Tiểu luận công nghệ chế biến cao su

Tiểu luận công nghệ chế biến cao su

LỜI NÓI ĐẦU Cao su là vật liệu polyme quan trọng trong đời sống con người. Trên toàn thế giới đều phải sử dụng các sản phẩm được gia công bằng cao su. Cao su được sử dụng để chế tạo từ những sản phẩm thường đến những sản phẩm cao cấp như : đế giày, găng tay, gối nệm,… đặc biệt là lốp săm xe. Tùy theo tính chất của sản phẩm người ta sử dụng loại cao su thích hợp. Không thể có được sản phẩm tốt nếu sử dụng cao su không đạt chất lượng. Ngược lại không nên sử dụng cao su tốt cho các sản phẩm không đòi hỏi tính năng cao. Ngành công nghiệp chế biến cao su ở Việt Nam ra đời từ những năm 1950 nhưng đến nay vẫn chưa phát triển tương xứng với vị trí một nước có nguồn nguyên liệu cao su dồi dào. 90% sản lượng cao su hiện nay được xuất khẩu ở dạng nguyên liệu thô, chỉ có 10% được sử dụng cho công nghiệp chế biến ở trong nước. Trong giới hạn của bài tiểu luận này chúng em chỉ giới thiệu lại các đặc điểm cũng như quy trình chung để chế biến các loại cao su thiên nhiên và tổng hợp T i ểu luận : Công Nghệ Chế Biến Cao Su GVHD :ThS Đỗ Thành Thanh Sơn Page 1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Trang 01 MỤC LỤC Trang 02 Phần A : TỔNG QUAN I. Cao su thiên nhiên 1. Lịch sử hình thành Trang 04 2. Khai thác mủ cao su thiên nhiên Trang 06 II. Cao su tổng hợp 1. Lịch sử Trang 08 2. Định nghĩa Trang 09 Phần B : CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CAO SU THIÊN NHIÊN I. Giới thiệu 1. Mủ cao su thiên nhiên a. Khái quát Trang 10 b. Phân loại Trang 11 c. Các vấn đề đối với mủ cao su Trang 11 2. Các loại cao su thiên nhiên thành phẩm Trang 12 II. Công nghệ chế biến cao su thiên nhiên 1. Khái quát quy trình chế biến CSTN a. Nguyên lý chung Trang 14 b. Quy trình Trang 14 c. Giới thiệu sơ lược các pp xử lý Trang 15 2. Quy trình chế biến các loại cao su A. SẢN XUẤT MỦ CÔ ĐẶC i. Phương pháp lắng Trang 15 ii. Phương pháp bay hơi tự nhiên Trang 16 iii. Phương pháp điện giải Trang 16 iv. Phương pháp kem hóa Trang 17 v. Phương pháp ly tâm Trang 17 vi. Phương pháp kết hợp Trang 20 B. SẢN XUẤT CAO SU TỜ i. Cao su tờ xông khói RSS Trang 24 ii. Cao su tờ ICR Trang 25 iii. Cao su tờ ADS Trang 26 C. SẢN XUẤT CAO SU KHỐI (CỐM, BÚN) i. Cao su khối từ latex ( SVR 3L, CV, 5) Trang 27 ii. Cao su khối từ mủ đông (SVR 10,20) Trang 34 iii. Phân loại cao su khối Trang 35 D. SẢN XUẤT CAO SU CREPE i. Cao su Crepe trắng Trang 36 ii. Cao su Crepe nâu Trang 37 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cao su Trang 38 4. Các phương pháp kiểm nghiệm cao su Trang 39 5. Các thiết bị dùng trong chế biến cao su a. Máy cắt miếng Trang 39 b. Máy ép cắt thô Trang 40 c. Máy băm Trang 42 d. Máy cán cao su Trang 42 e. Máy cán cắt Trang 43 f. Máy trộn mủ Trang 43 g. Máy lùa mủ Trang 44 Phần C : CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CAO SU TỔNG HỢP 1. Một số cao su tổng hợp quan trọng Trang 46 2. Các phương pháp sản xuất Trang 48 3. Quy trình tổng hợp SBR Trang 48 4. Một số ứng dụng tiên tiến của cao su tổng hợp Trang 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 53 PHẦN A : TỔNG QUAN I. CAO S U THI Ê N NHIÊN : 1. L ị ch sử h ì nh thành : Người châu Âu đầu tiên biết đến cây cao su có lẽ là Christophe Colomb.Mãi đến năm 1615 con người mới biết tới cao su qua sách có tựa đề “Delamonarquia indiana” của Juan de Torquemada viết về lợi ích và công dụng phổ cập của cây cao su nói đến một chất làm từ mủ cây cao su dùng làm vải không thấm nước.Theo dân tộc Maina chữ nguyên thủy của cao su nghĩa là nước mắt của cây. Tính đến nay cây chứa mủ cao su có rất nhiều lọai, mọc rải rác khắp quả đất,nhất là ở vùng nhiệt đới. Có cây thuộc giống to lớn như cây Hevea Brasiliensis hay giống Ficus, có cây thuộc lọai dây leo (như giống Landolphia), có cây thuộc giống cỏ,…trong đó lọai cây được dùng để canh tác đại quy mô là cây thuộc lọai Hevea brasiliensis. Thời kỳ công nghiệp cao su tiến triển vượt bậc là thời kỳ Thomas Hancock (Anh) khám phá ra quá trình nghiền hay cán dẻo cao su qua những lần quan sát công việc làm năm 1819. Vào năm 1839, Charles Goodyear (Hoa Kỳ) phát minh ra quá trình lưu hóa cao su. Chính từ 2 khám phá này mà nền công nghiệp cao su trên thế giới phát triển vượt bậc.Sau phát minh lưu hóa cao su, kỹ nghệ chế biến cao su phát triển mạnh mẽ, do đó nhu cầu nguyên liệu cao su càng lúc càng cao. Cây cao su đầu tiên du nhập vào Đông Dương là do ông J.B Louis Pierre đem trồng tại Thảo Cầm Viên Sài Gòn năm 1877, những cây này hiện nay đã chết. Năm 1897, dược sĩ Raoul lấy những hạt giống tại Java đem về gieo trồng tại Ông Yệm (Bến Cát). Một số đồn điền do bàc sĩ Yersin lấy giống ở Colombo đem gieo trồng tại viện Pasteur tại Suối Dầu (Nha Trang) năm 1899-1903, từ đó các đồn điền khác được mở rộng. ht t p ://www . e book. e d u . v n Page 5 T i ểu luận : Công Nghệ Chế Biến Cao Su GVHD :ThS Đỗ Thành Thanh Sơn 2. Khai t h ác mủ c a o su t h i ê n n h i ê n : a. Phương pháp cạo : ¾ Cạo nửa vòng: xoắn ốc nửa chu vi thân cây, 1-2 ngày/ lầ n. 150- 160 lần/ năm. Áp dụng cho cây trẻ(nhất là giống ghép) ¾ Cạo nguyên vòng (Socfin): xoắn ốc nguyên chu vi thân cây, 3-4 ngày/ lầ n. 75- 90 lần/ năm. Áp dụng cho cây trưởng thành, tiết kiệm khoảng 20% công thợ. ¾ Cạo 2 bán vòng: xoắn ốc 2 nửa chu vi thân cây, 4 ngày/ lầ n. 75- 90 lần/ n ă m b. Điều kiện và cách cạo : ¾ Vòng thân > 45 cm, đo ở độ cao 1m ¾ 50% số cây đạt tiêu chuẩn (~ 200-250 cây/ha) ¾ Từ chiều cao 1m cách mặt đất, thực hiện rạch cạo 1 đường từ trái sang phải với độ dốc 30 0 đối với đường nằm n g an g ¾ Tách rạch 1 vỏ bao bọc mỏng từ 1- 1.5mm bề dày vỏ cây cạo vào khoảng 20 cm/năm(cạo nửa vòng) hoặc 15cm/năm(cạo nguyên vòng) Đường cạo mủ đầu tiên Vùng vỏ đã cạo Vỏ đang cạo Đường cạo mủ cuối cùng của thân cây Máng dẫn Chén hứng mủ Bề mặt vỏ cây của đợt cạo mủ đầu tiên ht t p ://www . e book. e d u . v n Page 6 VÖÔ Ø N ÖÔM CA ÂY CON VÖÔØN C A  Y LAÁ Y MU Û MUÛ CAO SU MU Û CAO SU II. CAO S U TỔNG H Ợ P(ELASTO M E R) : 1. L ịch sử : Cao su thiên nhiên là những vật liệu polime vô cùng quan trọng trong kỉ thuật và đời sống. Tuy nhiên cao su thiên nhiên không đáp ứng đủ nhu cầu ngày càng cao của đời sống. Hơn nữa cao su thiên nhiên còn có những nhược điểm như khả năng chống dầu chịu nhiệt kém. Vì vậy các nhà khoa học đã tìm con đường tổng hợp cao su từ các chất hữu cơ đơn giản bằng phản ứng trùng hợp hay trùng ngưng. Từ những năm 1890, khi các phương tiện giao thông đường bộ sử dụng bánh hơi ra đời, nhu cầu cao su tăng lên rất nhanh. Các vấn đề chính trị khiến cho giá cao su tự nhiên dao động rất lớn. Nguồn cung thiếu hụt, đặc biệt là trong những năm chiến tranh đưa đến nhu cầu phải tạo ra cao su tổng hợp. Năm 1879, Bouchardt chế tạo được một loại cao su tổng hợp từ phản ứng trùng hợp isopren trong phòng thí nghiệm. Các nhà khoa học Anh và Đức sau đó, trong thời gian 1910-1912, phát triển các phương pháp khác cũng tạo ra chất dẻo từ isopren. Đức là quốc gia đầu tiên thành công trong việc sản xuất cao su tổng hợp ở quy mô thương mại. Việc này diễn ra trong Thế chiến thứ nhất, khi nước này không tìm đủ nguồn cao su tự nhiên. Cao su tổng hợp này có cấu trúc khác với sản phẩm của Bouchardt, nó dựa trên sự trùng hợp butadien là thành quả của nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của nhà khoa học Nga Sergei Lebedev. Khi chiến tranh chấm dứt, loại cao su này bị thay thế bằng cao su tự nhiên, mặc dầu vậy các nhà khoa học vẫn tiếp tục công cuộc tìm kiếm các chất cao su tổng hợp mới và các quy trình sản xuất mới. Kết quả của những nỗ lực này là phát minh ra cao su “Buna S” (Cao su styren-butadien). Đây là sản phẩm đồng trùng ngưng của butadien và styren, ngày nay, nó chiếm một nửa sản lượng cao su tổng hợp toàn cầu. Cho đến năm 1925, giá cao su tự nhiên đã tăng đến ngưỡng mà rất nhiều công ty bắt đầu tìm kiếm các phương pháp sản xuất cao su nhân tạo nhằm cạnh tranh với sản phẩm thiên nhiên. Ở Mỹ, quá trình tìm kiếm tập trung vào các nguyên liệu khác với những gì đang được nghiên cứu ở Châu Âu. Hãng Thiokol bắt đầu bán cao su tổng hợp Neoprene năm 1930. Hãng DuPont, dựa trên kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm ở Nieuwland cũng tung ra thị trường loại cao su tương tự năm 1931. Sản lượng cao su tổng hợp của Hoa Kỳ tăng rất nhanh trong Chiến tranh thế giới lần thứ hai bởi Phe Trục phát xít kiểm soát gần như toàn bộ nguồn cung cấp cao su tự nhiên của thế giới – Đế quốc Nhật Bản chiếm đóng Đông Á. Những cải tiến nhỏ của quá trình chế tạo cao su nhân tạo tiếp diễn sau chiến tranh. Đến đầu những năm 1960, sản lượng cao su tổng hợp đã vượt qua cao su tự nhiên. 2. Đ ịnh ngh ĩa : Cao su tổng hợp là chất dẻo được con người chế tạo với chức năng là chất co giãn. Một chất co giãn là vật chất có đặc tính cơ học là chịu được sức ép thay đổi hình dạng hơn phần lớn các vật chất khác mà vẫn phục hồi hình dạng cũ. Cao su tổng hợp được dùng thay thế cao su tự nhiên trong rất nhiều ứng dụng, khi mà những đặc tính ưu việt của nó phát huy tác dụng. Cao su tổng hợp được tạo ra từ phản ứng trùng ngưng các cấu trúc đơn bao gồm isopren (2-methyl-1, 3-butadien), 1,3-butadien, cloropren (2-cloro-1,3-butadien) và isobutylen (methylpropen) với một lượng nhỏ phần trăm isopren cho liên kết chuỗi. Thêm vào đó, các cấu trúc đơn này có thể trộn với các tỷ lệ mong muốn để tạo phản ứng đồng trùng hợp mà kết quả là các cấu trúc cao su tổng hợp có các đặc tính vật lý, cơ học và hóa học khác nhau. Sự khác biệt với cao su tự nhiên:Cao su tự nhiên có nguồn gốc từ nhựa cây cao su, trải qua phản ứng trùng hợp tạo thành isopren với đôi chút tạp chất. Điều này giới hạn các đặc tính của cao su. Thêm vào đó, những hạn chế còn ở tỷ lệ các liên kết đôi không mong muốn và tạp chất phụ từ phản ứng trùng hợp mủ cao su tự nhiên. Vì những lý do trên, các chỉ số đặc tính của cao su tự nhiên bị suy giảm ít nhiều mặc dù quá trình lưu hóa có giúp cải thiện trở lại. PHẦN B : CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CAO SU THIÊN NHIÊN I. G iới t h i ệ u : 1. Mủ cao su thiên nhiên : a. Khái quát :  Latex: mủ cao su ở trạng thái nằm lơ lửng trong dung dịch chứa nhiều chất vô cơ và hữu cơ.  Phần lỏng (serum): nước, một số chất hoà tan.Thay đổi tuỳ giống, mùa cạo, độ tuổi…  Phần rắn: gồm mủ cao su, và các hoá chất không tan tạo thành thể huyền phù lơ lửng trong serum.  Thay đổi tuỳ theo giống, điều kiện dinh dưỡng, sinh trưởng, thời tiết, kỹ thuật cạo mủ  Pha phân tán: sérum (nước, protein, phospholipid…), 8-10% TSC,  Pha bị phân tán: hạt phân tử CS (%DRC: 18% - 53%), DRC thay đổi tùy theo giống, tuổi cây, theo mùa; đường kính không đồng đều, 90% < 0.5μm, chuyển động brown, chuyển động crème- hóa. Ngoài ra còn có các phầntử Frey-Wyssling, lutoids Thành ph ầ n Tỷ lệ (%) Nước 52 – 60 Cao su (C 5 H 8 )n 37 – 54 Protid 2 – 2,7 Glycerin 1,6 – 3,6 Glucid 1,5 – 4,2 Lipid 0,2 – 0,7 K, Mg, P, Ca, Cu, Fe, Mn,.… [...]... xé, băm nhỏ hạt cao su, tác dụng làm giảm kích thước cục mủ cao su, đồng thời tách chất bẩn dính vào mủ được triệt để hơn trước khi chuyển vào công đoạn kế tiếp để cán tạo tờ ™ Máy cán cao su : Máy cán cao su là loại thiết bị chính trong dây chuyền công nghệ chế biến cao su cốm Công dụng chính của thiết bị là trộn, kéo, xé, rửa sạch chất bẩn, vắt nước để giảm độ ẩm trước khi chuyển qua công đoạn sấy... bằng sodium bisulfite, tẩy trắng bằng 0.1%xylyl mercaptan.Cs cao cấp nhất (dụng cụ y tế, núm vú trẻ con, dụng cụ tắm…) Crêpe nâu: SX từ mủ phụ ™ Cs cốm bún SVR: dạng khối, được ép lại từ Cs cốm hoặc Cs bún Có 6 hạng: SVR3L, SVR5, SVR CV50, SVR CV60, SVR10, SVR20 ™ Mủ cô đặc: dạng lỏng có DRC> 60% Tiểu luận : Công Nghệ Chế Biến Cao Su GVHD :ThS Đỗ Thành Thanh Sơn II Công nghệ chế biến cao su thiên nhiên... trên cao su khô - Latex khi về nhà máy được pha loãng xuống DRC 15% nhằm tạo màu tờ mủ được sáng hơn bằng cách thêm dung dịch natri meta-bisulfit 5% với liều lượng 0.04 % trên DRC nhằm hạn chế sự oxy hoá của enzym để cải thiện màu sắc của cao su tờ - Sự đông tụ dùng dung dịch acid formic 2% thực hiện ở pH = 4.7- 4.9 Tiểu luận : Công Nghệ Chế Biến Cao Su GVHD :ThS Đỗ Thành Thanh Sơn - Dung dịch meta-bisulfit... ™ Cao su có độ nhớt không đổi CV : Bảng : Phạm vi cho phép của độ nhớt theo tiêu chuẩn SVR CV LOẠI ĐỘ NHỚT MOONEY 0 ML 1+4’ @ 100 C SMR CV50 45 – 55 SMR CV 55 – 65 SMR CV70 65 – 75 Cao su khối từ mủ đông (SVR 10,20): ¾ Chất lượng mủ : mủ đông và mủ chén Phân loại cao su khối SVR : D.SẢN XUẤT CAO SU CREP Cao su crepe trắng : - Cao su crepe trắng (pale crepe ) và crepe đế giày (sole crepe ) là những cao. .. chín đều, Chín đều, hơi thái cao không chảy dính không chảy dính không chảy dính chảy dính su Cao su ADS (Air Dried Sheet) : - Cao su tờ xông khô là tên mà có thể gọi cho hai kiểu nguyên liệu: nguyên liệu thứ nhất là cao su tờ do các tiểu thủ sản xuất và hong khô trong không khí hay còn gọi là tờ không xông khói USS ; kiểu thứ hai là loại cao su tờ trắng siêu sạch Các tờ cao su trong trường hợp này không... dây chuyền công nghệ chế biến mủ tạp (SVR10 – 20) hoặc trong dây chuyền công nghệ mủ cao su bún – cốm từ mủ latex (SVR 5L) Máy ép cắt thô trong dây chuyền chế biến mủ tạp thường được bố trí theo sau máy ép cắt miếng (Slab Cutter) để làm giảm kích thước của cục mủ xuống còn 20mm – 30mm trước khi chuyển qua máy kế tiếp (thường là máy băm búa Hammer mill) Nguyên lý làm việc của loại máy này, cao su dạng... ép cao su thoát qua hệ thống lỗ, đường kính 15mm – 20mm cắt rời cao su và giảm kích thước nguyên liệu để thoát ra ngoài máng dẫn nạp vào buồng cấp liệu, 2 trục vít xoắn ngược chiều ép cao su thoát qua hệ thống lỗ, đường kính 15mm – 20mm cắt rời cao su và giảm kích thước nguyên liệu để thoát ra ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT: 1 Công su t : tối thiểu 3000 kg DRC/giờ, trọng lượng 2400kg 2 Kích thước cắt : cao su sau... cao su khô ™ Ứng dụng :Cao su ADS dùng việc chế tạo một số sản phẩm đặc biệt như miếng đệm, nút kính ở nắp các hộp đồ ăn và nhiều sản phẩm đòi hỏi cao su có tính tinh khiết cao và có màu sáng C.SẢN XUẤT CAO SU KHỐI (CAO SU CỐM,BÚN) Cao su khối từ latex (3L,CV,5): http://www.ebook.edu.vn Page 23 ¾ Tiếp nhận – Chất lượng mủ : ¾ Xử lý mủ : - Đưa vào bể hỗn hợp - Phun dd metabisulfite 1% (w/w)- chống oxy... - Cao su tờ ADS có chỉ tiêu màu rất quan trọng nên trong quá trình chế biến cần phải theo sát các khuyến nghị ; đó là điều kiện chính yếu trong việc chế biến ADS - Nếu quá trình sấy bị trì hoãn hoặc cao su được tồn trữ trong điều kiện ẩm ướt trong thời gian vài tuần: PNP (para nitro phenol) có thể được dử dụng ngăn chặn hiện tượng mốc trên bề mặt, lượng dùng 0.1% w/w trên cao su khô ™ Ứng dụng :Cao. .. lão hóa và chất xúc tiến 0 9 Độ dẻo ban đầu P0: là độ dẻo của cao su thiên nhiên ở 100 C, nó phản ánh mức độ đã bị oxy hóa mủ, độ dẻo cao chứng tỏ cao su còn tốt, chưa hoặc ít bị oxy hóa 9 Chỉ số duy trì độ dẻo PRI: là mức chống lại sự oxy hóa của cao su thiên nhiên, chỉ số duy trì độ dẻo càng lớn khả năng chống oxy hóa của cao su càng cao 9 Chỉ số màu Lovibond (kính màu chuẩn Lovibond) ™ Biện pháp . Trang 20 B. SẢN XUẤT CAO SU TỜ i. Cao su tờ xông khói RSS Trang 24 ii. Cao su tờ ICR Trang 25 iii. Cao su tờ ADS Trang 26 C. SẢN XUẤT CAO SU KHỐI (CỐM, BÚN) i. Cao su khối từ latex ( SVR. minh ra quá trình lưu hóa cao su. Chính từ 2 khám phá này mà nền công nghiệp cao su trên thế giới phát triển vượt bậc.Sau phát minh lưu hóa cao su, kỹ nghệ chế biến cao su phát triển mạnh mẽ, do. thiệu lại các đặc điểm cũng như quy trình chung để chế biến các loại cao su thiên nhiên và tổng hợp T i ểu luận : Công Nghệ Chế Biến Cao Su GVHD :ThS Đỗ Thành Thanh Sơn Page 1 MỤC LỤC LỜI