Quy trình công nghệ sản xuất xốp Latex

MỤC LỤC Lời mở đầu 2 Phần I : Tìm hiểu về latex 3 Phần II : Một số sản phẩm làm từ xốp latex 6 Phần III : Qui trình Talalay 12 Phần IV : Một số qui trình khác 16 Qui trình Dunlop 16 Qui trình Dow 16 Qui trình Crown 19 Tài liệu tham khảo 22

doc22 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 28/12/2012 | Lượt xem: 6184 | Lượt tải: 13download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Quy trình công nghệ sản xuất xốp Latex, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC Lời mở đầu 2 Phần I : Tìm hiểu về latex 3 Phần II : Một số sản phẩm làm từ xốp latex 6 Phần III : Qui trình Talalay 12 Phần IV : Một số qui trình khác 16 Qui trình Dunlop 16 Qui trình Dow 16 Qui trình Crown 19 Tài liệu tham khảo 22 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay nhu cầu về đời sống ngày càng được nâng cao do vậy vấn đề tiện nghi để chăm sóc cho giấc ngủ cũng được các nhà sản xuất quan tâm và phát triển. Các loại vật liệu gòn, xơ dừa, mút xốp, polyester…vẫn thường được dùng để làm nệm, gối đã dần được thay thế bởi một loại vật liệu có tính chất ưu việt hơn đó là xốp latex. Đề tài của nhóm chúng tôi sẽ trình bày về Quy trình công nghệ sản xuất xốp latex và Ứng dụng công nghệ này trong lĩnh vực sản xuất nệm hiện nay. PHẦN I : TÌM HIỂU VỀ LATEX a/ Định nghĩa: Latex cao su là một trạng thái nhũ tương (thể sữa trắng đục) của các hạt tử cao su (pha phân tán) trong môi trường phân tán lỏng. Ở Việt Nam, latex còn được gọi là mủ cao su nước. b/ Phân loại: Latex cao su được chia làm 2 loại: ( Latex cao su thiên nhiên (NR): Hay nói chính xác là latex cao su Polyisoprene thiên nhiên thu hoạch từ cây cao su, chủ yếu là loại Hevea Brasiliensis (thuộc họ Euphorbiaceae), bằng phương pháp cạo mủ. Cấu tạo latex bao gồm: Pha phân tán: là các hạt tử cao su Polyisoprene – được tổng hợp bằng con đường sinh học (điều khiển bằng hệ thống enzim). Chính vì thế Polyisoprene thu được có những đặc tính ưu việt về cấu trúc – điều hòa lập thể rất cao: 100% đồng phân dạng cis, khối lượng phân tử lớn và đồng nhất, mức độ kết bó chặt chẽ, … Hàm lượng các hạt tử cao su tùy theo đặc tính sinh lý của cây dao động từ 25 – 45%. Môi trường phân tán: là serum lỏng có thành phần phức tạp bao gồm thành phần chủ yếu là nước (52 – 70%), protein (2 – 3%), acid béo và dẫn xuất (1 – 2%), glucid và heterosid (khoảng 1%), khoáng chất (0.3 – 0.7%) ( Latex cao su tổng hợp (Synthetic rubber): Cao su tổng hợp có rất nhiều loại : Polyisoprene (IR); Polybutadiene (BR); Styrene – Butadiene copolymer (SBR); Ethilene – Propilene copolimer (EPDM); Polyisobutylene (cao su Butyl); Polychloroprene (CR); Acrylonitrile – Butadiene copolymer (cao su Nitrile); Polyacrylate; Polyurethane (cao su PU); Polysilicone (cao su Silicone); … Mỗi loại cao su này đều chứa đựng các đặc trưng kỹ thuật riêng do sự khác biệt về bản chất cấu tạo giữa chúng. Tương ứng sẽ có nhiều loại latex cao su tổng hợp. Tuy nhiên, trong ngành sản xuất nệm hiện nay chủ yếu dùng latex cao su tổng hợp SBR, hình thành bằng phương pháp đồng trùng hợp nhũ tương từ hai loại monomer là Styrene và Butadiene. Cấu tạo latex gồm: Pha phân tán: là các hạt tử cao su Styrene – Butadiene copolymer. Môi trường phân tán: chủ yếu là nước và một số ít hệ chất xúc tác cho phản ứng đồng trùng hợp nhũ tương. SO SÁNH CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT & NGOẠI QUAN CỦA CÁC LOẠI NỆM CHẾ TẠO TỪ LATEX CAO SU Loại đặc tính  Chỉ tiêu  Nệm 100% NR  Nệm 100% SBR   BẢN CHẤT CẤU TẠO CỦA VẬT LIỆU  Thành phần nguyên tố  C – H  C – H    Độ phân cực  Gần như không cực  Gần như không cực    Khối lượng phân tử  Rất lớn  Không lớn    Tỷ trọng  Cao  Thấp    Độ đồng nhất về khối lượng phân tử  Cao  Không cao    Mức độ điều hòa lập thể  Rất cao  Không cao    Trật tự liên kết  Rất cao  Không cao    Mức độ kết bó  Tương đối chặt chẽ  Vừa phải    Độ không no  Lớn  Vừa phải   ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT  Độ đàn hồi  Cao  Vừa phải    Độ biến dạng dư  Thấp  Cao    Độ bền kéo đứt  Cao  Vừa phải    Độ chịu lão hoá  Thấp  Vừa phải   NGOẠI QUAN  Màu sắc  Vàng kem  Trắng ngà hơi đục    Mùi  Cao su nhẹ đến nặng  Không mùi    Độ dai chắc  Khá cao  Thấp    Độ xẹp lún  Thấp  Khá cao    Mức độ tiện nghi thoải mái  Cao  Vừa phải    Tốc độ ngã màu  Nhanh  Chậm    Mức độ thân thiện với môi trường  Cao  Thấp   THÀNH PHẦN HÓA CHẤT CỦA XỐP LATEX 1/ Latex cao su.(đã giới thiệu ở trên) 2/ Chất tạo bọt: Là những chất trong quá trình lưu hóa do sự nhiệt phân nên có khả năng phóng thích chất khí như N2, O2… tạo ra những khoảng trống có hình dáng như tổ ong nhỏ hoặc cực nhỏ. Khi sử dụng ta cần lưu ý đến bản chất của chất đó, độ mịn, nhiệt độ bị phân giải, khả năng tạo khí… Thường ở dạng bột, nhưng ở đây do ta chỉ đề cập tới phụ gia dùng trong latex nên ta sử dụng những chất ở dạng dung dịch hay nhũ tương như potassium oleate là được sử dụng phổ biến nhất, hỗn hợp của soaps và chất ổn định gọi là Emulsion E3. 3/ Chất gel hóa: Là chất được đưa vào hỗn hợp latex nhằm tăng sức căng bề mặt của bọt khí tại điểm đông đặc và giữ bọt khí ở trạng thái ổn định. Người ta thường sử dụng sodium silicofluoride, CO2, CFC để làm tác nhân gel hóa chúng trong latex. 4/ Chất ổn định bọt: Là chất được xem là một tác nhân gel hóa thứ cấp. Khi đưa vào hỗn hợp latex thì có tác dụng giữ cho bọt không bị vỡ ra khi ta khuấy tạo gel. Ta có thể dùng ZnO hay các loại chất ổn định bọt thương mại bán trên thị trường như Foamax. 5/ Hệ lưu hóa: thường sử dụng hệ lưu hóa lưu huỳnh (dùng chung với các hệ xúc tiến, ZnO, acid stearic). 6/ Hệ phòng lão: các hệ amin, phenol. Đơn pha chế  PHẦN II : MỘT SỐ SẢN PHẨM LÀM TỪ XỐP LATEX 1.Nệm :  Hiện nay, hầu như các loại nệm nổi tiếng được ưa chuộng đều được làm từ Latex xốp tự nhiên. Điều này cũng dễ hiểu vì các nhà sản xuất đã nắm bắt được các tính chất đặc biệt phù hợp cùa Latex xốp tự nhiên : -Tế bào Latex xốp tự nhiên có cấu trúc mở, giúp nệm Latex xốp và có tính đàn hồi cao, chịu được tải trọng. Latex cung cấp sự kết hợp hoàn hảo của các tiện nghi và hỗ trợ. Nó ngay lập tức phù hợp với hình dạng của cơ thể, nhẹ nâng đỡ cơ thể trong suốt đêm dài, áp lực được giảm nhiều hơn so với các loại xốp thông thường. -Ngoài ra, chính các lỗ xốp này đóng vai trò như những lỗ thông gió, để không khí lưu thông tự nhiên nhờ đó giải nhiệt đồng đều trên toàn bộ cơ thể và giữ lại 1 độ ẩm thích hợp với da. -Latex xốp tự nhiên là loại sản phẩm thân thiện với con người, không gây dị ứng khó chịu cho da. Đồng thời, trong bản thân Latex tự nhiên đã có chất ức chế sự phát triển của vi khuẩn và mốc. 2.Gối :  Song song với 1 tấm nệm tốt có chức năng nâng đỡ cột sống thì 1 chiếc gối tốt sẽ giúp hỗ trợ các vị trí đầu và cổ của bạn trong suốt giấc ngủ. Với Gối Latex xốp, bạn còn có thể tỉm thấy nhiều bất ngờ hơn thế. -Gối Latex xốp mang lại sự thoải mái : -Phù hợp với hình dạng đầu, cổ và nâng niu đầu của bạn với tư thoải mái nhất. -Gối Latex xốp là sản phẩm thân thiện Có khả năng ngăn ngừa và chống vi khuẩn. Phù hợp cho tất cả ai khó chịu vì dị ứng và còn đem lại không khí trong sạch trong suốt giấc ngủ. -Gối Latex xốp thông gió tự nhiên : Hàng trăm lỗ trong Latex xốp cung cấp tối đa cho không khí lưu thông, ngăn ngưà độ ẩm , khiến bạn cảm thấy thoái mái trong tất cả các mùa và khí hậu. -Gối Latex xốp : kháng bụi và tiện lợi Kháng bụi gấp 3 lần so với vật liệu thường, và có khả năng tự làm sạch. Có thể bỏ trực tiếp vào máy giặt mà không sợ ảnh hưởng đến chất lượng gối. -Gối Latex xốp có mẫu mã hết sức đa dạng Có thể phù hợp với mọi sở thích về sự mềm mại, cao thấp, cũng như hình dáng. Gối Latex có thể được đặt làm theo yêu cầu. Đặc biệt còn có nhiều mẫu gối rất phù hợp cho việc đi du lịch. 3.Bộ nhớ xốp :  Ban đầu phát triển cho NASA trong những năm 1970, VISCO dây cao su xốp là bộ nhớ nhanh chóng trở thành một sự lựa chọn trong ngành công nghiệp vật liệu giường nệm hiện nay. -1 đặc điểm quan trọng của bộ nhớ xốp là sự phục hồi chậm, nhờ đó làm thuyên giảm đáng kể lực tác động, khá giống với sự mất trọng lực tạm thời. Ngay lúc này bộ nhớ xốp sẽ in khuôn của cơ thể bạn, nhờ đó bạn được ngủ ở tư thế thoải mái nhất. -Giảm áp lực tốt Bộ nhớ xốp có khả năng giảm áp lực hơn bất kỳ các loại vật liệu nào, và điều này là lý do tại sao nó được sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng y tế khác nhau. Cân nặng hầu như không được tính đến cho bộ nhớ xốp bởi nó có khả năng hấp thụ áp lực và tái phân bố lại áp lực đó trên toàn bộ bề mặt nệm. Dẫn đến giảm áp lực đáng kể trên toàn bộ cơ thể và cột sống. Nệm phù hợp với cơ thể, hỗ trợ của cột sống đúng vị trí giải phẫu học. Bộ nhớ xốp là hoàn hảo cho cơ thể dọc theo cả những đường cong, hỗ trợ toàn bộ cơ thể, cải thiện lưu thông máu và cho phép các cơ bắp thư giãn, tái tạo lại sức khỏe trong giấc ngủ.  -Nhạy cảm nhiệt : Bộ nhớ xốp giúp cơ thể để duy trì nhiệt độ lý tưởng, loại bỏ bớt độ ẩm và luôn duy trì một độ ẩm thích hợp. Đây không phải là nệm mềm nhưng nó vẫn còn trong khuôn cong trong cơ, nâng đỡ cơ thể bạn dọc theo vai, cột sống, hông, và chân. .Đường cong này được ghi nhớ, nhờ vậy cải thiện lưu thông máu trong khi ngủ, làm giảm bớt độ tưng nảy và sẽ đem lại 1 giấc ngủ sâu hơn cho bạn. Nó giúp bạn có 1 giấc ngủ trong cùng một vị trí từ 4-8 giờ mà không cần chuyển tư thế. 4. Mặt nạ và hình nộm : -Latex xốp có 1 tính năng hết sức quan trọng mà nhờ đó nó được ứng dụng làm mặt nạ đó là : tính năng đàn hồi rất cao, do đó khi đã dán dính với da người, nó có thể "di chuyển với khuôn mặt của bạn" 1 cách tự nhiên nhất. Khi đeo mặt nạ, miệng cũng như mắt của mặt nạ thực sự thay đổi như khi bạn nói hoặc nháy mắt. -Các nếp nhăn do Latex xốp hình thành khi uốn gấp cũng khá tương đồng với nếp nhăn tự nhiên của da người. -Ngoài ra thì Latex xốp dễ nhuộm, bền màu, và dễ tạo hình phù hợp với yêu cầu của nhiều loại mặt nạ phức tạp. 5. Keo lắp chỗ nứt gãy : -Chất bịt kín dạng Latex xốp là sản phẩm tương đối mới, thường được sử dụng để bịt kín các ống nước nứt. -Chất bịt kín dạng Latex xốp : dễ dàng điền và bịt kín tất cả các loại khoảng trống và nứt gãy xung quanh nhà. Tuy nhiên có nhược điểm là không sạch sẽ và khó kiểm soát. Muốn làm sạch phải dùng dung môi kích thích, và hầu như không thể loại bỏ khỏi quần áo hoặc các bề mặt sau khi đă được làm khô. QUI CÁCH SẢN PHẨM NỆM Sản phẩm nệm thường qui định bề ngang, chiều dài và bề dày của tấm nệm. Ví dụ : nệm 1,5m x 1,9m x 0,2m nghĩa là : tấm nệm có bề ngang là 1,5m; chiều dài 1,9m và bề dày 0,2m. Bề dày sản phẩm nệm trên thị trường hiện nay thường là : 0,05m; 0,075m; 0,1m; 0,125m; 0,15m; 0,175m; 0,2m. Chiều dài sản phẩm nệm thường là 2m hoặc 1,9m. Chiều rộng sản phẩm nệm có nhiều kích thước khác nhau như: 0,8m; 1m; 1,2m; 1,6m; 1,8m. PHẦN III : QUI TRÌNH TALALAY Qui trình Talalay được công nhận như một phương pháp sản xuất xốp latex vào năm 1936. Và đến cuối thập niên 1950, hơn 40% lượng xốp latex sản xuất trên thị trường Bắc Mĩ sử dụng qui trình này. Cho đến cuối thập niên 1950, cách thức tạo bọt cho xốp latex trong qui trình Talalay chủ yếu là tạo bọt hóa học, tức là dùng những chất dễ phân hủy tạo khí. Cách làm này rất khó tiến hành vì đòi hỏi phải kiểm soát điều kiện rất chặt chẽ. Cũng vào những năm cuối thập niên 1950, qui trình Talalay đã được cải tiến bởi E.W.Madge, và được ứng dụng để sản xuất sản phẩm xốp latex cho đến ngày nay. Bước cải tiến đáng kể nằm ở khâu tạo bọt cho latex. Madge đã thay thế cách thức tạo bọt hóa học truyền thống bằng sự kết hợp giữa tạo bọt hóa học và giãn nở chân không. Bước 1 : Tạo Talalay latex. Người ta trộn latex cao su thiên nhiên, latex cao su tổng hợp và các phụ gia với nhau. Trong quá trình trộn, không khí được bơm vào hỗn hợp và được đánh thành những bọt nhỏ li ti nằm trong hỗn hợp. Kết thúc quá trình trộn này, ta được một hỗn hợp dạng kem gọi là Talalay latex. Các phụ gia cho vào latex thường là : lưu huỳnh, hệ lưu hóa, hệ phòng lão, các muối xà phòng. Muối xà phòng có tác dụng giảm sức căng bề mặt của bọt khí, giúp các bọt khí có thể tồn tại ở dạng hạt nhỏ li ti trong latex. Các loại hóa chất dạng bột không tan trong nước như: S, ZDC, ZMBT, DPG, ZnO muốn phân tán tốt trong hỗn hợp latex thì ta cần phải nghiền cho thật mịn trong máy nghiền bi. Trước khi nghiền cần vệ sinh máy thật sạch. Đồng thời để các hóa chất phân tán thật tốt ta có thể đưa thêm vào latex chất trợ phân tán, thời gian nghiền là 24h. Bước 2 : Đổ khuôn. Tiếp đó, Talalay latex được bơm vào khuôn đã được phủ một lớp hydrogen peroxide, đóng vai trò như chất bôi trơn, giúp lấy sản phẩm ra dễ dàng. Hệ số điền đầy của Talalay latex trong khuôn luôn luôn nhỏ hơn 1. Chính hệ số này quyết định độ cứng của nệm sau này : hệ số càng lớn thì nệm thành phẩm càng cứng và ngược lại. Thông thường người ta chọn hệ số làm đầy khuôn từ 0,3 đến 0,6. Sau khi Talalay latex được cho vào khuôn với một tỉ lệ thích hợp, người ta đóng khuôn lại và tạo áp suất chân không trong khuôn. Áp suất chân không sẽ làm latex nở ra lấp đầy khuôn. Lúc này, số lượng bọt khí trong latex được tăng lên nhiều lần. Các bọt khí tồn tại như từng hạt riêng lẻ, phân bố đồng đều trong latex. Bước 3 : Làm lạnh. Latex trong khuôn được làm lạnh nhanh xuống đến -30oC. Tốc độ làm lạnh nhanh làm lớp màng của các bọt khí bị vỡ ra, và các bọt khí được nối với nhau tạo thành cấu trúc hở. Cấu trúc hở này làm cho nệm có tính thấm khí rất cao, tạo sự thông thoáng khí cho sản phẩm nệm sau này. Bước 4 : gel hóa. Khí CO2 được bơm vào khuôn để gel hóa latex, giúp giữ vững cấu trúc hở của các lỗ xốp và ổn định hình dạng của sản phẩm trong khuôn. Trước đây người ta dùng khí CFC để gel hóa latex. Hiện nay để giảm thiểu ô nhiễm môi trường, CFC được thay thể bằng CO2. Bước 5 : lưu hóa sơ bộ. Khuôn được nâng nhiệt độ lên 115oC để lưu hóa sơ bộ. Thời gian lưu hóa sơ bộ khoảng 25 – 30 phút tùy thuộc bề dày sản phẩm. Sau khi lưu hóa sơ bộ, sản phẩm đã đủ độ bền để giữ vững hình dạng và có thể lấy ra khỏi khuôn, đưa vào công đoạn tiếp theo. Ở đây ta sử dụng khuôn làm bằng nhôm để tính chất truyền nhiệt rất tốt của nhôm bên trong ta gắn thêm những thanh truyền nhiệt nhằm tạo thuận lợi thêm cho quá trình truyền nhiệt khi lưu hóa, tạo độ thông thoáng cho sản phẩm. Năng lượng nhiệt cung cấp để lưu hóa hỗn hợp latex do sự trao đổi nhiệt với hơi nước quá nhiệt. Hơi nước quá nhiệt tạo ra từ lò hơi theo hệ thống ống dẫn đến bề mặt khuôn cung cấp nhiệt sau đó ngưng tụ thành nước tại các bộ phận trao đổi nhiệt và lại dẫn về lò hơi qua hệ thống ống dẫn khí. Bước 6 : Rửa sản phẩm. Nhằm giúp loại bỏ đi những hóa chất dư còn bám trên sản phẩm như xà phòng, các tác nhân lưu hóa còn sót, các phụ gia còn thừa, protein, chất bẩn, khí sinh ra trong quá trình lưu hóa, nếu không các hóa chất trên sẽ góp phần làm biến mòn gây mùi khó chịu, làm sản phẩm trở nên xấu đi. Sản phẩm được lấy ra khỏi khuôn và được làm sạch bằng vòi phun nước. Công đoạn này được thực hiện kĩ lưỡng để không làm giảm độ bền của sản phẩm vì lúc này, sản phẩm mới chỉ được lưu hóa sơ bộ nên độ bền còn thấp. Sản phẩm giữ được độ bền khi bề dày sản phẩm không giảm quá 4% so với trước khi rửa. Bước 7 : sấy và lưu hóa hoàn toàn. Nệm được đưa vào thiết bị sấy, được sấy ở nhiệt độ 85oC trong vòng 30 phút và lưu hóa cũng ở nhiệt độ này trong 8 giờ. Bước 8 : kiểm tra chất lượng sản phẩm. Sản phẩm nệm được kiểm tra độ đàn hồi ở 15 điểm xác định. Một sản phẩm được coi là đạt chất lượng khi kết quả kiểm tra ở cả 15 điểm này đều đạt độ đàn hồi. Thử nén: là quá trình tái tạo lại những ảnh hưởng tương tự của cơ thể lên tấm nệm khi một người nằm lên trên nệm trong một thời gian. Cách thử: nén tấm nệm còn 50% kích thước ban đầu trong 22h ở 700C. Sau đó lấy ra đo bề dày nệm còn lại rồi tính phần trăm độ dày bị mất. Nếu giá trị càng cao càng thể hiện khả năng chịu nén tốt của sản phẩm, giá trị dao động trong 8-10% là đạt yêu cầu. Thử va đập: thực hiện động tác của một người ngồi lên nằm xuống liên tục trên tấm nệm trong một thời gian dài. Cách thử: lấy mẫu thử va đập theo theo tiêu chuẩn đặt vào máy. Sau đó lấy ra để trong 24h hồi phục rồi đem đi đo. Giá trị thu được càng lớn càng thể hiện tính dẻo dai của sản phẩm PHẦN IV : MỘT SỐ QUI TRÌNH KHÁC QUI TRÌNH DUNLOP 1/ Sự giống nhau giữa quy trình Dunlop và Talalay: Dunlop latex cũng giống như Talalay latex đều sử dụng latex thiên nhiên và latex nhân tạo (synthetic) để tổng hợp. Cũng bao gồm các bước cơ bản như qui trình Talalay như: pha trộn hỗn hợp bọt, đổ khuôn, lưu hóa, rửa, sấy… 2/ Sự khác nhau giữa quy trình Dunlop và Talalay:  Talalay  Dunlop   Đặc điểm công nghệ  (Khi đổ khuôn lượng latex chỉ chiếm khoảng 80% thể tích khuôn. Công nghệ phức tạp hơn. +Hỗn hợp latex được phun vào trong khuôn kẹp có lõi bằng nhôm, sau đó cho latex vào khuôn và đậy kín, khuôn được hút chân không. +Latex được nở ra trong môi trường chân không làm đầy khuôn tạo cấu trúc tổ ong. Latex được làm lạnh đến -300C để ngăn ngừa sự lắng tụ các phụ gia và để cấu trúc tổ ong được ổn định. +CO2 được dùng để gây gel hỗn hợp latex. Khuôn được gia nhiệt đến 1100C để lưu hóa phần lõi nệm (Chi phí sản xuất rất tốn kém.  (Hỗn hợp latex sẽ được điền đầy khuôn, latex vào khuôn đơn giản hơn. +Không khí được bơm vào latex lỏng tạo xốp. +Latex được cho vào khuôn, sử dụng Flouride để gây gel xốp trong khuôn. Khuôn được gia nhiệt để lưu hóa. +Không cần tạo môi trường chân không hoặc làm lạnh, không sục thêm khí vào khuôn. (Chi phí cho việc sản xuất cũng sẽ rẻ hơn nhiều.   Đặc tính sản phẩm  (Chất lượng cao hơn, ổn định hơn (Tạo ra sản phẩm có cấu trúc tổ ong, có đặc tính đàn hồi và rất mềm mại.  (Không chính xác, ổn định như Talalay latex (Sản phẩm có tỉ trọng cao, độ cứng cao và cấu trúc xốp ít không bền   Tuy nhiên xu hướng 10 năm trở lại đây, khoảng cách về công nghệ giữa 2 quy trình Talalay và Dunlop ngày càng bị thu hẹp do sự phát triển của khoa hoc kỹ thuật. QUI TRÌNH DOW 1. Giới thiệu : Qui trình Dow đã đưa ra một phương thức mới trong việc sản xuất gel xốp. Cơ chế làm latex có thể đông đặc là nhờ vào sự tạo các cầu nối giữa các hạt. Điều đó phụ thuộc trên tỷ lệ bền của nhóm có khả năng phản ứng, đó là những nhóm ở những vị trí đã được định trước hoặc những nhóm gần bề mặt hoạt động của hạt latex. 2. Công nghệ hóa học của qui trình Dow : a/ Thành phần hóa chất : Về nguyên tắc, chu trình Dow có thể được áp dụng trong phạm vi lớn các loại cao su tổng hợp, và 2 thành phần chủ yếu được nhắc đến là: Latex phản ứng và các hợp chất đồng phản ứng. Trong đó có 1 số yêu cầu về điều kiện phản ứng của cao su cần được quan tâm : ( Monomer: ( Cao su được tạo bởi phản ứng đồng trùng hợp nhũ tương của ít nhất  2 monome chưa no,1 dạng của  styrene và còn lại là loại monomer có khả năng đồng trùng hợp với styren: butadiene, vinyl chloride và vinylidene chloride…tạo nên polimer có khả năng phân tán., phạm vi chọn lựa các monomer là rất rộng do có rất nhiều dạng nhóm có khả năng phản ứng. Ví dụ như: cacbonxylato, suphato, amino bậc 1 và bậc 2, carboxamindo, methylolcarbonxamido, sulphonamido … ( Khả năng cũng được xét đó là polymer ngay lúc đầu đã chứa những nhóm hoạt động nhưng tự chúng lại không có khả năng phản ứng, tuy nhiên có thể được biến đổi thành nhóm qua quá trình thủy phân. ( Mặc dù số loại latex phản ứng cũng như các qui trình có thể áp dụng rất đa dạng Nhưng trên thực tế, đây là qui trình chính dành riêng cho carbonxylated latices của cao su SBR ( Những chất đồng phản ứng : ( Là những chất ổn định keo (ổn định hệ nhũ hóa trong quá trình trùng hợp nhũ tương), những chất hoạt hóa tạo bọt và chất ổn định đươc thêm vào sau trong suốt quá trình pha trộn latex… Những hợp chất đồng phản ứng thường dùng với "carboxylated lactices" là nhựa "melamine-formandehyde", nhựa "urea-formandehyde" và nhựa "methoxylate melamine-formandehyde. ( Chất có thể tạo hỗn hợp với latex phản ứng có thể là những chất tan trong nước hoặc trộn lẫn trong nước. Ví dụ điển hình như : melamine, melamine-formaldehyde ngưng tụ, ure và urer_formaldehyde ngưng tụ, alkylate melamine- formaldehyde ngưng tụ, alkylate urea-formandehyde ngưng tụ. ( Nhiệt độ trong khoảng 65 đến 990C là thích hợp, đặc biệt khi không sử dụng tác nhân hỗ trợ gel hóa. ( Độ pH thay đổi tuỳ thuộc vào các nhóm chức của Latex phản ứng và bản chất của các chất đồng phản ứng. b/ Đặc điểm của sản phẩm : ( Sản phẩm cao su xốp cuối cùng khá tốt, cấu trúc tế bào tương đối đồng dạng. Do đó, sản phẩm cuối cùng khi sờ vào có cảm giác rất mịn, có thể có màu sắc tốt, sẽ trắng nếu ko có chất tạo màu. ( Qui trình Dow đặc biệt thích hợp với những yêu cầu sản xuất ra các lớp cao su xốp Latex với độ dày nhỏ hơn 15 mm. ( Những nhóm chức của Latex phản ứng có thể xúc tiến khả năng dính chặt giữa polymer và các hợp chất khác,bằng cách này tạo nên tầm quan trọng của qui trình làm lớp phủ cao su xốp.   3. Các bước điển hình để sản xuất cao su xốp Latex bởi qui trình Dow : - Latex bao gồm 47.5% cao su "carboxylated styren-butadien" (thành phần khoảng 38% styren, 58% butadien, 1.1% acrylic acid, 2.9% fumaric acid). - Độ pH của Latex là 4.6. Cộng thêm vào khoảng 1 pphr methyl cellulose bằng 5% dung môi nước, 5 pphr nhựa "melamine-formandehyde" hoà tan trong nước bằng với 80% m/m dung dịch Methyl Alcohol và 2.7 pphr Natri n-dodecyl sunphat. - Cho vào máy trộn khoảng 3-4 phút, xốp tổng hợp được đổ vào khuôn. - Sau cùng đặt trong 1 môi trường áp suất bão hoà chưng cất đến áp suất khí quiển, với nhiệt độ 82-88o C trong vòng 5 phút để nhận được xốp đã gel vững chắc, không bị xẹp. - Xốp gel sau đó đem sấy khô trong lò không khí trong vòng 30 phút ở 120o C. - Xốp sau khi sấy khô xong có màu trắng, khô, không dính, trông có cảm giác như cao su xốp đặc trưng làm từ Latex cao su thiên nhiên. - Dĩ nhiên, quá trình Dow có thể dùng để ứng dụng sang các công thức phức tạp hơn ví dụ vừa nêu trên. Một chất xúc tác có thể thêm vào để giúp cho phản ứng giữa Latex phản ứng và các hợp chất cùng phản ứng xảy ra thuận tiện hơn. Sản phẩm xốp cao su có thể rẻ hơn và cứng hơn nhờ thêm vô các chất làm đầy. - Một ví dụ là trộn 1 nhựa fomaldehyt ngậm nước với latex cao su butadien carbonxylated styren, và độ PH của hỗn hợp tăng đến 10.5 bởi môi trường NH3. Trong điều kiện PH cao ban đầu thì không thể nào tạo gel đựoc. Tuy nhiên, sau khi xốp đã khô, nhiệt độ tăng lên, NH3 mất dần, PH giảm xuống, tương tác giữa latex và chất xúc tác bắt đầu xuất hiện gây nối mạng. Điều này cho thấy bản chất chủ yếu của Dow-process là : một latex mong muốn có thể được tạo ra bằng cách gel hóa bằng phản ứng hóa học giữa latex cao su và chất xúc tác phù hợp. - Các tác nhân lưu hóa phụ có thể được cho thêm, nếu như polymer ban đầu thường được qui ước lưu hóa bởi chính những chất đó. Nếu polymer ban đầu có dạng thuỷ tinh tại nhiệt độ thườnng thì có thể thêm chất làm dẻo để giảm nhiệt độ hóa thủy tinh của polimer. QUI TRÌNH CROWN 1. Giới thiệu : Đây là phát minh khá quan trọng trong công nghiệp sản xuất xốp latex để đưa xốp latex trở nên phổ biến . Qui trình Crown đưa ra cách thức sản xuất ra 1 loại xốp no-gel (ko hóa keo). Crown được sử dụng rộng rãi trong chế tạo cao su xốp latex ở dạng tấm phẳng, đặc biệt hơn công nghệ này được ứng dụng trong sản xuất lớp lót bảo vệ vật liệu, vừa có thể tách rời, vừa có thể giữ nguyên chính nó. Đặc điểm cơ bản của tiến trình này là latex xốp được đóng rắn chỉ bằng cách làm bay hơi nước trong laxtex ngậm nước mà không cần sự trợ giúp của bất kì tác nhân keo hóa hay đóng rắn nào.Cách thức này được áp dụng khá rộng rãi, tuy vẫn còn những điều kiện ràng buộc dựa trên tính chất của latex là : 1- Tổng hàm lượng chất rắn không được nhỏ hơn 55% 2- Sản phẩm sẽ tự đóng thành lớp ở nhiệt độ dưới 150oC 3- Pha phân tán là cao su thiên nhiên (NR) hoặc là polymer hoặc là copolimer hoặc là 1 phức hợp olefin chưa bão hòa. Điều này cho thấy rằng tiến trình trên có thể áp dụng lactices mà trước đây không thể sử dụng cho công nghệ sản xuất xốp polime. 2. Công nghệ hóa học của qui trình Crown : - Latex được kết hợp vừa đủ với 1 lượng chất hoạt hóa tạo xốp để có thể tạo xốp cho latex mà vẫn đáp ứng được mức độ giãn dài, và có thể duy trì được cấu trúc xốp trong quá trình sấy xốp cho đến giai đoạn kế tiếp khi xốp đã đóng rắn và cấu trúc này không bị phá hủy. - Lượng chất xúc tiến/chất ổn định có thể đạt tới 15pphr. Mức độ các chất xúc tiến, xúc tác sử dụng được quyết định bởi yêu cầu cấu trúc của xốp có thể duy trì được trong quá trình sấy. - Một điều kiện thuận lợi của việc sử dụng latex là có thể có một ít hoặc là không có chất ổn định keo bị hòa tan trong trạng thái latex ngậm nước, khi đó chất ổn định keo không ảnh hưởng đến hàm lượng của chất xúc tác, xúc tiến. - Chất xúc tiến tạo xốp điển hình bao gồm chất hoạt động bề mặt, kim loại kềm, muối sunfat của ankyl như là sodium n-dodecyl sulphate, muối sunfat kim loại kềm, ethylen oxid trong rượu béo, và muối 2 kim loai kềm (di alkadi metal) của N-alkylsulhosuccinic acid. Thường sử dụng từ 2 chất xúc tiến trở lên. - Độ bền của xốp có thể được tăng cường hơn nữa bởi nước hòa tan trong keo gốc hydro bao gồm metylcellulose hoặc là ruợu polivinyl, những khía cạnh khác của việc tổng hợp crown rubber đã được lập thành bẳng tiêu chuẩn. Tóm lại ta sẽ thu được một hỗn hợp latex cuối cùng có được một độ bền keo lớn. - Nguyên tắc để tạo bọt cho phức hợp latex là sử dụng máy trộn các thành phần lại, ép phức hợp xốp thành miếng 6mm bề dày và được đặt trong môi trường không khí bị đốt nóng bằng điện (sấy) ở 150oC để làm khô xốp, sau khi sấy 12 phút ta có thể nhận được sản phẩm. - Nhược điểm: Trong thực tế tiến trình sản xuất sản phẩm bị giới hạn bởi bề dày của lớp xốp cao su trong sản phẩm. Khi để ý đến nhiệt độ sấy ta thấy rằng nếu kéo dài quá lâu sẽ gây ra nhiều tác động nhiệt đến polimer bao gồm lưu hóa sớm và phân hủy. - Điểm khác biệt giữa no-gel process (Crown)và gel process (Dow) được tóm lược như sau : 1- no-gel process dựa trên cái có sẵn vốn có để tự tạo ra xốp hơn là gel process, sự không có mặt của giai đoạn gel làm giảm bớt mức độ kiểm soát sản phẩm (quan trọng trong việc áp dụng thực tế). 2- Không có giai đoạn gel sẽ giảm được xác suất sản phẩm bị đông tụ do nhiệt. 3- Phức hợp xốp no-gel thì bản thân nó đơn giản hơn là xốp gel và số lần trộn ít ngắn hơn. 4- Độ sai khác (dung sai) của chất độn trong phức hợp cao hơn dung sai của hỗn hợp gel, dung sai về chất độn khá quan trọng, vì giá thành của vật liệu tổng hợp latex có thể giảm đáng kể bằng cách cho thêm vào lượng lớn chất độn rẻ tiền, và cũng như vậy, nếu chất độn làm gia tăng độ khô của hỗn hợp, hàm lượng chất rắn của phức hợp có thể bị gia tăng đáng kể. Hàm lượng độn cao có thể gây ra hậu quả là xuất hiện hiệu ứng phụ làm thay đổi độ ổn định keo gây ra sự bất ổn trong quá trình sấy của phức hợp no-gel bởi vì no-gel process bị ảnh hưởng rất nhiều bởi độ ổn định keo. ( TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. NGUYỄN HỮU TRÍ. Công nghệ cao su thiên nhiên. NXB Trẻ, 2004. [2]. www.books.google.com.vn [3]. www.querycat.com [4]. www.sleeptastic.com [5]. Luận văn tốt nghiệp. Thiết kế nhà máy sản xuất nệm, 2002.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docQuy trình công nghệ sản xuất xốp Latex.doc
Luận văn liên quan