กระบวนการผลิตหมอนยางพารา

น้ำยางธรรมชาติเป็นสารประกอบของเหลวที่เก็บเกี่ยวจากต้นยางพารา (Hevea Brasiliensis) ซึ่งมีการเพาะปลูกที่สำคัญในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ เมื่อเก็บจากต้นยางแล้ว ของเหลวจะผสมกับแอมโมเนียและ TMTD/ZnO เพื่อรักษาคุณสมบัติของมันให้ดีขึ้น ยางลาเท็กซ์ที่ได้มาตรฐาน (น้ำยางที่มีแอมโมเนียต่ำ) นี้ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตลูกโป่ง ถุงมือ สุขภัณฑ์ ฯลฯ แต่ยังรวมถึงสินค้าที่เป็นโฟมจากยางพารา เช่น หมอนและที่นอน

ต้นกำเนิดกระบวนการ DUNLOP

ในปี พ.ศ. 2430 จอห์น บอยด์ ดันลอป (ค.ศ. 1840–ค.ศ. 1921) ซึ่งเกิดในสกอตแลนด์ ได้คิดค้นยางล้อแบบพองได้เป็นครั้งแรกสำหรับรถสามล้อของลูกชายโดยอาศัยการวัลคาไนซ์ด้วยความร้อนของยางธรรมชาติ จากนั้นจึงจดสิทธิบัตรในวันที่ 7 ธันวาคม พ.ศ. 2431 อย่างไรก็ตาม สองปีต่อมา สิทธิบัตรถูกยกเลิกอย่างเป็นทางการเนื่องจากนักประดิษฐ์ชาวสก็อตอีกคนหนึ่งคือ Robert William Thomson (1822-1873) ได้จดสิทธิบัตรเทคโนโลยีเดียวกันในบริเตนใหญ่ ฝรั่งเศส (1846) และในสหรัฐอเมริกา (1847) อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ตั้งชื่อตาม Dunlop และกลายเป็นระบบหลักสำหรับผลิตภัณฑ์ยางวัลคาไนซ์และโฟมลาเท็กซ์

กระบวนการผลิตแบบมาตรฐานในทางอุตสาหกรรมที่ใช้ในการผลิตโฟมยางมี 2 วิธี คือ: กระบวนการผลิตแบบ DUNLOP และ TALALAY

กระบวนการ TALALAY คิดค้นขึ้นในช่วงปลายปี 2483 ใช้เวลานานและซับซ้อนกว่ากระบวนการ DUNLOP ระบบนี้ใช้โดยผู้ผลิตเพียงไม่กี่รายทั่วโลกและมีส่วนแบ่งการตลาดเพียงเล็กน้อย วัตถุดิบพื้นฐานในทั้งสองระบบคือน้ำยางธรรมชาติ (NL) หรือ SBR-ลาเท็กซ์ (ยางสไตรีน-บิวทาไดอีน) หรือส่วนผสมทั้งสองอย่าง

กระบวนการผลิตแบบ DUNLOP

กรณีที่ใช้น้ำยางธรรมชาติบริสุทธิ์ น้ำยาง “หรือน้ำนมยาง” จะถูกนำผสมกับสารเคมีที่จำเป็น เมื่อบ่มตามเวลาที่กำหนดแล้วน้ำยางคอมปาวด์จะถูกตีให้เกิดฟองขึ้นด้วยเครื่องตีโฟม แล้วเติมสารก่อเจลลงไปเพื่อเร่งให้เกิดโครงสร้างโฟมที่มีเสถียรภาพ (ส่วนกรณีของ SBR นั้น SBR-ลาเท็กซ์สามารถทำให้เกิดฟองได้โดยไม่ต้องบ่ม) จากนั้นเติมลงในแม่พิมพ์โลหะ แม่พิมพ์จะถูกวางในเตาอบไอน้ำหรืออุโมงค์เพื่อทำให้วัลคาไนซ์หรือสุก เนื่องจากผลิตภัณฑ์โฟมเป็นฉนวนความร้อนที่ดี แม่พิมพ์จึงติดตั้งหมุดจำนวนมากเพื่อถ่ายเทความร้อนไปยังตัวโฟม เมื่อวัลคาไนซ์เสร็จแล้ว หมอนหรือที่นอนจะถูกถอดออกจากแม่พิมพ์ ล้าง ตากให้แห้ง และในที่สุดก็พร้อมสำหรับการขาย

กระบวนการผลิตแบบ TALALAY

ในกระบวนการ TALALAY นั้นมี 3 ขั้นตอนก่อนขั้นตอนการวัลคาไนซ์หรือการทำให้สุกที่แตกต่างจากกระบวนการ DUNLOP:

1) เติมโฟมน้ำยางคอมปาวด์ลงในแม่พิมพ์เพียง 40-60% จากนั้นปิดและสูบลมออกให้เกิดสูญญากาศเพื่อขยายโฟมให้เต็มปริมาตรของแม่พิมพ์

2) โฟมถูกแช่แข็งที่อุณหภูมิ -20 องศาเซลเซียสเพื่อให้โครงสร้างมีเสถียรภาพ

3) CO2 ถูกฉีดผ่านวาล์วเข้าไปในแม่พิมพ์เพื่อให้โฟมเจลหรือคงรูป

กระบวนการที่เหลือเป็นไปตามขั้นตอนเดียวกันของกระบวนการ DUNLOP กล่าวคือ การวัลคาไนซ์ การถอดออกจากแม่พิมพ์ การล้าง และการอบแห้ง

กระบวนการวัลคาไนซ์แบบดั้งเดิมของ Dunlop ใช้ไอน้ำเป็นสื่อความร้อนเพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาการเชื่อมของสายโซ่โพลีเมอร์ โฟมที่มีฟองอากาศขนาดเล็กจำนวนมากโดยธรรมชาติเป็นตัวนำความร้อนที่ไม่ดี ดังนั้นการปล่อยให้ความร้อนซึมเข้าสู่แกนที่นอนหนาหรือแม่พิมพ์หมอนจึงเป็นกระบวนการที่ช้าและไม่มีประสิทธิภาพ จริง ๆ แล้วมีการใช้แม่พิมพ์โลหะหนักราคาแพงที่ติดตั้งหมุดโลหะจำนวนมากเพื่อพยายามเร่งกระบวนการให้เร็วขึ้น แต่ก็ยังต้องใช้เวลาและพลังงานมาก

ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมาได้มีการเปลี่ยนสารเคมีบางตัวเพื่อปรับปรุงกระบวนการโดยรวม แต่กระบวนการพื้นฐาน เช่น การเชื่อมของโมเลกุลยางกับกำมะถันนั้นไม่เคยมีการพัฒนาเปลี่ยนแปลงเลย รวมไปถึงการคำนึงถึงการสูญเสียพลังงานโดยวิธีการถ่ายเทความร้อนแบบทั่วไปที่ใช้อยู่มาตั้งแต่ดั่งเดิม