Đồ án: Sản xuất cao su kỹ thuật

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CAO SU KỸ THUẬT 1.1 Giới thiệu cao su kỹ thuật 1.1.1 Khái niệm chung Cao su kỹ thuật cụm từ chung cho tất vật sử dụng ngành kỹ thuật ñược làm từ nguyên liệu cao su 1.1.2 Phân loại Cơ có hai loại chính: a Cao su thiên nhiên: Thu ñược từ mủ (latex) nhiều loại cao su, ñặc biệt loại Hevea brasiliensis b Cao su tổng hợp: ðược tổng hợp từ dầu mỏ, butadiene chủ yếu (các hydrocacbon, loại khí thiên nhiên, …) 1.1.3 Ứng dụng a Trong công nghiệp ô tô: làm lốp xe, nệm ghế xe, loại joint tạo độ kín khít cho máy móc xe, … b Trong máy cơng nghiệp: làm loại joint chịu nhiệt, chịu dầu, ñệm cao su, phận cần khả ñàn hồi tốt, … c Trong y tế: làm ống dẫn nước biển, loại ống truyền dịch, găng tay y tế, ống nghe, … d Trong cơng nghiệp đồ gia dụng: giày dép, găng tay, ủng, keo dán, nệm, loại ñồ chơi trẻ (thú nhún, búp bê, …) Nói chung cao su kỹ thuật ñược dùng rộng rãi ngành nghề sống ngày sở hữu tính ưu việt mà có loại vật liệu có 1.2 Lịch sử nghiên cứu sản xuất cao su kỹ thuật Cao su có bề dày lịch sử phát triển lâu ñời, kèm theo lịch sử phát triển cao su việc sản xuất sản phẩm cao su kỹ thuật phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt ñời sống người Lịch sử phát cao su chuỗi số không rõ ràng năm tháng, đó, người biết sử dụng cao su ñể làm vật dụng có ích, phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt cộng ñồng http://www.ebook.edu.vn - Năm 1615, người bắt ñầu biết ñến cao su qua sách có tựa đề “De la monarquia Indiana” Juan de Torquemada, viết lợi ích cơng dụng phổ cập cao su, nói đến chất có tên “ulei” dân địa phương Mêhicơ chế tạo từ mủ gọi “ule” mà họ dùng làm vải quần áo không thấm nước - Năm 1743, Francois Fresneau có vẽ mơ tả tường tận cao su khơng ngừng tìm cách nghiên cứu chiết rút cao su, ơng người ñề nghị sử dụng nguyên liệu - Năm 1761, hai nhà hóa học Pháp Herissant Macquer hịa tan cao su với dung mơi ether tinh dầu thơng - Năm 1791, Samuel Peal đưa sáng chế làm áo mưa từ cao su, việc chế biến áo mưa ñược xem mạnh vào sau năm 1823, năm mà Macintosh sử dụng naphtha dung môi - Sau thời kỳ chế biến vật dụng từ dung dịch, đến thời kỳ cơng nghiệp cao su tiến triển vượt bậc, thời kỳ mà Thomas Hancock (Anh) khám phá “quá trình nghiền hay cán dẻo cao su” từ lần quan sát cơng việc làm năm 1819, ơng giữ bí mật suốt nhiều năm Hancock nhận thấy mảnh cao su vừa cắt có tính dính lại với bóp vắt chúng lại Từ ơng nghĩ xé vụn cao su ñắp nối mảnh vụn lại lực nén ép, làm thành vật dụng có hình dạng kích thước mong muốn ðể thực hiện, ông chế tạo máy gồm ống trụ “có gai” quay trịn trụ rỗng khác “có gai” mà ơng gọi máy “Pickle” Máy ñược thiết kế lớn ơng nhận thấy kết đạt ý muốn, tức có cao su bột, cao su thơ từ dạng có tính đàn hồi tính bền trở thành khối nhão dẻo không cho ñược hình dạng, vật dụng theo ý muốn mà cịn độn vào chất bột với tỷ lệ lớn, ñể giảm giá thành, ñể vật dụng ñược cứng hơn,…Tuy nhiên, vật dụng ñược làm từ cao su lúc vấp phải trở ngại lớn lao tất vật dụng cao su vừa rời khỏi xưởng chế biến ñều hư hỏng nhanh chóng, chúng chảy nhựa http://www.ebook.edu.vn nhầy dính ảnh hưởng sức nóng ánh sáng, hóa cứng giòn gặp lạnh, thời gian sử dụng ngắn ngủi - Mãi ñến năm 1831, Charles Goodyear (Hoa Kỳ) nỗ lực tìm cách cải thiện chất liệu cao su, chủ yếu tìm chất “làm khơ” thành phần chảy nhựa bầy nhầy ðến năm 1839, qua trình nghiên cứu, ông phát minh tượng gây ngạc nhiên, chấn động cho cơng nghiệp cao su: cao su sống hịa trộn với lưu huỳnh đem sử lý nhiệt độ đủ làm nóng chảy lưu huỳnh, trải qua biến đổi, cải thiện tính chất lý khả chịu nhiệt lớn, thời gain sử dụng vật liệu cao su lâu gấp nhiều lần cao su khơng xử lí Vậy q trình “lưu hóa” đời, nói bước định ngành cơng nghiệp cao su Có thể nói nhờ hai phát minh Hancock (nghiền dẻo hóa) Goodyear (lưu hóa) mà kỹ thuật cao su phát triển mạnh mẽ, nhu cầu tiêu thụ tăng nhiều ñến nỗi người phải thiết lập ñồn ñiền cao su, xâm chiếm thuộc địa, bành trướng việc trơng cao su… Nhu cầu tiêu thụ cao su thiên nhiên tăng cao ñưa ñến việc phát minh cao su nhân tạo (cao su tổng hợp), chế biến cao su tái sinh ngày Nhưng công nghiệp cao su tiến triển mạnh mẽ phần lớn nhờ khám phá tiếp nối sau khám phá lưu hóa cao su, đặc biệt khám phá chất xúc tiến lưu hóa, chất chống lão hóa, chất độn tăng cường lực cho cao su, phát minh phương pháp gia công chế biến cao su Công nghệ sản xuất cao su kỹ thuật bắt ñầu phát triển mạnh mẽ ñể hỗ trợ cho tất ngành khoa học kỹ thuật từ sau phát minh q trình lưu hóa Bắt đầu từ ñây, cách mạng khoa học kỹ thuật lần thứ hai phát triển mạnh mẽ đạt vơ số thành tựu mà cách mạng khoa học kỹ thuật lần thứ với tới Hầu hết thành tựu khoa học kỹ thuật giai ñoạn ñều có hỗ trợ ñắc lực vật liệu cao su kỹ thuật, ñặc biệt miếng ñệm kỹ thuật, joint kỹ thuật dùng cho ngành hàng khơng vũ trụ, khí ơtơ, máy cơng cụ, … http://www.ebook.edu.vn Một số hình ảnh cao su kỹ thuật http://www.ebook.edu.vn 1.3 Tóm tắt hoạt động nghiên cứu − Tìm hiểu tổng quan lịch sử phát triển ngành cao su − Tổng hợp phần lý thuyết cao su nguyên liệu phụ gia sử dụng − Nghiên cứu số công thức lý thuyết lẫn thực nghiệm nhằm rút sở để thực q trình lập cơng thức − Lập công thức thử nghiệm cho chạy thử sản phẩm − Kiểm tra sản phẩm 1, tìm cách khắc phục ñiểm yếu chưa ñạt cách ñiều chỉnh công thức cho hợp lý − Từ việc ñiều chỉnh công thức 1, công thức hợp lý hơn, chạy mẫu lại kiểm tra số công nghệ công thức − Lập lại q trình làm cơng thức đến cho cơng thức hồn chỉnh (là cơng thức cho sản phẩm ñạt tiêu kỹ thuật mà khách hàng yêu cầu) http://www.ebook.edu.vn Chương 2: LÝ THUYẾT SẢN XUẤT CAO SU KỸ THUẬT Nguyên vật liệu: Bao gồm cao su chất phụ gia 2.1 Cao su nguyên liệu Nguyên liệu cao su bao gồm cao su thiên nhiên cao su tổng hợp Song, ñối với cao su dùng ngành kỹ thuật máy móc cao su tổng hợp thường ñược ưa chuộng Tuy nhiên, với qui mơ đồ án này, nhóm thực xin trình bày cách chắt lọc lý thuyết cao su nguyên liệu 2.1.1 Cao su thiên nhiên (NR) Là chất có tính đàn hồi tính bền, thu từ mủ (latex) nhiều loại cao su, ñặc biệt loại Hevea brasiliensis Thành phần: năm 1875 nhà hóa học Pháp Bouchardat ñã chứng minh cao su thiên nhiên hỗn hợp polymer isoprene (C5H8)n; polymer có mạch cacbon dài với nhánh ngang tac dụng móc Tính ứng dụng: • Do có cấu trúc ñều ñặn -> dễ bị kết tinh kéo căng -> lực kéo đứt cao • Trong phân tử có olefin -> dễ lưu hóa lưu huỳnh, dễ lão hố, tính chịu nhiệt (phân huỷ to = 192oC) • Áp dụng cho sản phẩm cần tính lý tốt: lốp xe, găng tay, giày dép, sản phẩm học 2.1.2 Cao su tổng hợp Nguồn gốc cao su tổng hợp Do cao su thiên nhiên khơng đủ phục vụ nhu cầu người, nhà khoa học tiến hành nghiên cứu chế tạo cao su nhân tạo (còn gọi cao su tổng hợp) Cao su tổng hợp Butadien tổng hợp mà thành Nguyên liệu ñể làm cao su tổng hợp ñược cung ứng từ sản phẩm chế biến từ dầu mỏ, khí cơng nghiệp, khí thiên nhiên… Cấu tạo http://www.ebook.edu.vn Trong cao su tổng hợp có nhiều loại cao su khác Mỗi loại có cơng thức hố học khác dựa việc tổng hợp Butadien với nhóm phân tử khác mà thành Tính chất cao su tổng hợp Lý tính Giống cao su thiên nhiên Hố tính Mỗi loại cao su tổng hợp có tính riêng nên ứng dụng chọn lựa loại kết hợp sử dụng số loại ñể bổ sung tính cho nhau, nên có ưu điểm so với cao su thiên nhiên Ví dụ: Cao su Butadien – nitril bền tiếp xúc với dầu mỏ Cao su Cloropen chống cháy, bền hoá học… a Cao su nitril/ acrylonitril butadien (NBR) Thành phần: Acrylonitrile + Butadiene Tính ứng dụng: Giới thiệu Cao su Nitrile (NBR or Buna-N) ñược giới thiệu lần ñầu tiên ðức vào 1934 Các tên thương mại loại cao su bao gồm: Perbunan, Baypren, Chemeprene, Chemigum… Cấu trúc NBR sau: * C C C C H2 H H H2 m H C C H2 CN n x * Phương pháp sản xuất - Butadien Acrylonitrile thực phản ứng ñồng trùng hợp kỹ thuật nhủ hố (emulsion technique) - Trong phương pháp đồng trùng hợp nóng (ở 400C) peroxide dùng chất khơi mào cho phản ứng phương pháp đồng trùng hợp lạnh (ở 100C) khơi mào phản ứng redox Anycylmercaptans ñược dùng chất ñịnh hướng phân tử xà phòng (soap) dạng acid dạng mỡ ñược dùng chất nhủ hoá http://www.ebook.edu.vn - Chất Hydroquinones Dimethyl Dithio Carbonmates chất dùng để dừng phản ứng polyme hố ðặc tính - Cao su Nitril phụ thuộc vào hàm lượng Acrylonitril Trên thực tế, người ta sản xuất NBR có hàm lượng Acrylonitril từ 18-50% - Tính chất ñặc trưng NBR kháng dầu, kháng dung môi, kháng nhiên liệu dầu cực tốt - Cao su Nitril loại cao su có cấu trúc vơ định hình nên cường lực cao su khơng có chất độn tăng cường thấp (30kg/cm2) Nếu có trộn than đen tăng cường cường lực lên đến 320kg/cm2 Do phân tử có cực nên phân tử cao su Nitril tương hợp tốt với dung mơi có cực chịu dung mơi có cực gốc dầu mỏ ( xăng dầu) - NBR kết hợp với PVC (poly vinyl clorua) kháng ñược thời tiết ozone tốt, kháng ñược bắt cháy, ñộ bóng bề mặt tính chất màu tốt… - Tính kéo, nén cao su tương tự SBR Bảng 2.1 Tính cao su Nitril với hàm lượng Acrylonitryl từ 18-50% Tính kháng dầu tăng Tính kháng xăng tăng ðộ cứng tăng Lực kéo ñứt tăng ðộ kháng mòn tăng ðộ chịu lạnh giảm ðộ nảy giảm ðộ tương hợp với chất làm mềm giảm Gia công Thao tác loại cao su thiên nhiên Tuy nhiên thành phần Acrylonitmile khác tuỳ theo loại NBR nóng hay NBR lạnh mà phải dùng chất ñộn chất làm dẻo ñể làm tăng khả gia cơng http://www.ebook.edu.vn • Có cực -> bị ảnh hưởng (trương nở) dung môi không phân cực phân cực yếu: ete dầu hỏa, xăng, xiclohexan, CCl4, • Nitril cao: kháng xăng – dầu/ lão hóa/ mệt mỏi/ biến dạng nén/ mịn/ thấm khí/ nhiệt tốt • Nitril thấp -> sản phẩm mềm dẻo nhiệt độ thấp • Vơ định hình -> cường lực kéo ñứt thấp, kháng ozone yếu -> thêm PVC Ứng dụng: Sản phẩm chịu dầu nhiệt ñộ cao ơtơ, máy bay, tàu biển, máy móc, xe qn sự, sản phẩm chịu dầu sản phẩm công nghiệp b Cao su butadien (BR) Thành phần: Cis – Polybutadien Tính ứng dụng: Giới thiệu - BR loại cao su phổ biến Cao su BR có loại: • BR có hàm lượng cis cao • BR có hàm lượng cis thấp - Cấu trúc BR: (- CH2 – CH = CH – CH2 -)n Phương pháp sản xuất - BR có hàm lượng cis cao ñược tạo cách ion hoá dung dịch Butadien xúc tác hữu kim loại như: Ziegler Natta - BR có hàm lượng cis thấp: tạo dung dịch nhiệt phân với xúc tác Lithium hữu ðặc tính - BR sử dụng riêng lẻ mà thường pha trộn với cao su khác như: pha trộn với cao su thiên nhiên cải thiện tính kháng xé ñã tạo vết nên ñược sử dụng mạch lốp vỏ xe - BR pha trộn với cao su Chloroprene cải thiện tính chịu giịn nhiệt độ thấp http://www.ebook.edu.vn - ðàn hồi tốt - Chịu mỏi mòn tốt - Kháng mài mòn tốt - Kháng dập nứt tốt - Kháng hút nước tốt Bảng 2.2: So sánh số tính chất cao su Butadien với cao su thiên nhiên cao su Styrene Butadien Tính chất Cao Lực kéc ñứt( PSI) ðộ giãn dài su Cao su Styrene Cao Butadien Butadien nhiên 2500 3400 4000 580 520 500 su thiên ñứt(%) Nhiệt nội sinh(0C) 40 67 40 ðộ nẩy(%) 75 62 72 Thử nổ(phút) 63 60 62 ðộ cứng Shore A 120 09 09 Gia công - Khả gia cơng: BR khó sơ luyện, khó ép hình, khó đùn so với cao su SBR tăng nhiệt ñộ quá, cao su Butadien trở nên nhám, khơng bám trục cán, dính võng xuống ñó khó cán luyện Tuy nhiên dùng vài chất làm mềm ñể dể cán Acid Sufonic tan dầu với Paraffine, Di-ortho-Benzamidophenyl Disufide dẫn xuất muối kẽm Peutachclorothiolphenol - Phối hợp với cao su thiên nhiên: khơng cải thiện tính cơng nghệ mà cịn mang lại tính lý tốt cho hỗn hợp ngoại quan sản phẩm tốt - BR lưu hố lưu huỳnh chất xúc tiến khác loại thông thường Tuy nhiên lưu hố Peroxide http://www.ebook.edu.vn 10 − Ứng dụng: Hơng lốp xe, đệm giảm chấn, bố thắng, bọc dây cách ñiện… c Chất ñộn trơ Silicate thiên nhiên − Trì hỗn lưu hóa, làm cứng, hạt lớn làm lực kéo ñứt, lực kháng xé, ñộ kháng mài mịn thấp − Có hai loại Silic Diatosil A44 Silic N − Có tính ép xuất gần đạt thông số Silic thể keo Talc − Dạng bột trắng mịn, khối lượng riêng 2.72 kháng Acid, cách ñộn tốt trơn láng Minate − Dùng cho sản phẩm cần kháng nhiệt, sản phẩm chịu Acid, cách ñiện ðá vơi − Màu trắng, dịn, xốp, thành phần CaCO3, khối lượng riêng 2.7 dùng cho sản phẩm không tiếp xúc với Acid Magnesic (MgO) − Có hai loại +Loại nhẹ: dạng bột trắng mịn, khối lượng riêng 3.2 +Loại nặng: dạng bột hình kim, khối lượng riêng 3.6 d ðộn cao su tái sinh − Là chất ñộn rẻ bền, tăng ñộ ñặc cho sản phẩm Tính kháng lão tuyệt hảo − Tăng tốc ñộ hỗn luyện: thấm ướt, phân tán chất nhuộm, hỗn hợp dễ trộn ->giảm tiêu thụ lượng − Tăng tính rắn cho sản phẩm: giảm ñộ chùn/ khuyết tật vật liệu -> éo đùn cán tráng nhanh & an tồn − Giảm ñộ co rút trước lưu hóa Thời gian nén/ đúc khn giảm -> lưu hóa nhanh Cũng giảm độ co rút qua miệng ñùn/ trục cán tráng http://www.ebook.edu.vn 40 − Sinh nhiệt tính tương hợp tốt với cao su -> an tồn với hỗn hợp chứa lượng lớn C đen 2.2.7 Chất tạo màu a Chất nhuộm màu gốc vô Màu đỏ: Oxyt sắt Fe2O3 − Khơng dùng cho sản phẩm màng mỏng, bám dính kim loại, nâng cao ñiểm hóa dẻo − Antimony ñỏ: Gồm loại SbS3 − Sunfur thủy ngân − Hỗn hợp Sunfur Cadmium màu anh ñào Màu vàng: − Sunfur Cadmium (CdS) − Kẽm Chranate (ZnCrO4) − Chì Chranate − Fe2O3 ngậm nước − Màu trắng; TiO2, ZnO, MgCO3 Màu lục: CrO3 bột màu lục ñen − Màu lam: hỗn hợp CaO Al2O3 b Chất nhuộm màu gốc hữu − Màu ñỏ: muối Acid Naphtol-5 Sulfonic với Diazo – α – Naphtylamine (CK) − Màu xanh lục: phức chất sắt Nitroro-β-Naphtol − Vàng cam: C32H22N4O5S2Ba 2.2.8 Chất tạo bọt − Là chất q trình lưu hóa bị phân giải cho khí tạo thành lỗ xốp − Một số chất tạo bọt như: (NH4)2CO3, NH4H2CO3, NaHCO3 http://www.ebook.edu.vn 41 2.2.9 Chất phòng lão Nhiệm vụ dập tắt gốc tự để trì tính sản phẩm lâu tốt so với tính ban ñầu bù trừ cầu nối ñã bị phá huỷ Do người ta phân loại theo chất hóa học chúng Phân loại chất phịng lão theo cấu trúc hố học: Dẫn xuất Amin − Kháng nhiều tác nhân lão hóa − Làm ñen sản phẩm sử dụng cho hỗn hợp có than đen − Các chất paraphenylene diamine R-NH-*-NH- R’ − Các amine dẫn xuất chúng gồm loại khác nhau: + Kháng oxy hóa nhiệt, dập + Không kháng ozone − Hai chất phịng lão thơng dụng là: + Phenyl -naphtyl-amine (D) + Aldol-naphtyl-amine (A) Các dẫn xuất phenol − Không kháng Ozone − Ít làm biến màu sản phẩm, sản phẩm tiếp xúc với sản phẩm Một số nhóm thơng dụng: + Monophenol: 2-6 ditertio butyl4 metyl phenol + Biphenol: 2,2 methylene bis -4 methyl tertiobutyl phenol + Thiophenol: 4,4 thiobis -2- methyl-6- tertiobutyl phenol + Phosphite: trinoylphenyl phosphite Các chất tác dụng xúc tiến chậm − Tạo cầu nối bù ñắp lại nối ñã bị oxy phá huỷ − Sử dụng nhiều mercaptho benzi-midazole muối kẽm Các loại sáp vi tinh thể − Gồm hợp chất parafine có khối lượng phân tử lớn phần ñược vàng hoá http://www.ebook.edu.vn 42 − Kháng Ozone: bảo vệ sản phẩm trạng thái tĩnh khơng tạo lớp màng mỏng bề mặt cao su Chất chống Ozone H H \ / N-* - N / R1 \ R2 − Các chất chống Ozone nhiều có tác dụng phòng lão nhiệt − Các chất chống Ozone phần lớn dẫn xuất p-phenylamine − Khả chống Ozone liên quan đến RR Chất phịng lão vật lý − Gồm loại parafine số loại sáp sáp ong − Kháng nước, kháng oxy xâm nhập làm cho cao su mềm dẻo, lâu dần xuất vết nứt, ngăn chặn oxy xâm nhập vào bên sản phẩm Chỉ sử dụng sản phẩm trạng thái tĩnh, trạng thái ñộng màng bị vỡ nên oxy, ozone xâm nhập vào sản phẩm − Có tác dụng làm cho bề mặt sản phẩm bóng lống dễ ép xuất có khả chống nước http://www.ebook.edu.vn 43 2.3 Quy trình cơng nghệ Cân đong ngun liệu Kiểm tra Đạt ðạt Cán luyện ï Kiểm tra thử nghiệm Đạt ðạt ðịnh hình Lưu hóa Hồn tất Kiểm tra Đạt ðạt Sản phẩm hoàn chỉnh http://www.ebook.edu.vn 44 Chương 3: NGHIÊN CỨU 3.1 ðể xây dựng cơng thức đơn pha chế cần phải dựa vào điều kiện sau: • Tạo sản phẩm có chất lượng đáp ứng theo u cầu sử dụng - ðáp ứng yêu cầu tính lý - ðáp ứng ñiều kiện làm việc sản phẩm: chịu mài mòn, nén ép … - ðáp ứng môi trường làm việc sản phẩm: chịu dầu, chịu nhiệt ñộ … - Tạo sản phẩm có chất lượng đáp ứng theo u cầu sử dụng • Phù hợp với điều kiện cơng nghệ, thiết bị máy móc - Xem xét điều kiện cơng nghệ gia cơng: ép đúc, ép chuyển, bơm injection… - Xem xét kết cấu sản phẩm để chọn cơng nghệ cho phù hợp • Chi phí ngun liệu, chi phí sản xuất cho phù hợp với giá sản phẩm - Chọn nguyên liệu ñáp ứng ñược yêu cầu mà giá thành thấp - ðiều chỉnh cho thời gian lưu hóa ngắn để tăng suất phải hợp lý an toàn - Xem xét cho sản phẩm tạo có giá thành thấp mà ñạt ñược yêu cầu khách hàng 3.2 Nghiên cứu xây dựng đơn cơng thức joint chịu dầu sử dụng cao su NBR 3.2.1 Xác ñịnh - Joint chịu ñược dầu mỡ: sử dụng cao su NBR có ñộ trương nở 0.5 % - ðộ cứng sản phẩm: 70 ÷ 75 shore A - Tỷ trọng: 1.20 ÷ 1.25 g/cm3 - Lực kéo ñứt: > 1400 N/cm2 - ðộ giãn dài: > 350 % 3.2.2 Thiết lập công thức thử nghiệm a Công thức http://www.ebook.edu.vn 45 công thức % Nguyên liệu sử tỷ trọng thể tích (g/cm3) (cm3) Cao Su KNB 35L 100 0.99 101.01 N550 45 1.79 25.14 CaCO3 55 2.7 20.37 Dầu DOP 0.98 5.10 Acid Stearic 1.07 1.87 6PPD 0.99 1.01 TMQ 1.12 0.89 ZnO 5.71 0.53 TMTD 1.39 0.72 DM 0.5 1.51 0.33 S 2.07 0.48 dụng 215 147.81 tỷ trọng = 1.36 Lý luận cơng thức 1: - Do đặc tính sản phẩm chịu dầu nên đơn cơng nghệ phải sử dụng cao su NBR có khả chịu dầu - ðộ cứng sản phẩm từ 70 ÷ 75 shore A, tỷ trọng sản phẩm 1.20 ÷ 1.25 tính tốn độ cứng cho sản phẩm cần phải biết ñược ñộ cứng loại cao su ñang sử dụng đơn cơng nghệ, cao su NBR độ cứng từ 42 ÷ 45 shore A - Khi tính toán tỷ trọng sản phẩm, cần phải lựa chọn ñiều chỉnh lượng ñộn trơ ñộn gia cường cho phù hợp, ñồng thời phải quan tâm đến đặc tính sau: + Tính lý + Hiệu kinh tế http://www.ebook.edu.vn 46 - ðối với cao su NBR cán luyện thường sinh nhiệt khó phân tán hóa chất vào cao su đơn cơng nghệ cần phải sử dụng dẩu DOP làm chất hóa dẻo với mục đích dễ dàng phân tán hóa chất vào cao su giảm nhiệt ñộ hỗn hợp - Acid stearic sử dụng đơn cơng nghệ với tác dụng làm chất tăng hoạt tác dụng với ZnO, đồng thời đóng vai trị làm chất hóa dẻo cao su - ðối với cao su NBR tương ñối bền nhiệt, khả kháng môi trường kém, cơng thức cần phải sử dụng chất phòng lão khoảng 1% TMQ kết hợp với 1% 6PPD với tác dụng kháng lại trình giảm cấp - TMTD chất xúc tiến có khả giải phóng 13% lưu huỳnh lưu hóa sản phẩm, có khả làm chất lưu hóa (3 ÷ 5%) khơng sử dụng lưu huỳnh Trong cơng thức TMTD sử dụng chất xúc tiến nhanh kết hợp DM với lượng lưu huỳnh sử dụng (1 ÷ 2%) Qui trình cán luyện • Cán vơ chất phụ da - ðây trình trộn cao su chất phụ da bao gồm: N550 CaCO3, Dầu DOP, Acid Stearic, 6PPD, TMQ, ZnO - Qui trình cán vơ chất phụ da ñược thực máy cán trục với ñường kính trục 350mm, tốc độ trục cán theo tỷ lệ 16/20 http://www.ebook.edu.vn 47 Thao tác cán Thời gian (s) ðiều chỉnh khe trục - mm Sơ luyện cao su máy cán 600 Cho chất phụ da vào theo thứ tự Acid Stearic, 6PPD, TMQ, ZnO, Dầu DOP, N550, CaCO3, cắt ñảo -5 lần cho ñều hóa 900 chất Cho keo ơm trục cắt đảo từ 2-3 lần cho ñến keo láng mặt ðiều chỉnh khe trục theo qui cách định hình xuất 1100 1200 • Cán vơ chất xúc tiến chất lưu hóa - Sau cán vơ chất phụ da cần phải ñể cho keo nguội xuống nhiệt ñộ khoảng 40 ÷ 50ºC thực q trình cán vơ chất xúc tiến chất lưu hóa để tránh tình trạng nhiệt độ keo q cao vơ chất lưu hóa keo dễ bị tự lưu máy cán - Qui trình cán vơ chất lưu hóa thực máy cán trục với đường kính trục 350mm, tốc ñộ trục cán theo tỷ lệ 16/20 Thao tác cán ðiều chỉnh khe trục - mm Cán cho keo mềm Thời gian (s) 240 Khi keo láng mặt cho ôm trục, dùng dao cắt ñảo cho ñều keo, sau ñó cho chất lưu hóa 420 vào theo trình tự DM, TMTD, S Dùng dao cắt ñảo – lần ñể phân tán ñều hóa chất ðiều chỉnh khe trục theo qui cách định hình xuất http://www.ebook.edu.vn 480 600 48 Phương pháp kiểm tra • Phương pháp cơng thức kiểm tra tính lý - ðộ trương nở: ngâm mẫu sản phẩm có khối lượng m0 vào becher 100ml dầu D.O 48h nhiệt ñộ thường, ñược khối lượng m sau ta tính độ trương nở cơng thức: %= m0 − m1 × 100 m0 m0 : trọng lượng mẫu trước cho vào dầu m1 : trọng lượng mẫu sau cho vào dầu - Tỷ trọng d= m kk m kk − m H O mkk : khối lượng mẫu khơng khí mH 2O : khối lượng mẫu nước - Lực kéo ñứt Ld = P/C.h P: tải trọng tác dụng lên mẫu (N) C: chiều rộng lý (mm) h: chiều dày lý (mm) - ðộ giãn dài %dd = l1 − l0 x 100 l0 l1 : chiều dài ño ñược lý ñứt (mm) l0 : chiều dài ban ñầu (mm) Kết công thức - ðộ trương nở: 0.05 % http://www.ebook.edu.vn 49 - ðộ cứng: 74 shore A - Tỷ trọng: 1.35 g/cm3 (ño thực tế ) - Lực kéo ñứt: 1350 N/cm2 - ðộ giản dài: 380 % b Công thức công thức % Nguyên liệu sử tỷ trọng thể tích (g/cm3) (cm3) Cao Su KNB 35L 100 0.99 101.01 N550 55 1.79 30.73 CaCO3 14 2.7 5.19 Dầu DOP 0.98 5.10 Acid Stearic 1.07 1.87 6PPD 0.99 1.01 TMQ 1.12 0.89 ZnO 5.71 0.53 TMTD 1.39 0.72 DM 0.5 1.51 0.33 S 2.07 0.48 dụng 184 148.21 tỷ trọng = 1.24 Lý luận công thức - Kết kiểm tra công thức cho thấy + Tỷ trọng công thức 1.35 g/cm3 cao so với tiêu chuẩn sản phẩm 1.20 ÷ 1.25 g/cm3 + Lực kéo ñứt 1350 N/cm2 thấp so với tiêu chuẩn sản phẩm 1400 N/cm2 http://www.ebook.edu.vn 50 - Công thức cần ñiều chỉnh ñộn trơ ñộn gia cường với mục đích giảm tỷ trọng tăng lực kéo đứt Kết cơng thức - ðộ trương nở: 0.05 % - ðộ cứng: 73 shore A - Tỷ trọng: 1.235 g/cm3 (ño thực tế ) - Lực kéo ñứt: 1420 N/cm2 - ðộ giãn dài: 390 % c Công thức công thức % Nguyên liệu sử tỷ trọng thể tích (g/cm3) (cm3) Cao Su KNB 35L 100 0.99 101.01 N550 55 1.79 30.73 CaCO3 14 2.7 5.19 Dầu DOP 0.98 5.10 Acid Stearic 1.07 1.87 6PPD 0.99 1.01 TMQ 1.12 0.89 ZnO 5.71 0.53 TMTD 1.5 1.39 1.08 DM 1.51 0.66 S 2.07 0.48 dụng 184.5 148.55 tỷ trọng = 1.24 Lý luận công thức - Dựa vào thời gian thao tác sản phẩm khoảng 30 ÷ 35 s TS1: 45 http://www.ebook.edu.vn 51 - 50 s an toàn - Do thời gian thao tác sản phẩm nhanh nên nhiệt độ thất ít, dựa vào reometer cơng thức TC 90: phút 45 tương đối chậm chín Vì cần phải điều chình cơng thức cơng thức có TC90 khoảng từ ÷ phút với mục đích tăng suất Kết công thức - ðộ trương nở: 0.05 % - ðộ cứng: 73 shore A - Tỷ trọng: 1.238 g/cm3 (ño thực tế) - Lực kéo ñứt: 1425 N/cm2 - ðộ giãn dài: 392 % Chương 4: KẾT LUẬN 4.1 Kết luận http://www.ebook.edu.vn 52 Dưới ñây bảng thống kê tính cơng thức Tính ðộ trương nở (%) ðộc cứng (Shore A) Tỷ trọng (g/cm3) Lực kéo ñứt (N/cm2) ðộ giãn dài (%) Tiêu chuẩn công thức công thức công thức sản phẩm 0.5 0.05 0.05 0.05 70 - 75 74 73 73 1.20 - 1.25 1.35 1.235 1.238 >1400 1350 1420 1425 > 350% 380 390 392 − Như dựa vào bảng tổng kết cho ta thấy: cơng thức cơng thức ñược thiết lập dựa lý luận lý thuyết, tính tốn ban đầu cho kết chưa ñáp ứng ñược tiêu chuẩn sản phẩm tỷ trọng tính lý − Do cơng thức chưa đạt u cầu nên cơng thức thiết lập dựa cơng thức 1, với điều chỉnh so cho đạt yêu cầu sản phẩm phải có hiệu kinh tế − ðối với công thức ñược ñiều chỉnh với mục ñích giảm thời gian lưu hóa, tăng suất − Như qua q trình nghiên cứu xây dựng đơn cơng thức joint chịu dầu sử dụng cao su NBR, rút ñược kinh nghiệm sau: + Nghiên cứu trước tính sản phẩm sản xuất + Chọn lựa nguyên vật liệu ñược sử dụng + Khảo sát thiết bị có nghiên cứu thiết bị cần phải trang bị thêm http://www.ebook.edu.vn 53 + Nghiên cứu đề xuất qui trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm + Sản xuất thử kiểm nghiệm tiêu chất lượng sản phẩm + ðiều chỉnh ñơn pha chế, sản xuất thử, kiểm nghiệm ñưa vào sản xuất Nếu thực thiếu không ñúng trình tự bước dẫn ñến sai sót thiệt hại nghiêm trọng, sản phẩm khơng ñạt chất lượng không cân ñối ý nghĩa kỹ thuật kinh tế 4.2 Kiến nghị − ðể thiết lập cơng thức cao su kỹ thuật đáp ứng nhu cầu khách hàng, đơi người thực cần phải có khoảng thời gian dài nghiên cứu, thử nghiệm nhiều lần có kết mong muốn Sau thực ñồ án này, em nghĩ, cần có thêm thời gian để làm ñược tốt − Thiết nghĩ, nước ta nước xuất cao su lại khơng đủ kỹ thuật ñể sản xuất sản phẩm cao cấp, có tính đặc biệt lốp mơtơ đua hay loại xe ñặc chủng, … − Hiện nay, hầu hết trung tâm nghiên cứu, công ty, sở sản xuất có tư tưởng giữ “bí mật cơng nghệ” bảo bối riêng ñể làm giàu thực mục ñích khác mà họ khơng nghĩ “bí mật cơng nghệ” mà họ biết bàn đạp để giúp người có tâm huyết nghiên cứu, phát huy thêm để kỹ thuật cơng nghệ nước nhà đuổi kịp nước bạn − Cần phải có đề tài, ñồ án lớn cho sinh viên từ năm ñầu ñể tạo áp lực giúp sinh viên tư ñược nhiều vấn ñề học tập, chuyên ngành sống tương lai mà thân sinh viên phải trải nghiệm http://www.ebook.edu.vn 54 ... thức cho sản phẩm ñạt tiêu kỹ thuật mà khách hàng yêu cầu) http://www.ebook.edu.vn Chương 2: LÝ THUYẾT SẢN XUẤT CAO SU KỸ THUẬT Nguyên vật liệu: Bao gồm cao su chất phụ gia 2.1 Cao su nguyên... nguyên liệu Nguyên liệu cao su bao gồm cao su thiên nhiên cao su tổng hợp Song, ñối với cao su dùng ngành kỹ thuật máy móc cao su tổng hợp thường ưa chuộng Tuy nhiên, với qui mơ đồ án này, nhóm thực... với cao su sống Người ta sử dụng cao su tái sinh có gốc cao su thiên nhiên, cao su SBR (Styrene Butadien Rubber) cao su Butyl, không sử dụng cao su tái sinh có gốc Nitril Poly Cloroprene lọai cao