Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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.
Đồ án tốt nghiệp
1
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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.
Đồ án tốt nghiệp
2
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
PHẦN 2: LÝ THUYẾT CHUNG
1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SĂM LỐP XE ĐẠP QUI CÁCH 650
1.1. 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
Đồ án tốt nghiệp
3
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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...
Đồ án tốt nghiệp
4
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
1.2. Cấu tạo bộ săm, lốp xe đạp. (hình vẽ)
Hình 1: phối cảnh chụp của chiếc lốp xe đạp
Đồ án tốt nghiệp
5
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
PhÇn mÆ
t ch¹ y
b
Cao su MÆ
t lèp
B
Cao su H«ng lèp
H1
D
H
PhÇn h«ng lèp
H2
Th©n lèp
d
Vßng tanh
C
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 CT 3 có đường
kính 2, 1mm. Mỗi lốp có 2 sợi tanh , chiều dài định mức của mỗi sợi tanh là
2100 10mm 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.
Đồ án tốt nghiệp
6
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
-Hông lốp : hông lốp có chiều dày khoảng 30,3 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 0,5mm
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
Đồ án tốt nghiệp
7
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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
~ CH = C – CH2 - CH2 – CH = C – CH2 – CH2 - CH = C – CH2 ~
CH3
CH3
CH3
~ CH = C – CH2 - CH2 – CH = C – CH2 – CH2 - CH = C – CH2 ~
CH3
CH3
+
S
Sx CH3
CH3
Sx
CH3
~ CH – C – CH2 - CH2 – CH = C – CH2 – CH2 - CH – C – CH2 ~
Sx
CH3
CH3
Sx CH3
Xúc tiến
~ CH – C – CH2 - CH2 – CH = C – CH2 – CH2 - CH – C – CH2 ~
Sx
Sx
Đồ án tốt nghiệp
8
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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
Đồ án tốt nghiệp
9
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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.
R
C
O
N
Zn2+
S
C
2-
O
Zn
S
O
N
S
C
O
S
C
R
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
N
N
Zn + S8
C
C S S C
S
2
S
S
N
N
S
C
N
Đồ án tốt nghiệp
C
S
S
S
C
S + ZnS
t0
N
2
S
S
N
10
S
+ ZnS
C
C
Zn + SHH
2
S
2-
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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)
Đồ án tốt nghiệp
11
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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
N
+
R
RH
+
Phòng lão A
NH
Gốc bền
+
R
RH
N
Gốc bền
Phòng lão D
- Chất phòng lão vật lý:
Đồ án tốt nghiệp
+
12
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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
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
Đồ án tốt nghiệp
100
13
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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
TS1
Phút
-
TC90
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
Rheometer ở 1700C
1
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:
Đồ án tốt nghiệp
14
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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:
H3C
N–C–S–S–C–
N
H3C
S
S
N–C–S–S–C–
N S
S
H3C
CH3
H3C
CH3
H3C N – C – S
CH3
H3C N – CS–
CH3
H3C
H3C
H3C
Và
H3C
H3C
H3C
H3C N – C – S – S
H3C N – CS–
H3C
2 H C N – C –S
3
+
ZnS
H3C N – C – S
S
S
H3C
H3C N – CS–
H3C N – C
S–
H
H33C
C
S
H3C N – C – S
H3C N – CS–
H3C
S
Đồ án tốt nghiệp
HH3C
C
3
S
S
Zn
2H
3
H3C
8
S
15
+
S
S
HC
3
N – C – S –CS S
–
H3C
S
N–C–
S
H3C
+ S
S
S
+
S
S6
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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)
Đồ án tốt nghiệp
16
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
Bảng 1.2: Đơn pha chế hợp phần cao su cán tráng vải mành.
Stt
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Nguyên vật liệu
Cao su (crepe 33)
HAF 100
HAF 50
CaCO3
ZnO
Axit Stearic
Parafin
Colofan
Xúc tiến M
Xúc tiến DM
Xúc tiến D
Thiuram D
Lưu huỳnh (S)
Phòng lão A
Phòng lão D
Cộng
Phần khối lượng
100
10
10
40
5
3
3
3
0,5
0,5
0,5
0,5
2,2
1,2
0,8
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.
Đồ án tốt nghiệp
17
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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
Đồ án tốt nghiệp
18
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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 CC 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
Đồ án tốt nghiệp
19
Nguyễn Thanh Hoàng
Polyme K47
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
Đồ án tốt nghiệp
192,7
20
- Xem thêm -