chuong5

CHÛÚNG V L TĐNH CA CAO SU Tđnh chêët trûåc tiïëp ca cao su sưëng nhû tđnh chêët bïn ngoâi: sûå hiïån hûäu ca mưëc, tđnh chẫy nhûåa dđnh, àưå khư (hay àưå êím), àưå sẩch ; vâ tđnh chêët bïn trong: àưå dễo Mooney, khẫ nùng lûu hốa ta sệ àïì cêåp úã chûúng khấc Ta àậ khẫo hốa tđnh ca cao su thiïn nhiïn vâ bêy giúâ ta tiïëp tc khẫo l tđnh ca nố, lâ tđnh chêët cú bẫn ca cao su Trong quấ trịnh biïën àưíi thânh vêåt dng chïë biïën, cao su hêìu nhû bao giúâ cng phẫi trẫi qua xûã l biïën àưíi tđnh chêët ca nố, àố lâ sûå lûu hốa Theo nghơa àún giẫn nhêët, lûu hốa lâ cho vâo cao su mưåt tó lïå lûu hunh nâo àố (nhửỡi caỏn) vaõ thỷồc hiùồn hoỏa hỳồp chuỏng bựỗng caỏch nung nống hưỵn húåp úã mưåt nhiïåt àưå vâ mưåt thúâi gian thđch húåp Ngây ta côn cho vâo cao su húåp chêët hûäu cú gổi lâ chêët gia tưëc (accếlếrateur, accelerator) lûu hốa cố tấc dng àưi lâ giẫm thúâi gian nung nống rêët nhiïìu vâ cẫi thiïån vâi tđnh chêët ca sẫn phêím lûu hốa àûúåc Ta sệ khẫo lûu hốa cao su thiïn nhiïn úã chûúng VI Àiïím nhêët cêìn àïì cêåp úã àêy lâ sûå biïën àưíi triïåt àïí mâ cao su phẫi chõu tiïën trịnh lûu hốa Trûúác lûu hốa, cao su lâ mưåt chêët cố tđnh dễo chiïëm ûu thïë hay trưåi hún tđnh àân hưìi, nhêët lâ lc nố àậ trẫi qua xûã l cú hổc cêìn thiïët àïí cho cấc chêët ph gia vâo àûúåc (cưng àoẩn dễo hốa) Sau lûu hốa, trấi lẩi chđnh CAO SU THIÏN NHIÏN 145 tđnh àân hưìi lẩi trúã nïn ûu thïë hún tđnh dễo (tuy nhiïn tđnh dễo khưng phẫi hoân toân biïën mêët) Nhû vêåy ta cêìn tịm nhûäng sûå khấc biïåt giûäa l tđnh cao su trûúác lûu hốa vâ l tđnh ca cng cao su nây sau lûu hốa Thêåt thïë, nối l tđnh ca mưåt cao su ta phẫi hỗi l tđnh ca cao su úã trẩng thấi nâo, àố lâ ngun nhên ta àïì cêåp l tđnh àưìng thúâi trûúâng húåp cao su sưëng vâ trûúâng húåp cao su lûu hốa úã chûúng nây Nghiïn cûáu l tđnh ca cao su ngûúâi ta àûa baãng kïët quaã nhû sau (bẫng V.1), cấc trõ sưë ghi bẫng khưng ỷỳồc xem laõ hựỗng sửở vờồt lyỏ tuyùồt ửởi Hựỗng sưë Àún võ mùỉt sú cêëp Angstrom (A 0) tó trổ ng (D) Hïå sưë Cao su thư Cao su Ebonite lûu hốa 32% S loẩi mïìm 2% S a = 8,54 0,05 b = 8,20 0,05 c = 12,65 0,05 ( ) = 83020' g/cm3 dD dT g/cm3/0C x 10–6 àưå dêỵn nhiïåt j/s/cm/0C (cal/s/cm/0C) x 10– tó nhiïåt (Cp ) J/g/0C (cal/g/0C) dC p dT J/g/0C (cal/g/0C2) Nhiïåt chaãy úã 11 0C J/g (cal/g) 146 CAO SU THIÏN NHIÏN Cao su tinh khiïët 0,906 0,911 0,923 1,173 – 595 – 620 – 611 – 241 1340 320 1430 b 342 b 1625 a 388 a 2,14c 0,510c 1,43c 0,341c 1,880 0,449 x 10–3 x 10–3 5,0 1,2 16,7 3,99 Nhiïåt chaáy J/g (cal/g) x 103 x 103 chó sưë khc xẩ (nD) 44,45 10,63 33,11 7,92 1,6 1,519 1,519d 1,5264 350 350 d 350 a dnD dT khụëch n4861 – n6563 1/0C àưå nến ếp dV V dP 1/bar x 10–6 53,7 51,0 24,3 1/bar/0C x 10–9 260 262 110 0,5 0,2 d (1 dV) dT (VdP) x 10–6 45,25 10,82 0,033 hïå sưë Poisson (àưå dận < 300%) vêån tưëc (v) dV dT m/s (meỏt/giờy) 37 a m/s/0C 0,244 a hựỗng sửở cấch àiïån (úã 1.000 chu k/ giêy) àưå dêỵn àiïån b ohm/cm x 10–18 1560 a 2,37 2,45 2,68 2,82 23 420 13 15 a: thânh phêìn chûa chó rộ, b: hưỵn húåp cố chûáa chêët gia tưëc lûu hốa, c: trõ sưë trung bịnh úã giûäa 250C vâ 1750C, d: cuâng trõ söë vúái trõ söë cuãa cao su tinh khiïët vị sûå tinh khiïët hốa cố hiïåu quẫ khưng àấng kïí vïì quang hổc Ta cố thïí khẫo toân bưå l tđnh, nhûng úã àêy ta chó khẫo tđnh chêët àùåc biïåt nhêët mâ thưi Trong cấc tđnh chêët vêåt l ca CAO SU THIÏN NHIÏN 147 cao su, tđnh quan trổng nhêët lâ tđnh àân hưìi khấc thûúâng ca nố, tûác lâ tđnh mâ nố cố khẫ nùng chõu àûúåc biïën dẩng rêët lúán vâ sau àố trúã vïì dẩng ban àêìu ca nố mưåt cấch dïỵ dâng Ngûúâi ta tiïën hânh khẫo cao su chõu àûång nhû thïë nâo nố bõ biïën dẩng Nhû vêåy vêën àïì trûúác hïët àûúåc àùåt lâ sệ chổn kiïíu biïën dẩng àûúåc chêëp nhêån, vị cao su cố thïí cho biïën dẩng theo nhiïìu cấch khấc nhû kếo dâi, nến ếp, ën gêëp, xóỉn, v.v Trïn thûåc tïë ngûúâi ta thûúâng chổn lưëi kếo dâi Kiïíu biïën dẩng nây àûúåc chổn trûúác tiïn vị nố thđch húåp vúái nghiïn cûáu cấc ëu tưë úã trẩng thấi thìn ty, tûác lâ ëu tưë ph tham gia vâo rêët đt; kïë àố vị nố gip àûúåc lûåc tấc dng vâ hiïåu quẫ ca lûåc mưåt cấch thån lúåi vâ kïët quẫ cố thïí ghi thânh àưì thõ dïỵ dâng Thûã nghiïåm kếo dận vửởn laõ keỏo daõi caỏc mờợu cao su bựỗng mửồt àưång lûåc kïë vúái mưåt vêån tưëc dận àïìu vâ ghi kïët quẫ trõ sưë lûåc tấc dng vâo mêỵu thûã cng nhû àưå dận dâi Hịnh dẩng vâ kđch cúä ca mêỵu thûã vâ àưång lûåc àûúåc sûã dng ta sệ nối úã mưåt chûúng khấc Nïëu mën khẫo thûã nghiïåm nây cho chđnh xấc, ta cêìn lûåc vâ àưå dận khấ nhanh, àố lâ phûúng phấp vị ngây ngûúâi ta dng cấc àưång lûåc kïë phưí thưng cố ghi àưì thõ; ngoâi nố côn gip cho ta thûåc hiïån àûúåc mưåt cấch liïn tc Nhû thïë kïët quẫ lâ mưåt àưì thõ mâ àûúâng biïíu diïỵn vúái àưå dận lâ trc hoânh vâ lûåc kếo lâ trc tung Àûúng nhiïn nhû thïë, trõ sưë cố àûúåc khưng phẫi lâ tuåt àưëi, nhûng mc tiïu ca ta lâ àïí so sấnh tịm nhûäng àưìng àiïím hay dõ àiïím ca cấc àûúâng biïíu diïỵn Nhû vêåy nhûäng àûúâng biïíu diïỵn khấc cố àûúåc, phẫi àûúåc àưëi chiïëu vúái vâ chđnh vị thïë ta khưng thïí dng tưíng lûåc 148 CAO SU THIÏN NHIÏN (lûåc chung) tấc dng vâo mêỵu thûã, trûâ phi dng mêỵu thûã ln ln cố mùåt cùỉt thêåt bựỗng nhau; maõ thỷồc hiùồn mựồt cựổt cuóa caỏc mờợu thỷó bựỗng tuyùồt ửởi khửng phaói laõ dùợ vaõ khưng bao giúâ lâm àûúåc Nhû vêåy ta phẫi thay thùở tửớng lỷồc bựỗng lỷồc taỏc duồng vaõo ỳn vừ mùåt cùỉt (hay mưỵi mưåt mùåt cùỉt) ÚÃ àiïìu kiïån nây, cấc lêìn àẩc cấc mêỵu thûã cố mùåt cùỉt khấc phẫi àûúåc àưëi chiïëu, úã giúái hẩn nâo àố Theo l thuët, sûå tđnh toấn lûåc tấc dng vâo àún võ bïì mùåt nây phẫi thûåc hiïån chúáp nhoấng, búãi vị mùåt cùỉt ln ln bõ giẫm lêìn lûúåt theo àưå dận tùng Trïn thûåc hânh, ngûúâi ta àưìng àùåt lûåc kếo úã mùåt cùỉt thùèng gốc ca mêỵu thûã ban àêìu Àïí trấnh mổi mú hưì vïì sau ta gổi “charge” (lûåc àêìu) lâ thûúng sưë ca tưíng lûåc tấc dng vâo mêỵu thûã vâ mùåt cùỉt ban àêìu ca mêỵu thûã vâ “tension” (lûåc cùng) thûúng sưë ca cng tưíng lûåc vâ mùåt cùỉt ca mêỵu thûã àûúåc xết túái tûác thúâi Ta cố thïí lêåp mưåt bâi toấn rêët àún giẫn cố sûå tûúng quan giûäa lûåc vâ lûåc àêìu, vúái àiïìu kiïån lâ thûâa nhêån thïí tđch ca mêỵu thûã vêỵn khưng àưíi lc dận (thûåc cố thay àưíi mưåt đt) Gổi C lâ “lûåc àêìu”, T lâ “lûåc cùng”, K lâ tưíng lûåc tấc dng vâo mêỵu thûã, S lâ mùåt cùỉt ban àêìu ca mêỵu thûã vâ S’ mùåt cùỉt ca mêỵu thûã chiïìu dâi ca nố hún chiïìu dâi ban àêìu L lâ L dûúái tấc dng ca tưíng lûåc K, tûác lâ S’ lâ mùåt cùỉt ca mêỵu thûã úã chiïìu dâi L + L Ta cố: K C= vâ S K T= S’ , hay T C = S S' Giaã sûã thïí tđch vêỵn khưng àưíi, ta cố: S x L = S’ (L + L) hay: S S' = L+ L L =1+ L L CAO SU THIÏN NHIÏN 149 Nhû vêåy hïå thûác liïn laåc giûäa lûåc vâ lûåc àêìu lâ: T L =1+ C L hay T = C(1 + L L L Trong trûúâng húåp cao su, trõ sưë cố thïí trúã nïn rêët lúán, L àố lûåc sệ cao hún lûåc àêìu rêët nhiïìu Vúái mưåt àưång lûåc kïë, ta ghi àûúåc àûúâng biïíu diïỵn ca mưåt mêỵu cao su lûu hốa “thìn ty cao su”(1)nhû hịnh V.1 Nhûng àûúâng biïíu diïỵn cố dẩng tûúng tûå vúái àûúâng biïíu diïỵn cao su sưëng (hịnh V 3) chó khấc úã àiïím trõ sưë ca lûåc thêëp hún àưëi vúái cng mưåt àưå dận Theo àõnh nghơa àậ cho, mưå t àûúâng biïíu diïỵn nhû thïë lâ àûúâng biïíu diïỵn “lûåc àêìu àưå dận” Ta cố thïí àưíi thânh àûúâng biïíu diïỵn “lûåc àưå dận” nhû hịnh V 2: 2000 300 1500 200 1000 100 100 200 400 600 800 1000 Độ dãn( % ) 200 400 600 800 1000 Độ dãn( % ) Hưỵn húåp cao su lûu hốa “cao su thìn ty” lâ hưỵn húåp chó cố chûáa cấc hốa chêët cêìn thiïët cho lûu hốa, ngoâi cao su (tûác lâ hưỵn húåp chó gưìm: cao su, lûu hunh vâ chêët gia tưëc lûu hốa) mâ khưng cố chêët ph gia nâo khấc 150 CAO SU THIÏN NHIÏN So sấnh hai àûúâng biïíu diïỵn vúái ta thêëy trõ söë lûåc ài túái àûát lïn cao túái 2.000 kg/cm2 àïën 2.400 kg/cm2 so vúái 250 kg/ cm2 àïën 300 kg/cm2 ca lûåc àêìu Ngoâi sûå khấc biïåt nây ra, khấc biïåt ch ëu mâ ta nhêån thêëy lâ àûúâng biïíu diïỵn lûåc àêìu cố àưå ën cong àûúâng biïíu diïỵn lûåc lẩi khưng cố Tốm lẩi, tûâ àêy vïì sau ta chó nối túái àûúâng biïíu diïỵn lûåc àêìu mâ thưi, àố lâ àûúâng biïíu diïỵn àûúåc dng nhêët trïn thûåc tïë, vâ ta gổi àố lâ lûåc kếo dận hay sûác chõu kếo àûát Sau àõnh rộ àiïìu kiïån thûã nghiïåm kếo daâi cao su, ta tiïën haânh nghiïn cûáu thûã nghiïåm nây Nhû àậ nối, cao su sưëng thị kếm àân hưìi hún cao su àậ lûu hốa Sûå phên biïåt nây chó cố tđnh cấch tưíng quất, ta cêìn phẫi khẫo k hún nûäa Trûúác hïët, khố khùn àêìu tiïn lâ àõnh nghơa cao su sưëng vâ cao su lûu hốa Àûúng nhiïn hai danh tûâ nây àïìu cố nghơa àõnh rộ riïng; nhûng nïëu ta tấch chng ra, chng cố nghơa mú hưì (tûác lâ ta chó gổi cao su thưi) Cao su sưëng hiïån hûäu dûúái mưåt sưë lúán hịnh thûác nhû túâ xưng khối, crïpe, cấc loẩi cao su thûá phêím (m chến, m dêy ) Têët cẫ cấc dẩng nây àïìu lâ cao su sưëng, nhûng chêët lûúång cao su lẩi thay àưíi ty theo loẩi; vâ mổi trûúâng húåp nố àậ àûúåc xûã l cưng nghiïåp vâ đt nhiïìu àậ ẫnh hûúãng túái l tđnh ca nố Bïn cẩnh àiïìu àố, cao su lûu hốa lẩi cố thânh phêìnrêët biïën thiïn theo hốa chêët mâ ta nhưìi trưån vâo àïí biïën àưíi tđnh chêët ca nố Tuy nhiïn, sûå khố khùn àïí tịm àõnh nghơa tûúng thđch nây àậ khưng gêy trúã ngẩi vïì nhêån àõnh: nïëu ta so sấnh mưåt mêỵu cao su sưëng nâo àố vúái mưåt mêỵu cao su lûu hốa nâo àố qua sûå biïën dẩng nhû kếo dâi chùèng hẩn, ta nhêån thêëy mêỵu cao su sưëng ngûng kếo (tûác lâ bng ra) sệ trúã vïì dẩng ban àêìu ca nố kếm nhanh vâ kếm àêìy hún trûúâng húåp ca cao su lûu hốa CAO SU THIÏN NHIÏN 151 Ta cng cêìn nối túái mưåt trûúâng húåp mâ khấc biïåt nây trúã nïn rêët nhỗ, àố lâ trûúâng húåp ca cao su sưëng chûa qua xûã l cú hổc hay hốa hổc nâo, nhû cao su cố àûúåc tûâ cấch cho latex bay húi nûúác àún thìn ÚÃ àiïìu kiïån bịnh thûúâng, ta sệ thêëy cao su sưëng nây cng cố tđnh àân hưìi nhû lâ cao su lûu hốa Cấc cåc khẫo ca Jean Le Bras vâ nhiïìu nhâ nghiïn cûáu cao su trïn thïë giúái àûa nhûäng sûå khaác biïåt giûäa cao su sưëng vâ cao su lûu hốa xët hiïån rộ rïåt hún, nhêët lâ xết cấc ëu tưë ẫnh hûúãng túái cåc thûã nghiïåm kếo dâi nhû nhiïåt àưå vâ vêån tưëc dận cùng: Nïëu lâm lẩnh cao su sưëng úã dûúái nhiïåt àưå bịnh thûúâng, ta sệ thêëy sûác chõu kếo dận ca nố tùng lïn, tûác lâ phẫi dng túái mưåt lûåc kếo lúán hún àïí cho mêỵu cao su dận túái mưåt àưå dận àậ àõnh hóåc àïí cho nố àûát Àưìng thúâi àưå dận ca mêỵu thûã bõ giẫm xëng rêët nhiïìu vâ nïëu ta lâm lẩnh xëng dûúái – 800C, cao su sệ hoân toân mêët hïët tđnh dận Ta nối nố àậ bõ Ngûúåc lẩi, nïëu nêng cao nhiïåt àưå ca mêỵu cao su lïn trïn nhiïåt àưå bịnh thûúâng, ta sệ thêëy sûác chõu kếo ca nố giẫm xëng rêët nhanh, lc àưå dận àûát tùng lïn Sau àêy lâ bẫng kïët quẫ thûã nghiïåm ca cao su sưëng (bẫng V.2) vâ ca cao su lûu hốa (bẫng V.3): Nhiïåt àư (0C) Sûác chõu kếo dận (kg/cm2) Àưå daän (%) -185 -80 20 40 60 80 536 380 88 31,7 19 11,2 50 1000 1.250 1.450 1.800 152 CAO SU THIÏN NHIÏN Nhûäng söë bẫng chó cố mc àđch nhêët lâ gip ta àấnh giấ têìm quan trổng ca sûå thay àưíi nây mâ thưi Nhiïåt àưå (0C) Sûác chõu kếo dận (kg/cm2) Àưå dận (%) -70 -40 -20 20 60 100 140 382 284 262 242 233 211 182 35 680 710 730 770 880 980 Nïëu lâm lẩnh cao su sưëng vâ cao su lûu hốa, hiïåu quẫ sinh sệ khấ tûúng tûå nhau; nïëu nêng cao nhiïåt àưå lïn, sûác chõu kếo àûát cao su lûu hốa hẩ xëng đt nhanh hún trûúâng húåp ca cao su sưëng, àưìng thúâi àưå dận ca cao su lûu hốa tùng lïn ëu hún trûúâng húåp cao su sưëng Nhû vêåy, viïåc nêng cao nhiïåt àöå cuöåc thûã nghiïåm kếo dận àậ lâm xët hiïån mưåt sûå khấc biïåt rêët rộ giûäa tđnh chêët ca cao su sưëng vâ tđnh chêët ca cao su lûu hốa, chûáng tỗ bẫn chêët cao su sưëng nhiïåt dễo nhiïìu hún cao su lûu hốa Trong trûúâng húåp cao su sưëng, tưëc àưå kếo dận lêìn lûúåt cố ẫnh hûúãng túái sûác chõu kếo dận vâ àưå dận kếo àûát vâ dẩng ca àûúâng biïíu diïỵn kếo dận Nïëu ta thûã nghiïåm liïn tiïëp cấc mêỵu thûã trïn cng mưåt loẩi cao su vâ kếo dận vúái cấc tưëc àưå khấc nhau, ta sệ thêëy tưëc àưå kếo dận câng lúán (tûác lâ kếo câng nhanh) thị trõ sưë ca sûác chõu kếo dận vâ àưå dận câng cao CAO SU THIÏN NHIÏN 153 Bẫng IV.4 sau àêy lâ kïët quẫ kếo dâi cấc mêỵu cao su sưëng úã nhiïåt àưå 300C vúái cấc tưëc àưå khấc nhau: Tó lïå kếo dận (% mưỵi giêy) Thúâi gian cêìn thiïët àïí àûát Sûác chõu kếo àûát (kg/cm2) Àưå dận (%) 50 14 0,1 0,025 20 giêy phuát phuát giúâ giúâ 31,7 25,6 10,2 2,9 2,2 1.300 1.280 1.020 400 300 Vïì dẩng ca àûúâng biïíu diïỵn kếo dận, ẫnh hûúãng ca tưëc àưå kếo dận àûúåc mư tẫ qua nhûäng àûúâng biïíu diïỵn ca hịnh V.3: Độ dãn(%) Khi tưëc àưå kếo dận khấ lúán, chùèng hẩn tó lïå dận lâ 50% mưỵi giêy, àûúâng biïíu diïỵn cố dẩng ca àûúâng biïíu diïỵn ca hịnh V.3 nây Àùåc tđnh ca àûúâng biïíu diïỵn nây lâ vâo chu k thûã nghiïåm lûåc kếo tùng nhanh àưå dận chó tùng lïn tûúng àưëi đt cho àïën bõ àûát Ngûúåc lẩi, nïëu tưëc àưå kếo dận nhỗ hún, chùèng hẩn tó lïå dận lâ 3% mưỵi giêy, àûúâng biïíu diïỵn sệ cố dẩng tûúng tûå nhû àûúâng biïíu diïỵn ca hịnh V.3 Àùåc tđnh ca àûúâng biïíu diïỵn nây lâ 154 CAO SU THIÏN NHIÏN Thêåt thïë, diïån tñch úã giûäa àûúâng biïíu diïỵn (tung àưå PA1) vâ trc hoânh tó lïå vúái nùng lûúång cung cêëp vâo cao su àïí dận vâ diïån tđch giûäa àûúâng biïíu diïỵn (tung àưå PA1) vâ trc hoânh tó lïå vúái nùng lûúång hoân trẫ búãi cao su lc co rt Sûå kiïån lâ diïån tđch thûá hai nhỗ hún diïån tđch thûá nhêët chûáng tỗ nùng lûúång hoân trẫ búãi cao su nhỗ hún nùng lûúång tiïu th àïí nố biïën dẩng, vâ diïån tđch úã giûäa àûúâng biïíu diïỵn vâ tó lïå vúái nùng lûúång chûa hoân trẫ búãi cao su Bêëy giúâ giẫ thûã sau cố àûúåc chu k thûá nhêët, ta khưng gúä lêëy mêỵu thûã mâ lẩi cho àưång lûåc kïë hoẩt àưång trúã lẩi theo chiïìu dận Ta sệ cố àûúåc mưåt àûúâng biïíu diïỵn múái sưë khấc hoân toân vúái àûúâng biïíu diïỵn kếo dận thûá nhêët Chûáng tỗ cêëu trc bïn cao su àậ bõ biïën àưíi búãi thûã nghiïåm lêìn thûá nhêët Cng nhû lêìn thûá nhêët, mêỵu cao su àûúåc kếo túái àưå dận A1 thị ngûng rưìi cho trúã vïì, ta sệ nhêån àûúåc àûúâng biïíu diïỵn co rt sưë Hai àûúâng biïíu diïỵn vâ nây xấc àõnh mưåt chu k “trïỵ” thûá hai vâ ta thêëy diïån tđch ca chu k múái nây nhỗ hún diïån tđch ca chu k àêìu Nïëu liïn tc cho cng mêỵu cao su chõu dận rưìi co rt, ta sệ thêëy cấc chu k “trïỵ” liïn tiïëp cố àûúåc àïìu cố diïån tđch giẫm dêìn vâ ài vïì giúái hẩn Trong trûúâng húåp cao su lûu hoáa, hiïån tûúång cuäng xẫy nhû thïë nhûng vúái cûúâng àưå kếm hún nhiïìu vâ hún nûäa cố sûå tham gia ca thânh phêìn hưỵn húåp vâo hiïån tûúång Cng nhû trûúâng húåp ca àưå dû, mưåt sưë hốa chêët cho vâo cao su lâm tùng àûúåc tđnh “trïỵ” Sûå khấc biïåt vïì cûúâng àưå ca àưå dû vâ ca “trïỵ” giûäa cao su sưëng vâ cao su lûu hốa mưåt lêìn nûäa côn chûáng tỗ àùåc tđnh dễo ûu viïåt ca cao su sưëng vâ àùåc tđnh àân hưìi ûu viïåt ca cao su lûu hốa; nhûng sûå kiïån àưå dû vêỵn tưìn tẩi úã cao su lûu hốa cng chûáng minh lâ sûå lûu hốa khưng lâm mêët hoân toân àûúåc tđnh dễo ca cao su sưëng (sûå kïët tinh búãi kếo dâi lâ mưåt cấc CAO SU THIÏN NHIÏN 163 ngun nhên chđnh ca tđnh “trïỵ”) Cêìn phên biïåt rộ “trïỵ” trûúác àố thïí hiïån àùåc tđnh biïën dẩng chêåm cố biïn àưå lúán vúái “trïỵ” sinh úã sûå biïën dẩng nhanh, cẫ àïën biïn àưå ca chng cûåc nhỗ Trong trûúâng húåp cëi nây, cú nùng mâ cao su tiïu th khưng mưåt tđ gị lâ kïët quẫ vïì tđnh dễo hay sûå kïët tinh ca nố, mâ lâ mưåt hiïån tûúång cố tđnh tûúng tûå nâo àố vúái tđnh nhúát ca chêët lỗng Mưåt phûúng phấp rêët àún giẫn cố tđnh cấch thûåc nghiïåm àïí thay àûúåc tđnh “trïỵ” ca cao su lûu hốa thûá hai nây vưën lâ thẫ rúi tûå mưåt quẫ bống cao su àùåc xëng mưåt têëm thếp Vâo lc chẩm têëm thếp, lûåc rúi ca quẫ bống sệ àưíi thânh xung lûåc, quẫ bống biïën dẩng cho àïën hêëp thu hoân toân nùng lûúång nây Tiïëp àố tđnh àân hưìi cố xu hûúáng trẫ lẩi nùng lûúång nây vâ ta thêëy quẫ bống tung lïn khưng túái àưå cao khúãi àêìu thẫ rúi, ta cố thïí kïët lån nùng lûúång hoân trẫ kếm hún nùng lûúång hêëp thu nhiïìu Ta vûâa thêëy mưåt phêìn nùng lûúång cung cêëp cho cao su àïí nố biïën dẩng nhanh, khưng àûúåc cao su hoân trẫ ta cho nố trúã vïì dẩng ban àêìu ca nố Nùng lûúång hêëp thu mưåt chiïìu nây sệ tûå biïën àưíi thânh nhiïåt Nhûng cng nhû chêët khấc, cao su lûu hốa cng cố thïí biïën àưíi hưỵ tûúng àûúåc: cú nùng biïën thânh nhiïåt nùng vâ nhiïåt nùng biïën thânh cú nùng Àiïìu cêìn lâ vêåt liïåu hóå c ln ln úã trẩng thấi qn bịnh vúá i mưi trûúâng xung quanh, hóåc ta cho nố biïën dẩng rêët chêåm theo lưëi àùèng nhiïåt hóåc ngûúåc lẩi rêët nhanh theo lưëi àoẩn nhiïåt Cấc hiïån tûúång nhiïåt ài theo sûå biïën daång cuãa cao su àậ àûúåc biïët tûâ cåc nghiïåm xết Gough thûåc hiïån nùm 1805 Joule lâ ngûúâi àùåt trúã lẩi vêën àïì dûúái khđa cẩnh nhiïåt àưång hổc, àậ ch thđch lâ cao su tûå phất nống lïn nố bõ biïën dẩng àưåt ngưåt vâ ngûúåc lẩi nố tûå ngåi lẩi nïëu ta lâm cho nố ngûng biïën dẩng mưåt 164 CAO SU THIÏN NHIÏN cấch àưåt ngưåt Ưng cng nhêån àõnh lâ nïëu ta gùỉn mưåt àêìu mêỵu cao su vâo mưåt cấi giấ vâ lâm dậ n daõi mờợu cao su naõ y bựỗn g caỏch treo mưåt quẫ cên vâo àêìu côn lẩi, rưìi gêy co ruỏt mờợ u thỷó bựỗ ng caỏ ch nờng cao àưåt ngưåt nhiïåt àưå ca nố Toân bưå cấc hiïån tûúång nhiïåt nây àûúåc gổi lâ hiïåu ûáng Gough-Joule Cûúâng àưå ca chng ty thåc ch ëu vâo àưå nhanh lể mâ cao su bõ biïën dẩng hay bõ nống lïn Nïëu nố bõ biïën dẩng hay bõ nống lïn chêåm, ta sệ khưng thêëy àûúåc gị cẫ Wiegand àậ lâm àûúåc mưåt thiïët bõ gip thêëy rộ àûúåc sûå àân hưìi ca cao su kếo dâi dûúái tấc dng àưåt ngưåt ca nhiïåt Thiïët bõ nây àûúåc gổi lâ “con lùỉc Wiegand” cố dẩng nhû hịnh V.6 Mưåt bùng cao su lûu hốa mưåt àêìu àûúåc gùỉn vâo giấ cưë àõnh ca lùỉc vâ àêìu gùỉn vâo phđa dûúái ưëng gưỵ ca lùỉc Nhû vêåy bùng cao su nây phẫi chõu sûác tưëi àa lùỉc ài qua mưåt cấc võ trđ biïn ca nố vâ tưëi thiïíu nố túái võ trđ thùèng àûáng Thiïët bõ àûúåc àùåt cho bùng cao su nhêån àûúåc mưåt sûác nống àưåt ngưåt vâo lc mâ lùỉc ài túái mưỵi mưåt võ trđ biïn ca nố , tûá c lâ cao su bõ dận (phûúng phấp phẫ n chiïëu parabol) Dûúái tấc dng ca nhiïåt, bùng cao su rt ngùỉn lẩi, lâm cho lùỉc kđch àưång nhể nố ài theo chiïìu ngûúåc lẩi Nïëu ta dao àưång lùỉc mâ khưng cố sûå lâm nống, nố sệ àûáng lẩi vâo mưåt lc nâo àố, nhûng nïëu ta cho nố dao ửồng bựỗng caỏch laõm cho bựng cao su noỏng lùn úã mưỵi mưåt cấc võ trđ biïn ca nố, ta sệ nhêån thêëy sûå chuín àưång vêỵn trị Ngûúâi ta àậ lâm àûúåc mưåt nhiïåt nhû thïë hoẩt àưång theo hiïåu ûáng Gough Joule CAO SU THIÏN NHIÏN 165 Racking lâ mưåt tđnh chêët k lẩ ca cao su sưëng, ta sệ khẫo úã àêy vị nố liïn quan túái sûå dận ca cao su Nïëu ta kếo dận mẩnh cao su sưëng vâ trũ daọn daõi, haồ thờởp nhiùồt ửồ cuóa noỏ bựỗng mưåt hưỵn húåp sinh hân, nố sệ gel-hốa vâ lc êëy ta bng hai àêìu ra, nố khưng co rt lẩi (àân hưìi); nhûng nïëu ta lêëy hưỵn húåp sinh hân khỗi mêỵu cao su, ta sệ thêëy nố tûå co rt lẩi dêìn dêìn, nhiïåt àưå tùng lïn túái nhiïåt àưå bịnh thûúâng, cho túái gêìn chiïìu dâi ban àêìu ca nố, gêìn àưå dû Nïëu ta bùỉt àêìu thûåc nghiïåm trúã lẩi nhû thïë, nhûng lêìn nây vêỵn giûä hai àêìu ca nố khưng cho co rt lẩi, lc àậ trúã vïì túái nhiïåt àưå bịnh thûúâng ta bng nố ra, ta sệ thêëy nố khưng rt ngùỉn lẩi vâ vêỵn bõ dận dâi nhêët àõnh nhû thïë Chđnh hiïån tûúång nây gổi lâ “Racking” Tiïëp sau àố, ta tùng mẩnh nhiïåt àưå mêỵu cao su lïn chùèng hẩn nhû nhng vâo nûúác sưi, tûác thúâi ta thêëy nố trúã vïì chiïìu dâi ban àêìu ca nố Ngûúâi ta àậ tịm cấch àõnh nhiïåt àưå thêëp nhêët àïí àẩt àûúåc kïët quẫ nây vâ hổ nhêån thêëy Racking ty thåc vâo nhiïåt àưå mâ cao su bõ dận dâi trûúác àưng giấ hốa Nhiïåt àưå dận ban àêìu câng cao bao nhiïu, thị Racking câng cao bêëy nhiïu Khi àậ chïë tẩo àûúåc mưåt mêỵu cao su Racking hốa, ta cố thïí bùỉt àêìu trúã lẩi cưng viïåc lâm nhû thïë, vûâa cho nố cố mưåt àưå dận múái, vûâa gel-hốa vâ vûâa trị dận dâi lc nố nống lïn trúã lẩi Ta cố thïí bùỉt àêìu lẩi nhiïìu lêìn nhû thïë, cho túái àẩt àûúåc mưåt mêỵu cao su sưëng thûúâng trûåc cố àưå dận cao hún àưå dận àûát bịnh thûúâng ca cng mưåt mêỵu cao su Chùèng hẩn, lêìn lâm àêìu tiïn ta cố thïí cho mêỵu cao su cố àưå dận thûúâng trûåc 1.000% húi thêëp hún àưå dận àûát ca mưåt cao su sưëng chêët lûúång tưët Sau lêìn thûåc hiïån, ta cố thïí àẩt àûúåc àưå dận 2.000%, cao hún àưå dận àûát ban àêìu Lâm nhiïìu lêìn hún 166 CAO SU THIÏN NHIÏN nûäa, chùèng hẩn 12 lêìn ta àẩt àûúåc túái 4.000% vâ 50 lêìn àưå dận lïn túái 10.000% ÚÃ mưåt trẩng thấi dận thûúâng trûåc nhû thïë, tđnh chêët vêåt l ca cao su hoân toân bõ biïën àưíi Dêy cao su cố àûúåc cố vễ nhû mưåt cêëu trc súåi vâ giưëng nhû dêy ca vúåt àấnh cêìu Sûác chõu kếo àûát tùng lïn vâ àưå dận giẫm nhiïìu Àưìng thúâi tó trổng tùng lïn nhû bẫng kïët quẫ thûåc nghiïåm mâ cấc nhâ nghiïn cûáu àậ chûáng minh sau àêy: (bẫng V.10) Racking (%) Tó trổng 500 1.000 2.000 4.000 0,937 0,946 0,950 0,953 0,953 Cấc thûã nghiïåm nến ếp cao su tûúng àưëi đt ỷỳồc thỷồc hiùồn hỳn thỷó nghiùồm keỏo daọn, duõ rựỗng loẩi biïën dẩng nây thûúâng gùåp trïn thûåc tïë hún, nhêët lâ trûúâng húåp cao su lûu hốa L lâ khố thûåc hiïån thûã nghiïåm nến ếp mưåt cấch thđch àấng Phûúng cấch cưí àiïín lâ ếp mưåt mêỵu cao su giûäa mêm song song khưng côn húåp cấch nûäa vị úã hai mùåt tiïëp xc giûäa mêỵu cao su vâ mêm bân ếp cố sûå biïën dẩng tûå do: mêỵu cao su giẫm chiïìu dây, lâm cho hai mùåt tiïëp xc nây tùng lïn Nhû vêåy cåc thûã nghiïåm khưng côn chđnh xấc Theo lõch sûã, àïí trấnh bêët lúåi nây, hai nhâ thûåc nghiïåm M lâ Sheppard vâ Clapson àậ dng mưåt kiïíu bưë trđ hoân toân khấc hùèn Hổ khúãi ài tûâ ngun tùỉc lâm giẫm bïì dây ca mưåt lấ cao su theo hai cấch khấc Trûúác hïët cho lûåc nến ếp tấc duång CAO SU THIÏN NHIÏN 167 thùèng goác vúái mùåt phùèng ca lấ cao su, rưìi kếo dâi lấ cao su theo mổi phûúng, nhúâ cấc lûåc dận tấc dng cng mưåt lûúåt vâ àõnh võ úã mùåt phùèng lấ cao su Cấc lûåc dận nhû vêåy phẫi chổn cho thđch húåp àïí gêy cng mưåt hiïåu quẫ nhû lûåc nến ếp Àïí ấp dng ngun tùỉc nây, hổ lêëy quẫ bống cao su dng lâm mêỵu thûã, thưíi phưìng lïn vúái khưng khđ Dûúái tấc dng ca khưng khđ, quẫ bống phịnh lúán vâ bïì dây cao su giẫm xëng, nhû thïë tẩi mưỵi àiïím ca diïån tđch àïìu cố mưåt lûåc nến tấc dng Nhúâ mểo nây ngûúâi ta thûåc hiïån àûúåc mưåt hiïåu quẫ giưëng vúái hiïåu quẫ cố àûúåc vúái cấc lûåc nến tấc dng tûå Sheppard vâ Clapson cho kïët quẫ thûã nghiïåm nến ếp cao su nhû sau (bẫng V.11): Tó sưë diïån tđch trïn diïån tđch ban àêìu Àưå nến (%) Trõ sưë tûúng ûáng ca lûåc nến (kg/cm2) 1,00 1,18 1,55 2,05 3,55 5,05 5,75 6,25 28,5 58,4 76,2 92,1 96,2 97,0 97,4 3,9 15,4 47,4 465 2.160 5.040 9.170 Lûåc nến vúä ûáng vúái quẫ bống nưí vâo khoẫng 9.000 kg/cm2, trõ sưë nây nïëu àem so vúái sûác chõu keáo àûát úã thûã nghiïåm kếo dận lâ vâo khoẫng tûâ 250 kg/cm2 àïën 300 kg/cm2 Kïët quẫ nây cho phếp ta vẩch mưåt àûúâng biïíu diïỵn nến ếp cng nhû lâ ta vẩch àûúâng biïíu diïỵn kếo dận Ta cng cố thïí gom hai àûúâng biïíu diïỵn vâo chung cng mưåt àưì thõ vúái lûåc kếo dận àùåt theo trc tung dûúng vâ lûåc nến theo trc tung êm, àưå dận tùng theo trc hoânh dûúng vâ àưå giẫm bïì 168 CAO SU THIÏN NHIÏN daây theo truåc hoaânh êm Nhû thïë ta cố mưåt àûúâng biïíu diïỵn liïn tc vïì sûå biïën dẩng ca cao su ài tûâ àưå nến túái àưå kếo àûát, nhû hịnh sau àêy (hịnh V.7) C 100 Ta nhêån thêëy àûúâng biïíu diïỵn nến ếp đt phûác tẩp hún àûúâng biïíu diïỵn kếo dận, vị lûåc nến tùng cûåc nhanh vâ bïì C' lộm ca phêìn àûúâng biïíu diïỵn nây bao giúâ cng quay vïì phđa trc tung Hiïín nhiïn àûúâng biïíu diïỵn nến ếp cố mưåt àûúâng tiïåm cêån dổc ûáng vúái sûå giẫm bïì dây 100% D A Ngoâi cấc cåc thûã nghiïåm nến àún giẫn, cố thïí thûåc hiïån àûúåc thûã nghiïåm vïì àưå dû vâ “tđnh trïỵ” nến ếp nhû trûúâng húåp thûã nghiïåm kếo dận Àưëi vúái cao su sưëng, thûã nghiïåm nến ếp thûúâng àûúåc dng túái nhiïìu, nhûng mc àđch ch ëu lâ àïí cung cêëp mưåt sưë kiïën thûác theo qui ûúác vïì àưå dễo Thiïët bõ chun dng nây àûúåc gổi lâ àưå dễo Tûâ trûúác ta chó xết túái nhûäng trûúâng húåp mâ mêỵu cao su thûã nghiïåm bõ biïën dẩng mưåt lêìn hay mưåt sưë nhỗ lêìn Àưëi vúái ûáng dng thûåc tïë ca cao su lûu hốa, khẫo cấc mêỵu cao su chõu mưåt sưë rêët lúán biïën dẩng cng loẩi liïn tiïëp theo nhõp àưå nhanh rêët hûäu đch Ta cố thïí nghiïn cûáu túái sûå biïën dẩng qua kếo dận dâi, nến ếp hay xóỉn Trong mổi trûúâng húåp, ta nhêån thêëy sau möåt thúâi gian hay mau cố sûå xët hiïån úã bïì mùåt cao su cấc àûúâng rẩn nûát câng lc sêu rưång dêìn CAO SU THIÏN NHIÏN 169