[ Báo cáo khoa học ] Nghiên cứu ứng dụng phèn nhôm sản xuất trong nước để thuộc da thay thế cho phèn nhôm nhập khẩu

Tóm tắt nội dung đề tài Đề tài: “Nghiờn cứu ứng dụng phốn nhụm sản xuất trong nước để thuộc da thay thế cho phốn nhụm nhập ngoại” được tiến hành theo hợp đồng nghiờn cứu khoa học số 166.

VIỆN NGHIÊN CỨU DA - GIẦY

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Tên đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng phèn nhôm sản xuất trong

nước để thuộc da thay thế cho phèn nhôm nhập ngoại”

HÀ NỘI, 12/2009

Đề tài được thực hiện trên cơ sở Hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ mã số 166.09/R-D/HĐ-KHCN ngày 19 tháng 3 năm 2009

Môc lôc

TT TRANG

5 PHẦN V TỔNG QUÁT HOÁ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

NGHIÊN CỨU

43

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

TT Họ và tên

Học hàm, Học vị

Cơ quan công

1 KS Nguyễn Hữu Cung Kỹ sư Viện NCDG Chủ nhiệm

2 KS Nguyễn Hữu Cường Kỹ sư Viện NCDG Cộng tác viên

3 KS Phó Đức Hạnh Kỹ sư Viện NCDG Cộng tác viên

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 Mức độ ô nhiễm trong nước thải ở công đoạn thuộc crôm

(kg/tấn da nguyên liệu)

Tóm tắt nội dung đề tài

Đề tài: “Nghiờn cứu ứng dụng phốn nhụm sản xuất trong nước để thuộc da thay thế cho phốn nhụm nhập ngoại” được tiến hành theo hợp đồng nghiờn cứu khoa học số 166.09/R-D/HĐ-KHCN ngày 19 thỏng 3 năm 2009 giữa Bộ Cụng Thương và Viện Nghiờn cứu Da Giầy đỏp ứng yờu cầu của đề tài nghiờn cứu, đề xuất cụng nghệ ứng dụng phốn nhụm sản xuất trong nước để thuộc da thay thế cho phốn nhụm nhập ngoại

Công nghệ này phải có tính khoa học và khả thi cao, tạo ra sản phẩm da thuộc có chất lượng tương đương da thuộc crôm, giảm thiểu tối đa ô nhiễm môi trường Công nghệ này sẽ nhằm phục vụ cho các đơn vị sản xuất da thuộc trong nước

Sau khi tham quan, khảo sát các cơ sở thuộc da phèn, chất thuộc nhôm hiện

có trên thị trường, kết hợp sưu tầm tài liệu cú liờn quan trong và ngoài nước Từ

đó nghiên cứu đề xuất hoàn thiện quy trình công nghệ thuộc da bò bằng phèn nhôm

Với phương phỏp nghiờn cứu, kết hợp lý thuyết và thực hành, tiến hành các thí nghiệm, nhận xét, biện luận kết quả, hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật để tạo

ra QTCN tối ưu

Cỏc sản phẩm của đề tài được gửu đi kiểm tra, sử dụng thử Nhúm nghiờn cứu đó tiếp thu, chỉnh sửa quy trỡnh cụng nghệ đã đưa ra được 04 quy trình công nghệ thuộc phèn nhôm nội địa thay thế chất thuộc Crôm:

- Quy trình công nghệ thuộc phèn nhôm

- Quy trình công nghệ thuộc kết hợp Cr - Al

- Quy trình công nghệ thuộc kết hợp Nhôm - Glutaraldehyda

- Quy trình công nghệ thuộc kết hợp Nhôm - Mimosa

Các Quy trình công nghệ này đều mang tính khoa học và khả thi cao Sản phẩm da thuộc có chất lượng tương đương da thuộc Crôm, nhất là da thuộc kết hợp Cr-Al, Nhôm - Glutaraldehyda, Nhôm - Mimosa, trong da và nước thải không chứa hoặc chứa ít Crôm, giảm thiểu đáng kể độc tố ra môi trường Đây là

đảm boả tiêu chuẩn vệ sinh và bảo vệ môi trường Kết quả chuyên đề mang ý nghĩa cao về khoa học và thực tiễn, thức đẩy sự phát triển của ngành da giầy Việt Nam

Có nhiều biện pháp để khắc phục nguy hiểm này, nhưng khắc phục triệt để nhất là cỏc phương pháp thuộc không sử dụng crôm, trong đó có phương pháp thuộc phèn nhôm

Nhôm là kim loại phổ biến trong vỏ trái đất, đặc biệt là vùng Tây nguyên nước ta

Tuy nhiên chúng ta chưa có quy trình thuộc nhôm hoàn hảo, vì vậy đề tài

“Nghiên cứu ứng dụng phèn nhôm sản xuất trong nước để thuộc da thay thế cho phèn nhôm nhập ngoại” nhằm mục đích xây dựng công nghệ thuộc da sử dụng phèn nhôm sản xuất trong nước được tiến hành là rất quan trọng và cấp thiết Trong bối cảnh hội nhập kinh tế, phát triển sản xuất phải gắn liền bảo vệ môi trường, việc nghiên cứu công nghệ thuộc da sinh thái nhằm giảm thiểu chất độc hại thóat ra môi trường được đặt ra rất cấp thiết, phù hợp với tiêu chuẩn ISO

14000

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu, đề xuất công nghệ thuộc da bằng phèn nhôm nội địa, thay thế phèn crôm

Công nghệ này phải có tính khoa học và khả thi cao, tạo ra sản phẩm da thuộc có chất lượng tương đương da thuộc crôm, giảm thiểu tối đa ô nhiễm môi trường Công nghệ này sẽ nhằm phục vụ cho các đơn vị sản xuất da thuộc trong nước

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu trực tiếp của đề tài là quy trình công nghệ thuộc da bằng phèn nhôm nội địa

- Phạm vi nghiờn cứu ỏp dụng cho da bũ ; thuộc da mũ giầy trẻ em, quy

mụ thớ nghiệm, xưởng thực nghiệm thuộc da Viện nghiờn cứu Da giầy

4 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

4.1 Nội dung nghiờn cứu

Tham quan, khảo sát các cơ sở thuộc da phèn, chất thuộc nhôm hiện có trên thị trường, kết hợp sưu tầm tài liệu có liên quan Từ đó nghiên cứu đề xuất hoàn

thiện quy trình công nghệ thuộc da bò bằng phèn nhôm trong nước

4.2 Phương phỏp nghiờn cứu

Kết hợp lý thuyết và thực hành, tiến hành các thí nghiệm, nhận xét, biện luận kết quả, hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật để tạo ra quy trình công nghệ tối ưu

5 Tồng quan tình hỉnh nghiên cứu trong và ngoài nước

5.1 Tỡnh hỡnh nghiờn cứu trong nước

Hiện nay, hầu hết các cơ sở thuôc da trong nước đều sử dụng chất thuộc crôm Nước thải sau khi thuộc còn chứa lượng crôm không nhỏ, gây ô nhiểm nặng nề cho đất đai , sông hồ

Thuộc phèn nhôm thực tế đã có ở nước ta từ lâu đời, trước khi sử dụng công nghệ thuộc crôm Tuy nhiên, đây là phương pháp thuộc cổ điển, rất đơn giản, sản phẩm da thuộc tạo ra có chất lượng không cao (nhiệt độ thấp, dễ bị phân huỷ trong môi trường dễ hút ẩm ) Vì vậy, khi có công nghệ thuộc crôm thì thuộc nhôm nhanh chóng bị lãng quên

Cho đến nay vẫn chưa có cơ sở nào đặt ra vấn đề nghiên cứu có bài bản công nghệ thuộc phèn nhôm, nhất là phèn nhôm được sản xuất trong nước Mặc dù các loại phèn nhôm trong nước lại sẵn có trên thị trường với giá 4.000 – 6000 VNĐ/Kg

Hiện nay trong nước cú một số cơ sở sản xuất phốn nhụm như :

- Cụng ty cổ phần hoỏ chất Đức Giang

- Nhà mỏy hoỏ chất Tõn Bỡnh

- Cụng ty hoỏ chất cơ bản Miền Nam thuộc Tổng cụng ty Hoỏ Ch ất

5.2 Tỡnh hỡnh nghiờn cứu ngoài nước

Từ những năm 80 của thế kỉ trước, trên thế giới đã nêu lên vấn đề môi trường

và sức khoẻ con người Đến thập kỉ 90, khái niệm công nghệ sinh thái được đưa

ra và phát triển nhanh chóng

Thuộc da là một trong những ngành công nghịêp gây ô nhiễm nặng cho môi trường, nhất là đất đai, nguồn nước và không khí ở tất cả các nước châu Âu, châu Mỹ, úc và ấn Độ đều có những điều luật qui định giới hạn cho phép của các chất độc (trong đó có crôm) của da thuộc và nước thải thuộc da

Rất nhiều công trình nghiên cứu sử dụng chất thuộc phèn nhôm thay thế chất thuộc crôm như:

- Thuộc bằng thảo mộc: Mimosa, Quebracho

- Thuộc bằng kim loại phi Crôm : Nhôm, titan, Zizcon

- Thuộc bằng chất thuộc tổng hợp: Polyphosphor, glutaraldehyd

Đặc biệt với phèn nhôm, nhiều hãng hoá chất đã sản xuất ra các chất thuộc chứa nhôm như hãng BASF có Lutan BN và Lutan FN, hãng Bayer có Blancorol AC

Công nghệ thuộc nhôm cũng được nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng da thuộc và giảm thiểu ô nhiễm môi trường như sử dụng thêm chất trợ masking, thuộc kết hợp nhôm- mimosa, nhôm- titan, nhôm- glutaraldehyd, nhụm - crom

PHẦN II CƠ SỞ LÍ THUYẾT

2.1 Một số cơ sở khoa học áp dụng trong đề tài

2.1.1 Thành phần hoá học và các nhóm chức hoạt động của da

- Da là polypeptit, có công thức - (CO – NH) n -

- Có 2 nhóm chức hoạt động là nhóm COOH mang tính Axít và nhóm NH2

mang tính Bazơ Nhóm COOH sẽ kết hợp với các nhóm mang tính chất Bazơ của chất thuộc, còn nhóm NH2 sẽ kết hợp với các nhóm mang tính Axít của chất thuộc

2.1.2 Chất thuộc của các hợp chất vô cơ

Tính chất thuộc của các hợp chất vô cơ chỉ nằm dươí dạng phức chất

- Phức chất là một hợp chất bậc cao chúng ít bị phân huỷ thành các thành phần và bền vững với nước, chúng có cấu tạo như sau:

Ion kim loại liên kết với các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử hay các phân

tử trung hoà bằng chính các đôi điện tử tự do của các nguyên tử, nhóm nguyên

tử hay các phân tử trung hoà Nhóm nguyên tử hay các phân tử trung hoà này phải có khả năng trao đôi điện tử tự do cho ion kim loại, đôi điện tử tự do này sẽ chuyển dịch tới lớp vỏ điện tử của ion để tạo thành liên kết phối trí, tạo thành phức chất

Ion kim loại là nguyên tử trung tâm chỉ có khả năng kết hợp với một số lượng nhất định của các nguyên tử, nhóm nguyên tử hay các phân tử trung hoà,

số giá trị nhất định đó gọi là số phối trí

Số phối trí của phần lớn các ion kim loại là 6 hoặc 4, đôi khi là 8 hoặc 2

Số phối trí có thể bằng lớn hơn hay nhỏ hơn hoá trị của nguyên tố , một số kim loại chỉ có số phối trí là 6 , như Crôm, nhôm…hay platin có số phối trí là là 4, 1

số ion kim loại có 2 đến 3 số phối trí như đồng số phối trí là 2 hoặc 4

Những nguyên tử, nhóm nguyên tử hay các phân tử trung hoà gọi là tác nhân tạo phức

A B B

Me

2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuộc

2.3.1 Ảnh hưởng của độ kiềm thuốc thuộc

Độ kiềm được xác định trực tiếp bằng số kết tủa, độ kiềm càng cao số kết tủa càng thấp, quan hệ đó tỷ lệ nghịch

Độ kiềm càng cao thì khả năng liên kết của thuốc thuộc với da càng mạnh, do đó lượng thuốc thuộc có trong da càng nhiều, quan hệ giữa độ kiềm và lượng thuốc thuộc có trong da là quan hệ tỷ lệ thuận

Điều đáng chú ý là lượng thuốc thuộc muốn phân bố đều trong da thì giai đoạn đầu tiên cần phải thuộc ở độ kiềm thấp, giai đoạn sau độ kiềm tăng dần

2.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ thuốc thuộc

Nếu làm loãng dung dịch thuốc thuộc bằng cách pha thêm thì toàn bộ lượng crôm trong dung dịch không thay đổi, nhưng thành phần và tính chất hoá

lý của dung dich thuộc sẽ thay đổi, thuốc thuộc có nồng độ càng cao thì quá trình khuyếch tán vào sợi da càng nhanh mặt khác kích thước của các phân tủ của phức sẽ nhỏ hơn và phân tử đều đặn hơn trong dung dịch Khi làm loãng dung dịch thì sẽ xẩy ra quá trình thế gốc axít trong nội tầng của phức bằng phân

tử nước, quá trình này phụ thuộc loại gốc axít có trong nội tẩng, phức chất trong dung dịch loãng có ái lực hoá học đối với sợi da mạnh mẽ hơn so với phức chất trong dung dịch đậm đặc

2.3.3 Ảnh hưởng của thể tích dung dịch thuộc

Nếu dung dịch thuộc có độ kiềm không đổi thì thể tích của dung dịch thuộc

có ảnh hưởng lớn đến quá trình thuộc thể tích càng lớn thì thời gian thuộc càng nhanh, đặc biệt sợi da đã được axít hoá

Vì trong trường hợp này mức độ trương của da sẽ tăng lên khi thể tích dung dịch càng nhiều

2.3.4 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ:

Phản ứng giữa da và thuốc thuộc xảy ra rất nhanh ở giai đoạn đầu, càng về cuối tốc độ càng giảm, khi đã đạt tới trạng thái cân bằng thì da không thể liên kết thêm với thuốc thuộc được nữa mặc dù thời gian thuộc kéo dài

Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến quá trình thuộc càng về cuối thì ảnh hưởng của nhiệt độ càng rõ ràng, khi đó lượng thuốc thuộc liên kết da tăng nhanh lên

2.3.5 Ảnh hưởng của các mối trung hoà

Các mối trung hoà có mặt trong dung dịch thuộc chủ yếu là muối ăn, muối

Na2SO4, K2SO4 nếu tiếp tục bổ sung các mối trung hoà này vào dung dịch thuộc, thì chủ yếu sẽ làm tăng lực ion của dung dịch Do đó làm hạn chế sự phân

ly của các nhóm chức, mặt khác các mối trung hoà làm giảm độ trương của da

và làm tăng độ lớn của cỏc phõn tử trong dung dịch thuộc, do đú tốc độ khuyếch tỏn của da và dung dịch thuộc chậm thời gian thuộc sẽ kộo dài hơn

2.4 Mức độ ảnh hưởng mụi trường của thuộc da bằng thuốc thuộc Crụm

Thuộc da là quá trình biến đổi da sống thành da thuộc Cho đến nay 90% lượng da thuộc là dùng chất thuộc crôm, mặc dù đã có nhiều thảo luận về

80%-ảnh hưởng của kim loại nặng mà crôm là một vấn đề Nguyên nhân lượng crôm dùng nhiều trong thuộc da là ngoài thói quen công nghệ, giá thành thấp, da thuộc Crôm còn có nhiều ưu điểm do chịu nhiệt độ cao, da thuộc mềm dẻo, …Nhưng xét về ảnh hưởng tới môi trường,crôm là kim loại nặng bị nghi ngờ gây độc cho môi trường và sức khẻo của con người Sự độc hại phụ thuộc nhiều vào hoá trị của nó như trong trường hợp crôm có chứa Cr3+ và Cr6+ Nhìn chung chưa có bằng chứng rõ ràng cho tác hại của Cr3+ đối với sức khoẻ con người và động vật khác Ngược lại, Cr6+ có độc tính cao, gây ung thư, dị ứng

Mức độ ô nhiễm trong nước thải ở giai đoạn thuộc crôm.(bảng 1)

Bảng 1: Mức độ ô nhiễm trong nước thải ở công đoạn thuộc crôm

(kg/tấn da nguyên liệu) [4]

5 – 10 7-11 2-4 2-5 0,6 – 0,9 40 – 60 30- 55

Đã đến lúc hàng hoá da thuộc trên thị trường phải đối mặt với vấn đề hạn chế

ô nhiễm môi trường

Một số nước trên thế giới đã đưa ra giới hạn cho phép của nước thải trong công đọan thuộc crôm

Bảng 2: Tiêu chuẩn cho phép của nước thải trong công đọan thuộc crôm của một số nước [4]

6.5 – 8,5

5,5 – 8,5

6,5 – 8,5

5,0 –

10

5,5 – 9,0

5,5 – 9,5

5,0 – 9,0

6,5 – 9,0

6,5 – 8,5

6,0 – 9,0

6,0 – 9,0 Nhiệt

– 2,5

Cr 6+

(mg/l)

0,1 0,1 0,5 0,5

– 1,0

Hầu hết chất thuộc Cr3+ được điều chế từ Cr6+ Tuy nhiên, với chất thuộc crôm được sản xuất thủ công hoặc công nghệ thấp có chất lượng kém, còn chứa

Cr6+ dư thừa Sự ôxy hóa ở pH cao như NH3hay nấm mốc sẽ dễ tạo thành Cr6+ từ

Cr3+

2.5 Quy trỡnh cụng nghệ của quỏ trỡnh thuộc da

Trong quỏ trỡnh thuộc da bao gồm 3 cụng đoạn chớnh

- Cụng đoạn chuẩn bị thuộc: hồi tươi, tẩy lụng, ngõm vụi, nạo xẻ, tẩy lụng, làm mềm

- Cụng đoạn thuộc: axớt hoỏ, thuộc gồm thuộc da mềm (thuộc crụm và cỏc chất thuộc vụ cơ), thuộc da cứng ( thuộc tanin)

- Cụng đoạn hoàn thành:

Hoàn thành ướt: Trung hoà, thuộc lại, nhuộm ăn dầu

Hoàn thành khụ: Sấy, hồi ẩm, cải tạo da, phun xỡ

+ Bảo quản da nguyờn liệu

Da nguyên liệu được thu mua từ các tỉnh và trong địa bàn thị xă, thờng biến

động theo mùa trong năm Để bảo đảm nguồn nguyên liệu ổn định cho sản xuất,

da cần được dự trữ, thời gian lưu kho là một tháng Vì thế da cần được bảo quản

để không bị côn trùng, vi khuẩn xâm nhập làm giảm chất lợng nguyên liệu Da sống được bảo quản bằng phương pháp muối da, thực hiện tại xưởng hoặc ở các

điểm thu mua Trước khi muối, cần loại hết phần thịt còn lại sau khi lột, cần rửa cho đỡ bẩn Muối để bảo quản da là muối ăn, tỉ lệ sử dụng là 300kg/tấn da sống

Tỷ lệ này chỉ áp dụng khi muối trên da Tổng lượng muối sử dụng phụ thuộc vào thời gian bảo quản (1 tuần thay muối 1 lần)

Khi bảo quản lâu, cần định kỳ đảo trộn da Khi thời tiết nóng ẩm, có thể sử dụng chất diệt sâu bọ nh Na2SiF6 với liều lượng rất nhỏ

+ Rửa

Da nguyên liệu được rửa trong các thiết bị thùng quay hay thùng bán nguyệt để loại muối và những tạp chất đất, cát, huyết, phân, rác bám vào da Lượng nước sử dụng là 200- 250% tính theo da nguyên liệu Rửa trong 30 phút

Nguyên liệu để chế biến:

Nước: 200- 250% (Tính theo % trọng lợng da nguyên liêu)

Một số hoá chất cần thiết: NaHCO3( 0,2- 2g/lit); NaCl 1 g/l Tác nhân hồi tươi: 1 g/l (Chất nhũ hoá hoặc chất hoạt động bề mặt)

+ Ngâm vôi, tẩy, rửa

Là quá trình hoá học thực hiện trong cùng thiết bị hồi tươi, sử dụng sulfua Natri (Na2S) để làm lỏng biểu bì, hoặc hoà tan chúng thành dạng nhão Một tác dụng nữa là mở cấu trúc sợi của da

Thời gian tẩy, ngâm vôi: 18 giờ

Nguyên liệu hoá chất để tẩy: Nớc 200% ( công nghệ mới sử dụng lại nước trong công đoạn hồi tươi)

Thời gian ngâm vôi trong 24 giờ

Nguyên liệu: Nước 250%, vôi CaO 1%

+ Tẩy vôi

Thực hiện trong thiết bị phản ứng dạng thùng quay( không cùng với thiết

bị thực hiện những khâu trớc), hay trong bể có sục khí để đảo trộn, với mục đích loại bỏ vôi ra khỏi da Sau khi kết thúc phản ứng, tiến hành rửa bằng nước

Nước và hoá chất sử dụng để tẩy( tính theo % khối lợng da)

- Nước rửa: 150- 200%

- Nước để tẩy vôi: 100- 150%

- Muối (NH4)2SO4 hoặc NH4Cl: 2,5%: NaHSO3 0,5%

+ Làm mềm

Giai đoạn này nhằm để phân huỷ protein dạng sợi elastin, tác động đến cấu trúc da bằng xúc tác men để tạo độ mềm mại, độ chun trên mặt cật cho sản phẩm Thời gian thực hiện 30- 40 phút trong cùng thiết bị tẩy vôi (loại thùng quay)

Hoá chất: Nước 100%, NaCl 8%, H2SO4 1%, HCOOH 0,8%

pH (khi thuộc xong): Na2CO3, formate Natri, muối của axit dicarboxylic: 0,1- 0,5%, pH kết thúc là 3,8- 4,2 Nếu sản phẩm cần giữ trong kho hoặc đem bán ở dạng uớt dùng chất chống mốc (0,1%)

+ Trung hoà, thuộc lại, nhuộm, ăn dầu

Trong quá trình hoá lý thực hiện tuần tự trong cùng chất lỏng chứa trong thùng quay để tạo thành màu sắc, cảm quan và những đặc tính của da thuộc Thực hiện trong 6- 8 h Nước sử dụng 150- 200%( mỗi mẻ)

Hoá chất trong từng quá trình:

- Trung hoà: kiềm nhẹ 1%- 1,5%, syntan trung hoà 1,5- 2,5%; Khi đợc thì rửa: 2 lần( 150% nớc/ lần)

+ Thuộc lại: syntan 4%- 8%, (Tamin thực vật), muối Cr 42 độ kiềm( 4%)

+ Nhuộm: thuốc nhuộm, axit formic 1%- 2%

+ Ăn dầu: Dầu thực vật, động vật, dầu tổng hợp đã đợc sulfua hoá hay sulfat hoá với liều lợng 3- 20%, pH kết thúc: 3,8

+ Sấy và hoàn thành

Da được đa vào máy ép để vắt nớc, đa sang máy ty để khử các nếp gấp căng lên khung đa sấy trong hầm sấy thổi không khí nóng hay sấy chân không Trong công đoạn hoàn thành tiếp tục gia công theo trình tự sau:

+ Hồi ẩm và vò bằng máy vò hay quay đập trong thùng quay

+ Xử lý bề mặt bằng cơ học như mài, chải bụi, đánh bóng

+ Trau chuốt da: phủ mặt cật, phun sơn, chất bóng, in là tạo mặt cật bóng

đẹp, có hình thúc cần thiết theo yêu cầu của sản phẩm

Nguyên liệu trau chuốt đa dạng, trong đó các chất dạng nhũ tương được tạo thành từ các chất tạo màng như polime( Polyuretan, polystyron, polyacrylic, butadien styron…) hoà tan trong dung môi và trộn thêm với nước

2.6 Chất thuộc nhôm thay thế crôm

a Muối nhôm:

Thuộc nhôm là phương pháp thuộc cổ điển nhất Muối nhôm liên kết với colagen tương tự muối crôm, nhưng mối liên kết không bền, da thuộc kém chịu nước Bởi vậy đòi hỏi khâu thuộc lại, ăn dầu cần tăng cường khả năng chịu nước….Da thuộc nhôm có ưu điểm là màu trắng bên ánh sáng, độ bền kéo đứt cao

Sự khác nhau trong tính chất thuộc của Crôm và nhôm là khả năng kết hợp của 2 nguyên tố Nhôm biểu hiện là ion (3+) và tương tự ion crôm có chỉ số liên kết 6 Thể tích phân tử nhôm tính theo khối lượng phân tử và tỷ trọng cho 1g nguyên tử là 10 cm3, của crôm là 7,2 cm3 Cả 2 ion khác nhau về giá trị cường độ

điện trường ion (phân số giữa tổng điện tích và căn bậc 2 của bán kính), chúng còn khác nhau về thế năng ion Do đó hợp chất nhôm kém bền hơn hợp chất crôm dù chỉ số kết hợp của chúng như nhau

Nhôm rất nhạy cảm tạo muối ngậm nước Các muối nhôm có tính thuộc da

được sử dụng là sulphát nhôm Al2(SO4)3.18H2O, phèn nhôm MeAl(SO4)3.12H2O, clorua kiềm nhôm [Al(OH2)6 ]Cl3

Sulphát nhôm Al2(SO4)3.18 H2O chứa 15,3% Al2O3 trong công nghiệp được sản xuất từ cao lanh, boxit hoặc silicat nhôm tác dụng với NaOH, sau đó trung hoà bằng axit H2SO4

Phèn nhôm MeAl(SO4)3.12H2O là nuối kép của nhôm và kim loại kiềm như

K, Na…Phèn nhôm được điều chế từ silicat nhôm bằng kiềm hóa, sau đó kết tinh tạo ra hỗn hợp 10,7% Al2O3 trong phèn kali và 11,1% Al2O3 trong phèn Na

Clorua kiềm nhôm [Al(OH2)6 ]Cl3 là sản phẩm thu được bằng phương pháp

điện phân các muối kiềm nhôm Nhiều hãng hoá chất trên thế giới đã đưa ra thương phẩm loại này với các tên khác nhau như: Lutan B, Lutan F (hãng BASF), Blancorol AC (hãng Bayer)

Thuỷ phân và kiềm hoá muối nhôm:

Trong dung dịch nước, muối nhôm thuỷ phân mạnh theo phương trình:

(OH)

[ Al(OH2)6 ] Cl3 [ Al ] Cl 2 + HCl

(H2O)5

Kết quả cuối cùng của phản ứng này tạo muối kiềm nhôm và axit

Thí dụ: Dung dịch 0,5 % AlCl3 có pH=3 Khi hoà tan lượng tương tự CrCl3 sẽ

có pH =2,4 Sự khác biệt này được giải thích là hằng số thuỷ phân của nhôm là 0,14 10-4 và của dung dịch Crôm la 0,89.10-4

Sự khác nhau giữa muối Al và Cr còn thể hiện trong phản ứng tạo hydroxyd: (OH)

Trong dung dịch nhôm ở các giai đoạn tạo hyđroxyt, hằng số thuỷ phân xấp

xỉ nhau Với Crôm thì ngược lại, hằng số thuỷ phân lại rất khác nhau

b Thuộc da bằng muối nhôm

Thuộc nhôm có từ lâu đời, nó chỉ bị lãng quên khi có công nghệ thuộc Crôm, ngày nay chỉ còn tồn taị ở một số xưởng thủ công nhỏ Thường áp dụng thuộc kết hợp nhôm - crôm

Da thuộc muối nhôm có màu trắng và bền ánh sáng Tương tự muối Crôm, hợp chất nhôm trong dung dịch nước tạo phức cation [Al(H2O)6]3+.Cation này dễ thuỷ phân, tạo phức có tính thuộc Độ bền của phức này tương đối nhỏ nên da thuộc nhôm không bền nước

Da thuộc nhôm là loại da thuộc trắng ( wetwhite), Chất thuộc nhôm, chủ yếu

là AlCl3 kiềm cao, Al2(SO4)3 Khác nhau cơ bản giữa chất thuộc nhôm và Crôm

là cấu trúc phân tử Nguyên tử không bền trong phức nên phản ứng giữa Al và Colagen rất nhanh Điện tích dương của phèn nhôm mạnh hơn crôm nên cũng dễ tạo lắng đọng nhôm trên bề mặt da Nếu chất thuộc nhôm dùng trong thuộc phèn, sợi da sẽ kết hợp với nhau chặt chẽ, mặt cắt đẹp, mịn hơn, diện tích da bị giảm, độ cứng tăng lên Bởi phèn nhôm không bền, nên cùng với thời gian, sự kết hợp với calogen dễ bị giải thuộc

Cơ chế phản ứng xảy ra trong quỏ trỡnh thuộc giữa phốn nhụm và da :

Tuy nhôm có tính thuộc yếu, nhưng trong môi trường axit nhôm dễ kết hợp với Crôm, nhôm cũng dễ kết hợp với tanin thảo mộc hay cac syntan khác Bởi vậy, người ta cũng thường sử dụng kết hợp nhôm với crôm, nhôm với titan, nhôm với titan, nhôm với tanin thảo mộc hay nhôm với syntan…

Chất thuộc nhôm tạo cảm giác tốt cho mặt da và giúp cho mặt da dễ cải tạo ( đánh mặt) Bởi vậy nhôm thường được dùng thuộc lại cho các loại da cải tạo mặt hay da nhung

Da thuộc nhôm có nhiệt độ co ( TS) bò 65 C Tuy nhiên Ts của da thuộc nhôm có thể thay đổi nếu sử dụng cựng các chất thuộc khác

Thuộc nhôm cổ điển được chia thành 2 phương pháp: Phương pháp Jirchar và phương pháp của Pháp

Theo phương pháp thuộc của Pháp, sau khi tẩy vôi- làm mềm, da trần được

đưa vào thuộc trong phu lông hoặc bể với dung dịch:

Sau khi tẩy vôi- làm mềm, da trần được đưa vào thuộc trong phu lông hoặc

được chất trong phòng vài ngày Như vậy, nhôm liên kết tốt với da

Da thuộc theo công nghệ này không bị phân huỷ trong môi trường, nhưng để lâu dễ bị hỏng Ngày nay Công nghệ này hầu như không còn được sử dụng Nhôm cũng thường thuộc kết hợp với Crôm Tiến hành như sau: Al2(SO4)3

đưa vào da trần đã axit hoá với lượng 1- 4% Sau đó thuộc Crôm và thường như thường lệ Trên thị trường cũng có những sản phẩm kết hợp nhôm - crôm như Lutan CK……Thuộc kết hợp giúp da chịu được nhiệt độ cao và sáng màu hơn da thuộc Crôm

Trong quá trình thuộc kết hợp nhôm - crôm, xuất hiện phức chung bao gồm

Phản ứng hoá học sẽ xẩy ra như sau:

c Một số hoá chất có nguồn gốc từ muối nhôm của các hãng hoá chất:

- Lutan B: Nhôm clorua bazơ

Hàm lượng nhôm là 22% - 23%

Lutan B dạng bột mầu vàng nhạt, hoà tan với nước PH: 3,5 – 4 (phụ thuộc vào

nồng độ)

Tồn tại dạng muối nhôm cationic

Thuộc Lutan B tạo cho da thuộc chặt và chắc chắn

- Lutan F: Nhôm clorua Bazơ

Hàm lượng nhôm là 16% - 18%

Dạng bột mầu trắng hoà tan tốt trong nước, dung dịch thích hợp với axít

Thuộc Lutan F có độ bền với nước hơn so với thuộc phèn nhôm khác

Lutan F phù hợp với da thuộc lông và sáng mẩu