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

Tính chất của cao su là khả năng cách điện, cách nhiệt và ít bị biến đổi khi gặp nhiệt nóng,… Vì thế đây là một trong những nguồn nguyên liệu chính để ứng dụng phổ biến trong các ngành sản xuất. Tuy nhiên cao su có tính chất gì vẫn là thắc mắc của nhiều người. Cùng Nhựa Thuận Phong tìm hiểu bài viết dưới đây để được giải đáp về vấn đề này nhé.

Cao su là gì?

Tên gọi cao su được bắt nguồn từ tiếng Pháp Caoutchouc, đây là vật liệu polyme có nguồn gốc từ mủ cây cao su. Nó vừa có độ bền cơ học và khả năng đàn hồi tốt. Hiện nay, cao su là một trong những nguyên liệu không thể thiếu trong đời sống của chúng ta. 

Nó là chất hữu cơ có khả năng cách nhiệt, cách điện tốt. Cao su được ứng dụng nhiều vào việc sản xuất trong các ngành công nghiệp, bệnh viện, gia đình

Những đặc tính của cao su

Cao su được làm từ 99% là cao su thiên nhiên. Như chúng ta đã biết về sự gắn bó của cao su trong bao đời nay thì đây là một nguyên vật liệu rất quan trọng. Dù vậy, cao su cũng có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Cụ thể như sau:

Ưu điểm của cao su

Cao su có tính chất gì nổi bật cũng là một trong những vấn đề nhận được nhiều sự quan tâm từ phía người đọc. Dưới đây là các ưu điểm đặc biệt của cao su.

Độ đàn hồi cao

Đặc tính nổi trội và ưu điểm nhất của cao su thiên nhiên là tính đàn hồi cao, với ưu điểm này, chúng mang đến tính ứng dụng cao trong đời sống hằng ngày của con người. 

Để kiểm tra đàn hồi của nguyên liệu này, người ta thường dùng nhiều phương pháp, phổ biến là kéo dãn. Chẳng hạn như kéo một đoạn dây thun gấp 9 lần so với độ dài của nó sau đó vẫn có thể khôi phục về trạng thái ban đầu. 

Đặc tính này có được nhờ phân tử cao su phải chuyển động liên tục, co kéo tạo thành khối di chuyển cố định. Khi bị kéo căng, các phân tử sẽ căng ra và phục hồi hình dáng ngay sau khi loại bỏ lực.

Độ bền cao

Ngoài tính đàn hồi, cao su thiên nhiên còn có độ bền cao nhất trong các nguyên liệu dùng để sản xuất ô tô, bánh xe.  Điển hình là bánh xe bằng cao su có tuổi thọ lên đến 10 – 15. Đặc biệt không thể không nói đến những chiếc nệm cao su, gối cao su bền bỉ 15 – 20 năm.

An toàn tối đa

Cao su thiên nhiên mang tính an toàn với người dùng vì chúng có nguồn gốc từ thiên nhiên, không chứa các hóa chất độc hại. Khả năng kháng khuẩn của cao su an toàn tuyệt đối với sức khỏe và phòng được các bệnh ngoài da. Vì thế, sản phẩm nệm gối từ cao su luôn khiến người dùng an tâm vì không gây dị ứng, hạn chế vi khuẩn và bụi bẩn.

Thân thiện với môi trường

Cũng giống như chất liệu tự nhiên khác, cao su có thể tự phân hủy, tỉ lệ tái chế cao, linh hoạt theo các mục đích sử dụng. Đây là một trong những yếu tố hàng đầu giúp bảo vệ môi trường, giảm lượng rác gây hiệu ứng nhà kính.

Nhược điểm của cao su

Bên cạnh các ưu điểm nổi bật, cao su cũng có một số các nhược điểm đáng chú ý như sau:

Giá thành cao

Các vật dụng làm từ cao su có giá khá cao so với thu nhập bình quân của người Việt. Một phần vì sản lượng mủ su tự nhiên ngày càng khan hiếm hơn. Quy trình sản xuất cao su thiên nhiên khá phức tạp, đòi hỏi nhiều thời gian và công sức.

Thêm vào đó, quá trình thu hoạch mủ cao su phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết khiến cao su không đáp ứng được nhu cầu của người dùng. Tuy vậy, với các đặc tính nổi trội của cao su, mức giá cao là rất xứng đáng.

Phản ứng với hóa chất và dung môi

So với chất liệu nhân tạo, cao su thiên nhiên dễ bị oxy hóa hơn bởi các tác động vật lý như nhiệt độ, ánh sáng cùng các chất như đồng, cobalt, sắt, muối,… có trong môi trường. Thêm vào đó, cao su không sử dụng chất bảo quản nên dễ bị oxy hóa hơn. Đồng thời, oxygen tự do luôn gắn với cao su dưới dạng phân tử. Quá trình này tự xảy ra từ từ theo thời gian.

Quy trình sản xuất chưa triệt để

Khâu sản xuất cao su non từ thiên nhiên là vấn đề gây ra nhiều sự tranh cãi. Đặc biệt là quy trình xử lý chất thải chưa đạt mức triệt để. Bởi nhiều nhà máy sản xuất trong quá trình chế tạo cao su có thể gây ô nhiễm môi trường và gây ra tình trạng hiệu ứng nhà kính.

Mùi cao su đặc trưng

Cao su thiên nhiên mới mua có mùi rất đặc trưng, mùi này phần đa gây ra sự khó chịu đối với người dùng. Dù cao su thiên nhiên được trải qua quá trình sản xuất và xử lý nhưng không hoàn toàn khắc phục. Tuy vậy, sau một thời gian ngắn sử dụng, mùi này sẽ biến mất dần.

Cao su có những loại nào?

Cao su có 2 loại là cao su tự nhiên – sản xuất từ mủ cây cao su và cao su tổng hợp. Cao su ít bị biến dạng khi gặp nhiệt độ cao hoặc thấp, cách nhiệt, cách điện, không tan trong nước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ khác. Cùng tham khảo một số đặc điểm cơ bản của các loại cao su này nhé.

Cao su tổng hợp

Cao su tổng hợp là vật liệu chế tạo từ polyurethane với cấu trúc bọt khí hở. Cấu trúc phân tử, cao su tổng hợp chứa nhiều đồng vị khác nhau như cis – 1,4; trans – 1,4; đồng vị 1,2 hay 3,4. Cao su tổng hợp có mùi không quá nồng, vì đây là cao su non nên công đoạn xử lý mùi rất kỹ lưỡng. 

Bề mặt bóng hơn so với cao su thiên nhiên, đàn hồi tốt nhưng trở về hình dáng chậm hơn cao su thiên nhiên. Cao su tổng hợp có cấu trúc lỗ hổng trên bề mặt ít hơn với cao su thiên nhiên, có độ thoáng khí không bằng. Khối lượng riêng nặng.

Cao su tự nhiên

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

Loại này có mùi khá đặc trưng của mủ cao su thiên nhiên, đặc biệt lúc mới mua. Độ đàn hồi về hình dáng ban đầu nhanh chóng, chỉ 5 -10 giây. Cấu trúc phân tử lỗ hổng rõ rệt trên bề mặt, được phân bố dày hơn. Khối lượng riêng nhẹ.

Cao su có tính chất gì?

Tính chất cao su được phân tích thành tính chất hóa học và tính chất vật lý. Cụ thể:

Tính chất hóa học của cao su

Cao su có những tính chất tổng hợp như sau:

• Tính chất cơ học, đặc biệt là độ đàn hồi, độ bền cao

• Ít bị biến dạng khi phải tiếp xúc với nhiệt độ nóng lạnh

• Khả năng cách điện, cách nhiệt tốt

• Không tan trong nước như một hóa chất, chất lỏng khác

• Tính kháng cao su thiên nhiên với thời tiết khá kém, dễ bị lão hóa. Nó chỉ có khả năng kháng trung bình với ozone

• Tính kháng tốt với các dung dịch kiềm, muối vô cơ, acid không oxy hóa – trừ hydrochloric acid.

Tính chất vật lý của cao su

• Ở nhiệt độ thấp, cao su thiên nhiên có cấu trúc tinh thể, kết tinh với vận tốc nhanh nhất – 25 độ C, tinh thể nóng chảy 40 độ C.

• Khối lượng riêng: 913 kg/m3

• Hệ số giãn nở: 656.10 – 4 dm3/C

• Nhiệt dung riêng: 1,88 kJ/kg độ K

• Nhiệt hóa thủy tinh (Tg): -70 độ C

• Nhiệt dẫn riêng: 0,14 w/m độ K

• Nửa chu kỳ kết tinh ở -25 độ C : 2: 4 giờ

• Tang của góc tổn thất điện môi

• Thẩm thấu điện môi @1000 Hz/s: 2,4:2,7

Ngoài ra, cao su tự nhiên tan tốt trong dung môi hữu cơ mạch thẳng, mạch vòng và CCl4. Tuy vậy, nó không tan trong rượu và xeton.

Quy trình sản xuất cao su như thế nào

Tuy cao su được ứng dụng rất phổ biến trong đời sống nhưng không phải ai cũng biết về quy trình sản xuất cao su. Dưới đây là các bước trong sản xuất cao su bạn có thể tham khảo.

Thu hoạch mủ cao su

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

Độ dốc vết cắt khoảng 30 độ so với mặt nằm ngang, một cái chén, cốc bằng đất tráng men, thủy tinh hoặc chiếc xô nhỏ được đặt dưới rãnh chảy. Chúng có độ bền cao, dễ lau chùi. Số lượt cạo mủ cao su phụ thuộc vào độ tuổi của cây, thông thường, đợt cạo mủ thường là 3 ngày/1 lần, cạo ⅓ vòng 2 ngày 1 lần. Với cây già, khoảng cách giữa các đợt ngắn hơn và tăng lần cạo để chuẩn bị đốn đi trồng lại.

Xử lý nguyên liệu đầu vào

• Mủ cao su sau 5 – 6 tiếng được thu gom về nhà máy sản xuất để xử lý.

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

• Sau đó, chúng được đưa vào kho chứa mủ để cất trữ trước khi mang đi sản xuất.

• Môi trường bảo quản cần đạt tiêu chuẩn như: thoáng khí, sạch sẽ, độ ẩm, ánh sáng,… để không ảnh hưởng tới chất lượng chung của cao su. Khu vực cất cao su cần phân cách với khu vực khác như hóa chất, chất phụ gia,…

Tiếp đến, mủ được phân loại và trộn đều, bây giờ là khâu sơ chế và chế biến mũ cao su!

Cắt xẻ cao su

Ở bước này, mủ cao su được đưa lên băng tải và phân tách thành khối mủ. Việc giảm kích thước sẽ giúp tách bỏ tạp chất dễ dàng hơn. Các mảnh này cần đạt từ 5 -15kg mới vừa máy nhồi cán. Khối mủ được tiếp tục cho vào hồ quật để trộn rửa và mang đi cán dẹp. Bước cuối cùng công đoạn này, người ta sẽ chuyển mủ cao su vào máy băm liên hợp để phân nhỏ thành dạng cốm tơi xốp.

Hóa dẻo cao su

Cao su cần trải qua 4 bước xử lý gồm oxy hóa tự nhiệt, nhiệt hóa và cơ. Sau khi xếp vào thùng sấy theo khối lượng, cao su được đưa vào sấy nóng nhiệt độ 150 – 200 độ C với áp suất bình thường là 24H.

Vì thiết kế liên tục, khâu hóa dẻo cần thực hiện theo dây chuyền với lưu lượng lớn hàng tấn 12 giờ. Người đứng máy theo dõi cẩn thận các công đoạn để đảm bảo tiến độ đều đặn, chất lượng đồng nhất để điều chỉnh và xử lý các vấn đề xảy ra.

Cân đong và hoàn thiện sản phẩm

Khâu cân đong là một trong những bước quan trọng trong quy trình chế biến và chất lượng của sản phẩm. Công đoạn này bao gồm các bước:

• Kiểm tra và sắp xếp, dụng cụ, phương tiện cần thiết

• Thực hiện các quy định ghi ở công thức xưởng

• Cân đong lần lượt từng chất theo đúng công thức

• Trừ khối lượng bao bì, vật chứa và sử dụng đựng vật chứa

• Kiểm tra, đánh giá nguyên liệu sau khi hoàn thiện

• Tuân thủ luật bảo hộ lao động, phòng cháy chữa cháy

• Kết thúc quá trình, cao su xếp lên bàn để nguội. Riêng chất lỏng sệt, người ta dùng hệ thống hâm nóng và dụng cụ cân chuyên biệt.

Cao su hoàn thành sẽ được cho vào túi PE trải 2 lớp thảm nylon. Túi này có các thảm bên trong và ngoài màu đục. Mỗi mẫu cao su với ký hiệu (số thứ tự bánh, số lô, ngày sản xuất, số kiện) và đặt trên kệ tránh ánh nắng trực tiếp và chống ẩm thấp. 

Ứng dụng của cao su trong đời sống

Ngày nay, chúng ta có thể thấy các vật dụng sản xuất từ cao su ở bất cứ đâu, cao su gần như trở thành chất liệu trên thế giới. Với những tính chất mà chúng ta đã cùng tìm hiểu trên đây, cùng điểm danh các ứng dụng của cao su trong đời sống.

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

Ứng dụng của cao su thiên nhiên trong ngành công nghiệp ô tô và sản xuất lốp xe. Ngành này chiếm 70% sản lượng cao su thiên nhiên toàn cầu. Gần như mọi lốp xe hiện nay được làm từ cao su, nhờ độ đàn hồi, độ bền cao. Ngay cả lốp xe sử dụng máy bay cũng làm từ 100% cao su thiên nhiên. 

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

Đệm cao su thiên nhiên đang ngày càng phổ biến và được ưa chuộng nhiều hơn trên thị trường. Với tính chất cao su, đệm có độ đàn hồi vượt trội, nâng đỡ hệ xương. Nệm cao su luôn chiếm được lòng tin khách hàng nhờ chất lượng cao và độ an toàn.

Ứng dụng trong các ngành khác

Với những ưu điểm nổi bật của cao su, đây là một trong những nguyên liệu được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau có thể kể đến như: 

• Ngành nhựa công nghiệp:

  Bánh xe cao su đặc

  , ống cao su chuyên dụng, cao su trục xoắn bơm dầu thực phẩm,…

• Ngành xây dựng: Ống cao su chịu nhiệt, cao su bảo vệ cốt góc tường, ống cao su bơm cát,…

• Ngành công nghiệp thực phẩm: Cao su tiếp xúc thực phẩm, trục lô ép cá, ống cao su trục xoắn bơm dầu thực phẩm

• Ngành thủy lợi, thủy điện: Băng chặn nước, Gioăng đệm cao su, phớt cao su, thiết bị chống thấm.

• Ngành y tế: Găng tay cao su, nút cao su,…

Trên đây là tổng hợp các thông tin về tính chất của cao su do Nhựa Thuận Phong tổng hợp. Hy vọng qua bài viết, bạn đọc có thể hiểu thêm về những đặc tính của cao su, quá trình sản xuất cũng như các ứng dụng của cao su hiện nay. Cảm ơn bạn đã quan tâm theo dõi.