cao su thiên nhiên

Website:
http://www.docs.vn
Email :
lienhe@docs.vn
Tel (: 0918.775.368
■ Môi trường: oxy nhanh và cao su nặng hơn (các phân tử cao su bị phá vở kết hợp
với oxy);
■ Nhiệt độ:
+ 2000C – 4000C: tốt nhất (dẻo hóa do cơ học)
+ 4000C – 11500C: hiệu quả giảm dần
+ 1150C - 1200C : hiệu quả kém (các dây phân tử nở ra trượt lên hết tác dụng dẻo
hóa do cơ học độ dẻo giả)
+ >12000C: oxy hóa mạnh độ dẻo tăng nhanh độ bền cơ giảm
Nguyên lý sử dụng nhiệt để sơ luyện Cao su củ máy luyện kín Banbury: T0C: 160
19000C, t ~3 - 4 min:
+ Hiệu quả tốt, ít hao năng lượng
+ Khó đồng đều, yêu cầu nhiệt độ & thời gian phải thật ổn định
■ Tỉ tốc trục: càng lớn (1:1.15 hoặc 1:1.25) hiệu suất cao
■ Vận tốt trục: càng nhanh hiệu suất cao
■ Cự ly 2 trục: càng nhỏ hiệu suất cao, nhưng không được quá nhỏ (do sức cắt xe cơ
học rất cao)
■Đường kính trục: càng lớn thời gian sơ luyện càng ngắn
■ Nồng độ chất phụ gia bổ sung: chất làm mềm, chất hóa dẻo
4.Chầt phụ gia trong Quá trình sơ chề: rút ngắn thời gian sơ chế, giảm tiêu hao
năng lượng, đảm bảo tốt tính năng cơ lý….
■ Chất làm mềm làm trương nở Cao su, giảm sức liên kết giữa các dây
phân tử Cao su mềm dẻo và dễ thấm chất độn trong giai đoạn sơ chế
Ảnh hưởng đến tính năng cơ học ( tính kháng mòn, độ bắt dính, …)
■ Chất hóa dẻo: cắt ngắn các phân tử Cao su (phenyl hydrazin, mercaptan…)
■ Chất họat tính bề mặt: diphenyl thiazone disulfide….
II. Các phương pháp cô đặc nguyên liệu cao su thiên nhiên
Để dễ dàng vận chuyển cao su thiên nhiên và dễ dàng sử dụng người ta tiến hành cô
đặc nhằm tách bớt phần serum.Có nhiều phương pháp cô đặc như :
I.Mủ cao su (chứa nhiều hạt Latex)
1, Phương pháp lắng:
■ Do sự khác biệt về khối lượng riêng của phần khô (cao su) va serum nên có thể áp
dụng hiện tượng lắng tách tự nhiên pha cao su,tuy nhiên quá trình này xảy ra chậm.
■ Để tăng tốc cho quá trình lắng tách phân lớp người ta cho thêm vào một số hợp chất
có những tính chất sau:
+ Giảm lực hấp thụ giữa lớp vỏ của hạt latex và nước trong serum
+ Làm tăng khối lượng riêng pha serum nhằm tăng khác nhau về khối lượng riêng.
+ Không gây hiện tượng keo tụ trong quá trình phối trộn.
Ưu điểm:
• Thu được hàm lượng polyme cao (60%)
• Tách được phần lớn các chất tan
• Latex có độ ổn định cao
• Đơn giản vì không đòi hỏi thiết bị phức tạp,dễ tiến hành
• Không tiêu tốn năng lượng.
Nhược điểm: Năng suất thấp ,thời gian cô đặc kéo dài.
2. Phương pháp ly tâm:
Dùng máy ly tâm với vận tốc 1800 vòng/phút
Ưu điểm:
-Thu được hàm lượng mủ cao su cao đạt từ 60%-65%
Website:
http://www.docs.vn
Email :
lienhe@docs.vn
Tel (: 0918.775.368
-Năng suất cao,thời gian cô đặc giảm
-Hàm lượng các chất tan trong nước giảm nhiều.
Nhược điểm:
Latex thu được kém bền vì do tác dụng lực ly tâm lớn nên gây phá vỡ lớp bao bọc
bên ngoài của hạt latex
3. Phương pháp bay hơi tự nhiên
- Phương pháp này được dùng rộng rãi ở cơ sở sản xuất nhỏ.
- Để chống hiện tượng keo tụ do amoniac bị bay hơi,người ta thường cho vào
dung dịch NaOH 5% và muối natri của axit béo để làm chất nhủ hóa (có tác dụng ổn
định nhủ tương)
Ưu điểm:
-Không tiêu tốn năng lượng ,dễ tiến hành
Nhược điểm:
-Phương pháp này thủ công đòi hỏi thiết bị cồng kềnh,nhà rộng thoáng mát.
-Mủ thu được có ham lượng polyme không cao
-Chứa hầu hết các chất tan trong nước
-Năng suất thấp thời gian cô đặc kéo dài.
II.Cao su sống
Cao su sống được sản xuất từ mủ cao su bằng hai phương pháp:
■ Keo tụ mủ cao su,rửa phần keo tụ bằng nước mềm rồi sấy đến độ ẩm cần
thiết,phương pháp thu được cao su chất lượng tốt
■ Cho bay hơi nước,sau đó rửa rồi sấy,phương pháp này cao su có chất lượng kém
hơn.
* Phương pháp sản xuất cao su crếp xông khói
Crếp xông khói được sản xuất từ mủ cao su bằng phương pháp keo tụ.Công nghệ sản
xuất loại này là dây chuyền bao gồm 8 công đoạn khép kín: lọc → pha loãng→keo
tụ→cán ép nước→cán rãnh→ngâm nước→sấy xông khói →KCS+đóng gói.
■ Lọc : Mục đích của công đoạn này là tách những hơp chất cơ học cặn bã như
cát,sạn,đá,sỏi,vỏ cây,những cục cao su bị đông tụ do tác dụng của lực cơ học trong quá
trình vận chuyển làm phá vỡ lớp vỏ bảo vệ của hạt latex.Lọc bằng lưới với mắt sàn có
đường kính 54 μm
■ Pha loãng : dùng nước mềm pha vào mủ cao su đến nồng độ khoảng 15-17% nhằm
tách bớt các hợp chất tan trong nước.
■ Keo tụ :sau khi pha loãng cho vào thùng chuyên dùng rồi khuấy đều với dung dịch
axit axetic 1% cho đến khi keo tụ hoàn toàn.Latex lúc này phân thành hai pha:pha cao
su nổi trên bề mặt và pha serum ( nước,các tạp chất tan trong nước).Tiến hành với phần
cao su nổi trên bề mặt để chuyển sang công đoạn tiếp theo.
■ Cán ép nước :cao su vớt ra cho lên máy ép nước loại máy cán 2 trục không tỷ
tốc,bề mặt trục cán phẳng.Mục đích của công đoạn này là loại bỏ các hợp chất tan trong
nước được cuốn theo trong quá trình cán rửa bằng nước mềm và một phần serum bám
vào các lớp vỏ cao su keo tụ.Cao su cán ra dạng tấm có độ dày khoảng 6mm.
■ Cán rãnh : mục đích làm tăng diện tích tiếp xúc bề mặt để thực hiện ý đồ công
nghệ sau này và chống dính cho các tấm cao su.
■ Ngâm nước: sau khi cán rãnh đem ngâm nước trong thời gian từ 10-15h nhằm
loại bỏ các chất tan trong nước,tách triệt để axut axetic dùg keo tụ.
■ Sấy xông khói :sau khi ngâm ,vớt các tấm cao su cho lên giá có bánh xe trượt trên
đường ray để chuyển vào lò sấy xông khói.Lò sấy gồm 3 tầng:các tầng trên là giá đỡ
cao su,các tầng dưới dùng để các loại chất đốt như bẹ dừa,vỏ lạc,củi,tre nứa sấy trong
7-10 ngày đêm,nhiệt đô sấy từ 45-500C.Cao su xông khói có màu vàng nâu là do
phenol,dẫn xuất của phenol khuyếch tán vào cao su,do tác dụng của không khí bị oxy
Website:
http://www.docs.vn
Email :
lienhe@docs.vn
Tel (: 0918.775.368
hóa.Phenol và dẫn xuất phenol có trong khí lò có tác dụng bảo vệ cao su dưới tác dụng
của vi sinh và khả năng chống lão hóa.
* Phương pháp sản xuất crếp trắng
■ Crếp trắng được sản xuất gồm các công đoạn tương tự như đối với crếp xông
khói,tuy nhiên có khác ở các công đoạn sau:
■ Trước khi keo tụ latex cho vào dung dịch NaHSO4 1% (tỷ lệ 1/10),sau khi keo tụ
một phần latex do quá trình axít H2SO3 theo cơ chế :
2NaHSO3 → Na2SO3 + H2SO3
Axít H2SO3 kém bền gây phân hủy thành SO2 có tác dụng tẩy trắng mủ cao su
trước khi keo tụ : H2SO3 → SO2 + H2O
Sau đó tiếp tục cho dung dịch axít axetic 1% vào để tiến hành keo tụ mủ cao su.
■ Vớt phần cao su keo tụ qua sàng nhiều tầng,rồi cho qua cán rửa cao su trên máy
2 trục gồm 3 máy kế tiếp nhau.Trong công đoạn này dùng nước mềm để rửa các chất
tan trong nước,các vết muối và axít còn lại trên cao su keo tụ.Công đoạn này kết hợp
với tạo vân nhám trên bề mặt crếp nhằm tăng diện tích tiếp xúc với nước rửa.
■ Sau khi cán xuất tấm dày khoảng 6mm,đem treo trên giá và chuyển vào lò sấy
khô ở nhiệt độ 35-400C trong khoảng thời gian từ 2 đến 3tuần.
III.SƠ LUYỆN VÀ HỖN LUYỆN CAO SU THIÊN NHIÊN
1.QUÁ TRÌNH SƠ LUYỆN
A.Mở đầu
Biến dạng đàn hồi là một trong những tính chất quý báu của cao su .Nhưng trong quá
trình gia công và chế biến cao su nó gây ra những ảnh hưởng xấu đến quá trình gia
công cao su ra sản phẩm,làm cho sản phẩm không có kích thước hình dáng như ý muốn
do sự phục hồi biến dạng.
■ Một trong những tính chất công nghệ quan trọng và cần thiết cho quá trình gia công
là độ dẻo của hỗn hợp cao su tức là khả năng biến dạng của hỗn hợp cao su dưới tác
dụng của lực cơ học.
■ Độ dẻo cao su tăng khi tác dụng lên nó một lực cơ học khuấy trộn hoặc nhiệt.
■ Qúa trình công nghệ trong nó dưới tác dụng của lực cơ học và các hiện tượng hóa
học khác xảy ra đồng thời độ nhớt và biến dạng hồi phục đàn hồi của cao su giảm được
gọi là quá trình sơ luyện cao su.
* Qúa trình sơ luyện cao su là quá trình gia công cơ học nhằm tăng độ dẻo của cao su
vì vậy sơ luyện cao su có thể tiến hành trên máy cán 2 trục,máy luyện kín và máy trục
vít.
■ Máy cán hở 2 trục và máy cán hở 4 trục:
- 2 truc rỗng ruôt bằng gan, thép
- Bộ phần điều chỉnh cự ly của 2 rục
- Bộ phận điều chỉnh tỉ tốc 2 trục
- Bộ phận giải nhiệt
- Máy cán 4 trục: Cao su đồng đều hơn, thời gian ngắn hơn, giảm công lao động…
■ Máy luyện kín : ít hao năng lượng , hiệu quả từ ( 160 – 1900C / 3 – 4 min)
■ Máy trục vít
■ Sơ chế SBR: SBR ít thay đổi tính năng cơ lý, có thể dùng chất phòng lão để giữ
cấu trúc thẳng; dùng hóa dẻo để rút ngắn thời gian sơ chế. Không tồn trữ lâu hơn 24h
■ Sơ chế BR: khó nhất, T0C <40, thường phối hợp với NR, có thể phối trộn với
than đen; dùng chất phòng lão và chất hóa dẻo
Website:
http://www.docs.vn
Email :
lienhe@docs.vn
Tel (: 0918.775.368
■ Sơ chế cao su butyl: dễ bị dính trục máy cán hở, thường dùngmáy trộn kín, T0C
cao (150-170/5p); bổ sung than đen và chất làm nền …….
B. Cơ chế quá trình sơ luyện:
■ Khi nghiên cứu ảnh hưởng của lực tác dụng cơ học đến độ dẻo của cao su thiên
nhiên các nhà khoa học nhận thấy cùng với sự tăng độ dẻo thì cấu trúc ngoại vi phân tử
dạng cầu cũng bị phá vỡ.Như vậy độ dẻo của cao su có liên quan chặt chẽ với cấu trúc
ngoại vi phân tử dạng cầu của nó.
■ Đối với các loại cao su không có cấu trúc dạng cầu thì dưới tác dụng của lực cơ
học độ dẻo của cao su cũng tăng lên.
■ Độ dẻo cao su không chỉ liên quan đến cấu trúc ngoại vi phân tử của nó mà sự tăng
độ dẻo còn có thể giải thích nằng quá trình đứt mạch (phân hủy) mạch đại phân tử cao
su,sự giảm khối lượng phân tử của các đoạn mạch đại phân tử dưới tác dụng của lực cơ
học và quá trình oxy hóa xảy ra trong quá trình sơ luyện.
■ Trong điều kiện tự nhiên và của các công đoạn gia công,cao su ở trạng thái mềm
cao.Các mạch đại phân tử,đoạn mạch đại phân tử có độ linh động tương đối lớn.
■ Thời gian hồi phục biến dạng của cao su vẫn còn quá lớn so với thời gian tác dụng
lực của máy cán,máy trục vít Đối với cao su có nhiều nhóm phân cực thì lực tác dụng
tương hỗ giữa các mạch cũng tăng lên rất nhiều nên thời gian hồi phục biến dạng của
các loại polyme này lớn hơn nữa.
■ Sự khác nhau giữa thời gian phục hồi biến dạng và thời gian tác dụng lực đã tạo nên
trong khối cao su những ứng suất cơ học rất lớn.Như vậy để quá trình đứt mạch đại
phân tử xảy ra thì những ứng suất cơ học phải có năng lượng lớn hơn năng lượng các
liên kết hóa học (C-C):
R-CH2 - CH2 - R' → R - °CH2 + R' - °CH2
* Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng lớn đến quá trình tăng độ dẻo của cao su (hiệu
quả của quá trình sơ luyện): sự có mặt của các chất oxy hóa trong cao su,đặc biệt là oxy
không khí.
* Cơ chế của quá trình sơ luyện khí trơ :
■ Các gốc cacbuahydro hình thành dưới tác dụng của lực cơ học có khả năng tham
gia vào hai phản ứng chủ yếu:
+Phản ứng đứt mạch theo cơ chế kết hợp các gốc hoạt động để tạo thành phân tử
bảo hòa về điện tử và có khối lượng phân tử lớn hơn:

2R - °CH2 → R - CH2 - CH2 - R
2R' - °CH2 → R' - CH2 -CH2 - R'
R - °CH2 + R' - °CH2 → R - CH2 - CH2 - R'
+Phản ứng phân nhánh mật đại phân tử các gốc cacbua
■ Nhiệt lượng đốt nóng cao su đủ lớn để hoạt hóa các quá trình oxy hóa mạch đại
phân tử xảy ra.Kết quả là mạch đại phân tử bị đứt (phân hủy) nhiều hơn và độ dẻo của
cao su tăng.
■ Giá trị cực tiểu tương ứng với mức độ đứt mạch nhỏ nhất cho các loại cao su
khác nhau.Đối với cao su thiên nhiên giá trị này tương ứng với nhiệt độ sơ luyện là 85-
115 độC.
Kết luận : hóa dẻo cao su bằng phương pháp sơ luyện xảy ra theo cơ chế gốc.Độ dẻo
tổng cộng của cao su được xác định bằng mức độ đứt mạch đại phân tử do hai quá trình
cơ hóa đồng thời tạo nên mà mức độ đóng góp của chúng phụ thuộc nhiều vào sơ
luyện.Vậy nhiệt độ thấp khi năng lượng chuyển động nhiệt của các mạch,đoạn mạch
còn quá nhỏ chưa đủ lớn hơn nănh lượng hoạt hóa các quá trình oxi hóa thì đứt mạch
Website:
http://www.docs.vn
Email :
lienhe@docs.vn
Tel (: 0918.775.368
phân tử chủ yếu phụ thuộc vào các tác động cơ học.Tuy nhiên đứt mạch theo cơ chế cơ
học rất nhỏ(chỉ chiếm 2 – 5%),còn chủ yếu là đứt mạch theo cơ chế hóa học (chiếm 95
– 98%)
Chất tăng tốc cho quá trình sơ luyện
■ Để tăng vận tốc hóa dẻo cho cao su người ta sử dụng một số hợp chất hữu cơ phân
tử lượng bá với mục đích làm chất ổn định cho cao su tăng cường hiệu quả của quá
trình sơ luyện
■ Các chất tăng tốc này hoạt động theo cơ chế ngăn chặn hiện tượng tái kết hợp các
gốc cacbuahydro hình thành trong quá trình sơ luyện và ngăn chặn phản ứng với mạch
đại phân tử hạn chế hiện tượng phân nhánh của polyme
R - CH2 - CH2 - R’ → R - °CH2 + R’- °CH2
R - °CH2 + RSH → R-CH3 + RS°
R’ - °CH2 + R+°S → R’ - CH2 - S - R+
R+SH – chất tăng tốc cho quá trình sơ luyện
■ Hoạt tính của hoạt tính tăng tốc này lớn nhất ở nhiệt độ từ 800C đến 1000C.Hàm
lượng sử dụng 0,1 – 0,3 PKL
■ Chất tăng tốc sử dụng cho các cao su dân dụng như cao su thiên nhiên,cao su
izopren, cao su butađien và cao su butađien-styren là các loại mercaptan mạch vòng,
các hợp chất disunfit trong đó hiệu quả nhất và sử dụng rộng rãi nhất là
mercaptobenzothiazol.
■ Một số loại chất xúc tiến lưu hóa cho cao su dân dụng như mercaptobenzothiazol,
diphenyl-guanidin dùng làm chất tăng tốc cho cao su clorpren.
C. Sơ luyện cao su bằng máy cán luyện hở
■ Được tiến hành trong nhà máy ,xí nghiệp có công suất tiêu thụ nhỏ nhiều loại cao su
khác nhau và các loại cao su có độ cứng cao
■ Máy cán luyện có cấu tạo từ hai trục cán nằm song song trên một mặt phẳng. Hai
đầu trục có bạc đồng nằm trên ổ đỡ di động trên khung bộ của máy để điều chỉnh
khoảng cách khe hở
■ Để sơ luyện cao su sử dụng máy cán luyện có vận tốc dài ở trục trước và trục sau
khác nhau. Tỷ số vận tốc dài trục trước và vận tốc dài trục sau được gọi là tỷ tốc của
máy .
■ Tỷ tốc thích hợp nhất được sử dụng để sơ luyện và hỗn luyện cao su là:1:1,08 đến
1:1,17.Với tỷ tốc này năng lượng cần thiết cho máy hoạt động vừa phải đủ để tiến hành
lưu hóa cao su.
* Yêu cầu về công nghệ gia công trong quá trình sơ luyện nhằm làm cho độ dẻo của
cao su mau chóng đạt được yêu cầu công nghệ và hạn chế sự cố của máy cán:
+Thời gian đầu của quá trình sơ luyện khi cao su có tính đàn hồi cao,độ cứng cao,cao
su được nạp từng phần nhỏ vào khe hở trục cán càng gần với bánh răng truyền lực càng
tốt vì ở đó hiệu suất truyền công suất lớn hơn và trục cán ít bị biến dạng uốn hơn.
+ Chế độ nhiệt để sơ luyện phải điều chỉnh bằng kinh nghiệm sản xuất và phụ thuộc
vào tính chất của cao su sơ luyện.Thông thường để quá trình sơ luyện có kết quả tốt
phải khống chế nhiệt độ sơ luyện thấp.
* Các giải pháp kỹ thuật để sơ luyện cao su có độ dẻo đồng đều cho toàn khối cao su :
1 Luyện liên tục trên máy cán với khoảng khe hở nhỏ (1 -3mm) trong khoảng thời gian
10 – 15 phút
2 luyện 2 hoặc 3 lần cao su và ở khoảng thời gian giữa các lần luyện làm lạnh cao su
đến nhiệt độ 30 – 400C
Website:
http://www.docs.vn
Email :
lienhe@docs.vn
Tel (: 0918.775.368
3 Cắt ngang chéo tấm cao su bám ở trục trước của máy cán luyện sau đó gấp tấm cao
su theo đường vuông góc với đường cắt
■ Trong khoảng thời gian 10 phút đầu độ dẻo của cao su tăng lên rất nhiều ,sau đó thì
tăng không đáng kể
■ Sự thay độ dẻo của cao su có thể đánh giá qua sự thay đổi độ nhớt của dung dịch
cao su trong dung môi
D. Sơ luyện cao su bằng máy luyện kín
■ Sơ luyện cao su bằng máy luyện kín là quá trình hóa dẻo cao su được sử dụng rộng
rãi trong các nhà máy có công suất tiêu thụ lớn
■ Máy luyện kín có cấu tạo từ buồng nghiền trộn mà trong đó nguyên vật liệu được
khấy trộn ,cắt xé và biến dạng bỡi lực cơ học do các roto hình ô – van tạo nên
■ Sơ luyện cao su bằng máy luyện kín với vận tốc quay của roto là 40 vòng/phút và hệ
số dồn đầy lớn do tải trọng khoang trên tạo nên , do đó mà nhiệt độ của vật liệu tăng
lên cao (140 – 1800C)
■ Trong trường hợp này độ dẻo của cao su được tăng lên chủ yếu do quá trình o xi
hóa nhiệt mạch đại phân tử
■ Các quá trình oxi hóa này được tăng cường bằng các ứng suất cơ học
■ Máy luyện kín có vận tốc quay rất lớn nên nó ít được sử dụng để hóa dẻo các loại
cao su có độ phân cực lớn(độ cứng cao)như cao su butaddien- nitryl,butadien-styren
■ Thường tiến hành liên tục với quá trình hỗn luyện
E. Sơ luyện cao su trên máy trục vít
1. Mở đầu
■ Sơ luyện cao su bằng máy trục vít được sử dụng rộng rãi cho các xí nghiệp có công
suất tiêu thụ cao su lớn quá trình liên tục và thời gian lưu của vât liệu trong máy
không lớn như ở các phương pháp gia công trên máy cán
■ Phụ thuộc vào cấu tạo của máy sơ luyện trục vít nó được chia làm các loại khác
nhau
+Máy sơ luyện trục vít một giai đoạn với một trục vít
+ Máy sơ luyện trục vít hai giai đoạn với hai trục vít
■ Phụ thuộc vào cách sắp xếp của xilanh vít xoắn mà máy trục vít được phân thành
máy trục vít song song và máy trục vít nối tiếp
2. Cấu tạo của máy trục vít
■ Bộ phận chính của máy (phần làm việc của máy ) được cấu tạo từ xilanh và một vít
xoắn có bước răng thay đổi quay trong xilanh với vận tốc khoảng 20 – 25 (vòng /phút)
phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ
■ Để duy trì chế độ nhiệt cho quá trình gia công ở vỏ máy xung quanh xilanh của vít
xoắn có những khoang thông nhau mà qua khoang này chất lỏng được đưa vào để làm
lạnh và hơi nước được chảy qua nếu cần gia nhiệt
3. Nguyên lý hóa dẻo của máy trục vít
■ Hóa dẻo cao su trên máy trục vít là kết quả tác dụng của những biến dạng trượt xuất
hiện trong cao su theo chiều trục vít và lực ma sát giữa cao su với thành xilanh giữa cao
su và bề mặt của vít xoắn .
■ Sự vận chuyển cao su ở các điểm trong khoảng khe hở giữa trục vít và thành xilanh
khác nhau về hướng cũng như vận tốc
■ Lớp mỏng sát với thành xilanh cao su có chiều quay cùng chiều với trục vít nhưng
ngược chiều với phần nguyên vật liệu nằm sát trục vít vì có sư chảy vật liệu hướng
Website:
http://www.docs.vn
Email :
lienhe@docs.vn
Tel (: 0918.775.368
khác nhau như vậy nên ở trước mỗi răng của trục vít xuất hiện các vùng xoắn và xé
nguyên vật liệu làm đứt mạch đại phân tử
■ Với sự xuất hiện các góc cacbuahydro tự do khối cao su sẽ làm cho khối cao su
nóng lên do lực ma sát giữa cao su với bề mặt thiết bị.
2. QUÁ TRÌNH HỖN LUYỆN
A.Mở đầu
■ Hỗn hợp cao su là một hệ thống nhiều cấu tử mà thành phần của nó gồm cao su,các
chất phối hợp có cấu tạo hóa học khác nhau và trạng thái vật lý rất khác nhau: lỏng
,rắn,bột, bột nhão……
■ Để có một hỗn hợp cao su tốt các chất này phải phân bố đồng đều vào khối cao su
tạo hỗn hợp đồng nhất
■ Sự phân bố đồng đều vào cao su mềm cao chỉ có thể thực hiện được bằng các quy
trình khuấy trộn cơ học – hỗn luyện
■ Khuấy trộn đơn giản có thể xem như một quá trình mà trong kết của nó chỉ có sự
thay đổi vị trí ban đầu các cấu tử trong thể tích khuấy trộn,trạng thái vật lý của các cấu
tử không thay đổ nhưng entropy của hệ thống tăng
■ Các cấu tử được đưa vào hỗn luyện với cao su hầu hết ở dạng bột,đặc biệt là than
hoạt tính kỹ thuật tồn tại ở 2 dạng cấu trúc: cấu trúc bậc 1 và cấu trúc bậc 2 với kích
thước lớn hơn kích thước phân tử rất nhiều vì vậy trong quá trình hỗn luyện dưới ảnh
hưởng của ứng suất trược trong cao su còn xảy qua quá trình nghiền câc cấu tử
B. Cơ chế quá trình hỗn luyện
■ Có thể xem như quá trình biến dạng hệ thống nhiều cấu tử mà kết quả là chiều dày
của các lớp các chất phối hợp giảm dần và bề mặt tiếp xúc giữa Cheng tăng lên
■ Biến dạng trượt các cấu tử của hệ thống trong quá trình hỗn luyện sẽ tiếp tục tăng
đến khi chiều dày các lớp cấu tử chưa đạt đến kích thước cần thiết đảm bảo sự phân bố
đồng đều của chúng trong khối cao su
■ Nếu xem biến dạng trượt trong quá trình hỗn luyện cao su như quá trình biến dạng
trượt của hệ thống 2 cấu tử nằm giữa 2 mặt phẳng trong đó 1 mặt cố định còn mặt kia
chuyển động soong soong tuyệt đối so với mặt thứ nhất với vận tốc không đổi v trên
một khoảng cách l ,đại lượng biến dạng trượt
=
■ Vận tốc trược =
■ Độ giảm chiều dày cac lớp r và độ tăng bề mặt phân chia giữa các cấu tử S phụ
thuộc vào độ biến dạng trược r = r0 .sin ; s =
- bề mặt phân chia giữa các cấu tử trước khi biến dạng
■ Từ trên cho thấy khi đại lượng biến dạng trượt càng lớn ( lớn) góc càng nhỏ ,chiều
dày các lớp các cấu tử r càng nhỏ và diện tích tiếp xúc giữa các cấu tử s càng lớn
C. Sự phân tán của các cấu tử vào cao su
■ Để đảm bảo cho các cấu tử được phân tán đồng đều theo moi hướng cần phải thay
đổi hướng biến đổi trượt
■ Giải pháp công nghệ nhằm thay đổi hướng biến dạng trược trong cao su như sau:cắt
,đảo tấm cao su trên máy luyện hở,đối với máy luyện kín thì cấu tạo roto lá lệch tâm
,đối với máy trục vít thì quyết định bởi góc nghiêng của răng vít
■ Sự phân tán xảy ra khi các hạt chất phân tán và môi trường phân tán có biến dạng
trượt ,nghĩa là ở các hạt của chất phân tán luôn luôn tồn tại một ứng suất trượt do tồn
tại chuyển động tương đối giữa các phân tử trong hệ cao su phân tán dưới tác dụng lực
cơ học
Website:
http://www.docs.vn
Email :
lienhe@docs.vn
Tel (: 0918.775.368
■ Mức độ phân tán đồng đều các chất phối hợp vào cao su phụ thuộc vào giá trị ứng
suất trượt xuất hiện trên các hạt phân tán và thời gian hỗn luyện .Hai yếu tố này luôn
luôn là một hàm số nghịch đảo của nhau tức là khi ứng suất trượt đủ lớn thì thời gian
hỗn luyện nhỏ và ngược lại
■ Đối với mõi hệ polyme – chất phân tán tồn tại một giá trị ứng suất trượt tới hạn
tương ứng để cao su đạt được độ phân tán đồng đều và cho tính chất cơ lý của hợp
phần cao su tốt
D. Một số ảnh hưởng hóa - lý đến quá trình hỗn luyện
■ Hai hiện tượng: thẩm thấu và hòa tn là hai hiện tượng quan trong gây ảnh hưởng
ngược nhau cho quá trình hỗn luyện
+Thẩm thấu và hòa tan của các chất phối hợp vào cao su làm tăng khoảng cách
giữa các mạch đị phân tử,giảm lực tác dụng tương hổ giữa chúng, độ nhớt giảm và giá
trị ứng suất trượt tác dụng lên các cấu tử khác giảm…khi đó quá trình hỗn luyện thực
hiện rất khó khăn và tính chất cơ lý của cao su không cao.
+Thẩm thấu và hòa tan các chất vào cao su làm tăng cường mức độ phân tán đồng
đều chúng trong cao su.
■ Đối với các cấu tử dạng bột không có khả năng hòa tan vào cao su(than hoạt tính)thì
có thể tạo thành cấu trúc bền vững do giữa chúng có ái lực .Cấu trúc bền vững này
không hòa tn do đó làm tăng độ nhớt của hỗn hợp rất nhiều làm giảm tính công nghệ và
tính chất cơ lý của hỗn hợp
■ Đối với các cấu tử phối trộn thì ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cơ lý ,tính chất
công nghệ của hỗn hợp cao su là hệ thống lưu hóa . Hệ thống này sẽ gây ra hiện tượng
tự lưu hóa trong quá trình hỗn luyện do nhiệt độ tăng vì vậy làm giảm biến dạng dẻo
của hỗn hợp cao su,giảm mức độ phân tán các cấu tử khác vào cao su và giảm khả
ngăng dịnh hình của hỗn hợp cao su…
E. Yêu cầu về công nghệ cho quá trình hỗn luyện
+ Chế độ nhiệt thích hợp
+Thứ tự phối liệu các cấu tử
+Thời gian hỗn luyện
+Chọn loại thiết bị hỗn luyện cho phù hợp
F. Kiểm tra quá trình hỗn luyện
■ Chất lượng của cao su được đánh giá bằng sự phân bố đồng đều các chất phối hợp
trong thể tích của nó .Mức độ phân tán đồng đều các cấu tử được đánh giá bằng sự
trùng lặp nồng độ của nó trong các mẫu phân tích lấy ở các điểm khác nhau của tấm
cao su trong một mẻ hỗm luyện.
■ Chất lượng của quá trìn phân tán được đánh giá bằng hàm lượng và kích thước hạt
phân tán các chất phối hợp được quan sát bằng kính hiểm vi điện tử.
■ Để định lượng các chất khác nhau trong hợp phần cao su sử dụng các phương pháp
khác nhau : các chất hữu cơ có thể xác định bằng phương pháp sắc khí ký ,sắc ký lớp
mỏng ;Các chất độn vô cơ được xác định bằng phương pháp thiêu kết…
■ Trong điều kiện sản xuất chất lượng của quá trình hỗn luyện được đánh giá bằng
mức độ phân tán đồng đều một vài cấu tử thông qua sự thay đổi các tính chất lý học ,cơ
học của hỗn hợp “sống”và của cao su lưu hóa so với chỉ tiêu của mẫu chuẩn hoặc giá
trị trung bình các tính chất đó đã được sát định trong sản xuất
■ Thường được đánh giá nhanh chóng qua các chỉ tiêu : khối lượng riêng, modun
vòng ,độ dẻo và một vài thông số của cao su lưu hóa như độ bền kéo đứt ,độ giãn dài
tương đối,độ giãn dài dư ,độ cứng…
G. Hỗn luyện trên máy luyện hở
1.Mở đầu
■ Thường được sử dụng cho các xí nghiệp với khối lượng gia công nhỏ với nhiều
Website:
http://www.docs.vn
Email :
lienhe@docs.vn
Tel (: 0918.775.368
chủng loại cao su để sản xuất các mặt hàng có công dụng riêng biệt
■ Trước khi hỗn luyện cao su phải được sơ luyện (hóa dẻo)và các chất phối hợp được
cán ép qua khe hở giữa hai trục cán quay hương vào nhau .Các lớp cao su do có lực ma
sát với trục cán kéo các chất phối hợp vào khe hở trục cán với vận tốc bằng vận tốc dài
của trục cán
■ Các lớp cao su tiếp sau do lực kết dính với lớp trước cũng được kéo vào khe hở với
vận tốc giảm dần so với khoảng cách bề mặt trục cán.
■ Do có sự khác nhau về vận tốc nên giữa các lớp cao su ,hỗn luyện cao su luôn luôn
xuất hiện ứng suất trượt có tác dụng nhào luyện chúng lại với nhau.
■ Để quá trình nhào luyện hiệu quả thì đại lượng biến dạng trượt phải lớn,giải pháp về
công nghệ đó là vận tốc dài của các trục khác nhau .Mức độ tăng biến dạng trượt phụ
thuộc vào tỷ tốc của máy ,khoang khe hở giữa cán trục và được đặt trưng bằng Građien
vận tốc
G =
V ,V1 là vận tốc ài của trục cán
■ Trong quá trình hỗn luyện cao su luôn luôn tồn tại lực ma sát nội phân tử ở vùng
biến dạng trượt lớn nhất .Kết quả là vùng này có nhiệt độ tăng cao có thể đạt 106 –
1800C.Do đó phụ thuộc vào thành phần hóa học của hợp chất cao su có thể thay đổ chế
độ nhiệt tạo cho quá trình hỗn luyện thực hiện được tốt hơn.
■ Trong quá trình hỗn luyện thì nồng độ các chất phối hợp ở bề mặt lớp cao su tiếp
xúc với trục trước cao hơn ở chỗ khác.Để khắc phục hiện tượng này thì tronh khi tiến
hành hỗn luyện tấm cao su phải được cắt và đảo nhiều theo chiều vuông góc với chiều
cắt
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hỗn luyện
■ Thứ tự cho các chất phối hợp vào hỗn luyện:phải đảm bảo khả năng phân phối
chúng trong hợp phần cao su mà vẫn không gây ảnh hưởng đáng kể đến tính chất công
nghệ và tính chất cơ lý của hỗn hợp.Thông thường trước khi đưa chất độn vào hỗn
luyện thì cao su hỗn luyện với một phần chất hóa dẻo trước để cao su có độ dẻo nhất
định,có ứng trượt và độ nhớt tương ứng đảm bảo cho quá trình hỗn luyện thực hiện dễ
dàng hơn.
■ Đối với chất độn nên chia nhánh từng phần nhỏ.Vì khi cho vào một lần với hàm
lượng lớn sẽ tăng độ cứng hỗn hợp,mặt khác khi độn tập trung ở vài điểm nó trở thành
chất cách ly giảm độ kết dính của cao su,dải cao su cán sẽ bị đứt tách ra thành nhiều
phần,do đó làm giảm khả năng phân tán các chất phối hợp khác.
+ Một nguyên tắc có ý nghĩa quan trọng là trong số các chất phối hợp (trừ chất lưu hóa)
loại nhóm chất có thành phần nhỏ trong hợp phần cao su được cho vào trước.
+ Để hạn chế hiện tượng tự lưu của hỗn hợp cao su các chất lưu hóa thường cho vào ở
giai đoạn cuối sau khi hỗn hợp cao su đã được làm lạnh đến nhiệt độ thấp.Trong trường
hợp các chất lưu hóa kém trong cao su thì có thể đưa vào giai đoạn đầu còn chất xúc
tiến lưu hóa thì cho vào sau cùng.
H.HỖN LUYỆN CAO SU TRONG MÁY LUYỆN KÍN
■ .Cấu tạo và nguyên lý hoạt động trong máy luyện kín
+ Phần nạp liệu gồm phễu nạp liệu và xi lanh khí dùng để đẩy nguyên vật liệu
xuống buồng luyện.
+ Buồng luyện được chế tạo từ hai xi lanh hình trụ hở mà trong mỗi xi lanh có
roto hình ovan quay hướng vào nhau với vận tốc rất lớn 40 vòng/phút.
+ Phần động lực gồm động cơ điện với hệ thống giảm tốc truyền chuyển động đến
roto.
+ Mỗi roto có hai bờ nửa vòng răng có chiều tiến ngược nhau để đẩy nguyên vật
Website:
http://www.docs.vn
Email :
lienhe@docs.vn
Tel (: 0918.775.368
liệu vào khu nhào luyện ở giữa buồng luyện.
+ Để tăng biến dạng trượt theo các hướng khác nhau-tức khả năng nhào luyện của
máy thì các bờ nửa vòng răng được sắp xếp với góc nghiêng khác nhau.
+ Một trong hai bờ tạo góc nghiêng với trục roto một góc 300 vì vậy chiều dài của
bờ này dài hơn bờ kia tạo góc nghiêng với trục roto la 450.
+ Khoảng cách khe hở giữa bờ và thành buồng luyện là 1.5mm.Khe hở giữa các
roto nhỏ hơn 5-6mm.Tỷ tốc của máy luyện kín thường dùng là 1:1,18 đến 1:1,12.
4. THIẾT BỊ SƠ CHẾ
1. Thiết bị dùng tiếp nhận và làmđồng đều mủ nước: 10 m3 50 m3, có hệ thống nước
2. Thiết bị đánh đông mủ nước
3. Thiết bị cán ép tạo tờ: máy cán, cán kéo, cán crepe,
4. Thiết bị băm thô: băm thô, băm búa, băm dao, máy cán ép trục vít
5. Thiết bị tạo cốm hoặc bún: máy ép bún, cán băm liên hợp, cắt xé
6. Thiết bị dùng để sản xuất mủ tờ: cán trơn, cán vân, cán nhiều trục, cưa lạng…
7. Thiết bị xông sấy: nhà xông sấy, lò xông sấy, thiết bị ép…
8. Hệ thống chuyển tải: băng tải, bơm hút, dàn rung…
9. Hệ thống điện + nước sạch + các thiết bị phụ trợ….
10.Máy cán kéo (crusher):
■ Chức năng: dùng trong dây chuyền sơ chế đánh đông bằng mương dài để kéo dải
mủ dài tính liên tục cho tòan bộ dây chuyền chế biến, đồng thơi ép một lượng nước rất
lớn ra và làm giảm kích thước tờ mủ (40mm 60mm) dễ thao tác cho các công đọan
sau.
■ Có 4 bánh xe, chuyển động nhẹ nhàng bằng cơ cấu tuyến động tay quay xích, và
bánh xe trên hai đường ray đặt vuông góc ở đầu các mương đánh đông.
■ Kết cấu vững vàng, làm bằng gang hợp kim, chống mài mòn và ăn mòn hóa học
cao,
■ Dễ lắp đặt, vận hành và bảo trì
■ Cặp trục có kích thước D= 442mm, L= 760 mm, bề mặt được tạo răng thẳng hình
bán nguyệt.
■ Các trục cán quay đều với vận tốc 4-5 t/min
■ Động cơ điện: 7.5Kw (10HP)
■ Năng suất: 2-3 tấn Cao su
11.Máy cán Creper
■ Chức năng : Lọai bỏ chất bẩn và giảm bề dày tờ mủ; xé, nhào trộn tờ mủ ép bớt
serum thuận lợi cho công đọan sấy

■ Máy gồm 1 cặp trục cán bằng gang, lắp trên một khung chắc chắn theo chiều đối
ngược nhau. Bề mặt của trục cán thường được cắt theo các kiểu vành khác nhau nhẳm
tăng sự bám dính của tờ mủ và ảnh hưởng đến việc cắt và xé

■ Bề dày sẽ được giảm đều nhau.

■ Vật liệu : gang hợp kim, chịu ăn mòn hóa học, kháng cơ học cao, lõi trục bằng thép
chịu đựng uốn và xoắn

■ Đường kính : 25 - 66cm; chiều ngang: 44 – 76cm

Xem chi tiết: cao su thiên nhiên