Nghiên cứu sử dụng oxit kẽm trong nước để sản xuất lốp ôtô

BỘ CÔNG THƯƠNG CÔNG TY CỔ PHẦN CAO SU SAO VÀNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG OXIT KẼM TRONG NƯỚC ĐỂ SẢN XUẤT LỐP Ô TÔ Chủ nhiệm đề tài: THS. LÊ CÔNG AN 7593 15/01/2009 HÀ NỘI – 2009 THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1. Tên đề tài: Nghiên cứu sử dụng oxit kẽm trong nước để sản xuất lốp ô tô. (Theo hợp đồng số: 089.09.RD/HĐ-KHCN ngày 04/03/2009) 2. Cơ quan quản lý: Bộ Công Thương Địa chỉ: 54 Hai Bà Trưng, Hoàn kiếm, Hà nội Điện thoại: 04.22202222 2. Thời gian thực hiện: 12 tháng (từ tháng 1/2009 đến tháng 12/2009) 4. Kinh phí thực hiện: 145.000.000đồng 5. Chủ nhiệm đề tài: Ths. Lê Công An Đơn vị công tác: TGĐ Công ty CP Cao su Sao vàng Địa ch ỉ: 231 Đường Nguyễn Trãi, Thanh xuân, Hà nội Điện thoại: 04.38583656 6. Danh sách cán bộ tham gia đề tài của Công ty CP Cao su Sao vàng TT Họ và tên Học vị, chuyên môn Trách nhiệm trong đề tài 1 Lê Công An Ths. Quản trị Kinh doanh, KS cơ khí hóa chất-Hóa polymer Chủ nhiệm 2 Nguyễn Quang Hào KS Hóa polymer Thành viên 3 Đào Chi Lăng KS Cơ khí hóa chất Thành viên 4 Trần Thị Nga KS Hóa polymer Thành viên 5 Đào Anh Tuấn KS Hóa polymer Thành viên 6 Nguyễn Việt Hùng KS Điện-Thiết bị gia công cao su Thành viên 7 Đào Thị Hoa Cử nhân Kinh tế tài chính Thành viên 8 Nguyễn Mạnh Lân KS Công nghệ gia công cao su- chất dẻo Thư ký MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4 1. Nghiên cứu vai trò của oxit kẽm trong quá trình sản xuất các sản phẩm cao su 4 2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ oxit kẽm trong và ngoài nước 10 2.1. Ngoài nước 10 2.2. Trong nước 15 2.3.Hiệu quả kinh tế 16 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 17 1. Phương pháp tiến hành nghiên cứu: 17 2 .Thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu và hoá chất: 19 2.1.Dụng cụ và thiết bị 19 2.2. Nguyên vậ t liệu và hoá chất 20 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 21 1.Phân tích, đánh giá chất lượng oxit kẽm sản xuất trong nước và lựa chọn loại oxit kẽm có chất lượng phù hợp để sản xuất lốp ô tô. 21 1.1. Phân tích chất lượng oxit kẽm sản xuất trong nước 21 1.2. Chỉ tiêu kỹ thuật của oxit kẽm 22 1.3. Đánh giá và lựa chọn loại oxit kẽm sản xuấ t trong nước có chất lượng phù hợp để sản xuất lốp ô tô 23 2 .Xây dựng đơn pha chế phối liệu 27 2.1. Nghiên cứu thử nghiệm các đơn pha chế phối liệu trong phòng thí nghiệm 27 2.1.1. Đơn pha chế cao su mặt lốp trên 27 2.1.2 . Đơn pha chế cao su mặt lốp dưới 30 2.1.3 . Đơn pha chế cao su hông lốp 31 2.1.4 .Đơn pha chế cao su cán tráng vải mành 31 2.1.5 .Đơn pha chế cao su bọc tanh 32 2.2. Lựa chọn các đơn pha chế phối liệu sử dụng oxit kẽm sản xuất trong nước 37 3. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sử dụng oxit kẽm sản xuất trong nước 38 3.1. Quy trình hỗn luyện các hỗn hợp cao su 38 3.2. Quy trình ép suất mặt lốp, hông lốp 44 3.3. Quy trình cán tráng vải mành 46 3.4. Quy trình lưu hoá lốp 49 4.Triển khai thử nghiệm qui trình công nghệ 51 4.1. Chuẩn bị các bán thành phẩm cho sản xuất 51 4.1.1. Luyện, kiểm tra chất lượng các hỗn hợp cao su 51 4.1.2. Cán tráng vải mành, ép suất mặt lốp, cắt vải và thành hình lốp 54 4.2. Lưu hóa lốp 54 5. Kiểm tra, đánh giá chất lượng lốp 54 5.1. Kiểm tra ngoại quan lốp sau lưu hóa 54 5.2. Kiểm tra chất lượng lốp trong phòng thí nghiệm 54 5.3. Kiểm tra chất lượng lốp lý trình thực t ế 56 CHƯƠNG VI KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 1. Kết luận 58 2. Kiến nghị 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Hiệu quả của oxit kẽm trong lưu hóa cao su thiên nhiên 5 Bảng 2. Các đơn pha chế tiêu chuẩn dùng kiểm tra chất lượng cao su 8 Bảng 3. Ảnh hưởng của hàm lượng oxit kẽm đến tính năng cơ lý trong hỗn hợp cao su 9 Bảng 4. Lượng tiêu thụ lốp xe trên thế giới-giai đoạn từ 2005 ước đến 2015 12 Bảng 5. Lượng tiêu thụ cao su trên thế giới-giai đoạn từ 2005 ước đến 2015 13 Bảng 6. Kết quả thí nghiệm mẫu oxit kẽm sản xuất trong nước 21 Bảng 7. Các chỉ tiêu kỹ thuật chính của oxit kẽm dùng trong công nghiệp cao su 22 Bảng 8. Kết quả thí nghiệm mẫu oxit kẽm của Viện Công nghệ Xạ hiếm. 26 Bảng 9. Các đơn pha chế hỗn hợp cao su mặt lốp trên 28 Bảng 10. Tính năng cơ lý chính của các hỗn hợp cao su mặt lốp trên 29 Bảng 11. ĐPC phối liệu hỗn hợp cao su mặt lốp dùng oxit kẽm trong nước so sánh với oxit kẽm nhập ngoại 33 Bảng 12. Đặc tính lưu hoá và TNCL của hỗn hợp cao su mặt lốp dùng oxit kẽm sản xuất trong nước so sánh với oxit kẽm nhập ngoại 34 Bảng 13. ĐPC phối liệu hỗn hợp cao su vải mành và cao su tanh dùng oxit kẽm trong nước so sánh với oxit kẽm nhập ngoại 35 Bảng 14. Đặc tính lưu hoá và TNCL của hỗn hợp cao su vải mành và cao su tanh dùng oxit kẽm sản xuất trong nước so sánh với oxit kẽm nhập ngoại 36 Bảng 15. Hỗn luyện cao su Giai đoạn 1 (1 Stage) trong máy luyện kín 39 Bảng 16. Hỗn luyện cao su Giai đoạn 2 (2 Stage) trong máy luyện kín 40 Bảng 17. Các bước hỗn luyện giai đoạn 1 cho hỗn hợp cao su mặt lốp 42 Bảng 18. Các bước hỗn luyện giai đoạn 1 cho hỗn hợp cao su cán 43 tráng vải mành, tanh Bảng 19. Các bước hỗn luyện giai đoạn 2 cho các hỗn hợp cao su dùng chế tạo lốp ô tô 44 Bảng 20.Kết quả thí nghiệm nhanh và tính năng cơ lý hỗn hợp cao su sử dụng oxit kẽm trong nước 52 Bảng 21.Tiêu chuẩn thí nghiệm nhanh (TCCS) cao su bán thành phẩm chế tạo lốp ô tô 53 Bảng 22. Kết quả thử nghiệm lý trình máy của lốp sử dụng oxit kẽm trong nước 55 Bảng 23. So sánh khả năng chịu mài mòn của lốp 11.00-20 20PR sử dụng oxit kẽm trong nước và oxit kẽm nhập ngoại 57 DANH MỤC BIỂU ĐỒ, HÌNH VẼ Biểu đồ 1. Hiệu quả của oxit kẽm trong lưu hoá cao su thiên nhiên (NR) 6 Hình 2. Hiệu quả của chất trợ lưu hoá tron ghỗn hợp cao su thiên nhiên 7 Biểu đồ 3. Ảnh hưởng của hàm lượng oxit kẽm đến tính năng cơ lý của hỗn hợp cao su 9 Biểu đồ 4. Lượng tiêu thụ lốp xe trên thế giới 13 Biểu đồ 5. Lượng tiêu thụ cao su trên thế giới 14 Biểu đồ 6. Hàm lượng ZnO trong các mẫu oxit kẽm sản xuất tại Viện Công nghệ Xạ hiếm 26 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT -Axit Stearic: AS -Cao su Butadien: BR -Cao su Butadien Styren: SBR -Cao su Butyl: IIR -Cao su Chloropren: CR -Cao su Ethylenpropylen: EPDM -Cao su Nitrilbutadien: NBR -Cao su thiên nhiên: NR -Cao su tổng hợp: SR -Cao su bán thành phẩm: BTP -Hỗn hợp cao su: HHCS -Hông lốp: HL -Oxit kẽm: ZnO -Mặt lốp trên: MT -Mặt lốp dưới: MD -Phần trọng lượng: ptl -Tính năng cơ lý: TNCL -Xúc tiến M: MBT 1 MỞ ĐẦU Trong công nghiệp sản xuất lốp, đặc biệt là sản xuất lốp ô tô tại Việt nam, do yêu cầu chất lượng cao của sản phẩm, các hoá chất chủ yếu phải nhập ngoại, trong đó có oxit kẽm. Hàng năm, Công ty CP Cao su Sao vàng phải nhập khoảng 400-500tấn oxit kẽm loại chất lượng cao để phục vụ sản xuất lốp ô tô (tương đương với sản lượng ~500.000c), l ốp xe máy và các sản phẩm cao su kỹ thuật khác. Nếu nâng cao sản lượng lốp ô tô, nhu cầu về sử dụng oxit kẽm loại này có thể lên tới 800tấn/năm, Công ty sẽ gặp khó khăn trong việc cung cấp nguyên liệu phục vụ sản xuất. Từ những năm 80, đã có một số Công ty trong nước tiến hành nghiên cứu sản xuất oxit kẽm và cung cấp cho thị trường gốm sứ, sơn, cao su…Tuy nhiên, chấ t lượng của oxit kẽm đạt chưa cao, đặc biệt là hàm lượng oxit kẽm (< 99 %), do vậy loại oxit kẽm này chỉ đáp ứng được kỹ thuật trong các sản phẩm cao su không yêu cầu kỹ thuật cao như: lốp xe đạp, lốp xe đẩy, lốp xe nông nghiệp và các sản phẩm cao su kỹ thuật thông dụng. Để tăng cường sử dụng các hoá chất trong nước nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, một s ố sản phẩm sản xuất tại Công ty CP Cao su Sao vàng đã được nghiên cứu sử dụng oxit kẽm sản xuất trong nước của một số nhà cung cấp như: Viện Ứng dụng Công nghệ (Bộ KH & CN), Viện Công nghệ Xạ hiếm vào sản xuất săm, lốp xe đạp, lốp xe nông nghiệp Đây là loại oxit kẽm hoạt tính có hàm lượng oxit kẽm ~33-35%, chưa phù hợp với sản xuất lốp ô tô. Trong nh ững năm gần đây, ngành công nghiệp hoá chất đã đẩy mạnh nghiên cứu sản xuất các sản phẩm hoá học có chất lượng cao, nhu cầu thị trường lớn với công nghệ thay đổi theo hướng tiên tiến, hiện đại, đáp ứng được một phần nhu cầu của người tiêu dùng nội địa. Một trong các sản phẩm được quan tâm là oxit kẽm có độ tinh khiết cao dùng chế tạo các sản phẩ m cao su 2 cao cấp như săm lốp ô tô, sản phẩm cao su kỹ thuật chất lượng cao và sản phẩm cao su y tế. Nghiên cứu sử dụng oxit kẽm sản xuất trong nước thay thế oxit kẽm nhập khẩu vào sản xuất lốp ô tô là bước tiếp theo của tiến trình nghiên cứu Khoa học Công nghệ nhằm khai thác nguồn nguyên liệu nội địa. Lốp ô tô qui cách 11.00-20 đã được chúng tôi nghiên cứu sản xuất bằng oxit kẽm trong n ước và qua kiểm tra chất lượng, lốp đạt phù hợp tiêu chuẩn JIS D 4230: 1998/ TCVN 7533:2005. Thành công của đề tài này sẽ góp phần vào ổn định và nâng cao hiệu quả sản xuất do chủ động trong việc cung cấp nguyên liệu, giá thành giảm so với nhập khẩu, tăng sức cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường trong nước cũng như xuất khẩu, đồng thời ổn định việc làm cho người lao động, bảo đả m an sinh xã hội. Những nội dung nghiên cứu chính: 1-Phân tích đánh giá chất lượng oxit kẽm sản xuất trong nước, lựa chọn loại oxit kẽm có chất lượng phù hợp để sản xuất lốp ô tô. -Phân tích chất lượng oxit kẽm sản xuất trong nước -So sánh chất lượng oxit kẽm sản xuất trong nước với các tiêu chuẩn áp dụng trong công nghiệp chế biến cao su -Lựa chọn loại oxit kẽm có chất lượng phù h ợp để sản xuất lốp ô tô. 2-Xây dựng các đơn pha chế phối liệu các hỗn hợp cao su sử dụng oxit kẽm đã lựa chọn vào sản xuất lốp ô tô: -Đơn pha chế mặt lốp trên, mặt lốp dưới, hông lốp -Đơn pha chế cao su cán tráng vải mành -Đơn pha chế cao su bọc tanh 3-Xây dựng qui trình công nghệ chế tạo lốp sử dụng oxit kẽm đã lựa chọn: -Qui trình công nghệ h ỗn luyện các hỗn hợp cao su [...]... hoỏ thụng thng gm cỏc oxit kim loi nh oxit km, oxit canxi, oxit magiờ, oxit chỡ minh ho v tỏc dng ca oxit km trong quỏ trỡnh lu hoỏ cao su, ngi ta ó thớ nghim so sỏnh cỏc tớnh nng c lý ca hn hp cao su thiờn nhiờn (NR) vi cỏc thnh phn hoỏ cht khỏc nhau gm lu hunh (S) v oxit km (ZnO) Cỏc kt qu thớ nghim c thng kờ trong bng 1 v minh ho trong hỡnh 1 [5] 4 Bng 1- Hiu qu ca oxit km trong lu hoỏ cao su thiờn... chun qui nh v t tng ng vi loi oxit km nhp ngoi hin ang s dng ch to lp ụ tụ ti Cụng ty C phn Cao su Sao vng Vỡ vy, chỳng tụi la chn mt trong hai mu oxit km t tiờu chun c s cú ký hiu T2 trong bng 6 s dng trong cỏc n pha ch phi liu dựng cho sn xut lp ụtụ thay th oxit km nhp ngoi trong nghiờn cu ca mỡnh 1.3.3 Kim tra ng u ca oxit km sn xut trong nc: n nh cht lng ca oxit km trong quỏ trỡnh sn xut lp ụ... sn xut oxit km trong nc ó cung cp cho th trng loi oxit km thụng thng v sau ny l oxit km hot tớnh Tuy nhiờn, cht lng oxit km cũn hn ch, hm lng oxit km cha cao, nhiu tp cht nờn cha ỏp ng c cho s dng trong cỏc sn phm cao su cao cp Trong nhng nm gn õy, vi vic ci tin v thit b ch to, ng thi nghiờn cu ỏp dng cỏc phng phỏp cụng ngh tiờn tin trờn th gii, mt s nh sn xut oxit km ó cung cp cho cụng nghip trong. .. clorua v oxit km: 15 -Vin Cụng ngh X Him: cụng sut ~1000tn/nm Sn xut oxit km thng vi hm lng oxit km t t 99,0-99,5% v oxit km hot tớnh vi hm lng oxit km t t 30-35% -Vin Cụng ngh ng dng, B KH& CN: cụng sut ~700-800tn/nm Sn xut km oxit hot tớnh vi hm lng oxit km t 35% v 60% -Cụng ty vt liu cụng ngh Bỏch khoa: cụng sut ~1000 tn/nm Sn xut oxit km thng v hm lng oxit km ~99,0% Vi cụng sut ca cỏc nh sn xut oxit. .. thng v t 30-60% i vi loi oxit km hot tớnh cú c s la chn loi oxit km sn xut trong nc phự hp sn xut lp ụ tụ, chỳng tụi ó tin hnh thu thp mu, phõn tớch trong phũng thớ nghim v cỏc kt qu t c trỡnh by trong bng 6 Bng 6-Kt qu thớ nghim mu oxit km sn xut trong nc Oxit km Ký hiu mu Oxit km thng Loi oxit km hot tớnh T1 T2 T3 T4 HT 1 HT 2 Hm lng oxit km,% 93,7 99,5 99.75 85,05 40,5 34,3 Hm lng PbO (Pb),% 0,074... cht tr lu hoỏ trong hn hp cao su nờu trờn, chỳng ta nhn thy rng vai trũ ca oxit km trong cỏc hn hp cao su l khụng th thiu, oxit km khụng ch tham gia iu chnh tc lu hoỏ m cũn gúp phn quyt nh n cht lng ca hn hp cao su Trong quỏ trỡnh nghiờn cu thay th oxit km trong lp ụ tụ, cn phi tin hnh cỏc bc nghiờn cu trong phũng thớ nghim trc khi ỏp dng vo sn xut th 2 Tỡnh hỡnh sn xut v tiờu th oxit km trong v ngoi... ch tiờu cht lng t tng ng tinh khit ca oxit km dao ng t 99,0-99,46%, õy l ch tiờu quan trng nht trong oxit km, tinh khit trong oxit km cao th hin lng tp cht trong oxit km nh, iu ú m bo cho quỏ trỡnh s dng oxit km trong hn hp cao su thun li, khụng gõy tỏc ng xu n quỏ trỡnh gia cụng cao su 2 Xõy dng n pha ch phi liu 2.1 Nghiờn cu th nghim cỏc n pha ch phi liu trong phũng thớ nghim: 2.1.1 n pha ch cao... chn loi oxit km sn xut trong nc cú cht lng phự hp sn xut lp ụ tụ 1.3.1 ỏnh giỏ cht lng oxit km sn xut trong nc trờn c s cỏc ch tiờu k thut chớnh ca Cụng ty CP Cao su Sao vng: Qua nghiờn cu cỏc ch tiờu k thut chớnh trong cỏc tiờu chun ISO, tiờu chun nh sn xut, tiờu chun c s v cỏc kt qu thớ nghim phõn tớch mu oxit km ca cỏc hóng sn xut trong nc, chỳng tụi ỏnh giỏ nh sau: -Hm lng oxit km: i vi oxit km,... sau: -Hm lng oxit km: i vi oxit km, hm lng oxit km cao th hin tinh khit ca sn phm, hm lng oxit km cao v n nh l ch tiờu quan trng ca oxit km s dng trong sn xut lp ụ tụ Vỡ vy trong cỏc tiờu chun v oxit km ó c cỏc hóng sn xut ra hm lng oxit km s dng cho cỏc sn phm cao su cao cp tng i cao ( 99 %), cỏc sn phm khỏc cú th s dng loi oxit km cú hm lng thp hn i vi 06 mu oxit km c phõn tớch ti Cụng ty C phn Cao... ca oxit km, to iu kin cho oxit km ho tan tt vo hn hp cao su Ton b 06 mu oxit km c kim tra t c ch tiờu k thut v ch tiờu phn cũn li trờn sng 24 1.3.2 Lc chn loi oxit km cú cht lng phự hp sn xut lp ụ tụ: Qua cỏc kt qu thớ nghim tng hp trong bng 6, so sỏnh vi tiờu chun cht lng oxit km trong bng 7 v cỏc ỏnh giỏ phõn tớch mc 1.3.1, chỳng tụi thy cú hai mu oxit km ký hiu T2 v T3 t c cỏc ch tiờu k thut trong . đánh giá chất lượng oxit kẽm sản xuất trong nước và lựa chọn loại oxit kẽm có chất lượng phù hợp để sản xuất lốp ô tô. 21 1.1. Phân tích chất lượng oxit kẽm sản xuất trong nước 21 1.2. Chỉ. 2.2. Lựa chọn các đơn pha chế phối liệu sử dụng oxit kẽm sản xuất trong nước 37 3. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sử dụng oxit kẽm sản xuất trong nước 38 3.1. Quy trình hỗn luyện các. dung nghiên cứu chính: 1-Phân tích đánh giá chất lượng oxit kẽm sản xuất trong nước, lựa chọn loại oxit kẽm có chất lượng phù hợp để sản xuất lốp ô tô. -Phân tích chất lượng oxit kẽm sản xuất