Thứ Sáu, ngày 03 tháng 2 năm 2012

Sơ luyện và hỗn luyện cao su thiên nhiên





  1.QUÁ TRÌNH SƠ LUYỆN

 A.Mở đầu

    Biến dạng đàn hồi là một trong những tính chất quý báu của cao su. Nhưng trong quá trình gia công và chế biến cao su nó gây ra những ảnh hưởng xấu đến quá trình gia công cao su ra sản phẩm, làm cho sản phẩm không có kích thước hình dáng như ý muốn do sự phục hồi biến dạng.

  • 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 của hỗn hợp cao su dưới tác dụng của lực cơ học.
  • Độ dẻo cao su tăng khi tác dụng lên nó một lực cơ học khuấy trộn hoặc nhiệt.
  • Quá trình công nghệ trong nó dưới tác dụng của lực cơ học và các hiện tượng hóa học khác 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.
    *  Quá trình 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.

Người ta thường dùng các loại máy sau để hỗn luyện:

  • Máy cán hở hai trục(Banbuary) và máy cán hở bốn trục:
- Hai truc rỗng ruôt bằng gang, thép: có hệ thống giải nhiệt nằm trong lòng trục.
- Bộ phần điều chỉnh cự ly của 2 trục; để diều chỉnh độ dày mỏng cao su và khi cao su ngoạm chất độn.
- Bộ phận điều chỉnh tỉ tốc 2 trục:  là độ lệch của tốc độ quay của trục 1 và trục 2. Ví dụ tỉ tốc 1:1,08
- Bộ phận giải nhiệt : để khống chế nhiệt độ không để trục nóng quá có thể làm cao su tự lưu trên máy.
   * Máy cán hai trục thông thường sau này người ta dùng để xuất tấm cao su,cán những loại cao su cứng, nhà máy có quy mô nhỏ  hoặc hỗn luyện cao su đặc biệt. Thí dụ như cao su màu, ebonit...
   * Để hỗn luyện giai đoạn đầu thì người ta thường sử dụng máy luyện kín hoặc máy cán 4 trục phối hợp với 2 trục để xuất tấm hoăc trục vít để ép xuất sản phẩm vừa đỡ tiêu hao năng lượng mà năng xuất cao hơn nhiều.
  • Máy cán 4 trục: Cao su đồng đều hơn, thời gian ngắn hơn, giảm công lao động…
  • Máy luyện kín : ít hao năng lượng , hiệu quả từ ( 160 – 190 độ C / 3 – 4 min)
  • Máy trục vít: Dùng để ép đùn thành hình sản phẩm sau khi hỗn luyện giai đoạn đầu xong. Thường dùng để sản xuất ruột bánh xe hai bánh...
*  Tính năng cơ lý của các lọại cao su khi sơ luyện trên máy
  • Sơ luyện SBR: SBR ít thay đổi tính năng cơ lý, có thể dùng chất phòng lão để giữ cấu trúc thẳng; dùng hóa dẻo để rút ngắn thời gian sơ chế. Không tồn trữ lâu hơn 24h
  • Sơ luyện BR: khó nhất, Nhiệt độ trên 40 độ C, thường phối hợp với NR, có thể phối trộn với than đen; dùng chất phòng lão và chất hóa dẻo.
  • Sơ luyện cao su Butyl: dễ bị dính trục máy cán hở, thường dùng máy trộn kín, Nhiệt độ cao (150-170/5p); bổ sung than đen và chất làm nền …( cao su làm ruột lưu hóa hoác ruột xăm xe Ô tô...)
 B. Cơ chế quá trình sơ luyện:
  • Khi nghiên cứu ảnh hưởng của lực tác dụng cơ học đến độ dẻo của cao su thiên nhiên các nhà khoa học nhận thấy cùng với sự tăng độ dẻo thì cấu trúc ngoại vi phân tử dạng cầu cũng bị phá vỡ. Như vậy độ dẻo của cao su có liên quan chặt chẽ với cấu trúc ngoại vi phân tử dạng cầu của nó.
  • Đối với các loại cao su không có cấu trúc dạng cầu thì dưới tác dụng của lực cơ học độ dẻo của cao su cũng tăng lên.
  • Độ dẻo cao su không chỉ liên quan đến cấu trúc ngoại vi phân tử của nó mà sự tăng độ dẻo còn có thể giải thích bằng quá trình đứt mạch (phân hủy) mạch đại phân tử cao su, sự giảm khối lượng phân tử của các đoạn mạch đại phân tử dưới tác dụng của lực cơ học và quá trình oxy hóa xảy ra trong quá trình sơ luyện.
  • Trong điều kiện tự nhiên và của các công đoạn gia công, cao su ở trạng thái mềm cao. Các mạch đại phân tử, đoạn mạch đại phân tử có độ linh động tương đối lớn.
  • Thời gian hồi phục biến dạng của cao su vẫn còn quá lớn so với thời gian tác dụng lực của máy cán, máy trục vít...Đối với cao su có nhiều nhóm phân cực thì lực tác dụng tương hỗ giữa các mạch cũng tăng lên rất nhiều nên thời gian hồi phục biến dạng của các loại polyme này lớn hơn nữa.
  • Sự khác nhau giữa thời gian phục hồi biến dạng và thời gian tác dụng lực đã tạo nên trong khối cao su những ứng suất cơ học rất lớn. Như vậy để quá trình đứt mạch đại phân tử xảy ra thì những ứng suất cơ học phải có năng lượng lớn hơn năng lượng các liên kết hóa học (C-C):
               R-CH2 - CH2 - R' → R - °CH2 + R' - °CH2 
     *  Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng lớn đến quá trình tăng độ dẻo của cao su (hiệu quả của quá trình sơ luyện): sự có mặt của các chất oxy hóa trong cao su,đặc biệt là oxy không khí.
     *   Cơ chế của quá trình sơ luyện khí trơ:
  • Các gốc cacbuahydro hình thành dưới tác dụng của lực cơ học có khả năng tham gia vào hai phản ứng chủ yếu:
         +  Phản ứng đứt mạch theo cơ chế kết hợp các gốc hoạt động để tạo thành phân tử bảo hòa về điện tử và có khối lượng phân tử lớn hơn:
                
       2R - °CH2 → R - CH2 - CH2 - R
       2R' - °CH2 → R' - CH2 -CH2 - R'
       R - °CH2 + R' - °CH2 → R - CH2 - CH2 - R'
   +  Phản ứng phân nhánh mật đại phân tử các gốc cacbua
  • Nhiệt lượng đốt nóng cao su đủ lớn để hoạt hóa các quá trình oxy hóa mạch đại phân tử xảy ra.Kết quả là mạch đại phân tử bị đứt (phân hủy) nhiều hơn và độ dẻo của cao su tăng.
  • Giá trị cực tiểu tương ứng với mức độ đứt mạch nhỏ nhất cho các loại cao su khác nhau. Đối với cao su thiên nhiên giá trị này tương ứng với nhiệt độ sơ luyện là 85-115 độ C.
   Kết luận : hóa dẻo cao su bằng phương pháp sơ luyện xảy ra theo cơ chế gốc. Độ dẻo tổng cộng của cao su được xác định bằng mức độ đứt mạch đại phân tử do hai quá trình cơ hóa đồng thời tạo nên mà mức độ đóng góp của chúng phụ thuộc nhiều vào sơ luyện.Vậy nhiệt độ thấp khi năng lượng chuyển động nhiệt của các mạch, đoạn mạch còn quá nhỏ chưa đủ lớn hơn năng lượng hoạt hóa các quá trình oxi hóa thì đứt mạch phân tử chủ yếu phụ thuộc vào các tác động cơ học.Tuy nhiên đứt mạch theo cơ chế cơ học rất nhỏ(chỉ chiếm 2 – 5%),còn chủ yếu là đứt mạch theo cơ chế hóa học (chiếm 95 – 98%).

Chất tăng tốc cho quá trình sơ luyện
  • Để tăng vận tốc hóa dẻo cho cao su người ta sử dụng một số hợp chất hữu cơ phân tử lượngvới mục đích làm chất ổn định cho cao su tăng cường hiệu quả của quá trình sơ luyện
  • Các chất tăng tốc này hoạt động theo cơ chế ngăn chặn hiện tượng tái kết hợp các gốc cacbuahydro hình thành trong quá trình sơ luyện và ngăn chặn phản ứng với mạch đại phân tử hạn chế hiện tượng phân nhánh của 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 – chất tăng tốc cho quá trình sơ luyện
  • Hoạt tính của hoạt tính tăng tốc này lớn nhất ở nhiệt độ từ 800C đến 1000C.Hàm lượng sử dụng 0,1 – 0,3 PKL 
  • Chất  tăng tốc sử dụng cho các cao su dân dụng như cao su thiên nhiên, cao su izopren, cao su butadiene và cao su butadiene-styrene là các loại mercaptan mạch vòng, các hợp chất disunfit trong đó hiệu quả nhất và sử dụng rộng rãi nhất là mercaptobenzothiazol.
  • Một số loại chất xúc tiến lưu hóa cho cao su dân dụng như mercaptobenzothiazol, diphenyl-guanidin dùng làm chất tăng tốc cho cao su clorpren.
 C. Sơ luyện cao su bằng máy cán luyện hở
  • Được tiến hành trong nhà máy , xí nghiệp có công suất tiêu thụ nhỏ nhiều loại cao su khác nhau và các loại cao su có độ cứng cao.
  • Máy cán luyện có cấu tạo từ hai trục cán nằm song song trên một mặt phẳng. Hai đầu trục có bạc đồng nằm trên ổ đỡ di động trên khung bộ của máy để điều chỉnh khoảng cách khe hở
  • Để sơ luyện cao su sử dụng máy cán luyện có vận tốc dài ở trục trước và trục sau khác nhau. Tỷ số vận tốc dài trục trước và vận tốc dài trục sau được gọi là tỷ tốc của máy .
  • Tỷ tốc thích hợp nhất được sử dụng để sơ luyện và hỗn luyện cao su là:1:1,08 đến 1:1,17.Với tỷ tốc này năng lượng cần thiết cho máy hoạt động vừa phải đủ để tiến hành lưu hóa cao su.
     *  Yêu cầu về công nghệ gia công trong quá trình sơ luyện nhằm làm cho độ dẻo của cao su mau chóng   đạt được yêu cầu công nghệ và hạn chế sự cố của máy cán:
         + Thời gian đầu của quá trình sơ luyện khi cao su có tính đàn hồi cao,độ cứng cao,cao su được nạp từng phần nhỏ vào khe hở trục cán càng gần với bánh răng truyền lực càng tốt vì ở đó hiệu suất truyền công suất lớn hơn và trục cán ít bị biến dạng uốn hơn. 
          +  Chế độ nhiệt để sơ luyện phải điều chỉnh bằng kinh nghiệm sản xuất và phụ thuộc vào tính chất của cao su sơ luyện.Thông thường để quá trình sơ luyện có kết quả tốt phải khống chế nhiệt độ sơ luyện thấp.

     *   Các giải pháp kỹ thuật để sơ luyện cao su có độ dẻo đồng đều cho toàn khối cao su : 
  1. Luyện liên tục trên máy cán với khoảng khe hở nhỏ (1 -3mm) trong khoảng thời gian 10 – 15 phút 
  2. Luyện 2 hoặc 3 lần cao su và ở khoảng thời gian giữa các lần luyện làm lạnh cao su đến nhiệt độ 30 – 400C
  3. Cắt ngang chéo tấm cao su bám ở trục trước của máy ( khoảng 35 đến 45 độ xéo so với mặt ngang trục cán luyện sau đó gấp tấm cao su theo đường vuông góc với đường cắt... 
  • Trong khoảng thời gian 10 phút đầu độ dẻo của cao su tăng lên rất nhiều ,sau đó thì tăng không đáng kể
  • Sự thay độ dẻo của cao su có thể đánh giá qua sự thay đổi độ nhớt của dung dịch cao su trong dung môi.
D. Sơ luyện cao su bằng máy luyện kín
  • Sơ luyện cao su bằng máy luyện kín là quá trình hóa dẻo cao su được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy có công suất tiêu thụ  lớn  
  • Máy luyện kín có cấu tạo từ buồng nghiền trộn mà trong đó nguyên vật liệu được khấy trộn ,cắt xé và biến dạng bỡi lực cơ học do các roto hình ô – van tạo nên
  • Sơ luyện cao su bằng máy luyện kín với vận tốc quay của roto là 40 vòng/phút và hệ số dồn đầy lớn do tải trọng khoang trên tạo nên , do đó mà nhiệt độ của vật liệu tăng lên cao (140 – 1800C) 
  • Trong trường hợp này độ dẻo của cao su được tăng lên chủ yếu do quá trình o xi hóa nhiệt mạch đại phân tử
  • Các quá trình oxi hóa này được tăng cường bằng các ứng suất cơ học
  • Máy luyện kín có vận tốc quay rất lớn nên nó ít được sử dụng để hóa dẻo các loại cao su có độ phân cực lớn(độ cứng cao)như cao su butaddien- nitryl,butadien-styren
  • Thường tiến hành liên tục với quá trình hỗn luyện.
E. Sơ luyện cao su trên máy trục vít 

   1. Mở đầu 
  • Sơ luyện cao su bằng máy trục vít được sử dụng rộng rãi cho các xí nghiệp có công suất tiêu thụ cao su lớn quá trình liên tục và thời gian lưu của vật liệu trong máy không lớn như ở các phương pháp gia công trên máy cán. 
  • Phụ thuộc vào cấu tạo của máy sơ luyện trục vít nó được chia làm các loại khác nhau
          +  Máy sơ luyện trục vít một giai đoạn với một trục vít
          +  Máy sơ luyện trục vít hai giai đoạn với hai trục vít
  • Phụ thuộc vào cách sắp xếp của xilanh vít xoắn mà máy trục vít được phân thành máy trục vít song song và máy trục vít nối tiếp.
  2. Cấu tạo của máy trục vít 
  • Bộ phận chính của máy (phần làm việc của máy ) được cấu tạo từ xilanh và một vít xoắn có bước răng thay đổi quay trong xilanh với vận tốc khoảng 20 – 25 (vòng /phút) phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ.
  • Để duy trì chế độ nhiệt cho quá trình gia công ở vỏ máy xung quanh xilanh của vít xoắn có những khoang thông nhau mà qua khoang này chất lỏng được đưa vào để làm lạnh và hơi nước được chảy qua nếu cần gia nhiệt.
 3. Nguyên  lý hóa dẻo của máy trục vít 
  • Hóa dẻo cao su trên máy trục vít là kết quả tác dụng của những biến dạng trượt xuất hiện trong cao su theo chiều trục vít và lực ma sát giữa cao su với thành xilanh giữa cao su và bề mặt của vít xoắn.
  • Sự vận chuyển cao su ở các điểm trong khoảng khe hở giữa trục vít và thành xilanh khác nhau về hướng cũng như vận tốc. 
  • Lớp mỏng sát với thành xilanh cao su có chiều quay cùng chiều với trục vít nhưng ngược chiều với phần nguyên vật liệu nằm sát trục vít vì có sư chảy vật liệu hướng khác nhau, như vậy nên ở trước mỗi răng của trục vít xuất hiện các vùng xoắn và xé nguyên vật liệu làm đứt mạch đại phân tử 
  • Với sự xuất hiện các góc cacbuahydro tự do khối cao su sẽ làm cho khối cao su nóng lên do lực ma sát giữa cao su với bề mặt thiết bị.


------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 2. QUÁ TRÌNH HỖN LUYỆN


   A.Mở đầu


  • Hỗn hợp cao su là một hệ thống nhiều cấu tử mà thành phần của nó gồm cao su,các chất phối hợp có cấu tạo hóa học khác nhau và trạng thái vật lý rất khác nhau: lỏng , rắn, bột, bột nhão……..
  • Để có một hỗn hợp cao su tốt các chất này phải phân bố đồng đều vào khối cao su tạo hỗn hợp đồng nhất 
  • Sự phân bố đồng đều vào cao su mềm cao chỉ có thể thực hiện được bằng các quy trình khuấy trộn cơ học – hỗn luyện
  • Khuấy trộn đơn giản có thể xem như một quá trình mà trong kết của nó chỉ có sự thay đổi vị trí ban đầu các cấu tử trong thể tích khuấy trộn, trạng thái vật lý của các cấu tử không thay đổi nhưng entropy của hệ thống tăng 
  • Các cấu tử được đưa vào hỗn luyện với cao su hầu hết ở dạng bột,đặc biệt là than hoạt tính kỹ thuật tồn tại ở 2 dạng cấu trúc: cấu trúc bậc 1 và cấu trúc bậc 2 với kích thước lớn hơn kích thước phân tử rất nhiều vì vậy trong quá trình hỗn luyện dưới ảnh hưởng của ứng suất trượt trong cao su còn xảy qua quá trình nghiền câc cấu tử

  B. Cơ chế quá trình hỗn luyện

■  Có thể xem như quá trình biến dạng hệ thống nhiều cấu tử mà kết quả là chiều dày của các lớp các chất phối hợp giảm dần và bề mặt tiếp xúc giữa Cheng tăng lên
■  Biến dạng trượt các cấu tử của hệ thống trong quá trình hỗn luyện sẽ tiếp tục tăng đến khi chiều dày các lớp cấu tử chưa đạt đến kích thước cần thiết đảm bảo sự phân bố đồng đều của chúng trong khối cao su. 
■  Nếu xem biến dạng trượt trong quá trình hỗn luyện cao su như quá trình biến dạng trượt của hệ thống 2 cấu tử nằm giữa 2 mặt phẳng trong đó 1 mặt cố định còn mặt kia chuyển động song song tuyệt đối so với mặt thứ nhất với vận tốc không đổi v trên một khoảng cách l ,đại lượng biến dạng trượt...  
■  Vận tốc trượt...    
■  Độ giảm chiều dày cac lớp r và độ tăng bề mặt phân chia giữa các cấu tử S phụ thuộc vào độ biến dạng trược  r = r0 .sin    ; s =  
 - bề mặt phân chia giữa các cấu tử trước khi biến dạng
■  Từ trên cho thấy khi đại lượng biến dạng trượt càng lớn ( lớn) góc  càng nhỏ ,chiều dày các lớp các cấu tử r càng nhỏ và diện tích tiếp xúc giữa các cấu tử s càng lớn  

 C. Sự phân tán của các cấu tử vào cao su

■  Để đảm bảo cho các cấu tử được phân tán đồng đều theo moi hướng cần phải thay đổi hướng biến đổi trượt 
■  Giải pháp công nghệ nhằm thay đổi hướng biến dạng trược trong cao su như sau:cắt ,đảo tấm cao su trên máy luyện hở,đối với máy luyện kín thì cấu tạo roto lá lệch tâm ,đối với máy trục vít thì quyết định bởi góc nghiêng của răng vít
■ Sự phân tán xảy ra khi các hạt chất phân tán và môi trường phân tán có biến dạng trượt, nghĩa là ở các hạt của chất phân tán luôn luôn tồn tại một ứng suất trượt do tồn tại chuyển động tương đối giữa các phân tử trong hệ cao su phân tán dưới tác dụng lực cơ học
■ 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 .Hai yếu tố này luôn luôn là một hàm số nghịch đảo của nhau tức là khi ứng suất trượt đủ lớn thì thời gian hỗn luyện nhỏ và ngược lại 
■ Đối với mõi hệ polyme – chất phân tán tồn tại một giá trị ứng suất trượt tới hạn tương ứng để cao su đạt được độ phân tán đồng đều và cho tính chất cơ lý của hợp phần cao su tốt.

D. Một số ảnh hưởng hóa - lý đến quá trình hỗn luyện

  • Hai hiện tượng: thẩm thấu và hòa tan là hai hiện tượng quan trong gây ảnh hưởng ngược nhau cho quá trình hỗn luyện 
 + Thẩm thấu và hòa tan của các chất phối hợp vào cao su làm tăng khoảng cách giữa các mạch dị phân tử,giảm lực tác dụng tương hổ giữa chúng, độ nhớt giảm và giá trị ứng suất trượt tác dụng lên các cấu tử khác giảm…khi đó quá trình hỗn luyện thực hiện rất khó khăn và tính chất cơ lý của cao su không cao.
 + Thẩm thấu và hòa tan các chất vào cao su làm tăng cường mức độ phân tán đồng đều chúng trong cao su.
  • Đối với các cấu tử dạng bột không có khả năng hòa tan vào cao su(than hoạt tính)thì có thể tạo thành cấu trúc bền vững do giữa chúng có ái lực .Cấu trúc bền vững này không hòa tn do đó làm tăng độ nhớt của hỗn hợp rất nhiều làm giảm tính công nghệ và tính chất cơ lý của hỗn hợp
  • Đối với các cấu tử phối trộn thì ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cơ lý ,tính chất công nghệ của hỗn hợp cao su là hệ thống lưu hóa . Hệ thống này sẽ gây ra hiện tượng tự lưu hóa trong quá trình hỗn luyện do nhiệt độ tăng vì vậy làm giảm biến dạng dẻo của hỗn hợp cao su,giảm mức độ phân tán các cấu tử khác vào cao su và giảm khả ngăng dịnh hình của hỗn hợp cao su…
E. Yêu cầu về công nghệ cho quá trình hỗn luyện
  1. Chế độ nhiệt thích hợp. 
  2. Thứ tự phối liệu các cấu tử.
  3. Thời gian hỗn luyện. 
  4. Chọn loại thiết bị hỗn luyện cho phù hợp.
F. Kiểm tra quá trình hỗn luyện
  • Chất lượng của cao su được đánh giá bằng sự phân bố đồng đều các chất phối hợp trong thể tích của nó. Mức độ phân tán đồng đều các cấu tử được đánh giá bằng sự trùng lặp nồng độ của nó trong các mẫu phân tích lấy ở các điểm khác nhau của tấm cao su trong một mẻ hỗn luyện.
  • Chất lượng của quá trình phân tán được đánh giá bằng hàm lượng và kích thước hạt phân tán các chất phối hợp được quan sát bằng kính hiểm vi điện tử.
  • Để định lượng các chất khác nhau trong hợp phần cao su sử dụng các phương pháp khác nhau : các chất hữu cơ có thể xác định bằng phương pháp sắc khí ký, sắc ký lớp mỏng. Các chất độn vô cơ được xác định bằng phương pháp thiêu kết…
  • Trong điều kiện sản xuất chất lượng của quá trình hỗn luyện được đánh giá bằng mức độ phân tán đồng đều một vài cấu tử thông qua sự thay đổi các tính chất lý học ,cơ học của hỗn hợp “sống”và của cao su lưu hóa so với chỉ tiêu của mẫu chuẩn hoặc giá trị trung bình các tính chất đó đã được sát định trong sản xuất.
  • Thường được đánh giá nhanh chóng qua các chỉ tiêu : khối lượng riêng, modun vòng, độ dẻo và một vài thông số của cao su lưu hóa như độ bền kéo đứt ,độ giãn dài tương đối, độ giãn dài dư, độ cứng...
 G. Hỗn luyện trên máy luyện hở

   1.Mở đầu
  • Thường được sử dụng cho các xí nghiệp với khối lượng gia công nhỏ với nhiều chủng loại cao su để sản xuất các mặt hàng có công dụng riêng biệt 
  • Trước khi hỗn luyện cao su phải được sơ luyện  (hóa dẻo)và các chất phối hợp được cán ép qua khe hở giữa hai trục cán quay hương vào nhau .Các lớp cao su do có lực ma sát với trục cán kéo các chất phối hợp vào khe hở trục cán với vận tốc bằng vận tốc dài của trục cán 
  • Các lớp cao su tiếp sau do lực kết dính với lớp trước cũng được kéo vào khe hở với vận tốc giảm dần so với khoảng cách bề mặt trục cán.
  • Do có sự khác nhau về vận tốc nên giữa các lớp cao su ,hỗn luyện cao su luôn luôn xuất hiện ứng suất trượt có tác dụng nhào luyện chúng lại với nhau.
  • Để quá trình nhào luyện hiệu quả thì đại lượng biến dạng trượt phải lớn, giải pháp về công nghệ đó là vận tốc dài của các trục khác nhau. Mức độ tăng biến dạng trượt phụ thuộc vào tỷ tốc của máy, khoang khe hở giữa cán trục  và được đặt trưng bằng Građien vận tốc 
                                                G =           
                                                V ,V1 là vận tốc dài của trục cán 
  • Trong quá trình hỗn luyện cao su luôn luôn tồn tại lực ma sát nội phân tử ở vùng biến dạng trượt lớn nhất .Kết quả là vùng này có nhiệt độ tăng cao có thể đạt 106 – 180độC.Do đó phụ thuộc vào thành phần hóa học của hợp chất cao su có thể thay đổ chế độ nhiệt tạo cho quá trình hỗn luyện thực hiện được tốt hơn.
  • Trong quá trình hỗn luyện thì nồng độ các chất phối hợp ở bề mặt lớp cao su tiếp xúc với trục trước cao hơn ở chỗ khác.Để khắc phục hiện tượng này thì tronh khi tiến hành hỗn luyện tấm cao su phải được cắt và đảo nhiều theo chiều vuông góc với chiều cắt.
2.  Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hỗn luyện:
  • Thứ tự cho các chất phối hợp vào hỗn luyện:phải đảm bảo khả năng phân phối chúng trong hợp phần cao su mà vẫn không gây ảnh hưởng đáng kể đến tính chất công nghệ và tính chất cơ lý của hỗn hợp.Thông thường trước khi đưa chất độn vào hỗn luyện thì cao su hỗn luyện với một phần chất hóa dẻo trước để cao su có độ dẻo nhất định, có ứng trượt và độ nhớt tương ứng đảm bảo cho quá trình hỗn luyện thực hiện dễ dàng hơn.
  • Đối với chất độn nên chia nhánh từng phần nhỏ.Vì khi cho vào một lần với hàm lượng lớn sẽ tăng độ cứng hỗn hợp,mặt khác khi độn tập trung ở vài điểm nó trở thành chất cách ly giảm độ kết dính của cao su, dải cao su cán sẽ bị đứt tách ra thành nhiều phần, do đó làm giảm khả năng phân tán các chất phối hợp khác.
 +  Một nguyên tắc có ý nghĩa quan trọng là trong số các chất phối hợp (trừ chất lưu hóa) loại nhóm chất có thành phần nhỏ trong hợp phần cao su được cho vào trước.
 +  Để hạn chế hiện tượng tự lưu của hỗn hợp cao su các chất lưu hóa thường cho vào ở giai đoạn cuối sau khi hỗn hợp cao su đã được làm lạnh đến nhiệt độ thấp.Trong trường hợp các chất lưu hóa kém trong cao su thì có thể đưa vào giai đoạn đầu còn chất xúc tiến lưu hóa thì cho vào sau cùng.

 H. HỖN LUYỆN CAO SU TRONG MÁY LUYỆN KÍN
  • Cấu tạo và nguyên lý hoạt động trong máy luyện kín
   + Phần nạp liệu gồm phễu nạp liệu và xi lanh khí dùng để đẩy nguyên vật liệu xuống buồng luyện.
   + Buồng luyện được chế tạo từ hai xi lanh hình trụ hở mà trong mỗi xi lanh có roto hình ovan quay hướng vào nhau với vận tốc rất lớn 40 vòng/phút.
   + Phần động lực gồm động cơ điện với hệ thống giảm tốc truyền chuyển động đến roto.
   + Mỗi roto có hai bờ nửa vòng răng có chiều tiến ngược nhau để đẩy nguyên vật liệu vào khu nhào luyện ở giữa buồng luyện.
  + Để tăng biến dạng trượt theo các hướng khác nhau, tức khả năng nhào luyện của máy thì các bờ nửa vòng răng được sắp xếp với góc nghiêng khác nhau.
  + Một trong hai bờ tạo góc nghiêng với trục roto một góc 300 vì vậy chiều dài của bờ này dài hơn bờ kia tạo góc nghiêng với trục roto la 45độ.
  + Khoảng cách khe hở giữa bờ và thành buồng luyện là 1.5mm. Khe hở giữa các roto nhỏ hơn 5-6mm.Tỷ tốc của máy luyện kín thường dùng là 1:1,18 đến 1:1,12.








Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét