Bạn có bao giờ tự hỏi cao su tự nhiên là gì và tại sao nó lại được ứng dụng rộng rãi như vậy? Từ những chiếc lốp xe ô tô đến các sản phẩm cao cấp, cao su tự nhiên luôn có mặt. Hãy cùng Komex đi sâu tìm hiểu về nguồn gốc, đặc tính và những ứng dụng tuyệt vời của loại vật liệu này.
Cao su tự nhiên là gì?
Cao su tự nhiên hay còn gọi là cao su thiên nhiên, là loại vật liệu được chiết xuất từ nhựa của cây cao su thuộc họ Đại kích. Nhựa này là một chất dính, có màu trắng đục, được thu thập bằng cách cắt các đường trên vỏ cây và lấy chất lỏng trong các ống nhựa. Sau khi thu thập, nhựa sẽ được chế biến để trở thành cao su có thể sử dụng cho các mục đích thương mại.
Mủ cao su tự nhiên là một dạng nhũ tương trong nước chứa các hạt cao su, với tỷ lệ phần khô từ 28% đến 40%. Các hạt cao su rất nhỏ, có kích thước khoảng từ 0,05μ đến 3μ và có hình dạng tương tự như quả trứng gà. Trong 1 gram mủ cao su với tỷ lệ phần khô 40%, có khoảng 5000 hạt với đường kính trung bình là 0,26μ, và tất cả các hạt này đều ở trạng thái chuyển động Browner.
Cao su thiên nhiên thuộc nhóm polyme, là một loại hợp chất hóa học với các phân tử lớn, được hình thành từ nhiều phân tử nhỏ cùng loại kết hợp lại.
Ưu và nhược điểm của cao su tự nhiên
Ưu điểm
- Độ đàn hồi vượt trội: Cao su tự nhiên có khả năng phục hồi nhanh chóng về trạng thái ban đầu nhờ vào sự chuyển động liên tục và khả năng co giãn của các phân tử trong vật liệu khi chịu tác động kéo căng.
- An toàn cho sức khỏe: Vì được chiết xuất hoàn toàn từ nguyên liệu tự nhiên, cao su thiên nhiên không chứa các chất hóa học độc hại, do đó đảm bảo sự an toàn cho sức khỏe và làn da của người sử dụng.
- Thân thiện với môi trường: Cao su tự nhiên có nguồn gốc từ thiên nhiên và có khả năng phân hủy sinh học, góp phần bảo vệ môi trường và hệ sinh thái.
- Khả năng kháng khuẩn: Tính chất kháng khuẩn tự nhiên của cao su giúp ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn và các mầm bệnh có hại.
- Độ bền lâu dài: Sản phẩm làm từ cao su thiên nhiên nổi bật với độ bền cao, có thể duy trì hiệu suất và chất lượng sử dụng trong nhiều năm.
Nhược điểm
- Chi phí cao: Quy trình chế biến cao su thiên nhiên rất phức tạp, sản lượng thường bị giới hạn và việc thu hoạch phụ thuộc vào nhiều yếu tố, vì vậy các sản phẩm từ cao su thiên nhiên thường có giá cao hơn so với các sản phẩm khác.
- Dễ bị oxy hóa: Cao su thiên nhiên không chứa hóa chất bảo quản, do đó dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với môi trường xung quanh.
- Xử lý chất thải: Vấn đề môi trường trong sản xuất cao su thiên nhiên còn gây nhiều tranh cãi vì chất thải từ quá trình sản xuất chưa được xử lý triệt để.
Quy trình sản xuất cao su tự nhiên
Thu hoạch mủ cao su Latex
Một phương pháp phổ biến để thu hoạch mủ cao su tự nhiên là cạo mủ. Quy trình này bao gồm việc thực hiện các vết cắt theo đường xoắn ốc quanh thân cây, khi cây đã đạt đến độ trưởng thành cần thiết, để cắt đứt các mạch latex và làm cho chất lỏng màu trắng tiết ra.
Các vết cắt được thực hiện với góc nghiêng khoảng 30 độ so với mặt phẳng nằm ngang. Để thu thập mủ cao su, người ta thường sử dụng một cái chén, cốc bằng đất nung, thủy tinh, hoặc một cái xô nhỏ đặt dưới vết cắt để hứng mủ chảy ra.
Xử lý nguyên liệu
Sau khi thu hoạch, mủ cao su sẽ được kiểm tra và đánh giá chất lượng qua phương pháp cảm quang. Tiếp theo, chúng sẽ được lưu trữ trong kho chứa mủ có nền xi măng, đảm bảo sự thông thoáng và vệ sinh. Công nhân sẽ thực hiện việc phân loại và trộn đều mủ trước khi tiến hành gia công cơ học.
Thực hiện gia công cơ học
Mủ cao su được đưa lên băng tải và qua máy cán, sau đó được chia thành các khối nhỏ hơn để dễ dàng loại bỏ tạp chất. Các khối mủ này cần có trọng lượng từ 5 đến 15kg để phù hợp với máy nhồi cán.
Tiếp theo, các khối mủ được đưa vào hồ quậy để trộn và rửa, rồi được cán thành các tấm mỏng. Cuối cùng, mủ cao su sẽ được đưa vào máy băm liên hợp, nơi chúng được xay thành dạng hạt mịn và xốp.
Gia công cơ nhiệt
Trong giai đoạn này, để biến cao su dai thành cao su dẻo và mềm, mủ cao su cần được xử lý qua bốn bước chính: oxy hóa nhiệt, nhiệt độ, hóa học và cơ học, kết hợp với một số hóa chất khác.
Sau khi được xếp vào các thùng sấy theo đúng khối lượng, mủ cao su sẽ được sấy ở nhiệt độ từ 150 đến 200 độ C dưới áp suất bình thường trong khoảng thời gian 24 giờ.
Cân đong và ép
Sau khi quá trình sấy nóng hoàn tất, cao su sẽ được chuyển lên bàn phân loại để làm nguội và tiến hành cân mủ. Đối với các chất lỏng dạng sệt, người ta sử dụng hệ thống gia nhiệt và các thiết bị đo lường chuyên dụng. Sau đó, mủ cao su sẽ được đưa vào khuôn của máy ép và đóng gói vào túi PE.
Đóng gói và bảo quản
Túi đựng cao su tự nhiên là loại túi PE có cấu trúc gồm hai lớp nilon. Lớp nilon trong suốt nằm ở phía bên trong, trong khi lớp bên ngoài có màu đục.
Cao su tự nhiên dùng để làm gì?
Sản xuất chăn ga gối nệm
Cao su tự nhiên là một nguyên liệu rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong việc chế tạo các sản phẩm như chăn ga gối đệm, đệm và gối cao su. Nhờ vào khả năng đàn hồi vượt trội và độ bền cao, đệm cao su tự nhiên trở thành một sự lựa chọn lý tưởng.
Ngành thuỷ điện
Trong lĩnh vực công nghiệp thủy lợi và thủy điện, cao su tự nhiên được sử dụng để chế tạo các sản phẩm như gioăng đệm, băng chặn nước, thiết bị chống thấm, cao su chắn than và phớt cao su.
Ngành y tế
Cao su tự nhiên là một vật liệu xuất sắc trong việc tạo ra các hàng rào bảo vệ chống lại các tác nhân gây bệnh, bao gồm cả virus như HIV. Chính vì vậy, trong lĩnh vực y tế, cao su được sử dụng rộng rãi để chế tạo các sản phẩm như găng tay phẫu thuật và khám bệnh, bao tay cao su y tế, ống thông, ống y tế, cũng như các loại chỉ đàn hồi.
Sản xuất lốp xe
Khoảng 70% lượng cao su tự nhiên toàn cầu được sử dụng trong sản xuất lốp xe ô tô nhờ vào tính bền bỉ và khả năng chịu lực của nó. Cao su là nguyên liệu thô duy nhất được áp dụng trong ngành công nghiệp ô tô.
Công nghiệp xây dựng
Do các đặc điểm của cao su tự nhiên, chẳng hạn như khả năng điện trở, các sản phẩm cao su mềm thường được ứng dụng trong việc làm vật liệu cách nhiệt, găng tay, giày, chăn bảo hộ, giá đỡ chống rung, khớp nối truyền động, lò xo, ổ trục, dây cao su và chất kết dính.
Phân biệt cao su tự nhiên và cao su nhân tạo
Có những điểm khác biệt quan trọng giữa cao su tự nhiên và cao su tổng hợp:
- Nguồn gốc: Cao su tự nhiên được lấy từ nhựa cây cao su tự nhiên, trong khi cao su tổng hợp được sản xuất từ nhiều loại hóa chất khác nhau.
- Đặc điểm: Cao su tự nhiên thường có độ đàn hồi vượt trội và do đó thường có giá thành cao hơn. Ngoài ra, cao su tự nhiên an toàn hơn và dễ phân hủy trong môi trường.
- Cấu trúc phân tử và thành phần: Cao su thiên nhiên chủ yếu bao gồm cấu trúc phân tử cis-1,4 isopren và chứa các thành phần tự nhiên như protein, axit béo và phospholipide. Trái lại, cao su tổng hợp có thể bao gồm các đồng vị khác nhau và không có các thành phần tự nhiên như cao su thiên nhiên.
Như vậy, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về cao su tự nhiên, một loại vật liệu quý giá từ thiên nhiên với nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống. Từ nguồn gốc, quá trình khai thác đến các tính chất đặc trưng và ứng dụng đa dạng, cao su tự nhiên luôn đóng vai trò không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp.
