Việc trồng , khai thác và chế biến cao su thiên nhiên là thế mạnh của nước ta , với lợi thế của các đại điền cùng với các giống phù hợp, mủ ly tâm được khách hàng trong và ngoài nước ưa
QUAN NGÀNH CAO SU
S ự phát triển của ngành cao su
1.1.1 Lịch sử phát hiện cây cao su
Người Âu Châu đầu tiên biết đến cao su có lẽ là Christophe Colomb Theo nhà viết sử Antonio de Herrera thuật lại, trong hành trình thám hiểm sang châu Mỹ lần thứ hai, ông Christophe Colomb có bi ết tới một trò chơi của dân địa phương Haiti (quần đảo thuộc châu Mỹ ) là sử dụng quả bóng tạo từ chất nhựa có tính đàn hồi, kích thước bằng quả bóng hiện nay, tung chuyền đưa qua một lỗ khoét trên tường bằng vai hoặc cùi tay, bắp vế, thay vì dùng quả bóng bằng quả độn như lúc bấy giờ ở châu Âu Trò chơi này được dân châu Mỹ dùng qua nhiều thế kỷ, được chứng minh qua khai quật khảo cổ nghiên cứu nền văn minh Maya ở vùng Trung Mỹ, với những di tích bãi bóng cùng với vật dụng cao su vào thế kỷ XI.
Mãi đến năm 1615, con người mới biết tới cao su qua sách có tựa đề “De la monarquaia Indiana” của Juan de Torguemada, viết về lợi ích và công dụng phổ cập của cao su, nói đến một chất có tên là “uléi” do dân địa phương Mêhicô chế tạo từ mủ cây gọi là “ule” mà họ dùng làm vải quần áo không thấm nước.
Tuy nhiên, mãi đến hơn 1 thế kỷ sau, lợi ích và công dụng của cao su mới được biết tới do hai nhà bác h ọc Pháp là ông La Condamine và ông Fresneau.
La Condamine đư ợc Viện Hàn Lâm Khoa Học Paris cử đến Nam Mỹ đo chiều dài đoạn kinh tuyến chạy qua xích đạo Trong 8 năm với nhiệm vụ này (1736 – 1744 ), ông còn quan sát nhi ều sự kiện khoa học khác trong thiên nhiên Tựu trung, ông từ Quito (thủ đô nước Ecuador ) gửi về
Viện Hàn Lâm Khoa Học Paris ( Pháp ) vài mẫu khối sậm màu, tương tự như nhựa, phát xuất từ một loại cây mà dân địa phương gọi là “hévé”, khi rạch vỏ ở thân có chất lỏng màu trắng như sữa tiết ra, gặp không khí dần dần đông lại rồi khô đi Đồng thời, ông cũng cho biết công dụng của chất này và cho biết cây tiết ra chất như thế còn mọc cả bên dờ sông Amazone và dân tộc Maina (Mainas) địa phương còn gọi chất đó là “caa-o-chu”; từ âm này người Pháp gọi là
“caoutchouc”, ngư ời Việt Nam là “cao su”, Anh là “caotchouc”, Nga là “Kayryk”,….Theo dân tộc Maina, Caa có nghĩa là cây, gỗ và o-chu có nghĩa là khóc, chày ra hay chảy nước mắt; do đó ý nghĩa nguyên thủy chữ cao su có nghĩa là nước mắt của cây.
Qua những báo cáo khác của La Condamine, người ta thấy có tin tức quan hệ với kỹ sư Fresneau tại Guayane ( Nam Mỹ ), gặp gỡ nhau vào năm 1743 Francois Fresneau có những bản mô tả tường tận về cây cao su và cho biết không ngừng tìm những nơi sinh trưởng cây cao su, nghiên cứu cách chiết rút cao su, và chính ônglà ngư ời đầu tiên đề nghị sử dụng nguyên liệu này.
Vào năm 1762, cây mà ông Fresneau đ ề cập tới, là cây “Hevea guianensis” Những năm sau đó, người ta nhanh chóng nhận thấy cây cao su không chỉ sinh trưởng ở châu Mỹ, mà có cả ở châu Phi cũng như châu Á Như ở nhan đề “Floda Indica”, Roxburgh đ ã cho biết dân địa phương miền Đông Á đã biết tới giá trị của cao su từ lâu: cao su trích lấy từ một cây cao su có tên là
“Ficus elastica”, đư ợc sử dụng làm đuốc và vật dụng không thấm nước.
Tính đ ến nay, cây chứa mủ cao su có rất nhiều loại, mọc rải rác khắp quả đất, nhất là ở vùng nhiệt đới Có cây thuộc giống to lớn như cây Hevea brasiliensis hay giống Ficus, có cây thuộc loại dây leo (như giống Landolphia ), có cây thuộc giống cỏ, Có thể nói tất cả những giống, loại cây cao su đều thực sự không thể khai thác theo lối công nghiệp được nhưng loại cây được chọn để canh tác đại qui mô là cây thuộc loại Hevea brasiliensis, cho hầu hết tổng lượng cao su thiên nhiên trên th ị trường thế giới. Ý tưởng lập ra đồn điền, chỉ phát sinh từ lúc con người có nhu cầu to lớn, tức là sau hàng loạt khám phá của khoa học kỹ thuật đã giúp con người sử dụng chất này trong cuộc sống với nhiều loại sản phẩm.[1]
1.1.2 Sự phát triển của ngành cao su thiên nhiên thế giới
Theo ANRPC, sản lượng cao su thiên nhiên từ các quốc gia hội viên chỉ tăng trưởng 3,4% trong quý III/2011 so với tốc độ 10,5% và 3,3% đã đạt được tuần tự trong hai quý vừa qua nhưng đã tăng 12,1% so với quý III của năm 2010 Dự báo năm 2011 sản lượng cao su thiên nhiên toàn cầu đạt 9,96 triệu tấn, cao hơn dự báo trước đó là 9,94 triệu tấn do sản lượng Indonesia, quốc gia sản xuất cao su lớn thứ 2 được cải thiện.
Theo IRSG dự báo nhu cầu cao su toàn cầu (bao gồm cả cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp) sẽ tăng lên 25,7 triệu tấn trong năm 2011, giảm so với mức dự báo đưa ra vào tháng 3/2011 là 26,1 triệu tấn, nhưng vẫn còn cao hơn mức tiêu thụ của năm trước là 24,6 triệu tấn Nhu cầu này được dự báo sẽ tăng thêm trong năm 2012 lên đến 27,6 triệu tấn.
Nhu cầu cao su tổng hợp toàn cầu được dự báo tăng 5% trong năm 2011 và 9% trong năm 2012, trong khi nhu cầu cao su thiên nhiên toàn cầu được dự báo tăng 3,8% trong năm 2011 và 5,4% trong năm 2012
Theo ANRPC dự báo mức tăng trưởng của ngành cao su năm 2012 sẽ tăng trong khoảng từ 2,8%-3,8% Mặc dù mức tăng trưởng sẽ tăng chậm lại kể từ năm 2013 trở đi nhưng ANRPC vẫn đưa ra mức tăng trưởng ngành cao su năm 2015 sẽ đạt khoảng 6% Các năm kể từ 2016, sản lượng cao su thiên nhiên toàn cầu được dự kiến chậm lại đáng kể Sự thiếu hụt nguồn cung cao su thiên nhiên hiện nay sẽ tiếp tục và sẽ thiếu cho đến năm 2018 ngay cả khi nhu cầu chỉ tăng ở mức vừa phải Theo đó ANRPC dự báo sản lượng cao su thiên nhiên toàn cầu sẽ tăng tối đa lên 10,3 triệu tấn vào năm 2012, 12,2 triệu tấn vào năm 2015 và 13,4 triệu tấn vào năm 2018 Thái Lan và Việt Nam sẽ có tốc độ tăng trưởng cao trong khi tăng trưởng tại Indonesia và Malaysia ổn định.
Theo Hải Quan Trung Quốc, nhập khẩu cao su thiên nhiên của nước này tháng 8 đạt
200 nghìn tấn, tăng 70 nghìn tấn so với tháng 7/2011 và tăng 40 nghìn tấn so với cùng kỳ năm 2010 Dự báo cả năm 2011 tiêu thụ cao su thiên nhiên của Trung Quốc đạt khoảng
3,5 triệu tấn, tăng 6,1% so với năm trước.Theo Hội đồng cao su Ấn Độ, nhập khẩu cao su thiên nhiên trong tháng 8/2011 đạt 14,06 nghìn tấn, giảm 42% so với cùng kỳ năm 2010 do giá cao su trong nước giảm xuống thấp hơn giá quốc tế và Chính phủ Ấn Độ bỏ những ưu đãi về nhập khẩu lốp xe Sản xuất trong nước tháng 8/2011 đạt 71,2 nghìn tấn, giảm 1,8% so với cùng kỳ năm trước do mưa lớn ảnh hưởng đến Kerala, khu vực khai thác cao su chính của Ấn Độ.[2]
1.1.3 Sự phát triển của ngành cao su Việt Nam
Tri ển vọng phát triển và sử dụng cao su thiên nhiên ở Việt Nam
1.2.1 Giá trị và công dụng của cao su thiên nhiên
Cao su thiên nhiên (gọi tắt là NR: Natural Rubber) và cao su nhân tạo (gọi tắt là SR: Synthetic Rubber ) là nguyên liệu thứ tư trong ngành công nghiệp sau gang, thép, than đá, dầu mỏ Cao su phục vụ mọi ngõ ngách của đời sống con người như: đi lại, làm việc, giải trí… có thể chia làm 5 nhóm: a Cao su dùng làm vỏ ruột bánh xe: xe hơi, xe tải, xe đạp, xe gắn máy, máy bay… nhóm này chiếm tới 70% lượng cao su được sử dụng trên thế giới. b Cao su dùng trong công nghiệp: dùng làm các ống, băng chuyền, băng tải, đệm chống xốc, vỏ bọc dây điện. c Cao su dùng làm quần áo, giày dép: áo mưa, nón ủng… d Cao su xốp: gối, nệm, thảm… e Nhóm khác: dụng cụ y tế, giải phẩu, dụng cụ nhà bếp, đồ chơi trẻ em, keo, nhựa, hồ, dán.
Trong tương lai, cao su thiên nhiên luôn không thỏa mãn đầy đủ nhu cầu của xã hội.
Giá thành cao su nhiên thiên cao hơn cao su nhân tạo Cao su thiên nhiên chỉ phụ thuộc năng lượng mặt trời, khí hậu đất đai, không phụ thuộc nguồn dầu mỏ ngày càng càng kiệt Công nghiệp tổng hợp cao su nhân tạo gây ô nhiễm môi trường, còn trồng cao su lại cải thiện môi trường như mọi cây lâm nghiệp khác Cao su gần đây có nhiều tiến bộ mới về kỹ thuật trồng, khai thác chế biến Đặc biệt cao su thiên nhiên có nhiều tính chất cơ lý mà cao su nhân tạo không thay thế được.
Cao su thiên nhiên có khả năng phối trộn tốt với loại chất độn và các chất phối trộn trên máy luyện kín hoặc luyện hở Hợp phần trên cao su thiên nhiên có độ bền kết dính nội cao Khả năng cán tráng, ép phun tốt, co giản, đàn hồi tốt Cao su thiên nhiên có thể trộn với các loại cao su phân cực khác (poly, isopren, butadien, butyl…) với bất kỳ tỷ lệ nào
1.2.2 Tình hình tiêu thụ cao su Việt Nam trên thế giới
Theo số liệu chính thức từ TCHQ Việt Nam, tháng 9/2011 cả nước đã xuất khẩu 78,2 nghìn tấn cao su, trị giá 339,2 triệu USD.Tính đến hết tháng 9, cả nước đã xuất khẩu 527,9 nghìn tấn, trị giá 2,2 tỷ USD, tăng 2,4 % về lượng và tăng 60% về trị giá so với cùng kỳ năm 2010
Trung Quốc – tiếp tục là thị trường chính nhập khẩu cao su của Việt Nam, chiếm 60% trong tổng kim ngạch và lượng xuất khẩu trong 3 quý đầu năm, với 321,3 nghìn tấn, trị giá 1,3 tỷ USD Đứng thứ hai sau thị trường Trung quốc là Malaixia với kim ngạch xuất trong tháng là 6,6 nghìn tấn, trị giá 27,5 triệu USD, tăng 31,72% về lượng và 32,67% về trị giá so với tháng liền kề trước đó Tính đến hết tháng 9, Việt Nam đã xuất khẩu 39,5 nghìn tấn cao su sang thị trường Malaixia, trị giá 169,5 triệu USD, chiếm 7,4% tỷ trọng.
Theo một số doanh nghiệp, nhu cầu nhập khẩu cao su của Trung Quốc năm 2011 vẫn cao
Ngoài thị trường Trung Quốc và Malaixia Việt Nam còn xuất khẩu cao su sang các thị trường như Hàn quốc, Đức, Ấn Độ, Thổ Nhĩ Kỳ…Đáng chú ý, thị trường Canada, tuy xuất khẩu trong tháng 9 chỉ đạt 263 tấn, trị giá 1 triệu USD, nhưng lại có sự tăng trưởng vượt hơn cả so với các thị trường khác, tăng 574,3% về lượng và 587,03% về trị giá so với tháng 8.
Theo dự báo của Hiệp hội Cao su Việt Nam (VRA), sản lượng cao su năm 2011 tăng khoảng 4% trong năm 2011 và với nguồn cao su bổ sung từ tạm nhập tái xuất, Việt Nam có thể xuất khẩu hơn 800.000 tấn Nghiên cứu xu thế biến động của chuỗi số liệu xuất khẩu cao su những năm qua có thể dự báo giá trị xuất khẩu cao su năm 2011 dự báo đạt mức 3,67 tỷ USD
1.2.3 Định hướng phát triển cao su Việt Nam trong tương lai
Dự báo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cũng cho rằng, sản lượng cao su xuất khẩu trong năm nay của Việt Nam có thể đạt con số gần 830.000 tấn, tăng khoảng 50.000 tấn so với năm ngoái nếu điều kiện thị trường thế giới thuận lợi Điều đó có thể kỳ vọng nguồn thu ngoại tệ từ xuất khẩu sản phẩm cao su có thể hơn 3 tỷ USD.
Hiện nay Tập đoàn Cao su Việt Nam đang đẩy mạnh công tác trồng mới cao su, tăng cường hợp tác với các nước bạn Lào và Campuchia mở rộng diện tích cây cao su Đồng thời mở rộng diện tích trồng cao su ở những vùng đất mới như Tây Bắc, Bắc Trung bộ, Nam Trung bộ và vùng biên giới Tây Nguyên.
Ngoài ra, tập đoàn còn tìm những giống cây trồng phù hợp với từng vùng và khai thác theo hình thức liên doanh hoặc cổ phần với người dân để phát triển cây trồng này.
Mộtxu hướng nữa đang được tập đoàn hướng đến là mở rộng diện tích trồng cao su ở các tỉnh Bình Phước, Đồng Nai, Tây Ninh, Bà Rịa – Vũng Tàu, đồng thời hướng đầu tư ra nước ngoài do quỹ đất trong nước không còn Những nước nằm trong chiến lược hợp tác phát triển cây cao su cùng tập đoàn có Lào, Campuchia, Myanmar, Nam Phi… Định hướng cho sự phát triển của ngành cao su Việt Nam tới năm 2020 bao gồm chuyển đổi sản xuất cao su nguyên liệu và định hướng phát triển sản xuất cao su công nghiệp, xuất khẩu cao su thành phẩm kết hợp với cao su nguyên liệu Theo mục tiêu chiến lược của ngành cao su, đến năm 2015, cả nước sẽ có một triệu hacây cao su, đưa kim ngạch xuất khẩu cao su của Việt Nam lên 5.020 triệu USD vào năm 2015
NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT
Thành ph ần và tính chất của cao su thiên nhiên
Mủ nước Latex là một chất lỏng lấy từ cây cao su, trong đó cao su ở trạng thái phân tán nằm lơ lửng trong pha serum chứa nhiều chất vô cơ và hữu cơ.
Ngoài phần cao su polyisoprene ra, latex còn chứa nhiều chất cấu tạo là protein, acid béo, chất đường, enzyme, muối khoáng Tỷ lệ những chất cấu tạo nên latex thay đổi tùy theo điều kiện khí hậu, hóa tính sinh lý và các giống cây cao su.
Acid béo và dẫn xuất: 1- 2 %
Protein: là một amino acid H 2N – R – COOH (R là một gốc hidrocacbon có độ dài khác nhau) Đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định trạng thái mủ, thường làm cho vận tốc lưu hóa nhanh hơn, nó còn là thành phần trung gian làm cao su bị oxy hóa ngã màu Acid béo: Đóng vai trò ổn định cho mủ với thành phần thích hợp, nếu acid béo nhiều quá sẽ làm độ ổn định kém đi.
Glucid: Cấu tạo từ những chất tan được không có liên quan quan gì đến tính chất latex Đóng vai trò không quan trọng lắm trong hệ mủ.
Khoáng chất: Ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, đặc biệt là các kim loại nặng như:
Mn, Cu, có ái lực với oxy hóa mạnh gây ra lão hóa cao su sẽ làm cho tính chất cơ lý thấp
Mủ cao su gồm nhiều hạt hình cầu mang điện tích âm, trong 1ml mủ chứa 35% hàm lượng cao su khụ cú khoảng 200 triệu hạt này Đường kớnh trung bỡnh mỗi hạt 0,139 àm ữ 0,173 àm Mủ cao su cú tớnh kiềm yếu nhưng sau một thời gian cỏc vi sinh vật trong mủ phát triển sẽ tiết ra các acid đồng thời latex cũng chịu sự tấn công của CO2 trong môi trường làm cho mủ bị đông tụ.
Cao su thiên nhiên tan trong các dung môi mạch thẳng, mạch vòng không tan trong rượu và acetone Khối lượng riêng cao su khô là 0,92 g/cm 3 ÷ 0,96 g/cm 3
Bảng 2.1 Tính chất lý học của cao su thiên nhiên
Tính chất Đơn vị đo/hệ số
Hệ số trương nở thể tích 0,00062/ o C
Khả năng tỏa nhiệt khi đốt 10,7cal/g Độ dẫn nhiệt 0,00032cal/giây/cm 3 / o C
Hệ số công suất (1000 chu kỳ) 0,15 – 0,2
Trở kháng thể tích 10 Ohm/cm 3
Cấu trúc phân tử cao su thiên nhiên là polyisopren
H CH 3 Ở dạng isooren cid – 1,4 (- CH 2 – C = C – CH 2 -) n
Với cấu trúc cis – 1,4 đều đặn này đã làm cho cao su có một phần kết tinh khó bị kéo căng nên lự c kéo đức của cao su sống rất cao, rất tốt cho quá trình cán luyện cũng như tính năng của sản phẩm khi chưa có độn.
Mỗi đơi vị C5H 8 của dây phân tử đều có một nối đôi chưa bão hòa làm cho sự lưu hóa cao su xảy ra dễ dàng Tuy nhiên điều này cũng làm cho cao su dễ bị oxy hóa, ozone và chịu nhiệt kém.
Cao su thiên nhiên dễ bị phân hủy ở nhiệt độ 192 o
2.1.4 Đặc tính của hệ latex.
2.1.4.1 Sự đông tụ của latex Đông tụ là một đặc tính của latex thiên nhiên Latex thiên nhiên có thể đông tụ bằng nhiều cách khác nhau
Khi cho acid vào latex tức là hạ pH xuống giúp cho pH đạt đến điểm đẳng điện, tức là đến độ mà sức đẩy điện của các hạt cao su không còn nữa thì latex sẽ đông tụ lại Sự đông tụ của latex không phải là một hiện tượng xảy ra ngay lập tức, nó xảy ra với vận tốc tương đối chậm.
Nhưng nếu ta rót acid vào latex mau lẹ, vượt qua điểm đẳng điện thì sự đông tụ của latex không xảy ra Trong trường hợp này, điện tích của các hạt cao su trong latex là dương, latex ổn định với acid và sự đông tụ xảy ra khi ta cho chất kiềm vào để đưa pH về điểm đẳng điện.[7]
Hình 2.1 Sự ổn định của latex theo pH
Trong sản xuất ta cho HCOOH từ 0,4 – 0,7 % để đánh đông latex Ngoài ra còn có nhiều hình thức đông tụ latex khác như:
Đông tụ bằng muối hay chất điện giải.
Đông tụ bằng cồn (rượu).
Đông tụ bằng cánh khuấy trộn.
Phân tử protêin: NH2 – Pr – COOH với Pr là một chuỗi protêin
Các phần tử cao su được bao bọc bởi một lớp protêin, lớp này quyết định tính ổn định của latex. Độ đẳng điện của protêin latex tương đương pH = 4,7 Với các trị số pH cao hơn 4,7 thì công thức: NH2 – Pr – COO – chiếm ưu thế và các hạt tử mang điện tích âm Ngược lại
Vùng latex bị đông tụ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 pH trị số pH dưới 4,7 thì công thức: NH3 – Pr – COOH chiếm ưu thế và hạt tử cao su mang điện tích dương.
Các hạt tử cao su latex tươi mà pH tương đương 7,0 điều mang điện tích âm như trường hợp của đa số nhũ tương thiên nhiên Chính điện tích này nếu cùng điện tích âm hoặc cùng dương tạo ra lực đẩy giữa các hạt cao su với nhau, đảm bảo sự phân tán của chúng trong serum
Mặc khác, protêin còn có tính hút nước mạnh giúp cho các phần tử cao su được bao bọc xung quanh một vỏ phân tử nước chống lại sự va chạm giữa các hạt, chính điều này làm cho latex ổn định [1]
Trong sản xuất,dung dịch latex cô đặc phải đảm bảo các yếu tố kỹ thuật sau đây.
Bảng 2.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với mủ latex cô đặc [6]
Phương pháp thử HA LA
Tổng hàm lượng chất rắn %(m/m), min
2 Tổng hàm lượng cao su khô %(m/m), min
3 Chất không chứa cao su %(m/m), max 2,0 2,0
5 Tính ổn định cơ học
6 Trị số acid béo bay hơi (VFA), max
HA: hight Ammoniac: latex có hàm lượng Ammoniac cao.
LA: low Ammoniac: latex có hàm lượng Ammoniac thấp.
2.1.6 Ý nghĩa các chỉ tiêu trong sản xuất latex cô đặc
2.1.6.1 Tổng hàm lượng chất rắn (TSC)
Mủ nước là một hỗn hợp lỏng-rắn, hàm lượng chất khô biểu thị tầm quan trọng của phần rắn (cao su và các thành phần phi cao su) Xác định TSC dễ dàng vì chỉ cần làm nước bay hơi và các yếu tố bay hơi ở 70 o
Các thành phần phi cao su là: protein, acid amin, muối khoáng, phenol, enzym, kim loại (Mg, Zn, Mn, Cu…) muối vô cơ và các chất bẩn (đất, cát, sạn…)
C, bao hàm trong một trọng lượng mủ nước đã cho và cân phần rắn còn lại.
Trong đó đồng và mangan tự do trong cao su là hai tác nhân kích thích mạnh sự lão hóa của cao su bởi nó xúc tác cho phản ứng oxy hóa, người ta quy định hàm lượng đồng và mangan trong cao su sơ chế không vượt quá 8ppm.[7]
2.1.6.2 Hàm lượng cao su khô( DRC)
Phần hữu ích của mủ nước là cao su khô Điều này quan trọng về mặt kỹ thuật và thương mại.
Hàm lượng cao su khô là một trong những chỉ tiêu quan trọng của latex ly tâm Latex vườn cây thường có DRC = 27% ÷ 32% tùy theo mùa, vùng khai thác.
Sau khi ly tâm ta thu được latex cô đặc có DRC khoảng 60% [7]
2.1.6.3 Chất không phải cao su
Chất không chứa cao su càng ít càng tốt, gồm các chất bẩn (đất, cát, sạn…), kim loại (Mg, Zn, Mn, Cu…), este, ete, protein, pepton, acid amin, muối khoáng, phenol, enzym, muối vô cơ
Tên và công d ụng các hóa chất sử dụng trong sản xuất latex cô đặc
Các hóa chất được sử dụng trong sản xuất mủ latex cô đặc bằng phương pháp ly tâm:
Ammoniac là chất chống đông cho mủ nước vườn cây và cũng là chất bảo quản chính của mủ latex cô đặc Sử dụng Ammoniac để gia tăng độ pH vì chúng không có hiệu ứng trên các đặc tính sau cùng của mủ nước và lại tác động như là một chất diệt khuẩn bằng cách hạn chế lại quá trình enzym hóa do đó hạn chế được sự thối rửa.
Khi nạp Ammoniac vào bồn trung chuyển thì phải nối van với một ống mềm đặt ngập sâu trong latex Việc thêm Ammoniac tinh chất vào mủ latex sẽ gây nên sự đông đặc ngay tức thì Sự đông đặc này càng quan trọng hơn khi lưu lượng của Ammoniac càng thấp càng tốt nhưng cũng cần phù hợp với thời gian cần thiết để nạp Ammoniac vào mủ [5]
Dung dịch Ammonium Laurat gồm các hóa chất sau.
Bảng 2.3 Dung dịch Ammonium Laurat 10%
STT Tên hóa chất Liều lượng
Tổng 100 lít Độ ổn định cơ học tăng khi thêm dung dịch Ammonium Laurat vào sau khi ly tâm, khi sản xuất mủ latex ly tâm có hàm lượng Ammoniac cao (HA) Ammonium Laurat được cho ngay sau khi ly tâm ở các bồn trung chuyển Hiệu quả tương tự cũng đạt được trong các bồn lưu trữ Vì vậy nên cho vào lượng thấp Ammonium Laurat trong các bồn trung chuyển và bổ sung trong quá trình ổn định nếu biến chuyển của quá trình ổn định cơ học không phù hợp với hiệu quả mong đợi [5]
Mủ nước vườn cây chứa magie dưới dạng ion hóa trị Mg 2+ cũng như lân dưới dạng anion orthophotphat HPO 4
Kết quả thí nghiệm của RRIM cho thấy hiệu ứng suy giảm của trị số MST đối với lượng magiesium trong latex.
Bảng 2.4 Hiệu ứng suy giảm của trị số MST đối với lượng Magie trong latex
Lượng Magie có trong latex
Khối lượng Magie từ 10ppm ÷ 14ppm được xem là tối đa chấp nhận được sau khi ly tâm Nếu vượt khỏi liều lượng này cần phải tăng Ammonium Laurat để tăng độ ổn định cơ học.
Trong trường hợp lý tưởng, các nguồn mủ nước khác nhau dẫn đến cân bằng giữa lân và magie (tương quan 1/1), tổ hợp lân và magie hiện diện phối hợp với nhau nên phức hợp bị loại bỏ bằng lắng gạn hoặc ly tâm do phải tạo thành MgNH4PO 4
Do đó, latex ly tâm sản xuất trong các điều kiện như vậy thì không có Magie và lân
Trường hợp lý tưởng rất hiếm và thường gặp trường hợp bị dư, thường phải thêm lân dưới dạng diamonium hydrogenophotphat (NH4) 2 HPO 4 thường được viết dưới dạng DAP hoặc DAHP.
Tương tự như việc dư magie, việc có quá nhiều DAP trong latex cũng làm cho độ ổn định cơ học giảm và làm tăng KOH Nên việc thêm DAP cũng phải được kiểm soát thật kỹ.
RRIM đã thông tin sau đây về ảnh hưởng của việc thêm DAP đối với độ ổn định cơ học và KOH của latex ly tâm.
Bảng 2.5 Ảnh hưởng của việc thêm DAP đối với độ ổn định cơ học và KOH
Có thể cho thêm DAP vào mủ đã được ly tâm nhưng khó có thể pha trộn tốt DAP vào mủ latex có DRC = 60%, nhất là trong các bồn có dung tích lớn đưađến có sự kết tủa cặn trong các sản phẩm sau cùng, sự kết tủa này thường xảy ra nơi khách hàng Do đó ta áp dụng chế độ loại bỏ magie trước khi ly tâm [5]
Kh ả năng ứng dụng của latex cô đặc
Dung dịch latex cô đặc được sử dụng làm các sản phẩm có giá trị kinh tế cao như:
Sản phẩm nhúng: găng tay y tế, núm vú trẻ em …
Sản phẩm xốp: nệm mouse.
Sản phẩm sợi thun: keo dán, cán tráng vải … [7]
Sử dụng latex cô đặc mang lại nhiều ưu điểm:
Tiết kiệm được năng lượng và thiết bị đơn giản Vì đối với các sản phẩm thành phẩm nếu đi từ cao su không phải tốn nhiều năng lượng cho việc cán trộn, phương tiện làm các sản phẩm đồng đều nhau (máy cán 4 trục) và phải cán nhiều lần, mặc dù tính đàn hồi của vật liệu khắc phục bằng cách dẻo hóa bằng nhiệt đun nóng lên cho vật liệu ở trạng thái nóng chảy nhưng khó cán được kích thước chính xác và vật liệu dễ bị dính.
Tiết kiệm mặt bằng. Ít đòi hỏi thiết bị lớn, cồng kềnh.
Chất lượng sản phẩm cao.
Khi nhúng mủ vải mành, cao su dễ thấm vào các khe hở của sợi làm tăng sức kết dính giữa các lớp vải mành so với trường hợp cán tráng cao su khô.
Quy trình công nghệ đơn giản, vốn đầu tư không lớn, giá thành sản phẩm rẻ Tuy nhiên cũng có nhiều điểm bất lợi.
Các chất độn bổ cường không có tác dụng trên các sản phẩm đi từ mủ ướt.
Latex cô đặc khó tồn trữ lâu và vận chuyển đi xa không có lợi vì chứa từ 30% ÷ 40% nước.
Cao su bị co rút nhiều khi nước bốc hơi, do đó chỉ áp dụng cho các sản phẩm thành mỏng.[8]
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
M ục đích của việc sản xuất latex cô đặc
Mủ nước ra khỏi cây có DRC khoảng 27% ÷ 32%, do đó sẽ không kinh tế nếu chở đến nơi sử dụng trong tình trạng này và một số ứng dụng công nghiệp cũng không thực hiện được với hàm lượng cao su kém như vậy Lợi ích khác của việc làm cô đặc gắn với việc loại bỏ một phần lớn các chất phi cao su chứa trong mủ nước vườn cây cho phép các sản phẩm sau cùng có độ tinh khiết lớn hơn Do đó cần tiến hành cô đặc nhiều lần nhằm giảm bớt các yếu tố phi cao su nhằm đáp ứng cho một số ứng dụng
Các phương pháp sản xuất latex cô đặc
3.2.1 Phương pháp bốc hơi Đậm đặc hóa latex với các chất ổn định thích hợp để đạt được một thể bột hầu như gần khô, có thể khuyếch tán trở lại nhanh trong nước và đổi thành một latex cô đặc ở mức độ mà ta muốn.
• Ưu điểm: latex cô đặc có hàm lượng cao su cao có thể đạt tới 80%.
• Khuyết điểm: latex cô đặc có tính chất không ổn định, chất bẩn còn lại nhiều, hàm lượng phi cao su rất cao (5 – 8%) có độ trong kém [7].
Ta cho một dòng điện chạy giữa 2 điện cực dọc đặt trong một thùng chứa. Để tránh các phân tử latex bám vào điện cực, ta cần phải tách riêng bằng một màng bán thấm ngân giữa 2 điện cực để tách rời 2 phần.
Như vậy thùng điện giải sẽ có 3 ngăn, 2 ngăn bìa chứa điện cực và chất điện giải như dung dịch Ammon iac, ngăn giữa chứa latex, các phân tử latex có xu hướng bám vào màng chắn và đông lại tạo thành một lớp cách điện không cho dòng điện đi qua Để tránh hiện tượng này, ta đảo nghịch chiều dòng điện trong thời kỳ cực ngắn để các phân tử cao su tróc ra và phụ trợ cho hiện tượng nổi trên bề nặt của chúng.
• Ưu điểm: Năng suất cao, mủ có chất lượng tốt, sản xuất có thể sử dụng liên tục.
• Khuyết điểm: Điện năng tiêu thụ cao, cơ sở phải được điều khiển bởi một chuyên viên có năng lực, tay nghề cao [7]
Cho vào latex tươi một chất giúp hiện tượng tách kem của latex loãng xảy ra nhanh chóng Latex loãng phân thành 2 phần: phần dưới là serum, phần trên là latex cô đặc như kem Sau đó chỉnh nồng độ Ammoniac lại cho thích hợp.
• Ưu điểm: Năng suất cao, dụng cụ đơn giản, có thể thực hiện tại đồn điền Chi phí đầu tư ban đầu thấp.
Chi phí năng lượng, công thấp.
Có phẩm chất tương đương với mủ kem có được ở những phương pháp khác.
• Khuyết điểm : dễ làm thay đổi thành phần của latex, một phần các tác nhân tạo kem vẫn còn trong latex không tách ra hết được, kết quả trong quá trình lưu trữ lại xảy ra hiện tượng tạo kem gây trở ngại cho người sữ dụng sau cùng [7].
Latex theo lối ly tâm là một phương pháp loại trừ một phần nước ra kh ỏi latex, phương pháp này dựa vào sự khác biệt giữa tỷ trọng của các phân tử cao su và tỷ trọng của serum.
Mủ kem ly tâm chủ yếu cấu tạo toàn các hạt tự do, trong các serum chỉ chứa toàn những hạt tử nhỏ hơn, các hạt tử serum có tiết diện lớn và tương ứng có một tỷ số chất bị hấp thu cao.
• Ưu điểm: chất lượng latex ly tâm tốt và đều, ít làm thay đổi thành phần tính chất của latex Có tính cơ lý cao, loại bỏ những chất phi cao su.
Sản phẩm được ứng dụng rộng rãi, thị trường ưu chuộng, làm ra được nhiều sản phẩm.
Về phương diện sản xuất có lợi, vì có thể áp dụng bất cứ lúc nào.
• Khuyết điểm: thiết bị đắt tiền, chi phí cao, có thêm bộ phận chế biến mủ skim
Trong bốn phương pháp trên, phương pháp ly tâm được sử dụng phổ biến nhất Hiện nay việc trồng khai thác và chế biến cao su thiên nhiên là thế mạnh của nước ta, với lợi thế có các đại điền cùng với các giống phù hợp Sản phẩm mủ ly tâm được khách hàng trong và ngoài nước ưu chuộng, để sản xuất các sản phẩm xốp, sợi thun, keo dán và sản xuất các mặt hàng găng tay y tế, bao cao su, nệm mút… Nhu cầu ngày càng tăng về mủ ly tâm trên thị trường trong và ngoài nước [7].
Từ các ưu nhược điểm trên, chọn phương pháp ly tâm để sản xuất latex đậm đặc.
Quy trình công ngh ệ sản xuất latex cô đặc bằng phương pháp ly tâm
Sau khi tham khảo quy trình chế biến mủ cao su ly tâm ở nhà máy chế biến mủ cao su
Lộc Hiệp thuộc công ty TNHH một thành viên cao su Lộc Ninh Đưa ra quy trình chế biến latex cô đặc theo phương pháp ly tâm như sau:
Latex vườn cây được bảo vệ bằng chất chống đông, thường là Ammoniac thêm vào để nâng pH lên đến 10 khi thêm vào latex một số chất có khả năng diệt khuẩn, chất phân tán, chất khử magie, chất duy trì độ ổn định cho latex Sau đó mủ được đưa vào máy ly tâm để loại bớt nước và đưa DRC từ 30% lên đến 60% ÷ 62%
Sản phẩm của latex ly tâm là HA (high Ammoniac) Latex được bảo quản trong các bồn chứa khoảng 100m 3 Nếu bảo quản tốt, latex ly tâm có thể tồn trữ trong hai tháng mà chất lượng không thay đổi nhiều [5].
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN MỦ LY TÂM
TỪ MỦ NƯỚC VƯỜN CÂY
Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến Latex và skim
Lọc thô Phân hạng ban đầu
Bơm lên hồ tiếp liệu
Kiểm tra NH 3 ,TSC,DRC nhanhpH,VFA
NH 3 ,TSC,DRC nhanh , pH,VFA, KOH, Mg
NH 3 ,TSC,DRC nhanh ,pH,V FA,KOH,Mg
Khử ammoniac Để đông tự nhiên
Sản phẩm chính Sản phẩm phụ
Thuy ết minh quy trình công nghệ sản xuất latex ly tâm
Mủ nước tại vườn cây sẽ được bảo quản bằng amoniac với hàm lượng 0,3 – 0,4%
3.4.1 Nhận và xử lý mủ nước
3.4.1.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với mủ nước
- Mủ nước dùng để chế biến latex ly tâm HA, LA được nhận từ vườn cây các nông trường Khi đưa về nhà máy chế biến mủ ở hồ tiếp liệu có các yêu cầu kỹ thuật sau:
STT Chỉ tiêu Yêu cầu kỹ thuật đối với nguyên liệu sản xuất HA
Yêu cầu kỹ thuật đối với nguyên liệu sản xuất LA
1 Trạng thái Lỏng tự nhiên, lọc qua lưới lưới lọc 60 mesh
Lỏng tự nhiên, lọc qua lưới lưới lọc 60 mesh
Không dưới 0.20% tính theo khối lượng mủ nước
Không dưới 0.20% tính theo khối lượng mủ nước
Hàm lượng cao su khô (DRC )
Không nhỏ hơn 20% w/w Không nhỏ hơn 20% w/w
5 Độ pH của mủ nước
Lớn hơn 9,5 (ở môi trường kiềm)
Lớn hơn 9,5 (ở môi trường kiềm)
6 VFA Nhỏ hơn 0.080% Nhỏ hơn 0.060%
7 Mg Theo chất lượng mủ vườn cây
Theo chất lượng mủ vườn cây
8 Tạp chất Không lẫn tạp chất nhìn thấy
Không lẫn tạp chất nhìn thấy
- Khi xe về có các chỉ tiêu pH, NH 3, DRC, VFA thấp hoặc cao hơn quy định chúng ta tiến hành tính toán và pha trộn với các xe có các chỉ tiêu đạt theo quy định
- Đối với từng xe mủ nước nhận có thể có ngọai lệ một số xe có DRC 20% (Tính theo trọng lượng mủ nước ) [5].
Thao tác thực hiện theo hướng dẫn công việc tiếp nhận và xử lý mủ nước.
Mỗi xe chứa mủ khi đến nhà máy được cân khối lượng và kiểm tra ngoại quan để xác định trạng thái, màu sắc và tạp chất của mủ nước
- Mỗi bồn chứa mủ lấy mẫu từ 100 ml – 200ml
- Phương pháp lấy mẫu theo TCVN 5598 : 2007 [5].
3.4.1.3 Phương pháp thử nghiệm, kiểm tra mủ nước
- Xác định hàm lượng TSC nhanh theo phụ lục 01
- Xác định hàm lượng DRC dựa vào kết qủa xác định hàm lượng TSC nhanh và bảng quy đổi TSC – DRC theo phụ lục 02
- Xác định hàm lượng Ammoniac (NH3) theo tiêu chuẩn TCVN 4857: 2007
- Xác định pH theo tiêu chuẩn TCVN 4860 : 2007
- Xác định VFA theo tiêu chuẩn TCVN 6231 : 1997 [5]
- Sau khi kiểm tra, mủ được đi qua lưới lọc 60 mesh trước khi xả xuống mương tiếp nhận
- Khi mủ ngập đường ống vào của bơm màng mở khí nén bơm lên hồ tiếp liệu (Thể tích chứa tối đa của hồ tiếp liệu là khoảng 37.000 lít ÷ 43.000 lít) Xe cuối ngày phải bơm hết lượng mủ trong mươn.
- Dùng máy khuấy điện, khuấy đều từ lúc m ủ ngập cánh khuấy đến thể tích mủ cần chứa, để lắng khoảng 5 phút ÷ 10 phút
- Mỗi vị trí hồ tiếp liệu lấy 100ml ÷ 200ml cho vào bình nhựa có nắp đậy , dung tích khoảng 1 lít; lắc đều mẫu Gởi cho phòng kiểm phẩm test [5]
3.4.1.5 Phương pháp thử nghiệm, kiểm tra mủ nước tại hồ tiếp liệu
- Xác định khối lượng mủ nước tại hồ tiếp liệu
- Xác định hàm lượng TSC nhanh theo phụ lục 01
- Xác định hàm lượng DRC dựa vào kết qủa xác định hàm lượng TSC nhanh và bảng quy đổi TSC – DRC theo phụ lục 02
- Xác định hàm lượng Ammoniac (NH3) theo tiêu chuẩn TCVN 4857: 2007.
- Xác định pH theo tiêu chuẩn TCVN 4860 : 2007
- Xác định VFA theo tiêu chuẩn TCVN 6231 : 1997.
- Xác định Mg theo phụ lục 03
- Xác định KOH theo tiêu chuẩn TCVN 4856 : 2007 [5]
3.4.1.6 Xử lý mủ tại hồ tiếp liệu
Căn cứ vào kết qủa kiểm tra của phòng kiểm phẩm, xưởng trưởng, tổ trưởng tiếp nhận hoặc công nhân xử lý mủ hồ tiếp nhận tiến hành xử lý mủ như sau:
* Nếu mủ vườn cần phải pha nước để hạ DRC Chúng ta tiến hành như sau:
- Tính lượng nước pha vào theo phụ lục 04
- Tính lượng NH3 sạc vào nước theo phụ lục 05
- Đưa nồng độ NH3 (Cả nước pha và mủ vườn) trong hồ nạp liệu lên đến khoảng 0.45% ÷ 0.50%
- Cách sạc NH3 trực tiếp vào mủ theo hướng dẫn công việc tiếp nhận và xử lý mủ nước.
- Xả dung dịch NH3 từ từ vào hồ nạp liệu vừa xả nước vừa khuấy bằng máy khuấy điện Thời gian khuấy từ 30 phút ÷ 50 phút tùy theo lượng mủ có trong hồ tiếp liệu
* Nếu mủ vườn không cần pha nước Chúng ta tiến hành như sau:
- Tính toán lượng NH3 sạc vào mủ theo phụ lục 06
- Cách sạc NH3 trực tiếp vào mủ theo hướng dẫn công việc tiếp nhận và xử lý mủ nước.
- Đưa nồng độ NH3 trong hồ nap liệu lên đến khoảng 0.45% ÷ 0.50%
- Dùng động cơ điện khuấy liên tục trong thời gian sạc NH3 Sau khi sạc NH 3 xong khuấy đều 30 phút ÷ 50 phút tùy theo lượng mủ có trong hồ
* Mủ vườn cần pha nước Khi VFA tại hồ tiếp liệu > 0.08 Tiến hành pha nước hạ DRC xuống còn 20% - 25% tùy theo yêu cầu của khách hàng Các bước khác tiến hành giống mủ vườn cần pha nước hạ DRC.
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
- Nếu lượng Mg > 60 ppm w/w thì tiến hành pha DAP (dạng dung dịch 5%)
- Tính lượng DAP và lượng nước pha DAP ( để đạt dung dịch DAP khoảng 5%)
- Sau khi DAP đã tan hoàn toàn trong nước bơm từ từ dung dịch DAP 5% vào hồ tiếp liệu
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Thời gian để lắng tối thiểu từ 10 đến 12 giờ trước khi ly tâm [5].
3.4.1.8 Lấy mẫu tại hồ nạp liệu
(Hồ tiếp liệu sau khi để mủ lắng tối thiểu từ 10 đến 12 giờ thì được gọi là hồ nạp liệu)
- Mỗi vị trí lấy 100ml ÷ 200ml cho vào bình nhựa có nắp đậy, dung tích khoảng 1 lít ; lắc đều mẫu Gởi cho phòng kiểm phẩm kiểm tra [5]
3.4.1.9 Kiểm tra các chỉ tiêu giống như kiểm tra các chỉ tiêu hồ tiếp liệu [5].
Vận hành máy ly tâm, dừng máy và vệ sinh
Thao tác thực hiện theo hướng dẫn công việc vận hành máy ly tâm
Chỉnh viskim bô của máy ly tâm (do xưởng trưởng quyết định).
Nguyên tắc chỉnh: viskim càng lớn thì DRC càng thấp và ngược lại.
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Trong khi vệ sinh bô máy ly tâm Chúng ta tiến hành thay viskim tháo ráp bằng dụng cụ chữ T (mỗi máy ly tâm có 2 viskim) khi thay thì thay cả 2 viskim và phải cùng một loại [5].
3.4.3 Xử lý latex ly tâm tại bồn trung chuyển
3.4.3.1 Xử lý laurat tại bồn trung chuyển
- Pha chế dung dịch Ammonium Laurat 10% ( ± 0,5% ) Cách pha chế dung dịch laurat 10% ở phụ lục 9
- Nạp dung dịch Ammonium Laurat 10 % vào mủ HA Liều lượng sử dụng từ 0% ÷ 0,02% w/w tính theo trọng lượng mủ (Tùy theo ngày xuất hàng do khách hàng yêu cầu và tùy theo nồng độ dung dịch laurat test được) Cách tí nh lượng dung dịch Ammonium Laurat 10% sử dụng /1 lít mủ
* Cách tính lượng dung dịch Ammonium Laurat 10% như sau: Nếu sử dụng liều lượng Ammonium Laurat 0.04% tương đương 0.4 g Ammonium Laurat trong 1 lít mủ thì lượng dung dịch laurat 10% chúng ta cần dùng cho 1 lít mủ như sau:
Lượng dung dịch Ammonium Laurat 10%
3.4.3.2 Xử lý NH 3 tại bồn trung chuyển
Thao tác thực hiện theo hướng dẫn công việc bồn trung chuyển.
- Đưa nồng độ NH3 của mủ HA lên đến khoảng 0.60% ÷ 0.7% w/w theo trọng lượng mủ
- Cách sạc NH3 trực tiếp vào mủ thực hiện theo hướng dẫn công việc bồn trung chuyển.
- Tính lượng NH3 sạc vào mủ HA [5]
3.4.3.3 Lấy mẫu tại bồn trung chuyển
- Mỗi vị trí lấy 10ml ÷ 50ml cho vào bình nhựa có nắp đậy , dung tích 1lít, lắc đều mẫu Gởi cho phòng kiểm phẩm test
- Bơm mủ latex lên bồn tồn trữ bằng máy khí nén qua đường ống [5]
3.4.3.4 Kiểm tra các chỉ tiêu tại bồn trung chuyển
- Xác định TSC theo TCVN 6315 : 2007
- Xác định DRC theo TCVN 4858 : 2007
- Xác định NH3 theo TCVN 4857 : 2007
- Xác định pH theo TCVN 4860 : 2007
- Xác định VFA theo TCVN 6321 : 1997
- Nếu sản phẩm ngay bồn trung chuyển có chỉ tiêu không đạt theo yêu cầu của quy định (Ngoại trừ chỉ tiêu MST tự tăng theo thời gian tồn trữ) thì tiến hành sản xuất mủ các ngày hôm sau đạt các chỉ tiêu trên để pha trộn Sản phẩm có chỉ tiêu không đạt không được quá 15% trong toàn sản phẩm sản xuất trong 1 tháng [5]
3.4.4 Tồn trữ latex ly tâm
Thao tác thực hiện theo hướng dẫn công việc tồn trữ latex.
3.4.4.1 Tính ngày sản xuất bình quân của lô (Sinh nhật bồn tồn trữ)
Cách tính sinh nhật bồn tồn trữ ở phụ lục 11
- Kiểm tra bồn tồn trữ theo định kỳ
+ Dựa vào ngày sinh nhật bồn tồn trữ cứ 7 ngày kiểm tra 1 lần cho đến khi xuất được hàng, nếu ngày test gần ngày xuất hàng từ 1-3 ngày thì kết hợp sử dụng kết quả kiểm tra xuất hàng xem như kết quả sinh nhật Thời gian kiểm tra mẫu để có kết quả báo cáo khoảng 2 – 3 ngày
+ Tiến hành quậy bồn khoảng 3 giờ và để lắng 30 phút
Mỗi vị trí lấy 500ml cho vào bình nhựa có nắp đậy, dung tích 2lít, lắc đều mẫu Gởi cho phòng kiểm phẩm kiểm tra [5].
3.4.4.2 Kiểm tra các chỉ tiêu và xử lý tại bồn tồn trữ
- Xác định TSC theo TCVN 6315 : 2007
- Xác định DRC theo TCVN 4858 : 2007
- Xác định NH3 theo TCVN 4857 : 2007
- Xác định pH theo TCVN 4860 : 2007
- Xác định VFA theo TCVN 6321 : 1997
- Xác định Mg theo phụ lục 03
- Xác định MST theo TCVN 6316 : 2007