Tìm hiểu về phấn không bụi
Trước đây khi chưa có phấn người ta thường lấy các vật liệu tự nhiên có đặc tính dễ mài mòn và để lại dấu vết trên bề mặt cần vẽ để làm “phấn”. Những vật liệu “phấn” nguyên thủy nhất là đất sét, than củi v.v…
Những hình vẽ trong một số hang động cổ cho thấy tổ tiên loài người đã biết dùng “phấn” từ lâu. Cách đây không lâu người ta vẫn khai thác các loại đá phấn (một loại đá vôi CaCO3) để làm phấn dùng trong các trường học. Loại vật liệu này được xẻ thành những viên hình hộp chữ nhật nặng đến hàng vài chục gram. Người viết cũng phải có nghệ thuật sao cho lúc nào cũng tạo được một mỏm có diện tích khá bé trên viên phấn để có thể viết được những nét sắc trên bảng xanh
Một viên phấn như vậy có thể sử dụng cả buổi giảng hoặc thậm chí một vài ngày. Về sau này người ta thấy thạch cao (Canxi Sulfat Đihyđrat CaSO4.2H2O) có thể dùng làm phấn rất tốt. Tuy thế người ta ít dùng thạch cao dạng nguyên khai làm phấn mà tiến hành xử lý chế biến để có các loại phấn viên tiện dụng hơn.
Đầu tiên thạch cao tự nhiên được khai thác từ mỏ dưới dạng các tảng đá tựa như đá vôi. Đá thạch cao được đem nung trong lò giống như nung vôi nhưng ở đây cấu trúc của Canxisulfat không bị phân hủy mà chỉ có phản ứng loại bớt nước kết tinh.
CaSO4. 2H2O -> CaSO4. 1/2H2O + 3/2H2O
Sản phẩm ra lò là thạch cao nửa nước sẽ được nghiền nhỏ để dùng vào nhiều việc: phụ gia xi măng, vật liệu bó bột trong y tế, làm các khuôn gốm v.v…, và một phần rất nhỏ dùng để làm phấn viết bảng.
Để làm phấn người ta pha thạch cao bột thành dung dịch dạng sữa và đổ khuôn. Phản ứng đóng rắn của thạch cao chính là quá trình Hyđrat hóa, tạo liên kết tinh thể Đihyđrat. Phản ứng có tỏa nhiều nhiệt và chính là quá trình ngược với quá trình nung thạch cao ở trên. Phấn đổ khuôn theo các hình dạng khác nhau và có thể được trộn thêm bột màu để làm phấn màu.
Các loại “phấn viết thạch cao” và các loại phấn thợ may trước đây được chế tạo theo kiểu như vậy. Ưu điểm của các loại phấn này là dễ gia công, giá thành hạ nhưng nhược điểm của chúng là viên phấn cứng, nếu viết lâu sẽ bị mỏi tay và có nhiều bụi. Có bài hát về những bụi phấn vương trên mái tóc điểm bạc của thầy giáo già nghe sao cảm động và lãng mạn. Nhưng quả thực sự phát thải bụi phấn như vậy chẳng hề lãng mạn chút nào vì nó làm cho những “lái đò” suốt đời “bán cháo phổi” (các thầy cô giáo) càng dễ bị hao tổn sức khỏe thêm. Yêu cầu giảm bụi phấn viết đã kích thích ý tưởng chế tạo các loại “phấn không bụi”. Vậy các sản phẩm được gọi là “phấn không bụi” có thực là không phát sinh bụi không? Viên phấn có các tính năng sử dụng tốt phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Mềm vừa phải (dễ bị mài mòn để lại vết trên bảng) khi sử dụng không cần ấn mạnh gây mỏi tay.
- Không hoặc ít tạo bụi.
- Đỡ hao khi sử dụng (tốc độ mài mòn rất ít).
- Không độc hại.
- Giá thành chấp nhận được.
Để giải quyết các mâu thuẫn như trên, các nhà chế tạo phấn đã phải cải tiến kỹ thuật công nghệ và thay đổi nguyên liệu
– Về nguyên liệu chính
Người ta thay nguyên liệu thạch cao truyền thống bằng một loại bột nhẹ (CaCO3) phù hợp có độ phủ, độ mịn và độ trắng cao, đảm bảo chỉ cần một lớp rất mỏng đã có thể cho các nét viết rõ rệt. Như vậy về mặt nguyên liệu người ta lại quay về với họ hàng của đá phấn ngày xưa. Dĩ nhiên, ngoài CaCO3 một số cơ sở sản xuất vẫn còn pha trộn thêm một số loại chất khác như thạch cao, bột đá phấn và không loại trừ cả một lượng nhỏ TiO2 v.v…để đáp ứng một số yêu cầu cụ thể.
– Về công nghệ
Người ta chuyển từ công nghệ rót khuôn sang công nghệ đúc ép. Nguyên liệu bột được phối trộn với một dung dịch kết dính (keo) hữu cơ đặc biệt đến một độ dẻo cần thiết và gia công viên phấn theo kiểu đúc ép hoặc ép đùn.
– Các phụ gia
Điểm mấu chốt của phấn không bụi chính là các phụ gia có trong thành phần viên phấn. Thực chất “phấn không bụi” không có nghĩa là không phát bụi, bởi vì khi viết, viên phấn phải bị mài mòn (Vỡ cấu trúc tại nơi tiếp xúc) và để lại một lớp vật liệu phấn trên bề mặt bảng. Vấn đề là ở chỗ tại nơi vỡ cấu trúc, các hạt phấn cực nhỏ khong tản ra mà co cụm, liên kết ngay với nhau thành các tập hợp lớn hơn, một phần lưu trên bảng thành nét vẽ, còn một phần rời ra dưới dạng các hạt khá lớn ít gây ảnh hưởng bụi cho người viết.
Để có được các tính năng này người ta đã pha vào thành phần vật liệu viên phấn một số hợp chất dạng dầu, mỡ, sáp (chất hóa dẻo OP, mỡ động thực vật v.v…) với hàm lượng rất nhỏ (vài phần nghìn). Dưới đây xin giới thiệu thành phần phối liệu của một loại phấn không bụi.
Phối liệu phấn Tân Hà gồm: bột nhẹ CaCO3, keo kết dính (dung dịch polyvinylalcol PVA) và chất làm mềm (chất hoá dẻo OP hoặc dầu parafin, mỡ động vật).
Bột được trộn cán với keo và chất dẻo hóa. Người ta thêm nước để có được khối phối liệu có độ ẩm phù hợp cho ép khuôn đùn. Thành phần cuối cùng của viên phấn khô sẽ vào cỡ:
- Bột nhẹ 99%
- PVA 1%
- Chất hóa dẻo OP (hoặc dầu mỡ) O,2 – 0,3%
Các bạn thấy không, viên phấn không bụi tuy bé nhỏ đơn giản nhưng cũng có nhiều chuyện để nói đấy chứ!
Nguồn: Tạp chí công nghệ hoá chất
