Tính chất của cao su và những ứng dụng trong sản xuất

Sự cách điện, cách nhiệt và khả năng chống biến đổi khi bị tác động bởi nhiệt là những đặc tính của cao su. Do đó, cao su được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất như là một nguồn nguyên liệu chính. Mặc dù vậy, đặc tính của cao su vẫn là một vấn đề gây tò mò cho nhiều người. Bài viết dưới đây của Nhựa Thuận Phong sẽ giải đáp thắc mắc này.

Cao su là gì?

Cao su là một loại vật liệu polyme được sản xuất từ mủ cây cao su, được đặt tên theo từ tiếng Pháp Caoutchouc. Vật liệu này có khả năng chịu đựng lực tốt và đàn hồi cao. Hiện nay, cao su là một trong những nguyên liệu không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta.

Các ngành công nghiệp, bệnh viện và gia đình đều sử dụng nhiều loại vật liệu cao su để sản xuất. Các loại vật liệu này là các chất hữu cơ có khả năng cách nhiệt và cách điện tốt.

Cao su là một chất liệu quan trọng được làm từ 99% cao su tự nhiên, đã trở thành biểu tượng của sự liên kết vượt thời gian. Tuy nhiên, cao su cũng có những ưu nhược điểm đáng kể. Cụ thể, những khuyết điểm và tốt điểm của cao su có thể được liệt kê như sau:

Ưu điểm của cao su

Một trong những vấn đề được quan tâm nhiều nhất từ phía độc giả là đặc tính đặc biệt của cao su. Những lợi ích đặc biệt của cao su là gì? Cao su có những đặc tính nổi bật nào?

Độ đàn hồi cao

Đặc tính xuất sắc và lợi thế hàng đầu của cao su thiên nhiên là khả năng đàn hồi tốt. Nhờ tính năng này, chúng đem lại sự tiện dụng cao trong cuộc sống hàng ngày của con người.

Khi thử nghiệm tính đàn hồi của vật liệu này, phương pháp phổ biến nhất thường được áp dụng là kéo căng. Ví dụ, một đoạn dây đàn hồi có thể bị kéo dài gấp 9 lần so với chiều dài ban đầu và vẫn có thể phục hồi lại trạng thái ban đầu.

Nhờ tính đàn hồi của phân tử cao su, nó có khả năng tạo ra sự chuyển động liên tục, co kéo để tạo thành một khối di chuyển cố định. Đặc tính này được tạo ra khi các phân tử căng ra khi bị kéo căng và ngay sau đó phục hồi hình dáng khi không còn lực tác động.

Độ bền cao

Các nguyên liệu sản xuất ô tô, bánh xe đều có tính đàn hồi tuy nhiên cao su thiên nhiên là chất liệu có độ bền vượt trội nhất. Bánh xe được làm từ cao su là một ví dụ điển hình với tuổi thọ lên tới 10 – 15 năm. Đồng thời, không thể không nhắc đến độ bền của những chiếc nệm và gối cao su, có thể sử dụng trong suốt 15 – 20 năm.

An toàn tối đa

Giường nệm và gối làm từ cao su luôn khiến người dùng an tâm vì chúng có nguồn gốc từ tự nhiên và không chứa các chất độc hại. Khả năng kháng khuẩn của cao su đảm bảo sức khỏe và phòng chống các bệnh ngoài da. Vì vậy, sản phẩm này không gây dị ứng, hạn chế vi khuẩn và bụi bẩn, mang lại tính an toàn cao cho người sử dụng.

Thân thiện với môi trường

Các chất liệu tự nhiên khác cũng có khả năng phân hủy giống như cao su. Công nghệ tái chế cao su cũng rất linh hoạt và đa dạng để phục vụ các mục đích sử dụng khác nhau. Điều này đã được đánh giá cao trong việc bảo vệ môi trường và giảm thiểu lượng rác thải gây ra tác động tiêu cực đến hiệu ứng nhà kính.

Nhược điểm của cao su

Ngoài những ưu điểm đáng chú ý, cao su cũng có một số nhược điểm đáng lưu ý như sau:

Giá thành cao

Các sản phẩm được làm từ chất liệu cao su hiện tại có giá trị vượt qua mức thu nhập trung bình của người dân Việt Nam. Lý do chủ yếu là do nguồn cung mủ cao su thiên nhiên ngày càng cạn kiệt. Việc sản xuất cao su thiên nhiên đòi hỏi quy trình phức tạp và tốn nhiều thời gian và công sức.

Bên cạnh đó, giá cao su đắt đỏ là hoàn toàn xứng đáng bởi những đặc tính vượt trội của nó. Tuy nhiên, việc thu hoạch mủ cao su phụ thuộc vào thời tiết, khiến cho cao su không thể đáp ứng đủ nhu cầu của khách hàng.

Phản ứng với hóa chất và dung môi

Các chất liệu nhân tạo có khả năng chống oxy hóa tốt hơn cao su thiên nhiên do ảnh hưởng của các yếu tố vật lý như nhiệt độ và ánh sáng cũng như sự hiện diện của các chất như đồng, cobalt, sắt, muối,… Trong môi trường. Sử dụng chất bảo quản có thể giúp hạn chế quá trình oxy hóa của cao su. Bên cạnh đó, oxy tự do có thể kết hợp với cao su theo dạng phân tử và quá trình này diễn ra chậm dần theo thời gian.

Quy trình sản xuất chưa triệt để

Vấn đề gây nhiều tranh cãi trong quá trình sản xuất cao su non từ thiên nhiên, đặc biệt là quy trình xử lý chất thải chưa đạt mức tối ưu. Nhiều nhà máy chế tạo cao su có thể gây ra ô nhiễm môi trường và gây ra tác động nhà kính đáng kể.

Mùi cao su đặc trưng

Có hương thơm đặc trưng, hương này thường gây sự khó chịu cho người dùng khi mới mua cao su thiên nhiên. Tuy nhiên, không thể hoàn toàn loại bỏ hương thơm này dù sản phẩm đã trải qua quá trình sản xuất và xử lý. May mắn thay, sau một thời gian ngắn sử dụng, hương thơm sẽ dần biến mất.

Cao su có những loại nào?

Có 2 thể loại cao su là cao su tự nhiên (sản xuất từ nhựa cây cao su) và cao su nhân tạo. Cao su khá ổn định với nhiệt độ cao hay thấp, có tính cách nhiệt, cách điện, không hòa tan trong nước nhưng có thể hòa tan trong các dung môi hữu cơ khác. Hãy cùng xem xét một số đặc trưng chính của hai loại cao su này.

Cao su tổng hợp

Chất liệu được tạo ra từ polyurethane và có hàng loạt các lỗ khí bên trong được xem như là loại cao su tổng hợp. Cấu trúc phân tử của nó bao gồm nhiều loại đồng vị khác nhau, bao gồm cis-1,4, trans-1,4 và các đồng vị 1,2 hoặc 3,4. Cao su tổng hợp không có mùi quá nồng, vì vậy quá trình xử lý mùi được thực hiện với sự cẩn thận đặc biệt, do đó nó được xem như là loại cao su mới.

Cao su nhân tạo có khối lượng riêng lớn và ít có cấu trúc lỗ hổng trên bề mặt hơn so với cao su tự nhiên, có tính đàn hồi tốt nhưng trở về hình dáng chậm hơn. Tuy nhiên, cao su nhân tạo không có khả năng thông khí như cao su tự nhiên.

Cao su tự nhiên

Vật liệu được sản xuất từ chất mủ cây cao su thuộc nhóm Polyterpene, có cấu trúc bọt hở và không chứa chất phụ gia, được gọi là cao su tự nhiên. So với các loại cao su tổng hợp khác, cao su thiên nhiên có cấu trúc cao phân tử gồm cis – 1,4 isopren >98%. Các thành phần như Protein, phospholipid, axit béo,… Làm cho cao su thiên nhiên vượt trội hơn.

Mùi đặc trưng của cao su tự nhiên là đặc điểm đặc biệt của sản phẩm này, đặc biệt khi mới mua. Hình dáng ban đầu nhanh chóng đàn hồi chỉ trong vòng 5-10 giây. Cấu trúc phân tử có những lỗ hổng rõ rệt trên bề mặt và được phân bố đặc biệt nhiều. Hơn nữa, sản phẩm này có khối lượng riêng nhẹ.

Cao su có tính chất gì?

Tính chất của cao su được phân tích thành tính chất hóa học và tính chất vật lý. Để cụ thể hơn,

Tính chất hóa học của cao su

Cao su có những đặc tính tổng hợp như sau:

Đặc tính cơ học, đặc biệt là khả năng co giãn và chịu lực tốt.

Không dễ bị thay đổi khi phải đối mặt với sự thay đổi của nhiệt độ.

Khả năng cách điện và cách nhiệt tốt.

Không tan trong nước như các chất hóa học hay lỏng khác.

Chỉ có khả năng chống lại trung bình với khí ozone, chống lại tốt với cao su tự nhiên trong điều kiện thời tiết không tốt và dễ bị lão hóa.

Khả năng chống lại các hợp chất kiềm, muối không hữu cơ và acid không oxy hóa của nó là rất đáng tin cậy, trừ khi xét đến hydrochloric acid.

Tính chất vật lý của cao su

Cao su tự nhiên ở nhiệt độ thấp có cấu trúc tinh thể và tạo thành tinh thể ở tốc độ cao nhất là 25 độ C. Nó sẽ chuyển sang trạng thái lỏng ở nhiệt độ 40 độ C.

Mật độ: 913 kg/m3.

Hệ số mở rộng nhiệt của vật liệu là 656.10 – 4 dm3/C.

Thể tích riêng của chất là 1,88 kJ/kg độ K.

Nhiệt độ đông đặc của thủy tinh là -70 độ C.

Hệ số dẫn nhiệt riêng của nó là 0,14 w/m độ K.

Nửa chu kỳ đông đá ở nhiệt độ -25 độ C kéo dài từ 2 đến 4 giờ.

Góc mất điện môi của tang.

Độ thấu điện môi ở tần số 1000 Hz là 2,4 đến 2,7.

Cao su tự nhiên không hòa tan trong rượu và xeton, tuy nhiên lại hòa tan tốt trong các dung môi hữu cơ có phân tử mạch thẳng, mạch vòng và CCl4. Bên cạnh đó, nó cũng có khả năng tan trong các dung môi hữu cơ có phân tử mạch nhánh.

Quy trình sản xuất cao su như thế nào

Bạn có thể xem xét các giai đoạn sau đây để tạo ra cao su, tuy nhiên nó là một vật liệu được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống, nhưng không phải ai cũng biết về quy trình sản xuất.

Thu hoạch mủ cao su

Thu hoạch cao su từ cây cao su là công việc đầu tiên trong quy trình sản xuất. Phương pháp phổ biến để thu hoạch là cạo mủ. Người ta sẽ tạo một đường rãnh trên cây để cắt đứt mạch latex và tạo ra chất lỏng màu trắng. Họ sẽ cạo theo đường xoắn ốc nửa chu vi thân khi cây đủ trưởng thành.

Một chiếc bát, ly làm bằng đất sét tráng men, thủy tinh hoặc một cái thùng nhỏ được đặt dưới đường chảy. Góc cắt của vết khoảng 30 độ so với mặt phẳng ngang. Chúng có độ bền cao và dễ dàng làm sạch. Số lần thu hoạch nhựa cao su phụ thuộc vào tuổi của cây. Thông thường, thời gian thu hoạch thường là 3 ngày một lần, với việc thu hoạch 1/3 vòng mỗi 2 ngày. Khoảng cách giữa các lần thu hoạch ngắn hơn và tăng lên để chuẩn bị cho việc đốn và trồng lại với cây già.

Xử lý nguyên liệu đầu vào

Sau khoảng 5 – 6 giờ, chất dính từ cây chà là được mang đến nhà máy sản xuất để được xử lý.

Chúng được phân loại riêng và kiểm tra để loại bỏ các tạp chất như bao bì nhựa, lá cây, dăm cây.

Tiếp theo, chúng được chuyển đến kho lưu trữ cao su trước khi được vận chuyển đến nhà máy sản xuất.

Để đảm bảo chất lượng tổng thể của cao su không bị ảnh hưởng, môi trường lưu trữ phải đáp ứng các tiêu chuẩn như: thông thoáng, sạch sẽ, độ ẩm và ánh sáng phù hợp. Khu vực đựng cao su cần được phân chia rõ ràng với các khu vực khác như hóa chất hay phụ gia.

Tiếp theo, chất liệu cao su được phân loại và kết hợp đồng đều, hiện nay đang trong quá trình xử lý và sản xuất mũ từ chất liệu này!

Cắt xẻ cao su

Cao su được chuyển đến băng tải và phân tách thành khói cao su ở bước này. Việc thu nhỏ kích thước sẽ hỗ trợ cho việc loại bỏ tạp chất một cách dễ dàng hơn. Để phù hợp với máy nhồi cán, các miếng cao su này cần đạt trọng lượng từ 5 đến 15kg. Sau đó, khói cao su được đưa vào hồ quật để được trộn rửa và sau đó mang đi để được cán dẹp. Cuối cùng, ở bước kết thúc của quá trình này, các nhân viên sẽ chuyển cao su vào máy băm liên hợp để phân tách thành dạng cốm tơi xốp.

Hóa dẻo cao su

Sau khi được sắp xếp theo trọng lượng vào thùng sấy, cao su sẽ phải trải qua 4 giai đoạn chuyển hóa gồm phản ứng oxy hóa tự nhiên, gia nhiệt và xử lý cơ học. Các quá trình này sẽ diễn ra khi cao su được đưa vào sấy với nhiệt độ từ 150 – 200 độ C và áp suất ở mức bình thường là 24H.

Cần tiến hành gia công linh hoạt theo chuỗi sản xuất với khối lượng hàng hoá 12 tấn trong 12 giờ liên tục. Thợ máy cần chú ý quan sát các bước thực hiện để đảm bảo tiến độ đều và đồng bộ về chất lượng sản phẩm để phối hợp và giải quyết các vấn đề có thể phát sinh.

Cân đong và hoàn thiện sản phẩm

Việc thực hiện khâu cân đong là một trong những bước quan trọng trong quy trình sản xuất và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của sản phẩm.

Thẩm định và sắp xếp, dụng cụ, phương tiện cần được chuẩn bị.

Thực hiện các quy định được ghi trong công thức của nhà máy.

Hãy cân đong từng chất theo công thức đúng.

Ngoài trọng lượng đóng gói, các vật dụng để chứa và sử dụng chứa đựng cũng được tính vào.

Tiến hành kiểm tra và đánh giá nguyên liệu sau khi đã hoàn thành.

Tuân thủ các quy định bảo vệ lao động và phòng cháy là điều cần thiết.

Bề mặt cao su được đặt trên một mặt phẳng để làm mát sau khi gia công. Để xử lý chất lỏng đặc, người ta sử dụng hệ thống nhiệt độ và thiết bị cân đo chuyên dụng.

Được đưa vào bên trong túi PE là hai lớp thảm nylon được hoàn thiện bằng cao su. Túi này được trang bị các thảm trong và ngoài màu không trong suốt. Mỗi mẫu cao su được đặt trên kệ kèm theo ký hiệu (bao gồm số thứ tự bánh, số lô, ngày sản xuất và số kiện), để tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng và chống ẩm thấp.

Ứng dụng của cao su trong đời sống

Các đồ dùng sản xuất từ cao su có thể bắt gặp ở khắp nơi hiện nay, cao su đã trở thành một trong những loại vật liệu phổ biến trên toàn thế giới. Hãy liệt kê các ứng dụng của cao su trong cuộc sống và cân nhắc các thuộc tính đã được nghiên cứu.

Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất ô tô và bánh xe

Các sản phẩm bằng cao su tự nhiên chiếm 70% tổng sản lượng toàn cầu và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô và sản xuất lốp xe. Sự đàn hồi và sự bền bỉ của cao su đã làm cho nó trở thành nguyên liệu chính trong sản xuất lốp xe, kể cả lốp xe được sử dụng trong ngành hàng không.

Ứng dụng của cao su tổng hợp trong sản xuất chăn nệm

Nệm từ cao su thiên nhiên đang trở nên ngày càng phổ biến và được yêu thích hơn trên thị trường.- Nhờ tính chất đàn hồi của cao su, sản phẩm này có khả năng tăng cường sức khỏe cho hệ xương của người sử dụng.- Với chất lượng cao và tính an toàn đáng tin cậy, sản phẩm nệm cao su luôn nhận được sự tin tưởng từ khách hàng.

Ứng dụng trong các ngành khác

Các ưu điểm xuất sắc của cao su khiến nó trở thành một trong những thành phần được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Ngành nhựa công nghiệp: Bánh xe cao su đặc, ống cao su chuyên dụng, cao su trục xoắn bơm dầu thực phẩm,….

Trong lĩnh vực xây dựng, có các loại ống cao su chịu nhiệt, bảo vệ cốt góc tường và bơm cát.

Các sản phẩm được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm bao gồm cao su tiếp xúc với thực phẩm, trục lô ép cá và ống cao su trục xoắn bơm dầu thực phẩm.

Trong lĩnh vực thủy lợi và thủy điện, các sản phẩm như phim ngăn nước, đệm cao su, miếng bọc cao su và trang thiết bị chống thấm được áp dụng.

Lĩnh vực y tế: Găng tay và nút cao su,…

Sưu tầm các thông tin về thuộc tính của chất liệu cao su do Công ty Nhựa Thuận Phong tổng hợp được trình bày ở trên. Mong muốn người đọc có thể tìm hiểu thêm về các đặc điểm của cao su, quá trình sản xuất và các ứng dụng của chất liệu này trong thời đại hiện nay thông qua bài viết này. Xin cảm ơn sự quan tâm và theo dõi của quý độc giả.