Đề tài Tất yếu của nền kinh tế quốc dân,vì vậy của bản này là: Thiết kế đồ án phân xưởng sản xuất săm lốp xe đạp qui cách 650 với năng suất 4.000.000 bộ /năm

PHẦN 1: MỞ ĐẦU Đi lại là một nhu cầu tất yếu của con người, từ xa xưa người ta đã biết sử dụng rất nhiều phương tiện khác nhau để phục vụ cho nhu cầu này. Một trong những phương tiện thông dụng nhất, đơn giản nhất đó là xe đạp.Ở Việt Nam xe đạp vốn là phương tiện truyền thống, có vai trò rất quan trọng đặc biệt trong cuộc kháng chiến chống Pháp thì chiếc xe đạp đã trở thành biểu tượng cho sức mạnh của dân tộc Việt Nam. Hiện nay Việt Nam là một nước đang phát triển với tốc độ tăng trưởng cao, trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước cùng với nó là sự phát triển không ngừng của các loại phương tiện giao thông tiên tiến và hiện đại cả về số lượng, chất lượng cũng như kiểu cách, mẫu mã.Nhưng không vì thế mà xe đạp mất đi vai trò của nó trong nền kinh tế quốc dân vì như chúng ta đều biết ở nước ta có hàng triệu các em học sinh chưa đến tuổi được đi xe máy, ngoài các em được bố mẹ đưa đón bằng phương tiện khác ra còn lại phần lớn là tự đến trường bằng xe đạp. Đi xe đạp không những có tác dụng giảm thiểu số tai nạn giao thông hàng ngày mà còn góp phần chống ô nhiễm môi trường. Đối với một số người có điều kiện kinh tế thì đi xe đạp còn là một môn thể thao hấp dẫn đặc biệt đối với người cao tuổi.Trong khi đó Việt Nam lại là nước có trữ lượng cao su thiên nhiên rất lớn do có điều kiện khí hậu rất thích hợp cho loại cây này phát triển. Trước đây vào những năm đầu tiên của thế kỷ 19 thì nguồn nguyên liệu cao su là một trong những nguồn nguyên liệu qúi hiếm nhất được trồng ở Việt Nam và các nước có khí hậu nhiệt đới. Lúc đó cao su sau thu hoạch sẽ được đóng thành tảng rồi chở về châu Âu để sản xuất các sản phẩm có giá trị như săm lốp ô tô, xe máy, các dụng cụ thể thao, đệm lót. Cho đến nay thì cao su vẫn là nguồn nguyên liệu hàng đầu của Việt Nam. Để phát huy các điều kiện thuận lợi về nguồn cao su thiên nhiên dồi dào cùng với các nguồn nguyên liệu khác như dầu mỏ, than đá,đất đai thì việc xây dựng một nhà máy sản xuất săm lốp xe đạp có công suất vài triệu bộ trên năm là một nhu cầu tất yếu đối với đất nước ta trong giai đoạn hiện nay.Đó cũng là nhu cầu tất yếu của nền kinh tế quốc dân,vì vậy đề tài của bản đồ án này là: Thiết kế phân xưởng sản xuất săm lốp xe đạp qui cách 650 với năng suất 4.000.000 bộ /năm. PHẦN 2: LÝ THUYẾT CHUNG 1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SĂM LỐP XE ĐẠP QUI CÁCH 650 Lịch sử phát triển: . Mới đầu con người chỉ biết sử dụng bánh xe bằng gỗ. Đến giữa thế kỷ 18 người ta đã biết dùng cao su nẹp vào quanh bánh xe để giảm xóc, làm cho bánh xe lăn trên đường được êm hơn. Năm 1887, Dunlôp người Ailen đã có sáng kiến dùng không khí được nén trong vỏ bọc bằng cao su để làm giảm xóc cho xe đạp: chiếc xe có lốp bơm hơi đầu tiên ra đời với kỹ thuật còn rất thô sơ. Hai năm sau việc sản xuất ra săm xe đạp bắt đầu. Từ việc phát minh ra lốp xe đạp bơm hơi, anh em nhà Michelin đã áp dụng sản xuất lốp bơm hơi cho xe ôtô. Về nguyên lý, lốp bơm hơi ngày nay giống như thời kỳ ban đầu. Thời kỳ đầu lốp có phần rỗng chứa không khí nén nhỏ, bụng lốp hẹp, đường kính ngoài lớn do vậy thường phải bơm hơi với áp lực cao để chịu được tải trọng của xe và tải nặng. Để đảm bảo độ bền của lốp dưới áp lực cao khi làm việc, lốp có cấu tạo 1 hoặc nhiều lớp vải tạo hình với 2 vòng thép (vòng tanh) để định vị lốp với vành. Thời kỳ đầu người ta dùng vải dệt có nhược điểm là khi lốp làm việc các sợi vải bị dãn ra, cọ xát với nhau sinh nhiệt và gây rách vải, lốp mau bị hỏng. Dần dần người ta cải tiến nâng cao chất lượng lốp xe bằng cách thay thế vải dệt bằng vải mành, vải mành là loại vải chỉ có sợi dọc là chính (chịu lực), rất ít các sợi ngang. Vai trò của sợi ngang là giữ cho sợi dọc ít bị xô lệch trong quá trình gia công sản phẩm nên chúng thường có kích thước sợi nhỏ hơn và rất thưa. Nhờ vậy lốp chịu biến dạng tốt hơn, ít sinh nhiệt do ma sát giữa sợi với sợi nhỏ hơn. Độ bám dính giữa các lớp vải và cao su có ảnh hưởng nhiều đến tính năng cơ lý và khả năng làm việc (tuổi thọ) của lốp, vì vậy người ta cải tiến và nâng cao chất lượng của vật liệu làm vải mành. Từ vật liệu là sợi bông dần được thay thế bằng sợi tổng hợp. Người ta chọn loại vật liệu làm vải mành phù hợp mục đích sử dụng và đảm bảo các tính năng kỹ thuật, tính kinh tế. Việc nâng cao tính năng của sợi mành cho phép tăng dung lượng của lốp, giảm đường kính ngoài và đường kính vành và cho phép giảm áp lực bơm hơi trong lốp, làm cho lốp có độ giảm xóc tốt hơn. Để giảm khả năng trượt của lốp xe trên mặt đường, người ta tạo ra hoa lốp (bằng các dạng rãnh khía) trên mặt chạy của lốp. Săm được phát minh ra nhằm mục đích duy trì áp lực không khí được bơm vào trong lốp. Vì vậy săm là 1 sản phẩm thường đi kèm với lốp để lắp thành bánh xe. Yêu cầu cao nhất đối với săm là giữ kín khí và bền trong điều kiện lốp làm việc (đối với lốp ôtô còn phải bền nhiệt). Phạm vi ứng dụng của lốp bơm hơi là làm cho các loại xe chạy trên đường bộ (không có đường ray): đường giao thông, công trường, nông trường... 1.2. Cấu tạo bộ săm, lốp xe đạp. (hình vẽ) Hình 1: phối cảnh chụp của chiếc lốp xe đạp hình 2: cấu tạo mặt cắt lốp xe đạp. Cấu tạo lốp gồm 3 phần chính: Tanh, hông lốp, mặt lốp. -Tanh: tanh nằm ở phần gót của lốp và được làm bằng thép CT3 có đường kính 2, 1mm. Mỗi lốp có 2 sợi tanh , chiều dài định mức của mỗi sợi tanh là 2100 và được cuốn 1 vòng. Tanh được bọc cao su bên ngoài và có 2 lớp vải (1 lớp vải mành và 1 lớp vải phin ) vắt qua. Để tăng độ ổn định của tanh, tăng khả năng bám dính giữa tanh và cao su bọc tanh thì tanh phải được xử lý bề mặt trước khi bọc cao su. -Hông lốp : hông lốp có chiều dày khoảng 3±0,3 mm. Trong hông lốp gồm có 2 phần: +phần 1: gồm có 2 lớp vải cán tráng bằng cao su và nằm phía trong cùng của lốp , chiều dày của lớp này = 1,2± 0,3 mm. Đây chính là lớp chịu lực của lốp xe. +phần 2: gồm 1 lớp cao su nằm sát bên ngoài của 2 lớp vải cán tráng trên. Lớp này có chiều dày 1,8 ± 0,3 mm. Vai trò của lớp này là bảo vệ lớp chịu lực và tăng độ cứng của lốp. -Mặt lốp : là lớp ngoài cùng của lốp. Nó có chiều dày khoảng 4 và có hoa lốp để bám đường. 2. THÀNH LẬP ĐƠN PHA CHẾ CAO SU BÁN THÀNH PHẨM. 2.1 Bộ đơn pha chế cho mỗi cao su bán thành phẩm. Cấu tạo lốp xe đạp có 3 phần: mặt lốp, thân lốp và tanh. Các bộ phận này nằm ở các vị trí khác nhau với chức năng nhiệm vụ khác nhau, chịu những tác động khác nhau khi bánh xe làm việc. 2.1.1. Cao su mặt lốp. Mặt lốp xe là phần cao su ngoài cùng nơi lốp xe tiếp xúc với mặt đường. Khi bánh xe làm việc mặt lốp chịu ma sát mạnh với mặt đường nên khả năng bị mài mòn cao, có khả năng chóng bị lão hóa do nhiệt và bị bong tróc do mặt lốp va đập với mặt đường gồ ghề... do vậy yêu cầu đối với hợp phần cao su bán thành phẩm là có các tính năng chống lại các khả năng trên: chống mài mòn, chống lão hóa, bền cơ học... Cao su thiên nhiên được chọn là thành phần chính của hợp phần tạo nên vỏ lốp. Nhưng để có được các đặc tính kỹ thuật nhằm đáp ứng yêu cầu sử dụng thì người ta phải thay đổi cấu trúc không gian của cao su. Quá trình làm thay đổi các tính chất cơ lý của cao su dưới tác dụng của lưu huỳnh (S) được gọi là lưu hóa. Khi lưu hóa cao su xảy ra các phản ứng khâu mạch tạo cho cao su có mạch không gian làm tăng tính năng cơ lý của cao su. CH3 ê ~ CH = C – CH2 - CH2 – CH = C – CH2 – CH2 - CH = C – CH2 ~ ê ê CH3 CH3 CH3 ê ~ CH = C – CH2 - CH2 – CH = C – CH2 – CH2 - CH = C – CH2 ~ ê ê CH3 CH3 + S Xúc tiến ê ê Sx CH3 CH3 Sx CH3 ê ê ê ê ê ~ CH – C – CH2 - CH2 – CH = C – CH2 – CH2 - CH – C – CH2 ~ ê ê Sx CH3 CH3 Sx CH3 ê ê ê ê ê ~ CH – C – CH2 - CH2 – CH = C – CH2 – CH2 - CH – C – CH2 ~ ê ê Sx Sx ê ê Các chất có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng lưu hóa gọi là chất xúc tiến và trợ xúc tiến. Ngoài ra, để chống lại sự lão hóa, tăng thời gian sử dụng người ta sử dụng chất phòng lão. Để giảm giá thành sản phẩm người ta sử dụng thêm chất độn. Để có màu sắc sản phẩm khác nhau người ta sử dụng các chất tạo màu. Khi lựa chọn các chất phối hợp để tăng hợp phần cho cao su mặt lốp cần lưu ý để đảm bảo khả năng chống mài mòn, có độ bền và bền nhiệt cao, độ cứng phù hợp, đảm bảo chất lượng sản phẩmthoả mãn các tính năng sử dụng. Các chất phối hợp cho hợp phần cao su là: + Hệ thống chất lưu hóa: - Lưu huỳnh: Sử dụng với hàm lượng khoảng 3 phần khối lượng (PKL), đủ để phản ứng tạo mạng không gian cho cao su, vừa đảm bảo các tính năng cơ lý của cao su. Sử dụng hàm lượng lưu huỳnh cao quá làm giảm độ bền, giảm độ đàn hồi, tăng độ cứng và tăng khả năng mài mòn của vật liệu. Hàm lượng lưu huỳnh cao quá sẽ dư thừa cho phản ứng lưu hóa gây hiện tượng thoát lưu trên bề mặt sản phẩm (biến trắng bề mặt). - Xúc tiến: thường sử dụng nhóm xúc tiến Thiazol, Guanidin. Các hợp chất thuộc nhóm Thiazol thường dùng là Mercaptobenzothiazol (xúc tiến M), 2-benzothiazol disunfit (xúc tiến DM), guanidin NN’-difenilguanidin (xúc tiến D). Nhóm xúc tiến guanidin có mức độ hoạt động hóa học yếu nhưng được sử dụng với mục đích làm trợ xúc tiến lưu hóa cho xúc tiến nhóm thiazol. Xúc tiến thiazol tạo cho sản phẩm cao su có độ bền nhiệt cao, tăng khả năng chịu mài mòn, được sử dụng với hàm lượng khoảng 2 PKL. Trợ xúc tiến: Để tăng khả năng hoạt hóa cho hệ xúc tiến người ta sử dụng trợ xúc tiến. Thường sử dụng các hợp chất vô cơ làm chất trợ xúc tiến nhưng phổ biến nhất là ôxit kẽm (ZnO). Ôxit kẽm có ưu điểm là ít độc, không làm đổi màu cao su , dễ kiếm, giá thành rẻ, nó có độ ổn định cao và không gây ra hiện tượng ôxy hóa mạch đại phân tử. Khi sử dụng kết hợp ôxit kẽm với các axit béo hữu cơ như axit Stearic… sẽ làm tăng khả năng hoạt hóa quá trình lưu hóa. Nó được giải thích bằng việc tạo phức giữa ôxit kẽm, axit béo và xúc tiến lưu hóa. Zn2+ N C S S R O O C Zn C O O R N C S S 2- 2- Việc hình thành các phức chất giữa xúc tiến, trợ xúc tiến (ZnO), và axit stearic dẫn đến sự thay dổi trạng thái cấu trúc ban đầu của các chất có trong hợp phần. Ngoài ra phức này còn có khả năng hoà tan tốt vào hợp phần cao su nên hệ thống lưu hóa được phân tán đều trong hợp phần, tạo cho phản ứng khâu mạch xảy ra đồng đều trong cao su, đảm bảo chất lượng đồng đều. ZnO còn tham gia phản ứng với S tạo ra sunfit kẽm và phản ứng với xúc tiến lưu hóa để hình thành các muối kẽm của xúc tiến lưu hóa. Cơ chế phản ứng trong hợp phần cao su có xúc tiến M như sau: N C S Zn 2 + S8 N C S N C S S S + ZnS N C S N C S S S t0 N C S S· 2 N C S + ZnS N C S Zn 2 + SHH S SHH (Lưu huỳnh hoạt hóa) vừa hình thành dễ dàng tham gia vào phản ứng chuyển gốc sang cao su. Hàm lượng ôxit kẽm trong hợp phần cao su mặt lốp tương đối nhiều (khoảng 7 PKL) nhằm làm cho cao su mặt lốp có độ cứng và đanh hơn, chịu mài mòn tốt hơn. + Chất độn: gồm có chất độn tăng cường và chất độn trơ: Chất độn tăng cường được đưa vào hợp phần nhằm làm tăng tính năng cơ lý của cao su, tăng tính năng sử dụng sản phẩm của sản phẩm cao su. Chất độn trơ được đưa vào nhằm tăng thể tích của vật liệu nhờ đó làm giảm giá thành của sản phẩm. Tác dụng tăng cường lực của chất độn phụ thuộc vào bản chất hóa học củachất độn và polyme, đặc trưng tương tác lẫn nhau giữa chúng và hàm lượng của chất độn trong hợp phần. Do điều kiện làm việc khắc nghiệt nên hợp phần cao su mặt lốp phải có độ bền cơ học cao, khả năng chống mài mòn cao và khả năng chống lão hóa nhiệt tốt. Để đạt được những đặc tính kỹ thuật đó, người ta sử dụng hỗn hợp than đen kỹ thuật HAF100 » 20 PKL và HAF50 » 10 PKL làm chất độn tăng cường nhằm tăng tính năng cơ lý và tăng tính chịu nhiệt của cao su. Than đen HAF100 có mức độ phân tán lớn (diện tích bề mặt riêng =100m2/g) nên khả năng tăng cường lực cho cao su cao. Than đen HAF50 tăng khả năng truyền nhiệt (diện tích bề mặt riêng =50m2/g) Bột nhẹ (CaCO3) là chất độn trơ thường được sử dụng cùng với chất độn tăng cường với tỷ lệ phù hợp nhằm làm giảm giá thành sản phẩm nhưng ít gây ảnh hưởng đến hiệu quả tăng cường lực của chất độn tăng cường. Trong thời gian tồn trữ hoặc gia công hợp phần cao su bị biến tính dưới tác động của của ánh sáng, do ma sát và do một số kim loại, do vậy làm giảm cơ tính của cao su. Khi sản phẩm cao su được sử dụng nó cũng chịu tác động mạnh liệt của ánh sáng, nhiệt độ, ma sát, va đập… dẫn đến hiện tượng sản phẩm bị biến cứng, có vết nứt, tính năng cơ lý giảm. Để làm giảm các tác động xấu đến chất lượng sản phẩm, kéo dài thời gian sử dụng và nâng cao tính ổn định cho sản phẩm, người ta cho thêm vào hợp phần cao su các chất phòng lão với hàm lượng thấp. Thường sử dụng phòng lão A và phòng lão D. Phòng lão A có tác dụng chống ôxy hóa do nhiệt độ, do tác động của lực cơ học. Phòng lão D có tác dụng phân tán trong cao su, bảo vệ cao su chống ôxy hóa, chịu nhiệt tốt. Cơ chế phòng lão như sau: NH R + RH + Phòng lão A N Gốc bền RH + N Gốc bền Phòng lão D NH R + - Chất phòng lão vật lý: Thường dùng Parafin làm chất phòng lão vật lý, nó được cho vào hợp phần cao su nhằm tạo ra lớp màng bề mặt ngăn chặn ôxy trong không khí tấn công, ngăn thấm nước và làm bóng đẹp sản phẩm. Thường dùng khoảng 3 PKL. Nếu cho nhiều Parafin sẽ ảnh hưởng xấu tới sức dính và tính kháng ăn mòn của sản phẩm. Chất làm mềm Colofan với hàm lượng thấp nhằm tăng độ bám dính, chống rạn nứt bề mặt cao su. Nhằm mục tiêu vừa đảm bảo tính năng cơ lý của sản phẩm theo yêu cầu vừa đảm bảo tính kinh tế có thể sử dụng đơn pha chế mặt lốp như sau: (xem bảng 1.1) Bảng 1.1: Đơn pha chế mặt lốp xe đạp Stt Nguyên vật liệu Phần khối lượng 1 Cao su crepe 33 100 2 ZnO 7 3 Axit Stearic 3 4 Parafin 2 5 Colofan 3 6 HAF 100 20 7 HAF 50 10 8 CaCO3 40 9 Xúc tiến M 0,5 10 Xúc tiến DM 0,8 11 Xúc tiến D 0,5 12 S 2,5 13 Phòng lão A 1,5 14 Phòng lão D 0,9 Cộng 191,7 Các tính năng cơ lý của cao su bán thành phẩm mặt lốp xe đạp phải đảm bảo các thông số sau: Stt Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả 1 Rheometer ở 1700C TS1 TC90 Phút Phút - - 2 Thời gian lưu hóa 1420C Phút 10 3 Độ cứng Shore A 68 4 Độ dãn dài kéo đứt % 432 5 Độ bền kéo đứt N/cm2 1420 6 Định dãn 300% N/cm2 925 7 Độ dãn dài dư % 22 8 Khối lượng riêng g/cm3 1,345 9 Lượng mài mòn cm3/1,61 km 1,193 2.1.2 Cao su cán tráng. Cán tráng là một bộ phận quan trọng trong dây chuyền sản xuất lốp xe để tạo ra bán thành phẩm tạo nên phần cốt vải chịu lực của lốp. Cán tráng nhằm phủ tráng 1 lớp cao su mỏng lên bề mặt vải mành. Vì vậy cao su bán thành phẩm dùng để cán tráng phải có độ bám dính tốt với vải, có độ linh động nhất định để có thể ép luồn vào khe giữa các sợi vải mành, liên kết với vải mành tạo thành một hệ thống bền chắc. Ngoài ra, do phải định hình thân lốp bằng nhiều lớp vải mành mỏng xếp với nhau nên yêu cầu có độ độ đàn hồi cao, tải nhiệt tốt. Do đó đơn phối trọn hợp phần cao su cho cán tráng được chọn thành phần tương tự như đơn cao su mặt lốp nhưng vó tỉ lệ phối trộn khác hơn: Hợp phần cao su cán tráng sử dụng hàm lượng trợ xúc tiến ôxit kẽm thấm hơn trong cao su mặt lốp để đảm bảo cho cao su cán tráng dẻo hơn, độ đàn hồi cao hơn. Ngoài ra còn sử dụng thêm xúc tiến Thiuram D có độ hoạt hóa cao, tạo ra cầu nối monosunfit làm cho cao su mềm dẻo hơn, khả năng truyền nhiệt từ lớp ngoài vào lớp trong nhanh, trong quá trình lưu hóa nên đảm bảo tính đồng đều trong toàn bộ sản phẩm. Ngoài việc tạo phức giữa ZnO, axit béo, xúc tiến lưu hóa và tạo thành muối kẽm của xúc tiến lưu hóa, khi có mặt nhóm Thiuram, xảy ra phản ứng: N – C – S – S – C – N N – C – S – S – C – N CH3 CH3 CH3 CH3 S S H3C H3C S S H3C H3C H3C H3C S S H3C H3C N – C – N – C – H3C H3C S S H3C H3C N – C – S – N – C – Và H3C S S H3C H3C S S H3C H3C N – C – N – C – 2 S + S ZnS H3C 2 H3C H3C H3C S S H3C H3C N – C – S N – C – Zn H3C + S S S H3C H3C S S H3C H3C N – C – N – C – + S S8 S H3C H3C S S H3C H3C N – C – S – S – N – C – + S S6 S S Các gốc lưu huỳnh tự do sinh ra rất hoạt động tham gia phản ứng khâu mạch các đại phân tử cao su bằng các cầu nối monosunfit, diunfit mạng lưới không gian. | | S S | | ~ CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 ~ | Sx | ~ CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 ~ | | Sx S | | Hàm lượng chất độn tăng cường (than đen) sử dụng thấp hơn so với cao su mặt lốp. Do yêu cầu độ bền động học cao hơn là chịu mài mòn nên nhằm tạo ra hợp phần cao su có khả năng chịu lực cao, tránh được hiện tượng mỏi cao su, người ta sử dụng than có diện tích bề mặt riêng lớn (HAF100) với hàm lượng thấp hơn, sử dụng than HAF50 với hàm lượng cao hơn. Hàm lượng chất phòng lão A và D được sử dụng thấp hơn vì để tránh gây ảnh hưởng xấu đến sức dính của cao su với vải mành và tính kháng mòn của sản phẩm sau lưu hóa. Chất làm mềm Colofan được sử dụng với một hàm lượng nhỏ nhằm làm tăng độ bám dính giữa cao su với vải mành. Từ những yêu cầu trên, ta xây dựng đơn pha chế cho hợp phần cao su cán tráng như sau: (bảng 1.2) Bảng 1.2: Đơn pha chế hợp phần cao su cán tráng vải mành. Stt Nguyên vật liệu Phần khối lượng 1 Cao su (crepe 33) 100 2 HAF 100 10 3 HAF 50 10 4 CaCO3 40 5 ZnO 5 6 Axit Stearic 3 7 Parafin 3 8 Colofan 3 9 Xúc tiến M 0,5 10 Xúc tiến DM 0,5 11 Xúc tiến D 0,5 12 Thiuram D 0,5 13 Lưu huỳnh (S) 2,2 14 Phòng lão A 1,2 15 Phòng lão D 0,8 Cộng 180,2 2.1.3. Cao su bọc tanh. Vòng tanh của lốp được làm bằng kim loại (thép) có nhiệm vụ định vị lốp trên vành xe. Vòng tanh bằng kim loại được phủ 01 lớp cao su mỏng ra ngoài nhằm bảo vệ tanh không bị gỉ hỏng, ngoài ra nó còn góp phần tạo kết cấu gót lốp hợp lý: cứng vững và ổn định. Vòng tanh có vai trò rất quan trọng: nói tạo nên kết nối giữa vải mành và cao su hông lốp vì vậy yêu cầu của cao su bọc tanh là phải có độ bám dính tốt với kim loại (vòng tanh) và lớp vải mành. Ngoài ra còn yêu cầu cao su bọc tanh có độ cứng nhất định (đanh) để tăng độ cứng vững của vòng tanh trên lốp. Để tăng cường độ cứng của cao su bọc tanh người ta tăng hàm lượng chất độn trơ (CaCO3), chất độn tăng cường sử dụng ít vì không cần độ bền cao. Sử dụng hàm lượng trợ xúc tiến ZnO để tạo cho cao su có độ cứng đanh cao hơn. Hợp phần này không sử dụng chất phòng lão vật lý Parafin vì nó làm giảm độ cứng cao su, giảm sức dính của cao su với tanh và vải mành. Từ những yêu cầu kỹ thuật trên, người ta xây dựng đơn pha chế hợp phần cao su bọc tanh như sau: (bảng 1.3) Bảng 1.3: Đơn pha chế hợp phần cao su bọc tanh Stt Nguyên vật liệu Phần khối lượng 1 Cao su (crepe 33) 100 2 HAF 100 10 3 CaCO3 40 4 ZnO 7 5 Axit Stearic 3 6 Colofan 3 7 Xúc tiến M 0,5 8 Xúc tiến DM 0,8 9 Xúc tiến D 0,5 10 Lưu huỳnh (S) 2,5 11 Phòng lão A 1,2 12 Phòng lão D 0,8 Cộng 169,3 2.1.4. Cao su cốt hơi. Cốt hơi là sản phẩm được sử dụng khi lưu hóa lốp trong khuôn, được gọi là công nghệ lưu hóa dùng cốt hơi. Cốt hơi có dạng hình ống như săm nhưng có biên dạng mặt cắt được thiết kế phù hợp với biên dạng mặt cắt của lốp trong khuôn lưu hóa. Khi lưu hóa cốt hơi được đặt trong lòng lốp và được nạp khí nén với áp lực cao vào trong, làm cốt hơi giãn nở ra ép sơmi lốp vào khuôn. Khi kết thúc lưu hóa thì xả áp ra ngoài mở khuôn và lấy cốt ra khỏi sản phẩm. Vì vậy yêu cầu đối với cao su làm cốt hơi là phải có độ thấm khí nhỏ, đàn hồi tốt và bền nhiệt. Chọn cao su Butyl làm nguyên liệu để phối trộn với các chất lưu hóa, chất độn, phụ gia… để hợp phần đáp ứng được các yêu cầu làm việc khắc nghiệt của cốt hơi mặc dù nó có giá nguyên liệu cao. Trong cao su Butyl có hàm lượng liên kết không no trong mạch rất ít vì vậy nó có độ thẩm thấu khí rất nhỏ, độ bền nhiệt cao. Vì hàm lượng liên kết không no thấp nên sử dụng hệ lưu hóa là lưu huỳnh với hàm lượng nhỏ phối hợp với nhựa phenolformandehyt. Nhựa phenolformandehyt tham gia vào phản ứng khâu mạch cao su Butyl theo cơ chế gốc tạo các cầu nối C-C rất bền, làm tăng khả năng chịu nhiệt cho hợp phần cao su sau lưu hóa. Ưu điểm nối bật khi dùng phenolformandehyt làm chất lưu hóa còn ở chỗ là có đàn hồi mỏi cao hơn. Hàm lượng chất xúc tiến lưu hóa phải sử dụng thấp xuống tương ứng với hàm lượng lưu huỳnh sử dụng. Nếu hàm lượng trợ xúc tiến ZnO cao quá sẽ dư và tồn tại trong sản phẩm. Khi làm việc ở nhiệt độ cao (trong lốp lưu hóa) sẽ tạo ra gốc tự do và bị lão hóa. Chất độn được sử dụng là than kỹ thuật (không sử dụng chất độn trơ) phối hợp với các chất lưu hóa và phụ gia khác có đơn pha chế như sau: (xem bảng 1.4). Bảng 1.4: Đơn pha chế hợp phần cao su cốt hơi. Stt Nguyên vật liệu Phần khối lượng 1 Cao su Butyl BK0865 100 2 HAF 100 30 3 HAF 50 20 4 SRF 10 5 ZnO 5 6 Colofan 3 7 Axit Stearic 3 8 Xúc tiến DM 0,75 9 Xúc tiến D 0,35 10 Lưu huỳnh (S) 1,2 11 Nhựa phenolformandehyt 18 12 Phòng lão A 0,7 13 Phòng lão D 0,7 Cộng 192,7 Các tính năng cơ lý của cao su bán thành phẩm cao su cốt hơi phải đạt tiêu chuẩn sau: Stt Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả 1 Rheometer ở 1700C TS1 TC90 Phút Phút - - 2 Thời gian lưu hóa 1700C Phút 40 3 Độ cứng Shore A 60 4 Độ dãn dài kéo đứt % 636 5 Độ bền kéo đứt N/cm2 1425 6 Định dãn 300% N/cm2 614 7 Độ dãn dài dư % 12 8 Khối lượng riêng g/cm3 1,125 2.1.5 Thành lập bộ đơn pha chế hợp phần cao su cho săm xe đạp. Săm là bộ phận không thể thiếu trong bộ săm lốp. Săm có dạng hình ống, có van để bơm không khí vào khi săm nằm trong lốp để làm nhiệm vụ giảm xóc cho xe. Yêu cầu của vật liệu làm thân săm là phải có độ bền xé rách cao, có dộ thấm khí nhỏ. Ngoài ra săm cần có độ mềm dẻo phù hợp, có độ đàn hồi tốt. Có một số loại cao su tổng hợp được sử dụng để làm săm rất tốt, đạt được các yêu cầu như có tính kín khí cao, độ bền tốt nhưng giá thành tương đối cao. Vì vậy cao su thiên nhiên vẫn được sử dụng rộng rãi để sản xuất săm xe đạp hiện nay vì công nghệ sản xuất thuận lợi hơn, giá thành hợp lý hơn. Cao su thiên nhiên được phối hợp với các chất độn lưu hóa, chất phụ gia, chất xúc tiến tạo nên hợp phần cao su để sản xuất săm. Do không có yêu cầu cao về độ bền cơ lý đồng thời cao su thân săm phải có đàn tính thấp nên sử dụng chất độn tăng là than đen SRF – than đen bán cứng. Sử dụng hàm lượng chất trợ xúc tiến lưu hóa thấp hơn để cao su có độ mềm dẻo, độ đàn hồi cao. Sử dụng hàm lượng xúc tiến DM nhằm tăng độ mềm dẻo cho cao su đồng thời tránh hiện tượng hợp phần cao su bị tự lưu do quá trình gia công trong máy ép đùn. Từ những yêu cầu đó, có thể xây dựng đơn pha chế cho hợp phần cao su thân săm như sau: (xem bảng 2.1) Bảng 2.1: Đơn pha chế cho cao su thân săm Stt Nguyên vật liệu Phần khối lượng 1 Cao su (crepe 33) 100 2 SRF 30 3 HAF 50 10 4 CaCO3 40 5 ZnO 5 6 Axit Stearic 3 7 Parafin 3 8 Colofan 3 9 Xúc tiến M 0,5 10 Xúc tiến DM 0,5 11 Xúc tiến D 0,5 12 Thiuram D 0,5 13 Lưu huỳnh (S) 2,2 14 Phòng lão A 1,2 15 Phòng lão D 0,8 Cộng 180,2 2.2 Bộ đơn tổng hợp Bảng 2.2:Đơn pha chế tổng hợp của các hợp phần cao su Stt Nguyên vật liệu Mặt lốp Cán tráng Tanh Cốt hơi Săm 1 Crepe 33 100 100 100 - 100 2 BK 0865 - - - 100 - 3 ZnO 7 5 7 5 5 4 Axit stearic 3 3 3 3 3 5 Parafin 2 3 - - 3 6 Colofan 3 3 3 3 3 7 Bột nhẹ 40 40 40 - 40 8 HAF 100 20 10 10 30 - 9 HAF 50 10 10 - 20 10 10 SRF - - - 10 30 11 Xúc tiến M 0,5 O,5 0,5 - 0,5 12 Xúc tiến DM 0,8 0,5 0,8 0,75 0,5 13 Thiuram D - 0,5 - - 0,5 14 Xúc tiến D 0,5 0,5 0,5 0,35 0,5 15 Lưu huỳnh 2,5 2,2 2,5 1,2 2,2 16 Phòng lão A 1,5 1,2 1,2 0,7 1,2 17 Phòng lão D 0,9 0,8 0,8 0,7 0,8 18 Nhựa PF - - - 18 - 3. NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT 3.1 Nguyên vật liệu cho tất cả các bán thành phẩm. 3.1.1. Cao su thiên nhiên. Thành phần của cao su thiên nhiên bao gồm nhiều nhóm chất hoá học khác nhau mà phần chủ yếu là cacbuahydro, ngoài ra còn độ ẩm, các chất trích ly bằng axêtôn, các chất nitơ (chủ yếu là protein) và các chất khoáng (- CH2- C = CH - CH2-)n ú CH3 Tính chất cơ lý, tính năng kỹ thuật của cao su thiên nhiên được xác định bằng mạch cacbuahydro tạo thành từ các mắt xích isopenten. Iso penten có thể tham gia phản ứng tạo mạch đại phân tử ở các vị trí 1,4; 1,2; 3,4. Phụ thuộc vào vị trí liên kết để tạo thành mạch đại phân tử nhận được các loại polyme có tính chất cơ lý, tính năng kỹ thuật khác nhau và được sử dụng vào những lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Cao su thiên nhiên là polyisopren có mạch đại phân tử được hình thành từ các mắt xích isopenten cis đồng phân liên kết với nhau ở vị trí 1,4 H3C H2C H CH2 C = C CH2 C = C H3C H CH2 H3C CH2 H C = C CH2 Ngoài các mắt xích isopenten 1,4 cis đồng phân, trong cao su thiên nhiên còn có khoảng 2% các mắt xích isopenten tham gia vào mạch đại phân tử ở vị trí 3,4. Khối lượng phân tử trung bình cao su thiên nhiên là 1,3.106. Mức độ dao động rất nhỏ (từ 106 ¸ 2.106). Ở nhiệt độ thấp cao su thiên nhiên có cấu trúc tinh thể: độ cứng tăng lên, bề mặt bị mờ. Nóng chảy ở nhiệt độ ~ 40oC Ở nhiệt độ 20oC đến 30oC, cao su sống dạng crepe kết tinh ở đại lượng biến dạng dãn dài 70%, hỗn hợp cao su đã lưu hoá kết tinh ở đại lượng biến dạng dãn dài 200%. Cao su thiên nhiên được đặc trưng bằng các tính chất vật lý sau: Khối lượng riêng [kg/m3] 913 Nhiệt độ hoá thuỷ tinh [oC] - 70 Hệ số dãn nở thể tích [dm3/oC] 656.10-4 Nhiệt dẫn riêng [w/m.ok] 0,14 Nhiệt dung riêng [kJ/kgok] 1,88 Điện trở riêng crepe trắng [Wm] 5.1012 Điện trở riêng crepe trong khói [Wm] 3.1012 Cao su thiên nhiên tan tốt trong các dung môi hữu cơ mạch thẳng, mạch vòng, tetra clorua cacbon và sunfua cacbon. Cao su thiên nhiên không tan trong rượu, xeton. Khi pha vào dung dịch cao su các dung môi hưu cơ như rượu, xeton xuất hiện hiện tượng kết tủa (keo tụ) cao su từ dung dịch. Ở nhiệt độ môi trường 25 ¸ 30oC, hàm lượng pha tinh thể trong cao su thiên nhiên chiếm khoảng 40%. Trạng thái tinh thể làm giảm tính mềm dẻo của cao su. Có thể đánh giá chất lượng cao su qua độ dẻo hoặc độ nhớt. Đối với cao su thiên nhiên thông dụng độ nhớt ở 144oC là h = 95 muni. Để đảm bảo tính chất công nghệ của cao su trong quá trình gia công (hỗn luyện), cao su nguyên liệu đầu vào phải được xử lý (sơ luyện) đạt độ dẻo Po= 0,7 ¸ 0,8. Độ dẻo (Po) và độ nhớt Muni(h) quan hệ với nhau theo công thức: Cao su thiên nhiên có khả năng phối trộn tốt với các loại chất độn và chất phối hợp trên máy luyện kín hoặc luyện hở. Hợp phần trên cơ sở cao su thiên nhiên có độ bền liên kết dính nội cao; khả năng cán tráng, ép phun tốt, mức độ co ngót kích thước sản phẩm nhỏ, cao su thiên nhiên có thể trộn hợp với các loại cao su không phân cực khác (cao su polyisopren, cao su butadien, cao su haloButyl) với bất kỳ tỉ lệ nào. Cao su thiên nhiên có khả năng lưu hoá bằng lưu huỳnh phối hợp với các chất xúc tiến lưu hoá thông dụng. Hợp phần cao su thiên nhiên với các chất độn hoạt tính có độ đàn hồi cao, chịu lạnh tốt, chịu tác động lực học tốt. Từ cao su thiên nhiên có thể sản xuất được các mặt hàng dân dụng làm việc trong môi trường không có dầu mỡ. Cao su thiên nhiên không độc nên có thể dùng để sản xuất các sản phẩm dùng trong y tế, trong công nghiệp thực phẩm. 3.1.2. Cao su Butyl. Cao su Butyl là sản phẩm đồng trùng hợp của isoButylen với cacbuahydro loại dien (thường dùng isopenten) có mặt xúc tác AlCl3 và các hợp chất cation hoá như nước, rượu, clorua ydro hoặc halozenalkyl H3C H3C + C = CH2 CH2 = CH - C = CH2 ç CH3 Trùng hợp n CH3 ç C - CH2 - CH2 - CH = C - CH2 ç ç CH3 CH3 Cao su Butyl công nghiệp chứa 1 ¸ 5%mol các mắt xích izopenten (có liên kết đôi), mạch phân tử có cấu trúc thẳng, khối lượng phân tử khoảng 30.000 đơn vị cacbon (đ.v.C). Tính chất cơ lý, tính chất công nghệ cao su Butyl phụ thuộc vào khối lượng phân tử và hàm lượng các mắt xích không no có trong mạch đại phân tử, cao su Butyl có khối lựng phân tử lớn hơn 40.000 đ.v.C có tính chất cơ lý có thể sử dụng được. Cao su Butyl có thể lưu hoá bằng lưu huỳnh và xúc tiến lưu hoá thông dụng vì trong mạch đại phân tử tồn tại các mắt xích không no. Tuy nhiên vì hàm lượng các mắt xích không no thấp nên mật độ mạng lưới không gian được hình thành trong quá trình lưu hoá không đảm bảo được các tính năng cơ lý của vật liệu. Ngoài lưu huỳnh, cao su Butyl còn được lưu hoá bằng các polysunfit hữu cơ, các hợp chất dinitro và nhựa phenol formandehyt. Các chất độn tăng cường góp phần làm tăng mạnh tính năng cơ lý của vật liệu. Tuỳ theo yêu cầu tính năng sử dụng, tính công nghệ mà người ta chọn nguyên vật liệu theo các ký hiệu của nhà sản xuất cho phù hợp, các chỉ tiêu được chọn là độ nhớt Muni và hàm lượng các mắt xích không no. Ví dụ: cao su Butyl của Liên Xô cũ có ký hiệu BK 0865 có hàm lượng mắt xích không no là 0,8% và độ nhớt Muni là 65. 3.1.3 Các chất phối hợp. 3.1.3.1 Chất lưu hoá. 3.1.3.1.1 Lưu huỳnh. Lưu huỳnh là chất dùng để lưu hoá cao su. Trong quá trình lưu hoá xảy ra phản ứng hoá học kết hợp giữa lưu huỳnh và mạch đại phân tử cao su. Sản phẩm nhận được là sunfit có thành phần (C5H8S)n. Trong cao su lưu hoá lưu huỳnh tạo ra các cầu nối (liên kết) ngang giữa các mạch đại phân tử cao su và có cấu trúc là không gian 3 chiều. Vận tốc hình thành cầu nối phụ thuộc vào nhiệt độ bản chất hoá học của cao su (mật độ liên kết đôi) và mức độ hoạt động hoá học của các chất xúc tiến dùng phối hợp với lưu huỳnh trong hệ lưu hoá. Cấu tạo phân tử lưu huỳnh là mạch vòng gồm 8 nguyên tử: S ¾ S ¾ S S S ¾ S ¾ S S Năng lượng liên kết S - S trong khoảng từ 243 ¸ 260 kJ/mol. Ở nhiệt độ 113¸160oC lưu huỳnh nóng chảy là chất lỏng linh động. Nếu tăng nhiệt độ đến 170oC, độ nhớt của lưu nhuỳnh tăng lên rất nhiều (gấp 2000 lần) do quá trình polyme hoá tạo thành polysunfit dạng Sn (n » 1000) poly sunfit - m - polyme có độ bền vững rất thấp và có thể phân huỷ thành các đoạn mạch lưu huỳnh S8, S6, S2 rất không bền vững. Hoạt động hoá học của lưu huỳnh trong hỗn hợp cao su phụ thuộc vào sự có mặt của các xúc tiến lưu hoá. Trong trường hợp không có xúc tiến lưu hoá ở nhiệt độ lưu hoá (150oC) xảy ra quá trình phá vòng của phân tử lưu huỳnh theo cơ chế gốc hoặc cơ chế ion phụ thuộc vào sự có mặt và sự tác dụng tương hỗ của các chất phối hợp trong thành phần cao su. S8 + S8 .. S8 150oC + ¾ S ¾ S ¾ S ¾ S ¾ S ¾ S ¾ S ¾ S · S ¾ S ¾ S ¾ S ¾ S ¾ S ¾ S ¾ S ¾ Các gốc hoặc ion hoạt tính tham gia phản ứng với các đoạn mạch hoạt tính của các mạch đại phân tử cao su ở vị trí a-metylen hoặc ở liên kết đôi. Kết quả là hình thành một số cầu nối mạch đại phân tử polysunfit và một số persunfit, có khả năng tham gia phản ứng khâu mạch tiếp theo ở mạch đại phân tử. Nếu không có mặt các xúc tiến lưu hóa thì quá trình lưu hóa xảy ra rất chậm và đòi hỏi nhiều nhiệt năng cho quá trình phân hủy lưu huỳnh. Để lưu hóa cao su, lưu huỳnh được đưa vào hợp phần cao su trong quá trình hỗn luyện ở dạng bột mịn và có những đặc trưng kỹ thuật như sau: Lưu huỳnh ³ 99,9% Khoáng chất (tro) < 0,05% Hợp chất hữu cơ < 0,06% Độ ẩm £ 0,05% Độ axit (tính theo H2SO4) £0,005% Hàm lượng S trong hợp phần cao su thông dụng từ 2 PKL đến 3 PKL. Sự có mặt của lưu huỳnh và chất xúc tiến lưu hóa dễ làm cho hợp phần cao su bị tự lưu trong quá trình gia công do nhiệt độ cao, làm giảm tính chất công nghệ của vật liệu, vì vậy thường cho lưu huỳnh vào hợp phần cao su ở nhiệt độ thấp và sau khi đã trộn đều các chất phối hợp với cao su. 3.1.3.1.2 Nhựa phenolformandehyt (PF). Nhựa phenolformandehyt dùng làm chất lưu hóa các loại cao su mạch cacbua no hoặc có chứa rất ít các liên kết đôi trong mạch (cao su Butyl). Nhựa phenolformandehyt dùng để lưu hóa cao su có cấu tạo chung như sau: OH HOH2 C CH2 OCH2 OH R R CH2 OCH2 OH R CH2OH n Một trong những điều kiện quan trọng cho phép loại nhựa này có khả năng lưu hóa là hàm lượng các nhóm metylol và các ete metylic ³ 3%. Cơ chế khâu mạch đại phân tử bằng nhựa PF rất phức tạp. Tuy nhiên có thể khẳng định rằng ở nhiệt độ lưu hóa một vài nhóm hoạt động hóa học của nhựa bị phân hủy tạo gốc. Các gốc này sẽ tham gia vào phản ứng tạo mạng không gian như các loại gốc khác. Hàm lượng của nhựa phenolformandehyt làm chất lưu hóa trong hợp phần cao su thường sử dụng từ 5 PKL đến 12 PKL. 3.1.3.2 Xúc tiến lưu hóa. Xúc tiến lưu hóa cho vào hợp phần cao su nhằm mục đích tăng tốc độ quá trình lưu hóa và nâng cao tính năng cơ lý của cao su. Xúc tiến lưu hóa cho cao su có nhiều ảnh hưởng đến tính chất cơ lý và tính năng công nghệ của hốn hợp cao su. Xúc tiến lưu hóa không những chỉ làm giảm thời gian lưu hóa mà nó còn tham gia vào quá trình hình thành cấu trúc không gian của cao su nên cũng ảnh hưởng đến tính công nghệ của hợp phần cao su và tính năng cơ lý của sản phẩm, do vậy đối với mỗi loại cao su cần phải chọn cho nó một hệ thống thích hợp. Khi chọn xúc tiến lưu hóa cho hợp phần cao su cần phải thoả mãn các yêu cầu sau: Không được gây hiện tượng tự lưu cho hợp phần cao su trong các công đoạn sản xuất: luyện, cán tráng, cán hình, ép đùn. Phải có dải lưu hóa tối ưu rộng (khoảng thời gian lưu hóa lớn nhưng ít thay đổi tính năng cơ lý). Có hoạt tính trễ trong khoảng thời gian thích hợp để lưu hóa các sản phẩm có kích thước, chiều dày lớn (thời gian truyền nhiệt từ ngoài vào trong). Không làm ảnh hưởng gây suy yếu mức độ hoạt hóa của các chất khác trong hợp phần. Không làm thay đổi màu sắc của sản phẩm. Có tính độc hại thấp. Một số loại xúc tiến lưu hóa thông dụng: + Mercapto Benzothiazol (captak - xúc tiến M) N SH C NH S C Dạng bột, màu vàng sáng, vị cay đạc trưng, khốilượng riêng 1,42 Kg/dm3. Phụ thuộc vào điều kiện sản xuất ra nó mà xúc tiến này có nhiệt độ nóng chảy từ 165¸1780C. Hoà tan tốt vào CHCl3, benzen, rượu, este, axeton nhưng không hòa tan vào xăng công nghiệp. Xúc tiến M hòa tan vào cao su khoảng 2,5% theo khối lượng. Xúc tiến M có hoạt tính cao, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp gia công cao su và dùng để lưu hóa hầu hết các loại cao su tổng hợp và cao su thiên nhiên. khả năng hoạt động hóa học của xúc tiến M tăng lên khi có mặt của các nhóm xúc tiến lưu hoá khác như thiuram, cacbamat, guanidin và aldehyt amin. Cao su được lưu hóa bằng lưu huỳnh và xúc tiến M có môđun đàn hồi thấp, khả năng chống lão hóa, chống mài mòn tốt, ít làm thay đổi màu cao su trắng. Vì có vị cay đặc trưng nên nó không được dùng trong hợp phần cao su cho công nghiệp thực phẩm. Hàm lượng xúc tiến M thường dùng trong đơn pha chế khoảng 0,5¸1 PKL cùng với ZnO và axit stearic. Đối với cao su Cloropren, xúc tiến M có tác dụng như 1 chất hoãn lưu. + Di 2-Benzothiazol diunfit (altak - xúc tiến DM). Công thức hóa học: N S C S N S C S Dạng bột, màu nâu vàng, khối lượng riêng 1,48¸1,54 Kg/dm3, nhiệt độ nóng chảy dao động từ 170 ¸ 175 0C, phụ thuộc vào điều kiện tổng hợp. Có vị cay. Trong xúc tiến DM có lẫn khoảng 2,5% xúc tiến M. Xúc tiến DM không tan trong nước, rượu, xăng nhưng tan tốt trong benzen, clorofooc; hoà tan vào cao su với hàm lượng nhỏ 0,25%. Do có vị cay nên xúc tiến DM không được dùng cho các hợp phần cao su sản xuất các sản phẩm dùng trong nghành y tế, thực phẩm. Đối với cao su cloropren, xúc tiến DM cũng có tác dụng như một chất hoãn lưu. + Xúc tiến D (diphenyl guanidin). Công thức hóa học: NH NH C NH Dạng bột, màu trắng, khối lượng riêng 1,13 ¸ 1,19 Kg/dm3. Có vị ngọt, nhiệt độ nóng chảy từ 144 ¸ 146 0C, hoà tan tốt vào clorofooc, rượu, benzen, hoà tan vào cao su với hàm lượng 2 PKL không tan trong nước, xăng. Xúc tiến D rất bền trong quá trình bảo quản, ít bị phân hủy. Hoạt động hóa học của xúc tiến D tăng lên rất nhiều khi trong hợp phần cao su có chứa 0,8 ¸ 1,0 PKL xúc tiến nhóm thiazol, thiuram, cacbamat. Khi sử dụng độc lập trong hợp phần thì thường dùng hàm lượng từ 1 ¸ 4 PKL. Xúc tiến D làm cho cao su chuyển từ màu sáng sang màu tối và có khả năng chống lão hóa rất kém. + Xúc tiến lưu hóa Tetrametylthiuramdisunfit (thiuram D). N – C – S – S – C – N H3C CH3 CH3 S S H3C Công thức hóa học: Dạng bột, màu trắng, khối lượng riêng 1,19 ¸ 1,33 Kg/dm3, nhiệt độ nóng chảy từ 146 ¸ 1480C. Hoà tan tốt vào clorofooc, benzen, rượu. Không tan trong nước. Hàm lượng hòa tan vào cao su là 0,125%. Thiuram D là siêu xúc tiến lưu hóa, dùng làm xúc tiến cho nhiều hỗn hợp cao su. Mức độ hoạt động mạnh bắt đầu từ 105 ¸ 1100C, do đó trong quá trình gia công gây khó khăn cho công nghệ vì cao su dễ bị tự lưu. Thiuram D tạo cho cao su có độ bền nhiệt cao thiuram D dùng phối hợp với xúc tiến D để lưu hóa các sản phẩm có kích thước lớn. Hàm lượng thiuram D trong các đơn pha chế cao su thay đổi rất nhiều phụ thuộc vào mục đích sử dụng khi dùng phối hợp với oxit kẽm, axit béo và xúc tiến D, sử dụng 2 PKL lưu huỳnh thì hàm lượng thiuram D là 0,15 PKL. Khi sử dụng làm chất lưu hóa thì hàm lượng từ 2 ¸ 4 PKL. Đối với cao su cloropren thì thiuram D là chất hoãn lưu. 3.1.3.3 Trợ xúc tiến. 3.1.3.3.1 Ôxit kẽm (ZnO). Ôxit kẽm là chất trợ xúc tiến lưu hóa được sử dụng do nó có nhiều ưu điểm: ít độc, không làm đổi màu cao su, giá rẻ, dễ kiếm lại có độ ổn định cao, không gây hiện tượng ôxy hóa mạch đại phân tử. Dạng bột, màu trắng, tỷ trọng 5,5 ¸ 6,5g/cm3. Tính chất của ZnO được quyết định bởi độ thuần khiết của kim loại kẽm (Zn). Quá trình lưu hóa đạt hiệu quả cao hơn nếu sử dụng thêm các axit béo làm chất trợ xúc tiến: axit stearic, axit oleic… Tiêu chuẩn qui định một số chỉ tiêu kỹ thuật của ZnO dùng làm chất trợ xúc tiến trong gia công cao su như sau: (tiêu chuẩn cơ sở) Stt Chỉ tiêu Mức 1 Ngoại quan Bột mịn màu trắng 2 Độ thuần, (%) ³ 97 3 Hàm lượng PbO, % £ 0,2 4 Hàm lượng nước, % £ 0,3 5 Phần còn lại trên sàng 100, % £ 0,05 6 Hàm lượng không tan trong HCl, % £ 0,2 7 Hàm lượng khi nung, % £ 0,4 3.1.3.3.2 Axit stearic. Công thức hóa học: CH3 ¾ (CH2)16 ¾ COOH Axit stearic tồn tại ở dạng rắn, nóng chảy ở 690C. Axit stearic là chất trợ xúc tiến lưu hóa. Tác dụng quan trọng của nó là làm cho các hóa chất có trong hợp phần cao su được phân tán đều hơn. Ngoài ra nó còn có tác dụng làm mềm cao su khi gia công, tăng tính công nghệ giảm năng lượng máy tiêu hao. Nhược điểm của axit stearic là dễ khuyếch tán ra bề mặt làm giảm sức dính của vật liệu, gây khó khăn khi cần kết dính, nối ở công đoạn thành hình. Một số chỉ tiêu kỹ thuật của axit stearic dùng làm chất trợ xúc tiến trong gia công cao su. Stt Chỉ tiêu Mức 1 Ngoại quan Hạt vảy màu trắng 2 Nhiệt độ đông đặc, 0C ³ 50 3 Trị số Iod, g I2/100 g £ 10 4 Trị số axit, mg KOH/g 200 ¸ 215 5 Trị số xà phòng, mg KOH/g 192 ¸ 220 6 Hàm lượng nước, % £ 0,2 7 Hàm lượng tro, % £ 0,4 3.1.3.4 Chất phòng lão. 3.1.3.4.1 Chất phòng lão vật lý. Thường sử dụng các hợp chất cacbuahydro no, chủ yếu là parafin làm chất phòng lão vật lý. Vì không có liên kết không no trong mạch đại phân tử nên nó hoàn toàn trơ với tác dụng của ôxy và các hóa chất ôxy hóa khá. Khi gia công cán luyện nó tan vào hợp phần cao su do nhiệt độ cao (70 ¸ 1500C). Parafin ít tan vào cao su ở nhiệt độ thấp. Trong quá trình sử dụng ; parafin khuyếch tán ra ngoài bề mặt sản phẩm tạo nên 1 lớp màng mỏng ngăn chặn sự xâm nhập của ôxy không khí vào môi trường cao su. Ngoài ra, parafin còn có tác dụng làm mềm cao su. 3.1.3.4.2 Chất phòng lão hóa học. + Phòng lão A: - Nhãn hiệu thương phẩm: Neozonea, nonoxan, PAN. - Tên hoá học: Phenyl - a - Naphthylamine. NH - Công thức cấu tạo: Dạng bột, màu tím. Có khối lượng riêng 1,21 g/cm3, nóng chảy ở nhiệt độ 500C. + Phòng lão D: * Phòng lão D: - Nhãn hiệu thương phẩm : Neozone D, Nonox D, PBN, Aceto PBN. N H - Tên hoá học : Phenyl - b - Naphthylamine. - Công thức cấu tạo: Dạng bột, màu tro nhạt, Có khối lượng riêng 1,23 g/cm3, nóng chảy ở nhiệt độ 104 ¸ 1080C. Phòng lão A và phòng lão D được sử dụng như một chất ổn định nhuộm màu đối với các loại cao su tổng hợp. Đối với hỗn hợp cao su nó giữ vai trò chất chống lão hóa. Cả hai loại trên đều ít tan trong cao su không phân cực, tan tốt trong cao su phân cực. Phòng lão A và phòng lão D chống ôxy hóa và tác dụng nhiệt sinh ra dưới tác dụng của lực cơ học. 3.1.3.5 Chất làm mềm. Chất làm mềm cho hợp phần cao su có tác dụng làm giảm độ nhớt, làm tăng độ mềm dẻo của hợp phần. Thường dùng nhựa thông thể rắn dạng thủy tinh trong suốt. Thành phần chủ yếu của nhựa thông là axit abietic công thức là C10H20COOH và alhydric abietic C11H21O, là chất kết tinh màu vàng nhạt hay trong suốt, có tỷ trọng 0,1 ¸ 0,115, nhiệt độ nóng chảy 65 ¸ 69 0C. Nhược điểm của nhựa thông là hấp thụ nhiều ôxy và có tính axit nên làm chậm quá trình lưu hóa. 3.1.3.6 Chất độn. 3.1.3.6.1 Chất độn tăng cường lực. Chất độn tăng cường lực là loại chất độn khi đưa vào hợp phần cao su thì làm tăng tính năng cơ lý của hợp phần cao su, tăng tính năng sử dụng của vật liệu cao su. Thường dùng các loại than kỹ thuật làm chất độn tăng cường lực trong hợp phần cao su sản xuất săm lốp xe. Than kỹ thuật là sản phẩm cháy không hoàn toàn của các hợp chất cacbuahydro. Sự có mặt của than kỹ thuật trong hợp phần cao su với hàm lượng cần thiết sẽ làm tăng tính chất cơ lý của cao su như giới hạn bền kéo đứt, xé rách, khả năng chống mài mòn, độ cứng, modun đàn hồi. Than kỹ thuật được sản xuất bằng các phương pháp khác nhau cho ra sản phẩm có chỉ tiêu kỹ thuật khác nhau và được gọi tên theo phương pháp sản xuất như than lò, than máng, than nhiệt phân. Than kỹ thuật có thành phần cấu tạo gồm: - Cacbon 91 ¸ 99 % - Hydro 0,1 ¸ 0,4% - ôxy 0,1 ¸ 4,2% - Lưu huỳnh 0,1 ¸ 0,3% - Kali 0,1 ¸ 0,2% - Một số khoáng chất khác. Mức độ phân tán của than trong hợp phần với cao su được đánh giá dựa vào các thông số như đường kính trung bình của hạt than (hoặc mm) diện tích bề mặt riêng (m2/g) hoặc số lượng các hạt than chứa trong một đơn vị thể tích. Kích thước đường kính hạt than được xác định bằng kính hiển vi điện tử (lấy giá trị trung bình). Diện tích bề mặt riêng của than kỹ thuật có thể được xác định bằng bằng phương pháp tính toàn hình học hoặc phương pháp tính toán theo lượng chất lỏng phân tử thấp hoàn toàn trơ hóa học với than kỹ thuật nhưng được hấp phụ lên bề mặt hạt than. Diện tích bề mặt riêng của than được tính theo phương pháp đo đường kính hạt than gọi là diện tích bề mặt hình học riêng. r: Khối lượng riêng của than kỹ thuật Dn: Đường kính trung bình hạt than Phương pháp tính toán theo lượng chất lỏng phân tử thấp hoàn toàn trơ hóa học với than kỹ thuật nhưng hấp phụ lên bề mặt các hạt than kỹ thuật, gọi là diện tích hấp phụ riêng SP. Thường dùng các dung dịch iod, phenol... làm dung dịch hấp phụ. Giá trị SP cho mỗi chất lỏng khác nhau thì khác nhau. Vì chất lỏng có phân tử lượng thấp hơn càng kém hấp phụ bao phủ lên các kẽ hở (vết xước) trên hạt than. Có thể sử dụng tỉ số giữa diện tích hấp phụ riêng và diện tích bề mặt hình học riêng để đánh giá mức độ phẳng nhẵn bề mặt của các hạt than. Tỉ số này càng lớn thì bề mặt tiếp xúc giữa hai pha polyme và chất độn càng nhiều và mức độ tăng cường lực càng lớn. Khối lượng riêng của hạt than kỹ thuật trong khoảng từ 1800 Kg/m3 đến 2000 Kg/m3, kết quả thay đổi khi sử dụng các chất lỏng khác nhau để hoà trộn và xác định khối lượng riêng của nó. Cơ chế tăng cường lực cao su bằng than kỹ thuật: khi hỗn luyện cao su với than kỹ thuật, không có chất lưu hóa, xúc tiến lưu hóa, cùng với thời gian và tác động của nhiệt, phần cao su hóa gel sẽ lớn. Chứng tỏ than kỹ thuật tham gia vào phản ứng khâu mạch cao su. Một trong những đặc trưng quan trọng để đánh giá sự tác dụng tương hỗ giữa polyme và than kỹ thuật là hiện tượng trễ trong hấp phụ. Ngay cả trong trường hợp dùng dung môi có khả năng hoà tan tốt hơn cũng không thể tách hết được lượng polyme đã hấp phụ vào bề mặt than. Trong quá trình sơ luyện, dưới tác dụng của ôxy trong không khí và tác động lực cơ học, mạch đại phân tử polyme bị đứt tạo thành gốc tự do: · · Polyme R + R1 · · R + F + R1 RFR1 Các gốc này được than kỹ thuật khâu mạch: Làm cho tính năng cơ lý của hợp phần tăng lên. Để sử dụng trong công nghiệp sản xuất săm lốp xe đạp, xe máy… thường dùng các loại than kỹ thuật được sản xuất bằng phương pháp lò như: than HAF - than cứng, có khả năng tăng cường lực, tăng đàn hồi cao; than FRS có khả năng tăng cường các tính năng cơ lý cho hợp phần cao su. Than kỹ thuật sản xuất bằng phương pháp máng (EPC, MPC) ngoài tăng cường lực còn đảm bảo độ dẻo cho cao su để cán tráng tốt. Một số chỉ tiêu kỹ thuật đối với 1 số loại than đen dùng trong công nghiệp cao su (tiêu chuẩn cơ sở). Stt Chỉ tiêu kỹ thuật Mức N220 N330 N550 N660 1 Ngoại quan Bột mịn màu đen thẫm 2 Sức hấp phụ iod, mg/g 117¸125 80¸90 40¸50 30¸40 3 Sức hấp phụ DPB, cm3/100g 110¸118 100¸105 120¸130 90¸95 4 Hàm lượng nước, % £ 1 £ 1 £ 1 £ 1 5 Hàm lượng tro, % £ 0,75 £ 0,75 £ 0,70 £ 0,75 3.1.3.6.1 Chất độn trơ. Chất độn trơ là loại chất độn được cho vào hợp phần cao su chỉ có tác dụng làm tăng thể tích vật liệu giảm giá thành. Ngoài ra còn đưa thêm 1 số chất độn vô cơ vào hợp phần cao su nhằm đạt được độ cứng của sản phẩm, nâng cao khả năng chịu môi trường. Trong công nghệ sản xuất săm lốp xe đạp thường sử dụng chất độn trơ là các hợp chất vô cơ mà phổ biến nhất là bột CaCO3 (bột nhẹ). Bột nhẹ thiên nhiên có thành phần chủ yếu từ 97 ¸ 99% CaCO3 và khoảng 1 ¸ 2% là các tạp chất hóa học khác nhau như Fe2O3, Al2O3, SiO2. Khối lượng riêng từ 2500¸2700 kg/m3. Bột nhẹ nếu được sử dụng phối hợp với than đen với hàm lượng thích hợp thì sẽ ít làm thay đổi tính chất cơ lý của hợp phần mà còn cải thiện tính công nghệ của hợp phần: dễ gia công, dễ điền đầy khuôn. Đối với cao su kết tinh, bột nhẹ trong hợp phần làm tăng độ cứng, giảm tính năng cơ lý và độ đàn hồi của cao su. Đối với cao su có cấu trúc vô định hình thì bột nhẹ ít ảnh hưởng đến các tính chất trên. Một số tiêu chuẩn kỹ thuật đối với bột nhẹ dùng trong công nghiệp cao su. Stt Chỉ tiêu Mức 1 Ngoại quan Bột màu trắng 2 Độ thuần, % > 95 3 Độ kiềm, % <0,1 4 Hàm lượng nước < 0,5 3.1.3.7 Vật liệu dệt. Trong công nghiệp cao su có sử dụng nhiều loại vật liệu dệt như vải, sợi, dây... bằng sợi bông, sợi tổng hợp hoặc sợi kim loại để sản xuất các loại sản phẩm khác nhau. Trong đó vải là loại được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất lốp xe các loại, băng tải, ống áp lực... Tác dụng, tính năng của vải rất quan trọng và góp phần quyết định chất lượng sản phẩm, đảm bảo tính năng sử dụng của sản phẩm. Vải dùng để sản xuất trong công nghiệp cao su thường dùng các loại vải dệt từ sợi xe, các sợi chạy dọc theo chiều dài vải gọi là sợi dọc: là sợi chịu lực chủ yếu, sợi ngang (vuông góc với sọi dọc) có tác dụng giữ cho các sọi dọc không bị xô lệch, còn gọi là vải mành (dệt vải công nghiệp). Đường kính sợi được quyết định bởi số sợi xe, cấu tạo của sợi xe và độ chặt chẽ của nó. Phụ thuộc vào mật độ sợi mành, cường lực của mỗi sợi (theo vật liệu, đường kính sợi) mà có các loại vải khác nhau, được lựa chọn để sản xuất các loại sản phẩm khác nhau. Khả năng chịu lực của thân lốp phụ thuộc nhiều vào loại vải mành được sử dụng.Đối với lốp xe đạp thường sử dụng loại vải mành 840D/1 để sản xuất lốp là phù hợp. Đây là loại vải dệt từ sợi tổng hợp: nilon 6. Một số chỉ tiêu kỹ thuật đối với loại vải mành 840D/1 như sau: tiêu chuẩn cơ sở: Stt Tên chỉ tiêu Sợi 840D/1 1 Mật độ sợi, sợi/10 cm - Dọc - Ngang 88 ± 2 10 ± 1 2 Chiều rộng vải, cm 92 ± 2 3 Chiều dài vải, m 1200 4 Đường kính sợi, mm 0,33 ± 0,02 5 Độ bền kéo đứt, N/soị ³ 68,6 6 Độ dãn ở 22,3 N (2,3 kg), % 7,5 ± 1 7 Độ dãn dài kéo đứt, % 20 ± 2 8 Độ bền kết dính H-test, N/cm ³ 54 9 Độ không đồng đều, % - Độ bền kéo đứt - Độ dãn dài kéo đứt <4 <5 10 Độ xe (vòng/m) 210 ± 15 3.1.3.8 Dây thép tanh. Để sản xuất tanh cho lốp xe đạp người ta thường dùng dây thép chuyên dùng để làm tanh có đường kính f0,96 quấn 3 vòng hoặc đường kính sợi 0,78x2 sợi quấn 02 vòng. Yêu cầu đối với dây thép tanh là: - Bề mặt không bị rỉ và dính tạp chất. - Tanh không bị cong, uốn khúc. - Cường lực kéo đứt của sợi tanh phải đảm bảo theo tiêu chuẩn. Để đảm bảo các yêu cầu đó, dây thép tanh thường được sản xuất bằng thép mác 65P, được mạ một lớp đồng mỏng ở ngoài để chống rỉ và tăng khả năng bám dính cao su với tanh. Dây tanh được cuộn thành lô và bao gói kỹ nhằm chống ẩm, bảo quản sợi tanh tốt. Một số chỉ tiêu kỹ thuật của dây thép tanh f0,96 và f0,78 dùng để chế tạo vòng tanh của lốp xe đạp, xe máy và ôtô. (tiêu chuẩn cơ sở) Loại tanh f0,78 f0,96 Đường kính sợi 0,78 ± 0,02 0,96 ± 0,02 Độ bền kéo đứt (N/mm2) ³ 1764 ³ 1764 Số lần bẻ gập đến khi gãy (lần) ³ 20 ³ 20 Số lần vặn xoắn, vòng/250mm ³ 70 ³ 70 3.2 Tiêu chuẩn cơ sở lưu huỳnh (S). Tiêu chuẩn này qui định các chỉ tiêu kỹ thuật của lưu huỳnh bột dùng làm chất lưu hoá trong gia công cao su. Yêu cầu kỹ thuật: Tên chỉ tiêu Mức 1. ngoại quan Bột màu vàng 2. độ thuần,%, không nhỏ hơn 97 3. Điểm chảy,0C, không nhỏ hơn 118 4. Hàm lượng nước,%,không lớn hơn 0,3 5. Hàm lượng tro,%, không lớn hơn* 0,4 6. Phần còn lại trên sàng 100,%, không lớn hơn. 0,0 3.3 Tiêu chuẩn cơ sở oxit Kẽm. Tiêu chuẩn này qui định các chỉ tiêu kỹ thuật của ZnO dùng làm chất trợ xúc tiến trong gia công cao su. Yêu cầu kỹ thuật: Tên chỉ tiêu Mức 1. Ngoại quan Bột màu trắng 2. Độ thuần, %, không nhỏ hơn 97 3. Hàm lượng PbO,%, không lớn hơn. 0,20 4. hàm lượng nước, %, không lớn hơn 0,3 5. Phần còn lại trên sàng 100,%, không lớn hơn 0,05 6. Hàm lượng không tan trong HCl, %, không lớn hơn* 0,2 7. Hàm lượng giảm khi nung,%, không lớn hơn* 0,4 3.4 Tiêu chuẩn cơ sở axit Stearic. Tiêu chuẩn này qui định các chỉ tiêu kỹ thuật của axit stearic dùng làm chất trợ xúc tiến trong gia công cao su. Tên thương mại: Kortacid PH 10, PH 80 (Akzo Nobel Olcochemicals) Rubber grade Stearic Acid B 1810 (Palm Oleo Malaysia ) Stearic acid SA 101 (Indonesia). Tên chỉ tiêu Mức 1. Ngoại quan Hạt hay vảy màu trắng 2. Nhiệt độ đông đặc,0C, không nhỏ hơn 50 3. Trị số Iot, gI2/100g, không lớn hơn 10 4. Trị số axit, mg KOH/g 200 – 215 5. Trị số xà phòng, mg KOH/g 192 – 220 6. Hàm lượng nước, %, không lớn hơn* 0,2 7. Hàm lượng tro,%,không lớn hơn* 0,4 3.5 Tiêu chuẩn cơ sở xúc tiến M. Tiêu chuẩn này qui định các chỉ tiêu kỹ thuật của xúc tiến M-Mercaptobenzthiazo dùng làm chất xúc tiến lưu hoá trong gia công cao su . Tên thương mại: Vulkacit Mercaptor (Bayer). Vulcafor MBT (ICI). Rubator MBT (Genearal Quimica SA) Soxinol M ( Sumitomo ) MBT (Uniroyal). Yêu cầu kỹ thuật: Tên chỉ tiêu Mức 1. Ngoại quan Bột hay hạt màu vàng nhạt cho đến vàng 2. Độ thuần,%, không nhỏ hơn 95 3. Điểm chảy,0C, không nhỏ hơn 170 4. Hàm lượng nước,%, không lớn hơn 0,5 5. Hàm lượng tro,%, không lớn hơn* 0,5 3.6 Tiêu chuẩn cơ sở xúc tiến DM. Tiêu chuẩn này qui định các chỉ tiêu kỹ thuật của xúc tiến DM – Dibenzthiazyldisulfid dùng làm chất trợ xúc tiến lưu hoá trong gia công cao su . Tên thương mại: Vulkacit DM (Bayer). Vulcafor MBTS (CIC). Rubator MBTS (Gencrai Quimien SA) Soxinol DM (Sumitomo) MBTS (Uniroyai) Yêu cầu kỹ thuật: Tên chỉ tiêu Mức 1. Ngoại quan Bột hay hạt màu vàng nhạt 2. Độ thuần,%, không nhỏ hơn 93 3. Điểm chảy,0C, không nhỏ hơn 165 4. Hàm lượng nước.%, không lớn hơn 0,5 5. Hàm lượng tro,%, không lớn hơn* 0,5 3.7 Tiêu chuẩn cơ sở phòng lão SP. Tiêu chuẩn này qui định các chỉ tiêu kỹ thuật của phòng lão SP- Styrenated phenols dùng làm chất phòng lão, ngăn ngừa sự lão hoá do tác dụng của nhiệt độ, oxy trong gia công cao su. Tên thương mại: Antioxydant SP (Anchor) Nonox SP (ICI) Antigene S ( Sumitomo ) Nocrac SP (Ouchi Shinko) SP- P SP- C Yêu cầu kỹ thuật: Tên chỉ tiêu Mức 1. Ngoại quan Bột màu trắng đến be nhạt 2. Hệ số lão hoá theo HD-006/KT-CT HSP > Ho 3.8 Tiêu chuẩn cơ sở Parafin. Tiêu chuẩn này qui định các chỉ tiêu kỹ thuật của Parafin dùng làm chất làm mềm và phòng lão vật lý trong gia công cao su. Yêu cầu kỹ thuật: Tên chỉ tiêu Mức 1. Ngoại quan Miếng màu trắng 2. Điểm đông đặc0C, không nhỏ hơn 48 3. Hàm lượng nước,%, không lớn hơn* 0,2 4. Hàm lượng tro,%, không lớn hơn* 0,2 3.9 Têu chuẩn cơ sở dầu Flexon 112, dầu Flexon 845. Tiêu chuẩn này qui định các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu Flexon 112, dầu Flexon 845 dùng làm chất làm mềm trong gia công cao su. Yêu cầu kỹ thuật: Tên chỉ tiêu Mức Dầu flexon 112 Dầu Flexon 845 1. Ngoại quan Chất lỏng màu đen, ánh xanh Chất lỏng màu trắng đến vàng nhạt 2. Điểm chớp cháy,0C, không nhỏ hơn 220 190 3.10 Tiêu chuẩn cơ sở Cacbonat Canxi. Tiêu chuẩn này qui định các chỉ tiêu kỹ thuật của CaCO3 dùng làm chất độn trong gia công cao su. Yêu cầu kỹ thuật: Tên chỉ tiêu Mức 1. Ngoại quan Bột màu trắng 2. Độ thuần(hàm lượng CaCO3 và MgCO3 chuyển ra CaCO3) %, không nhỏ hơn 95 3. Độ kiềm,%,không lớn hơn 0,10 4. Hàm lượng nước,%,không lớn hơn 0,5 5. Phần còn lại trên sàng 100,%,không lớn hơn 0,1 3.11 Tiêu chuẩn cơ sở của oxit sắt đỏ H 101. Tiêu chuẩn này qui định các chỉ tiêu kỹ thuật của oxyt sắt đỏ dùng làm chất làm màu trong gia công cao su. Yêu cầu kỹ thuật: Tên chỉ tiêu Mức 1. Ngoại quan Bột màu đỏ thẫm 2. Màu săc trong gia công cao su theo HD-014/KT-CT Tương đương mẫu làm chuẩn 3. Độ thuần,%, không nhỏ hơn 85 4. Hàm lượng nước,%, không lớn hơn 1,0 5. Phần còn lại trên sàng100,%,không lớn hơn 0,05 4. LỰA CHỌN DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT 4.1 Dây truyền sản xuất săm, lốp xe đạp Nguyên liệu cao su (cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp), các chất độn và các hoá chất khi mua về phải qua kiểm tra chất lượng theo từng lô và nhập kho, sau đó được đem vào sản xuất Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất săm lốp xe đạp Dây thép tanh Vải mành Hóa chất Cao su Phối liệu Cắt Xử lý Nhiệt luyện Sơ luyện Cao su săm Hỗn luyện cao su cốt hơi Bọc tanh Định dài Lọc Nhiệt luyện Ổn định Hỗn luyện lần 2 ( Cho lưu huỳnh) Cán tráng Cắt zen nối đầu Nhiệt luyện Nhúng bột cách ly Ổn định Cắt vải Cán mặt lốp Cắt định dài Cuốn vải Bán lưu Nhiệt luyện Nhiệt luyện Thành hình Ép đùn Ép đùn Cắt đoạn, đột lỗ gắn van Cốt hơi Lưu hóa cốt hơi Lưu hóa lốp Nối đầu KCS Đóng gói Lưu hóa săm KCS Nhập kho Đóng gói Nhập kho 4.1.1 Sấy cắt Các kiện cao su crepe hong khói loại một, cao su Butyl – 0845 trước khi đưa đến phân xưởng sản xuất đã được sấy khô đến độ ẩm nhỏ hơn 0, 2% và được đóng thành kiện. Nhưng trong quá trình vận chuyển dưới sự ảnh hưởng của các nhân tố môi trường tác động vào nên độ ẩm trong cao su thường vượt quá giới hạn cho phép. Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, tránh tình trạng tạo bọt khí trên bề mặt sản phẩm ta phải sấy lại cao su. Mặt khác khi sấy lại sẽ phá vỡ các cấu trúc tinh thể trong khối vật liệu để phục vụ cho các công đoạn gia công tiếp theo. Các kiện cao su được đưa vào buồng sấy và được sấy bằng không khí nóng ở nhiệt độ 55 ¸ 60 0C. Thời gian sấy phụ thuộc vào hàm ẩm trong khối vật liệu. Cao su sau khi sấy phải có hàm ẩm £ 0, 2%. Các kiện cao su [ BTP] trọng lượng khoảng 100 Kg. Để phục vụ cho công đoạn tiếp theo ta phải cắt cao su thành 6 ¸8 phần. Các phần này phải xấp xỉ bằng nhau, vì khi cắt thành những phần nhỏ này ta dễ dàng sơ luyện cao su do khe hở giữa hai trục trong quá trình sơ luyện cao su rất nhỏ. Để tạo điều kiện cho cao su bám dính trục tốt và quá trình sơ luyện được tiến hành dễ hơn, êm hơn ta phải cắt thành những miếng vát chéo (đối với quá trình sơ luyện bằng máy luyện hở) Cao su cắt xong được chuyển đến khu vực sản xuất. Sơ luyện Biến dạng đàn hồi là một trong những tính chất quí báo của cao su. Nó mở rộng lĩnh vực sử dụng của sản phẩm cao su trong nhiều ngành kỹ thuật. Biến dạng đàn hồi của cao su đã không cho phép thay thế nó bằng bất kỳ loại vật liệu nào khác. Tuy nhiên biến dạng đàn hồi là tính chất không cần thiết cho quá trình gia công và chế biến cao su. Biến dạng đàn hồi của cao su gây hàng loạt ảnh hưởng xấu đến quá trình gia công cao su ra sản phẩm , làm cho sản phẩm không có kích thước, hình dạng như ý muốn do hiên tượng hồi phục biến dạng. mặt khác để gia công chúng ra sản phẩm cần phải tiêu thụ một khối năng lượng lớn hơn, công suất máy giảm... Cao su thiên nhiên, các loại cao su tổng hợp không phải lúc nào cũng có nhũng tính chất công nghệ đáp ứng được các yêu câu sản xuất. Một trong những tính chất công nghệ quan trọng và cần thiết cho quá trình gia công là độ dẻo của hỗn hợp cao su, tức là khả năng biến dạng biến dạng của cao su dưới tác dụng của lực cơ học. Độ dẻo của cao su tăng khi có tác dụng lực lên nó một lực khuấy trộn hoặc nhiệt quá trình công nghệ, trong nó dưới tác dụng của lực cơ học và các hiện tượng hóa học xảy ra đồng thời, độ nhớt và biến dạng hồi phục đàn hồi của cao su giảm được gọi là quá trình sơ luyện cao su. Sơ luyện cao su là quá trình gia công cơ học nhằm tăng độ dẻo của cao su, vì vậy sơ luyện cao su có thể tiến hành trên máy cán hai trục, máy luyện kín và máy trục vít. Mục đích của việc sơ luyện cao su sống là biến cao su từ dạng đàn hồi cao đến trạng thái dẻo tương đối để tạo điều kiện tốt cho việc hình thành sản phẩm sau này. mục đích thứ hai của việc sơ luyện là giảm sức căng bề mặt của cao su sống làm cho cao su có khả năng thấm ướt bề mặt chất độn và các loại phụ gia khác không tan trong cao su. Dưới tác dụng của lực cơ học và nhiệt do máy nhào trộn, xé trượt,…làm cho đứt mạch cao su, nhờ đó độ dẻo của cao su tăng, độ nhớt và biến dạng phục hồi của cao su giảm xuống, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình gia công tiếp theo. Sơ luyện còn làm giảm sức căng bề mặt của cao su sống, làm cho cao su thấm ướt bề mặt chất độn và các phụ gia khác không tan trong cao su. Cần lưu ý rằng độ dẻo cao su quá cao sẽ dẫn đến làm giảm độ cứng, cường lực kéo đứt, độ kháng mòn, làm tăng độ biến hình khi kéo đứt. Trong quá trình sơ luyện cao su khi ta tác dụng một lực cơ học lên vật liệu và các hiện tượng hoá học xảy ra đồng thời (quá trình ôxi hoá mạch đại phân tử dưới tác dụng của ôxi không khí). Kết quả là độ nhớt và biến dạng hồi phục của cao su giảm. 2 60 70 80 90 100 1 đường hóa dẻo bằng cơ học đường hóa dẻo bằng qt oxyhóa Nhiệt độ sơ luyện 0C Đồ thị 4 : sự phụ thuộc hiệu quả của quá trình sơ luyện vào nhiệt độ đường ứng với mức độ đứt mạch nhỏ nhất Theo đồ thị 1 có 2 tác nhân làm tăng độ dẻo của cao su , tác nhân cơ học và tác nhân hoá học. ở nhiệt độ thấp sự đứt mạch đại phân tử tạo thành gốc chủ yếu do tác dụng của lực cơ học. Tuy nhiên đứt mạch theo cơ chế cơ học rất nhỏ vì vậy để làm tăng độ dẻo của cao su vai trò của đứt mạch theo ciư chế hoá học là chủ yếu. Thường sử dụng máy luyện kín để sơ luyện trong thời gian 3 ¸ 4 phút, đạt độ dẻo khoảng 0,35 ¸ 0,40. Sau khi máy luyện kín nhả ra, dùng máy luyện hở để cán xuất tấm làm nguội và chờ chuyển sang bộ phận hỗn luyện. Cơ chế của quá trình sơ luyện: Dưới tác dụng của lực cơ học và quá trình ôxi hoá xảy ra đồng thời trong quá trình sơ luyện làm các mạch đại phân tử bị đứt (hay phân huỷ mạch). Kết quả là khối lượng phân tử giảm. Ở điều kiện tự nhiên và điều kiện của công đoạn gia công cao su nằm ở trong trạng thái mềm cao các mạch đại phân tử, các đoạn mạch phân tử có độ linh động tương đối lớn. Nhưng thời gian hồi phục biến dạng vẫn còn rất lớn so với thời gian tác dụng lực của máy cán, máy trục vít… Nếu cao su đó là cao su có nhiều nhóm phân cực thì lực tác dụng tương hỗ giữa các nhóm phân cực của các phân tử khác nhau còn lớn hơn. Loại cao su này có thời gian hồi phục biến dạng rất lớn. Sự khác nhau giữa thời gian hồi phục và thời gian tác dụng lực của máy đã tạo trong cao su một ứng suất rất lớn. ứng suất này có năng lượng lớn hơn cả năng lượng liên kết C - C. Kết quả là các mạch đại phân tử bị đứt tạo thành gốc R- CH2- CH2-R’ ® R-C·H2 + R’-C·H2 Nếu quá trình sơ luyện xảy ra trong môi trường khí trơ thì các gốc này tham gia vào 2 loại phản ứng: phản ứng đứt mạch kết hợp và phản ứng phân nhánh. Phản ứng đứt mạch : 2 R-C·H2 ® R-CH2 -CH2 -R 2 R’-C·H2 ® R’ -CH2 -CH2 -R’ R’-C·H2 + R-CH2 ® R-CH2 -CH2 -R’ Phản ứng phân nhánh -CH2-CH-CH-CH2- CH2-R CH2-R’ -CH2-C·H-CH-CH2- CH2-R + R’-C·H2 R-C·H2 + -CH2-CH=CH-CH2- Kết quả là khối lượng phân tử không giảm, độ dẻo của cao su không tăng do vậy quá trình sơ luyện được tiến hành ở môi trường có mặt các chất ôxy hoá. Trong quá trình sơ luyệnvới sự có mặt của các chất oxy hoá(oxy không khí), mạch cacbuahydro, các gốc cacbuahydro sẽ tham gia vào phản ứng kết hợp với O2 để tạo thành các gốc mới có độ hoạt động hơn duy trì quá trình ôxi hoá mạch đại phân tử. CH3 CH3 O - O R-C·H2 + O2 ® R-CH2OO· R-CH2-CH=C-CH2- + O2 ® R-CH2-CH-C-CH2- CH3 H-O-O O-O- R-CH2-CH-C-CH2- Trong quá trình sơ luyện tiếp theo các gốc chứa oxy được hình thành do phản ứng kết hợp giữa oxy với gốc các bua hydrô hoặc do phản ứng phân huỷ các perôxit và hydrô peroxit tiếp tục tham gia vào phản ứng chuyển gốc oxy hoá mạch đại phân tử , làm đứt mạch đại phân tử. Độ dẻo của cao su tăng lên. Phản ứng kết hợp oxy và mạch cacbuahydro đã được xác định bằng phương pháp định lượng trong cao su bằng sự tăng khối lượng của vật liệu trong quá trình sơ luyện. Trong quá trình sơ luyện độ dẻo của cao su được đánh giá bằng độ dẻo Uolle. Độ dẻo Uolle quan hệ với độ nhớt h[Muni] theo phương trình: h[Muni] = 5, 06 + 2, 25Po – 0, 001Po2 với: Đ1 có độ dẻo Uolle nằm trong khoảng 0, 34¸0. 45 Đ2 có độ dẻo Uolle nằm trong khoảng 0, 45¸0. 64. Đ3 có độ dẻo Uolle >0, 64. Qúa trình sơ luyện trên máy luyện hở: Thao tác:khởi động máy, đưa từ từ cao su đã được cắt theo đúng tiêu chuẩn vào khe máy. sau khi kết thúc giai đoạn xé và cao su đã dược bao trục tốt thi cắt xả cao su xuống khay chứa và ép thông với số lần như sau: Từ cao su chưa sơ luyện đến → Đ1: 3 – 10 lần Từ cao su đã sơ luyện Đ1 → Đ2: 3 – 10 lần Từ cao su sơ luyện Đ2 → Đ3: 5 – 8 lần. Khi ép thông, mỗi lần cao su xuống hêt vào khay cần đảo ngược đầu rồi nạp lại vào khe trục máy. Thực hiên cán đảo trước khi xuất tấm, cắt dao bên phải và bên trái mỗi bên hai lần. Cao su sơ luyên sau khi xuất tấm phải ngâm trong dung dịch cách ly CaCO3 rồi treo trên giá thổi nguội thì mơi được đem đi xếp vào nơi qui định. Điều kiện kỹ thuật sơ luyên: Nhiệt độ (0C): ● Trục trước: ● Trục sau: 55 – 60 50 – 55 Cự ly trục (mm): ● Xé: ● ép thông: ● Xuất tấm: 4 – 5 1,5 – 3 7 – 10 Trọng lượng mẻ luyện (kg): ● XK 560 ● XK 660 (LX) 75 – 80 100 – 120 Thời gian thao tác (phút): ● từ cao su sơ luyện đến Đ1 : 3 – 10 lần. ● Từ cao su đã sơ luyện Đ1 đến Đ2:3 – 10 lần. ● Từ cao su đã sơ luyện Đ2 đến Đ3: 5 – 8 lần Cao su cốm 10 – 20 10 – 15 10 – 15 Cao su hun khói 15 – 25 10 – 20 10 – 20 Những điều cần chú ý khi sơ luyện cao su : Cao su trước khi sơ luyện phải được cắt vát theo tiêu chuẩn. Cao su sống cần được cân đúng theo trọng lượng từng mẻ luyện. Khi nạp cao su vào máy phai nạp từ phía bánh răng lớn. Khi nạp cao su vào máy cần phải chú ý đồng hồ Ampe kế, kim đồng hồ không được vượt quá vạch tiêu chuẩn qui định. Khi dung dao để cắt xỉa cao su trên máy trong quá trình sơ luyện, dao phải đặt ở phía ẵ trục trở xuống. 4.1.3 Giai đoạn phối liệu I Các chất phối hợp phi cao su có mặt trong hợp phần của đơn pha chế được xử lý, loại bỏ các tạp chất, sấy, nghiền đến đường kính hạt đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, độ ẩm cho phép sau đó được định lượng theo đúng đơn pha chế bằng phương pháp khối lượng hay phương pháp thể tích. Quá trình định lượng sao cho chúng nằm trong khoảng giới hạn sai số cho phép. Những sai số cho phép khi cân các chất phối liệu cho vào đơn pha chế. STT Tên nguyên vật liệu Sai số cho phép (gam) Các loại chất xúc tiến 2 ¸ 3 Các loại chất trợ xúc tiến 10 ¸ 12 Chất làm mềm thể rắn 5 ¸ 10 Chất làm mềm thể lỏng 15 ¸30 Chất màu 5 ¸ 10 Chất độn 100 ¸ 200 Chất phòng lão 5 ¸ 7 Giai đoạn phối liệu: Quá trình phối liệu phải tuân thủ nghiêm ngặt các qui định. Các chất phối hợp phải cho lần lượt theo đơn pha chế, chất nào trước, chất nào sau, chất nào chưa được cho để tránh tình trạng vón cục hay tự lưu, màu sắc kém. Các hợp chất hạt nhỏ như trợ xúc tiến lưu hoá, các chất xúc tiến lưu hoá, chất phòng lão, chất màu (nếu bột màu hữu cơ và bột màu cần để riêng không cho lẫn với các loại hợp chất khác). Sau đó cân đến các chất hoá dẻo thể rắn _ lỏng lưu huynỳh không được cho ngay vào giai đoạn này. 4.1.4 Hỗn luyện I Hỗn hợp cao su là một hệ thống nhiều cấu tử mà thành phần của nó bao gồm cao su, các chất phối hợp ở thể rắn, lỏng, dạng bột hay khối vật liệu polyme. Để tạo được vật liệu có tính chất yêu cầu đáp ứng được các thông số hoá lý đã đề ra ta phải phối trộn các chất trên thành một hợp phần đồng nhất tức là các chất phối hợp phải phân bố, khuếch tán đồng đều trong khối vật liệu polyme. Trong quá trình hỗn luyện mức độ phân tán đồng đều các chất phối hợp vào cao su phụ thuộc vào giá trị ứng suất trượt xuất hiện trên các hạt phân tán và thời gian hỗn luyện. Để chất độn được phân tán đồng đều trong khối vật liệu polyme cần phải thay đổi hướng biến dạng trượt đã được các giải pháp công nghệ thực hiện ở các giai đoạn trên đó là cắt, đảo tấm cao su trên máy luyện hở, rôto lệch tâm của máy luyện kín hay góc nghiêng của răng trong máy luyện trục vít. Để nhận được hỗn hợp cao su có đặc trưng kỹ thuật cao nhất đáp ứng được các yêu cầu công nghệ vấn đề lựa chọn công nghệ hỗn luyện như: Chế độ nhiệt, thứ tự phối liệu các cấu tử, thời gian hỗn luyện. . . và thiết bị hỗn luyện có một vai trò rất quan trọng. Trong quá trình hỗn luyện ta dùng máy hỗn luyện kín cho năng suất lớn, ít gây độc hại cho người lao động và đảm bảo sự phân bố đồn đều các cấu tử các chất phối hợp vào khối vật liệu polyme mà vẫn giữ được tính chất công nghệ. Trong công nghệ gia công cao su phát triển với công suất tiêu thụ cao su không lớn (như các cơ sở sản xuất ở địa phương) hoặc để xuất ra nhiều chủng loại cao su khác nhau (màu sắc khác) có công dụng riêng biệt thì ta dùng máy luyện hở. Dùng máy luyện hở dễ kiểm tra được quá trình khuấy trộn, dễ cho chất màu và kiểm tra sự khuếch tán của chất màu vào hợp phần cao su. Nhưng nhìn chung dùng máy luyện hở không đáp ứng được xu thế phát triển chung của thời đại vì trong quá trình hỗn luyện do có nhiều chất độn có kích thước rất nhỏ gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khoẻ của người lao động. Để khắc phục hiện tượng này ta dùng máy hỗn luyện kín. Trong quá trình khuấy trộn giữa cao su và các chất phối , do lực ma sát giữa hợp phần cao su và rô to của máy luyện kín thường làm tăng nhiệt độ của hợp phần cao su ( nhiệt độ có thể lên đến 1600C ) vì vậy ở giai đoạn phối luyện này (Hỗn luyện I) ta chưa cho S vào vì trong quá trình phối liệu nhiệt cao có thể gây hiện tượng tự lưu trong quá trình gia công. Hỗn luyện II Sau khi trộn hợp cao su với các chất phối hợp theo đúng hàm lượng trong đơn pha chế ta để hỗn hợp đó trong kho khoảng 6 ¸ 8 h. Mục đích là tạo cho sự khuyếch tán các chất phối hợp trong khối vật liệu được đồng đều hơn. Mặt khác quá trình này có tác dụng hạ nhiệt. Khi đã để nguyên liệu theo đúng thời gian qui định ta tiến hành hỗn luyện II. Trong giai đoạn này ta cho S vào. Khi cho phải rải lưu huỳnh đều và liên tục lên trục máy. Quá trình này được thực hiện trên máy luyện hở để dễ dàng khống chế nhiệt độ tránh tình trạng tự lưu. Để đạt được mục đích đó, cần chú ý trình tự và thời gian cho các chất phối hợp vào cao su trong máy. Đầu tiên cho cao su (sau sơ luyện) vào máy và luyện trong thời gian 1 ¸ 2 phút. Sau đó cho các hoá chất hạt nhỏ. Các chất làm mềm được cho vào cao su sau cùng nhằm tránh hiện tượng trượt trong quá trình hỗn luyện cao su. kỹ Các thông số kỹ thuật của máy luyện hở: Điều kiện thuật: Nhiệt độ trục không vượt quá Trục trước : 75 oC Trục sau : 70oC Độ dày cao su : 6 ¸ 8 (mm) Cự ly ép thông : 1, 5 ¸ 3 (mm) Hỗn hợp cao su trong giai đoạn này thường được để ổn định trong kho từ 12 ¸ 24h. Mục đích của quá trình này là tạo điều kiện cho S và các chất phối hợp khuếch tán lại trong khối vật liệu để giúp giai đoạn lưu hóa sau này được đồng đều hơn. Thao tác hỗn luyện cao su các loại: Stt Trình tự nạp liệu Th.gian (phút) Thao tác 1 Nạp cao su đã sơ luyện Đ2, Đ3, cao su tổng hợp(nếu có) vào may và sau đó cắt bỏ ra ngoài một lượng nhỏ cao su. 2 – 3 Cán cao su bao trục trước. Cắt bơt một lượng cao su thừa xả xuống khay hứng. 2 Cho cùng một lúc các hóa chất hạt nhỏ, chất màu. 1 Rải đều các hóa chất vào khe trục. 3 Cho chất độn chất làm mềm thể lỏng 2- 4 Sau khi cao su đã thấm ướt tương đối các hóa chất thì cắt bớt cao su ở hai bên khe trục ra và cho miếng cao su đã cắt bỏ ở trên vào. khi thao tác thì tránh xỉa dao quá sớm, cắt cao su ở hai bên khe trục và tiêp tục cho chất độn đến khi hết, cắt xỉa dao từ giữa sang hai bên, cho chất làm mèm thể long từ từ và rải đều. 4 Cho lưu huỳnh (S) 1 Sau khi hóa chất đã thấm đều vào cao su thì cắt ra ngoài một cuộn cao su. Rải đêù lưu huỳnh vào cao su trên khe trục máy. sau khi cao su đã thấm đều đồng thời cho cuộn cao su vừa cắt ra vào và đảo đều. 5 Cắt đảo 1 – 3 Cắt xỉa từ giữa ra hai bên. Cắt cuộn trái và phải mỗi bên hai lần. Cắt đảo lật từ ngòai vào trong hai lần 6 ép thông 1 ép thông hai lần 7 Cán xuất tấm 1 Cao su BTP sau khi xuất tấm phải có kích thước: Chiêu dài: 1200 – 1300 mm Chiều rộng: 450 – 600 mm Độ dầy :11 – 12 mm Tổng số thời gian một mẻ luyện cao su là 9 – 14 phút.Sau khi xuất tấm, các tấm cao su được ngâm trong dung dịch cách ly, làm lạnh ít nhất 2 phút, sau đó vớt ra treo trên giá, dùng quạt thổi cho khô và nguội tơí nhiệt độ ≤ 400C. Điều kiện kỹ thuật của quá trình hỗn luyện: Nhiệt độ trục máy (0C): Trục trước: Trục sau: 55 – 60 50 – 55 Độ dày cao su (mm): 6 – 8 Cán đảo cao su đã đạt tiêu chuẩn ép thông cự ly (mm): 1,5 – 3 Xuất tấm (6 tấm/mẻ) với độ dày(mm) 11 – 12 Trọng lượng mẻ luyện (kg): Theo đơn pha chế Thời gian thao tác(phút): Cao su mặt lốp L1 đỏ: Cao su mặt lốp L1 đen: Cao su mặt lốp 2 màu L1 vàng: Cao su cán táng vải mành L1: Cao su xát phin: 9 – 12 9 – 12 9 – 12 12 – 14 12 – 14 Các hiện tượng biến động trong công nghệ, nguyên nhân và cách khắc phục Stt Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Vón cục khi hỗn luyện Hóa chất bị ẩm Cho chất làm mềm quá sớm Nhiệt độ trục quá cao Hóa chất phải đạt tiêu chuẩn chất lượng. Thưc hiện đúng qui trình công nghệ. 2 Bong trục Cự ly trục lớn Thứ tự cho hóa chât không đúng Nhiệt độ trục cao Thực hiên đúng qui trình thao tác. 3 Hóa chất phân tán không đều Nguyên vật liệu bị ẩm Độ dẻo cao su thấp Thời gian luyên cao su không đủ Nguyên vật liệu phải đạt tiêu chuẩn. Chấp hành đung qui trình công nghệ. 4 Cao su bị tự lưu Nhiệt độ trục cao Các hóa chất phân tán không đều Cân đong hóa chât mềm Phối liệu cân đong hóa chất phải đúng chủng loại, đúng số lượng theo đơn pha chế. Chấp hành đúng các điều kiện công nghệ va qui trình kỹ thuật. Sau khi hỗn luyện (trộn) trong máy luyện kín, cao su được cán xuất tấm trên máy luyện hở, làm nguội đến nhiệt độ môi trường +(5 ¸ 10oC) thì đem xếp đống (có cách ly), để lưu kho cho ổn định ³ 8giờ. Xử lý cao su hỗn luyện: Cao su BTP không đạt tiêu chuẩn cần xử lý phải đủ trọng lượng mẻ, cho dần lên máy luyên. Đối với các mẻ luyện không đạt các chỉ tiêu chất lượng như độ dẻo, độ cứng và tỷ trọng thì phai xử lý theo phương pháp: Trộn các mẻ thấp với mẻ cao cùng một loại cao su, đảo kỹ ép thông hai lần, xuất tấm làm lạnh và cắt mẫu thí nghiệm lại. Lọc và trộn lưu huỳnh Lọc cao su sau hỗn luyện nhằm loại bỏ các tạp chất trong hợp phần, làm tan các cục chất độn (than đen) để giảm tỉ lệ phế phẩm do các nguyên nhân trên (làm thủng thân săm, thấm dò khí). Người ta sử dụng máy ép đùn có trục xoắn vít để đẩy ép cao su dẻo, nóng chảy qua lưới lọc (bằng thép) có mật độ mắt lưới… Sau lọc, cao su sẽ được phối trộn với chất lưu hoá S trên máy luyện hở. Cao su sau lọc còn nóng dẻo được cho lên máy luyện hở hỗn luyện với lượng lưu huỳnh được cân đủ số lượng để phối trộn với lượng cao su trên máy luyện. Thời gian hỗn luyện khoảng 3 ¸ 5 phút nhằm đạt được mục đích là lượng lưu huỳnh được khuếch tán đều vào hợp phân cao su. Sau đó hợp phần cao su được cán tấm dày 8 ¸ 10mm, làm nguội (có cách ly) và xếp đống nhập kho, để lưu kho từ 12 ¸ 24giờ nhằm đảm bảo cho hệ đạt trạng thái cân bằng pha (để ổn định). Cao su bán thành phẩm đạt yêu cầu tiếp tục quá trình gia công. 4.1.6 Nhiệt luyện Mục đích là làm tăng độ dẻo, tăng tích công nghệ cho hợp phần cao su để đưa nạp vào máy ép đùn, cán hình mặt lốp, bọc tanh… Quá trình nhiệt luyện được thực hiện trên máy luyện hở trong thời gian 5¸7 phút. Ngoài ra nhiệt luyện còn góp phần làm tăng độ phân tán hoá chất vào trong hợp phần cao su. Trước khi đưa vào các công đoạn gia công bán thành phẩm : Như cán hình mặt lốp, bọc tanh, đùn săm, cốt hơi hay cán tráng ta đều phải nhiệt luyện trước. Cao su khi chưa nhiệt luyện có độ cứng, thời gian hồi phục biến dạng lớn. Do vậy cao su này không thể đáp ứng được yêu cầu công nghệ. Độ cứng gây ra hiện tượng quá tải của máy gia công làm máy gia công bị cong vênh trục có thể dẫn đến gãy trục (máy trục vít), năng suất của máy giảm. Biến dạng hồn phục là nhân tố chính dẫn đến hình dạng kích thước của sản phẩm không như mong muốn. Để khắc phục được tình trạng trên cao su cần phải được nhiệt luyện trước. Nhiệt luyện cao su làm tăng độ dẻo của cao su, dẫn đến làm tăng tính chất công nghệ của cao su trong quá trình gia công chế biến. Khi nhiệt luyện các mạch đại phân tử polyme (Poly izopren, Poly izo butyl) linh động hơn do tác dụng của nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao thì thời gian hồi phục biến dạng càng nhanh. Nhưng nhiệt độ quá cao sẽ gây ra hiện tượng tự lưu . Nhiệt độ nhiệt luyện tối ưu nằm trong khoảng 70¸75 0C. Quá trình nhiệt luyện cao su được thực hiện trên máy nhiệt luyện hở hai trục ký hiệu : XK hoặc là XK (của liên bang Nga). Tỷ tốc của máy nhiệt luyện : 1 : 1, 08; 1: 1, 17. Thời gian nhiệt luyện £10 phút. Nhiệt độ nhiệt luyện tối ưu nằm trong khoảng 65 ± 5 0C. Tuỳ thuộc vào năng suất tiêu thụ cao su của phân xưởng mà ta chọn loại máy nhiệt luyện hợp lý. Quá trình nhiệt luyện làm giảm hiệu ứng cán tráng, giảm độ nhớt để đáp ứng yêu cầu công nghệ trong quá trình gia công. Khắc phục những nhược điểm không đồng nhất về tính chất của hợp phần cao su như: Độ bền kéo đứt, độ dãn tương đối, khả năng chống xé rách… của sản phẩm cán tráng hay ép phun. Cao su đã nhiệt luyện được đưa vào máy ép phun (trục vít) để sản xuất cốt hơi, săm hay bọc tanh. Đưa vào máy cán tráng liên tục để cán tránh với vải mành, vải phin, cán hình mặt lốp Cao su nhiệt luyện được xuất thành băng dải hoặc cuộn thành từng cuộn nhỏ để cho vào miệng nạp liệu của máy ép đùn để ép đùn phôi săm (đùn ống). 4.2 Công đoạn sản xuất cốt hơi. Cốt hơi là sản phẩm được sản xuất ra để sử dụng nội bộ trong phân xưởng dùng làm cốt khuôn để lưu hoá lốp xe đạp (tuổi thọ » 2000lốp/1 cốt hơi) Dây chuyền sản xuất cốt hơi phải qua đầy đủ các công đoạn như sản xuất săm xe đạp nhưng có một số điều kiện kỹ thuật khác biệt như sau: - Sơ luyện: cao su Butyl không cần sơ luyện và cho vào hỗn luyện trực tiếp luôn vì độ dẻo của nguyên liệu ban đầu đã đáp ứng được yêu cầu của cao su nguyên liệu cho hỗn luyện . - Hỗn luyện: vì chất độn trong hỗn hợp chỉ gồm toàn than đen nên khả năng than bị vón cục và khó phân tán đều vào cao su, vì vậy trình tự các bước luyện có thay đổi cho phù hợp: Bước 1: cho cao su Butyl lượng chất đôn (than đen), hỗn luyện Bước 2: cho axit stearic, xúc tiến, phòng lão, ra lượng chất độn còn lại. Hỗn luyện trong 60giây. Bước 3: cho chất làm mềm (colofan). Vì phản ứng lưu hoá cao su Butyl xảy ra ở nhiệt độ cao hơn cao su thiên nhiên nên khả năng tự lựu trong quá trình luyện, lọc cao su khó xảy ra hơn và có thể cho toàn bộ chất lưu hoá (cả S) vào hỗn luyện một lần rồi mới lọc (S cho vào trên máy luyện hở sau máy luyện kín). Vì cao su Butyl không phối trộn được với một số cao su khác (cao su thiên nhiên) nên trong quá trình gia công nếu sử dụng chung thiết bị thì phải vệ sinh sạch máy (rửa máy) tránh để lẫn các loại cao su khác vào. - Ép đùn Nên dùng riêng một máy ép đùn để lọc cao su và ép phôi cốt hơi. Vì tiết diện mắt cắt của cốt hơi có chiều dày lớn hơn nhiều so với săm xe đạp, khả năng bị biến hình và tự lưu khó xảy ra nên phần băng tải phụ trợ của máy không cần dài như dây chuyền ép đùn săm, tốc độ ép phôi chậm, số lượng ít nên có thể sử dụng cặt thủ công, chiều dài phần băng tải khoảng 7 ¸ 10m là đủ. - Cốt hơi không có van như van xe đạp nên không cần van và bộ phận gắn van. Nhưng cần tạo kết cấu lỗ trên bụng cốt hơi để kết nối với van đồng tiền khi lưu hoá lốp. - Nối đầu: vì cốt hơi có kết cấu thành dày, có ruột rỗng có độ cứng cao nên phôi ở dạng ống thủng profin khi ép ra khỏi đầu đùn vì vậy việc nối đầu bằng thiết bị chuyên dùng khó khăn thường nối đầu bằng thủ công. - Lưu hoá: nhiệt độ lưu hoá, thường từ 180oC ¸ 190oC. Thời gian lưu hoá dài, thường nếu lưu hoá 1 giai đoạn kéo dài ~ 1,5 ¸ 2giờ. Nếu lưu hoá 2 giai đoạn thì giai đoạn 1 thường lưu hoá ở 180oC trong 30 ¸ 50phút; lưu hoá giai đoạn 2 ở 150oC trong 4 ¸ 5 giừo (trong nồi lưu hoá tập thể) 4.3 Dây truyền sản xuất lốp xe đạp. Quá trình sản xuất lốp xe đạp qua nhiều công đoạn hơn sản xuất săm. Trừ 2 công đoạn đầu thực hiện ở bộ phận cán luyện là sơ luyện và hỗn luyện là giống nhau và có thể sử dụng chung một hệ thống thiết bị. Sơ đồ khối của quá trình sản xuất lốp xe đạp vòng tanh 1 sợi, vòng tanh nhiều sợi Vải mành vải phin đã sấy đến hàm ẩm cho phép Cao su cán tráng vải mành, vải phin đã nhiệt luyện Cao su butyl đã nhiệt luyện Cao su cán mặt lốp đã nhiệt luyện Ép suất cốt hơi Cán hình mặt lốp Lưu hoá cốt hơi Cán tráng Định dài Tạo lỗ thoát khí KCS cốt hơi Cắt, định dài Cuộn Thành hình lốp Lưu hoá lốp KCS lốp 4.3.1 Cán tráng Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm từ cao su (lốp ôtô, xe máy, băng tải…) máy cán tráng là một bộ phận quan trọng để tao các BTP phục vụ cho các quá trình công nghệ tiêp theo. Cán tráng trong công nghiệp cao su là phủ một lớp cao su mỏng lên mặt vải hay lên sợi kim loại và thường để làm lốp, băng tải, dụng cụ thể thao, hoặc vải chống thâm nước… Đặc điểm công nghệ: máy cán tráng có nhiều loại khác nhau theo số trục cán (2 – 5 trục) và cách bố trí trục cán. Trong quá trình cán tráng, hỗn hợp cao su được cán qua khe hở giữa hai trục có một lần. Vì vậy để có được dải cao su với bề mặt bóng, phẳng thường sử dụng máy cán có nhiều trục cán. Mỗi loại máy cán tráng đều có công dụng khác nhau, từ đó có thể sản xuất ra các sản phẩm khác nhau. Vận hành máy cán tráng 3 trục TQ Ф450x1220. Chuẩn bị: Kiểm tra các bộ phân máy, dầu mỡ, nguồn năng lượng cấp cho máy (U=380V±5%; Phơi=5kg/cm2; Pnước=2kg/cm2), phanh an toàn, điều chỉnh cự ly trục và khu vực thao tác. Mở maý và làm việc: Mở máy, cho máy làm việc ổn định mới tiến hành các bước tiếp theo: Mở van hơi nóng vào 3 trục cán tráng và điều chỉnh nhiệt độ của trục đạt yêu cầu công nghệ mới cho nguyên liệu vào. Trước khi cho nguyên liệu vào phải điều chỉnh cự ly đảm bảo độ // giữa các trục cán. Cuộn cao su đưa vào cán tráng phải đạt độ dẻo, t0 và kích thước theo yêu cầu công nghệ (lượng liệu định mức 6 ÷ 9 kg/cuộn). Mở van nước làm lạnh 3 trục cán tráng theo yêu cầu công nghệ và van này được điều chỉnh suốt qua trình làm việc. Tùy theo yêu cầu công nghệ mà đưa bộ phận sấy làm việc. Thông qua bộ ly hợp, cho máy làm lạnh làm việc và mở van nước lạnh vào các trục. Khi làm việc chú ý kiểm tra và theo dõi các điều kiện làm việc bình thường của máy. Khi dừng máy phải lấy hết nguyên liệu trên máy ra, đóng van hơi nóng và lạnh vào máy, vệ sinh máy và các vị trí thao tác. 2. Cán tráng vải mành, vải phin bọc gót: Nguyên vật liệu (vải mành, vải phin, BTP cao su vải mành L11). Vải lót đủ dùng, đồng hồ đo độ dày, dao luyện, trục gỗ, lõi sắt… kiểm tra thiết bị máy cán tráng, máy nhiệt luyện, máy sấy, thiết bị làm lạnh… Thực hiện chính xác các bước mở máy theo đúng qui định. Điều kiện kỹ thuật: a. Cán tráng vải mành. Stt Nội dung Thông số kỹ thuật 1 Thiết bị cán tráng Tốc độ máy (vòng/phút) Ф450x1220x3 19 ÷ 25 2 Loại vải Vải mành PA840D/1 3 Nhiệt độ trục máy(0C) Trục trên: Trục giữa: Trục dưới: 80 ÷ 85 90 ÷ 95 50 ÷ 60 4 Tỷ tốc trục máy 1 :1,5 :1,5 5 Phương pháp cán tráng Mặt 1: Mặt 2: Dán Dán có áp lực 6 Phương pháp làm lạnh vải tráng Thiết bị làm lạnh Nhiệt độ vải mành sau khi làm lạnh. 0C Mặt 1 thông qua thiết bị làm lạnh Mặt 2 qua thiết bị làm lạnh Ф570x1300x4 ≈ 50 <40 7 Tổng độ dày vải sau khi làm lạnh, mm(±0,03) 0,45 8 Thời gian lưu vải đã cán tráng. 0C. 2÷ 16 không để quá 48h b. Cán tráng vải phin. Sấy vải phin: STT Nội dung Thông số kỹ thuật 1 Quy cách máy sấy Ф570x1300x4 2 Tốc độ sấy vải 10 3 áp lực hơi náng đưa vào trục sấy,kg/cm2. 1,5 – 2 4 nhiệt độ sấy vải, 0C 95 – 105 5 nhiệt độ đưa vào vải cán tráng,0C 60 – 70 Xát vải phin: STT Nội dung Thông số kỹ thuật 1 Thiết bị máy cán tráng Ф450x1220x3 2 Tốc độ máy, v/ph 19 – 25 Loại vải Vải Pêcô sựi 354 3 Nhiệt độ trục máy,0C Trục trên 95 – 100 Trục giữa 60 – 65 Trục dưới 90 -95 4 Tỷ tốc trục máy 1:1,5:1 5 Phương pháp cán tráng Mặt 1 Xát Mặt 2 Xát 6 Phương pháp làm lạnh vải Thiết bị làm lạnh Ф570x1300x3 7 Nhiệt độ vải sau làm lạnh, 0C Măt 1 không qua thiết bị làm lạnh ≈ 50 Măt 2 qua thiết bị làm lạnh <40 8 độ dày vải sau làm lạnh,mm(~0,03) 0,25 9 Thời gian để lưu vải cán tráng 2 – 16 trình tự thao tác: Sau khi mở máy chạy bình thường, phải tiến hành các thao tác công nghệ cán tráng; Điều chỉnh nhiệt độ trục máy theo các điều kiện kỹ thuật, trường hợp xát vải phin thì phải bôi vào trục giữa keo dính cao su xát phin để trong quá trinh xát không bị bong cao su. điều chỉnh độ dày hỗn hợp cao su bao trục giữa. Đặt cuộn vải mành hoặcvải phin vào vị trí qui định của hệ thống nhả vải. Đưa đầu vải vào khe trục giữa và dưới để tiến hành cán tráng, tiếp đó cho vải đã cán tráng đi qua hệ thông liên động sau máy cán tráng, gồm bộ phận căng vải, làm lạnh, dẫn vải, cuộn vải lót. Kiểm tra độ dầy vải cán tráng thường xuyên, có thể điều chỉnh cự lỷtục khi cần thiết để đạt tiêu chuẩn thiết kế thi công và yêu cầu chất lượng vải cán tráng. Những điều cần chú ý: Chỉ điều chỉnh nhiệt độ hay cự ly trục máy khi máy đang chuyển động. Không để cao su ở hai bên trục chạy lọt vào khe trục giữa và dưới để tránh gây dồn sợi vải hay nát vải. Khi cuộn vải đã cán tráng mặt một vào trục gỗ phải dùng tay điều chỉnh hai biên vải, kể cả vải lót cho thẳng. Cao su pa-via ỏ hai đầu trục phải nhiệt luyện lại. Vải đã cán tráng mặt một 1 nếu chưa cán tráng đợt 2 phải để dựng đứng, tuyệt đối không được để nằm trên sàn nhà, thời gian để lưu không quá 3h. Vải phin sau khi sấy phải bằng phẳng, hai đầu không bị so le, loe kèn. Không dừng vải phin trên trống sấy quá 5 phút, trường hợp mất điện phải đóng hơi nóng lại ngay. Vải phin sấy xong không dùng, để quá 1h thì phải sấy lại. Cuộn cao su khi đưa vào máy cán tráng phải đạt độ dẻo, nhiệt độ theo yêu cầu, nạp cao su phải đều đặn. Thường xuyên kiểm tra độ dày của vải cán tráng để kịp thời điều chỉnh theo đúng tiêu chuẩn thi công. Chất lượng vải sau cán tráng phải đạt yêu cầu kỹ thuật như sau: Độ dày vải đồng đều, bề mặt vải láng bóng, sợi mành không bị cong, xô dạt hay nhảy. Sợi. Vải cán tráng phải được cuộn lót đều bằng vải lót. Hiện tượng, biến động công nghệ, nguyên nhân va cách khă phục: TT Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Vải cán tráng cao su, sức dính cao su kém Thiếu áp lực; độ dẻo cao su thấp; bề mặt vải dính bẩn; nhiệt độ trục cán thấp Nâng cao trục dưới lên; đảm bảo độ deo cao su đúng qui định; vải khi mở bao gói không để trực tiếp xuống sàn nhà; thực hiện đúng các điều kiện cán tráng; khi đưa đầu vải vào máy phải cân đối cả hai bên 2 Vải cán tráng cao su dầy mỏng không đều Đưa đầu vải vào khe trục máy cán tráng chính iũă; độ dẻo cao su không đồng đều; cự ly trục hai bên không đồng đều Chú ý nhiệt luyện cao su đảo đều; chỉnh đều cự li hai bên trục 3 Phần giữa vải mành đang cán tráng, vải bị trùng xuống Do không chú ý điều chỉnh hệ thống ma sát Phải thường xuyên kiểm tra độ căng trùng của vải để điều chủnh hệ thống ma sát cho phù hợp 4 Vải cán tráng bị nát Cao su ở kẽ máy chui vào khe trục; cự li trục quá hẹp; vải bị dồn sợi Cao su hồi liệu phải được nhiệt luyện lại; chú ý điều chỉnh cự li trục; kiểm tra chất lượng vải và vận chuyển vải cẩn thận 5 Vải cán trtáng bị sần sùi không láng bóng Cao su bị bán lưu; nhiệt độ trục máy cán quá cao Loại bỏ cao su bị tự lưu; thực hiện đúng tiêu chuẩn kỹ thuật Một số lưu ý: - Cao su sau nhiệt luyện phải có độ dẻo tương đối ổn định, nạp cao su vào máy phải đều đặn. - Vải sau khi sấy phải phẳng nhẵn không nhăn gấp, sô lệch. - Khống chế nhiệt độ của trục cán ổn định: gia nhiệt bằng hơi nóng, làm nguội bằng nước lạnh. - Thường xuyên kiểm tra độ dày vải sau cán tráng - Thường xuyên lấy cao su hai biên vải ở đầu trục tránh cao su bị tự lưu trên máy và tránh để rơi vào đầu cán sản phẩm gây nát vải, dồn sợi vải,…cao su này phải được đưa nhiệt luyện lại. - Thao tác vam điều chỉnh nhiệt độ trục hay điều chỉnh cự ly trục trong khi máy đang làm việc. - Cuộn vải cán tráng phải để dựng đứng hoặc để treo ngang trên trục gá. Không được đặt nằm xuống sàn vì dễ gây biến dạng vải, dính vải. - Không để lưu vải cán tráng quá lâu gây ảnh hưởng đến sức dính, tính công nghệ của vải giảm. Chất lượng vải cán tráng phải đạt các yêu cầu sau: - Bề mặt cao su trên vải phẳng nhẵn đống đều không bị thiếu cao su , không có cao su bám dính, không có cao su tự lưu,… - Sợi vải không bị xô trượt, không bị cong (mật độ sợi vải tương đối đồng đều), chú ý ở hai biên. - Độ dày vải phải đồng đều và nằm trong sai số cho phép (0,05 ± 0,03) - Cuộn vải mành và vải lót cách li không được nhăn gấp vải, xô lệch,.. Cuộn vải mành sau cán tráng được chuyển sang công đoạn tiếp sau là cắt vải, tạo bán thành phẩm (thành hình) cho công đoạn tiếp sau. Cắt vải: vải được cắt thành từng băng có chiều rộng theo tiêu chuẩn thi công đối với từng qui cách lốp. Đối với lốp xe đạp qui cách 37- 584 (650) có chiều rộng cắt vải » 210±2mm. Góc nghiêng cắt vải ~ 47o ± 0,5 các đoạn băng vải ngắn được nối ghép đầu nhau (ghép chồng ~ 5 ¸ 10mm) và cuộn lại thành cuộn có vải lót cách li, chuyển sang bước tiếp sau là thành hình tạo sơ mi (thân) lốp. 4.3.5. Cán hình mặt lốp Mục đích của quá trình này là tạo ra các bán thành phẩm (từ cao su mắt lốp) có profin, chiều dài phù hợp tiêu chuẩn thi công để dùng làm mặt lốp dán lên sơ mi lốp.Thường sử dụng máy cán hình 3 trục hoặc 4 trục để cán mắt lốp. Trên trục ra có gia công các rãnh có profin để tạo ra mặt lốp có kích thước chiều dày theo yêu cầu (profin mặt lốp) Hợp phần cao su mặt lốp sau khi được nhiệt luyện trên máy luyện hở, xuất tấm cuộn lại và nạp vào khe trục vào của máy cán hình. Ở trục ra ta được sản phẩm là cao su mặt lốp có chiều dài vô tận. Mặt lốp trước làm lạnh (trên được làm mát bằng nước), được ổn định trên giàn băng tải và được định dài, cắt thành từng đoạn phôi ngắn (mặt lốp) xếp lên xe có vải lót cách ly để đắp lốp thủ công hoặc được cuộn lại thành cuộn (không cắt ngắn) có vải cách li đưa vào máy thành hình để đắp mặt lốp bằng máy (cắt định dài trên máy thành hình). 4.3.3 Bộ phận sản xuất tanh Mỗi lốp xe đạp cần phải có hai vòng tanh. Vòng tanh được sản xuất từ dây thép có bọc cao su ra ngoài. Có hai cách sản xuất tanh từ các loại dây thép có đường kính khác nhau. 4.3.3.1 Tanh 1 sợi (tanh cứng). Được sản xuất trên dây truyền tanh một sợi, sử dụng vật liệu là dây thép đường kính 1,83mm qua thiết bị chuyên dùng liên động ép đùn bọc cao su tanh và kéo - định dài - cắt tanh thành từng đoạn ngắn có chiều dài bằng chu vi vòng tanh. Để nối lại thành vòng tròn người ta có thể sử dụng phương pháp hàn hoặc ống nối. Phương pháp nối ống: sử dụng một ống thép mỏng dập ép chặt lên 2 đầu tanh đã được khía rãnh (lăn ren), sửa đúng mối ghép bằng máy dập cắt pavia ở ống nối. Vòng tanh sau khi qua kiểm tra đạt yêu cầu kỹ thuật được chuyển về bộ phận thành hình lốp. Sơ đồ khối các công đoạn sản xuất tanh Cao su bọc tanh đã nhiệt luyện Cao su cán tráng vải phin đã cắt, cuộn ống thép Dây thép tanh Sử lý bề mặt, tảy rửa, phốt phát hóa Cắt phôi Máy bọc cao su tanh Định dài Không đạt Máy thành hình tanh nhiều sợi Ủ ống Cắt tanh Đạt Ren tanh Xử lý Bọc vải phin tanh Lồng ống tanh Vòng tanh nhiều sợi ` Phế bỏ Xử lý Rập nối đầu Phế bỏ Nhập kho Nhập kho Dây thép tanh trước khi cắt tanh và bọc tanh cao su ta phải sử lý bề mặt, tẩy rửa, phốt phát hoá… Mục đích loại bỏ lớp oxít , lớp dầu mỡ bám trên bề mặt của sợi thép giúp khả năng kết dính giữa cao su và dây thép được tốt hơn. Vòng tanh một sợi sản xuất bằng loại thép cứng và được quấn bằng máy một vòng. Vòng tanh nhiều sợi được sản xuất từ loại dây thép mềm, loại tanh này thường là loại 2 sợi cuốn 2 vòng hoặc 3 sợi quấn 1 vòng. Sắp xếp theo cách bện xoắn vào nhau. Vòng tanh một sợi theo lý thuyết không cần bọc cao su nhưng qua thực tế thấy lốp hay bị rách ở lân cận tanh (hiện tượng cắn tanh). Do vậy tanh một sợi ta vẫn bọc cao su như tanh nhiều sợi. Mục đích chống xé rách, tăng độ ổn định của tanh, đảm bảo độ bền và khả năng định hình lốp tốt. 4.3.3.2 Tanh nhiều sợi: Sản xuất trên dây chuyền tanh nhiều sợi. Phương pháp sản xuất tanh nhiều sợi thép có đường kính nhỏ 0,76 hoặc 0,94mm, ép đùn bọc cao su tanh qua hệ thống trữ, được máy tự động kéo, quấn vào vòng tanh, cắt, đẩy ra. Công nhân phải nạp liệu cao su bọc tanh (đã được chuẩn bị thành dải dài) vào máy ép bọc tanh. Lấy sản phẩm là vòng tanh do máy đẩy ra, dùng vải phin có xát cao su hoặc sợi chỉ vải mành quấn vào đầu tanh để cố định các vòng tanh được đưa vào nối lưu hoá tập thể để lưu hoá sơ bộ (bán lưu) ở áp lực hơi nóng 2kg/cm2 trong vòng 3 phút. Vòng tanh đạt yêu cầu chất lượng được chuyển đến bộ phận thành hình.Ngày nay, phương pháp sản xuất tanh nhiều sợi tỏ ra ưu việt và dần thay thế cho phương pháp sản xuất tanh một sợi. Dây chuyền sản xuất tanh nhiều sợi còn có thể được sử dụng để sản xuất tanh cho lốp xe máy, ôtô. Tuy nhiên ưu điểm của dây chuyền sản xuất tanh một sợi là đầu tư thấp, công nghệ đơn giản, năng suất cao. 4.3.4 Thành hình lốp. Cao su cán tráng được cắt thành dải, cao su mặt lốp, vòng tanh được đem đến bộ phận thành hình lốp. Thành hình lốp được thực hiện trên máy thành hình của Trung Quốc kí hiệu SC-BC 24-48. Sơ đồ khối của công đoạn này gồm : Sản phẩm cán tráng đã cắt định dài và cuộn Vòng tanh đã được bọc cao su Máy thành hình lốp Công đoạn dán Vải phin đã cán tráng, định dài Mặt lốp đã định dài bán thành phẩm Quá trình thành hình lốp được thực hiện trên máy thành hình, sau đó mới dán mặt lốp vào bán thành phẩm vừa làm ra trên máy. Bọc vải phin vào 2 bên thành của từng bán thành phẩm (chỗ có tanh ) mục đích là tăng độ cứng, chống khả năng xé rách giữa tanh và lốp xe. Quá trình thành hình lốp được thực hiện ở máy thành hình lốp. Công nhân thao tác tạo lớp vải mành dán lên mặt trống thành hình, xé đủ chiều dài sao cho phần chồng mép khoảng 5 ¸ 10mm. Đặt 2 vòng tanh vào vị trí, ấn nút máy sẽ tự động vén vải mành bao qua vòng tanh và dán vào giữa, đồng thời thực hiện cà ép giữa các mặt vải vào nhau tạo thành sơ mi. Tiếp sau là dán cao su mặt lốp lên sơ mi, cắt đủ chiều dài để chồng vừa khít hai đầu với nhau (chú ý cắt vát xiên 45o bằng kéo), cà lăn một vòng và thao phôi lốp vừa thành hình xong ra ngoài. Lốp sau thành hình đạt chất lượng được chuyển sang bộ phận lưu hoá. 4.3.5 Lưu hoá lốp. Vai trò của công đoạn lưu hóa. Lưu hóa lốp xe là công đoạn cuối cùng của công nghệ gia công cao su làm lốp xe. Trong quá trình lưu hoá các tính chất cơ lý của cao su thay đổi theo hướng tốt hơn, độ bền kéo đứt, độ dãn dài tương đối, tính bền lạnh, khả năng chịu tác dụng nhiệt, điện trở riêng của hỗn hợp cao su… đều tăng lên. Trong khi đó những tính chất không có lợi thì giảm nhiều. Công đoạn lưu hoá là công đoạn làm thay đổi về chất trong hợp phần cao su , cao su từ cấu trúc mạch thẳng, dễ nóng chảy, biến thiên tính chất phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ sang cấu trúc không gian không nóng chảy, không hòa tan. Các tính chất cơ lý của hỗn hợp cao su phụ thuộc vào mức độ khâu mạch của quá trình lưu hoá, thời gian, bản chất công nghệ lưu hoá cũng như loại cao su để lưu hóa. Để nhận được hợp phần cao su có những đặc trưng xác định cho trước không những phải lựa chọn loại cao su thích hợp, các chất phối liệu thích hợp mà cần phải tiến hành công nghệ lưu hoá thích hợp. Phương pháp lưu hoá lốp xe đạp. Quá trình lưu hóa lốp xe đạp được tiến hành trên máy lưu hóa hai tầng. Bán thành phẩm được định hình nhờ cốt hơi butyl ta đưa vào máy lưu hoá. Gia nhiệt bằng hơi nóng bão hoà ở 5 atm. Nhiệt truyền qua thành của cốt hơi từ trong ra ngoài. ở nhiệt độ lưu hoá 1430C ¸1550C, cao su mặt lốp nóng chảy được điền đầy các kẽ của khuôn tạo ra hoa lốp nhờ áp suất của hơi trong cốt hơi butyl. Lực ép đóng khuôn khoảng 50 Kg/ cm2 (lực ép thuỷ lực). Ưu điểm của phương pháp lưu hóa băng hơi nước nóng bão hoà Hơi nước trong quá trình ngưng tụ sinh ra lượng nhiệt lớn (Rhh=9729 Kcalo/Kmol: ẩn nhiệt hoá hơi của nước) nên nhiệt độ được nâng đến nhiệt độ lưu hoá rất nhanh. Ngoài ra hơi nước cao áp còn là nguồn nhiệt lượng rẻ tiền, dễ dàng chế tạo bằng nguồn nguyên vật liệu sẵn có là nước và than đá vì thế nó có thể đáp ứng được nhu cầu nhiệt năng của các nhà máy, xí nghiệp, liên hiệp gia công cao su với công suất lớn. Quá trình lưu hoá được thực hiện trong khuôn lắp trên máy lưu hoá. Khuôn có hoa lốp (để tạo được các kiểu hoa trên mặt lốp, hông lốp), được gia nhiệt bằng hơi nóng truyền từ hộp gia nhiệt (hộp hơi). Cốt hơi được lắp vào lốp để định hình trước khi lưu hoá, được đặt vào trong khuôn cùng gia nhiệt với lốp. Nhiệt độ cao làm hợp phần cao su trên phôi lốp chảy dẻo, áp lực khí nén cao được đưa vào cốt hơi đẩy ép cao su chảy điền đầy vào các hoa lốp đồng thời quá trình lưu hoá xảy ra, ở các hợp phần cao su có trong lốp. Phản ứng khâu mạch cao su bằng lưu huỳnh làm cho cao su trên lốp thay đổi: tính chất mềm dẻo, chảy nhớt của cao su giảm dần, thay vào đó là tính đàn hồi cao, các tính năng cơ lý thảo mãn các yêu cầu sử dụng, tăng độ bền kéo đứt, độ dãn dài kéo đứt, bền nhiệt, cao su chuyển sang trạng thài không hoà tan. Khi quá trình lưu hoá kết thúc, thao tác mở máy lấy sản phẩm ra, cốt hơi được đưa vào để lưu hoá sản phẩm khác tiếp theo. Thường lưu hoá ở nhiệt độ 145 ¸ 150oC trong thời gian 8 ¸ 10phút. Áp lực khí nén nội áp (đưa vào trong cốt hơi thường là 10 ¸ 12 kg/cm2) Sau khi lưu hoá xong, lốp được chuyển đến bộ phận kiểm tra chất lượng sản phẩm (KCS). 4.3.6 Kiểm tra chất lượng Công đoạn kiểm tra chất lượng sản phẩm nhằm mục đích loại bỏ các sản phẩm không đạt yêu cầu chất lượng. - Kiểm tra ngoại quan: màu sắc đồng đều, không bi thiều hụt cao su, nứt cao su hông lốp, pavia dày, vài mành bị hở. - Kiểm tra loại bỏ các sản phẩm bị phồng dộp, bọt khí, trọng lượng không đủ, dày mỏng không đều, bị gãy tanh, lệch tanh, tụt ống nối tanh. Sau khi kiểm tra đạt yêu cầu, đóng dấu và chuyển sang bộ phận đóng gói. 4.3.7 Đóng gói, nhập kho. Sản phẩm được bao gói bằng màng nilon để ngăn ánh sáng tác động, ngăn ôxy hoá bề mặt, ngăn bụi để giữ chất lượng ngoại quan cho lốp. Số lượng và qui cách được thể hiện rõ trên bao bì theo qui định (10 chiếc/1 bó).Sản phẩm sau khi được bao gói xong chuyển đi nhập kho. 4.4 Dây truyền sản xuất săm xe đạp Công đoạn làm miếng lót chân van Cao su săm đã nhiệt luyện Ép suất ống săm Luồn lõi, chỉnh lý Vuốt khí ra, bán vuốt Lưu hóa săm Rút lõi săm Nối đầu Đục và mài lỗ chân van KCS Nhập kho Cao su làm săm đã nhiệt luyện được đưa vào máy ép suất ống săm trục vít. Gia nhiệt xung quanh xi lanh trục vít, mục đích làm nóng chảy vật liệu trong xi lanh. Do cấu tạo của trục vít vật liệu được đưa ra đầu trục vít, ở miệng hình và trụ hình có đường dẫn bột tan. Bột tan có vai trò chống dính trong lòng săm. Trong công đoạn này ta đưa cao su vào phễu nạp liệu của máy trục vít liên tục nhờ băng tải, tránh tình trạng thiếu hoặc thừa vật liệu trên phễu nạp liệu Các bước tiến hành: - Cho cao su vào phễu nạp liệu của máy ép suất săm trục vít. - Chỉnh miệng đầu hình cho độ dày của săm theo đúng yêu cầu. - Thổi bột tan vào qua ruột ống să, có nước làm lạnh. - Trong quá trình ép duy trì nhiệt độ 50 ¸ 70 0C - Quá trình luồn lõi thép vào trong ống săm được tiến hành trực tiếp nhờ máy ép trục vít. - Cắt săm bán thành phẩm đủ chiều dài,sau đó nối đầu và dán miếng lót chân van. Lưu hóa săm xe đạp bằng lò lưu hoá. Lò lưu hóa được gia nhiệt bằng hơi nước nóng cao áp bão hoà ở 5,5 at. Quá trình lưu hóa này được tiến hành gián đoạn. Săm đã được luồn lõi sắt đặt trên giá và đưa vào lò lưu hóa, mở van cao áp ra. Tùy vào hợp phần của từng loại hợp phần cao su có thời gian lưu hoá khác nhau. Thời gian lưu hoá chính nằm trong khoảng 25 phút. Lưu ý: trong quá trình lưu hoá sản phẩm bằng hơi nước trực tiếp, hơi nước thường ngưng tụ trên bề mặt sản phẩm hạn chế khả năng truyền nhiệt dẫn đên sản phẩm lưu hóa không đều. Để tránh hiện tượng trên ta bôi trơn bề mặt sản phẩm hoặc bọc vải xung quanh sản phẩm để tạo nên trên bề mặt sản phẩm một màng ẩm đều, sản phẩm cao su được lưu hoá đều hơn. Hiện tượng lưu hóa không đều cũng có thể xảy ra ở lò lưu hóa khi trong lò lưu hoá còn không khí. Vì vậy trước khi đóng cửa lò lưu hóa thường xả hơi nước với vận tốc lớn để đẩy không khí ra. 4.4.1 Ép đùn ống Ép đùn ống săm được thực hiện nhờ máy ép đùn và hệ thống băng tải phụ trợ gồm làm mát, đột lỗ chân van, gắn van, định dài - cắt, phun bột cách ly. Mục đích của công đoạn đùn ống là từ cao su bán thành phẩm tạo ra các đoạn ống cao su có chiều dày và chiều dài theo tiêu chuẩn kỹ thuật để nối đầu và gắn van, lưu hoá trên khuôn để tạo nên sản phẩm. Thường sử dụng van do nhà sản xuất chuyên môn hoá cao cung cấp. Để ống săm có kích thước ổn định, chiều dài băng tải làm mát, thổi khô, định dài, cắt, đột lỗ, gắn van… phải đủ dài, thường khoảng 30 ¸ 40m. 4.4.2 Nối đầu Các ống săm được đưa đến bộ phận nối đầu sử dụng thiết bị chuyên dùng để nối hai đầu ống săm liền lại thành vòng tròn gọi là phôi săm để đưa sang công đoạn lưu hoá. Thiết bị đó gọi là máy nối đầu săm. 4.4.3 Lưu hoá săm Sử dụng thiết bị chuyên dùng để lưu hoá phôi săm tạo thành sản phẩm. Thiết bị được gọi là máy lưu hoá. Máy có khuôn đóng mở, khuôn được gia nhiệt bằng hơi nóng đạt nhiệt độ từ 140oC ¸ 155oC. Thời gian một chu kỳ lưu hoá khoảng 6 ¸ 8phút. Dưới nhiệt độ cao xáy ra phản ứng lưu hoá khâu mạch cao su tạo nên cấu trúc mạch không gian và chuyển hỗn hợp cao su từ trạng thái chảy nhớt sang trạng thái không chảy nhớt, khó hoà tan và có những tính chất cơ lý theo yêu cầu. Phôi săm được bơm khí nén vào tạo hình sơ bộ đạt kích thước ~ 96 ¸ 98% kích thước lòng khuôn. Đặt phôi săm vào khuôn và đóng máy (yêu cầu phải bơm định hình phù hợp với kích thước và thao tác đặt vào khuôn phải thật nhanh). Thao tác máy đóng khuôn, mở van cấp khí nén vào lòng phôi săm (qua van) để ép nén phôi săm sát vào khuôn. Kết thúc thời gian lưu hoá chính, đóng van cấp khí nén vào trong lòng săm, mở van xả thông ra ngoài (bằng van 3 ngả), chờ đến khi xả hết áp lực trong lòng săm máy mở khuôn lấy sản phẩm ra ngoài, chuyển đến bộ phân kiểm tra. 4.4.4 Kiểm tra sản phẩm (KCS) Bộ phận kiểm tra chất lượng sản phẩm loại bỏ các sản phẩm không đạt yêu cầu chất lượng. Thường do các nguyên nhân sau: - Ngoại quan thân săm không đạt yêu cầu, dính tạp chất, màu sắc không đen bóng. - Chiều dày săm không đồng đều, không đạt độ dày tối thiểu. - Săm bị mỏng cục bộ do kẹp khuôn, do bơm định hình quá nhỏ. - Săm bị thủng: do tạp chất, bọt khí. - Mối nối săm không đạt yêu cầu. - Chất lượng van hoặc đế van không đạt yêu cầu… Sau khi kiểm tra, đóng dấu đạt chất lượng vào các sản phẩm đạt yêu cầu và chuyển giao cho bộ phân đóng gói. 4.4.5 Đóng gói. Các sản phẩm đạt yêu cầu được bao gói theo từng qui cách, đủ số lượng ghi trên bao bì theo qui định và nhập kho. PHẦN 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU SẢN XUẤT. Các thông số ban đầu: Khối lượng 1 chiếc lốp xe đạp 650 = 750g Trong đó: Mặt lốp = 350g Vải mành = 300 g gồm: vải = 130g cao su = 170g Tanh = 4 Kg/100 vòng tanh ống nối tanh = 0,25 Kg/100 vòng cao su bọc tanh = 0,75 Kg/100 vòng Khối lượng 1 cốt hơi = 1,9 Kg Một cốt hơi có thể dùng