Bột màu vô cơ: Giải bài toán lệ thuộc “hàng ngoại”

Trong quá trình phát triển và thương mại hóa sản phẩm sơn chịu nhiệt của mình, PGS.TS La Thế Vinh (Viện Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội) nhìn thấy một vấn đề đáng chú ý: Việt Nam đang rất thiếu một thành phần dùng để sản xuất loại sơn này và đang bị phụ thuộc nhiều vào nguồn cung của nước khác, khiến chi phí sản xuất bị đội lên cao còn doanh nghiệp thì luôn trong trạng thái bị động. Và thành phần ấy chinh là bột màu vô cơ.

Từ xưa đến nay, bột màu vô cơ mà các doanh nghiệp Việt sử dụng, dù là để cho sơn chịu nhiệt hay là sản xuất gốm sứ, thì chủ yếu đều phải nhập khẩu, "kể cả làng gốm Bát Tràng, Chu Đậu,... thì người ta cũng thường mua bột màu trên thị trường, hoặc là nhập từ nhiều nước, chứ cũng không tự chế tạo màu cho sản phẩm của mình được”, PGS Vinh cho biết.

Nguyên nhân là bởi, nếu muốn tự sản xuất thì sẽ phải cần có các thiết bị chuyên dụng và đắt tiền, thêm nữa bột màu cho sản xuất công nghiệp cần có độ tinh sạch cao cũng như nhiều tiêu chí khác rất khắt khe. "Thế nên dù cũng đã có nhiều nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm nhưng để sản xuất được ở quy mô công nghiệp thì lại là một bài toán khó”, PGS Vinh giải thích.

Với sự tài trợ kinh phí từ Bộ KH&CN qua đề tài thuộc Chương trình nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ vật liệu mới (Chương trình KC.02, giai đoạn 2016-2020), PGS. TS La Thế Vinh và đồng nghiệp đã nhanh chóng bắt tay vào để cùng giải bài toán này. Khi tìm hiểu các sản phẩm của một công ty nước ngoài chuyên sản xuất bột màu có chi nhánh tại Việt Nam, anh nhận thấy họ cũng chủ yếu sử dụng các nguyên liệu của Việt Nam như cao lanh, các loại oxit: sắt, coban, niken, canxi, magie,… để sản xuất chứ không cần phải mang từ nước ngoài vào. Bởi vậy, nhóm quyết định đi theo hướng tương tự để vừa tận dụng được các nguồn khoáng vô cơ có sẵn trong nước, vừa tiết kiệm được chi phí.

Công thức phối trộn các thành phần oxit và phụ gia để tạo nên các chất màu thực ra không khó, thậm chí còn đã được công khai để có thể học theo, PGS Vinh cho hay. Song thách thức lớn nhất lại chính là làm thế nào để khi sản xuất ra số lượng rất lớn, bột màu có thể thực sự sử dụng được. Vừa mở ảnh sản phẩm cho chúng tôi xem, anh vừa nhớ lại một lần thất bại “đau thương”, khi gửi sản phẩm bột màu trong phòng thí nghiệm của mình đến nhà máy sản xuất gạch của người bạn để dùng thử, và nhận được câu hỏi: “Ô thế ông không nghiền bột màu à?”

Hóa ra, bột màu để dùng được trong công nghiệp cần phải có độ mịn rất cao, bột phải được nghiền nhỏ đến kích thước vài µm thì mới có thể phân tán đều vào trong men. “Mình có nghiền rồi chứ, nhưng mới là nghiền sơ bộ thành bột thôi, còn nghiền để sử dụng được trong sản phẩm như của cậu bạn nói thì chưa”, anh cười nhớ lại. Bởi thế nên “báo hại” là bạn của anh thử sử dụng hàng chục phần trăm bột rồi mà màu vẫn chưa lên, trong khi bình thường chỉ cần khoảng 3% bột màu là đã lên màu đẹp.

Với kinh phí hạn chế, bài toán nghiên cứu sản xuất bột màu của nhóm PGS Vinh cũng chính là bài toán làm sao có máy móc, thiết bị để gia công sản phẩm đạt tiêu chuẩn dùng được trong công nghiệp. Với thế mạnh của dân Bách Khoa, nhóm không đặt mua các máy móc đắt tiền mà tự thiết kế, tự chọn nguyên vật liệu và đặt thợ chế tạo, lắp đặt. Và tất nhiên, mọi thứ không hề đơn giản.

PGS Vinh cho biết, để thực sự sử dụng được, bên cạnh màu sắc, bột màu cần đáp ứng được các yêu cầu đối với 5 tiêu chí khác: khối lượng riêng, độ hấp phụ dầu, khả năng chịu nhiệt, kích thước hạt, độ bền thời tiết và độ bền màu. Mỗi tiêu chí lại là một “cửa ải” cần vượt qua với những vướng mắc riêng, chẳng hạn, đối với màu vàng nghệ, “khi thử nung một lượng nhỏ trong phòng thí nghiệm thì ra màu rất đẹp, nhưng khi đưa một lượng lớn bột màu vào lò, đóng kín nung lên thì chỉ có màu vàng ở phía trên, còn ở dưới lại đen xì cả”, PGS Vinh chia sẻ về một trong rất nhiều lần thử nghiệm hỏng. Tìm đọc rất nhiều tài liệu, họ mới phát hiện ra vấn đề không phải nằm ở chất lượng hay tỉ lệ nguyên liệu mà là cách thiết kế lò nung. Lúc này, chỉ cần vài thao tác thay đổi nhỏ, mọi vướng mắc lại được giải quyết gọn ghẽ.

Hiểu nhu cầu của doanh nghiệp

Trải qua vô số khó khăn như vậy, đến nay nhóm nghiên cứu của PGS.TS La Thế Vinh đã đạt được kết quả khá ấn tượng: các loại bột màu đều có khả năng chịu nhiệt lớn hơn 1000°C, độ bền màu đạt 8/8, độ bền thời tiết đạt 5/5, các chỉ tiêu khác như khối lượng riêng và độ hấp phụ dầu đều tương đương bột màu của Torrecid - hãng sản xuất bột màu lớn trên thế giới. Duy nhất chỉ có kích thước hạt là còn cần phải cải thiện thêm để có thể ứng dụng được cho gốm sứ do nhóm chưa đầu tư được máy nghiền hiện đại, PGS Vinh cho biết.

Điều đáng bàn hơn là “hiện chúng tôi không cần phải nhập bột màu của công ty nước ngoài nữa mà hoàn toàn có thể sử dụng bột màu tự sản xuất để sản xuất sơn chịu nhiệt”, PGS Vinh cho hay. Với giá thành ước lượng chỉ khoảng vài chục nghìn cho một kg bột màu tự làm, rẻ hơn nhiều lần so với mức giá vài trăm nghìn một kg của bột màu nước ngoài, “đây có thể nói là bước đầu thành công của đề tài nghiên cứu”, anh chia sẻ. Hơn nữa, việc chủ động được nguyên liệu cho sản xuất có thể giúp tháo gỡ được những khó khăn lớn cho doanh nghiệp hiện nay.

Nhờ làm chủ được công nghệ, hiện nhóm của PGS Vinh đã có thể tự tin sản xuất được “mọi tông màu khách hàng mong muốn”, từ màu tím, xanh dương, đen, vàng chanh, vàng nghệ, hồng đến màu nâu đỏ, cà phê, kem sữa... Trong thành công ấy, không thể không kể đến vai trò của Công ty Cổ phần thương mại và sản xuất hóa chất thiết bị Thịnh Quang - doanh nghiệp đã gắn bó với nhóm từ năm 2011. Chia sẻ về sự gắn kết với doanh nghiệp mà không phải quá nhiều nhà khoa học đều có được này, anh cho rằng, “thực ra khi mà khoa học rất gần với thực tiễn và nhà khoa học giải quyết được vấn đề thực tiễn mà doanh nghiệp đang cần, thì việc gắn kết sẽ trở nên rất dễ”.

Anh giải thích, việc gắn kết giữa doanh nghiệp và các nhà khoa học thường khó khăn do các nhà khoa học hay chỉ làm khoa học mang tính chất hàn lâm, trong khi các doanh nghiệp lại trông đợi các sản phẩm đạt chất lượng với số lượng rất lớn để phục vụ vào đời sống. Thêm nữa, làm việc với doanh nghiệp là phải giải bài toán kinh tế, “sản xuất phải có lãi, nếu nhà khoa học làm ra được sản phẩm rồi nhưng tính ra lại không thu được lợi nhuận bao nhiêu thì doanh nghiệp cũng sẽ không hào hứng”, PGS Vinh nói. Nếu không phải là người có ý thức rất rõ về việc cần kết hợp với doanh nghiệp để tạo ra sản phẩm thương mại hóa cuối cùng, có lẽ PGS.TS La Thế Vinh khó có thể đạt được những kết quả như hiện tại.

Dù đề tài nghiên cứu đã hoàn thành, song nhóm nghiên cứu của PGS.TS La Thế Vinh vẫn đang liên tục tìm tòi, thử nghiệm để duy trì độ ổn định cho các thông số kỹ thuật, chỉ tiêu và nâng cao chất lượng sản phẩm. Nhóm cũng hướng đến việc mở rộng dây chuyền, đầu tư máy móc hiện đại hơn để có thể sản xuất được một lượng bột màu lớn hơn và cung cấp cho khách hàng; cũng như tiếp tục tìm hiểu để có thể chủ động nguồn nguyên liệu sản xuất bột màu trong thời gian tới. Bởi như anh đã từng chia sẻ với KH&PT cách đây gần 5 năm: “Nghiên cứu phải đến đích mới không phí chất xám”.