Giáo trình môn kỹ thuật gia công cao su - Phần 2

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

Thêm vào BST

Báo xấu

376
lượt xem 162
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hầu hết các sản phẩm cao su dân dụng, các sản phẩm cao su kỹ thuật (săm, lốp, băng tải, dây curoa, zoăng phớt...) không phụ thuộc vào cấu tạo phức tạp khác nhau, cấu trúc vật liệu khác nhau... đều đ-ợc sản xuất theo một công nghệ gia công chung gồm hàng loạt các công đoạn nối tiếp nhau theo một trình tự nhất định sau:

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình môn kỹ thuật gia công cao su - Phần 2

25 2. L·o hãa mÖt mái: lµ qu¸ tr×nh l·o hãa x¶y ra d−íi t¸c dông cña lùc c¬ häc, s¶n phÈm chÞu t¶i träng tÜnh. 3. L·o hãa oxy hãa: lµ qu¸ tr×nh l·o hãa x¶y ra do t¸c ®éng cña c¸c t¸c nh©n «xy hãa nh− «xy kh«ng khÝ, «z«n, c¸c «xyt kim lo¹i cã hãa trÞ thay ®æi… 4. L·o hãa ¸nh s¸ng: lµ kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh «xy hãa do c¸c tia s¸ng cã b−íc sãng ng¾n. 5. phÇn 2 C¸c qu¸ tr×nh gia c«ng c¬ b¶n HÇu hÕt c¸c s¶n phÈm cao su d©n dông, c¸c s¶n phÈm cao su kü thuËt (s¨m, lèp, b¨ng t¶i, d©y curoa, zo¨ng phít...) kh«ng phô thuéc vµo cÊu t¹o phøc t¹p kh¸c nhau, cÊu tróc vËt liÖu kh¸c nhau... ®Òu ®−îc s¶n xuÊt theo mét c«ng nghÖ gia c«ng chung gåm hµng lo¹t c¸c c«ng ®o¹n nèi tiÕp nhau theo mét tr×nh tù nhÊt ®Þnh sau: * C«ng ®o¹n chÕ biÕn nguyªn vËt liÖu nh»m môc ®Ých chÕ t¹o ®−îc nguyªn vËt liÖu (hçn hîp cao su) cã thµnh phÇn ho¸ häc, cÊu tróc phï hîp víi ®¬n pha chÕ vµ cã nh÷ng tÝnh n¨ng c«ng nghÖ, tÝnh chÊt c¬ lý ®¸p øng c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ vµ yªu cÇu kü thuËt cña s¶n phÈm. C«ng ®o¹n nµy bao gåm qu¸ tr×nh s¬ luyÖn vµ hçn luyÖn → chuyÓn vÒ d¹ng cÇn thiÕt phôc vô cho c¸c qu¸ tr×nh gia c«ng tiÕp theo. * C«ng ®o¹n gia c«ng b¸n thµnh phÈm vµ t¹o h×nh s¶n phÈm. C«ng ®o¹n nµy bao gåm c¸c qu¸ tr×nh nh−: c¸n tr¸ng, phñ hoÆc phÕt lªn bÒ mÆt vËt liÖu kh¸c nh− v¶i, sîi; c¸n h×nh ra b¸n thµnh phÈm, Ðp phun, ®ïn, ®óc... → môc ®Ých cña c«ng ®o¹n nµy lµ chuyÓn cao su vÒ tr¹ng th¸i, h×nh d¹ng kÝch th−íc h×nh häc hîp lý ®Ó cã thÓ l¾p ghÐp thµnh c¸c b¸n thµnh phÈm cã h×nh d¹ng, kÝch th−íc phï hîp víi s¶n phÈm cuèi cïng.
26 * C«ng ®o¹n l−u ho¸ lµ c«ng ®o¹n cuèi cïng cña c«ng nghÖ gia c«ng cao su. Môc ®Ých cña c«ng ®o¹n nµy lµ nh»m chuyÓn cÊu tróc m¹ch th¼ng cña cao su ban ®Çu sang cÊu tróc m¹ng kh«ng gian víi nh÷ng tÝnh n¨ng kü thuËt cÇn thiÕt cho s¶n phÈm. - Mét sè s¶n phÈm gia c«ng b»ng ph−¬ng ph¸p ®óc, Ðp d¸n, c«ng ®o¹n l−u ho¸ th−êng tiÕn hµnh ®ång thêi víi c«ng ®o¹n t¹o h×nh s¶n phÈm. - Trong qu¸ tr×nh gia c«ng hçn hîp cao su ra s¶n phÈm ë mçi c«ng ®o¹n kh¸c nhau sù thay ®æi tr¹ng th¸i, cÊu tróc cña cao su vµ c¸c chÊt phèi hîp còng kh¸c nhau. Ch−¬ng 1 S¬ luyÖn cao su 1.1. Më ®Çu - BiÕn d¹ng ®µn håi lµ mét trong sè c¸c tÝnh chÊt quÝ b¸u cña cao su. Nh−ng trong qu¸ tr×nh gia c«ng vµ chÕ biÕn cao su th× nã g©y hµng lo¹t ¶nh h−ëng xÊu ®Õn qu¸ tr×nh gia c«ng cao su ra s¶n phÈm, lµm cho s¶n phÈm kh«ng cã kÝch th−íc, h×nh d¸ng nh− ý muèn do hiÖn t−îng håi phôc biÕn d¹ng. - Mét trong nh÷ng tÝnh chÊt c«ng nghÖ quan träng vµ cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh gia c«ng lµ ®é dÎo cña hçn hîp cao su tøc lµ kh¶ n¨ng biÕn d¹ng cña hçn hîp cao su d−íi t¸c dông lùc c¬ häc. - §é dÎo cña cao su t¨ng khi t¸c dông lªn nã mét lùc c¬ häc khuÊy trén hoÆc nhiÖt. - Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, trong nã d−íi t¸c dông cña lùc c¬ häc vµ c¸c hiÖn t−îng hãa häc kh¸c x¶y ra ®ång thêi ®é nhít vµ biÕn d¹ng håi phôc ®µn håi cña cao su gi¶m ®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh s¬ luyÖn cao su. S¬ luyÖn cao su lµ qu¸ tr×nh gia c«ng c¬ häc nh»m t¨ng ®é dÎo cña cao su v× vËy s¬ luyÖn cao su cã thÓ tiÕn hµnh trªn m¸y c¸n 2 trôc, m¸y luyÖn kÝn vµ m¸y trôc vÝt.
27 1.2. C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh s¬ luyÖn - Khi nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña lùc t¸c dông c¬ häc ®Õn ®é dÎo cña cao su thiªn nhiªn c¸c nhµ khoa häc nhËn thÊy cïng víi sù t¨ng ®é dÎo cña cao su thiªn nhiªn th× cÊu tróc ngo¹i vi ph©n tö d¹ng cÇu còng bÞ ph¸ vì. Nh− vËy ®é dÎo cña cao su cã liªn quan chÆt chÐ víi cÊu tróc ngo¹i vi ph©n tö d¹ng cÇu cña nã. - §èi víi c¸c lo¹i cao su kh«ng cã cÊu tróc d¹ng cÇu th× d−íi t¸c dông cña lùc c¬ häc ®é dÎo cña cao su còng t¨ng lªn. - §é dÎo cña cao su kh«ng chØ liªn quan tíi cÊu tróc ngo¹i vi ph©n tö cña nã mµ sù t¨ng ®é dÎo cña cao su cßn cã thÓ gi¶i thÝch b»ng qu¸ tr×nh ®øt m¹ch (ph©n hñy) m¹ch ®¹i ph©n tö cao su, sù gi¶m khèi l−îng ph©n tö c¸c ®o¹n m¹ch m¹ch ®¹i ph©n tö d−íi t¸c dông lùc c¬ häc vµ qu¸ tr×nh oxy hãa x¶y ra trong qu¸ tr×nh s¬ luyÖn. - Trong ®iÒu kiÖn tù nhiªn vµ ®iÒu kiÖn cña c¸c c«ng ®o¹n gia c«ng, cao su ë tr¹ng th¸i mÒm cao. C¸c m¹ch ®¹i ph©n tö, ®o¹n m¹ch ®¹i ph©n tö cã ®é linh ®éng t−¬ng ®èi lín. - Thêi gian håi phôc biÕn d¹ng cña cao su vÉn cßn qu¸ lín so víi thêi gian t¸c dông lùc cña m¸y c¸n, m¸y trôc vÝt... §èi víi mét sè cao su cã nhiÒu nhãm ph©n cùc th× lùc t¸c dông t−¬ng hç gi÷a c¸c m¹ch còng t¨ng lªn rÊt nhiÒu → thêi gian håi phôc biÕn d¹ng cña c¸c lo¹i polyme nµy lín h¬n n÷a. - Sù kh¸c nhau cña thêi gian håi phôc biÕn d¹ng vµ thêi gian t¸c dông lùc ®· t¹o nªn trong khèi cao su nh÷ng øng suÊt c¬ häc rÊt lín. Nh− vËy ®Ó qu¸ tr×nh ®øt m¹ch ®¹i ph©n tö x¶y ra th× c¸c øng suÊt c¬ häc nµy ph¶i cã n¨ng l−îng lín h¬n n¨ng l−îng c¸c liªn kÕt hãa häc (C - C): R-CH2 - CH2 - R' → R - °CH2 + R' - °CH2 * C¸c yÕu tè quan träng ¶nh h−ëng lín ®Õn qu¸ tr×nh t¨ng ®é dÎo cña cao su (hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh s¬ luyÖn): Sù cã mÆt cña c¸c chÊt oxy hãa trong cao su (®Æc biÖt lµ oxy kh«ng khÝ). * C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh s¬ kuyÖn trong m«i tr−êng khÝ tr¬:
28 - C¸c gèc cacbuahy®ro h×nh thµnh d−íi t¸c dông cña lùc c¬ häc cã kh¶ n¨ng tham gia vµo 2 ph¶n øng chñ yÕu: + Ph¶n øng ®øt m¹ch theo c¬ chÕ kÕt hîp c¸c gèc ho¹t ®éng ®Ó t¹o thµnh mét ph©n tö b·o hßa vÇ ®iÖn tö vµ cã khèi l−îng ph©n tö lín h¬n: 2 R - °CH2 → R - CH2 - CH2 - R 2R' - °CH2 → R' - CH2 -CH2 - R' R - °CH2 + R' - °CH2 → R - CH2 - CH2 - R' + Ph¶n øng ph©n nh¸nh m¹ch ®¹i ph©n tö khi c¸c gèc cacbua - NhiÖt l−îng ®èt nãng cao su ®ñ lín ®Ó ho¹t hãa c¸c qu¸ tr×nh oxy hãa m¹ch ®¹i ph©n tö x¶y ra. KÕt qu¶ lµ m¹ch ®¹i ph©n tö bÞ ®øt (ph©n hñy) nhiÒu h¬n vµ ®é dÎo cña cao su t¨ng. .Gi¸ trÞ cùc tiÓu t−¬ng øng víi møc ®é ®øt m¹ch nhá nhÊt cho c¸c lo¹i cao su kh¸c nhau. §èi víi cao su thiªn nhiªn gi¸ trÞ nµy t−¬ng øng víi nhiÖt ®é s¬ luyÖn lµ 85 - 115 oC. KÕt luËn: Ho¸ dÎo cao su b»ng ph−¬ng ph¸p s¬ luyÖn x¶y ra theo c¬ chÕ gèc. §é dÎo tæng céng cña cao su ®−îc x¸c ®Þnh b»ng møc ®é ®øt m¹ch ®¹i ph©n tö do hai qu¸ tr×nh c¬ ho¸ ®ång thêi t¹o nªn mµ møc ®é ®ãng gãp cña chóng phô thuéc nhiÒu vµo nhiÖt ®é s¬ luyÖn. Ë nhiÖt ®é thÊp khi n¨ng l−îng chuyÓn ®éng nhiÖt cña c¸c m¹ch, ®o¹n m¹ch cßn qu¸ nhá ch−a ®ñ lín h¬n n¨ng l−îng ho¹t ho¸ c¸c qu¸ tr×nh oxy ho¸ th× ®øt m¹ch ph©n tö chñ yÕu phô thuéc vµo c¸c t¸c ®éng c¬ häc. Tuy nhiªn ®øt m¹ch theo c¬ chÕ c¬ häc rÊt nhá (chØ chiÕm 2- 5%), cßn chñ yÕu lµ ®øt m¹ch theo c¬ chÕ ho¸ häc (chiÕm 95- 98%). * ChÊt t¨ng tèc cho qu¸ tr×nh s¬ luyÖn - §Ó t¨ng vËn tèc ho¸ dÎo cho cao su ng−êi ta sö dông mét sè hîp chÊt h÷u c¬ ph©n tö l−îng bÐ víi môc ®Ých lµm chÊt æn ®Þnh cho cao su t¨ng c−êng hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh s¬ luyÖn.
29 - C¸c chÊt t¨ng tèc nµy ho¹t ®éng theo c¬ chÕ ng¨n chÆn hiÖn t−îng t¸i kÕt hîp c¸c gèc cacbuahy®ro h×nh thµnh trong qu¸ tr×nh s¬ luyÖn vµ ng¨n chÆn ph¶n øng víi m¹ch ®¹i ph©n tö h¹n chÕ hiÖn t−îng ph©n nh¸nh cña polyme: R - CH2 - CH2 - R’ → R - °CH2 + R’- °CH2 R - °CH2 + RSH → R-CH3 + RS° R’ - °CH2 + R+°S → R’ - CH2 - S - R+ R+SH - chÊt t¨ng tèc cho qu¸ tr×nh s¬ luyÖn - Ho¹t tÝnh cña c¸c chÊt t¨ng tèc nµy lín nhÊt ë nhiÖt ®é tõ 80 oC ®Õn 100 oC. Hµm l−îng sö dông 0,1 - 0,3 PKL. - ChÊt t¨ng tèc sö dông cho c¸c cao su d©n dông nh− cao su thiªn nhiªn, cao su izopren, cao su buta®ien vµ cao su buta®ien-styren lµ c¸c lo¹i mercaptan m¹ch vßng, c¸c hîp chÊt disunfit, trong ®ã hiÖu qu¶ nhÊt vµ ®−îc sö dông réng r·i nhÊt lµ mercaptobenzothiazol. - Mét sè lo¹i chÊt xóc tiÕn l−u ho¸ cho cao su d©n dông nh− mercaptobenzothiazol, diphenyl-guanidin dïng lµm chÊt t¨ng tèc cho cao su clorpren. 1.3. S¬ luyÖn cao su b»ng m¸y c¸n luyÖn hë - §−îc tiÕn hµnh trong c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp cã c«ng suÊt tiªu thô nhá, nhiÒu lo¹i cao su kh¸c nhau vµ c¸c lo¹i cao su cã ®é cøng cao. - M¸y c¸n luyÖn cã cÊu t¹o tõ 2 trôc c¸n n»m song song trªn mét mÆt ph¼ng. Hai ®Çu trôc cã b¹c ®ång n»m trªn æ ®ì di ®éng trªn khung bÖ cña m¸y ®Ó ®iÒu chØnh kho¶ng c¸ch khe hë. - §Ó s¬ luyÖn cao su sö dông m¸y c¸n luyÖn cã vËn tèc dµi ë trôc tr−íc vµ trôc sau kh¸c nhau. Tû sè vËn tèc dµi trôc tr−íc vµ vËn tèc dµi trôc sau ®−îc gäi lµ tû tèc cña m¸y.
30 - Tû tèc thÝch hîp nhÊt ®−îc sö dông ®Ó s¬ luyÖn vµ hçn luyÖn cao su lµ 1 : 1,08 ®Õn 1 :1,17. Víi tû tèc nµy n¨ng l−îng cÇn thiÕt cho m¸y ho¹t ®éng võa ph¶i ®ñ ®Ó tiÕn hµnh ho¸ dÎo cao su. * Yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ gia c«ng trong qu¸ tr×nh s¬ luyÖn nh»m lµm cho ®é dÎo cña cao su mau chãng ®¹t yªu cÇu c«ng nghÖ vµ ®Ó h¹n chÕ sù cè cña m¸y c¸n: + Thêi gian ®Çu cña s¬ luyÖn khi cao su cßn cã ®µn tÝnh cao, ®é cøng cao, cao su ®−îc n¹p tõng phÇn nhá vµo khe hë trôc c¸n cµng gÇn víi b¸nh r¨ng truyÒn lùc cµng tèt v× ë ®ã hiÖu suÊt chuyÒn c«ng suÊt lín h¬n vµ trôc c¸n Ýt bÞ biÕn d¹ng uèn h¬n. + ChÕ ®é nhiÖt ®Ó s¬ luyÖn ph¶i ®iÒu chØnh b»ng kinh nghiÖm s¶n xuÊt - vµ phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña cao su s¬ luyÖn. Th«ng th−êng ®Ó qu¸ tr×nh s¬ luyÖn cã kÕt qu¶ tèt ph¶i khèng chÕ nhiÖt ®é s¬ luyÖn thÊp. * C¸c gi¶i ph¸p kü thuËt ®Ó s¬ luyÖn cao su cã ®é dÎo ®ång ®Òu cho toµn khèi cao su: 1. LuyÖn liªn tôc trªn m¸y c¸n víi kho¶ng khe hë nhá ( 1 - 3 mm) trong kho¶ng thêi gian 10 - 15 phót. 2. LuyÖn 2 hoÆc 3 lÇn cao su vµ ë kho¶ng thêi gian gi÷a c¸c lÇn luyÖn lµm l¹nh cao su ®Õn nhiÖt ®é 30 - 40 oC. 3. C¾t ngang, chÐo tÊm cao su b¸m ë trôc tr−íc cña m¸y c¸n luyÖn sau ®ã gÊp tÊm cao su theo ®−êng vu«ng gãc víi ®−êng c¾t. - Trong kho¶ng thêi gian 10 phót ®Çu ®é dÎo cña cao su t¨ng lªn rÊt nhiÒu, sau ®ã th× t¨ng kh«ng ®¸ng kÓ. - Sù thay ®æi ®é dÎo cña cao su cã thÓ ®¸nh gi¸ qua sù thay ®æi ®é nhít cña dung dÞch cao su trong dung m«i. 1.4. S¬ luyÖn cao su b»ng m¸y luyÖn kÝn - S¬ luyÖn cao su b»ng m¸y luyÖn kÝn lµ qu¸ tr×nh hãa dÎo cao su ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c nhµ m¸y cã c«ng suÊt tiªu thô lín.
31 - M¸y luyÖn kÝn cã cÊu t¹o tõ buång nghiÒn trén mµ trong ®ã nguyªn vËt liÖu ®−îc khuÊy trén, c¾t xÐ vµ biÕn d¹ng bëi lùc c¬ häc do c¸c Roto h×nh «-van t¹o nªn. - S¬ luyÖn cao su b»ng m¸y luyÖn kÝn víi vËn tèc quay cña Roto lµ 40 v/phót vµ hÖ sè dån ®Çy lín do t¶i träng khoang trªn t¹o nªn , do ®ã mµ nhiÖt ®é cña vËt liÖu t¨ng lªn cao (140oC - 180oC). - Trong tr−êng hîp nµy ®é dÎo cña cao su ®−îc t¨ng lªn chñ yÕu do qu¸ tr×nh oxy hãa nhiÖt m¹ch ®¹i ph©n tö. - C¸c qu¸ tr×nh oxy hãa nµy ®−îc t¨ng c−êng b»ng c¸c øng suÊt c¬ häc. - M¸y luyÖn kÝn cã vËn tèc quay rÊt lín nªn nã Ýt ®−îc sö dông ®Ó hãa dÎo c¸c lo¹i cao su cã ®é ph©n cùc lín (®é cøng cao) nh− cao su buta®ien-nitryl, buta®ien-styren. - Th−êng tiÕn hµnh liªn tôc víi qu¸ tr×nh hçn luyÖn. 1.5. S¬ luyÖn cao su trªn m¸y trôc vÝt 1.5.1/ Më ®Çu - S¬ luyÖn cao su b»ng m¸y trôc vÝt ®−îc sö dông réng r·i cho c¸c xÝ nghiÖp cã c«ng suÊt tiªu thô cao su lín → qu¸ tr×nh liªn tôc vµ thêi gian l−u cña vËt liÖu trong m¸y kh«ng lín nh− ë c¸c ph−¬ng ph¸p gia c«ng trªn m¸y c¸n. - Phô thuéc vµo cÊu t¹o cña m¸y s¬ luyÖn trôc vÝt nã ®−îc chia lµm c¸c lo¹i kh¸c nhau: + M¸y s¬ luyÖn trôc vÝt mét giai ®o¹n víi mét trôc vÝt. + M¸y s¬ luyÖn trôc vÝt hai giai ®o¹n víi 2 trôc vÝt. - Phô thuéc vµo c¸ch s¾p xÕp cña xi lanh vÝt xo¾n mµ m¸y trôc vÝt ®−îc ph©n thµnh m¸y trôc vÝt song song vµ m¸y trôc vÝt nèi tiÕp. 1.5.2/ CÊu t¹o cña m¸y trôc vÝt - Bé phËn chÝnh cña m¸y (phÇn lµm viÖc cña m¸y) ®−îc cÊu t¹o tõ xi lanh vµ mét vÝt xo¾n cã b−íc r¨ng thay ®æi quay trong xi lanh víi vËn tèc kho¶ng 20 - 25 (vßng/phót) phô thuéc vµo yªu cÇu c«ng nghÖ.
32 - §Ó duy tr× chÕ ®é nhiÖt cho qu¸ tr×nh gia c«ng ë vá m¸y xung quanh xi lanh cña vÝt xo¾n cã nh÷ng khoang th«ng nhau mµ qua khoang nµy chÊt láng ®−îc ®−a vµo ®Ó lµm l¹nh vµ h¬i n−íc ®−îc ch¶y qua nÕu cÇn gia nhiÖt. 1.5.3/ Nguyªn lý ho¸ dÎo cña m¸y trôc vÝt - Ho¸ dÎo cao su trªn m¸y trôc vÝt lµ kÕt qu¶ t¸c dông cña nh÷ng biÕn d¹ng tr−ît xuÊt hiÖn trong cao su theo chiÒu trôc vÝt vµ lùc ma s¸t gi÷a cao su víi thµnh xi lanh gi÷a cao su vµ bÒ mÆt cña vÝt xo¾n. - Sù vËn chuyÓn cao su ë c¸c ®iÓm trong kho¶ng khe hë gi÷a trôc vÝt vµ thµnh xilanh kh¸c nhau vÒ h−íng còng nh− vËn tèc. - Líp máng s¸t víi thµnh xi lanh cao su cã chiÒu quay cïng chiÒu víi trôc vÝt nh−ng ng−îc chiÒu víi phÇn nguyªn vËt liÖu n»m s¸t trôc vÝt v× cã sù ch¶y vËt liÖu h−íng kh¸c nhau nh− vËy nªn ë tr−íc mçi r¨ng cña trôc vÝt xuÊt hiÖn c¸c vïng xo¾n vµ xÐ nguyªn vËt liÖu lµm ®øt m¹ch ®¹i ph©n tö. - Víi sù xuÊt hiÖn c¸c gèc cacbuahy®ro tù do khèi cao su sÏ lµm cho khèi cao su nãng lªn do lùc ma s¸t gi÷a cao su víi bÒ mÆt thiÕt bÞ, Ch−¬ng 2 Hçn luyÖn cao su 2.1. Më ®Çu - Hçn hîp cao su lµ mét hÖ thèng nhiÒu cÊu tö mµ thµnh phÇn cña nã gåm cao su, c¸c chÊt phèi hîp cã cÊu t¹o hãa häc kh¸c nhau vµ tr¹ng th¸i vËt lý rÊt kh¸c nhau: láng, r¾n, bét, bét nh·o... - §Ó cã mét hçn hîp cao su tèt c¸c chÊt nµy ph¶i ph©n bè ®ång ®Òu vµo khèi cao su t¹o hçn hîp ®ång nhÊt. - Sù ph©n bè ®ång ®Òu vµo cao su mÒm cao chØ cã thÓ thùc hiÖn ®−îc b»ng qó tr×nh khuÊy trén c¬ häc - hçn luyÖn. - KhuÊy trén ®¬n gi¶n cã thÓ xem nh− mét qu¸ tr×nh mµ trong kÕt cña nã chØ cã sù thay ®æi vÞ trÝ ban ®Çu c¸c cÊu tö trong thÓ tÝch khuÊy trén, tr¹ng th¸i vËt lý cña c¸c cÊu tö kh«ng thay ®æi nh−ng entropi cña hÖ thèng t¨ng.
33 - C¸c cÊu tö ®−îc ®−a vµo hçn luyÖn víi cao su hÇu hÕt lµ ë d¹ng bét, ®Æc biÖt lµ than ho¹t tÝnh kü thuËt tån t¹i ë 2 d¹ng cÊu tróc: cÊu tróc bËc 1 vµ cÊu tróc bËc 2 víi kÝch th−íc lín h¬n kÝch th−íc ph©n tö rÊt nhiÒu v× vËy trong qu¸ tr×nh hçn luyÖn d−íi ¶nh h−ëng c¸c øng suÊt tr−ît trong cao su cßn x¶y ra qu¸ tr×nh nghiÒn c¸c cÊu tö. 2.2. C¬ chÕ qu¸ tr×nh hçn luyÖn - Cã thÓ xem nh− qu¸ tr×nh biÕn d¹ng hÖ thèng nhiÒu cÊu tö mµ kÕt qu¶ lµ chiÒu dµy c¸c líp c¸c chÊt phèi hîp gi¶m dÇn vµ bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a chóng t¨ng lªn. - BiÕn d¹ng tr−ît c¸c cÊu tö cña hÖ thèng trong qu¸ tr×nh hçn luyÖn sÏ tiÕp tôc t¨ng ®Õn khi chiÒu dµy c¸c líp cÊu tö ch−a ®¹t ®Õn kÝch th−íc cÇn thiÕt ®¶m b¶o sù ph©n bè ®ång ®Òu cña chóng trong khèi cao su. - NÕu xem biÕn d¹ng tr−ît trong qu¸ tr×nh hçn luyÖn cao su nh− qu¸ tr×nh biÕn d¹ng tr−ît cña hÖ thèng 2 cÊu tö n»m gi÷a 2 mÆt ph¼ng trong ®ã 1 mÆt cè ®Þnh cßn mÆt kia chuyÓn ®éng song song tuyÖt ®èi so víi mÆt thø nhÊt víi vËn tèc kh«ng ®æi v trªn mét kho¶ng c¸ch l, ®¹i l−îng biÕn d¹ng tr−ît: l γ= = cot gϕ ho l v - VËn tèc tr−ît γ = = εho ho - §é gi¶m chiÒu dµy c¸c líp r vµ ®é t¨ng bÒ mÆt ph©n chia gi÷a c¸c cÊu tö S phô s o ro thuéc vµo ®¹i l−îng biÕn d¹ng tr−ît r = ro. sinϕ; s = r So - bÒ mÆt ph©n chia gi÷a c¸c cÊu tö tr−íc khi biÕn d¹ng. - Tõ trªn cho thÊy khi ®¹i l−îng biÕn d¹ng tr−ît cµng lín ( γ lín) gãc ϕ cµng nhá, chiÒu dµy c¸c líp c¸c cÊu tö r cµng nhá vµ diÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a c¸c cÊu tö s cµng lín. 2.3. Sù ph©n t¸n cña c¸c cÊu tö vµo cao su
34 - §Ó d¶m b¶o cho c¸c cÊu tö ®−îc ph©n t¸n ®ång ®Òu theo mäi h−íng cÇn ph¶i thay ®æi h−íng biÕn d¹ng tr−ît. - Gi¶i ph¸p c«ng nghÖ nh»m thay ®æi h−íng biÕn d¹ng tr−ît trong cao su nh− sau: c¾t, d¶o tÊm cao su trªn m¸y luyÖn hë, ®èi víi m¸y luyÖn kÝn th× cÊu t¹o roto lµ lÖch t©m, ®èi víi m¸y trôc vÝt th× quyÕt ®Þnh bëi gãc nghiªng cña r¨ng vÝt. - Sù ph©n t¸n x¶y ra khi gi÷a c¸c h¹t chÊt ph©n t¸n vµ m«i tr−êng ph©n t¸n cã biÕn d¹ng tr−ît, nghÜa lµ ë c¸c h¹t cña chÊt ph©n t¸n lu«n lu«n tån t¹i mét øng suÊt tr−ît do tån t¹i chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi gi÷a c¸c ph©n tö trong hÖ cao su ph©n t¸n d−íi t¸c dông lùc c¬ häc. - Møc ®é ph©n t¸n ®ång ®Òu c¸c chÊt phèi hîp vµo cao su phô thuéc vµo gi¸ trÞ øng suÊt tr−ît xuÊt hiÖn trªn c¸c h¹t ph©n t¸n vµ thêi gian hçn luyÖn. Hai yÕu tè nµy lu«n lu«n lµ mét hµm sè nghÞch ®¶o cña nhau tøc lµ khi øng suÊt tr−ît ®ñ lín th× thêi gian hçn luyÖn nhá vµ ng−îc l¹i. - §èi víi mçi hÖ polyme - chÊt ph©n t¸n tån t¹i mét gi¸ trÞ øng suÊt tr−ît tíi h¹n t−¬ng øng ®Ó cao su ®¹t ®−îc ®é ph©n t¸n ®ång ®Òu vµ cho tÝnh chÊt c¬ lý cña hîp phÇn cao su tèt. 2.4. Mét sè ¶nh h−ëng hãa - lý ®Õn qu¸ tr×nh hçn luyÖn - Hai hiÖn t−îng : thÈm thÊu vµ hßa tan lµ 2 hiÖn t−îng quan träng g©y ¶nh h−ëng rÊt ng−îc nhau cho qu¸ tr×nh hçn luyÖn: + ThÈm thÊu vµ hßa tan cña c¸c chÊt phèi hîp vµo cao su lµm t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö, gi¶m lùc t¸c dông t−¬ng hç gi÷a chóng, ®é nhít gi¶m vµ gi¸ trÞ øng suÊt tr−ît t¸c dông lªn c¸c cÊu tö kh¸c gi¶m...khi ®ã qu¸ tr×nh hçn luyÖn thùc hiÖn rÊt khã kh¨n vµ tÝnh chÊt c¬ lý cña cao su kh«ng cao. + ThÈm thÊu vµ hßa tan c¸c chÊt vµo cao su lµm t¨ng c−êng møc ®é ph©n t¸n ®ång ®Òu chóng trong cao su. - §èi víi c¸c cÊu tö d¹ng bét kh«ng cã kh¶ n¨ng hßa tan vµo cao su (than ho¹t tÝnh) th× cã thÓ t¹o thµnh cÊu tróc bÒn v÷ng do gi÷a chóng cã ¸i lùc. CÊu tróc bÒn
35 v÷ng nµy kh«ng hßa tan do ®ã lµm t¨ng ®é nhít cña hçn hîp rÊt nhiÒu lµm gi¶m tÝnh c«ng nghÖ vµ tÝnh chÊt c¬ lý cña hçn hîp. - §èi víi c¸c cÊu tö phèi trén th× ¶nh h−ëng trùc tiÕp dÕn tÝnh chÊt c¬ lý, tÝnh chÊt c«ng nghÖ cña hçn hîp cao su lµ hÖ thèng l−u hãa. HÖ thèng nµy sÏ g©y ra hiÖn t−îng tù l−u trong qu¸ tr×nh hçn luyÖn do nhiÖt ®é t¨ng v× vËy lµm gi¶m biÕn d¹ng dÎo cña hçn hîp cao su, gi¶m møc ®é ph©n t¸n c¸c cÊu tö kh¸c vµo cao su vµ gi¶m kh¶ n¨ng ®Þnh h×nh cña hçn hîp cao su... 2.5. Yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ cho qu¸ tr×nh hçn luyÖn + ChÕ ®é nhiÖt thÝch hîp. + Thø tù phèi liÖu c¸c cÊu tö. + Thêi gian hçn luyÖn + Chän lo¹i thiÕt bÞ hçn luyÖn cho phï hîp. 2.6. KiÓm tra qu¸ tr×nh hçn luyÖn - ChÊt l−îng cña cao su ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng sù ph©n bè ®ång ®Òu c¸c chÊt phèi hîp trong thÓ tÝch cña nã. Møc ®é ph©n t¸n ®ång ®Òu c¸c cÊu tö ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng sù trïng lÆp nång ®é cña nã trong c¸c mÉu ph©n tÝch lÊy ë c¸c ®iÓm kh¸c nhau cña tÊm cao su trong mét mÎ hçn luyÖn. - ChÊt l−îng cña qu¸ tr×nh ph©n t¸n ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng hµm l−îng vµ kÝch th−íc h¹t ph©n t¸n c¸c chÊt phèi hîp ®−îc quan s¸t b»ng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö. - §Ó ®Þnh l−îng c¸c chÊt kh¸c nhau trong hîp phÇn cao su sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau: C¸c chÊt h÷u c¬ cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p s¾c ký khÝ, s¾c ký líp máng; C¸c chÊt ®én v« c¬ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p thiªu kÕt... - Trong ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt chÊt l−îng cña qu¸ tr×nh hçn luyÖn ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng møc ®é ph©n t¸n ®ång ®Òu mét vµi cÊu tö th«ng qua sù thay ®æi c¸c tÝnh chÊt lý häc, c¬ häc cña hçn hîp "sèng" vµ cña cao su l−u hãa so víi chØ tiªu cña mÉu chuÈn hoÆc gi¸ trÞ trung b×nh c¸c tÝnh chÊt ®ã ®· ®−îc x¸c ®Þnh trong s¶n xuÊt.
36 - Th−êng ®−îc ®¸nh gi¸ nhanh chãng qua c¸c chØ tiªu: khèi l−îng riªng, mo®un vßng, ®é dÎo vµ mét vµi th«ng sè cña cao su l−u hãa nh− ®é bÒn kÐo ®øt, ®é d·n dµi t−¬ng ®èi, ®é d·n dµi d−, ®é cøng... hçn luyÖn trªn m¸y luyÖn hë I. Më ®Çu - Th−êng ®−îc sö dông cho c¸c xÝ nghiÖp víi khèi l−îng gia c«ng nhá víi nhiÒu chñng lo¹i cao su ®Ó s¶n xuÊt c¸c mÆt hµng cã c«ng dông riªng biÖt. - Tr−íc khi hçn luyÖn cao su ph¶i ®−îc s¬ luyÖn (hãa dÎo) vµ c¸c chÊt phèi hîp ®−îc c¸n Ðp qua khe hë gi÷a 2 trôc c¸n quay h−íng vµo nhau. C¸c líp cao su do cã lùc ma s¸t víi trôc c¸n kÐo c¸c chÊt phèi hîp vµo khe hë trôc c¸n víi vËn tèc b»ng vËn tèc dµi cña trôc c¸n. - C¸c líp cao su tiÕp sau do lùc kÕt dÝnh víi líp tr−íc còng ®−îc kÐo vµo khe hë víi vËn tèc gi¶m dÇn so víi kho¶ng c¸ch c¸ch bÒ mÆt trôc c¸n. - Do cã sù kh¸c nhau vÒ vËn tèc nªn gi÷a c¸c líp cao su, hçn hîp cao su lu«n lu«n xuÊt hiÖn øng suÊt tr−ît cã t¸c dông nhµo luyÖn chóng l¹i víi nhau. - §Ó qu¸ tr×nh nhµo luyÖn hiÖu qu¶ th× ®¹i l−îng biÕn d¹ng tr−ît ph¶i lín, gi¶i ph¸p vÒ c«ng nghÖ ®ã lµ vËn tèc dµi cña c¸c trôc kh¸c nhau. Møc ®é t¨ng biÕn d¹ng tr−ît phô thuéc vµo tû tèc cña m¸y, kho¶ng khe hë gi÷a c¸c trôc δ vµ ®−îc ®Æc tr−ng b»ng Gra®ien vËn tèc: V1 − V G= δ V; V1 lµ vËn tèc dµi cña trôc c¸n. - Trong qu¸ tr×nh hçn luyÖn cao su lu«n lu«n tån t¹i lùc ma s¸t néi ph©n tö ë vïng biÕn d¹ng tr−ît lín nhÊt. KÕt qu¶ lµ vïng nµy cã nhiÖt ®é t¨ng cao cã thÓ ®¹t 106 -108oC. Do ®ã phô thuéc vµo thµnh phÇn hãa häc cña hîp phÇn cao su cã thÓ thay ®æi chÕ ®é nhiÖt t¹o cho qu¸ tr×nh hçn luyÖn thùc hiÖn ®−îc tèt h¬n. - Trong qu¸ tr×nh hçn luyÖn th× nång ®é c¸c chÊt phèi hîp ë bÒ mÆt líp cao su tiÕp xóc víi trôc tr−íc cao h¬n ë chç kh¸c. §Ó kh¾c phôc hiÖn t−îng nµy th×
37 trong khi tiÕn hµnh hçn luyÖn tÊm cao su ph¶i ®−îc c¾t vµ ®¶o nhiÒu theo chiÒu vu«ng gãc víi chiÒu c¾t. II. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn qu¸ tr×nh hçn luyÖn + Thø tù cho c¸c chÊt phèi hîp vµo hçn luyÖn: ph¶i ®¶m b¶o kh¶ n¨ng ph©n t¸n chóng trong hîp phÇn cao su mµ vÉn kh«ng g©y ¶nh h−ëng ®¸ng kÓ ®Õn tÝnh chÊt c«ng nghÖ vµ tÝnh chÊt c¬ lý cña hçn hîp. Th«ng th−êng tr−íc khi ®−a chÊt ®én vµo hçn luyÖn th× cao su ®−îc hçn luyÖn víi mét phÇn chÊt hãa dÎo tr−íc ®Ó cao su cã ®é dÎo nhÊt ®Þnh, cã øng suÊt tr−ît vµ ®é nhít t−¬ng øng ®¶m b¶o cho qu¸ tr×nh hçn luyÖn thùc hiÖn dÔ dµng h¬n. + §èi víi chÊt ®én th× nªn chia th¸nh tõng phÇn nhá. V× khi cho vµo mét lÇn víi hµm l−îng lín sÏ lµm t¨ng ®é cøng cña hçn hîp, mÆt kh¸c khi ®én tËp trung ë vµi ®iÓm nã trë thµnh chÊt c¸ch ly gi¶m ®é kÕt dÝnh cña cao su, d¶i cao su c¸n sÏ bÞ ®øt t¸ch ra thµnh nhiÒu phÇn, do ®ã lµm gi¶m kh¶ n¨ng ph©n t¸n c¸c chÊt phèi hîp kh¸c. - Mét nguyªn t¾c cã ý nghÜa quan träng lµ trong sè c¸c chÊt phèi hîp ( trõ chÊt l−u hãa) lo¹i nhãm chÊt cã hµm l−îng nhá trong hîp phÇn cao su ®−îc cho vµo tr−íc. - §Ó h¹n chÕ hiÖn t−îng tù l−u cña hçn hîp cao su c¸c chÊt l−u hãa th−êng cho vµo ë giai ®o¹n cuèi sau khi hçn hîp cao su ®· ®−îc lµm l¹nh ®Õn nhiÖt ®é thÊp. Trong tr−êng hîp c¸c chÊt l−u hãa ph©n t¸n kÐm trong cao su th× cã thÓ ®−a vµo giai ®o¹n ®Çu cßn c¸c chÊt xóc tiÕn l−u hãa th× cho vµo sau cïng. Hçn luyÖn cao su trong m¸y luyÖn kÝn I. CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y luyÖn kÝn 1/ CÊu t¹o - PhÇn n¹p liÖu gåm phÔu n¹p liÖu vµ xi lanh khÝ dïng ®Ó ®Èy nguyªn vËt liÖu xuèng buång luyÖn. - Buång luyÖn ®−îc chÕ t¹o tõ 2 xi lanh h×nh trô hë mµ trong mçi xi lanh cã roto h×nh ovan quay h−íng vµo nhau víi vËn tèc rÊt lín 40 v/phót.
38 - PhÇn ®éng lùc gåm ®éng c¬ ®iÖn víi hÖ thèng gi¶m tèc truyÒn chuyÓn ®éng ®Õn roto. - Mçi roto cã 2 bê nöa vßng r¨ng cã chiÒu tiÕn ng−îc nhau ®Ó ®Èy nguyªn vËt liÖu vµo khu nhµo luyÖn ë gi÷a buång luyÖn. - §Ó t¨ng biÕn d¹ng tr−ît theo c¸c h−íng kh¸c nhau - tøc t¨ng kh¶ n¨ng nhµo luyÖn cña m¸y th× c¸c bê nöa vßng r¨ng ®−îc s¾p xÕp víi gãc nghiªng kh¸c nhau. - Mét trong hai bê t¹o gãc nghiªng víi trôc roto mét gãc 30o v× vËy chiÒu dµi cña bê nµy dµi h¬n bê kia t¹o gãc nghiªng víi trôc roto lµ 45o. - Kho¶ng c¸ch khe hë gi÷a bê vµ thµnh buång luyÖn lµ 1,5 mm. Khe hë gi÷a c¸c roto nhá h¬n 5 - 6 mm. Tû tèc cña m¸y luyÖn kÝn th−êng dïng lµ 1 : 1,18 ®Õn 1 : 1,12. Ch−¬ng 3 C¸n tr¸ng 3.1. C¬ së lý thuyÕt cña qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng - Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng lµ t¹o h×nh s¶n phÈm. - Tr−íc khi c¸n tr¸ng hçn hîp cao su ®· qua nhiÖt luyÖn trªn m¸y c¸n luyÖn. - S¶n phÈm cña qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng lµ b¨ng (d¶i) hçn hîp cao su dµi v« tËn cã chiÒu dµy x¸c ®Þnh cho tr−íc, cã chiÒu réng lín nhÊt b»ng chiÒu dµi cña trôc c¸n vµ cã mÆt c¾t kh¸c nhau phô thuéc vµo h×nh d¹ng ®−îc chÕ t¹o cè ®Þnh trªn trôc c¸n ®Þnh h×nh. - Trong qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng hçn hîp cao su chØ ®−îc c¸n qua khe hë mét lÇn v× vËy ®Ó cã d¶i cao su víi bÒ mÆt ph¼ng l¸ng th−êng sö dông m¸y c¸n tr¸ng cÊu t¹o tõ nhiÒu trôc c¸n. Th«ng th−êng ®Ó s¶n xuÊt b¸n thµnh phÈm dïng m¸y c¸n tr¸ng víi l−îng tõ 3 ®Õn 4 trôc. - B»ng m¸y c¸n tr¸ng cã thÓ chÕ t¹o ra c¸c b¸n thµnh phÈm kh¸c nhau: + ChÕ t¹o c¸c d¶i cao su ph¼ng hoÆc c¸c d¶i cao su cã mÆt c¾t ngang kh¸c nhau.
39 + GhÐp c¸c tÊm cao su l¹i víi nhau ®Ó t¨ng chiÒu dµy cña b¸n thµnh phÈm. + Phñ hoÆc phÕt cao su lªn bÒ mÆt vËt liÖu dÖt. 3.2. C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng - Trong qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng d−íi t¸c dông cña lùc ®µn håi cña cao su, gi÷a c¸c trôc xuÊt hiÖn lùc ®Èy t¸ch c¸c trôc ra. - §é lín cña lùc nµy phô thuéc vµo kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trôc (®é lín cña khe hë), l−îng hçn hîp gi÷a 2 trôc, tÝnh chÊt ®µn håi nhít cña vËt liÖu, vËn tèc quay c¸c trôc c¸n vµ c¸c yÕu tè kh¸c. - Gi¸ trÞ lùc ®Èy t¸ch trôc lín nhÊt xuÊt hiÖn ë trôc c¸n thø nhÊt vµ trôc c¸n thø hai cña m¸y c¸n tr¸ng, n¬i cã nhiÒu cao su d− nhÊt. - Gi¸ trÞ lùc ®Èy t¸ch trôc phô thuéc vµo c¸c yÕu tè kh¸c nhau cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng tr×nh thùc nghiÖm: Px = C(107 - 54,5δ + 0,1n + 0,17G + 0,3η) δ - Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trôc c¸n (m) η - §é nhít Muni cña hçn hîp cao su ®−îc x¸c ®Þnh ë 100oC. n - VËn tèc quay cña trôc c¸n (vßng/phót) G - Khèi l−îng vËt liÖu d− trªn trôc c¸n (kg) C - HÖ sè phô thuéc ®Æc tr−ng cho thµnh phÇn cña hçn hîp. - N¨ng suÊt cña m¸y c¸n tr¸ng phô thuéc vµo khe hë gi÷a c¸c trôc (chiÒu dµy b¸n thµnh phÈm), chiÒu réng cña s¶n phÈm, vËn tèc dµi cña trôc c¸n, khèi l−îng riªng cña hçn hîp cao su vµ hÖ sè thêi gian sö dông m¸y ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q = 60.δ.B.v.ρ.α Q - n¨ng suÊt m¸y c¸n (kg/giê) δ - kho¶ng c¸ch gi÷a 2 trôc c¸n (m) B - chiÒu réng cña d¶i cao su (m) v - vËn tèc dµi cña trôc c¸n (m/phót) ρ - khèi l−îng riªng cña hçn hîp c¸n (kg/m3)
40 α - hÖ sè thêi gian sö dông m¸y. 3.3. HiÖu øng c¸n tr¸ng - D−íi t¸c dông c¬ häc c¸c m¹ch, ®o¹n m¹ch ®¹i ph©n tö vµ c¸c cÊu tróc ph©n tö cña hîp phÇn cao su ®−îc ®Þnh h−íng l¹i theo chiÒu c¸n. HiÖn t−îng ®Þnh h−íng polyme trong qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng lµm xuÊt hiÖn hiÖn t−îng kh«ng ®ång nhÊt vÒ tÝnh chÊt cña hîp phÇn cao su. HiÖn t−îng kh«ng ®ång nhÊt vÒ tÝnh chÊt cña vËt liÖu trong kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh ®Þnh h−íng hoÆc qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng ®−îc gäi lµ hiÖn t−îng ®Þnh h−íng hay hiÖu øng c¸n tr¸ng. - Mét trong sè c¸c ®Æc tr−ng quan träng ®Ó ph©n biÖt cao su cã hiÖu øng c¸n tr¸ng víi c¸c lo¹i cao su kh¸c lµ sù kh¸c nhau vÒ ®é bÒn c¬ häc theo chiÒu c¸n vµ theo chiÒu vu«ng gãc víi chiÒu c¸n. - §é bÒn kÐo ®øt cña vËt liÖu däc theo chiÒu c¸n lín h¬n ®é bÒn kÐo ®øt theo chiÒu vu«ng gãc víi chiÒu c¸n. §é d·n dµi t−¬ng ®èi l¹i cã qui luËt ng−îc l¹i. a. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn hiÖu øng c¸n tr¸ng - C¸c ®Æc tr−ng c«ng nghÖ - NhiÖt ®é c¸n - VËn tèc vµ tû tèc trôc c¸n - ChiÒu dµy thµnh phÈm - C¸c ®Æc tr−ng kh¸c cña hçn hîp cao su. a.1/ NhiÖt ®é - HiÖu øng c¸n tr¸ng gi¶m khi t¨ng nhiÖt ®é trôc c¸n cã thÓ gi¶i thÝch b»ng sù gi¶m thêi gian håi phôc cña vËt liÖu c¸n cïng nhiÖt ®é. - Thùc vËy khi nhiÖt ®é t¨ng do n¨ng l−îng chuyÓn ®éng nhiÖt c¸c ®o¹n m¹ch, m¹ch ®¹i ph©n tö c¸c cÊu tróc ph©n tö t¨ng - ®é linh ®éng m¹ch ®¹i ph©n tö t¨ng. Cïng víi hiÖn t−îng t¨ng ®é linh ®éng m¹ch ®¹i ph©n tö thêi gian håi phôc øng suÊt ®Òu gi¶m ®Õn gi¸ trÞ t−¬ng ®−¬ng víi thêi gian håi phôc øng suÊt ®Òu gi¶m ®Õn gi¸ trÞ t−¬ng ®−¬ng víi thêi gian t¸c dông lùc. ChÝnh v× cã hiÖn t−îng gi¶m
41 thêi gian håi phôc biÕn d¹ng t−¬ng ®−¬ng víi thêi gian t¸c dông lùc mµ hiÖn t−îng ®Þnh h−íng m¹ch ®¹i ph©n tö gi¶m, do ®ã hiÖu øng c¸n tr¸ng gi¶m. a.2/ C¸c ®Æc tr−ng c«ng nghÖ - Khi vËn tèc trôc c¸n t¨ng, tû tèc trôc c¸n t¨ng vµ khi kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trôc c¸n gi¶m trong khèi polyme xuÊt hiÖn øng suÊt tr−ît lín, gi¸ trÞ øng suÊt cã thÓ lín h¬n c¶ lùc t¸c dông t−¬ng hç gi÷a c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö, gi÷a c¸c cÊu tróc ph©n tö v× vËy d−íi t¸c dông øng suÊt tr−ît lín m¹ch ®¹i ph©n tö, c¸c cÊu tróc ph©n tö dÔ dµng ®Þnh h−íng l¹i theo chiÒu t¸c dông lùc. - V× cã sù kh¸c nhau gi÷a thêi gian t¸c dông lùc vµ thêi gian håi phôc nªn trong nh÷ng ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ nh− trªn hiÖu øng ®Þnh h−íng (hiÖu øng c¸n tr¸ng) lín. a.3/ ChiÒu dµy - Khi chiÒu dµy tÊm vËt liÖu c¸n tr¸ng vµ vËn tèc c¸n tr¸ng nhá c¸c ph©n tö trong cao su lu«n lu«n n»m ë tr¹ng th¸i gÇn c©n b»ng v× thÕ hiÖu øng c¸n tr¸ng gi¶m. b. KÕt luËn - HiÖu øng c¸n tr¸ng xuÊt hiÖn trong qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng ®−îc t¹o bëi qu¸ tr×nh ®Þnh h−íng c¸c ®o¹n m¹ch ph©n tö, c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö vµ c¸c cÊu tróc ph©n tö däc theo chiÒu c¸n. - §Ó lo¹i bá hiÖu øng c¸n tr¸ng (kh¾c phôc hiÖn t−îng ®Þnh h−íng) hçn hîp cao su th−êng ®−îc sÊy nãng. - §èi víi mét sè hîp phÇn cao su cã chøa chÊt ®én cÊu tróc h×nh kim, cÊu tróc d¹ng tÊm, d¶i. HiÖu øng ®Þnh h−íng ®−îc t¹o bëi sù kh«ng ®ång nhÊt cña c¸c h¹t chÊt ®én. HiÖu øng c¸n tr¸ng nµy kh«ng thÓ kh¾c phôc b»ng ph−¬ng ph¸p sÊy nãng. - D¹ng hiÖu øng nµy ®−îc gäi lµ hiÖu øng h¹t, th−êng xuÊt hiÖn ë hîp phÇn cao su cã chøa c¸c h¹t ®én v« c¬ nh− bét talk; MgCO3; Barit; cao lanh...
42 - Lo¹i hiÖu øng nµy tån t¹i vÜnh viÔn trong cao su v× thÕ ®Ó chÕ t¹o cao su cã ®é cøng lín mµ ®¹i l−îng biÕn d¹ng theo mét h−íng rÊt nhá th−êng sö dông c¸c lo¹i ®én kh«ng ®ång nhÊt víi hµm l−îng cao. T¹o h×nh s¶n phÈm trªn m¸y c¸n tr¸ng * Phô thuéc vµo môc ®Ých sö dông vµ c¸c qu¸ tr×nh ®−îc thùc hiÖn trªn m¸y mµ m¸y c¸n tr¸ng ®−îc ph©n thµnh c¸c lo¹i sau: - M¸y c¸n tÊm ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm cao su d¹ng tÊm ph¼ng dµi v« tËn. - M¸y c¸n h×nh: §Ó chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm cao su, b¸n thµnh phÈm cao su víi mÆt c¾t ngang cã h×nh d¸ng phøc t¹p, hoÆc t¹o lªn bÒ mÆt s¶n phÈm nh÷ng h×nh vÏ kh¸c nhau. - M¸y c¸n tr¸ng phñ dïng ®Ó phñ 1 líp cao su máng lªn bÒ mÆt cña vËt liÖu dÖt. - M¸y phÕt dïng ®Ó miªt cao su vµo sîi mµnh, v¶i. * Ph©n lo¹i theo sè l−îng trôc c¸n vµ c¸ch s¾p xÕp c¸c trôc c¸n ®ã trong m¸y mµ ph©n thµnh c¸c lo¹i sau: - M¸y c¸n tr¸ng ®øng 3 trôc. - M¸y c¸n tr¸ng 3 trôc tam gi¸c - M¸y c¸n tr¸ng 4 trôc h×nh ch÷ Γ - M¸y c¸n tr¸ng 4 trôc h×nh ch÷ S + Trong qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng khi cao su n¹p vµo khe hë gi÷a 2 trôc sÏ xuÊt hiÖn lùc ®Èy t¸ch trôc. §é lín cña lùc ®Èy t¸ch phô thuéc vµo l−îng hçn hîp cao su d− vµ kho¶ng c¸ch tíi gèi ®ì ®Çu trôc. + Sù tån t¹i lùc ®Èy t¸ch nµy sÏ lµm trôc bÞ uèn.→ kÝch th−íc cña s¶n phÈm t¹o ra kh«ng chÝnh x¸c → ®Ó kh¾c phôc hiÖn t−îng nµy th−êng chÕ t¹o trôc c¸n cã h×nh trô låi. Ngoµi ra ®Ó nhËn ®−îc s¶n phÈm c¸n tr¸ng cã kÝch th−íc chÝnh x¸c theo yªu cÇu vµ qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng thùc hiÖn ®−îc dÔ dµng hçn hîp cao su ph¶i ®−îc nhiÖt luyÖn ®Õn ®é dÎo cÇn thiÕt trªn m¸y c¸n nhiÖt luyÖn.
43 + §Ó chèng hiÖn t−îng cao su d− thõa ë mét ®iÓm g©y lùc t¸ch trôc lín hçn hîp cao su ®−îc n¹p vµo m¸y c¸n tr¸ng b»ng b¨ng t¶i dao ®éng theo chiÒu dµi trôc c¸n nh− nhau. Lùc ®Èy t¸ch trôc ®−îc d¶i ®Òu theo chiÒu dµi trôc c¸n nªn ®é uèn trôc gi¶m vµ s¶n phÈm cã kÝch th−íc chÝnh x¸c h¬n. + §Ó h¹n chÕ hiÖn t−îng tù l−u cña hçn hîp cao su ®ång thêi duy tr× c¸c tÝnh chÊt c«ng nghÖ cña b¸n thµnh phÈm sau khi ra khái trôc c¸n ®−îc tiÕp nhËn ngay lªn b¨ng t¶i. + Trong mét sè tr−êng hîp ®Ó lo¹i bá hoµn toµn hiÖu øng c¸n tr¸ng thµnh phÈm cao su ®−îc ch¹y qua giµn lß sÊy sau ®ã s¶n phÈm míi ®−îc lµm l¹nh. 1/ C¸n tÊm vµ c¸n h×nh hçn hîp cao su * Yªu cÇu s¶n phÈm: S¶n phÈm lµ nh÷ng tÊm cao su máng hoÆc d¶i cao su cã mÆt c¾t ngang phøc t¹p kh¸c nhau, nh− vËy yªu cÇu tÊm cao su ph¶i cã chiÒu dµy nh− nhau trªn toµn bé diÖn tÝch bÒ mÆt, bÒ mÆt ph¶i bãng ®«i khi cã ¸nh g−¬ng. - Th«ng th−êng chiÒu dµy cña s¶n phÈm c¸n tr¸ng vµ kÝch th−íc cña khe hë gi÷a c¸c trôc cã gi¸ trÞ kh¸c nhau. - Sù kh¸c nhau nµy lµ kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh håi phôc ®µn håi cña hçn hîp cao su. - Qu¸ tr×nh håi phôc ®µn håi nµy phô thuéc vµo thµnh phÇn cña hçn hîp cao su, ®é nhít, b¶n chÊt ho¸ häc cña cao su, nhiÖt ®é cña trôc c¸n vµ vËn tèc quay c¸c trôc c¸n (thêi gian t¸c dông lùc). - §Ó gi¶m qu¸ tr×nh håi phôc ®µn håi cña hçn hîp cao su cã thÓ ®−a thªm vµo hçn hîp mét phÇn cao su m¹ng kh«ng gian, mét sè chÊt ®Þnh h×nh, chÊt ®én vµ chÊt ho¸ dÎo cho cao su. ViÖc ®iÒu chØnh nhiÖt ®é trôc c¸n còng lµ cÇn thiÕt vµ cã ý nghÜa quan träng. §èi víi mçi lo¹i cao su kh¸c nhau th× viÖc ®iÒu chØnh kh¸c nhau. 2/ GhÐp, d¸n c¸c tÊm cao su b»ng m¸y c¸n tr¸ng 3/ Phñ, phÕt cao su lªn vËt liÖu dÖt bµng m¸y c¸n tr¸ng Ch−¬ng V
44 l−u ho¸ cao su Më ®Çu - L−u ho¸ lµ c«ng ®o¹n cuèi cïng cña c«ng nghÖ gia c«ng cao su. Trong qu¸ tr×nh l−u ho¸ tÝnh chÊt mÒm dÎo, ch¶y nhít cña hçn hîp cao su dÇn dÇn gi¶m thay vµo ®ã lµ tÝnh chÊt ®µn håi cao cña hçn hîp cao su dÇn t¨ng. Th−êng thay ®æi theo xu h−íng c¸c tÝnh chÊt c¬ lý tèt h¬n, cßn c¸c tÝnh chÊt kh«ng cã lîi cho viÖc sö dông nh− ®é d·n dµi d− th× gi¶m nhiÒu. - C¸c tÝnh chÊt c¬ lý cña hîp phÇn cao su phô thuéc vµo nhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh l−u ho¸, thêi gian tiÕn hµnh l−u ho¸ vµ b¶n chÊt ho¸ häc cña hÖ thèng l−u ho¸ còng nh− lo¹i cao su. - Nh− vËy ngoµi viÖc chän hÖ thèng l−u ho¸ phï hîp th× cßn ph¶i tiÕn hµnh c«ng nghÖ l−u ho¸ thÝch hîp ®Ó nhËn ®−îc hîp phÇn cao su cã nh÷ng ®Æc tr−ng x¸c ®Þnh cho tr−íc. Sù thay ®æi tÝnh chÊt cña hîp phÇn cao su trong qu¸ tr×nh l−u ho¸ I. Mo®un - Trong qu¸ tr×nh l−u ho¸ sè l−îng cÇu nèi liªn kÕt c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö t¨ng, lùc cÇn thiÕt ®Ó vËt liÖu biÕn d¹ng lµ tæng cña lùc ®Ó ®¶m b¶o sù quay trong m¹ch ®¹i ph©n tö vµ lùc biÕn d¹ng c¸c gèc liªn kÕt ho¸ trÞ t¨ng. Lùc biÕn d¹ng nµy th−êng gäi lµ m«®un cña vËt liÖu ®Ó ®¹t ®¹i l−îng biÕn d¹ng cho tr−íc. - Mo®un cña vËt liÖu trong kho¶ng phô thuéc réng tû lÖ thuËn víi sè cÇu nèi gi÷a c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö hoÆc møc ®é l−u ho¸ cña cao su vµ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng tr×nh: σε = ρ.R.T.Ao-1.MTB-1(λ - λ-2) σε - Lùc cÇn thiÕt ®Ó t¹o nªn biÕn d¹ng ε. ρ - Khèi l−îng riªng cña hçn hîp cao su. R - H»ng sè khÝ T - NhiÖt ®é tuyÖt ®èi