Đề tài Công nghệ chế biến cao su

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CAO SU  GVHD : Th.S Đỗ Thành Thanh Sơn SVTH : Nguyễn Dương Quang Khải Nguyễn Cao Việt Nguyễn Thị Thư Thái Nguyễn Thị Minh Hiền Nguyễn Ngọc Anh Huy Nguyễn Trọng Khôi Võ Quốc Tuấn Võ Thị Minh Trang Phạm Đức Thịnh Đỗ Thanh Minh Trần Thanh Thông Please keep your questions until the end of this presentation. thank you! LỜI NÓI ĐẦU Cao su là vật liệu polyme quan trọng trong đời sống con người . Tùy theo tính chất của sản phẩm người ta sử dụng loại cao su thích hợp Ngành công nghiệp chế biến cao su ở Việt Nam ra đời từ những năm 1950 nhưng đến nay vẫn chưa phát triển tương xứng với vị trí một nước có nguồn nguyên liệu cao su dồi dào NỘI DUNG Phần A : TỔNG QUAN Phần B : CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CAO SU THIÊN NHIÊN Phần C : CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CAO SU TỔNG HỢP PHẦN A : TỔNG QUAN CAO SU THIÊN NHIÊN : Lịch sử hình thành : - Người châu Âu đầu tiên biết đến cây cao su có lẽ là Christophe Colomb. - 1819, Thomas Hancock (Anh) khám phá ra quá trình nghiền hay cán dẻo cao su giúp công nghiệp cao su tiến triển vượt bậc. - 1839, Charles Goodyear (Hoa Kỳ) phát minh ra quá trình lưu hóa cao su CAO SU THIÊN NHIÊN : - 1877, cây cao su đầu tiên du nhập vào Đông Dương là do J.B Louis Pierre đem trồng tại Thảo Cầm Viên Sài Gòn. - 1897, dược sĩ Raoul lấy hạt giống tại Java đem về gieo trồng tại Ông Yệm (Bến Cát). - Yersin lấy giống ở Colombo đem gieo trồng tại viện Pasteur tại Suối Dầu (Nha Trang) năm 1899-1903 CAO SU THIÊN NHIÊN : Khai thác mủ cao su thiên nhiên Phương pháp cạo : - Cạo nửa vòng : xoắn ốc nửa vòng thân cây  áp dụng cho cây trẻ - Cạo nguyên vòng (Socfin) : xoắn ốc nguyên chu vi thân cây  áp dụng cho cây trưởng thành - Cạo 2 bán vòng : xoắn ốc 2 nửa chu vi thân cây CAO SU THIÊN NHIÊN : Khai thác mủ cao su thiên nhiên Điều kiện cạo - Vòng thân >45cm, đo ở độ cao 1m - 50% số cây đạt tiêu chuẩn - Rạch 1 đường từ trái sang phải, độ dốc 30o Vỏ đang cạo Vùng vỏ đã cạo Đường cạo mủ đầu tiên Đường cạo mủ cuối cùng của thân cây Máng dẫn Chén hứng mủ Bề mặt vỏ cây của đợt cạo mủ đầu tiên CAO SU THIÊN NHIÊN : CAO SU THIÊN NHIÊN : CAO SU TỔNG HỢP  Lịch sử : - Từ những năm 1890, nhu cầu phải tạo cao su tổng hợp xuất hiện. - Năm 1879, Bouchardt chế tạo được một loại cao su tổng hợp từ phản ứng trùng hợp isopren trong phòng thí nghiệm. - Cao su Styren-Butadien (“cao su Buna S”) là sản phẩm đồng trùng ngưng của butadien và styren, ngày nay, nó chiếm một nửa sản lượng cao su tổng hợp toàn cầu. CAO SU TỔNG HỢP : Định nghĩa : - Là chất dẻo được con người chế tạo với chức năng là chất co giãn - Được tạo ra từ phản ứng trùng ngưng các cấu trúc đơn bao gồm : isopren (2-methyl-1, 3-butadien) 1,3-butadien, clopren (2-cloro-1,3-butadien) isobutylen (methylpropen) với một lượng nhỏ phần trăm isopren cho liên kết chuỗi. PHẦN B : CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CAO SU THIÊN NHIÊN MỦ CAO SU THIÊN NHIÊN MỦ CAO SU THIÊN NHIÊN Khái quát : - Latex : mủ cao su ở trạng thái nằm lơ lửng trong dung dịch chứa nhiều chất vô cơ và hữu cơ. Phần lỏng (serum): nước, một số chất hòa tan.Thay đổi tuỳ giống, mùa cạo, độ tuổi… Phần rắn: gồm mủ cao su, và các hoá chất không tan tạo thành thể huyền phù lơ lửng trong serum PHÂN LOẠI MỦ CAO SU THIÊN NHIÊN CÁC VẤN ĐỀ XẢY RA ĐỐI VỚI LATEX Tính ổn định latex 4.7 Sự đông đặc : Đông đặc tự nhiên Đông đặc bằng acid Đông đặc bằng muối hay chất điện giải, đông đặcbằng cồn/ aceton Đông đặc bằng cách khuấy trộn, đông đặc bởi nhiệt CÁC VẤN ĐỀ XẢY RA ĐỐI VỚI LATEX CÁC LOẠI CAO SU THÀNH PHẨM Cs tờ RSS (Ribbed smoked sheets): RSS1, RSS2, RSS3, RSS4, RSS5 Cs tờ ICR (Initial concentration rubber): ICR1,ICR2, ICR3, ICR4 Cs tờ ADS (Air Dried Sheets) Cs Crêpe: Crepe trắng , Crêpe nâu Cs cốm bún SVR: SVR3L, SVR5, SVR CV50, SVR CV60, SVR10, SVR20 Mủ cô đặc Công nghệ chế biến cao su thiên nhiên Nguyên lý chung Qui trình Gia công hóa học Gia công cơ học Gia công nhiệt Cân, ép, bao bì, đóng gói, bảo quản SƠ LƯỢC CÁC PP GIA CÔNG Phương pháp lắng: Do có sự khác biệt về khối lượng riêng giữa phần khô (cao su) và serum nên có thể áp dụng hiện tượng lắng tách tự nhiên pha cao su, tuy nhiên quá trình này xảy ra chậm. SẢN XUẤT MỦ LATEX CÔ ĐẶC Để tăng tốc cho quá trình lắng tách phân lớp người ta cho thêm vào một số loại hợp chất có những tính chất sau: Giảm lực hấp thụ giữa lớp vỏ của hạt latex và nước trong serum. Làm tăng khối lượng riêng pha serum nhằm tăng sụ khác nhau về khối lượng riêng. Không gây hiện tượng keo tụ trong quá trình phối trộn. Phương pháp bay hơi tự nhiên: - Dùng cho keo dán công nghiệp - Phương pháp này thường được sử dụng rộng rãi - Để chống hiện tượng keo tụ do amoniac bị bay hơi,người ta thường cho thêm vào dung dịch KOH 5% và muối natri của axit béo để làm chất nhũ hóa Phương pháp điện giải : Bình điện phân có 3 ngăn, 2 ngăn bìa là 2 ngăn chứa điện cực và chất điện giải loãng (NH3). Các phần tử cao su trong mủ nước có xu hướng bám vào màng chắn (màng bán thấm Cellophan), và đông lại tạo thành một lớp cách điện, không cho nguồn điện đi qua sử dụng đảo nghịch chiều dòng điện cực ngắn để các phần tử cao su tróc ra và nổi lên Phương pháp kem hóa: - Cho vào latex tươi 1 chất giúp hiện tượng hóa thành kem của latex xảy ra nhanh chóng.Latex loãng bị phân thành 2 phần: phần dưới là serum không có 1 lượng cao su nào phần trên là latex đậm đặc như kem. - Những chất kem hóa latex thường dùng là DD alginal sodium, goml adragante agar-agar Phương pháp ly tâm : Là một phương pháp được sử dụng nhiều nhất. Dựa vào sự khác biệt giữa tỷ trọng của các phần cao su và tỷ trọng của serum. Phương pháp kết hợp: Ly tâm + kem hoá Kem hoá/ ly tâm + bốc hơi SẢN XUẤT CAO SU TỜ Cao su tờ xông khói RSS (Ribbed smoked sheets) : - Latex khi nhà máy được tiếp nhận, lọc qua rây bằng kim loại - Pha loãng : 12.5 – 15% - Để lắng trong khoảng 15 phút - Đánh đông bằng acid acetic (CH3COOH) , hoặc formic (HCOOH) có nồng độ 2-5% w/v ở pH = 4.6- 4.9 SẢN XUẤT CAO SU TỜ Cao su tờ xông khói RSS (Ribbed smoked sheets) : - Cán : máy cán nhiều trục  tờ 1-2m2 (e=2.5-3.5mm) - Sấy : GĐ1 : 40-45oC GĐ2 : 50-55oC GĐ3 : 60-65oC - Ứng dụng : làm mặt lốp ô tô, các sản phẩm đòi hỏi tính kháng đứt cao, kháng mòn, cũng như độ cứng cao . SẢN XUẤT CAO SU TỜ Cao su tờ ICR (Initial concentration rubber): - SX từ mủ nước không pha loãng - Đánh đông trong khuôn hình trụ tròn - Cắt lạng thành tấm e ~ 3-5mm, dài 1-1.5m sau khi đánh đông - Cán thô, cán vân, cán rửa - Treo lên goong, để ráo 2-5h - Sấy (điều kiện giống RSS) SẢN XUẤT CAO SU TỜ Cao su ADS (Air Dried Sheets) : - Latex được dùng phải rất ít bị oxy hoá bởi enzym càng ít càng tốt. - Dùng natri sulfit (Na2SO3) để bảo quản với lượng 0.06% w/w trên cao su khô. - Pha loãng xuống DRC 15% - Thêm dung dịch natri meta-bisulfit 5% với liều lượng 0.04 % trên DRC SẢN XUẤT CAO SU TỜ Cao su ADS (Air Dried Sheets) : - Cán tờ 1/8inch - Treo cho ráo nước 2-4h - Sấy : 49-600C trong 4 ngày - Ứng dụng : chế tạo một số sản phẩm đặc biệt :miếng đệm, nút kính ở nắp các hộp đồ ăn và sản phẩm đòi hỏi cao su có tính tinh khiết cao và có màu sáng . SẢN XUẤT CAO SU KHỐI (CỐM,BÚN) Cao su khối từ latex (3L,CV,5) : SẢN XUẤT CAO SU KHỐI TỪ LATEX Chất lượng mủ SẢN XUẤT CAO SU KHỐI TỪ LATEX Xử lý mủ : SẢN XUẤT CAO SU KHỐI TỪ LATEX Đánh đông : SẢN XUẤT CAO SU KHỐI TỪ LATEX Đánh đông SẢN XUẤT CAO SU KHỐI TỪ LATEX Cán kéo (Crusher) SẢN XUẤT CAO SU KHỐI TỪ LATEX Cán ép (Creper) SẢN XUẤT CAO SU KHỐI TỪ LATEX Băm tinh (Shredder) SẢN XUẤT CAO SU KHỐI TỪ LATEX Xếp hộc và để ráo SẢN XUẤT CAO SU KHỐI TỪ LATEX Sấy SẢN XUẤT CAO SU KHỐI TỪ LATEX Cân và ép bành Khối lượng : 33 1/3 ± 0.5kg Dài : 670 ± 20mm Rộng : 330 ± 20mm Cao : 170 ± 5mm SẢN XUẤT CAO SU KHỐI TỪ LATEX Bao gói và xếp kho SẢN XUẤT CAO SU KHỐI (CỐM,BÚN) Cao su khối từ mủ đông ( SVR 10,20 ) : SẢN XUẤT CAO SU KHỐI TỪ MỦ ĐÔNG Chất lượng mủ đông và mủ chén SẢN XUẤT CAO SU CREPE Cao su Crepe trắng : - Cao su crep trắng (pale crep) và crep đế giày (sole crep) là những cao su cao cấp - Đáp ứng được những tiêu chuẩn rất chặt chẽ của nhà sản xuất sản phẩm sau cùng về màu sắc - Ứng dụng : là loại cao su rất khó chế biến nên dùng trong các sản phẩm đặc biệt đòi hỏi độ tinh khiết cao ,cũng như các sản phẩm trắng trong. QUY TRÌNH SẢN XUẤT CAO SU CREPE TRẮNG - Latex : được bảo vệ một cách tốt nhất. Dùng Natri slufit làm chất chống đông, liều lượng : 0.06% trên latex. - Pha loãng latex : DRC 20 – 25 %, dùng thêm Metabi-sulfit natri với tỉ lệ 0.05% trên DRC - Tẩy trắng : trước đây thường dùng là RUPEPB 31(xylyl mercaptan) khoảng 0.1% trên cao su khô; hiện nay rất khó tìm. QUY TRÌNH SẢN XUẤT CAO SU CREPE TRẮNG - Đánh đông : dùng DD acid formic ( 1% w/v) với tỷ lệ 3-4 ml/kg cao su khô . DD meta-bisulfit natri 1% w/v phủ bề mặt khối đông - Cán khối đông : một bộ máy cán crep Tối thiểu là 6 máy , cán tối thiểu 18 lần để có độ dày sau cùng là 1mm . - Sấy : nhiệt độ thấp khỏang 32oC (90oF ) , sấy ở phòng sấy hoặc qua ống sấy bằng gỗ và sấy trong khoảng 5- 6 ngày. SẢN XUẤT CAO SU CREPE Cao su Crepe nâu : - Nguyên liệu : Phần latex đông vô qui tắc bám dính ở xưởng sơ chế + cặn thừa ở bồn chứa - Ngâm nước : 10-15h - Cán : xuất tấm mỏng - Treo cao su trên giá rồi làm khô ở nhiệt độ phòng hay sấy trong không khí nóng CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG CAO SU Hàm lượng chất bẩn Hàm lượng tro Hàm lượng chất bay hơi Hàm lượng nitơ Độ dẻo ban đầu P0 Chỉ số duy trì độ dẻo PRI Chỉ số màu Lovibond (kính màu chuẩn Lovibond) CÁC PHƯƠNG PHÁP KiỂM NGHIỆM Đối với mủ nước: xác định hàm lượng chất khô (TSC%),hàm lượng CS khô (DRC%), hàm lựơng amoniac trong mủ nước . Đối với cao su khối: xác định chất bẩn, hàm lượng tro, hàm lượng nitơ, chất bay hơi, độ dẻo ban đầu, chỉ số duy trì độ dẻo PRI,chỉ số màu CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG CHẾ BiẾN CAO SU Máy cắt miếng CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG CHẾ BiẾN CAO SU Máy ép cắt thô CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG CHẾ BiẾN CAO SU Máy băm CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG CHẾ BiẾN CAO SU Máy cán cao su CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG CHẾ BiẾN CAO SU Máy cán cắt CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG CHẾ BiẾN CAO SU Máy trộn mủ CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG CHẾ BiẾN CAO SU Máy lùa mủ CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG CHẾ BiẾN CAO SU Máy bơm cốm PHẦN C : CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CAO SU TỔNG HỢP Một số cao su tổng hợp quan trọng Cao su SBR (styren-butađien): Tg= -54oC -64oC Một số cao su tổng hợp quan trọng Cao su NBR (nitril): Tg= -9oC -45oC Một số cao su tổng hợp quan trọng Cao su IIR (butyl): Tg= -67oC -75oC Một số cao su tổng hợp quan trọng Cao su CR (clopren): Tg= -43oC -45oC Một số cao su tổng hợp quan trọng Các phương pháp sản xuất: Một số cao su tổng hợp quan trọng Quy trình tổng hợp SBR: Một số ứng dụng tiên tiến của cao su tổng hợp: Làm da robot: Một số ứng dụng tiên tiến của cao su tổng hợp: Rắn cao su - Anaconda : Một số ứng dụng tiên tiến của cao su tổng hợp: Điện thoại “xanh” của tương lai - Nokia Morph: Thank you!! Merry Christmas & Happy New Year! VIỆT NAM VÔ ĐỊCH