Quy trình sản xuất keo silicone từ polymer đến đóng gói

Quy trình sản xuất keo silicone là chuỗi công đoạn công nghệ cao bắt đầu từ xử lý nguyên liệu polymer, phân tán filler, kiểm soát phản ứng hóa học cho đến chiết rót và đóng gói thành phẩm. Cụ thể, toàn bộ dây chuyền sản xuất keo silicone được tự động hóa nhằm đảm bảo hỗn hợp keo đạt độ đồng nhất, không chứa bọt khí và duy trì chất lượng ổn định giữa các mẻ sản xuất. Việc hiểu rõ quy trình này giúp làm rõ cách các sản phẩm keo silicone đạt được độ bền, độ đàn hồi và khả năng bám dính phù hợp với nhiều ứng dụng trong xây dựng và công nghiệp.

1. Keo silicone có những thành phần nào?

Trước khi tìm hiểu chi tiết quy trình sản xuất keo silicone, cần hiểu rõ các thành phần cơ bản tạo nên sản phẩm. Một công thức keo silicone tiêu chuẩn thường bao gồm các nhóm nguyên liệu sau:

• Polymer nền: thường là Hydroxyl-terminated Polydimethylsiloxane (PDMS), trong ngành còn gọi là cao su silicone 107. Đây là thành phần tạo nên khung cấu trúc của keo silicone và quyết định độ đàn hồi, khả năng chịu thời tiết cũng như độ bền lâu dài của sản phẩm.
• Chất độn gia cường (Fumed silica): là filler được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất keo silicone. Loại vật liệu này giúp tăng cường độ bền cơ học, độ cứng và cải thiện cấu trúc của polymer silicone.
• Chất hóa dẻo (Plasticizer): được bổ sung nhằm điều chỉnh độ nhớt của hỗn hợp, đồng thời cải thiện khả năng thi công khi bơm keo vào khe trám.
• Chất đóng rắn (Crosslinker): giúp tạo phản ứng liên kết ngang với polymer nền. Sau quá trình đóng rắn, hỗn hợp keo silicone sẽ chuyển từ dạng paste sang vật liệu cao su đàn hồi.
• Chất xúc tác (Catalyst): đóng vai trò thúc đẩy phản ứng đóng rắn diễn ra nhanh và ổn định hơn.
• Chất tăng bám dính (Adhesion promoter hoặc coupling agent): phụ gia này giúp cải thiện khả năng bám dính của keo silicone trên nhiều bề mặt vật liệu như kính, kim loại, nhựa hoặc bê tông.
• Chất tạo màu (Pigment): được bổ sung để tạo màu cho sản phẩm như trắng, đen hoặc trong suốt.

Sự phối hợp chính xác giữa các thành phần trên là yếu tố quan trọng để đảm bảo keo silicone đạt được độ bền, độ đàn hồi và khả năng bám dính phù hợp với từng ứng dụng.

2. Cấu trúc của dây chuyền sản xuất keo silicone

Một dây chuyền sản xuất keo silicone hiện đại được thiết kế theo nhiều hệ thống thiết bị liên kết với nhau nhằm đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra liên tục, ổn định và chính xác.

2.1 Hệ thống tiếp nhận và cấp nguyên liệu

Đây là khu vực đầu tiên trong dây chuyền, nơi các nguyên liệu thô được tiếp nhận và đưa vào hệ thống sản xuất. Các nguyên liệu dạng lỏng như polymer silicone và plasticizer thường được lưu trữ trong các bồn chứa chuyên dụng. Trong khi đó, các nguyên liệu dạng bột như silica khói hoặc pigment sẽ được cấp liệu thông qua thiết bị big bag unloader hoặc trạm nạp bao.

Các hệ thống cấp liệu hiện đại thường được tích hợp thiết bị hút bụi công nghiệp nhằm kiểm soát bụi trong quá trình vận hành và đảm bảo môi trường sản xuất an toàn. Ngoài ra, bồn trộn trong dây chuyền thường được trang bị hệ thống cân load cell để kiểm soát chính xác khối lượng nguyên liệu theo công thức sản xuất.

2.2 Hệ thống trộn và phân tán

Hệ thống trộn được xem là trái tim của toàn bộ quy trình sản xuất keo silicone. Các nhà máy hiện nay thường sử dụng hai loại thiết bị trộn phổ biến:

• Máy trộn hành tinh chân không (Vacuum planetary mixer)
• Máy trộn hai trục (Dual shaft mixer)

Thiết bị trộn thường bao gồm hai cơ cấu chính:

• Cánh khuấy tốc độ thấp dùng để đảo trộn khối vật liệu có độ nhớt cao
• Dao phân tán tốc độ cao giúp phá vỡ các cụm silica khói và phân tán filler vào polymer

Do silica khói có xu hướng kết tụ mạnh, việc sử dụng hệ thống phân tán tốc độ cao giúp filler được phân tán hoàn toàn vào nền polymer, từ đó tạo ra hỗn hợp keo silicone đồng nhất và không vón cục. Quá trình trộn thường được thực hiện trong điều kiện chân không nhằm loại bỏ bọt khí. Nếu bọt khí tồn tại trong keo silicone, sản phẩm có thể xuất hiện khuyết tật khi thi công hoặc làm giảm độ bền của lớp trám kín. Ngoài ra, bồn trộn còn được trang bị lớp áo gia nhiệt hoặc làm mát để kiểm soát nhiệt độ trong suốt quá trình sản xuất.

3. Quy trình sản xuất keo silicone trong nhà máy

Trong thực tế sản xuất, quy trình sản xuất keo silicone được triển khai theo từng bước rõ ràng nhằm đảm bảo hỗn hợp đạt độ đồng nhất cao, không chứa bọt khí và duy trì chất lượng ổn định giữa các mẻ sản xuất. Toàn bộ quá trình thường diễn ra theo các bước sau:

Bước 1: Cân định lượng nguyên liệu theo công thức

Quá trình sản xuất bắt đầu bằng việc cân định lượng nguyên liệu theo đúng công thức kỹ thuật. Hệ thống cân load cell được tích hợp trong bồn trộn hoặc hệ thống cấp liệu để kiểm soát chính xác khối lượng từng thành phần.

Các nguyên liệu chính được chuẩn bị bao gồm:

• Polymer silicone (PDMS)
• Chất hóa dẻo (plasticizer)
• Fumed silica
• Crosslinker
• Catalyst
• Adhesion promoter
• Pigment

Việc định lượng chính xác là yếu tố quan trọng để đảm bảo tính ổn định của sản phẩm trong suốt quá trình sản xuất. Trong trường hợp tỷ lệ phối trộn bị sai lệch, keo có thể mất cân bằng giữa độ đàn hồi và độ bám dính, dẫn đến hiện tượng bong tách hoặc nứt mối nối khi đưa vào thi công thực tế.

Bước 2: Trộn polymer và filler

Sau khi cân định lượng, polymer silicone, plasticizer và fumed silica sẽ được đưa vào máy trộn hành tinh chân không hoặc máy trộn hai trục.

Ở giai đoạn này, hệ thống trộn hoạt động với hai cơ cấu:

• Cánh khuấy tốc độ thấp giúp đảo trộn khối vật liệu có độ nhớt cao
• Dao phân tán tốc độ cao giúp phá vỡ các cụm silica và phân tán filler vào polymer

Mục tiêu của bước này là tạo ra hỗn hợp polymer và filler đồng nhất, đồng thời đảm bảo silica được phân tán hoàn toàn trong nền polymer. Nếu filler không được phân tán triệt để, keo có thể xuất hiện vón cục, khi bơm ra sẽ không mịn, làm giảm tính thẩm mỹ và tạo điểm yếu trong cấu trúc vật liệu.

Bước 3: Kiểm soát nhiệt độ và ổn định hỗn hợp

Trong quá trình trộn, ma sát cơ học có thể làm nhiệt độ hỗn hợp tăng lên. Vì vậy, bồn trộn thường được trang bị hệ thống áo gia nhiệt hoặc làm mát để kiểm soát nhiệt độ.

Việc kiểm soát nhiệt độ giúp hỗn hợp polymer ổn định trước khi bổ sung các thành phần phản ứng trong giai đoạn tiếp theo. Nếu nhiệt độ không được kiểm soát, polymer có thể bị biến tính hoặc kích hoạt phản ứng sớm, làm giảm độ ổn định của keo và ảnh hưởng đến khả năng thi công cũng như tuổi thọ sau khi đóng rắn.

Bước 4: Bổ sung các thành phần phản ứng

Sau khi hỗn hợp polymer và filler đạt độ đồng nhất và nhiệt độ giảm xuống mức phù hợp, các phụ gia phản ứng sẽ được bổ sung vào bồn trộn.

Các thành phần này bao gồm:

• Crosslinker
• Catalyst
• Adhesion promoter

Việc bổ sung các thành phần này ở giai đoạn sau là yêu cầu kỹ thuật quan trọng trong quy trình sản xuất keo silicone, nhằm tránh hiện tượng phản ứng đóng rắn xảy ra sớm trong bồn trộn. Nếu không kiểm soát đúng thời điểm, keo có thể bị đóng rắn một phần hoặc phản ứng không hoàn toàn, dẫn đến tình trạng lâu khô, bề mặt dính hoặc không đạt cường độ liên kết khi sử dụng.

Bước 5: Trộn hoàn thiện và khử bọt khí

Sau khi tất cả các thành phần được đưa vào hệ thống, hỗn hợp tiếp tục được trộn dưới điều kiện chân không.

Mục đích của bước này là:

• Loại bỏ hoàn toàn bọt khí trong hỗn hợp
• Đảm bảo độ đồng nhất của keo silicone
• Tạo cấu trúc vật liệu ổn định trước khi đóng gói

Quá trình khử bọt khí là bước rất quan trọng, vì bọt khí có thể gây khuyết tật trong lớp keo sau khi thi công.

Bước 6: Xả sản phẩm sang bồn chứa trung gian

Sau khi hoàn tất quá trình trộn, keo silicone sẽ được xả từ bồn trộn sang bồn chứa trung gian kín.

Bồn chứa này thường được kết nối trực tiếp với dây chuyền chiết rót nhằm:

• Hạn chế tiếp xúc với không khí
• Duy trì độ ổn định của sản phẩm
• Đảm bảo quá trình chiết rót diễn ra liên tục

Từ bồn chứa trung gian, keo silicone sẽ được chuyển sang hệ thống chiết rót để thực hiện bước đóng gói sản phẩm.

Bước 7: Hệ thống chiết rót và đóng gói sản phẩm

Sau khi hoàn thành quá trình trộn, keo silicone sẽ được chuyển sang dây chuyền chiết rót.

Máy chiết rót tự động sẽ bơm keo vào các loại bao bì khác nhau như:

• Cartridge 300 ml
• Túi sausage
• Thùng chứa dung tích lớn

Sau khi chiết rót, sản phẩm được chuyển sang máy đóng nắp để đảm bảo độ kín khí của bao bì. Tiếp theo, hệ thống dán nhãn sẽ in và dán các thông tin sản phẩm như mã lô, ngày sản xuất và hạn sử dụng.

Từ toàn bộ các công đoạn trên có thể thấy, quy trình sản xuất keo silicone không chỉ là chuỗi thao tác kỹ thuật trong nhà máy mà ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thực tế khi thi công. Một quy trình được kiểm soát chặt chẽ giúp hỗn hợp keo đạt độ đồng nhất cao, không chứa bọt khí và phản ứng đóng rắn diễn ra ổn định. Nhờ đó, keo sau khi sử dụng sẽ đạt độ bám dính tốt trên nhiều bề mặt, duy trì độ đàn hồi lâu dài và đảm bảo khả năng chống thấm tại các mối nối. Ngược lại, chỉ cần một khâu trong quy trình không được kiểm soát đúng, sản phẩm có thể xuất hiện lỗi như bám dính kém, nhanh lão hóa hoặc thấm nước sau một thời gian sử dụng.

>>> Khám phá quy trình sản xuất keo silicone chuẩn quốc tế tại nhà máy Apollo Silicone qua video sau đây:

4. Xu hướng công nghệ trong sản xuất keo silicone

Ngành sản xuất keo silicone đang liên tục ứng dụng các công nghệ mới nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và kiểm soát chất lượng sản phẩm. Một số công nghệ quan trọng đang được áp dụng trong các nhà máy hiện đại bao gồm:

• Hệ thống trộn chân không giúp loại bỏ bọt khí và tăng độ đồng nhất của sản phẩm
• Quy trình trộn hai giai đoạn nhằm kiểm soát phản ứng đóng rắn và kéo dài thời hạn bảo quản
• Hệ thống CIP giúp vệ sinh thiết bị nhanh chóng khi thay đổi màu sắc hoặc công thức sản phẩm
• Hệ thống SCADA hỗ trợ theo dõi dữ liệu sản xuất và truy xuất nguồn gốc theo thời gian thực

Việc ứng dụng tự động hóa trong dây chuyền sản xuất giúp cải thiện đáng kể độ ổn định chất lượng và giảm sai số giữa các mẻ sản xuất.

5. Apollo Silicone: Thương hiệu thống lĩnh thị trường Silicone Sealant tại Việt Nam

Hơn hai thập kỷ qua, Apollo Silicone đã xây dựng vững chắc vị thế dẫn đầu trong ngành chất trám tại Việt Nam, với uy tín được củng cố qua từng sản phẩm. Nguồn nguyên liệu nhập khẩu trực tiếp từ ShinEtsu (Nhật Bản) và Dow Chemical (Hoa Kỳ), kết hợp cùng dây chuyền sản xuất tiên tiến và quy trình kiểm soát nghiêm ngặt bởi đội ngũ chuyên gia, chúng tôi mang đến chất lượng ổn định, đáp ứng tốt yêu cầu thi công thực tế. 

Trên cơ sở đó, chúng tôi tập trung kiểm soát chất lượng theo ba lớp xuyên suốt:

• Một là tiêu chuẩn hóa nguồn nguyên liệu nhằm duy trì tính đồng nhất giữa các lô sản xuất. 
• Hai là kiểm soát quy trình phối trộn, phân tán và đóng gói trong điều kiện vận hành nghiêm ngặt, giúp hỗn hợp keo đạt độ đồng nhất cao, hạn chế bọt khí và ổn định tính chất cơ lý. 
• Cuối cùng là phát triển cấu hình sản phẩm theo từng điều kiện thi công cụ thể, đảm bảo vật liệu phát huy hiệu năng trong các môi trường sử dụng khác nhau.

Nhờ hệ kiểm soát này, các sản phẩm keo silicone của Apollo luôn duy trì độ bám dính ổn định, độ đàn hồi lâu dài và khả năng chống thấm phù hợp với yêu cầu thực tế của từng hạng mục. Nhà máy đạt chuẩn với diện tích gần 2 héc-ta cùng hệ thống thiết bị hiện đại là nền tảng để đảm bảo chất lượng đồng đều ở quy mô sản xuất lớn, đáp ứng nhu cầu của cả nhà thầu chuyên nghiệp và người dùng dân dụng.

FAQ: Câu hỏi thường gặp về quy trình sản xuất keo silicone

1. Cách sản xuất keo silicone gồm những công đoạn chính nào?

Cách sản xuất keo silicone trong nhà máy thường gồm nhiều bước liên tiếp như tiếp nhận nguyên liệu, cân định lượng theo công thức, trộn polymer với filler, kiểm soát nhiệt độ hỗn hợp, bổ sung các thành phần phản ứng, trộn hoàn thiện và khử bọt khí. Sau khi hỗn hợp đạt độ đồng nhất, keo silicone được chuyển sang bồn chứa trung gian và đưa vào dây chuyền chiết rót, đóng gói thành phẩm.

2. Thành phần chính trong công thức keo silicone là gì?

Một công thức keo silicon tiêu chuẩn thường bao gồm polymer nền PDMS, chất độn gia cường fumed silica, chất hóa dẻo để điều chỉnh độ nhớt, chất đóng rắn để tạo liên kết ngang, chất xúc tác thúc đẩy phản ứng đóng rắn, phụ gia tăng bám dính và pigment tạo màu cho sản phẩm.

3. Polymer nền PDMS đóng vai trò gì trong keo silicone?

Hydroxyl-terminated Polydimethylsiloxane (PDMS) là polymer nền tạo nên cấu trúc chính của keo silicone. Thành phần này quyết định độ đàn hồi, khả năng chịu thời tiết và độ bền lâu dài của sản phẩm khi được sử dụng trong các ứng dụng xây dựng và công nghiệp.

4. Tại sao quá trình trộn keo silicone phải thực hiện trong điều kiện chân không?

Trong quy trình sản xuất keo silicone, quá trình trộn thường được thực hiện dưới điều kiện chân không nhằm loại bỏ bọt khí trong hỗn hợp. Nếu bọt khí tồn tại trong keo, sản phẩm có thể xuất hiện khuyết tật khi thi công hoặc làm giảm độ bền của lớp trám kín sau khi lưu hóa.

5. Keo silicone sau khi sản xuất được đóng gói như thế nào?

Sau khi hoàn thiện hỗn hợp, keo silicone sẽ được bơm vào các loại bao bì như cartridge 300ml, túi sausage hoặc thùng chứa dung tích lớn. Sau đó sản phẩm được đóng nắp kín, dán nhãn thông tin như mã lô và ngày sản xuất, rồi đóng thùng carton để vận chuyển và phân phối.

Lý do vì sao trong các bài viết của Apollo Silicone luôn sử dụng linh hoạt 2 thuật ngữ Silicone (có chữ e) và Silicon (không có chữ e):

Silicon (Si) “không có chữ e” đơn giản chỉ là một nguyên tố hóa học. Còn với Silicone “có chữ e” là một hợp chất cấu trúc bao gồm các nguyên tử Silicon và Oxygen kết hợp với nhau tạo thành chuỗi Polymer giống cao su có khả năng kháng lại sự thay đổi của nhiệt độ, co giãn và đàn hồi tốt, không dẫn điện dẫn nhiệt.

Sản phẩm từ Silicone có tên thương mại là Silicone Sealant chuyên dùng để gắn, trám trét, bịt kín các khe hở, mối nối nhôm kính và nhiều loại vật liệu xây dựng khác. Trong thực tế, chúng ta thường gọi các sản phẩm này là Keo Silicon (không dùng chữ e theo thói quen, viết và hành vi tìm kiếm trên mạng), nhưng về mặt kỹ thuật, chất trám Silicone mới là thuật ngữ để chỉ những sản phẩm này. Và khi nhắc đến các sản phẩm này, Silicone “có chữ e” là cách sử dụng chính xác nhất.