Giới thiệu các loại nệm hiện nay, phương pháp sản xuất sản xuất nệm

1. ĐỀ TÀI:
QUY TRÌNH SẢN XUẤT NỆM
CAO SU
SVTH: NHÓM 9
GVHD: TS. NGUYỄN THỊ LÊ THANH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
BỘ MÔN POLYMER

2. DANH SÁCH NHÓM 9
• Trƣơng Vinh
• Nguyễn Hữu Tâm
• Nguyễn Quốc Hƣng
• Nguyễn Khắc Tiến
• Quách Hữu Nhân

3. MỤC LỤC
I • TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM NỆM CAO SU
II • NGUYÊN LIỆU VÀ ĐƠN PHA CHẾ
III • LÝ THUYẾT TẠO NỆM CAO SU
IV • QUY TRÌNH SẢN XUẤT NỆM CAO SU
V • TÀI LIỆU THAM KHẢO

4. I. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM NỆM CAO SU:
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GIƢỜNG VÀ NỆM
Thời kỳ đồ đá: con ngƣời đã phát minh ra
Giƣờng và Nệm. Chiếc nệm đầu tiên bao gồm
đống lá, cỏ, rơm và da động vật trên đó.
Cuối thế kỷ 19: Nệm lò xo đã đƣợc phát minh
để phân phối trọng lƣợng cơ thể và hoạt động
chống sốc.
Năm 1929: Dunlop giới thiệu 1 công nghệ đã
biến lƣu hoá mủ cao su vào bọt cao su và
đƣợc ứng dụng rộng rãi cho đến ngày hôm
nay nhƣ Nệm (Đệm) Cao Su và Gối Cao Su
(vì thế mà có tên Dunlopillo),

5. Năm 1950: Hai anh em nhà Talalay đã
phát triển quy trình sản xuất nệm cao su.
Ngày nay các loại nệm không ngừng
phát triển. Chất lƣợng cuộc sống ngày
càng đƣợc nâng cao.
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GIƢỜNG VÀ NỆM

6. 1.2 CÁC LOẠI NỆM CAO SU
Nệm cao su thiên nhiên: Nệm cao su
thiên nhiên đƣợc sản xuất từ 100%
cao su thiên nhiên
Nệm cao su nhân tạo: Cao su
nhân tạo đƣợc tạo ra từ phản ứng
trùng ngƣng các cấu trúc đơn
bao gồm isopren (2-methyl-1, 3-
butadien), 1,3-butadien,
cloropren (2-cloro-1,3-butadien)
và isobutylene (methylpropen)
với một lƣợng nhỏ phần trăm
isopren cho liên kết chuỗi.

7. 1.2 CÁC LOẠI NỆM CAO SU
Kích thƣớc nệm cao su
thƣờng sản xuất theo quy cách
chuẩn mặt trên có các lỗ hình tròn
nhỏ đƣờng kính 0,5cm, sâu 3cm,
những lỗ này cách nhau 2cm. Mặt
dƣới là các lỗ hình vuông kích
thƣớc 5 x 5 x 5cm, cách đều nhau 2
cm.
Bề dày nệm cao su
Chiều dài: 2m

8. 1.2 MỘT SỐ CÔNG TY SẢN XUẤT NỆM CAO SU
1.3 YÊU CẦU NỆM CAO
SU

9. II. NGUYÊN LIỆU VÀ ĐƠN PHA CHẾ:
2.1 NGUYÊN LIỆU NỆM CAO SU THIÊN NHIÊN
 Latex cao su thiên nhiên.
 Chất tạo bọt.
 Chất gel hóa.
 Chất ổn định bọt.
 Chất phòng lão.
 Chất hỗ trợ phân tán.
 Chất độn.
 Chất xúc tiến.
 Chất trợ xúc tiến.
 Hệ lƣu hóa lƣu huỳnh.

10. 2.1 NGUYÊN LIỆU NỆM CAO SU THIÊN NHIÊN
Latex: Một trạng thái nhũ tƣơng (thể sữa
trắng đục) của các hạt từ cao su (pha phân
tán) trong môi trƣờng phân tán lỏng. Ở
VN, latex còn đƣợc gọi là mủ cao su nƣớc.
Mủ latex phải đạt các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt theo
tiêu chuẩn ISO : 9001 – 2000 và TCVN 6314 : 1997 nhƣ
sau: [Nguồn tham khảo: www.vnrubbergroup.com]

11. STT Tên tiêu chuẩn Mức
1 TSC, % , min 61,5
2 DRC,% , min 60
3 Hàm lƣợng chất khô không cao su, % ,
max
2
4 Hàm lƣợng NH3 (g/100g latex), % ,
min
0,6
5 Nồng độ ổn định cơ học MST, giây,
min
650
6 Chỉ số acid béo bay hơi (VFA), max 0,2
7 Chỉ số KOH 0,8
8 Hàm lƣợng chất cặn, % , max 0,1
9 Hàm lƣợng Cu, ppm, max 8
10 Hàm lƣợng Mn, ppm, max 8
11 Hàm lƣợng chất đông kết, % , max 0,05
12 Độ pH 10
13 Tỷ trọng 0,94 - 0,95
Tiêu chuẩn ISO : 9001 – 2000 và TCVN 6314 : 1997

12. 2.1 NGUYÊN LIỆU NỆM CAO SU THIÊN NHIÊN
Chất tạo bọt: Là những chất trong quá trình lƣu hóa do sự
nhiệt phân nên có khả năng phóng thích chất khó nhƣ N2,
O2… tạo ra những khoảng trống có hình dáng nhƣ tổ ong nhỏ
hoặc cực nhỏ. Thƣờng ở dạng bột, dạng dung dịch hay nhũ
tƣơng nhƣ potassium oleate C17H33COOK, hỗn hợp của
soaps và chất ổn định gọi là Emulsion E3
Chất gel hóa: Là chất đƣợc đƣa vào hỗn hợp
latex nhằm tăng sức căng bề mặt của bọt khí
tạo điểm đông đặc và giữ bọt khí ở trạng thái
ổn định. Thƣờng sử dụng sodium silicofluoride,
CO2, CFC để làm tác nhân gel hóa chúng trong
latex.

13. Chất ổn định bọt: Khi đƣa 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 thƣơng mại bán trên
thị trƣờng nhƣ Foamax.
Chất hỗ trợ phân tán: Có tác dụng giúp các phụ gia phân
tán vào trong latex. Ta dùng chất hỗ trợ phân tán có thành
phần là Sodium Lignosulfonate , dạng bột, dung dịch 1% có
pH từ 7 – 9.
2.1 NGUYÊN LIỆU NỆM CAO SU THIÊN NHIÊN
Chất độn: Nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm và tăng
cơ tính của nệm. Ở đây ta dùng kaolinite clay (cao lanh).
Siêu xúc tiến ZDEC: Tính chất: không vị, không tan trong
nƣớc, rƣợu, xăng, hơi tan trong benzen và aceton, tan nhiều
trong chloroform. Rất ít bị biến tính khi tồn trữ.

14. Chất phòng lão - styrenated phenol (SP): Chất lỏng màu
vàng. Tan đƣợc trong benzen, axeton, ethanol và chloroform,
không hòa tan trong nƣớc. Là chất phòng lão không nhuộm
màu, thích hợp sử dụng cho sản phẩm cao su có màu sáng.
Có khả năng chống lão hóa do ánh sáng, thời tiết rất tốt và
không gây ô nhiễm. Đƣợc sử dụng ở dạng nhũ tƣơng, thích
hợp cho các sản phẩm nhƣ nệm.
Hệ lƣu hóa: Ứng dụng: làm tác nhân
lƣu hóa nên yêu cầu độ phân tán cao để
tránh sự lƣu hóa cục bộ. Thƣờng dùng
là hệ lƣu hóa lƣu huỳnh.
2.1 NGUYÊN LIỆU NỆM CAO SU THIÊN NHIÊN

15. 2.2 ĐƠN PHA CHẾ PHÒNG TN
STT Nguyên liệu Đơn pha
chế khô
Đơn pha
chế ƣớt
1 Cao su trong latex (60%) 100 167
2
Chất tạo bọt potassium
oleate, dung dịch 20 %
1.5 7.5
3 Foamax, dung dịch 20% 1 0.5
4 Kaolinite clay 20 4020220
5 ZnO, huyền phù 50 % 5 10
6 SP, nhũ tƣơng 50 % 1 2
7
Sodium silicoflouride,
dung dịch 20 %
1 5
8
ZDEC ( Ethyl zymate ),
huyền phù 50 %
1 2
9 S, huyền phù 50% 2 4
TỔNG CỘNG 131.6 218

16. 2.2 ĐƠN PHA CHẾ TRONG NHÀ MÁY

17. III. LÝ THUYẾT TẠO NỆM CAO SU:
3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TẠO BỌT CAO SU
Bọt cao su là hỗn hợp vật liệu cao cấp để sản xuất niệm, bọt
cao su có tính đàn hồi cao, tính diệt khuẩn rất tốt và là vật
liệu làm nệm rất tốt cho sức khỏe đƣợc tiến sỹ Lammers
chứng minh.
3.2 QUY TRÌNH TẠO BỌT CAO SU
Chuẩn bị nguyên liệu:
S, ZnO, ZDEC…. dạng hạt sẽ đƣợc đƣa vào máy nghiền bi để
đƣợc nghiền nhỏ theo kích thƣớc yêu cầu. Các hóa chất sẽ
đƣợc pha trộn thành dạng huyền phù hay dung dịch với nồng
độ thích hợp theo yêu cầu đơn pha chế, và đƣợc pha thành 4
hỗn hợp.

18. Phối trộn:
Hỗn hợp 1 sẽ đƣợc phối trộn với nhau trong bồn phối
trộn, tốc độ cánh khuấy khoảng 1000 vòng/ phút, trong
khoảng thời gian từ 15 – 20 phút, hỗn hợp 1 đƣợc ủ ở 40 độ
C, trong khoảng từ 14-16h tốc độ khuấy 20 vòng/phút. Khi
kết thúc quá tình tiền lƣu hóa thì cho tiếp hỗn hợp 2 vào, tiếp
tục khuấy đều để tạo sự phân tán đều.

19. Foamax
Kali
Oleat
Hỗn hợp 3
Tạo bọt:
Cho hỗn hợp 3 vào. Để tăng hiệu quả tạo bọt, tiến
hành khuấy tạo bọt, tốc độ cánh khuấy nhanh hơn, khoảng
2000 vòng/ phút, để nhằm lôi cuốn khí vào nhiều và tránh
bọt khí mới bị vỡ, đồng thời các bọt khí mới sẽ tạo thành
nhiều hơn. Thời gian 14 phút.

20. ZnO,
20%
Hỗn
hợp 4
Sodium
Silcol-
Floride, 20%
Máy
nghiền
bi
Bồn
khuấy
Gel hóa:
Khi kích thƣớc bọt đạt yêu cầu, ta tiếp tục cho hỗn hợp
4 vào, khuấy đều. Lúc này, natri silicolflouride sẽ gel hóa các
bọt khí, ổn định kích thƣớc bọt khí trƣớc khi lƣu hóa, làm
tăng độ nhớt, ngăn sự thoát nƣớc của bọt khí và làm tăng sức
căng bề mặt của bọt khí tại điểm đông đặc. Thời gian gel hóa
từ 5 – 8 phút.

21. 3.2 QUY TRÌNH TẠO BỌT CAO SU
Ổn định bọt: Hỗn hợp latex sau quá trình khuấy tạo bọt, và
cho chất gel hóa vào, thì cần phải giữ ổn định, để không bị
vỡ ra, cần phải cho vào chất ổn định bọt (tác nhân gel hóa
thứ cấp) vào sau cùng.
Hỗn hợp
2
Hỗn hợp
1
Hỗn hợp
3
Hỗn hợp
4
Hỗn hợp bọt
Khuấy trộn tạo bọt
Ủ

22. IV. QUY TRÌNH SẢN XUẤT NỆM CAO SU:
Nguồn www.geofoam.in/latex-foam-manufacturing.html

23. 4.1 PHƢƠNG PHÁP DUNLOP
Năm 1929 Mr.E.A.Murph đã phát minh ra phƣơng
pháp sản xuất nệm cao su thiên nhiên, ngày nay đƣợc biết
đến với tên gọi là phƣơng pháp Dunlop.

24. 4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY
Năm 1950, khi khoa học công nghệ phát triển, hai anh
em nhà Talalay đã phát triển quy trình sản xuất nệm cao su
và đƣợc gọi là phƣơng pháp Talalay.

25. 4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

26. 4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

27. 4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY
Thổi khí CO2

28. 4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

29. 4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

30. 4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

31. 4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

32. 4.3 SO SÁNH HAI QUY TRÌNH DUNLOP VỚI TALALAY

33. NỆM CAO SU THEO QUY
TRÌNH DUNLOP
NỆM CAO SU THEO
QUY TRÌNH
TALALAY

34. 4.3 SO SÁNH HAI QUY TRÌNH DUNLOP VỚI
TALALAY

35. Quy trình Dunlop Quy trình Talalay
Công nghệ đơn giản hơn. Chi
phí cho việc sản xuất cũng sẽ rẻ
hơn nhiều.
Công nghệ phức tạp hơn. Chi
phí sản xuất rất tốn kém gấp 4 lần.
Không chính xác, ổn định
nhƣ Talalay latex do Sản phẩm
có tỉ trọng cao, độ cứng cao và
cấu trúc xốp ít không bền.
Chất lƣợng cao hơn, ổn định
hơn do tạo ra sản phẩm có cấu trúc
tổ ong, có đặc tính đàn hồi và rất
mềm mại.
Sử dụng Flouride để gây gel
xốp trong khuôn
CO2 đƣợc dùng để gây gel hỗn
hợp latex.
Latex vào khuôn, Không khí
đƣợc bơm vào latex lỏng tạo xốp.
Latex vào khuôn và đậy kín,
khuôn đƣợc hút chân không.
Serum đƣợc tạo bọt trong
máy ly tâm, đổ vào khuôn, gia
nhiệt và sấy ở nhiệt độ thấp và
hỗn hợp đóng rắn lại
Sau khi latex đƣợc đổ vào
khuôn,khuôn đƣợc đậy cho kín
khí, quá trình làm lạnh nhanh để
ổn định vật liệu sẽ tạo ra nhiều
cấu trúc lỗ li ti.

36. 4.4 PHƢƠNG PHÁP SẢN XUẤT LIÊN TỤC
Nhằm khắc phục những nhƣợc điểm của hai phƣơng
pháp Dunlop và Talalay nên phƣơng pháp sản xuất nệm cao
su đã ra đời phƣơng pháp sản xuất nệm cao su liên tục.

37. 4.5 KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM
Thiết bị đo độ chịu nén Thiết bị đo lực cắt

38. STT Chỉ tiêu Đơn vị Tiêu chuẩn
1
Trọng lƣợng riêng biểu
kiến
kg/m3 175 ÷ 200
2 Chỉ số độ cứng N 300 ÷ 400
3
Độ biến dạng nén dƣ
(nén 25% bề dày, liên tục
22h, 70 ± 1°C)
% ≤ 6.0
4 Độ bền kéo kg/dm2(tấc vuông) ≥ 200
5 Độ dãn dài khi đứt % ≥ 220
6
Hệ số lão hóa (70°C,
72h)
> 0.85
7 Hàm lƣợng Đồng (Cu) mg/kg ≤ 10
8
Hàm lƣợng Mangan
(Mn)
mg/kg ≤ 50

39. V. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
• [1]. Nguyễn Hữu Trí, Công nghệ cao su thiên nhiên, Nhà
xuất bản trẻ, 2001.
• [2]. Nguyễn Thị Lê Thanh, Bài giảng Vật liệu Cao su,
Trƣờng Đại học Bách Khoa TP.HCM, 2013.
• [3]. I.Franta, Elastomers and Rubber Compounding
Materials, S N T L - Publishers of Technical Literature,
1989.
• [4] Nguồn wedsite:
www.sleepacademy.org/2013/12/
www.kymdan.com/vie/tech/latex.aspx
www.savvyrest.com/why-savvy-rest/natural-dunlop-talalay
www.geofoam.in/latex-foam-manufacturing.html

40. Cảm ơn cô và các bạn đã lắng nghe!