Thảm cao su chống tĩnh điện được sản xuất từ cao su mềm, mang tính tự nhiên cao và được chia làm hai lớp. Lớp bề mặt trên có các màu như sau:
xanh lá cây, xanh lam, xanh nõn chuối, vàng, ghi… có tính năng “chống tĩnh điện”. Lớp bề mặt dưới là màu đen và có tính năng “truyền dẫn điện” . Hiện nay thảm chống tĩnh điện trên thị trường được chia làm 2 loại:
118
- Thảm cao su chống tĩnh điện có bề mặt mờ: có độ ma sát cao, dễ nhìn thấy sản phẩm trên dây chuyền làm việc, đặc biệt giúp cho mắt có điều tiết tốt hơn. Tuy nhiên vì có ma sát cao nên di chuyển sản phẩm trên dây chuyền gặp ít nhiều trở ngại.
- Thảm cao su chống tĩnh điện có bề mặt bóng: dễ dàng trong việc vận chuyển sản phẩm trên dây chuyền làm việc. Loại thảm này có nhược điểm:
khi người lao động làm việc trong môi trường ánh sáng không đạt chuẩn có thể dẫn đến chói mắt, lóa mắt ảnh hưởng đến năng suất làm việc.
Hình 3.52. Mẫu thảm chống tĩnh điện nhập khẩu
Có thể nhận thấy yếu điểm đầu tiên và cũng là lớn nhất của mẫu thảm chống tĩnh điện (ESD) là thường thiếu độ bền và khá mềm. Hai lớp chống tĩnh điện và truyền dẫn điện được dán với nhau, kết quả là khó chịu được áp lực trong một số ứng dụng đòi hỏi. Do đó, những thảm ESD có nguy cơ bị kéo dãn hoặc bị hư hỏng bởi các công cụ sắc nhọn hoặc bằng các lắp ráp các bảng mạch in. Thông thường lớp chống tĩnh điện thường được ngâm tẩm các hạt có khả năng chống tĩnh điện đã được thương mại hóa, dưới điều kiện làm việc các hạt này có xu hướng di chuyển làm cho tính chất điện bị suy thoái.
119
3.6.2. Nghiên cứu sử dụng CNT chế tạo thảm chống tĩnh điện 3.6.2.1. Đơn phối liệu
Trong khuôn khổ nghiên cứu của luận án đã phối hợp với công ty TNHH cao su Hoàn Cầu chế tạo thử nghiệm sản phẩm trên cơ sở blend của latex CSTN/CR và CNT-TESPT hấp phụ CTAB theo đơn phối liệu như sau:
Bảng 3.22. Thành phần đơn phối liệu chế tạo thử nghiệm thảm chống tĩnh điện
Thành phần Hàm lượng (%)
Latex CSTN 70
CR 30
Kẽm oxit 4,5
Phòng lão A 0,6
Phòng lão D 0,6
Axit stearic 1
Xúc tiến D 0,2
Xúc tiến DM 0,4
Lưu huỳnh 2,0
CNT-TESPT 4
120 Sơ đồ chế tạo sản phẩm:
khuÊy trén 3 giê, 500C CTAB/H2O CNT- TESPT
rung siêu âm 2 giê
CNT/CTAB
Latex CSTN khuÊy trén, 1 giê
KOH
pH=10
KiÓm tra Hỗn luyện
S, xóc tiÕn
XuÊt tÊm Ðp, l-u hãa
Bán thành phẩm
Nanocompozit phô gia
Hồi phục Etanol, đông tụ
Hỗn hợp masterbatch
Trén kÝn
CR
Thuyết minh:
Sử dụng phương pháp latex sẽ tránh được phát sinh bụi từ các phụ gia nano khi hỗn luyện cao su, góp phần giải quyết một trong những nhược điểm chính của vật liệu nanocompozit khi không ảnh hưởng tới sức khỏe người lao động. Mặt khác, quá trình đông tụ tạo ra sản phẩm cũng không cần dùng thêm
121
năng lượng, do vậy tiết kiệm năng lượng. Sản phẩm tạo ra có thể ở dạng tờ (sheet), tạo thuận lợi cho quá trình gia công, tương tự như các loại tờ cao su thiên nhiên hong khói hoặc dạng cốm.
- KOH được thêm vào điều chỉnh pH= 10-11 của hệ đặc biệt ảnh hưởng tới sự tích điện âm trên phân tử latex. Đồng thời cũng đóng vai trò thủy phân một số thành phần phi cao su trong latex (chẳng hạn chuyển lipit thành muối tan), giúp dễ dàng loại bỏ khi rửa mẫu bằng nước sau quá trình đông tụ.
- Etanol được thêm vào quá trình đóng rắn latex ở dạng loãng, có thể thay bằng muối Ca2+, Mg2+ (trong nước cứng).
- Masterbatch (chất chủ) bao gồm cao su thiên nhiên và CNT- TESPT với hàm lượng 3% có độ cứng lớn hơn hẳn CSTN và CR thông thường. Vì vậy, nếu đưa trực tiếp vào hỗn hợp sẽ không trộn đều và tạo ra những vùng cứng cục bộ. Những vùng cứng này không những ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau này mà còn ảnh hưởng xấu đến quá trình trộn kín. Do đó masterbatch phải được sơ luyện cho đến độ dẻo cần thiết trước khi đưa vào hỗn hợp với cao su CR.
- Quá trình hỗn luyện bổ sung các phụ gia như axit stearic, oxit kẽm, phòng lão, xúc tiến trong thời gian 8 phút, tốc độ trộn 50 vòng/phút, nhiệt độ 750C. Cần thời gian hồi phục 24 giờ để phân tán đều các phụ gia.
- Trộn lưu huỳnh trong thực hiện trên máy luyện hở có tỷ tốc với thời gian khoảng 10 phút. Cần lưu ý trong giai đoạn này nhiệt độ trục cán giữ càng thấp càng tốt để tránh hiện tượng lưu hóa trước của hỗn hợp cao su. Sau khi trộn lưu huỳnh xong, hỗn hợp được xuất tấm và lưu hóa ở 1400C trong 20 phút bằng cách sử dụng nồi hấp hơi nước bão hòa (áp suất khí nén 4,5 kg/cm2).
3.6.2.2. Tính chất của thảm chống tĩnh điện
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu ở trên, đã chế thử thảm chống tĩnh điện.
Dưới đây là chỉ tiêu chất lượng của mẫu thảm thử nghiệm chế tạo tại xưởng sản xuất của công ty TNHH Cao su kỹ thuật Hoàn Cầu được so sánh với chỉ
122
tiêu chất lượng của mẫu thảm nhập khẩu được phân phối bởi công tu TNHH Thế Bảo Nguyên, Đồng Nai (http://thebaonguyen.com/shops/Tham-Rem- chong-tinh-dien/Tham-cao-su-chong-tinh-dien-Kt-1-2m-x-10m-x-2mm-
474.html).
Bảng 3.23. Các tiêu chí chất ư ng thảm chống tĩnh điện Chỉ tiêu chất lượng chủ
yếu của sản phẩm Đơn vị đo Kết quả đạt được
Thảm nhập khẩu
Độ bền kéo đứt MPa 19 3,6
Độ dãn dài khi đứt % 650 188
Độ cứng Shore A 60 -
Độ mài mòn cm3/1,61km 0,5 1,0
Điện trở bề mặt trên 106 104 – 106
Điện trở bề mặt dưới 106 104 – 106
Điện trở khối .cm 105 106 – 109
Nhận thấy khi sử dụng 4% CNT-TESPT/CTAB mẫu vật liệu có tính chất cơ học phù hợp với tiêu chuẩn ASDM-D-412, độ dẫn điện phù hợp với tiêu chuẩn ESD 4.1.
Khả năng bền dầu mỡ cũng như dung môi của mẫu vật liệu được khảo sát bằng độ trương trong dầu diezen trong 72 giờ. Kết quả khảo sát được trình bày trong hình 3.53 dưới đây:
0 2 4 6 8
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72
Thời gian (giờ)
Độ trương (%)
Hình 3.53. Đồ thị độ trương của thảm chống tĩnh điện trong dầu diezen
123
Mẫu thảm có độ trương khá ổn định trong vòng 32 giờ khi ngâm mẫu chứng tỏ cấu trúc của mẫu vật liệu đều đặn, mật độ lưu hóa cao tương ứng với tính năng cơ lý khá cao. Kết quả độ trương nhỏ hơn 10% phản ánh độ bền dung môi tốt.
Nhận xét 6:
Những kết quả trình bày trong bảng 3.23 cho thấy sản phẩm thảm chống tĩnh điện từ latex CSTN/CR gia cường CNT vượt xa chỉ tiêu chất lượng về tính chất cơ học, đạt yêu cầu về độ dẫn điện so với mẫu nhập khẩu. Ưu điểm khác của mẫu thảm chống tĩnh điện là:
- Độ bền cơ học cao - Độ bền môi trường cao - Thời gian sử dụng kéo dài
- Chống dầu mỡ và các dung môi phổ thông khác - Không chứa Pb, Hg và các kim loại nặng khác
- Chủ liệu là latex cao su tự nhiên hạn chế sự phát tán của bụi nano khi phối trộn.
- Thích hợp cho các nhà máy sản xuất chất bán dẫn, máy tính, linh kiện điện tử và các phòng thí nghiệm hóa học.