
Kết quả phân tích chất lượng của da bọc nội thất ô tô cho thấy đã đạt các yêu cầu về các chỉ tiêu cơ lý, hóa học so với yêu cầu đề ra.
- Về mặt cảm quan:
+ Da thành phẩm có độ mềm dẻo, độ đầy, chắc và có độ tự nhiên cần thiết
+ Bề mặt trau chuốt của da thành phẩm có màu sắc đồng đều, cảm giác tay tốt.
- Về độ ổn định của công nghệ:
Trên cơ sở các lô sản xuất thử đã được thực hiện có thể thấy số lượng các sản phẩm tạo ra tương đối đồng đều và ổn định về chất lượng.
- Về chất lượng sản phẩm:
+ Kết quả phân tích một số chỉ tiêu cơ lý của da thành phẩm cho thấy: da thành phẩm đạt yêu cầu về các chỉ tiêu chất lượng.
+ Hàm lượng độ ẩm, hàm lượng oxit crom (Cr2O3) trong da và pH của da thành phẩm đạt giá trị tiêu chuẩn;
+ Da thành phẩm không có chứa Crom (VI) là tác nhân độc hại, gây nguy hiểm tới sức khỏe con người và môi trường;
+ Hàm lượng các chất có khả năng gây ô nhiễm môi trường (hàm lượng chất béo, hàm lượng fomanđehyt trong da, hàm lượng thuốc nhuộm azo bị cấm) ở ngưỡng an toàn theo tiêu chuẩn, không gây độc hại tới môi trường.
3.2. Hiệu quả về mặt môi trường
Xét về mặt môi trường, công nghệ sản xuất da bọc dùng trong nội thất ô tô được xây dựng đã mang lại hiệu quả rõ rệt trong việc bảo vệ và cải thiện sự ô nhiễm môi trường:
- Bảo quản da nguyên liệu bằng dung dịch muối bão hòa kết hợp ướp muối hạt đã giảm thiểu được lượng muối sử dụng, lượng muối thải ra môi trường (có chứa Cl- - tác nhân rất khó xử lý trong nước thải) mà vẫn đảm bảo chất lượng da nguyên liệu;
- Công nghệ hồi tươi và tẩy lông - ngâm vôi sử dụng các enzym có khả năng phân hủy sinh học trong tự nhiên đã giúp giảm thiểu các hóa chất có khả năng gây độc hại, giảm thiểu hàm lượng TDS và TS trong nước thải;
- Công nghệ tẩy vôi - làm mềm sử dụng hợp chất hữu cơ dễ phân hủy đã giúp giảm thiểu hàm lượng amoni (NH4+) trong nước thải, giảm thiểu chi phí xử lý;
- Dung dịch thuộc có chứa crom sau công đoạn thuộc có thể thu hồi, tái chế và quay vòng cũng giúp giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng, giảm thiểu lượng crom phát thải trong nước thải thuộc da, từ đó giảm thiểu chi phí xử lý;
- Công nghệ hoàn thành ướt: hạn chế sử dụng phẩm nhuộm dạng phức kim loại; sử dụng các syntan và phẩm nhuộm dạng lỏng kết hợp với các chất trợ xuyên nhằm tăng cường khả năng hấp thụ syntan và phẩm nhuộm vào trong da; không sử dụng các loại dầu và chất béo gốc dung môi hữu cơ (giảm thiểu tải trọng COD trong nước thải) cũng như các loại dầu gốc hữu cơ có chứa halogen (AOX) hay hóa chất dạng polyalkal được clo hóa (PCA);
- Công nghệ hoàn thành khô: sử dụng các loại chất tạo màu (liquid dye và pigment) không chứa kim loại nặng hay các hợp chất chứa AOX, các hợp chất alkylphenol được ethoxyl hóa (APEO), các hóa chất dạng N-methyl-pyrroline (NMP); thay thế hóa chất trong lớp bóng hệ dung môi bằng các chất hệ nước đã giảm thiểu ô nhiễm các chất hữu cơ dễ bay hơi, giảm thiểu ô nhiễm môi trường;
Mặt khác phương pháp phun xì tại áp lực thấp đem lại hiệu suất cao khi sử dụng, giảm thiểu lượng hóa chất dư thừa tại các lớp sơn phủ khi phun xì cũng giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong nước thải.
4. Kết luận
Nhóm thực hiện đề tài đã xây dựng và xác lập được quy trình công nghệ sản xuất da thuộc dùng trong nội thất ô tô khả thi. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu cơ lý hóa của sản phẩm cho thấy, da thuộc đã đạt yêu cầu về các tính chất cơ lý và ổn định đồng thời không chứa/chứa với hàm lượng rất thấp các tác nhân có thể gây độc hại tới môi trường và an toàn với người sử dụng.
Kết quả nghiên cứu mở ra khả năng phát triển và triển khai ứng dụng kết quả nghiên cứu trong thực tế sản xuất nhằm tạo ra sản phẩm da thuộc chất lượng, có phạm vi ứng dụng rộng rãi; đáp ứng yêu cầu của thị trường trong việc sản xuất đa dạng các mặt hàng dùng để bọc các chi tiết khác nhau trong nội thất ô tô; góp phần cung ứng nguyên vật liệu da thuộc cho ngành Công nghiệp hỗ trợ ô tô trong nước, phục vụ nhu cầu thị trường trong nước, hướng tới xuất khẩu.
Công nghệ thuộc da dùng trong nội thất ô tô là công nghệ mới với nhiều ưu điểm, mang tính tiên tiến và hiện đại, có khả năng áp dụng tốt vào thực tiễn; giúp các doanh nghiệp chủ động trong sản xuất, tăng tỷ lệ nội địa hóa da thuộc trong nước, đáp ứng yêu cầu về xuất xứ nguyên vật liệu trong sản phẩm da - giầy xuất khẩu theo các Hiệp định thương mại Việt Nam đã tham gia; đồng thời góp phần giải quyết bài toán về nâng cao năng lực sản xuất, chất lượng cho ngành Thuộc da, phát triển công nghiệp hỗ trợ sản xuất nguyên vật liệu nói chung và da thuộc chất lượng cao nói riêng, cũng như giúp cải thiện về mặt môi trường và sức khỏe con người.
Lời cảm ơn
Nhóm tác giả chân thành cảm ơn Bộ Công Thương đã hỗ trợ cấp kinh phí thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thuộc da sử dụng nguồn nguyên liệu trong nước để tạo ra sản phẩm da bọc nội thất ô tô và sản xuất thử nghiệm nhằm hoàn thiện công nghệ để nâng cao khả năng nội địa hóa sản phẩm phục vụ ngành công nghiệp hỗ trợ ô tô” theo Hợp đồng số 39/2023/HĐ-CN/CNHT.
Tài liệu tham khảo:
[1] Lưu Thị Trâm, (2020). Nghiên cứu phát triển công nghệ thuộc da mũ giày tiên tiến, thân thiện với môi trường và sản xuất thử nghiệm tạo ra sản phẩm phù hợp nhu cầu thời trang, Đề tài Nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Bộ Công Thương.
[2] Nguyễn Mạnh Khôi, (2016). Nghiên cứu công nghệ thuộc da trâu, bò thân thiện với môi trường phục vụ sản xuất các mặt hàng da thuộc có giá trị cao, thay thế nhập khẩu, Chương trình KHCN trọng điểm cấp Nhà nước giai đoạn 2011-2015.
[3]. Phạm Phú Dũng, (2020). Nghiên cứu công nghệ sản xuất da chống thấm nước (waterproof) đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu, Đề tài Nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Bộ Công Thương.
[4]. Trần Ngọc Sơn, (2021). Nghiên cứu phát triển công nghệ thuộc da Nubuck và sản xuất thử nghiệm tạo ra sản phẩm phù hợp nhu cầu thời trang cao cấp trong nước, Đề tài Nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Bộ Công Thương.
[5]. A split leather and manufacturing method for car seats. [online] Available at: https://patents.google.com/patent/KR100853546B1/en, 21 August 2008.
[6]. Pocket Book for the Leather Technologist, BASF Aktiengesellschaft 67056 Ludwigshafen Germany, p211-213.
[7]. Testing automotive leather. [online] Available at https://www.leathermag.com/features/featuretesting-automotive-leather/, 16 May 2003.
A study on the production of leather for car interiors to increase the automotive localization rate in Vietnam
Le Tran Vu Anh1
Nguyen Chi Thanh1
Pham Phu Dung1
Luu Thi Tram1
Nguyen Mai Cuong et al.1
1Leather and Shoe Research Institute, Ministry of Industry and Trade
Abstract:
Genuine leather is the most expensive material to increase the quality, aesthetics, and comfort of car interiors, such as the car ceiling, car door, steering wheel, gear lever, etc. In Vietnam, there is a large demand for leather products used for car interiors in particular and for the automotive supporting industry in general. The automotive localization rate in Vietnam, especially for personal cars with up to nine seats, is still low. By applying technological advancements and environmentally friendly treatment processes, this study presented a production method for leather that meets quality and aesthetic requirements for car interiors.
Keywords: leather for car interiors, leather production, environmentally friendly, product localization, automotive supporting industry.
[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 26 tháng 12 năm 2023]
