Nghiên cứu đánh giá các tính chất cơ lý của da nhân tạo từ xơ vi mảnh (microfiber leather) để làm mũ giầy

Cùng với sự phát triển của các công nghệ hóa chất polime, công nghệ chế tạo xơ sợi dệt, da nhân tạo ngày càng có vai trò quan trọng trong sản xuất sản phẩm da giầy bởi các lý do: Da thuộ

-

NGUY ỄN GIA PHONG

NGHIÊN CỨU DÁNH GIÁ CÁC TÍNH CHẤT CƠ

LÝ CỦA DA NHÂN TẠO TỪ XƠ VI MẢNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS BÙI VĂN HUẤN

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn: Nguyễn Gia Phong

Đề tài luận văn: ‘‘Nghiên cứu đánh giá các tính chất cơ lý của da

nhân tạo từ xơ vi mảnh (Microfiber leather) để làm mũ giầy (Study on evaluating the mechanical and physical properties of microfiber leather for

- Sửa lỗi chính tả (trang 7, 10, 11, 19, 20, 32, 80, 83)

- Bổ sung phụ lục hình 1.11 (trang 7)

- Sửa lại chú thích các hình 1.11 (trang 30, 31, 32)

Hà nội, ngày tháng năm 20

PGS.TS Bùi V ăn Huấn Nguyễn Gia Phong

PGS.TS V ũ Thị Hồng Khanh

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Nguyễn Gia Phong

Học viên lớp: VLDM 14B – HY

Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn Thạc sỹ kỹ thuật có đề tài:

“Nghiên cứu đánh giá các tính chất cơ lý của da nhân tạo từ xơ vi mảnh

(Microfiber leather) để làm mũ giầy” được thực hiện dưới sự hướng dẫn của

PGS.TS Bùi Văn Huấn Nội dung nghiên cứu trong luận văn là do tác giả nghiên cứu và thực hiện Kết quả thí nghiệm được thực hiện tại Phòng thử nghiệm Vật liệu

da giầy đạt chuẩn VILAS của Viện Nghiên cứu Da giầy

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung mà tôi đã trình bày

trong luận văn, nếu có gì sai trái tác giả xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Tác giả

Nguyễn Gia Phong

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo viện Đào tạo sau đại học trường Đại học Bách khoa Hà nội và Ban giám hiệu trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Tôi xin cám ơn đến Ban giám đốc Công ty TNHH Phim Năm Sao đã cung cấp các mẫu da từ xơ vi mảnh Ban giám đốc Công ty Cổ phần 26 – Bộ Quốc phòng đã cung cấp mẫu da thuộc và thực hiện sản phẩm thực tế tại xưởng sản xuất của Công ty giúp tôi hoàn thành được đề tài

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp những người luôn bên cạnh chia sẻ và động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

và hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cám ơn!

Người thực hiện

Nguyễn Gia Phong

LỜI CAM ĐOAN ii

AN MỤC C VIẾT TẮT iii

MỤC LỤC iv

AN MỤC ẢNG vii

AN MỤC NH viii

P ẦN MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài: 1

2 Lịch sử nghiên cứu: 2

3 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 3

4 Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản: 3

C ƢƠNG 1 NG IÊN CỨU TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan về giầy 5

1.1.1 Các loại giầy 5

1 1 2 Cấu trúc giầy 7

1.1.2.1 Các chi tiết phần mũ giầy 7

1.1.2.2 Các chi tiết phần đế giầy 9

1.2 ật li u để làm lót mũ giầy, lót giầy và yêu cầu đối v i ch ng 10

1 2 1 Vật liệu để làm lót mũ giầy và yêu cầu đối với chúng 10

1.2.1.1 ật li u để làm lót mũ giầy 10

1.2.1.2 Yêu cầu đối v i vật li u làm lót mũ giầy 17

1 2 2 Vật liệu để làm lót giầy và yêu cầu đối với chúng 18

1.2.2.1 ật li u để làm lót giầy 18

1.2.2.2 Yêu cầu đối v i vật li u làm lót giầy 21

1.3 Da nhân tạo từ xơ vi mảnh làm l p lót giầy 23

1.3.1 Da nhân tạo 23

1.3.2 Các loại da nhân tạo truyền thống dùng làm vật liệu giầy 24

1 3 3 a nhân tạo từ xơ vi mảnh 25

2.3.2 Đánh giá về ưu điểm và nhược điểm khi sử dụng da từ xơ vi mảnh để làm mũ giầy 43

2.4 Phương pháp nghiên cứu 44

2.4.1 Phương pháp đánh giá các tính chất cơ học, vệ sinh vật lý và an toàn sinh thái của da từ xơ vi mảnh 44

2.3.2 Phương pháp đánh giá về ưu điểm và nhược điểm khi sử dụng da từ xơ vi mảnh để làm mũ giầy 67

2.4 Kết luận chương 2 69

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 70

3.1 Kết quả đánh giá các tính chất cơ học, vệ sinh vật lý và an toàn sinh thái của da từ xơ vi mảnh làm mũ giầy 70

3.1.1 Kết quả đánh giá các tính chất cơ học của da từ xơ vi mảnh làm mũ giầy 70

3.1.2 Đánh giá các tính chất vệ sinh vật lý của da từ xơ vi mảnh làm mũ giầy 74

3.1.3 Đánh giá các tính chất an toàn sinh thái của da từ xơ vi mảnh làm mũ giầy 78

3.2 Kết quả đánh giá về ưu điểm và nhược điểm khi sử dụng da từ xơ vi mảnh để làm mũ giầy 79

3.2.1 Kết quả đánh giá tính công nghệ 79

3.3.2 Kết quả đánh giá hiệu quả sử dụng diện tích da từ xơ vi mảnh 84

3.2.3 Kết quả đánh giá chất lượng giầy 88

3.3.4 Kết quả đánh giá chi phí (giá thành) sản phẩm 89

3.4 Kết luận chương 3 92

KẾT LUẬN 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Yêu cầu đối với các chi tiết mũ giầy theo ISO 20879:2007 23 Bảng 1.2 Bảng phân loại xơ dựa trên độ mảnh của xơ 26 Bảng 2.1 Các mẫu da từ xơ vi mảnh và da thuộc làm mũ giầy được thử nghiệm 41 Bảng 2.2 Tiêu chuẩn thử nghiệm các tính chất chất vật liệu làm mũ giầy 43

Bảng 2.3 Các giai đoạn kiểm tra thích hợp: 45

Bảng 2.4 Nhiệt độ tấm ép và thời gian ép khuyến cáo để mô phỏng sự ép đúc cao

su 48 Bảng 2.5 Các giai đoạn kiểm tra và giai đoạn làm ướt lại vật liệu mài được khuyến nghị 50 Bảng 3.1 Kết quả thử nghiệm các tính chất cơ học các mẫu da nghiên cứu 70 Bảng 3.2 Kết quả thử nghiệm các tính chất vệ sinh vật lý của các mẫu da nghiên cứu 74 Bảng 3.3 Kết quả thử nghiệm các chỉ tiêu an toàn sinh thái của các mẫu da nghiên cứu 78

Bảng 3.4 So sánh đối chiếu thời gian gia công công đoạn cắt 80Bảng 3.5 So sánh đối chiếu thời gian gia công công đoạn may 81Bảng 3.6 Kết quả tính định mức da thuộc và da từ xơ vi mảnh để làm cùng một mẫu giầy, cùng một cỡ như sau: 87Bảng 3.7 Chi phí nhân công để sản xuất giầy 90

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc da nguyên liệu 14

Hình 1.2 Biểu đồ sản lượng da trâu bò nguyên liệu những năm gần đây 15

Hình 1.3 Biểu đồ sử dụng da thuộc toàn cầu năm 2012 15

Hình 1.4 Công thức chung của aminoaxit (a) và mạch polypeptit (b) 16

Hình 1.5 Giầy được làm từ vải dệt thoi 18

Hình 1.6 Cấu trúc mạch phân tử xunlulôza 18

Hình 1.7 Mũ giầy được làm từ vải dệt kim 21

Hình 1.8 Một số mẫu vải giả da 22

Hình 1.9 Các hình dạng đặc trưng của loại xơ 2 thành phần 28

Hình 1.10 Mặt cắt ngang của da từ xơ vi mảnh 30

Hình 1.11 Mặt cắt của da được phóng đại 30, 31, 32 Hình 1.12 Quy trình sản xuất da từ xơ vi mảnh không dệt 35

Hình 1.13 Kiểu liên kết chữ V và W của hệ sợi đứng 36

Hình 1.14 Hệ sợi đứng được cắt ra chia thành 2 lớp vải nền đơn 3D 36

Hình 1.15 Da nhân tạo từ xơ vi mảnh giả da nhung mặt trái 37

Hình 1.16 Một số mẫu da từ xơ vi mảnh thương hiệu WINIW làm mũ giầy 38

Hình 1.17 Da từ xơ vi mảnh có đục lỗ làm mũ giầy 39

Hình 2.1 Hình ảnh mẫu giầy nghiên cứu 42

Hình 2.2 Thiết bị thử độ bền bẻ uốn của vật liệu giầy 45

Hình 2.3 Máy kéo đứt đa năng 47

Hình 2.4 hình Lissajous tạo được do chà xát theo tất cả các hướng 49

Hình 2.5 Hình dạng và kích thước của mẫu da thí nghiệm 52

Hình 2.6 Sơ đồ thiết bị trong phép thử độ thấm hơi nước 53

Hình 2.7 Thiết bị đo độ thông hơi, độ hấp thụ hơi nước của vật liệu giầy 54

Hình 2.8 Thiết bị để xác định độ hấp thụ hơi nước 55

Hình 2.9 Chuẩn bị mẫu thử 63

Hình 2.10 Sơ đồ xác định lực bóc tách lớp phủ mặt 65

Hình 2.11 Vị trí lấy mẫu xác định độ bền mối dán 66

Hình 2.12 Vị trí của miếng mẫu thử trong ngoàm kẹp 66

Hình 2.13 Ví dụ về đồ thị lực/độ biến dạng 67

Hình 3.1 Biểu đồ về độ bền xé 72

Hình 3.2 Biểu đồ về độ bền kéo đứt 72

Hình 3.3 Biểu đồ về độ giãn dài 73

Hình 3.4 Biểu đồ về độ thông hơi 76

Hình 3.5 Biểu đồ về độ hấp thụ hơi nước 76

Hình 3.6 Biểu đồ về thời gian xuyên nước 77

Hình 3.7 Sơ đồ sắp xếp chi tiết khi cắt da thuộc (da nửa con) 84

Hình 3.8 Sơ đồ giác (cắt) da từ xơ vi mảnh để làm chi tiết lắc 85

Hình 3.9 Sơ đồ giác (cắt) da từ xơ vi mảnh để làm chi tiết hậu 86

Hình 3.10 Sơ đồ giác (cắt) da từ xơ vi mảnh để làm chi tiết má 86

Hình 3.11 Sơ đồ giác (cắt) da từ xơ vi mảnh để làm chi tiết lưỡi gà 86

Hình 3.12 Sơ đồ giác (cắt) da từ xơ vi mảnh để làm chi tiết nẹp ôdê 87

Hình 3.13 Sơ đồ phân vùng chất lượng da thuộc 89

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Da nhân tạo đã được sử dụng trong sản xuất giầy và sản phẩm da từ những năm 30 của thế kỷ XX Cùng với sự phát triển của các công nghệ hóa chất (polime), công nghệ chế tạo xơ sợi dệt, da nhân tạo ngày càng có vai trò quan trọng trong sản xuất sản phẩm da giầy bởi các lý do:

Da thuộc - vật liệu truyền thống để sản xuất sản phẩm da giầy có sản lượng hầu như không thay đổi trong nhiều năm qua do liên quan đến vấn đề ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất da thuộc

Dân số thế giới ngày càng tăng nhanh, điều kiện sống ngày càng được cải thiện, do vậy nhu cầu về sản phẩm da giầy ngày càng tăng mạnh, trong khi đó sản lượng da thuộc không tăng lên

Da nhân tạo rất đa dạng về chủng loại, mặt hàng, có chất lượng đồng nhất, tạo cho sản phẩm có chất lượng đồng đều với giá thành hợp lý

Tuy có ưu điểm về độ bền, giá thành, phong phú mặt hàng, chất lượng đồng đều da nhân tạo truyền thống có các nhược điểm cơ bản: có tính vệ sinh vật lý kém (độ hút ẩm, hút nước, độ thông hơi, độ thông khí thấp do vậy các sản phẩm da giầy, đặc biệt là giầy sử dụng trong điều kiện khí hậu nóng ẩm không đáp ứng yêu cầu về tính vệ sinh, bàn chân nhanh bị ẩm ướt khi sử dụng giầy Ngoài ra nhược điểm cơ bản của da nhân tạo là độ dẻo, tính đàn hồi kém, một số loại có độ giãn nhỏ, do vậy giầy làm từ da nhân tạo truyền thống khó định hình hơn giầy từ da thuộc và một số kiểu giầy chịu biến dạng lớn khi gò (định hình) mũ giầy trên phom không thể sử dụng da nhân tạo

Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, khoa học vật liệu, hóa polime, nhiều loại da nhân tạo mới ra đời đã khắc phục phần nào nhược điểm của da thuộc truyền thống Một trong số vật liệu này đó là da nhân tạo từ xơ vi mảnh hay còn gọi là da từ xơ vi mảnh (Microfiber Artificial Leather hay Microfiber Leather) Loại da này có thành phần chính là xơ vi mảnh (xơ polieste, xơ nylon có chi số

trong khoảng từ 0.3 đến 1 dtex) và poliuretan Chúng được sử dụng để sản xuất các loại sản phẩm khác nhau: Giầy dép, túi cặp, da làm đồ nội thất (bọc ghế, đệm), đồ nội thất ô tô Khoảng 10 năm nay, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng nhiều da nhân tạo từ xơ vi mảnh và nhu cầu ngày càng tăng mạnh Ở nước ta, đây là loại vật liệu mới, thời gian gần đây mới được sử dụng với số lượng rất hạn chế Một mặt do người sử dụng thiếu thông tin về loại da này, mặt khác giá thành của chúng khá cao (khoảng 70% giá thành da thuộc) Cho đến nay, ở nước ta mới có một công trình nào nghiên cứu về loại vật liệu này Do vậy, việc nghiên cứu khảo các tính chất của một số mẫu da nhân tạo từ xơ vi mảnh nhằm đánh giá sự phù hợp của chúng với vật liệu làm các chi tiết bên ngoài của mũ giầy (hay con gọi là các chi tiết mũ giầy) trên

cơ sở so sánh với tiêu chuẩn cũng như so sánh với da thuộc có cùng mục đích sử dụng; đánh giá ưu nhược điểm khi sử dụng da nhân tạo từ xơ vi mảnh làm mũ giầy

là việc làm cần thiết có tính khoa học và thực tiễn cao

2 Lịch sử nghiên cứu:

So với da nhân tạo truyền thống, da nhân tạo từ xơ vi mảnh là loại vật liệu

sử dụng công nghệ cao, có nhiều ưu điểm nổi trội (tính công nghệ, hiệu quả sử dụng vật liệu, tính năng vật liệu, phạm vi sử dụng …) So với da thuộc, các loại da

từ xơ vi mảnh đa dạng hơn về nhiều chủng loại mặt hàng, dễ biến tính để sử dụng cho các nhóm sản phẩm khác nhau, trong các điều kiện sử dụng khác nhau Do vậy nhiều cơ sở nghiên cứu trên thế giới tiếp tục nghiên cứu cải thiện các tính chất của chúng [4 - 6], tạo ra các loại da nhân tạo từ xơ vi mảnh có các tính chất gần nhất với các tính chất của da thuộc, cũng như tại thêm các tính năng bảo vệ cho chúng [7

- 9] Ở nước ta, da nhân tạo từ xơ vi mảnh là loại vật liệu mới, gần đây mới bắt đầu được sử dụng với số lượng rất hạn chế, hiện nay mới có một nghiên cứu [2] về lĩnh vực này được công bố

3 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Mục đích nghiên cứu: Mục đích nghiên cứu của luận văn là đánh giá được các

tính chất cơ học, vệ sinh vật lý và an toàn sinh thái của một số mẫu da nhân tạo từ

xơ vi mảnh hiện đang có trên thị trường nước ta, được sử dụng để làm các chi tiết

mũ giầy, trên cơ sở so sánh với các yêu cầu đối với vật liệu mũ giầy (theo tiêu chuẩn ISO 20879:2007), cũng như so sánh với mẫu da thuộc tiêu biểu có cùng mục đích sử dụng; Đánh giá ưu điểm và nhược điểm khi sử dụng da từ xơ vi mảnh để

làm mũ giầy

Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là các mẫu da từ xơ vi mảnh tiêu

biểu theo độ dày, đặc điểm hoàn tất bề mặt dùng làm các chi tiết mũ giầy Để làm

cơ sở so sánh, lựa chọn thử nghiệm 1 mẫu da thuộc chất lượng tốt dùng làm mũ giầy sử dụng cho quân nhân của Công ty Cổ phần 26 – Bộ Quốc Phòng; Để đánh giá ưu nhược điểm của việc sử dụng da từ xơ vi mảnh sử dụng một mẫu giầy của Công ty Cổ phần 26 – Bộ Quốc Phòng

Phạm vi nghiên cứu: Trong nghiên cứu này, tập trung nghiên cứu, phân tích, đánh

giá các chỉ tiêu về tính chất cơ học, vệ sinh vật lý và an toàn sinh thái cơ bản của các mẫu da vi mảnh dùng làm mũ giầy; đánh giá ưu nhược điểm của sản xuất giầy

từ da vi mảnh thông qua một số tiêu chí: tính công nghệ, chi phí, hiệu quả sử dụng vật liệu

4 Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản:

của mũ giầy và các yêu cầu đối với chúng, về da nhân tạo, da nhân tạo từ xơ

vi mảnh

của các mẫu da từ xơ vi mảnh và mẫu da thuộc được lựa chọn nghiên cứu theo các tiêu chuẩn Việt Nam và trên thế giới

 So sánh giá trị các tính chất thử nghiệm với các yêu cầu đối với vật liệu làm

mũ giầy (theo tiêu chuẩn ISO 20879:2007), cũng như so sánh với các mẫu

da thuộc tiêu biểu có cùng mục đích sử dụng từ đó kết luận về ưu nhược điểm của các mẫu da từ xơ vi mảnh nghiên cứu, về sự phù hợp của da vi mảnh dùng làm lót mũ giầy và lót giầy

mũ giầy:

o Tính công nghệ;

o Hiệu quả sử dụng diện tích da từ xơ vi mảnh

o Chi phí (giá thành) sản phẩm bằng da từ xơ vi mảnh

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu để làm mũ giầy và yêu cầu đối với chúng

1.1.1 Vật liệu làm mũ giầy

Phần mũ giầy (upper part) bao phủ bề mặt mu bàn chân và thường được cấu tạo từ 3 lớp chi tiết:

Lớp chi tiết bên ngoài hay còn gọi là mũ giầy (upper), trong luận văn này sử

dụng thuật ngữ “mũ giầy” để thể hiện lớp chi tiết bên ngoài của phần mũ giầy [11]

Lớp chi tiết lót (lót mũ giầy) - Các chi tiết bên trong, tiếp xúc trực tiếp với

đến hình dạng, kiểu dáng, ngoại hình, thẩm mỹ và chất lượng giầy Chúng có tính chất bảo vệ và chịu tác động mạnh mẽ từ các yếu tố bên ngoài (của môi trường sử dụng) Do vậy chúng cần có các yêu cầu cụ thể về tính chất cơ lý, tính thẩm mỹ

Lớp lót giầy nói chung được hiểu là các chi tiết bên trong của giầy (ở phần mũi giầy và phần đế giầy) tiếp xúc trực tiếp với bề mặt bàn chân Chi tiết lót giầy (hay còn gọi là lót mặt) được hiểu là chi tiết tiếp xúc với bề mặt lòng bàn chân, cách ly bàn chân với đế giầy Lớp lót thường chịu tác động mạnh mẽ từ bàn chân,

bị mài mòn, chịu tác động của ẩm, mồ hôi và vi sinh vật Lớp lót có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo vệ sinh, sinh thái cho bàn chân, do vậy có yêu cầu chặt chẽ về các tính chất vệ sinh, sinh thái

Trong sản xuất giầy, để làm mũ giầy người ta thường sử dụng các loại vật

liệu: da thuộc (da váng, da cật), vải (vải dệt thoi, vải dệt kim), giả da và các loại vật liệu khác như mút xốp, xốp EVA v.v

1.1.1.1 Da thuộc

Da thuộc là vật liệu tryền thống và được sử dụng nhiều để làm giầy và các

sản phẩm da vì có nhiều ưu điểm

Da thuộc là lớp bì của con da động vật, về cơ bản duy trì được cấu trúc xơ, nhưng các tính chất vật lý, hóa lý và hoá học của các thành phần cấu trúc của nó bị thay đổi tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng da

Da thuộc được sản xuất từ da nguyên liệu là các bộ da động vật Da động vật cấu tạo từ lớp biểu bì, lớp bì và lớp thịt (bạc nhạc) dưới da (hình 1.1) và lớp lông phủ Trong sản xuất da thuộc người ta chỉ sử dụng lớp bì, loại bỏ lớp lông, lớp biểu

bì và lớp bạc nhạc [12]

Hình 1.1 Cấu trúc da nguyên liệu

Da thuộc được làm từ da của nhiều loại động vật như trâu, bò, lợn, dê, cừu v.v., trong số đó da trâu bò chiểm tỷ lệ cao nhất 68,8% của tổng số sản lượng da thuộc mỗi năm; da cừu 12,9%, da dê 11,6%, lợn 6,7%, da các loài động vật khác khoảng 1% Sản lượng da thuộc duy trì gần như không thay đổi trong những năm gần đây (hình 1.2) [Nguyễn Thị Thu Luyện]

Hình 1.2 Biểu đồ sản lượng da trâu bò nguyên liệu những năm gần đây

(nguồn: Số liệu của SATRA 2012)

Da thuộc được sử dụng cho nhiều nhóm sản phẩm, tuy nhiên nó vẫn chủ yếu được dùng để sản xuất giầy (chiếm gần 60% - hình 1.3) [Nguyễn Thị Thu Luyện]

Hình 1.3 Biểu đồ sử dụng da thuộc toàn cầu năm 2012

(nguồn: Số liệu của SATRA 2012)

*Đặc điểm cấu tạo của da [11-12]: Thành phần cấu tạo của da là protit bao gồm:

colagen 50 ÷ 80%, các chất không phải protit colagen 20 ÷ 50% Trong lớp bì của

da nguyên liệu colagen chiếm hơn 80% Protít cấu tạo rất phức tạp, khi thủy phân protít thu được 20 aminoaxit khác nhau, mà trong thành phần colagen có 18 aminoaxit khác nhau Các aminoaxit liên kết với nhau và được định hình bởi các mạch peptít của protít

các protít khác, cấu trúc mạch không gian của colaghen rất phức tạp gồm có 4 bậc cấu trúc khác nhau Khoảng 700 ÷ 800 phân tử colagen tạo thành 1 xơ mịn đường kính khoảng 100 nm, tiếp theo 200 - 1000 xơ mịn kết hợp lại thành các xơ thành phần và từ 30 - 300 xơ thành phần này liên kết lại thành các xơ, và các xơ đan bện với nhau tạo nên lớp bì của da nguyên liệu Mỗi phân tử colagen chứa 3 mạch peptit và mỗi mạch peptit chứa khoảng 1052 phân tử aminoaxit

a b

Hình 1.4 Công thức chung của aminoaxit (a) và mạch polypeptit (b)

Các tính chất cơ bản của da [12]: Các tính chất của da phụ thuộc chủ yếu vào tính

chất của colagen Tính chất của colagen được xác định bởi cấu tạo hóa học, dạng và các đặc điểm của các nhóm chức và các mối liên kết xuất hiện giữa chúng Tùy thuộc vào loại da và chế phẩm khác nhau mà có tính chất nhiệt khác nhau, chúng đều có tính chất chung là khi gặp nhiệt độ cao thì co và biến dạng Các loại da khác nhau có nhiệt độ co khác nhau, nhiệt độ mà đa số da có thể chịu được mà không bị biến dạng là 98 0C

Da có thể hấp thụ nước từ 20 ÷ 60% Khả năng hút nước tốt của da là do

có thể chịu được axit vô cơ hữu cơ yếu, khi tăng nồng độ kết hợp nhiệt độ thì da sẽ

bị phá hủy Da sau thuộc bền hơn dưới tác dụng của axit, độ bền với axit của các con da phụ thuộc vào loại da, hóa chất thuộc và cách thuộc chúng

Da kém bền trong môi trường kiềm hơn môi trường axit Trong môi trường kiềm kết hợp nhiệt độ da sẽ bị phá hủy Da chưa thuộc trong dung dịch NaOH 5%

đã bị phá hủy, tuy nhiên da sau khi thuộc độ bền với kiềm cao hơn rất nhiều so với

da trước khi thuộc Độ bền với kiềm của các con da phụ thuộc vào loại da, hóa chất thuộc và cách thuộc chúng

Da có độ bền cơ học cao Da cật có khả năng chịu mài mòn cao chịu lực kéo tốt Da cật có độ bền cơ học tốt hơn da váng Tùy loại da và phương pháp thuộc mà cho tính chất cơ học khác nhau

Da thuộc có khả năng chịu nhiệt độ đến 200°C (cao hơn nhiệt độ này da bị nhiệt phân) Khi tiếp xúc với khoảng nhiệt độ từ 130 đến 170°C trong hàng chục phút chưa xuất hiện thay đổi nhiều trong cấu trúc da Để kháng nhiệt tốt hơn, da cần được xử lý đặc biệt

Để làm mũ giầy thường sử dụng da cật, có bề mặt được hoàn tất nhằm tăng khả năng kháng nước, chịu nhiệt, chịu mài mòn Thông thường người ta sử dụng da

bò thuộc crôm có độ dày lớn từ 0,9 đến 1,5 mm Các loại da này có thể là da da cật nguyên (không xẻ) hoặc da cật xẻ Đôi khi người ta dùng các loại da váng (da lớp 2) để làm chi tiết bên ngoài cho một số loại giầy thể thao Da váng có thể được hoàn tất bằng cách tráng phủ và tạo vân hoa bề mặt nhằm tăng độ bền của da, tạo cho da có ngoại hình của da cật Tuy nhiên các tính chất cơ lý và tính vệ sinh của loại da này kém hơn so với da cật, chúng được sử dụng để làm mũ giầy bảo vệ có chất lượng thấp

1.1.1.2 Vải dệt thoi

Vải ngày càng được sử dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất giầy một

phần do nhu cầu về giầy dép ngày càng tăng, trong khi đó sản lượng da thuộc không đủ để đáp ứng nhu cầu này, mặt khác do chúng có các tính chất đảm bảo các yêu cầu vệ sinh (hút ẩm, hút nước tốt, thải ẩm tốt, thông hơi, thông khí rất tốt v.v.), công nghệ và giá thành rẻ hơn so với da thuộc

Hình 1.5 Giầy được làm từ vải dệt thoi

Để làm chi tiết bên ngoài của giầy người ta sử dụng chủ yếu là vải từ xơ sợi bông hoặc vải pha bông với xơ sợi tổng hợp như Pe/co Tuy nhiên vải bông pha có các tính chất tiện nghi bị giảm nên người ta thường dùng vải bông 100 %

Hình 1.6 Cấu trúc mạch phân tử xunlulôza

Thành phần chính của bông là xenlulô, bông đã làm sạch hoá học có thể coi

là xenlulô nguyên chất Xunlulô là polyme tự nhiên được tạo thành từ các đơn vị mắt xích glucoza Công thức phân tử của xunlulôza là (C6H10O5)n, trong đó n là số đơn vị mắt xích và n có thể lên đến hàng nghìn Ở mạch xunlulôza các vòng glucopyranoza nối với nhau bằng liên kết  - 1 - 4 glucozit [12]

Các tính chất của xơ bông về cơ bản là tính chất của xunlulô Dưới tác dụng của nước, xenlulô không bị hoà tan mà chỉ bị trương nở Xơ bông khi ngâm trong nước bị trương nở mạnh, tiết diện ngang tăng 45 – 50% nhưng chiều dài chỉ tăng 1

- 2% Dưới tác dụng của hơi nước độ bền cơ học của xenlulô cũng bị giảm do xenlulô bị thuỷ phân và bị oxi hoá thành oxit xenlulô Xenlulô không bị hoà tan

OH

O H

H

CH2OH

H

OH H

H OH

O

H H OH H

OH

CH2OH

O H

H

CH2OH H

OH H

H OH

O

H H OH H

OH

CH2OH H

(n-2)/2

trong các dung môi thông thường như este, ete, benzen mà chỉ bị tan trong dung môi đặc biệt như dung dịch đồng – amoniac Xenlulô kém bền dưới tác dụng của axit đặc biệt là các axit vô cơ Dưới tác dụng của axit các liên kết glucozit bị thuỷ phân làm đứt mạch xenlulô

Ở nhiệt độ thường, trong dung dịch xút loãng, xenlulô chưa bị ảnh hưởng gì nhưng nó bị trương nở mạnh trong dung dịch xút đậm đặc làm chiều dài xơ bị co lại làm cho xơ có tính co dãn và đàn hồi cao hơn Nếu giữ cho xơ không bị co trong dung dịch xút thì nó trở nên tròn và bóng hơn Cho đến nay các nhà khoa học vẫn chưa có ý kiến thống nhất về cơ chế tác dụng của kiềm với xenlulô

Xenlulô hầu như không bị ảnh hưởng bởi các chất khử còn đối với các chất oxi hoá thì nó bị biến đổi thành oxit xenlulô

Trong môi trường nóng ẩm như ở nước ta thì sự phát triển và ảnh hưởng của

vi sinh vật và nấm mốc tới chất lượng xơ xenlulô cũng là vấn đề cần quan tâm, ở môi trường có độ ẩm tương đối của không khí cao từ 75 – 85% và hàm ẩm của xơ lớn hơn 9%, xenlulô có thể bị phá huỷ bởi một số loại vi sinh vật và nấm mốc Khi

bị nấm mốc tấn công thì trên bề mặt xenlulô xuất hiện các mảng mầu lớn khác nhau tuỳ thuộc loại nấm mốc Còn khi bị vi khuẩn tấn công thì bề mặt không có biểu hiện gì khác biệt song thực ra xenlulô bị thuỷ phân khá mạnh tạo thành các hợp chất đơn giản như gluco hoặc đứt mạch vòng tạo thành mạch thẳng

Để làm chi tiết bên ngoài của mũ giầy bảo vệ người ta thường dùng vải dệt thoi với độ dày, chi số sợi khác nhau và có khối lượng từ 250 đến 400 g/m2 Vải dệt thoi là loại vải có kết cấu bền chắc chắn, liên kết của sợi ngang và sợi dọc trong cấu trúc vải khá chặt chẽ, do có độ bền cao nên rất thuận tiện cho việc chế tạo nhiều sản phẩm trong đó có các chi tiết mũ giầy

Vải bông làm “mũ giầy” thường là vải bạt dày dệt từ sợi bông hoặc sợi bông pha được sản xuất theo kiểu dệt vân điểm có khối lượng mét vuông từ 250 đến 400 g/m2, mật độ sợi khoảng từ 100 đến 200 sợi/10 cm Để tăng độ bền và độ chống thấm nước cho các loại vải này người ta thường tráng phủ keo ở mặt trái hoặc bồi

dán chúng với vải lót Tuy nhiên cách xử lý này làm giảm đáng kể tính vệ sinh (hút

ẩm, thông hơi, thoáng khí của vải)

1.1.1.3 Vải dệt kim

Vải dệt kim được tạo ra bằng sự liên kết các vòng sợi với nhau theo một quy luật nhất định Do được tạo thành bởi các vòng sợi nên vải dệt kim thường có tính đàn hồi, xốp và thẩm thấu không khí tốt hơn các loại vật liệu khác Cấu trúc vải dệt kim phụ thuộc vào loại, độ dày của xơ sợi, kiểu dệt, các chỉ số độ chứa đầy và các công đoạn hoàn tất Kiểu dệt của vải dệt kim xác định hình dạng và kích thước vòng sợi, do vậy có ảnh hưởng quyết định đến các tính chất của vải Để sản xuất vải dệt kim dùng làm lớp lót giầy người ta thường sử dụng một số kiểu dệt sau đây:

kiểu dệt single, dệt rib, dệt interloc [12]

Mặt hàng vải dệt kim dùng để làm giầy khá đa dạng Số lượng vải dệt kim

sử dụng trong ngành giầy nói chung ngày càng tăng nhanh do chúng có ưu điểm như giá thành rẻ hơn so với vải dệt thoi, tính giữ nhiệt tốt, các tính chất cơ lý của vải dệt kim cho phép dễ dàng tiến hành các công đoạn định hình giầy và cấu trúc lỏng lẻo cho phép thoát hơi ẩm nhanh Một số mẫu giầy thể thao hiện nay được

làm từ vải dệt kim – vải lưới (Mesh) và vải dệt kim chuyên dụng (Knit)

vật liệu được sử dụng trong giầy chạy và vì bản chất mỏng, cảm giác rất nhẹ Nhược điểm là nó cho phép độ ẩm đi vào trong giầy, vì vậy nó làm tăng trọng lượng và làm chân ướt Một số công ty đang đối phó với điều này bằng cách tạo ra vật liệu có tính năng chống thấm

Hình 1.7 Mũ giầy được làm từ vải dệt kim

1.1.1.4 Giả da (vải tráng phủ)

Giả da hay còn gọi là vải tráng phủ, thường được tạo bởi việc kết hợp một lớp vải nền hoặc lớp đệm xơ với lớp tráng phủ bên trên Vải nền có thể được tạo bởi nguyên liệu tự nhiên hoặc nguyên liệu tổng hợp, còn đệm xơ thường làm từ xơ tổng hợp như polieste Nhựa tráng phủ trên lớp nền, hoặc kết dính xơ của lớp đệm

xơ và tạo nên lớp màng phủ thường là PVC hoặc PU Để tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm giả da người ta có thể tạo ra nhiều sản phẩm giả da khác nhau bằng cách tạo nhiều hoa văn và màu sắc, cũng có thể cán ép vân hình để tạo cho da có hình thức đẹp đáp ứng nhu cầu khách hàng

Hình 1.8 Một số mẫu vải giả da

Da vinil (PVC): Da nhân tạo có lớp phủ PVC trên các nền khác nhau đã được sử

dụng rộng rãi nhất để làm đồ da Da PVC được sản xuất trên nền vải dệt thoi, dệt kim và không dệt với lớp phủ mặt xốp, đặc hoặc xốp-đặc Da PVC có ngoại hình tốt (đẹp), có độ bền mài mòn cao, nhiệt dẻo cho phép tiến hành in ép và xử lý điện cao tần Nhược điểm của loại da này là kém chịu nhiệt thấp (chịu lạnh) Da được sản xuất có độ dày 0,8 đến 2 mm [12] Một nhược điểm lớn nhất của da nhân tạo PVC đó là tính an toàn sinh thái kém do phát thải các chất làm mềm trong quá trình

sử dụng Bản chất PVC là rất cứng, để làm da nhân tạo cần sử dụng lượng lớn (có thể đến hơn 80% khối lượng PVC) các chất làm mềm Các chất làm mềm này có khả năng di dời khỏi da nhân tạo từ PVC khi sử dụng, gây độc hại cho người sử dụng Chính vì vậy, nhiều nước trên thế giới đã cấm sử dụng da nhân tạo từ PVC

để sản xuất sản phẩm da giầy

Da poliuretan PU: Da có lớp phủ mặt bằng PU Lớp màng phủ PU có nhiều ưu

điểm so với màng PVC và màng cao su: Không chứa chất làm dẻo (hóa dẻo), có nghĩa là có thể rửa hoặc giặt hóa học đối với da PU; có độ bền và độ bền mài mòn cao, độ mềm cao, dễ kéo giãn và đàn hồi; có độ bám dính cao với lớp nền và thẩm thấu hơi nước [12] Hiện nay chủ yếu sử dụng da nhân tạo PU có nền là xơ dệt, vải không dệt hoặc vải dệt thoi để làm sản phẩm da giầy

Tuy có ưu điểm là đa dạng hóa mặt hàng, hiệu quả sử dụng vật liệu khi cắt lớn

hơn da thuộc, chất lượng ổn định và đồng đều, chi phí sản xuất sản phẩm thấp hơn

da thuộc v.v Các loại da nhân tạo truyền thống đều có nhược điểm chính là tính vệ sinh kém Do được cấu trúc từ lớp nền và lớp màng phủ khá dày nên cho da nhân tạo hầu như không thấm nước, không có khả năng thông hơi, thông khí v.v Do vậy khi sử dụng chúng để sản xuất giầy, giầy sẽ nhanh bị ẩm ướt bởi mồ hôi bàn chân, gây khó chịu cho người sử dụng

1.1.2 Các yêu cầu cơ bản đối với vật liệu làm mũ giầy

Mũ giầy là phần che phủ toàn bộ mu (phần trên) của bàn chân và ống chân Các chi tiết bên ngoài là nhóm chi tiết quan trọng có chức năng bảo vệ và chức năng làm đẹp cho giầy Các chi tiết bên ngoài của giầy chịu tác động mạnh mẽ nhất

từ môi trường sử dụng: tác động cơ học (va đập, ép nén, mài mòn, kéo giãn, bẻ uốn v.v.), tác động nhiệt (nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, v.v.) tác động vật lý (ẩm, nước, v.v.), tác động hóa học (các loại hóa chất v.v) Các tác động này luôn thay đổi, nhưng mang tính lặp lại Các chi tiết bên ngoài cũng chịu tác động từ phía bàn chân, như bẻ uốn, ép nén v.v Chóp mũi và lắc (phần phía trước của giầy) là các chi tiết bên ngoài chịu tác động lớn nhất từ môi trường, từ bàn chân và chúng có chức năng bảo vệ cao nhất [11] Chính vì vậy, các loại vật liệu để làm các chi tiết bên ngoài của mũ giầy cần đáp ứng các yêu cầu về các chỉ tiêu cơ, lý, hóa, ví dụ theo ISO 20879:2007 như trong bảng sau đây

Bảng 1.1 Yêu cầu đối với các chi tiết mũ giầy theo ISO 20879:2007

Thử ướt 20.000 chu kỳ (w.v.d)

Đối với da được phủ, Thử khô 80.000 chu

kỳ (w.v.d) Thử ướt 20.000 chu

kỳ (w.v.d)

aw.v.d = không có hư hại nhìn thấy

ở -5 oC 20.000 chu kỳ (w.v.d)

17700

Phương pháp A: Nếu giầy ủng không có lót, phải đạt ≥ 2/3 sau 50 chukỳ với dung dịch mồ hôi

Sự thay đổi màu và sự dây màu ở mặt bên ngoài: Phương pháp A: ≥ 3 (thang màu xám) sau 150 chu

kỳ thử khô và 50 chu kỳ thử ướt

Phương pháp B: ≥ 3 đến 4 (thang màu xám) sau

512 chu kỳ thử khô và 128 chu kỳ thử ướt

17693

Độ bền gò kéo

Các số liệu dưới đây sẽ bị ảnh hưởng bởi hình dáng của giầy:

≥ 7.0 mm (đối với vết nứt phía mặt cật của da)

≥ 6.0 mm (đối với các vật liệu khác hư hại lần đầu)

CHÚ THÍCH: Phương pháp này chỉ áp dụng cho chi tiết trước khi kéo

≥ 10 N/mm, độ giãn dài ≥ 15 % (theo chiều ngang) và ≥ 7 % ( theo chiều dọc)

EN ISÔ 4047

Hàm clượng chất tan được trong nước

≤ 3 % lượng tro đã sulfat hóa hò tan được trong nước (SAWS)

≤ 18% tổng lượng chất tan trong nước (TWS)

lớp

Khô ≥ 0.3 N/mm (đối với da) Ướt ≥ 0.2 N/mm (đối với da) Khô ≥ 0.8 N/mm (đối với các vật liệu khác) Ướt ≥ 0.2 N/mm (đối với các vật liệu khác)

≤ 10 ppm

xơ thường phổ biến từ nhỏ hơn hoặc bằng 1 dtex và lớn hơn 0.3 dtex, thậm chí người ta còn sản xuất các xơ nhỏ hơn 0.3 dtex Các xơ này thường được xem là xơ siêu mảnh [4, 15]

Bảng 1.2 Bảng phân loại xơ dựa trên độ mảnh của xơ

Hầu hết các loại xơ vi mảnh thường được làm từ polyester, polyamides (như: nylon, Kevlar, Normex, trogamide) hoặc là sự kết hợp của polyester, polyamides và polypropylene (Prolen) Hình dạng, kích thước và sự kết hợp của các xơ tổng hợp đã được lựa chọn để đáp ứng các tính chất cụ thể, như: tính mềm mại, độ bền, tính hấp thụ, tính thấm nước, tính dẫn điện và khả năng lọc [16]

Để sản xuất da nhân tạo, thường xử dụng xơ vi mảnh poliamit:

• Xơ poliamit: Poliamit thường được điều chế dưới nhiều dạng như poliamit

6, poliamit 66 Ngoài ra còn có hàng loạt các poliamit khác như poliamit 4, 5,7,12,

46, 56…, các chữ số thể hiện số nguyên tố cacbon có trong một mắt xích của phân

tử Poliamit còn có nhiều tên gọi thương mại khác nhau như: nylon (Mỹ), perlon (Đức), rilsan (Pháp,Ý, Braxil) [12]

Poliamit là nhóm polime có mạch cacbon dị nguyên tố, trong phân tử có các nhóm chức (─CO─NH─), khối lượng phân tử khoảng 8000 ÷ 25000 đvC Nhựa poliamit được dùng để sản xuất sợi phải có khối lượng phân tử trong khoảng 15000

÷ 22000 đvC [12] Poliamit khó tan, nóng chảy ở nhiệt độ cao từ 180 ÷ 250oC Nhiệt độ nóng chảy còn phụ thuộc vào cấu trúc của mạch và hydro liên kết trong mạch đó Poliamit là loại nhựa nhiệt dẻo nên sợi dễ bị biến dạng ở nhiệt độ cao vì thế trong quá trình kéo sợi thường tiến hành quá trình ổn định nhiệt

Xơ poliamit có độ bền cơ học cao, ở trạng thái ướt độ bền giảm 10% Độ bền

ma sát thì cao hơn hẳn so với các loại xơ hóa học khác, khối lượng riêng thấp 1,14

nên poliamit có độ hút ẩm kém từ 3.5 đến 4.5% Tuy nhiên đây là loại xơ hút ẩm nhiều nhất trong các loại xơ tổng hợp Số nguyên tố cacbon trong mắt xích càng tăng thì xơ càng tăng độ bền hóa học, độ bền ánh sáng, độ cách điện nhưng lại càng giảm độ hút ẩm, độ bền nhiệt, mođun đàn hồi, phần biến dạng phục hồi

• Phương pháp sản xuất xơ vi mảnh poliamit [4]: So với sản xuất các loại

xơ tổng hợp thông thường, công nghệ sản xuất xơ vi mảnh là công nghệ cao và phức tạp Xơ được sản xuất bằng phương pháp ép phun hỗn hợp nguyên liệu nóng chảy tương tự như đối với các loại xơ đổng hợp khác Điểm khác biệt đó là xơ vi mảnh là các xơ 2 thành phần với các loại polime khác nhau Các sợi philamang 2 thành phần có độ mảnh tương đối lớn bao gồm 2 loại polime không tương thích nhau được đùn ép ra cùng một lúc Khi xử lý hóa học tơ philamang với dung môi hòa tan, một thành phần của tơ philamang sẽ bị hòa tan và di chuyển ra ngoài và thành phần còn lại không hòa tan là sợi tơ vi mảnh Xơ vi mảnh polieste và poliamit được điều chế theo phương pháp này thường sử dụng tỉ lệ 20/80% của polime hòa tan/polyme không hòa tan (20% polieste hòa tan/80% poliamit không

hòa tan) để sản xuất 1 tơ philamang 2 thành phần có độ mảnh đạt tới 2 dtex và 1 tơ philamang được xử lý hòa tan cuối cùng có độ mảnh là 0.5 dtex Mối quan tâm lớn nhất của phương pháp này là lựa chọn các thành phần polime cho phù hợp đó là:

- Các polime có tính tan cao

- Có tính ổn định tại thời điểm nhiệt độ phun

- Độ nhớt của các polime thành phần phải tương thích tại thời điểm nhiệt

a) sheath/core b) eccentric

sheath/core

c) side- by- side

d) pie wedge

e) hollow pie wedge f) islands/sea g) three island

Hình 1.9 Các hình dạng đặc trưng của loại xơ 2 thành phần

Các xơ ngắn có độ mảnh <0.5 dtex có thể được sản xuất với mức độ kéo giãn cao, có nghĩa là kéo giãn các sợi dài ra 10 ÷ 75 lần, điều này còn tùy thuộc nhiều vào tỉ lệ kéo và điều kiện thực hiện

1.2.2 Cấu trúc của da nhân tạo từ xơ vi mảnh

1.2.2.1 Da nhân tạo từ xơ vi mảnh

Da nhân tạo từ xơ vi mảnh hay da từ xơ vi mảnh (Microfiber Artificial Leather hay Microfiber Leather) là bước phát triển mới của da nhân tạo truyền thống Loại da này có thành phần chính là xơ vi mảnh (thường là xơ polieste và poliamit) và poliuretan Da nhân tạo từ xơ vi mảnh ngày càng được sử dụng nhiều

để thay thế cho da thuộc (da được sản xuất từ các bộ da động vật) [2, 16]

Từ năm 2004 đến 2012, sản lượng da từ xơ vi mảnh tăng trưởng khoảng

là nước sản xuất da từ xơ vi mảnh lớn nhất thế giới, năm 2010, sản lượng da từ xơ

điểm nổi trội (tính công nghệ, hiệu quả sử dụng vật liệu …), da từ xơ vi mảnh đã được sử dụng trên 10 năm nay trên thế giới và nhu cầu ngày càng tăng mạnh

Da nhân tạo từ xơ vi mảnh mô phỏng theo cấu trúc da thuộc tự nhiên, sử dụng nguyên liệu ban đầu là xơ vi mảnh “sea-island” và nhựa polyuretan chất lượng cao, sử dụng công nghệ sản xuất vải không dệt xuyên kim để tạo cấu trúc 3D Bắt đầu từ một bó xơ, bên trong gồm nhiều xơ nhỏ, thuật ngữ “sea” là khoảng không gian mà bó xơ đó dịch chuyển bên trong một vùng có khoảng cách xa so với vùng đảo “islands” Vùng đảo là những phần xung quanh còn lại được làm bởi poliuretan Nói một cách đơn giản, da từ xơ vi mảnh “Islands-in-the-sea” là mô phỏng cấu trúc của xơ collagen trên da thật Cấu trúc theo mặt cắt ngang của da (hình 1.13) [2, 16]

Hình 1.10 Mặt cắt ngang của da từ xơ vi mảnh “Island-in-the-sea”

Trong nghiên cứu [2] các tác giả đã nghiên cứu cấu trúc của da từ xơ vi mảnh để làm vật liệu lót mũ giầy và lót giầy, sử dụng các hình ảnh mặt cắt da nhân tạo từ xơ vi mảnh và so sánh với hình ảnh mặt cắt của da bò và da lợn được chụp trên kính hiển vi với độ phóng đại 40 và 100 lần Hình ảnh mặt cắt da nhận được như sau:

Hình 1.11 Ảnh mặt cắt của da lợn thuộc mặt cật (x 40 lần)

Hình 1.11.a Ảnh mặt cắt của da bò thuộc mặt cật (x40 lần)

Hình 1.11.b Ảnh mặt cắt của da từ xơ vi mảnh bề mặt nhung (x100 lần)

Hình 1.11.c Ảnh mặt cắt của da từ xơ vi mảnh bề mặt giả da cật (x100 lần)

Hình 1.11.d Ảnh mặt cắt của da từ xơ vi mảnh bề mặt giả da nhung (x40 lần)

Hình 1.11.e Ảnh mặt cắt của da từ xơ vi mảnh bề mặt giả da nhung (x100 lần)

Hình 1.11.g Ảnh mặt cắt của da từ xơ vi mảnh bề mặt giả da cật (x100 lần)

Các tác giả [ 2] đã đi đến kết luận: Cấu trúc da từ xơ vi mảnh mô phỏng tối đa cấu trúc da thuộc, tuy nhiên vẫn có sự khác biệt trong sự phân lớp, độ mảnh của xơ và sự đan bện của các xơ trong cấu trúc da từ xơ vi mảnh Điều này là do chúng được tạo thành từ các xơ siêu vi mảnh “sea-islands” có độ mảnh đồng nhất,

sử dụng công nghệ sản xuất vải không dệt xuyên kim để tạo cấu trúc 3D, các xơ được kết dính bằng nhựa poliuretan chất lượng cao Do vậy không thể tạo các lớp cấu trúc từ xơ có độ mảnh khác nhau với mức độ đan bện khác nhau như ở da thuộc Đối với da thuộc, bản chất xơ collagen, độ mảnh, mật độ và sự đan bện chặt chẽ của chúng trong cấu trúc tạo nên các tính chất cơ lý hóa của da Với da từ xơ vi mảnh, độ mảnh, độ dài của xơ, mật độ và khả năng liên kết các xơ da trong lớp nền (được xuyên kim) bằng nhựa PU quyết định cơ bản tính chất của chúng

Ngoài việc khảo sát về cấu trúc, các tác giả [2] cũng đã đánh giá được các tính chất cơ học, vệ sinh và an toàn sinh thái cơ bản của các mẫu da nhân tọ nghiên cứu (sử dụng để làm lót mũ giầy và lót giầy), trên cơ sở so sánh với các yêu cầu đối với vật liệu làm lớp lót giầy (theo tiêu chuẩn ISO 20882:2007), cũng như so sánh với các mẫu da thuộc tiêu biểu có cùng mục đích sử dụng Kết quả cho thấy: Các

mẫu da từ xơ vi mảnh nghiên cứu đáp ứng tốt các yêu cầu của vật liệu sử dụng làm lót mũ giầy và lót giầy Một số chỉ tiêu của chúng còn cao hơn da thuộc Bên cạnh

độ bền cơ học cao, các mẫu da từ xơ vi mảnh có các chỉ tiêu vệ sinh và an toàn tốt, rất phù hợp đối với các loại giầy đòi hỏi tính vệ sinh cao khi sử dụng trong điều kiện khí hậu nóng ẩm của nước ta Có thể nói, da nhân tạo từ xơ vi mảnh đã khắc phục được nhiều nhược điểm của da nhân tạo truyền thống và có thể thay thế da thuộc để làm lót mũ giầy

1.2.2.2 Sản xuất da nhân tạo từ xơ vi mảnh

Da nhân tạo từ xơ vi mảnh có thể được sản xuất theo 2 phương pháp:

Phương pháp 1: Sử dụng công nghệ sản xuất vải không dệt xuyên kim để tạo cấu trúc 3D

Phương pháp 2: Sử dụng công nghệ dệt thoi trên hệ thống máy dệt 2 lớp và có tăng cường thêm hệ sợi đứng (trụ, cột) liên kết giữa 2 lớp vải nền tạo cho vải có cấu trúc

3 chiều Cả 2 phương pháp thường sử dụng xơ vi mảnh dạng “sea-islands”

• Phương pháp 1: Sản xuất da từ xơ vi mảnh không dệt theo phương pháp

xuyên kim [2, 16] Đầu tiên sử dụng các xơ vi mảnh kết hợp 2 thành phần có độ mảnh tương đối dày 1 ÷ 10 denier dưới dạng “sea-islands” làm nguyên liệu chính của vải không dệt Các xơ được đưa qua máy chải, cắt ngắn và pha trộn Tiếp theo các xơ được trải ra và liên kết với nhau bằng phương pháp xuyên kim tạo cấu trúc 3D để tạo thành dạng tấm Quá trình này có thể được bổ xung thêm các chất keo có

độ liên kết yếu từ nhựa polieste, poliuretan hay polyolefin để tăng cường độ liên kết giữa các xơ Tiếp theo tấm xơ được cán phẳng và làm nóng để chất keo nóng chảy

và liên kết các xơ lại với nhau

Toàn bộ tấm vải không dệt này sẽ được ngâm vào dung dịch nhựa PU và được làm đông lại, tiếp theo tiến hành giặt và sấy khô Dùng dung môi hòa tan để hòa tan thành phần “sea” kết hợp của xơ Thành phần còn lại không thể hòa tan sẽ được chia tách thành những xơ nhỏ gọi là microfiber với mỗi xơ có độ mảnh từ 0.05 ÷ 0.1 denier Bằng cách này sẽ thu được loại da từ xơ vi mảnh bán thành phẩm

(lớp nền) Tiếp theo da sẽ được xử lý hoàn tất bề mặt : phủ lớp polime và in ép hoa văn bề mặt theo yêu cầu v.v cho giống với da thật

Để có được loại da từ xơ vi mảnh giống như da nhung (da váng hay da lộn) người ta xử lý bề mặt da bằng cách cào lông hay chà xát bề mặt để tạo thành một lớp lông mịn trên bề mặt và sau đó nhuộm màu

Toàn bộ quá trình sản xuất da vi mảnh theo phương pháp không dệt có thể được tóm tắt như sơ đồ sau đây (Hình1.12)

Hình 1.12 Quy trình sản xuất da từ xơ vi mảnh không dệt

theo phương pháp xuyên kim

• Phương pháp 2: Sản xuất da từ xơ vi mảnh theo phương pháp dệt thoi [16,

2] Phương pháp này sử dụng công nghệ dệt thoi trên hệ thống máy dệt 2 lớp và có tăng cường thêm hệ sợi đứng (trụ, cột) liên kết giữa 2 lớp vải nền tạo cho vải có cấu

Nguyên liệu chính: xơ vi mảnh

“sea-islands” (1-10 denier) Máy chải, cắt ngắn và pha trộn

Bổ sung chất kết dính

Tạo liên kết bằng cách

Ngâm tấm màng vào dung dịch nhựa PU, sau đó

xử lý đông đặc, giặt và sấy khô tấm màng

Hòa tan thành phần “sea” có trong xơ vi mảnh ban đầu, thành phần xơ còn lại không hòa tan được chia tách thành xơ vi mảnh (0.05 ÷ 0.1denier) → thu được da bán thành phẩm

Xử lý bề mặt da bán thành phẩm: phủ bề mặt, in các hoa văn

lên bề mặt da cho giống với da thật (da cật)

Xử lý cào lông và nhuộm màu để có da từ xơ vi mảnh giống

như da nhung hay da váng

trúc 3 chiều Các loại sợi philamang có độ bền kéo cao được lựa chọn để làm sợi nền dọc và sợi nền ngang Sử dụng các xơ vi mảnh 2 thành phần “sea-islands” được làm từ polieste, poliamit hay các loại xơ vi mảnh khác để làm hệ sợi đứng (trụ, cột),

hệ sợi đứng này sẽ liên kết với 2 hệ sợi dọc của hai lớp vải nền tạo nên các đường dệt có hình chữ V hay chữ W nhằm tăng cường độ liên kết cho kiểu dệt và tạo cho cấu trúc vải có dạng 3 chiều (hình 1.13)

Hình 1.13 Kiểu liên kết chữ V và W của hệ sợi đứng

Một hệ thống dao cắt được sử dụng để cắt hệ sợi đứng liên kết với 2 lớp vải nền tạo thành 2 lớp vải đơn Mỗi lớp vải nền đơn đều có một lớp lông xù trên bề mặt do các sợi đứng bị cắt ngắn đi và làm cho mỗi lớp vải đều có cấu trúc 3D (Hình 1.14)

Hình 1.14 Hệ sợi đứng được cắt ra chia thành 2 lớp vải nền đơn 3D

Ngâm các tấm vải nền này vào dung dịch poliuretan (phần đệm lót của tấm vải), sau đó xử lý cho dung dịch đông tụ, giặt sạch và sấy khô tấm vải Phần đệm lót poliuretan đông tụ sẽ tạo thành những lỗ nhỏ li ti giống như bọt biển hay là một

tấm màng có những ống mao dẫn nhỏ li ti chạy liên tục trong cấu trúc của vải Sau khi sấy khô, vải được xử lý với dung dịch kiềm để hòa tan thành phần xơ “sea” có trong hệ sợi đứng 2 thành phần “sea-island”, thành phần còn lại không hòa tan sẽ được phân tách thành các xơ đơn là các xơ vi mảnh, đồng thời cũng tạo nên những khoảng trống “sea” giữa các bó xơ vi mảnh và phần đệm xốp poliurethane xung quanh Các tấm da nhân tạo bán thành phẩm hình thành sẽ được chà xát và cào lông

để tạo lớp lông mịn trên bề mặt da giống như da nhung hay da váng, sau đó nhuộm

và hoàn tất

1.2.3 Một số loại da nhân tạo từ xơ vi mảnh làm mũ giầy

• Da nhân tạo từ xơ vi mảnh giả da nhung mặt trái (Microfiber Suede leather):

Đây là loại da từ xơ vi mảnh làm giả da váng (trông giống da váng) làm từ

xơ vi mảnh có chất lượng cao và polyurethane Cấu trúc và các đặc điểm tính chất của loại da nhân tạo từ xơ vi mảnh này giống như da bò váng (da lộn hay da lớp hai), cảm giác sờ tay giống như da thật Đây là vật liệu thay thế rất tốt cho da lộn thật (thuộc), thường dùng để làm mũ giầy [18] Đặc tính của các loại da này là có khả năng thông hơi tốt và tính hút ẩm cao, có độ bền mài mòn và độ bền xé rất cao

(hình 1.16)

Hình 1.15 Da nhân tạo từ xơ vi mảnh giả da nhung mặt trái

• Da vi mảnh làm lót giầy hiệu WINIW:

Đây là loại da tổng hợp mô phỏng theo các loại da thật như da lợn, bò dê và

cừu và dùng làm vật liệu mũ giầy chất lượng tốt với khả năng thông hơi, thấm hút,

độ bền vượt trội Đây là vật liệu thay thế tốt cho da mũ giầy làm từ da lợn, bò, dê

và cừu tự nhiên [19] Đặc trưng tính chất của loại da nhân tạo này là có độ thông

hơi, khả năng thấm hút tốt, độ bền vượt trội, giá thành rẻ (hình 1.16)

Hình 1.16 Một số mẫu da từ xơ vi mảnh thương hiệu WINIW làm mũ giầy

• Da vi mảnh có đục lỗ làm mũ giầy:

Đây là loại da tổng hợp vi mảnh làm lót mũ giầy rất tốt, có độ thông khí

và khả năng thấm hút mồ hôi tốt, độ bền cao và khả năng chịu được mài mòn rất

tốt Đây là vật liệu thay thế tốt cho da làm mũ giầy [17] Đặc điểm kỹ thuật của

da: Thành phần cấu tạo của da là Nylon (hay còn gọi là poliamit) và PU

(poliuretan) Độ dầy của da từ 0.8 mm đến 1.5 mm Màu sắc đủ các loại màu có

thể Đặc trưng tính chất của da: khả năng thông hơi và thấm hút mồ hôi rất tốt,

độ bền và khả năng chịu mài mòn rất tốt, nhẹ hơn so với da thuộc