B. NỘI DUNG
2.5.2 Sử dụng làm nguyên liệu
Để đơn giản cho việc sử dụng CSPT, trong khâu thu hồi vật liệu, người ta phải cần phân loại theo sản phẩm và chủng loại cao su.
Đối với các tổ hợp cao su không lưu hóa, người ta có thể làm sạch, cần trộn thêm một số phụ gia rồi gia công lại thành sản phẩm. đối với cao su đã lưu hóa, trước khi gia công tiếp, người ta phải nghiền nhỏ. Về nguyên tắc có 2 phương pháp để nghiền CSPT là nghiền nóng và nghiền lạnh. Lốp phế thải Kiểm tra Xử lý bề mặt Sửa Ghép Vào khuôn Cao su Lưu hóa Tháo sản phẩm Kiểm tra Nhập kho
Page | 31 Hình 2. 5 Máy nghiền cao su phế thải ở Mỹ
• Nghiền nóng: CSPT ở dạng các sản phẩm và kích cỡ khác nhau được đưa vào máy cán, cắt, đập tạo hạt rồi nghiền nhỏ để tách các dị vật như sợi, dây tanh, đá… qua nhiều công đoạn, cuối cùng cao su tạo ra ở dạng hạt có kích thước từ 1-6 mm, tiếp tục cho vào máy nghiền bánh răng để nghiền thành hạt có kích thước 0.5-1 mm. năng lượng tiêu tốn cho quá trình là 50 kW.h cho 100 kg CSPT. Do đặc tính đàn hồi nên việc nghiền cao su tiêu tốn nhiều năng lượng.
Mặt khác, cao su dẫn nhiệt kém cho nên việc làm sạch không được đồng đều dẫn tới nhiệt cục bộ gây phân hủy nhiệt và oxi hóa cục bộ. để khắc phục hiện tượng này người ta dùng phương pháp nghiền ướt. Ttuy nhiên, sau khi nghiền, người ta phải sấy bột cao su. Bằng phương pháp này người ta có thể nghiền tới kích thước hạt từ 20- 100 µm.
• Nghiền lạnh: Ta phải làm lạnh cao su xuống từ -30℃ đến -80℃ tùy theo loại cao su. Nghiền ở nhiệt độ này có thể tiết kiệm được năng lượng so với phương pháp nghiền nóng. Mặt khác, do nhiệt độ thấp và nghiền trong môi trường nito lỏng nên hạn chế được quá trình oxi hóa và phân hủy nhiệt cao su. Với phương pháp này người ta có thể nghiền cao su với kích thước hạt từ 100µm đến 400µm. kích thước hạt càng nhỏ thì giá thành càng cao, ví dụ nghiền 100 kg EPDM có kích thước hạt 1mm cần có 10 kW.h, 100 kg nito lỏng. Lượng hạt cao su có kích cỡ 87% ≤ 250µm, 50% ≤ 125 µm và 10% ≤ 90 µm. Tùy theo mục tiêu sử dụng mà ta chọn kích thước hạt khác nhau. [5]
2.5.2.2 Khả năng sử dụng bột cao su phế thải
• Dùng để trải mặt đường [5, 10]
Người ta cho thêm vụn cao su vào nhựa đường (bitum) để trải mặt đường. so với mặt đường bitum thông thường thì mặt đường bitum biến tính có những ưu điểm như
Page | 32 hạn chế sự phát triển bùn, thoát nước nhanh, độ bền mả cao, giảm độ lún, giảm tính phản xạ và nứt do sức nóng, chống đóng băng mặt đường tốt hơn, giảm tiếng ồn xe cộ, chi phí bảo dưỡng thấp, tuổi thọ mặt đường tăng…Ứng dụng thương mại của loại nhựa đường làm từ cao su bắt đầu ở Arizona (Mỹ) từ những năm 1960. Mức sứ dụng loại nhựa đường này tăng lên gấp đôi từ năm 1995 đến năm 1999.
CSPT ở dạng hạt được trộn với ure tan và cao su vụn được đưa vào sử dụng như các bề mặt trải nhựa khác có ưu điểm bảo vệ, tránh cho các vận động viên chấn thướng nhiều hơn.
Cao su từ lốp thải còn được trộn với đất. Các nghiên cứu cho thấy cao su trộn vào đất làm giảm sự đóng rắn của đất, tăng cường khả năng thoát nước, đồng thời nhu cầu về nước, phân bón, thuốc trừ sâu cũng ít đi.
• Chế tạo các sản phẩm đúc, ép từ bột cao su phế thải và chất kết dính ure tan như tấm đệm lót cho vật nuôi, tấm đệm nơi giao nhau của đường rây xe lửa, tấm cao su đệm chân ga ô tô, và tấm lót trong môn thể thao điền kinh…Phương pháp này không phù hợp để sản xuất ra các sản phẩm không được mài mòn hoặc yêu cầu có tính co dãn.
• Chế tạo vật liệu blend [5, 13]
Người ta dùng bột CSPT để chế tạo các loại vật liệu blend trên cơ sở cao su nguyên sinh hoặc nhựa nhiệt dẻo. Hàm lượng CSPT đưa vào tùy thuộc tính chất của sản phẩm, thương từ 5 – 30%. Tổ hợp vật liệu nhựa dẻo/CSPT lamg tăng tính đàn hồi và giảm biến dạng dẻo cho vật liệu.
2.5.2.3 Các công nghệ “devulcanization”
Devulcanization (tái sinh cao su) là phương pháp phá vỡ các liên kết sufua trong mạch cao su, sắp xếp các cầu nối lưu huỳnh liên phân tử thành cầu nối nội phân tử. Cao su khi tái sinh lại có độ dẻo và có thể lưu hóa lại được.
• Phương pháp tái chế nhiệt: đây là hình thức đầu tiên của phương pháp devulcanization. Devulcanization dung nhiệt là phương pháp làm vỡ các liên kết sunfua bằng cách dung nhiệt độ cao trong thời gian nhất định đối với cao tái chế. Quy trình này đồng thời cũng làm gãy các mạch chính của đại phân tử cao su, làm chất lượng cao su kém đi. [10, 14]
• Phương pháp devulcanization với sóng siêu âm: những thử nghiện sử dụng sóng siêu âm để phá vỡ liên kết sunfua trong cao su lưu hóa và đang được tiến hành. Nghiên cứu với cách dùng sóng siêu âm để bẻ gãy liên kết sunfua cho thấy kết quả tốt hơn so với việc sử dụng nhiệt.
• Devulcanization bằng vi khuẩn: người ta nghiền cao su thành bột, sau đó cho vào một chất lỏng có chứa loại vi khuẩn ăn sunfua như: thilbacillus, rodococcus và
Page | 33 sulfolobus. Về mặt kĩ thuật, phương pháp này có thể thực hiện được nhưng rất phức tạp, vì vậy thực hiên rất tốn kém. [10]
2.5.3 Sử dụng làm nhiên liệu
CSPT là một chất cháy có nhiệt lượng cao. Do vậy, người ta có thể tận dụng cao su phế thải làm nhiên liệu. Thành phần của sản phẩm cao su (làm lốp xe) phế thải và thành phần của than đá được trình bày ở bảng ….
Bảng 2. 3 Thành phần của lốp ô tô và than đá [5]
Thành phần Lốp ô tô Than đá
Cacbon 26,4% 52,0%
Cacbuahydro 59,0% 33,0%
Nước 2,7% 8,0%
Tro 2,8% 7,0%
Dây kim loại 9,0% -
Clo ˂ 0,1% 1%
Lưu huỳnh 1-2% 1-3%
Kẽm 2,5% 0,02%
Nhiệt lượng (kJ/kg) 31000 27000
Như vậy, chúng ta có thể tận dụng CSPT để làm nhiên liệu cho công nghiệp xi măng, sản xuất gạch, gốm, sứ hay nhà máy nhiệt điện là một biện pháp rất kinh tế. Tuy nhiên, việc này cần được nghiên cứu và thử nghiệm để rút ra quy trình thích hợp.
2.5.4 Một số ưu và nhược điểm của cao su tái sinh
Nhìn chung cao su tái sinh có những ưu điểm sau: cải thiện độ dẻo, giảm thời gian cho chất đệm vào mẻ luyện, tăng tốc độ ép đùn, giảm độ nở của cao su tại miệng đùn, cải thiện ngoại quan của sản phẩm ép đùn, giảm độ co rút và sự tiêu hao năng lượng vì một phần chất độn đã có trong cao su tái sinh, cũng có khẳ năng tăng tính dính hơn.
Nhược điểm của cao su tái sinh là: sự giảm các tính năng cơ lý làm giảm độ đàn hồi, độ bền, độ xé rách của cao su lưu hóa, giảm khả năng làm việc trong điều kiện biến dạng liên tục nên nó được dùng với hàm lượng thấp tùy theo yêu cầu của sản phẩm. Vì vậy nó chỉ dùng thay thế một phần nhỏ cao su sống, nhất là trong các sản phẩm lưu hóa băng khuôn như: thảm cao su, ống cao su, đặc biệt là các sản phẩm lớn vì nó có tính lưu động chậm nên dễ điền đầy khuôn, không tạo bọt khí.
Ngoài ra dùng cao su tái sinh ta tiết kiệm được cao su sống và một số hóa chất, làm nhanh một số quá trình gia công, giảm lượng sinh nhiệt của hỗn hợp cao su khi gia công trên các thiết bị công nghệ và giảm độ co của cao su khi cán tráng làm cho công việc cán tráng nhanh và dễ hơn. Cũng có thể làm nhanh quá trình lưu hóa và tăng một số tính chất khác: tính chịu nhiệt, chịu dầu và hơi nóng…[16]
Page | 34
C. KẾT LUẬN
Vấn đề ô nhiễm môi trường do rác thải rắn nói chung và do cao su phế thải nói riêng đã và đang ảnh hưởng rất xấu đến sức khỏe con người và các hoạt động kinh tế, sinh hoạt khác. Vì vậy, việc nghiên cứu các biện pháp xử lý và tận dụng CSPT đang được thế giới rất quan tâm và có ý nghĩa vô cùng to lớn đối với khoa học và thực tiễn. Nó không chỉ mang ý nghĩa bảo vệ môi trường mà con mang lại ý nghĩa về mặt kinh tế một cách rõ rệt, nhất là trong bối cảnh giá của CSTN đang tăng rất cao như hiện nay. Thực tế, ở Việt Nam hiện nay, các nghiên cứu về xử lý CSPT thì không ít nhưng để ứng dụng nó vào trong công nghiệp sản xuất thì còn hạn chế. Bởi một số máy móc công nghệ tiên tiến ở nước ta hiện nay còn hạn hẹp.
Qua đề tài “Tìm hiểu về cao su và các biện pháp sử lý cao su phế thải” tôi nhận thấy rằng:
- CSTN vẫn là loại cao su có nhiều đặc tính tốt nhất và ít ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng nhưng giá thành cao và gia công tốn kém. CSTH đang dần được thay thế CSTN bởi nhiều tính năng tốt và giá thành có phần phải chăng hơn nhưng có nhược điểm lớn đó là ảnh hưởng đến sức khỏe con người. - Biện pháp xử lý và tận dụng CSPT có rất nhiều phương pháp đang được thế
Page | 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt
1. Ngô Trù Phú, “Kỹ thuật chế biến và gia công cao su”, trường Đại học Bách khoa Hà Nội, năm 1995.
2. Trần Thanh Sơn, “Báo cáo đinh hướng phát triển sản phẩm cao su ở Việt Nam đến năm 2010”, “Chương trình Kỹ Thuật, Kinh tế Công nghệ Vật liệu mới”,
năm 2002.
3. Nguyễn Diễm Hằng, “Tạp chí Hoạt động Khoa học Công nghệ và Môi trường”, số 8, năm 2000.
4. Phạm Khôi Nguyên, “Tạp chí Hoạt động Khoa học Công nghệ và Môi trường”, số 10, năm 2000.
5. Đỗ Quang Kháng, Nguyễn Văn Khôi, Đỗ Trường Thiện, Lưu Đức Hùng, Đặng Văn Luyến, “Tạp chí Hóa học và Công nghệp hóa chất”, số 6, năm 1995 6. Thế Nghĩa, “Tạp chí Hóa học và Công nghệp hóa chất”, số 3, năm 1999. 7. Phạm Hoàng Giang, “Nghiên cứu phân hủy cao su phế thải bằng phương pháp
hóa nhiệt xúc tác”, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2009.
8. Đỗ Quang Kháng, Mai Ngọc Tâm, Lương Như Hải, “Nghiên cứu nhiệt phân cao su phế thải để thu hồi nhiên liệu lỏng”, năm 2009.
Tài liệu Tiếng Anh
9. Rehan Ahmed and Amold van de Klundert, Rubber Recycling WEDC Conference: Colombo, Sri Lanka, 1994
10. Recycling Tires, Ohio’s Rubber Industry. 11. A. P. Hall, 1981
12. A. P. Michell. 294470, 1882 13. A. P. Marks. 635, 1889
14. Franz Sommer, Plastverabeiter, vol. 42, no. 1, 1991.
15. Kenzo Fukumori and Mitsumasa Matsushita, Material Recycling Technology of Crosslinked Rubber Waste.
Một số tài liệu web
16.http://luanvan.co/luan-van/nghien-cuu-bien-phap-xu-ly-tan-dung-cao-su-
phe-thai-542/
Page | 36 18.http://caosu-tong-hop.blogspot.com/2014/05/cac-loai-cao-su-tong-hop.html 19.http://caosu.org/entry.php/56-Gi%E1%BB%9Bi-thi%E1%BB%87u- kh%C3%A1i-qu%C3%A1t-m%E1%BB%99t-v%C3%A0i- lo%E1%BA%A1i-cao-su-t%E1%BB%95ng-h%E1%BB%A3p 20.https://vi.wikipedia.org/wiki/L%C6%B0u_h%C3%B3a 21.http://vea.gov.vn/vn/truyenthong/tapchimt/cccs/Pages/N%C3%A2ng-cao- hi%E1%BB%87u-qu%E1%BA%A3-qu%E1%BA%A3n-l%C3%BD- t%E1%BB%95ng-h%E1%BB%A3p-ch%E1%BA%A5t-th%E1%BA%A3i- r%E1%BA%AFn-%C4%91%C3%B4-th%E1%BB%8B-t%E1%BA%A1i- Vi%E1%BB%87t-Nam.aspx