Hình 1.1: Cấu tạo của lốp xe đạp, xe máy Tanh: là các sợi thép mạ đồng được bọc su, có tác dụng giúp lốp bám vào vành xe, sợi thép có độ bền uốn, độ bền bẻ gập và bám dính tốt với cao su
XÍ NGHIỆP SĂM LỐP XE ĐẠP, XE MÁY
Giới thiệu lốp xe đạp xe máy
Thông thường, lốp xe đạp có các ký hiệu sau:
✓ Bề rộng hông lốp – đường kính vành, đơn vị mm, ví dụ: 37 – 622
✓ Đường kính ngoài lốp x bề rộng hông lốp, đơn vị inch, ví dụ: 28 x 1 3/8
Còn đối với xe máy thường có ký hiệu:
✓ Bề rộng hông lốp – đường kính vành, đơn vị inch, ví dụ: 2,75 – 17
✓ Ngoài ra trên các chiếc lốp còn các mác nhãn nổi như biểu tượng công ty, tên quốc gia, các thông số kĩ thuật…
Bảo vệ săm chứa khí nén bên trong
Chịu lực kéo, ngoại lực và ma sát với đường, bám chặt vào mặt đường, giảm xóc khi xe chạy
1.1.3 Cấu tạo lốp và tác dụng của các phần trong lốp
Lốp xe máy – xe đạp gồm có 3 thành phần cơ bản như sau:
Mặt lốp: là phần cao su bao phủ bên ngoài lốp, gồm cao su mặt chạy và hông lốp
Cao su mặt chạy là thành phần quan trọng của lốp xe, có chức năng bám đường và chịu ma sát, mài mòn Nó được thiết kế để chống lại va đập và các tác động từ môi trường, đảm bảo an toàn và hiệu suất khi di chuyển trên các loại địa hình khác nhau.
Cao su hông lốp là thành phần quan trọng nằm ở hai bên hông của lốp xe, giúp bảo vệ các lớp vải mành bên trong Nó có khả năng chịu lực uốn gập và chống lại các tác động từ môi trường, đảm bảo độ bền và hiệu suất của lốp.
13 thông thường đối với XĐ-XM thì cao su mặt chạy và hông lốp là một, ngoại trừ lốp có hông là cao su màu
Các lớp vải cán tráng cao su là thành phần cơ bản của lốp, giúp định hình và chịu tải trọng, quyết định độ bền sử dụng của lốp Cao su tráng vải được sử dụng để phủ lên hai mặt của các lớp vải, tăng cường sự bám dính giữa các tầng vải, trong khi đối với lốp xe đạp, có thể chỉ cần tráng cao su lên một mặt vải.
Hình 1.1: Cấu tạo của lốp xe đạp, xe máy
Tanh là các sợi thép mạ đồng được bọc bằng cao su, giúp lốp xe bám chặt vào vành Sợi thép này có độ bền uốn, độ bền bẻ gập và khả năng bám dính tốt với cao su Cao su gót tanh được sử dụng để bọc các sợi tanh, với yêu cầu cần có độ bám dính tốt với kim loại.
Quy trình công nghệ sản xuất lốp
Hình 1.2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất lốp
Quy trình sản xuất lốp xe máy bắt đầu từ việc cung cấp nguyên liệu là cao su bán thành phẩm Sau khi nhận nguyên liệu, xí nghiệp sẽ tiến hành nhiệt luyện cao su, sau đó chia thành hai hướng: một phần sẽ qua máy cán tráng để tạo ra vải cao su, còn phần khác sẽ được đùn thành mặt lốp Vải cao su sau khi cán sẽ được cắt thành các đoạn phù hợp để làm lớp trong của lốp Mặt lốp được đùn ra sẽ có chiều dài bằng chu vi của lốp và hình dạng ban đầu Để hoàn thiện lốp, cần thêm thành phần tanh, có nhiệm vụ chịu lực cho viền lốp khi lắp vào vành Các thành phần này sẽ được đưa vào bộ phận thành hình lốp, tạo ra hình dáng ban đầu Sau đó, lốp sẽ trải
1.2.1.1 Cao su bán thành phẩm
Bảng 1.1: Các loại cao su BTP sử dụng tạo xí nghiệp lốp xe đạp, xe máy
Tên BTP Mã hiệu Độ nhớt Mooney Điểm lưu hóa Độ cứng shore ts1 (phút) tc90 (phút) A
Kiểm tra điểm lưu hóa ở 170°C, 1600C (*), 1800C (**) Độ nhớt của cao su BTP được kiểm tra ở giai đoạn 2, giai đoạn 1 (1), giai đoạn 3
Vải mành là loại vải có kết cấu chủ yếu từ các sợi dọc, với số lượng sợi ngang rất ít, nhằm giữ cho sợi dọc không bị xô lệch Hiện nay, vải mành chủ yếu được làm từ sợi polyamide, thường là nylon 6 và nylon 6,6.
Khi lựa chọn vải mành, cần xem xét kết cấu bao gồm sợi dọc và sợi ngang với mật độ và cường lực sợi phù hợp với yêu cầu của từng sản phẩm Mỗi loại vải mành sẽ có các thông số kỹ thuật khác nhau trong quá trình gia công.
Bảng 1.2: Các loại vải mành
Loại vải Số sợi đơn se thành sợi dọc
Mật độ sợi dọc (sợi/dm)
Mật độ sợi ngang (sợi/dm)
Vải phin có cấu trúc sợi dọc và sợi ngang thẳng góc, với mật độ tương đương, thường được làm từ sợi bông hoặc sợi nylon Do cường lực không cao, vải phin chủ yếu được sử dụng cho các mục đích không yêu cầu khắt khe, như bọc gót lốp xe đạp, nối đầu tanh xe máy và ôtô Tại XĐ – XM, vải phin được áp dụng để nối đầu tanh.
Vải nguyên liệu cần được sử dụng trong vòng 2 giờ kể từ khi mở bao bì cho đến khi đưa vào cáng tráng Đối với các cuộn vải chưa được tráng hết, phần còn lại phải được đóng gói và bảo quản như vải nguyên để đảm bảo chất lượng.
Yêu cầu chung cho thép tanh là có độ bền cao, không gỉ, chống uốn gập tốt, không bị vặn xoắn, bám dính tốt với cao su
Thép tanh có đường kính Φ0,96 mm, với tính chất bám dính kém vào cao su Để cải thiện khả năng bám dính, thép được mạ đồng bên ngoài, giúp hạn chế sự gỉ sét và dễ dàng bảo quản.
1.2.2 Quy trình công nghệ gia công
Cán tráng là quá trình sử dụng máy cán tráng 4 trục để xát một lớp cao su mỏng lên một hoặc hai mặt của vải Yêu cầu trong quá trình này là cao su phải được phân bố đều trên cả hai mặt vải và đạt độ dày theo thiết kế đã định.
✓ VMXĐ: Tráng su 1 mặt, sử dụng 3 trục của máy cán tráng (trục chìa, trục trên, trục giữa)
✓ VMXM: Tráng su 2 mặt cùng lúc, sử dụng 4 trục của máy cán tráng (trục chìa, trục trên, trục giữa, trục dưới)
✓ Vải phin: Xát su lần lượt 2 mặt
1.2.2.1.1 Sơ đồ quy trình cán tráng
Hình 1.4: Sơ đồ quy trình cáng tráng Ổn định
Nhiệt luyện tinh Giàn Bù 1
Trục châm bọt khí Giàn Bù 2
1.2.2.1.2 Nhiệt luyện cao su a Hệ thống máy nhiệt luyện
Hệ thống máy nhiệt luyện gồm:
Máy nhiệt luyện thô bao gồm hai máy luyện hở Φ560, nơi cao su bán thành phẩm được đưa từ xưởng vào để thực hiện quá trình nhiệt luyện Khi cao su đã ôm toàn bộ trục, người công nhân sẽ sử dụng dao để cắt và đảo hai lần bằng tay Sau đó, dải cao su sẽ được chuyển lên băng tải để chuyển sang máy luyện tinh Trong khi đó, khi cao su đã gần hoàn tất quá trình ở máy nhiệt luyện tinh, tấm cao su khác sẽ được đưa lên để tiếp tục quá trình nhiệt luyện thô.
Máy nhiệt luyện tinh là thiết bị quan trọng trong quá trình gia nhiệt cao su để đạt độ dẻo yêu cầu Trên máy, có một trục phụ được gắn để đảo liên tục cao su trong khe trục theo mô hình Hepner Sau khi nhiệt luyện, cao su sẽ được xuất dải và chuyển lên băng tải qua máy cấp su.
Loại cao su được sử dụng trong quy trình này là cao su tờ, yêu cầu lực xé lớn hơn so với cao su cốm, với tỷ số tốc độ giữa hai trục máy khoảng 1,15 đến 1,17 Tiêu chuẩn quy trình nhiệt luyện cũng cần được tuân thủ để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Bảng 1.3: Tiêu chuẩn nhiệt luyện
Cự ly trục (mm) Xuất tấm 6 ÷ 8
Nhiệt độ cho phép của cao su trên máy luyện (100 0 C) 90 ÷ 10 c Mục đích của việc luyện
Máy luyện hở hai trục được sử dụng để nhiệt luyện cao su, giúp đạt được độ dẻo cần thiết cho các công đoạn gia công tiếp theo Trong quá trình này, việc nắm rõ thông số công nghệ và các lưu ý quan trọng là rất cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Tỷ tốc của hai trục ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả luyện, với tỷ tốc càng lớn thì hiệu quả càng cao Tuy nhiên, nếu tỷ tốc quá lớn sẽ dẫn đến việc bẻ gãy nhiều các mạch đại phân tử, làm giảm khối lượng phân tử và ảnh hưởng xấu đến tính chất cơ lý của vật liệu.
Cự ly giữa hai trục càng nhỏ thì hiệu quả luyện càng cao, nhưng nếu quá nhỏ sẽ gây ra lực tách trục, có thể làm hỏng máy Để đạt hiệu quả tối ưu, cao su nên có độ đàn hồi cao và được đặt gần khe hở với bánh răng truyền lực.
Trong quá trình luyện cao su, nhiệt độ tăng cao do ma sát giữa cao su và trục luyện, cũng như ma sát nội bộ trong cao su Để kiểm soát nhiệt độ, cần cung cấp nước làm mát cho trục Nhiệt độ luyện còn phụ thuộc vào đặc tính của từng công đoạn tiếp theo Đối với hỗn hợp cao su cán tráng, yêu cầu hỗn hợp phải dẻo hơn để tăng cường sự kết dính, với nhiệt độ có thể đạt mức cao.
100 0 C Đối với công đoạn ép đùn, nhiệt độ chỉ khoảng 90-95 0 C do cao su vào máy đùn sẽ tăng nhiệt nhanh
Hình 1.5: Máy cán luyện hai trục
✓ Một máy cấp cao su vào khe trục chìa và trục trên
✓ Một máy cấp cao su vào khe trục giữa và khe trục dưới (chỉ dùng với VMXM)
1.2.2.1.4 Nhả vải a Hệ thống nhả vải
Cuộn vải sau khi tháo bao bì và dán cao su nối vải sẽ được lắp vào trục nhả vải Hệ thống nhả vải có hai trục để đảm bảo tính liên tục và rút ngắn thời gian thao tác khi thay cuộn Để nối hai cuộn vải, bàn nối vải được đặt ngay sau trục nhả, gồm bàn kẹp trên và bàn kẹp dưới, được gia nhiệt bằng điện trở Hai đầu cuộn vải được chồng lên nhau, với phần dán cao su nằm giữa hai bàn kẹp.
Nhiệt độ nối vải là 185℃
Thời gian nối vải 55 giây
Loại vải sử dụng: nylon 6 hoặc nylon 66, có ưu điểm nổi bật là chịu nhiệt tốt và độ bền cơ lý cao
Công nghệ sản xuất săm xe đạp, xe máy
Săm có cấu tạo dạng ống tròn có lắp van ở phía trong phần tiếp xúc với vành
Săm được sử dụng như là nơi chứa một lượng không khí cần thiết để đảm bảo lực nâng của lốp
Độ kín khí là yếu tố cơ bản quan trọng nhất đối với săm, với nguyên tắc càng kín khí càng tốt Chất lượng cao su hỗn luyện và cấu trúc của săm đóng vai trò quyết định trong việc đảm bảo độ kín khí hiệu quả.
Săm phải đảm bảo kín khí và chịu lão hoá tốt Độ dãn của săm trong lốp phải đồng đều và cho phép 24 – 35%
Săm xe cần có độ mềm uốn tốt để giảm thiểu sự phát nhiệt khi lốp hoạt động, tránh tình trạng săm bị vò Độ mềm uốn này phụ thuộc vào thành phần pha chế và độ dày của săm.
Săm thường có ký hiệu như lốp (Bề rộng lốp - đường kính vành, đơn vị tính là inch)
Ví dụ: Săm xe máy: 2.25 - 17
1.3.2 Công nghệ ép đùn ống săm
Hình 1.15: Quy trình ép đùn xăm
Cao su BTP được đưa vào máy đùn nguội, qua đầu lọc để loại bỏ tạp chất có trong cao su BTP, lưới lọc 60 lỗ/inch
Sau khi cao su được đưa vào máy luyện hở để đạt độ dẻo, nó sẽ được đưa vào máy ép đùn để tạo ra ống săm với độ dày đồng đều Trong quá trình ép đùn, bột cách li sẽ được thổi vào lòng ống săm để tránh hiện tượng dính Sau khi đùn thành dãy dài, ống săm sẽ được làm mát bằng nước phun sương và sau đó được đưa qua thiết bị thổi khí để loại bỏ nước Khi ống săm đã khô, nó sẽ được in dấu và đưa đến thiết bị đục lỗ để gắn chân van Trước khi gắn, chân van sẽ được mài và quét lớp keo để tăng cường độ kết dính Sau khi gắn chân van, bột cách li sẽ được phun bên ngoài ống săm, cắt theo chiều dài quy định và sắp xếp lên giá Đối với săm hạt gạo, quy trình này sẽ không bao gồm việc gắn chân van.
Sau khi lọc, cao su cần được luyện tiếp để đạt độ dẻo đồng đều, đảm bảo ống săm khi ép đùn ra có độ dày đồng nhất.
Bề mặt ống săm đùn ra phải láng, không lẫn các tạp chất, hạt cao su tự lưu, tầm dày đồng đều
Chân van không bị hở, lệch
❖ Thông số công nghệ quan trọng
Nhiệt độ máy lọc: Không được quá cao (khống chế ≤ 120 0 C) dễ gây tự lưu Không quá thấp để dễ lọc, không làm rách lưới lọc
Nhiệt độ máy đùn cao su cần duy trì trong khoảng 60-70 độ C, vì cao su đã được nhiệt luyện đạt độ dẻo đồng đều trước khi đưa vào máy Nếu nhiệt độ vượt quá mức này, có thể dẫn đến hiện tượng tự lưu và tạo ra tạp chất không mong muốn.
Tốc độ đùn và tốc độ băng tải có ảnh hưởng trực tiếp đến độ dày và chiều rộng của ống săm được sản xuất Để tăng độ dày và chiều rộng của ống, cần giảm tốc độ băng tải và tăng tốc độ đùn.
1.3.2.5 Các khuyết tật trong công đoạn ép đùn ống săm
Trong quá trình ép đùn săm, các khuyết tật thường gặp bao gồm: độ dày, chiều rộng và trọng lượng ống săm không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật; bề mặt ống có sự sần sùi; sự xuất hiện của tạp chất; và hiện tượng tự lưu.
Mục đích: Cắt định dài săm theo tiêu chuẩn Nối hai đầu ống săm lại với nhau
Để thực hiện quá trình nối săm, trước tiên cần kiểm tra máy nối và gia nhiệt dao cắt đến nhiệt độ quy định từ 80 đến 85 độ C Sau đó, đưa săm vào vị trí nối, máy sẽ tự động ép, cắt và nối hai đầu săm lại với nhau theo chương trình đã cài sẵn Sau khi nối, cần kiểm tra kỹ lưỡng phần nối để phát hiện các hư hỏng như nối không dính hoặc pavia dày, từ đó điều chỉnh lại các chế độ đã cài đặt Cuối cùng, săm sau khi nối sẽ được xếp lên khay chờ lưu hóa Cần lưu ý rằng nếu nhiệt độ dao cắt quá thấp sẽ khó dính, trong khi nhiệt độ quá cao có thể gây tự lưu mối nối và làm giảm độ bền khi lưu hóa.
1.3.4 Công đoạn tạo phôi chân van, lưu hóa chân van
1.3.4.1 Công đoạn tạo phôi chân van
Cao su BTP được đưa vào máy luyện hở cho đến khi đạt độ dẻo yêu cầu, sau đó được xuất thành dãi và đưa qua máy đùn nóng Su sau khi đùn thành dạng ống đúng tiêu chuẩn TCTC sẽ được chuyển qua bể làm mát, cắt và xếp lên giá để ổn định Sau khi ổn định, sản phẩm sẽ được cắt thành những phôi chân van theo đúng tiêu chuẩn TCTC.
1.3.4.2 Công đoạn lưu hóa chân van
Gia nhiệt máy lưu hóa chân van đến nhiệt độ yêu cầu, sau đó tiến hành phun silicon chống dính Phôi chân van và ty van được xếp lên khay và đưa vào máy lưu hóa Quá trình lưu hóa diễn ra ở nhiệt độ 176-178 (±2 °C) và áp suất 8.3 (±0.2 kg/cm²) Sau khi khuôn mở hoàn toàn, tiến hành lấy chân van và vận chuyển đến công đoạn tiếp theo.
1.3.4.3 Các nguyên nhân phế và khắc phục
Bảng 1.10: Các hiện tượng phế, nguyên nhân và cách khắc phục trong gia công chân van
Hiện tượng phế Nguyên nhân Khắc phục
- Người CN đặt đầu săm vào má kẹp bị lệch
- Kiểm tra thao tác công nhân
- Tầm dày mặt trong nhỏ
- Điều chỉnh cơ cấu nụ hình miệng mẫu
- Kiểm tra thao tác định hình
Kẹp dọc - BS nhỏ, săm quá dài - Điều chỉnh cơ cấu nụ hình miệng mẫu Lậu nhiệt
- Khuôn lưu hoá đọng nước
- Nhiệt nội áp lẫn nước
- Vệ sinh, kiểm tra khuôn
- Kiểm tra hệ thống ngưng tụ hơi hồi lưu, nhiệt độ, áp suất hơi
- Khuôn trên và khuôn dưới của máy lưu hoá chênh nhau
- Kiểm tra máy lưu hoá
Tạp chất - Do bảo quản sau khi lọc
- Kiểm tra khâu bảo quản su trước khi đưa vào máy ép đùn
- Quét nhiều keo dán lên chân van
- Hơi vào trong săm với áp lực quá lớn
- Kiểm tra thao tác công nhân
- Thử áp lực hơi trước khi đưa săm vào
1.3.5 Định hình, lưu hóa săm
Mục đích của quá trình này là định hình ống săm trước khi đưa vào khuôn lưu hóa, nhằm đảm bảo bề mặt săm tiếp xúc đều với khuôn Để thực hiện, ống săm được đưa vào vành định hình và sử dụng khí nén với áp lực 0,4 Kg/cm2 để bơm căng ống săm, giúp nó trở nên tròn đều.
Phôi săm được định hình bằng cách bơm khí đạt 95% chu vi mặt cắt khuôn lưu hoá Nếu phôi nhỏ, săm sẽ tiếp xúc với khuôn không đều, dẫn đến lão hóa và mỏng, gây hỏng hóc Ngược lại, nếu phôi lớn, khi đóng khuôn, săm dễ bị dập Sau khi định hình, sử dụng Paraffin dẻo để bịt đầu van Cần bơm khí từ từ để đảm bảo săm tròn đều, và thời gian định hình tương ứng với một chu kỳ lưu hóa.
Sau khi đã định hình, tiến hành đưa săm vào khuôn đã được gia nhiệt theo yêu cầu, đảm bảo săm được đặt đúng vị trí và không bị xê dịch Tiếp theo, đóng khuôn và thực hiện quá trình lưu hóa theo quy định Đối với săm xe đạp và xe máy, quá trình lưu hóa diễn ra theo hai chiều: hơi nóng được đưa vào khuôn và hơi nóng được thổi vào bên trong săm.
Bảng 1.11: Thông số công nghệ của lưu hoá săm
Khuôn Áp lực định hình
Thời gian lưu hóa Áp lực (kg/cm 2 )
Săm xe máy 8.3 ± 0.2 170 ± 1.5 0.1 8.3 ± 0.2 176 ± 1.5 3’30’’ Săm xe đạp 8.3 ± 0.2 170 ± 1.5 0.1 8.3 ± 0.2 176 ± 1.5 3’40’’
1.3.5.4 Các khuyết tật trong công đoạn lưu hóa
Các khuyết tật thường gặp tại công đoạn lưu hóa như: sống săm, săm bị nhăn gấp, biến dạng, dày mỏng của săm không đều,…
1.3.6 Khu vực kiểm tra và đóng gói sản phẩm
Sau khi lưu hóa, săm sẽ được chuyển đến khu vực kiểm tra và đóng gói sản phẩm Tại đây, quá trình hút chân không sẽ được thực hiện, sau đó gắn tim ty và tiến hành kiểm tra ngoại quan để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
❖ Đóng gói sản phẩm Đối với xăm xe đạp
Gấp săm lại thành 5, buộc chặt bằng dây cao su và cho vào sọt để chuyển đến khu vực hàn bao Từng chiếc săm sau đó được đưa vào máy hàn bao, và sau khi hoàn tất đóng gói, chúng sẽ được chuyển đến máy đếm trước khi được đổ vào bao PP theo quy định.
May miệng bao PP lại bằng chỉ khâu
Thông tin trên bao PP phải được ghi đầy đủ bằng bút xạ
❖ Đối với săm xe máy
XÍ NGHIỆP CÁN LUYỆN
Các nguyên vật liệu thường sử dụng
Cao su là hợp chất cao phân tử được hình thành từ các phần tử có cấu trúc hóa học giống nhau, tạo thành chuỗi dài với khối lượng phân tử lớn Tính năng của cao su phụ thuộc vào cấu tạo, thành phần hóa học, và sự sắp xếp của các phần tử trong mạch Độ bền nhiệt của cao su liên quan đến năng lượng liên kết của các nguyên tố trong mạch chính; năng lượng liên kết càng lớn, độ bền nhiệt càng cao Cao su có nhóm phân cực lớn hơn trong mạch chính sẽ có lực tác dụng tương hỗ lớn, làm cho mạch phân tử cứng và giảm đàn tính nhanh khi nhiệt độ giảm, với nhiệt độ hóa thủy tinh cao Ngược lại, cao su không phân cực có lực tác dụng tương hỗ nhỏ, giữ cho vật liệu mềm dẻo ngay cả ở nhiệt độ thấp và có nhiệt độ hóa thủy tinh thấp Đối với cùng loại cao su, trạng thái cấu trúc tinh thể có nhiệt độ hóa thủy tinh cao hơn so với trạng thái cấu trúc vô định hình.
Cao su có khối lượng phân tử càng lớn thì các tính năng cơ lý đều tăng, đặc biệt là độ chịu mài mòn và tính đàn hồi
Cao su là loại vật liệu có những tính chất vô cùng tốt:
Cao su, mặc dù có độ bền cơ học thấp hơn so với các vật liệu rắn, lại sở hữu khả năng biến dạng và đàn hồi vượt trội Khi chịu tác động của ngoại lực, một số sản phẩm cao su có thể biến dạng gấp hàng chục lần so với kích thước ban đầu.
Khác với chất lỏng lý tưởng có độ bền cơ học rất thấp và khả năng biến dạng chảy nhớt không thuận nghịch lớn, cao su được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như một vật liệu chịu lực với độ biến dạng đàn hồi nhỏ.
Hỗn hợp cao su được tạo thành từ nhiều cấu tử khác nhau, và các tính chất cơ lý, hóa học của nó phụ thuộc vào bản chất hóa học của các cấu tử này, cũng như kích thước và mức độ phân tán của chúng trong khối cao su Sự tương tác giữa các cấu tử cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các đặc tính của hỗn hợp cao su.
Trong ngành công nghiệp sản xuất săm lốp, cao su là nguyên liệu chính và được phân loại thành ba loại cơ bản Tính chất cơ lý và kỹ thuật của cao su trong hỗn hợp phụ thuộc lớn vào lực tác dụng tương hỗ giữa các đoạn mạch và nhóm thế của mạch đại phân tử Hỗ lẫn nhau giữa các thành phần trong môi trường phân tán cũng ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.
✓ Cao su thiên nhiên: Khai thác từ mủ cây cao su
✓ Cao su tổng hợp: Được tổng hợp từ các hợp chất hóa học khác, chủ yếu là từ dầu mỏ,
✓ Cao su tái sinh: Thoát lưu cao su đã qua lưu hóa
Cao su thiên nhiên được chiết xuất từ cây cao su, với mủ cao su thiên nhiên là nhũ tương chứa 28 - 40% cao su khô, thường được gọi là latex Các hạt cao su trong mủ có kích thước rất nhỏ và hình dạng giống như quả trứng gà.
Cao su thiên nhiên có công thức cấu tạo đặc trưng, với latex có tính kiềm yếu (pH = 7,2) Sau vài giờ bảo quản, pH của latex giảm xuống còn 6,9 ÷ 6,6, dẫn đến hiện tượng đông tụ Để ngăn chặn tình trạng này, cần thêm chất ổn định pH như amoniac 0,5% và KOH 5% nhằm duy trì môi trường pH trong khoảng 10 ÷ 11.
Latex thiên nhiên thường chứa nhiều nước, vì vậy để giảm chi phí vận chuyển và tiện lợi trong sử dụng, latex thường được cô đặc bằng 4 phương pháp chính: ly tâm, bay hơi tự nhiên, tách lớp và điện ly Sau khi cô đặc, latex được chuyển đến nhà xưởng để đánh đông hoặc sử dụng cao su đông tụ tự nhiên để chế biến thành hai dạng phổ biến là cao su tờ và cao su cốm, với nhiều mác cao su khác nhau Quy trình sản xuất cao su thiên nhiên thường tuân theo một sơ đồ công nghệ nhất định.
Hình 2.2: Quy trình sản xuất cao su thiên nhiên
Cao su tờ, được chế biến ở nhiệt độ tối đa 60℃, giúp giảm thiểu quá trình lão hóa và hạn chế việc băm nhỏ, cắt nhỏ, từ đó tăng cường lực kéo đứt so với cao su cốm Các loại cao su tờ được ký hiệu là RSS1, RSS2, RSS3, v.v.
Cao su cốm được sản xuất bằng cách băm nhỏ và xé cao su, sau đó sấy ở nhiệt độ lên đến 120°C, dẫn đến việc mạch cao su bị lão hóa nhiệt và cắt đứt thành những đoạn nhỏ hơn so với cao su tờ Mặc dù chất lượng của cao su cốm kém hơn cao su tờ, nhưng nó lại có độ kết dính và độ mềm dẻo rất cao.
❖ Tính chất của cao su thiên nhiên
✓ Tan trong các dung môi hữu cơ mạch thẳng, mạch vòng, không tan trong rượu, xeton
Cao su thiên nhiên có khả năng kết hợp hiệu quả với nhiều loại phụ gia và chất độn trong quá trình chế biến, cả máy luyện kín lẫn luyện hở Nó dễ dàng trong việc cán tráng và ép đùn, có sức dính tốt, đồng thời có thể trộn lẫn với các loại cao su không phân cực khác như SBR, NBR, BR, Clobutyl với tỷ lệ linh hoạt.
✓ Cao su thiên nhiên có khả năng lưu hóa với lưu huỳnh và các loại xúc tiến thông dụng
Cao su thiên nhiên nổi bật với sức dính và độ đàn hồi tốt, lực kéo đứt và khả năng chống xé rách cao, đồng thời có tốc độ lưu hóa nhanh và giá thành rẻ Tuy nhiên, nó cũng có những nhược điểm như khả năng kháng O2, O3, dầu, axit, kiềm kém, chống lão hóa nhiệt yếu và độ kín khí thấp.
Cao su thiên nhiên là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất các mặt hàng dân dụng như săm lốp cho xe đạp, xe máy và ôtô, cũng như các sản phẩm công nghiệp như băng tải, dây courroie và giày dép Nó được sử dụng trong môi trường không có dầu mỡ và còn được ứng dụng trong lĩnh vực y tế và thực phẩm.
Bảng 2.1: Một số loại cao su được sử dụng trong xí nghiệp
STT Tên NVL Ký hiệu mã
Cao su tự nhiên được chiết xuất từ nhựa cây cao su, trải qua quá trình trùng hợp để hình thành isopren, nhưng vẫn chứa tạp chất, dẫn đến hạn chế về các đặc tính của nó Tỷ lệ liên kết đôi không mong muốn và tạp chất từ phản ứng trùng hợp làm suy giảm các chỉ số đặc tính của cao su tự nhiên, mặc dù quá trình lưu hóa có thể cải thiện phần nào Ngược lại, cao su tổng hợp được sản xuất từ phản ứng trùng ngưng của các cấu trúc đơn như isopren, 1,3-butadiene, chloroprene và isobutylen, cho phép điều chỉnh tỷ lệ để tạo ra các sản phẩm cao su với các đặc tính vật lý, cơ học và hóa học đa dạng hơn.
❖ Một số loại cao su tổng hợp sử dụng trong xí nghiệp
❖ Cao su butadien: BR 9000, KBR 01
Cao su butadien (BR) là sản phẩm được tổng hợp từ butadien 1,3, có màu trắng trong và cấu trúc không gian điều hòa Với nhiều liên kết đôi trong phân tử, cao su BR có khả năng lưu hóa qua hệ thống lưu huỳnh và có thể phối trộn với hầu hết các loại cao su khác.
Công nghệ luyện cao su
Xưởng luyện có 4 máy luyện kín: 370-1, 370-2, 270-4, 270-5; 2 dàn luyện hở, mỗi dàn có 3 máy luyện hở và 2 máy ép đùn
2 dàn luyện hở, mỗi dàn có 3 máy luyện hở
Máy luyện hở số 1 với hệ thống ra su tự động giúp ép cao su qua khe trục, sau đó chuyển xuống băng tải và cung cấp cho máy luyện hở thứ 2.
Khi chuyển su từ máy luyện hở số 1 sang máy luyện hở số 3, cần tiến hành đảo su 3 vòng Nếu trục đảo bị hỏng, thực hiện cắt xả 2 lần trước khi xuất su Trong trường hợp bộ đảo su không di chuyển được, có thể cho su lên trục đảo để thực hiện việc đảo su, thời gian đảo được tính bằng thời gian máy luyện hở xuất hết su Đối với BTP giai đoạn chưa có lưu huỳnh, su có thể xuất trực tiếp mà không cần đảo Xuất su từng mẻ, BTP chưa có lưu huỳnh và BTP giai đoạn cuối có tính chất dính với trục luyện có thể để lại một dải su với bề rộng ≤ 400mm, nhưng cần đảm bảo xuất hết su khi kết thúc mỗi pallet.
Khi có su từ luyện hở số 2 (hoặc luyện hở 1 đối với dây chuyền có hai luyện hở) cấp sang, cần tiến hành xuất su sang giàn làm nguội Trong quá trình xuất su, việc đảo su bằng trục đảo su hoặc cuộn lại thành cục là cần thiết Đối với BTP giai đoạn chưa có lưu huỳnh, BTP xử lý và BTP hồi liệu, su có thể được xuất trực tiếp mà không cần đảo Khi xuất su từng mẻ, chỉ được để lại một dải su với bề rộng ≤ 400mm, và phải xuất hết su ở mỗi pallet.
Gồm động cơ để tạo sự quay cho trục là một motor điện, hộp giảm tốc, bộ truyền động và hai trục luyện
Hình 2.4: Cấu tạo của máy luyện hở
Truyền động từ động cơ chính được truyền qua hộp giảm tốc và các khớp nối, dẫn đến hai trục luyện quay ngược chiều nhau, ép su ở giữa khe hở Khe hở này được điều chỉnh bằng hệ thống vitme đai ốc Để đảm bảo su được đảo đều, máy luyện hở trang bị hệ thống đảo su với hai trục cán nhỏ và cơ cấu chuyển động qua lại Su được nâng lên nhờ hệ thống đảo su, đảo ngược lại và được ép qua hai trục cán nhỏ.
Máy luyện kín là thiết bị quan trọng trong công nghệ cao su, được phân loại dựa trên thể tích buồng luyện; thể tích lớn hơn đồng nghĩa với công suất cao hơn Cơ chế tăng độ dẻo của máy luyện kín là quá trình oxi hóa mạnh mẽ cao su ở nhiệt độ từ 160 đến 190℃, nhờ vào sự ma sát giữa cao su và hai trục quay bên trong máy.
Máy luyện kín có buồng luyện bằng thép tiêu chuẩn, được tráng lớp crom cứng chống mài mòn Buồng luyện chứa hai trục luyện hình oval quay ngược chiều nhau, giúp tăng cường hiệu suất so với máy cán hai trục cùng thể tích Thể tích buồng luyện được giới hạn bởi ram ép, có chức năng nén và giữ vật liệu trong buồng nhờ hệ thống thủy lực Phần trên của máy là phễu nạp liệu, trong khi phần dưới là lỗ tháo liệu đã được hỗn luyện.
Buồng máy, roto, ram ép và các bộ phận tháo có thể được làm mát hoặc gia nhiệt thông qua việc luân chuyển nước hoặc hơi nóng bên trong các thành phần này.
Hình 2.5: Cấu tạo của máy luyện hở
Các nguồn năng lượng như điện, khí nén và nước được cung cấp cho hệ thống máy Khi động cơ khởi động, nó quay và truyền động đến bộ truyền động, làm quay hộp giảm tốc thông qua các khớp nối và bánh răng, từ đó quay trục luyện.
Cửa nạp được mở để đưa nguyên liệu vào, sau đó đóng lại Khi quá trình nạp hoàn tất, ram ép sẽ ép xuống, cửa xả đóng và nêm ở vị trí cài Sau một khoảng thời gian nhào luyện, bơm thủy lực hoạt động để mở nêm và cửa xả, hoàn thành quy trình luyện của máy.
Hiện tại, xí nghiệp đang sử dụng 4 máy luyện kín, bao gồm 2 máy 370 lít cho giai đoạn 1 và các giai đoạn trung gian, 1 máy 270 lít cải tiến cho tất cả giai đoạn, và 1 máy 270 lít cho giai đoạn hóa dẻo và giai đoạn cuối Các máy có khả năng thay đổi luân phiên để luyện các giai đoạn của các BTP khác nhau Tuy nhiên, trong giai đoạn I, máy thường gặp phải bụi than và hóa chất, gây ô nhiễm và hỏng hóc các bộ phận điện, ống dẫn dầu, ống dẫn nước Để khắc phục tình trạng này, cần thực hiện bảo dưỡng định kỳ và vận hành đúng quy trình.
Máy đùn trục vít là công nghệ quan trọng trong xí nghiệp cán luyện, hoạt động với hai trục vít quay ngược chiều nhau Chức năng chính của máy đùn là đẩy hỗn hợp cao su ra khỏi buồng luyện kín để chuyển đến máy cán 2 trục, nơi tạo ra tấm cao su Để kiểm soát nhiệt độ, máy đùn sử dụng nước làm mát cho trục vít và xilanh Do nhiệt độ cao, máy đùn chỉ được sử dụng trong giai đoạn 1 và các giai đoạn trung gian trước khi thêm chất lưu hóa.
Hình 2.6: Cấu tạo của máy đùn hai trục vít
1: Vỏ khuôn, 2: Tấm lọc, 3: Xylanh, 4: Bộ gia nhiệt, 5: Trục vít đôi, 6: Đồng hồ đo cấp liệu, 7: Phễu, 8: Thiết bị đo cấp liệu, 9: Vòng bi, 10: Hộp số, 11: Động cơ điện
Máy đùn trục vít là lựa chọn hiệu quả để luyện su thay cho máy luyện hở, với năng suất cao hơn đáng kể Su được cấp liệu vào máy qua cửa nạp, nơi trục vít quay tạo áp lực để nhào trộn và đẩy su ra khỏi đầu đùn Sau đó, su được chuyển qua hệ thống cán hai trục quay ngược chiều, tạo thành tấm và tiếp tục đi qua hệ thống làm mát.
Hệ thống làm nguội bằng nước có pha talc giúp chống dính cho su khi xuất tấm, với bột talc đóng vai trò quan trọng Sau đó, hệ thống quạt được sử dụng để làm mát và thổi khô, đảm bảo tấm su đạt chất lượng tốt nhất Bộ phận chuyển tấm và kéo tấm su BTP hoạt động đồng bộ với hệ thống cân và cắt BTP, đặc biệt khi có nhu cầu xuất tấm.
Sau khi ra khỏi hệ thống luyện kín, hỗn hợp cao su được đưa vào máy đùn để kéo thành tấm qua hệ thống dung dịch cách ly Tiếp theo, cao su được vận chuyển đến dàn làm nguội, nơi có nhiều máy quạt công suất lớn giúp thổi khô và làm mát cao su về nhiệt độ bình thường Cuối dàn làm nguội là hệ thống cân và cắt, cho phép cao su BTP xuất tấm hoặc xuất dải.
2.2.2 Quy trình luyện cao su
Quá trình sơ luyện cao su nhằm giảm độ nhớt, tăng khả năng tiếp thu phụ gia và tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn gia công sau Ở nhiệt độ cao trong máy luyện kín, cao su được hóa dẻo không nhờ lực cơ học như khi sơ luyện trên máy luyện hở, mà do quá trình oxy hóa làm cắt mạch cao su.
❖ Sơ luyện trên máy luyện kín cần chú ý:
✓ Cao su sống phải được cắt nhỏ để nhiệt sơ luyện được đều
✓ Trọng lượng mẻ luyện được tính theo thể tích làm việc của buồng luyện