乳膠枕、乳膠床墊製程:登祿普Dunlop製程與特拉雷Talalay製程的比較

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Dunlop製程 和 Talalay製程是製造乳膠床墊、乳膠枕的兩種工藝。網路上關於這兩種製程的說明與比較很多,但都不完全正確,而且常常具有誤導性。

Talalay乳膠床墊比Dunlop乳膠床墊更柔軟?Talalay乳膠品質比Dunlop乳膠更好?微氣泡天然乳膠,結合Talalay與Dunlop乳膠優點,開發出新一代天然乳膠,真的嗎?這些類似的說法層出不窮,到底是不是真的呢?

為什麼要探討這個問題呢?這是因為目前市場上銷售的乳膠床墊、乳膠枕都是這兩種製程所生產的產品,以台灣而言,九成九以上是 Dunlop 乳膠,很少有廠商銷售 Talalay 乳膠。既然如此,那又何必浪費時間去了解呢?

因為 Talalay 大部分都是以合成乳膠所製造的產品,只有荷蘭一家業者仍維持100%純天然乳膠製造,台灣海關記錄並沒有自荷蘭進口的數據,因此有必要提醒消費時要特別辨明,購買的是否真的是Talalay乳膠,並且是否全天然乳膠製造

什麼是Talalay乳膠?什麼是Dunlop乳膠?差別在哪裡?

目前乳膠製品有兩種生產的標準方法,分別是 Dunlop 和 Talalay製程。Dunlop 製程發明較早,1931 年就申請了專利,Talalay 製程則發明於 1940 年底。Talalay 比 Dunlop的實際製程時間更長、更複雜,成本較高,售價也相對較貴,與 Dunlop 製程的差別就在於發泡的模式。目前這種製程僅被全球少數生產商使用,相較於 Dunlop 製程而言,市場用量不大。

Talalay乳膠就是用 Talalay製程所製造的乳膠製品。Dunlop乳膠就是使用 Dunlop製程製造的乳膠製品。兩種乳膠銷售業者通常會誇大自家陣營的優點,以似是而非的說法來宣傳,實際上兩種工藝雖有不同,但成品差別並不大。如果事先不說明,一般人對於這兩種製程的實際產品通常分辨不出來。

兩種製程的基本原材料都是天然乳膠(NL)或 SBR 乳膠(苯乙烯-丁二烯-橡膠)或兩者混合。大部分的 Talalay 製程都是使用混合的原料,荷蘭製造商仍以 Talalay 製程製造 100% 天然乳膠產品。

兩種工藝都需要進行硫化,硫化工藝由查爾斯固特異於 1893 年發明,並在 20 世紀上半葉使用有機促進劑和抗氧化劑進行了改進,大幅提高製品的質量和耐用性。接下來分別詳細說明兩種製程。

登祿普 Dunlop製程

1929 年一位英國科學家 E.A.墨菲(E. A. Murphy)發明了天然乳膠泡棉,當時墨菲是 Dunlop 的研究員,因此這個製程就以 Dunlop 來命名。1931 年墨菲發明第一張乳膠床墊,並申請了專利

墨菲花費了大量的時間和精力,使用了「非正統」的方法和技術來開發 Latex,甚至將妻子的蛋糕攪拌機拿來攪拌天然乳膠製作泡沫。經過五年,墨菲幾乎意外地發現了製造 Talalay Latex 的工藝。直到今天,登祿普工廠使用的機器看起來都像巨大的蛋糕攪拌機!

乳膠是 100% 純天然液態,為了從液態變為固態,膠乳都必須經過發泡、硫化。膠乳混合液就是進入硫化前的混合液,混合液的配方會大幅度影響乳膠成品。乳膠成品是否100%天然乳膠就是看混合液有沒有添加合成乳膠。

膠乳混合液配方包含:天然橡膠 natural rubber(90-95%)、氧化鋅 zinc oxide(2-3%)、脂肪酸皂 fatty acid soaps(1-2%)、硫 sulfur(1-2%)和鈉 sodium(1-2%)。

常見的天然乳膠混合液
  • 配方的比例每家廠商都不同,部分可以替代,這些是廠商的業務機密。
  • 混合攪拌的乳膠對硫化、發泡和固化過程至關重要,充分混合後才會送進製程。
  • 硫化後成品中有多少天然乳膠成分就是依照配方決定
  • 天然乳膠添加合成乳膠的原因是為了降低成本,讓製程更容易控制,產品性能更穩定。100% 純天然乳膠為原料,不添加合成乳膠會讓產品性能穩定性難度變高。
  • 純天然乳膠製品大約有 90 ~ 98% 天然橡膠成分。
  • 注入量高一點,天然橡膠成分會略微提高,氣孔越小、透氣度也下降,因此如何取得平衡才是產品設計的重點。

配製混合 Compounding

將生產過程所需的各種成分(天然乳膠、KO、S、ZDEC、ZMBT、Wingstay-L)在混合罐中進行配製和混合,以 80 rpm 慢速攪拌約 60 分鐘。製造人員會將膠乳在稱重罐中稱重、抽驗,然後加入各種促進劑。一旦準備就緒,這種混合物就會被送到一個儲罐中,準備進行生產。

發泡 foaming

乳膠混合物料採用全自動發泡機大約以 800 rpm轉速進行約 3 分鐘機械打發,並注入正確比例的空氣獲得即用型乳膠泡沫。這樣,乳膠牛奶就製成了一種乳膠打發奶油的狀態。(SBR 乳膠無需熟化即可發泡)。

膠凝 gelling

膠凝是使泡綿凝固。將膠凝劑、活性劑以及與硫化相關助劑(ZnO、MN、NaFS)加入混合器中,然後將混合物倒入模具或傳送帶上。膠凝劑導致酸度降低,橡膠顆粒展開並能夠結合在一起。這時需要進行監測膠凝時間,就是泡沫達到剛性結構所需的時間。如果膠凝發生得太快,則模具將無法正確填充,如果太慢,泡沫就會破裂。過程大約在 7 分鐘左右。

填充模具 filling the moulds

將膠乳注入模具。模具上像棒子一樣的銷釘(Pin hole),有些是金屬,有些則是塑膠製成,直徑與長短不一,排列方式也不同,每家廠商的模具也有不同的設計。銷釘的設計主要是為了加速熱的傳導,能夠迅速到達乳膠中心。

這個被賣家創造性的叫做空氣柱、通風孔,不管原來名稱為何,乳膠墊的空氣柱其實會加速透氣,讓熱透過空氣流動傳導,床睡起來就不那麼熱,這種設計也被記憶床墊模仿。

不過由於加熱需要時間,因此會有沉澱問題,因此登祿普製程的乳膠床墊頂部和底部的密度就有不同,通常在底部更堅固,在床墊頂部更柔軟,這種堅固性的結合提供了卓越的舒適感和美妙的壓力緩解。

登祿普乳膠床墊模具中的銷釘
登祿普乳膠床墊模具中的銷釘。圖片來源:班尼斯

硫化或固化 vulcanisation or curing

模具被填充或泡沫被倒在傳送帶上,隨後使用濕蒸汽進行硫化。硫化是一種化學反應,其中在各種乳膠聚合物之間形成硫橋,這使乳膠芯具有最終固定的形狀。硫化溫度和型芯在硫化爐中花費的時間是重要因素。大約提升溫度到攝氏 100 度以上,持續約 90 分鐘。由於天然橡膠產品是良好的絕熱體,床墊、枕頭等產品厚度都較厚,因此模具的銷釘,可將熱量傳遞到泡沫本身。

脫模 stripping

硫化後,打開模具,取出乳膠膠體。天然乳膠脫模時有時會造成乳膠體本身的孔洞邊緣因為拉扯而有些微扯痕。除此之外,注膠孔也會留下痕跡。

清洗 washing

發泡橡膠經過徹底清洗,這可以去除發泡橡膠中的天然皂物和未發生反應的殘留物,包括蛋白質、雜質等,清洗過程可能以清水是反覆 3 ~ 7 次,以確保成品保持彈性並防止老化。洗滌後,擠壓乳膠以去除大部分水分。

烘乾 drying

洗滌和壓榨後剩餘的水在乾燥隧道中使用 110°C-120°C 的熱空氣去除。有些先進製程會使用射頻來加速確保乾燥的均勻與速度才完成。

乳膠床墊清洗後烘乾過程的射頻設備
乳膠床墊清洗後烘乾過程的射頻設備。圖片來源:班尼斯在馬來西亞拍攝

切割 Cutting

乳膠芯被切割成合適的寬度,也會以人工方式用剪刀修飾邊緣。如果是乳膠薄墊,還會鑽孔並切割成合適的尺寸。

依照不同產品,整個流程還可以進一步分成兩種:一般乳膠床墊與乳膠枕,另一種則是乳膠卷(rolls)、薄墊(topper)的製程,分別說明:

乳膠床墊、乳膠枕的製程

Dunlop登祿普製程圖解。圖片為班尼斯版權所有。

A. 將乳膠、肥皂、硫化劑等混合
B. 壓縮空氣(製作泡沫)
C. 連續發泡器
D. 模具的清洗和加熱
E. 塗抹特殊試劑,以便脫模

1.用乳膠泡沫填充模具
2.模具關閉並進入硫化爐
3.硫化爐:100ºC 蒸汽
4.成品床墊/ 枕芯脫模
5.床墊/枕芯的清洗
6.烘乾

7.軟硬度檢查、目視檢查
8.重量與密度品管
9.切割、修邊等
10.包裝
11.輸送
12.存放

乳膠卷與乳膠薄墊的製程

乳膠相關製品中有乳膠薄墊、乳膠卷這類厚度比較薄的產品,在製程上與乳膠床墊不同,這類產品不需要模具,在硫化過程中,熱度也比較容易達到產品整體,因此會以輸送帶等自動化設備進行製作,程序上較為簡潔。可以參考下圖所示。

登祿普Dunlop製程-生產乳膠薄墊、乳膠卷的流程工藝。圖片為班尼斯版權所有。

A. 將乳膠、肥皂、硫化劑等混合
B. 壓縮空氣(製作泡沫)
C. 連續發泡器

1.用乳膠泡沫填充模具
2.以傳輸皮帶送入硫化爐
3.硫化爐:100ºC 蒸汽
4.清洗
5.烘乾

6.切割、修邊等
7.品質控制(檢查硬度、目視檢查)
8.品質控制(檢查重量)
9.包裝
10.輸送存放

特拉雷 Talalay製程

除了登祿普外,還有一種製程稱為特拉雷(Talalay)。Talalay 製程主要得名於 Joseph 和 Anselm Talalay。如同登祿普製程一樣,特拉雷同樣經過多次的改良,一開始由多家公司在荷蘭的 Vita Talalay 製造,並在 1940 年代後期商業化。後來 Joseph Talalay 和他的兒子 Leon 和 Anselm 在美國的 B.F. Goodrich 公司改良整個的生產工藝。

特拉雷生產過程涉及許多與登祿普配方相同的基本成分,差別在於沒有膠凝劑,特拉雷的工藝主要就是改變發泡的方式與效果。接著將液態膠乳橡膠基質注入封閉模具大約一半,模具內部產生真空,這會導致基體中的氣泡膨脹並完全填充模具。

然後將模具冷凍以穩定氣泡結構。首先冷凍要將模具和泡沫體的溫度降低到 -28°C。由於生成的泡沫結構是開放結構,可以迫使二氧化碳透過結構孔隙,形成碳酸,使 pH 值從 10 以上將為 7,鹼度的降低導致泡沫膠凝並保持其形狀。模具一半的空間注入二氧化碳氣體加熱模具以固化橡膠,然後可以將模具溫度逐步升高到 230 °F(115 °C)的硫化溫度並持續一段時間,成型週期為 60 分鐘。其後製程與登錄普相同。如下圖所示,與登祿普製程差別主要在 2 與 3 步驟。

乳膠Talalay製程圖解。圖片為班尼斯版權所有,翻印必究。

A. 將乳膠、肥皂、硫化劑等混合
B. 壓縮空氣(製作泡沫)
C. 連續發泡器
D. 模具的清洗和加熱
E. 塗抹特殊試劑,以便脫模

1.用乳膠泡沫填充模具
2.產生真空(僅針對 talalay 工藝)
3.冷凍至 -30°C(針對talalay 工藝)
4.模具關閉並進入硫化爐
5.硫化爐:100ºC 蒸汽
6.成品床墊 / 枕芯脫模
7.床墊 / 枕芯的清洗

8.烘乾
9.質量控制(檢查硬度、目視檢查)
10.品管(檢查重量)
11.切割、修邊等
12.包裝
13.輸送
14.存放

Dunlop 與 Talalay製程有差異,但差異不大

Dunlop 乳膠與 Talalay 乳膠的差異並不大,甚至難以察覺、辨識,一般人根本不會注意到這兩種乳膠成品之間的不同,兩種乳膠的外觀、觸感非常相似。

Dunlop 與 Talalay 製程乳膠之間的主要區別

這兩種製程有什麼差別呢?主要是 Talalay 技術中的兩個附加步驟——真空和冷凍

當模具充滿乳膠混合物然後關閉時,內部壓力會降低產生真空,這會降低模腔中的氣壓,增加泡沫的氣壓。結果,泡沫膨脹並均勻填充模具,形成非常均勻的密度。接著將乳膠泡沫中的水凍結並注入二氧化碳。冷凍可防止乳膠顆粒沉降在底部並轉變成固體,這將使 Talalay 乳膠床墊整塊從上到下具有一致的密度,這與 Dunlop乳膠會產生的橡膠沉澱現象不同。

因為發泡方式不同,因此即使 Dunlop乳膠藉由調整配方、注入更多乳膠量讓氣泡更小,也無法改變沉澱現象,尤其是橫向切割乳膠床墊時,下層的乳膠塊總是比上層的更重,這代表密度不同,因此有廠商宣稱結合Talalay與Dunlop乳膠優點,開發出新一代天然乳膠,就是行銷話術!

比較項目Dunlop登祿普製程Talalay特拉雷製程
膠乳成分100%天然乳膠或合成乳膠100%天然乳膠或合成乳膠
促進劑膠凝劑、硫化劑、硫化促進劑、抗老化劑與登祿普相同,但不含膠凝劑
密度較高,有沉澱作用導致上下密度略有不同較低,整體一致
彈性較低較高
主要工藝硫化硫化、更耗能
成本較低較高
氣孔緻密均勻,通常略小
柔軟度依照需要調整依照需要調整
支撐力更高較低
製造地區東南亞、歐美、中國歐美、中國
價格較低較高

在此先作個簡單結論:

  • 兩種乳膠在壓縮或伸展后都容易恢复到原狀,Talalay 乳膠有彈性,更容易反彈
  • Dunlop 乳膠比 Talalay 乳膠氣孔更緻密相同密度下Dunlop 乳膠支撐力會更高,Talalay 乳膠則更柔軟。
  • Dunlop 乳膠的生產過程更簡單、更節能

Talalay乳膠並不比 Dunlop乳膠軟!

有一個經常被重複提起的論點,就是 Talalay 乳膠比 Dunlop 乳膠柔軟,這其實並不完全正確,更正確的說法應該在一定的密度、硬度下比較。Talalay 和 Dunlop製程都可以生產各種硬度、密度的乳膠

在相同密度設計下,Dunlop製程會製造出相對更重、更緻密的乳膠,因而具有更高的支撐力,但Talalay就會相對更柔軟。軟硬度和密度是兩個不同的概念,用不同的方式測量。在早期的製程技術,這兩種製程氣泡上的大小均勻會有差異,如下圖。這也被廠商用來證明兩者的差別。

dunlop製程與talalay製程的氣泡特性不同。Dunlop製程比較容易有大小不同的氣泡,相對Talalay則更均勻。
Dunlop製程與Talalay製程的氣泡特性不同。Dunlop製程比較容易有大小不同的氣泡,相對Talalay則更均勻。不過有些廠商的Dunlop製程也能讓氣泡更小,因此顯得更均勻。

但,技術會進步。因而現在有些廠商即使使用 Dunlop 製程所生產的乳膠塊,也能達到氣孔大小均勻的產品,一般人也很難區分,如下圖的比較,您能分辨出哪塊乳膠是 Talalay 製程嗎?

這四塊乳膠,左邊兩塊是不是氣泡比右邊兩塊更均勻呢?但這四塊其實都是登祿普製程的乳膠。
這四塊乳膠,左邊兩塊是不是氣泡比右邊兩塊更均勻呢?但這四塊其實都是登祿普製程的乳膠。

為什麼班尼斯銷售Dunlop登祿普乳膠

我們所有床墊和床墊罩中使用的天然乳膠都是通過登祿普工藝製成的。這是因為我們認為,Dunlop登祿普工藝製成的乳膠更適合亞洲人

兩種泡棉在手感上的主要區別在於彈性。雖然所有類型的乳膠泡棉都具有彈性,但 Talalay 乳膠具有極強的彈性和 Q 彈感覺,有人喜歡,但有人並不喜歡,Talalay 乳膠對於消費者而言更加兩極化。除此之外,Talalay 製程需要消耗更多的能源,在環保上有更大的爭議,成本相對更高,但成品並沒有帶來更多的效益,對消費者而言,需要花費更高的金額去購買 Talalay 乳膠,這也是班尼斯選擇 Dunlop 乳膠的原因,更因為馬來西亞廠商技術能夠生產如上圖左邊的均勻氣泡,成為班尼斯願意推薦的產品。

製程不是決定一切的因素

除了製程,真正影響乳膠產品性能的還有:

  • 兩種製程的乳膠都可以依需要製造不同軟硬度、氣泡緻密、密度的產品,都會有不同的觸感
  • Dunlop 和 Talalay 乳膠都可以使用或不使用合成乳膠製成。
  • 兩種類型的乳膠也可以在添加不同比例、種類的促進劑與填料製成,這能改變產品性能。

選擇對消費者更有價值的產品

班尼斯的理念很簡單,但不容易堅持,也需要更多消費者的支持。

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