Phát triển một công thức tạo bọt gồm 3 bước sau: tạo bọt trong cốc, tạo bọt trong thùng và tạo bọt trong máy. Trong đó, giai đoạn tạo bọt trong cốc rất quan trọng, nó là phương pháp đơn giản để đánh giá, so sánh các hệ tạo bọt khác nhau dựa trên nguyên liệu đầu vào và tính chất bọt tạo thành. Dựa trên công thức tạo bọt tối ưu từ giai đoạn này, các quy trình tạo bọt quy mô lớn hơn như tạo bọt trong thùng, trong máy được thực hiện.
Các bước chính của tạo bọt trong cốc như sau:
Bước-1. Cân 100g polyol hoặc hỗn hợp polyol vào trong cốc giấy/chất dẻo 1 lít.
Bước-2. Thêm chất hoạt động bề mặt, nước, xúc tác, và chất tạo bọt vào thành phần polyol và khuấy nhẹ bằng dao. Xúc tác thiếc, nếu được sử dụng, được thêm vào cuối cùng để tránh thủy phân xúc tác. Khi chất tạo bọt được thêm vào và khuấy, một phần của nó bay hơi, sự mất mát này nên được điều chỉnh bằng cách thêm nhiều chất tạo bọt hơn.
Bước-3. Cân thành phần polyisocyanate trong một cốc khác. Khối lượng tổng được tính toán là khối lượng lý thuyết cộng với lượng còn sót lại trong cốc sau khi rót. Lượng còn sót lại được xác định từ trước.
Bước-4. Trộn hoàn toàn hỗn hợp chứa polyol trong khoảng 5 giây. Sau đó rót thành phần polyisocyanate vào trong hỗn hợp chứa polyol và trộn trong khoảng 5 giây.
Bước-5. Cho phép hỗn hợp tạo bọt nở ra trong cùng một cốc hoặc rót nó vào một cốc khác. Đo thời gian tạo kem, thời gian nở và thời gian tạo gel.
Bước-6. Làm sạch cánh khuấy ngay lập tức sau khi trộn bằng cách dùng methylene chloride hoặc các dung môi khác.
Bước-7. Kết mạng khối bọt qua đêm ở nhiệt độ phòng hoặc kết mạng nhanh ở 80 tới 90oC trong một giờ. Cắt các mẫu để thí nghiệm bọt từ phần bên trên của cốc.
Nếu vận tốc hình thành polymer và vận tốc tạo khí phù hợp với nhau thì bọt tạo thành là bọt hở. Nếu polymer hình thành nhanh hơn sẽ tạo bọt kín (gây co rút) hay nếu khí tạo thành nhanh hơn sẽ làm vỡ bọt. Từ kết quả thí nghiệm ta tính toán lại xúc tác và lượng chất tạo bọt sử dụng. Hình vẽ bên dưới minh họa quá trình tạo bọt với một vài mốc thời gian quan trọng của quá trình.
Thời gian tạo kem (cream time): hỗn hợp tạo bọt từ trong suốt trở thành dạng kem và bắt đầu nở (điểm a). Thời gian tạo gel (gel time): dùng dao chạm vào khối bọt và kéo nó ra xa; một đường nhỏ như sợi chỉ sẽ hình thành giữa dao và khối bọt (điểm b). Thời gian nở (rise time): khối tạo bọt nở hoàn toàn, chiều cao đạt cực đại (điểm c). Thời gian không còn dính (tack-free time) bề mặt của bọt không thể hiện tính dính khi dùng dao chạm vào (điểm d).
Tham khảo từ tài liệu Polyurethane and Related Foams , Kaneyoshi Ashida, CRC - Taylor & Francis, 2006, trang 48 - 51
(vtp-vlab-caosuviet)
