NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT GẠCH LÓT ĐƯỜNG TỪ CAO SU PHẾ LIỆU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT GẠCH LÓT ĐƯỜNG TỪ CAO
SU PHẾ LIỆU

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN TRỌNG NHÂN
NGUYỄN VĂN TẠO
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2006 – 2010
Tháng 9/2010


NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT GẠCH LÓT ĐƯỜNG TỪ CAO SU PHẾ LIỆU

Tác giả

NGUYỄN TRỌNG NHÂN
NGUYỄN VĂN TẠO

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn :
Thạc sỹ Trần Vĩnh Minh

Tháng 9 năm 2010
i

LỜI CẢM ƠN
Qua bốn tháng học tập, làm việc và nghiên cứu chúng tôi đã nổ lực học tập và
làm việc nghiêm túc để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Bên cạnh những thuận lợi,
chúng tôi đã gặp không ít khó khăn, tuy vậy với sự giúp đỡ của thầy cô và các bạn
chúng tôi đã vư ợt qua các khó khăn và hoàn thành khóa luận. Chúng tôi xin gởi lời
cảm ơn chân thành đến:
Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, Ban Giám Hiệu trường Đại học Nông
Lâm TP.HCM, Bộ môn Công nghệ hóa học, trưởng Bộ môn Công nghệ hóa học đã tạo
mọi điều kiện tốt nhất để chúng tôi học tập và nghiên cứu để hoàn thành tốt khóa luận
này.
Quý thầy cô trong đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng tôi nhiều kiến
thức trong suốt thời gian học.
Đặc biệt tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Th.S Trần Vĩnh Minh
đã tận tình chỉ bảo tôi về kiến thức cũng như các thao tác kỹ thuật trong thời thời gian
tôi thực hiện khóa luận.
Kính gởi đến cha mẹ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất, người đã sinh
thành, nuôi dưỡng, dạy dỗ con khôn lớn như hôm nay, đã động viên, ủng hộ con trong
suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Cảm ơn các bạn lớp DH06HH, những người bạn luôn bên cạnh chúng tôi, động
viên chúng tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Cảm ơn các anh, chị ở những cơ quan ngoài đã giúp đỡ chúng tôi hoàn thành đề
tài này.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2010
Sinh viên
Nguyễn Trọng Nhân
Nguyễn Văn Tạo

ii


TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu sản xuất gạch lót đường từ cao su phế liệu”
được tiến hành tại Trung Tâm kỹ thuật Chất Dẻo và Cao Su – số 56, Nam Kỳ Khởi
Nghĩa, Q 1, TP. Hồ Chí Minh, thời gian từ 01/04/2010 đến 25/07/2010.
Thực hiện thí nghiêm :
Khảo sát ảnh hưởng của các loại keo epoxy tỷ lệ 5%; 7,5%; 10%; 12,5%; 15%,
polyester 10%; 12,5%; 15% ; 17,5%; 20%, polyurethane 10%; 12,5% ;15% ; 17,5%;
20% lên độ bền cơ học và khả năng chống chịu các thay đổi của môi trường lên sản
phẩm.
Khảo sát ảnh hưởng của phụ gia silane lên sản phẩm theo tỷ lệ các loại keo và
theo tỷ lệ cao su, độ bền cơ học và khả năng chống chịu các thay đổi của môi trường.
Quá trình nghiên cứu thu được k ết quả: Tạo ra được các sản phẩm gạch từ bột
cao su phế liệu kích thước 1 – 3 mm, các loại keo epoxy tỷ lệ 5%; 7,5%; 10%; 12,5%;
15%, polyester 10%; 12,5%; 15% ; 17,5%; 20%, polyurethane 10%; 12,5% ;15% ;
17,5%; 20% có sử dụng silane và không sử dụng silane
Mẫu gạch sử dụng keo epoxy có hàm lượng 15%, có sử dụng phụ gia silane đạt
tính chất cơ lý: độ cứng, độ uốn, độ hút nước tốt nhất trong các sản phẩm gạch được
tạo ra.

iii


SUMMARY
Nowadays, Vietnam as well as other countries in the world are facing
difficulties in dealing with the environmental pollution caused by waste rubber tires.
They are still highly durable in the environment and naturally disintegrated in a very

long time. Studying the use of waste rubber tires for the new material production will
bring good economic effects as well as the wide social effects: the reduction of
environmental pollution caused by waste rubber tires.
The project "Research for the production of bricks lined the road from rubber
scrap" was conducted at Plastic and Rubber Technology Center - No. 56, Nam Ky
Khoi Nghia, 1 district , Ho Chi Minh city , the period from 01/04/2010 to 25/07/2010.
The Results are indicated:
Products from waste rubber powder size 1-3 mm, epoxy glues rate 5%, 7.5%,
10%, 12.5% ; 15%; polyester 10%, 12.5% ; 15%, 17.5%, 20%, polyurethane 10%,
12.5% ; 15%, 17.5%, 20% with silane and without silane
Brick products are produced by epoxy glue 15% levels and silane which have
the best physical properties: hardness, flexural, water absorption.

iv


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
TÓM TẮT...................................................................................................................... iii
MỤC LỤC .......................................................................................................................v
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ..............................................................................................x
DANH SÁCH CÁC BẢNG ......................................................................................... xii
Chương 1: MỞ ĐẦU .......................................................................................................1
1.1.

Đặt vấn đề .............................................................................................................1

1.2.

Mục đích của đề tài...............................................................................................2

1.3.

Nội dung của đề tài ...............................................................................................2

Chương 2: TỔNG QUAN ...............................................................................................3
2.1.

2.2.

Tổng quan .............................................................................................................3
2.1.1.

Lịch sử ngành công nghiệp tái chế cao su .................................................3

2.1.2.

Tình hình tái chế cao su phế liệu tại việt nam ...........................................4

2.1.3.

Tình hình tái chế cao su phế liệu trên thế giới ..........................................8

2.1.4.

Những Vấn Đề Phát Sinh Đối Với Vỏ Xe Phế Liệu .................................9

Công nghệ tạo bột cao su từ vỏ xe phế thải........................................................12
2.2.1.

Bột Cao Su Tái Sử Dụng .........................................................................12

2.2.1.1. Thành phần của vỏ xe ..........................................................................12
2.2.1.2. Cao su nguyên liệu đã lưu hóa .............................................................15
2.2.2.

Công Nghệ Tạo Bột Cao Su Từ Vỏ Xe Phế Thải ...................................23

2.2.2.1. Ambient Process ..................................................................................25
2.2.2.2. Cryogenic Process ...............................................................................28
2.2.2.4. Qui trình khác ......................................................................................31
2.2.3.

Tiêu chuẩn về kích cỡ hạt cao su ............................................................31

2.2.4.

Những sản phẩm và ứng dụng chính của cao su tái sử dụng ..................32

2.2.4.1. Crumb rubber dùng như là chất độn trong hỗn hợp cao su ban đầu ....33
2.2.4.2. Sự khử lưu và cao su biến tính bề mặt.................................................33
2.2.4.3. Sự hoạt hoá bề mặt và cao su biến tính bề mặt....................................35
v


2.2.4.4. Sản phẩm ép khuôn..............................................................................35
2.2.4.5. Sự nhiệt phân và cao su biến tính bề mặt ............................................35
2.2.4.6. Phương pháp đổ từng lớp ....................................................................36
2.2.4.7. Hỗn hợp cao su nhựa nhiệt dẻo ...........................................................36

2.2.4.8. Phương pháp phun từng lớp lên bề mặt ...............................................36
2.2.4.9. Nhựa đường biến tính bằng cao su: RMA ...........................................36
2.3.

Chất kết dính (binder) .........................................................................................38
2.3.1.

Giới thiệu về kết dính ..............................................................................38

2.3.2.

Các lực liên kết của sự kết dính ..............................................................39

2.3.3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết dính ....................................................41

2.3.4.

Định nghĩa và phân loại chất kết dính .....................................................43

2.3.4.1. Chất kết dính vô cơ ..............................................................................43
2.3.4.2. Chất kết dính hữu cơ ............................................................................44
2.3.5.

Một số loại kết dính .................................................................................50

2.3.5.1. Chất kết dính đi từ Urethan .................................................................50
2.3.5.2. Nhựa Polyester.....................................................................................54
2.3.5.3. Nhựa Epoxy .........................................................................................64

2.3.5.4. Silane ...................................................................................................75
2.4.

Các phương pháp kiểm tra - đánh giá ................................................................79
2.4.1.

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6476:1999 ...............................................79

2.4.1.1. Phạm vi áp dụng. .................................................................................79
2.4.1.2. Tiêu chuẩn trích dẫn. ...........................................................................79
2.4.1.3. Hình dáng, kích thước cơ bản và ký hiệu quy ước. .............................79
2.4.1.4. Yêu cầu kỹ thuật. .................................................................................81
2.4.2.

Đo bền uốn ..............................................................................................81

2.4.3.

Độ cứng ...................................................................................................82

2.4.4.

Độ hút nước .............................................................................................83

2.4.5.

Kính hiển vi điện tử quét .........................................................................84

Chương 3: NỘI DUNG (VẬT LIỆU) VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............86
3.1.

Địa điểm và thời gian thí nghiệm .......................................................................86

3.2.

Nguyên liệu thí nghiệm ......................................................................................87
vi


3.2.1.

Cao su hạt ................................................................................................87

3.2.2.

Chất kết dính ...........................................................................................87

3.3.

Quy trình thí nghiệm chung ................................................................................89

3.4.

Thiết bị sử dụng ..................................................................................................91
3.4.1

Thiết bị thí nghiệm ..................................................................................91

3.4.2.

Thiết bị đo ...............................................................................................92

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .......................................................................94
4.1.

Kết quả thí nghiệm .............................................................................................94

4.2.

Độ cứng Shore D ................................................................................................95

4.3.

Độ bền uốn .......................................................................................................100

4.4.

Độ hút nước của sản phẩm trong 48 giờ ..........................................................106

4.5.

Kết quả đo SEM ...............................................................................................113

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................117
5.1.

Kết luận: ...........................................................................................................117

5.2.

Tính khả thi về mặt kinh tế và xã hội: ..............................................................118

5.3.

Kiến nghị: .........................................................................................................118

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................120
PHỤ LỤC ....................................................................................................................122

vii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

SBR

cao su poly Butadiene Styren

BR

cao su polybutadien polymer

NR

cao su tự nhiên

NBR

Cao su Nitrile NBR giữa butadiene và acrylonitrile

RMA

Rubber Modified Asphalt

ASTM

American standard testing method

RMA

Rubber Manufacturers Association

IRSG

International Rubber Study Group

TDI

Toluen Diisocyanat

MDI

Methylen Diphenyl isocyanat

UPE

Polyester không no

AM

Anhydrid Maleic

SM

Styren

MMA

Methyl methacrylate

MEKP

methyl ethyl keton peroxyd

AP

anhydric phthalic

EG

etylen glycol

PG

propylen glycol

DS

4,4’–Diamino diphenyl sulphon

DDM

4,4’–Diamino diphenyl metan

MPD

m–Phenylen diamin

DETA

dietylen triamin

TETA

trietylen tetraamin

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

SEM

Scanning Electron Microscope

TEM

Transmission electron microscopy

E5, E7.5, E10, E12.5, E15: Lần lượt là cao su có chất kết dính là Epoxy với
hàm lượng là 5%,7.5%,10%,12.5%,15%

viii


E5s, E7.5s, E10s, E12.5s, E15s: L
ần lượt là cao su có chất kết dính là Epoxy
với hàm lượng là 5%,7.5%,10%,12.5%,15% và có Silane 1% theo khối lượng
Epoxy
E5scs, E7.5scs, E10scs, E12.5scs, E15scs: Lần lượt là cao su có chất kết dính là
Epoxy với hàm lượng là 5%,7.5%,10%,12.5%,15% và có Silane 1% theo khối
lượng cao su
P10, P12.5, P15, P17.5, P20: Lần lượt là cao su có chất kết dính là Polyester với
hàm lượng là 10%,12.5%,15%,17.5%,20%
P10s, P12.5s, P15s, P17.5s, P20s:ầnL lượt là cao su có chất kết dính là
Polyester với hàm lượng là 10%,12.5%,15%,17.5%,20% và có Silane 1% theo
khối lượng Polyester
P10scs, P12.5scs, P15scs, P17.5scs, P20scs: Lần lượt là cao su có ch ất kết dính
là Polyester với hàm lượng là 10%,12.5%,15%,17.5%,20% và có Silane 1%
theo khối lượng cao su
PU10, PU12.5, PU15, PU17.5, PU20: Lần lượt là cao su có chất kết dính là PU
với hàm lượng là 10%,12.5%,15%,17.5%,20%
PU10, PU12.5, PU15, PU17.5, PU20:Lần lượt là cao su có chất kết dính là PU
với hàm lượng là 10%,12.5%,15%,17.5%,20% và có Silane 1% theo khối lượng
PU
PU10, PU12.5, PU15, PU17.5, PU20: Lần lượt là cao su có chất kết dính là PU
với hàm lượng là 10%,12.5%,15%,17.5%,20% và có Silane 1% theo khối lượng
cao su

ix

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 : Biểu đồ phân bố của vỏ xe phế thải. .....................................................9
Hinh 2.2: Lốp xe phế liệu .....................................................................................10
Hình 2.3: Tình trạng ô nhiễm môi trường và nguồn nước. ..................................11
Hình 2.4: Tình hình tiêu thụ của cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp trên thế
giới từ năm 2005 đến năm 2008(triệu tấn) ...........................................................17
Hình 2.5: Thép từ vỏ xe được tách ra. .................................................................21
Hình 2.6: Bột cao su đã tách hết sợi ....................................................................22
Hình 2.7 Bột cao su còn lẫn sợi. ..........................................................................22
Hình 2.8: Máy cắt ................................................................................................23
Hình 2.9: Hình dạng dao cắt ................................................................................24
Hình 2.10: Granurator. .........................................................................................26
Hình 2.11: CrackerMills ......................................................................................27
Hình 2.12: Sơ đồ qui trình tạo bột cao su Ambient. ...........................................27
Hình 2.13: Sơ đồ qui trình tạo hạt Cryogenic ......................................................29
Hình 2.14: Kích cỡ hạt cao su ..............................................................................31
Hình 2.15: Mặt đường làm bằng nhựa đường thường sau 8 năm sử dụng ..........37
Hình 2.16: Mặt đường biến tính bằng cao su (RMA) sau 8 năm sử dụng ...........37
Hình 2.17: Mô tả góc thấm ướt bề mặt ................................................................39
Hình 2.18: Kết dính giữa cao su và chất độn bằng liên kết tĩnh điện ..................39
Hình 2.19: Kết dính cao su và chất độn bằng liên kết hóa học............................40
Hình 2.20: Kết dính cao su nền và chất độn bằng liên kết hóa học .....................40
Hình 2.21: Mô tả sự khuếch tán ...........................................................................41
Hình 2.22: Cấu trúc Polyurethane ........................................................................50
Hình 2.23: Sàn nhà ...............................................................................................52
Hình 2.24: Tấm composite dùng làm cửa ............................................................52
Hình 2.25: Lớp lót trên các mặt đường ................................................................52
Hình 2.26: Mô tả vị trí của chất kết dính silane ..................................................76
Hình 2.27: Một số Silane cơ bản .........................................................................77
Hình 2.28: Cơ chế phản ứng Silane .....................................................................78

x


Hình 2.29: Cấu trúc hóa học của Silane A174 .....................................................78
Hình 2.30: Mẫu uốn trên gối đỡ...........................................................................82
Hình 2.31: Mô tả một số loại đầu đo ...................................................................83
Hình 2.32: Sơ đồ khối các bộ phận của kính hiển vi điện tử quét ......................85
Hình 3.1: Cao su hạt.............................................................................................87
Hình 3.2: keo PU..................................................................................................87
Hình 3.3: Nhựa Polyester không no .....................................................................88
Hình 3.4: Nhựa Epoxy .........................................................................................88
Hình 3.6: Sơ đồ quy trình sản xuất ......................................................................89
Hinh 3.7: Máy ép thuỷ lực ...................................................................................91
Hình 3.8: Cân phân tích .......................................................................................91
Hình 3.9: Máy đo độ cứng ...................................................................................92
Hình 3.10: Máy đo độ bền uốn ............................................................................92
Hình 3.11: Máy chụp SEM ..................................................................................93
Hình 4.2: đồ thị biểu diễn đô cứng epoxy............................................................95
Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn đô cứng polyester ......................................................96
Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn đô cứng PU ...............................................................97
Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn đô cứng khi so sánh các loại keo ..............................99
Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn đô bền uốn khi so sánh các loại keo .......................105
Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn độ hút nước của epoxy ..........................................106
Hình 4.11: Đồ thị biểu diễn độ hút nước của Polyester .....................................108
Hình 4.12: Đồ thị biểu diễn độ hút nước của PU...............................................109
Hình 4.13: Đồ thị biểu diễn đô hút nước khi so sánh các loại keo ....................112
Hình 4.14: Bề mặt mẫu E15 ...............................................................................113
Hình 4.15: Bề mặt mẫu E15SCS .......................................................................113
Hình 4.16: Bề mặt mẫu P20 ...............................................................................114
Hình 4.17: Bề mặt mẫu P20SCS ........................................................................114

Hình 4.18: Bề mặt mẫu PU15 ............................................................................115
Hình 4.19: Bề mặt mẫu PU17SCS .....................................................................115
Hình 5.1: Mẫu sản phẩm khi được kết hợp composite ......................................118
xi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Sự phân bố của các vỏ xe phế thải hiện tại ............................................9
Bảng 2.2: Thành phần đặc trưng trong một vỏ xe. ...............................................12
Bảng 2.3: Phân chia tiêu thụ NR theo sản phẩm ..................................................16
Bảng 2.4: Một số loại polybutadien thương phẩm. ..............................................18
Bảng 2.5: So sánh tính năng của cao su NR, BR, SBR .......................................19
Bảng 2.6: Lượng sản phẩm thu được từ 1 vỏ xe phế thải. ...................................23
Bảng 2.7: So sánh giữa qui trình Ambient và Cryogenic. ...................................30
Bảng 2.8: Những ứng dụng chính trên thị trường Bắc Mỹ trong năm 2001........32
Bảng 2.9: Một số phương pháp khử lưu được ứng dụng. ....................................34
Bảng 2.10: Độ co rút của 1 số chất kết dính .......................................................42
Bảng 2.11: Một số loại chất kết dính đàn hồi. (Elastomeric) ..............................47
Bảng 2.12: Một số loại PU thương mại ...............................................................53
Bảng 2.13: Tính chất nhựa Polyester không no đóng rắn ....................................63
Bảng 2.14: Đặc điểm hoá học của Si,Cacbon ......................................................75
Bảng 2.15: Kích thước và sai lệch kích thước. ....................................................80
Bảng 2.16: Khuyết tật ngoại quan cho phép ........................................................81
Bảng 2.17: Các chỉ tiêu cơ lý ...............................................................................81
Bảng 4.1: Độ cứng gạch có chất kết dính là Epoxy .............................................95
Bảng 4.2: Độ cứng gạch có chất kết dính là Polyester ........................................96
Bảng 4.3: Độ cứng gạch có chất kết dính là PU ..................................................97
Bảng 4.4: Độ bền uốn gạch có chất kết dính là Epoxy ......................................100
Bảng 4.5: Độ uốn gạch có chất kết dính là Polyester ........................................101
Bảng 4.6: Độ uốn gạch có chất kết dính là PU ..................................................102

Bảng 4.7: Độ hút nước gạch có chất kết dính là Epoxy.....................................106
Bảng 4.8: Độ hút nước gạch có chất kết dính là Polyester ................................107
Bảng 4.9: Độ hút nước gạch có chất kết dính là PU ..........................................109

xii


Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1.

Đặt vấn đề
Hiện nay, Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới đang gặp nhiều vấn đề

khó khăn trong việc giải quyết ô nhiễm môi trường do lốp ôtô cũ phế thải gây ra .Mỗi
năm trung bình mỗi quốc gia thải ra hàng triệu vỏ xe các loại, như vậy trên toàn thế
giới mỗi năm nhận khoảng 1 tỷ vỏ xe các loại. Đây thực sự là thách thức lớn cho môi
trường sống của con người. Lốp ôtô cũ thải bỏ vẫn còn độ bền môi trường rất cao, khả
năng phân huỷ trong tự nhiên rất lâu đến hàng trăm năm, vì vậy nó có khả năng gây ô
nhiễm tiềm tàng cho môi trường sống của con người.
Hằng năm, lượng vỏ xe phế thải tăng lên đáng kể vì tiêu chuẩn cho sự đi lại của
con người vẫn là các loại xe. Cuộc sống càng hiện đại thì nhu cầu cho sự di chuyển
ngày càng tăng thì vỏ xe bị vứt đi ngày càng nhiều. Có thực tế rằng đi đâu ta cũng thấy
những núi rác cao su.Với sự quá tải về lượng vỏ xe phế thải như hiện nay, thì cần phải
tìm một hướng giải quyết mới để hạn chế mức thấp nhất thải ra môi trường.
Việc xử lý chất thải lốp xe đã trở thành một vấn đề rắc rối cho các bãi chôn lấp
rác. Lốp xe được sản xuất bền, chịu được môi trường khắc nghiệt và không dễ dàng
mang ra nước ngoài. Đó là những tính chất thuận lợi cũng là những khó khăn để xử
lí. Việc nghiên cứu tận dụng lốp ôtô cũ phế thải này để sản xuất loại vật liệu mới sẽ
đem lại hiệu quả kinh tế và đồng thời đem lại hiệu quả to lớn về mặt xã hội đó là giảm
thiểu ô nhiễm môi trường do lốp ôtô cũ phế thải gây ra.

Được sự phân công của BM CNHH , dưới sự hướng dẫn của Thạc sĩ Trần Vĩnh
Minh, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất gạch lót đường từ cao su phế
liệu”

1


1.2.

Mục đích của đề tài
Nghiên cứu khả năng tái sử dụng của cao su phế liệu để làm gạch và lựa chọn

chất kết dính phù hợp với nhu cầu sử dụng.
Tạo ra sản phẩm dùng cao su phế thải cùng các loại keo epoxy, polyester,
polyurethane.
Tạo ra sản phẩm với chất lượng cao và giá cả hợp lý có khả năng cạnh tranh với
các sản phẩm ngoại nhập.
1.3.

Nội dung của đề tài
Khảo sát sự thay đổi tính chất của sản phẩm theo các loại keo epoxy, polyester,

polyurethane, theo tỉ lệ các loại keo trong sản phẩm.
Khảo sát ảnh hưởng của phụ gia silane lên sản phẩm, độ bền cơ học và khả
năng chống chịu các thay đổi của môi trường.
Tìm ra được tỉ lệ thích hợp để các tính chất cơ lý của sản phẩm là tối ưu.

2

Chương 2: TỔNG QUAN
2.1.

Tổng quan

2.1.1. Lịch sử ngành công nghiệp tái chế cao su
Ngành công nghiệp tái sử dụng cao su phế liệu ra đời hầu như cùng lúc với
ngành sản xuất cao su. Năm 1820, chỉ một năm sau khi bắt đầu làm chiếc áo mưa đầu
tiên bằng vải tráng cao su, Charles Macintosh đã phải cần nhiều cao su hơn lượng cao
su mà ông ta có thể nhập. Nghiên cứu của người cộng sự Thomas Hancock, đã đem
đến hướng giải quyết cho vấn đề.
Hancock đã tạo ra một chiếc máy để nghiền những miếng cao su bỏ ra trong
quá trình tạo áo mưa. Những miếng nhỏ cao su này sau đó sẽ được trộn với nhau và
tạo thành những khối để đưa ngược trở lại với quá trình sản xuất áo mưa.
Handcock đã gọi chiếc máy này là một cái hàm nhai bởi vì bản chất của nó là
nhai những miếng cao su bỏ đi thành những p hần nhỏ hơn nhưng nó được sử dụng
rộng rãi với cái tên “pickle”
Tuy nghiên, những ngày tái sử dụng cao su đơn giản đã rất ngắn. Quá trình lưu
hóa để tạo ra những sản phẩm cao su chịu được thời tiết, được áp dụng nhiều hiện nay,
cũng làm khó khăn trong việc tái sử dụng lại cao su. Vì sự lưu hóa nên cao su không
thể nóng chảy được và rất khó trong việc tạo ra những sản phẩm khá, bởi bản chất của
sự lưu hóa chính là sự tạo mạng liên kết ngang trong các phân tử của cao su, tạo thành
một khối vững chắc.
Tái sử dụng lại cao su cũng được tiến hành hết sức mạnh mẽ vào thế kỷ 20 bởi
giá cả của cao su nguyên liệu – thiên nhiên và tổng hợp – trở nên đắt đỏ. Năm 1910

3


giá của 28.35g (1 ounce) cao su tương đương với giá của 28.35 gam bạc. Đó là một lý

do cho dự án phát triển tới 50% sự tái sử dụng lại cao su phế liệu thế kỷ 20.
Nhưng vào năm 1960 thì tốc độ tái sử dụng giảm xuống còn 20%, lý do là giá
dầu mỏ rẻ và ngành công nghiệp sản xuất cao su tổng hợp phát triển mạnh mẻ làm giá
thành của cao su giảm xuống. Vào cuối những năm 1960, sự phát triển của những vỏ
xe radial đã làm cho ngành công nghiệp tái sử dụng gặp nhiều khó khăn, Năm 1995
chỉ có 2% cao su tái sinh được sử dụng cho toàn ngành công nghiệp cao su. Những lợi
nhuận mang lại cho nền kinh tế trong thời gian ngắn nhưng đồng thời nó mang lại
những rủi ro về lâu dài đối với cuộc sống của con người. Một bằng chứng là ngày qua
ngày có càng nhiều những vỏ xe phế thải bị vứt đầy trên mặt đất và những đống rác vỏ
xe bất hợp pháp mọc lên nhiều nơi.
Những cuộn khói màu đen mang đầy chất độc hại bốc lên bầu trời khi đốt
những vỏ xe phế liệu hay đầy rẩy những mầm bệnh quanh những đống rác này. Như
vậy tình trạng ô nhiễm sống và nguy cơ bệnh tật cho con người là không thể tránh
khỏi.
Tháng 8 năm 1999 những nhà chức trách OHIO đã nhận thấy được rằng đã đến
lúc họ phải hành động, từ thủ đô Columbia người ta có thể nhìn thấy những cột khí
đen cao ngút trời bốc ra từ những vỏ xe đang bị đốt.
Ngày nay, nhiều quốc gia đã ý thức được những tác hại có thể gây ra từ những
vỏ xe bị vứt một cách bừa bãi. Họ đã bắt đầu quan tâm đến việc tái sử dụng lại những
vỏ xe một phần để giải quyết tình trạng quá tải như hiện nay và một phần cũng do
những lợi nhuận mà nó có thể mang lại cho nhiều nhà đầu tư. Và ngày càng nhiều sản
phẩm đã được làm ra từ nguồn nguyên liệu là nguồn cao su tái sử dung. Ngành công
nghiệp này đang từng bước thu hút sự đầu tư.
2.1.2. Tình hình tái chế cao su phế liệu tại việt nam
a.Tái chế cao su phế thải thành dầu đốt công nghiệp
Nhóm nghiên cứu của Viện Vật liệu Xây dựng (Bộ Xây dựng), do Tiến sĩ Mai
Ngọc Tâm đứng đầu, đã thành công trong nghiên cứu công nghệ nhiệt phân cao su phế
thải thành dầu công nghiệp DO, góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường do loại rác thải
độc hại này.
4

Các phế thải như săm lốp xe đạp, xe máy và ôtô sẽ được đưa vào nồi phản ứng
nhiệt cao su làm bằng thép inox. Mỗi loại nguyên liệu khác nhau có các điều kiện nhiệt
độ và hiệu suất dầu thu được khác nhau. Theo tính toán, trung bình cứ 1kg cao su có
thể nhiệt phân được 0,4 lạng dầu.
Kết quả phân tích tại lò nhiệt phân cao su của Viện Kỹ thuật Nhiệt đới và Bảo
vệ Môi trường về khí thải cho thấy khói của dầu này trong quá trình nhiệt phân không
gây ô nhiễm môi trường.
Các chỉ tiêu phân tích nồng độ các tạp chất NOx, CO2, CO, bụi của lò nhiệt
phân cũng đáp ứng tiêu chuẩn Việt Nam về chất lượng không khí -tiêu chuẩn khí thải
công nghiệp.
Hiện nhóm nghiên cứu đã thỏa thuận chuyển giao công nghệ cho Công ty Cổ
phần Sài Gòn Kỹ nghệ năng lượng và môi trường, với dây chuyền công suất xử lý
200kg cao su phế thải/giờ.
(theo Thông Tấn Xã Việt Nam)
b.Sản xuất vật liệu xây dựng từ săm lốp thải
Chỉ với một ít chất xúc tác và phụ gia rẻ tiền dễ kiếm, Tiến sĩ Ngô Quang Minh
thuộc Bộ môn hoá, trường Đại học hàng hải cùng các đồng sự có thể biến một lượng
lớn cao-su phế thải thành gạch lát và đường "bê tông" chất lượng cao.
Ý tưởng tận dụng cao-su phế thải làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng đã
được ông Minh nghiền ngẫm từ lâu và nó càng được thúc đẩy thành hiện thực khi
thành phố Hải Phòng - nơi gia đình ông Minh sinh ốs ng lâm vào tình cảnh "bí" nơi
chôn lấp rác thải. Với số lượng rác thải lên tới khoảng 1.100m 3 rác/ngày, Hải Phòng
hiện đang phải gấp rút xây dựng những khu chôn lấp rác thải tạm thời ở những khu
vực vốn không được quy hoạch làm nơi chôn lấp rác với kinh phí đầu tư lên tới hàng
tỷ đồng.
Trong khi đó, rác thải cao -su ở Hải Phòng nói riêng và ở các địa phương khác
nói chung là một trong những loại rác bền vững trong môi trường, chiếm khối lượng
lớn và thể tích lớn nên là "thủ phạm" chính làm giảm tuổi đời các khu chôn lấp rác. Vì

vậy, việc giảm được khối lượng rác thải có ý nghĩa kinh tế rất lớn.
Theo Tiến sĩ Ngô Quang Minh, ở cao-su mềm, lượng lưu huỳnh chiếm khoảng
3-4% khối lượng. Trong mạch polyme, số nối đôi bị phá vỡ chỉ khoảng 8- 1 0% để liên
5


kết với các nguyên tử lưu huỳnh tạo thành mạng lưới không gian; trong ebonit, lượng
lưu huỳnh chiếm khoảng 50% và số nối đôi bị phá vỡ khoảng 80 - 90%, nghĩa là trong
mạch polyme vẫn còn một số nối đôi nguyên vẹn. Nếu ta loại được bớt lưu huỳnh ra
khỏi mạch và cắt bớt mạch polyme thành những đoạn ngắn, lại khôi phục khả năng
hoạt động của các nối đôi đó với một số cấu tử khác cùng sự trợ giúp của những chất
xúc tiến, chất phòng lão, chất làm mềm... sẽ tạo được một hệ thống tương đối đồng
nhất, liên kết chặt chẽ và bền vững về mặt cơ học và hoá học.
Để làm được điều này, ông Minh cho biết: chúng ta chỉ cần cung cấp cho caosu phế thải một lượng năng lượng vào khoảng 1/3-1/2 giá trị đủ để đốt cháy cao-su để
cao-su trở nên mềm dẻo đủ khả năng phối trộn với các hỗn hợp phụ gia vốn là những
chất có mặt trong cao-su khi sản xuất lần đầu. Sự phối trộn này cho phép tăng khả
năng đồng nhất hoá và tăng độ bền cơ hội và một số tính chất khác của cao-su tái sinh.
Ngoài thành phần chính là cao -su phế thải (khoảng 80%), ông Minh còn dùng thêm
một lượng đáng kể chất dẻo phế thải như PE, PP, PS... cũng là những chất có tác dụng
tăng cường độ đồng nhất của hỗn hợp.
Các mẫu hỗn hợp gồm: cao-su phế thải và chất dẻo phế thải đã nghiền nhỏ, chất
hoá dẻo, bột đá, ZnO, Na 2 CO 3 , chất xúc tiến... (theo một số công thức tỷ lệ khác nhau)
đã được thử nghiệm về tính chất lý hoá cho kết quả tương đương với các mẫu bê tông
đối chứng. Và như vậy người ta hoàn toàn có thể tận dụng cao-su phế thải như một
nguồn nguyên liệu để sản xuất vật liệu xây dựng. Từ kết quả nghiên cứu này, ông
Minh và các đồng sự tiếp tục xây dựng quy trình xử lý cao-su phế thải.
Yêu cầu của quy trình, theo ông Minh xác định, phải đơn giản, tiện lợi và hiệu
quả. Lốp các loại, săm, các chi tiết, dụng cụ bằng cao-su phế thải sau khi tách kim loại
sẽ được nghiền nhỏ bằng các máy nghiền trong nước đến kích thước khoảng
0,5x0,5cm. Các loại chất dẻo thải đã được rửa sạch và phơi khô cũng được nghiền nhỏ

đến kích thước đó rồi đưa trộn lẫn cao-su và chất dẻo theo tỷ lệ khối lượng thích hợp.
Các chất phụ gia, xúc tiến... theo công thức pha chế trên cũng được cho cả vào nồi nấu
là một thùng bằng thép kích cỡ tuỳ công suất thiết kế, đặt cố định trên bếp đun bằng
than. Hệ thống này có thể đặt trên xe cơ động. Phía trên nắp nồi nấu có ống khói. Phía
dưới là cửa lấy sản phẩm. Trong lòng nồi có thanh khuấy bằng thép. Hỗn hợp được
đun nóng và khuấy trộn đều đến khi t hành khối nhão sẽ được thêm một lượng nhỏ
6


nhựa đường (0,5-0,7% khối lượng) rồi đun tiếp đến khi chuyển thành một khối nhão
tương đối đồng nhất.
Theo tính toán sơ bộ của ông Minh, một cơ sở chế biến cao -su phế thải có sáu
công nhân, với vốn đầu tư ban đầu khoảng 500 triệu đồng cho một dây chuyền xử lý
phế thải cao-su thành gạch lát đơn giản, mỗi ngày vận hành hai ca, cơ sở này sản xuất
được 1.000 sản phẩm, tương đương với việc xử lý gần 1 tấn cao su phế thải. Chi phí
sản xuất gồm: hoá chất, nhân công, điện, than và các chi phí khác ch
ỉ khoảng trên
600.000 đồng/2 ca/ngày. Với nhu cầu lớn của nhiều cơ sở sản xuất về xử lý phế thải
cao-su, với những chính sách ưu đãi hiện hành cho ngành nghề về môi trường và khả
năng tiêu thụ sản phẩm, ông Minh tin tưởng cơ sở đầu tư dây chuyền xử lý cao-su phế
thải theo công nghệ của ông sẽ thu hồi vốn trong thời gian ngắn.
(Theo Ashui.com, Thời báo Kinh tế Việt Nam)
c.Tạo giải phân cách đường và gạch lát từ nguồn cao su phế thải.
Tiến sĩ Mai Ngọc Tâm, Trung tâm nghiên cứu vật liệu xây dựng TP.HCM vừa
giới thiệu hai sản phẩm: Giải phân cách đường và gạch lát thảm từ nguồn nguyên liệu
cao su phế thải.
Nguyên liệu tạo thành gạch cao su bình thường hiện nay thường gồm: Cao su
phế thải, cao su thiên nhiên, lưu huỳnh, than đen, chất xúc tiến, hóa dẻo, phòng lão. Để
tạo gạch lát thảm cao su từ cao su phế thải chỉ cần: Cao su phế thải, keo PU (loại keo
có khả năng kết dính cao), màu.

Quy trình công nghệ chế tạo hai sản phẩm trên từ cao su phế thải sử dụng và
keo PU: Sau khi ộn
tr hạt cao su, keo PU, màu, phụ gia, hỗn hợp trên sẽ được đổ
khuôn, ép và đóng rắn để tạo thành sản phẩm. Quá trình sản xuất an toàn, không gây ô
nhiễm môi trường.
Thử nghiệm, chế tạo và lắp đặt 100m giải phân cách ở đường Nguyễn Văn Trỗi,
đoạn quận 3, và 50m2 gạch cao su bằng cao su phế thải ở Trường tiểu học Huỳnh
Khương Ninh, quận 1 (TP.HCM) đã cho những kết quả khả quan.
Nguyên liệu tạo thành gạch cao su bình thường hiện nay thường gồm: Cao su
phế thải, cao su thiên nhiên, lưu huỳnh, than đen, chất xúc tiến, hóa dẻo, phòng lão. Để
tạo gạch lát thảm cao su từ cao su phế thải chỉ cần: Cao su phế thải, keo PU (loại keo
có khả năng kết dính cao), màu.
7


Quy trình công nghệ chế tạo hai sản phẩm trên từ cao su phế thải sử dụng và
keo PU: Sau khi ộn
tr hạt cao su, keo PU, màu, phụ gia, hỗn hợp trên sẽ được đổ
khuôn, ép và đóng rắn để tạo thành sản phẩm. Quá trình sản xuất an toàn, không gây ô
nhiễm môi trường.
(Theo báo Người Lao Động)
2.1.3. Tình hình tái chế cao su phế liệu trên thế giới
Các giải pháp tái chế cao su phế thải trên thế giới: bằng các cách như tạo cao su
tái sinh, vật liệu xây dựng, đốt trực tiếp phát điện, đốt trong lò xi măng, chuyển thành
dầu đốt.
Vào cuối năm 2003, Mỹ tạo ra khoảng 290.000.000 lốp xe phế liệu. Trong lịch
sử, các lốp xe phế liệu đã chiếm không gian trong bãi chôn lấp hoặc cung cấp nơi để
muỗi sinh sản và động vật gặm nhấm hoặc đổ bất hợp pháp. May mắn , thị trường bây
giờ dùng 80,4% của những phế liệu lốp xe lên từ 17% vào năm 1990. Các thị trường
này tái chế và sử dụng tiếp tục phát triển. Các lốp xe phế liệu cũ vẫn được dự trữ ở băi

rác, tuy nhiên. Theo Cơ quan B
ảo vệ Môi trường (EPA), trong năm 2003 khoảng
290.000.000 lốp xe phế liệu được tạo ra tại Hoa Kỳ
Năm 2003, thị trường cho lốp xe phế liệu đã được tiêu thụ 233.000.000, hay
80,4%, của 290.000.000 mỗi năm tạo ra lốp xe phế liệu:
 130.000.000 (44,7%) được sử dụng làm nhiên liệu
 56.000.000 (19,4%) được tái chế hoặc được sử dụng trong các dự án cơ khí dân
dụng
 18.000.000 (7,8%) được chuyển đổi thành cao su mặt bằng và tái chế thành các
sản phẩm
 12.000.000 (4,3%) được chuyển đổi thành đất cao su và sử dụng trong cao su
nhựa đường.
 9.000.000 (3,1%) được xuất khẩu
 6.500.000 (2,0%) được tái chế bằng cắt /dán /đục sản phẩm
 3.000.000 (1,7%) được sử dụng trong nông nghiệp và sử dụng linh tinh
 Khoàng 16.500.000 ốpl phế liệu được đắp lại.
290.000.000 lốp xe phế liệu được tái tạo lại.
8

Sau khi làm talông
ại, l


 Khoảng 27.000.000 lốp xe phế liệu (9,3%) được dự tính sẽ được xử lý tại bãi
chôn lấp
(Thông tin cơ bản. 22 /2/2006. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ. Ngày 05/ 6
/2006. <Http://www.epa.gov/garbage/tires/basic.htm> )
Người dân thường giả định rằng lốp xe được thu thập hoặc cuối cùng tập hợp để
tái chế sẽ được tái sanh vào sản phẩm mới. Không phải luôn luôn như vậy. Trong khi
có những công ty chấp nhận cho chế biến lốp xe ( với một khoản phí), chỉ có một số ít

bán để tái sinh như là một phần trong quá trình sản xuất. Nhiều công ty mạt sử dụng
lốp thải từ các bãi rác như là vật liệu để hạn chế các khoản phí và chi phí của các nhà
cung cấp gốc.
Môi trường, các cơ quan giáo dục, và chính phủ tiếp tục tìm ra những cách
sáng tạo và chi phí có hiệu quả để tận dụng lốp xe thải thành sản phẩm hữu ích và thân
thiện môi trường.
Vì vậy, dưới sự hướng dẫn của Ths. Trần Vĩnh Minh nhóm chúng tôi quyết định
nghiên cứu sản xuất gạch lót đường từ cao su phế thải mà nguồn nguyên liệu chủ yếu
là từ lốp xe, dây cuaroa… nhằm góp phần giải quyết vấn đề trên.
2.1.4. Những Vấn Đề Phát Sinh Đối Với Vỏ Xe Phế Liệu
Bảng 2.1: Sự phân bố của các vỏ xe phế thải hiện tại
50% : Vứt bỏ trên mặt đất
40% : Đốt
10%: Tái sử dụng

Hình 2.1 : Biểu đồ phân bố của vỏ xe phế thải.

9


Ta thấy rằng với lượng vỏ xe phế thải như hiện nay nhưng tỉ lệ tái sử dụng lại
chỉ chiếm 10%, con số này thực sự rất nhỏ so với lượng vỏ xe phải đem đi đốt hoặc
vứt bỏ trên những bải rác.
Vì vậy việc tái sử dụng là vấn đề hiển nhiên và thực sự cần thiết đối với mỗi
quốc gia, chỉ có tái sử dụng lại mới có thể giải quyết được vấn đề vỏ xe phế thải như
hiện nay.
a.Vấn đề bệnh tật
Những bệnh truyền nhiễm gây ra từ loài muỗi có thể gây chết người không còn là mới
đối với những người dân ở ban Ohio trong năm 2002. Cũng như hầu hết với những
người liên quan từ những tài liệu ghi lại.

Bây giờ nó chỉ giới hạn chỉ ở những vùng nhiệt đới và vùng cận nhiệt đới của thế giới,
những bệnh truyền nhiễm từ loài muỗi có thể kể đến là bệnh sốt vàng hay bệnh sốt rét,
những căn bệnh này đã cướp đi mạng sống của nhiều người dân ở các nước thuộc địa
trước đây khi vỏ xe phế thải đã bị vứt bỏ ở những vùng đất trống trên các nước này.
Ta biết rằng loài muỗi đẻ trứng trong nước động, cũng như nó có thể sinh sôi từ
trong những đống vỏ xe bị vứt bỏ và cả những vũng nước động lại bên trong vỏ xe sau
mỗi đợt trời mưa. Mỗi vỏ xe có thể là nguồn tuyệt vời để sinh ra hàng nghìn con muỗi
mang mầm bệnh trong mùa hè.

Hinh 2.2: Lốp xe phế liệu
Virut West Nile là loại nguy hiểm có thể gây ra chết người được truyền từ các
loại muỗi mang mầm bệnh này. Người ta đã thống kê năm 1999 lần đầu tiên phát

10


hiện loại virut này thì đến năm 2002 nó đã lan rộng ra 44 bang của Mỹ và đã có hơn
4000 trường hợp nhiễm bệnh, trong đó có 263 người đã chết.
Vấn đề ở đây là chúng ta không thể để tồn tại những đống vỏ xe như vậy vì đó
là nguồn lây lan bệnh tật có thể cướp đi mạng sống của nhiều người.
b.Vấn đề ô nhiễm môi trường
Một vấn đề không kém bệnh tật là tình trạng ô nhiễm môi trường do những vỏ
xe này mang lại. Thậm chí trước khi nền công nghiệp tái sử dụng vỏ xe đươc định hình
vào những năm 1960 và đầu năm 1970 thì những vỏ xe phế thải được tập trung thành
những đống lớn trên những bãi đất trống, quanh các công trình, quanh đường lộ… để
đốt. Lửa cháy rất dữ dội khi đốt những đống vỏ xe lớn, thật khó nếu muốn dập tắt nó.
Có những đống vỏ xe đến hàng tháng mới cháy hết, khi cháy chúng bốc lên những cột
khói đen mang đầy khí độc tỏa lên bầu trời và những dòng chất lỏng làm ô nhiễm
nghiêm trọng nguồn nước.
Việc đốt vỏ xe không chỉ làm ô nhiễm nguồn nước, không khí, đất mà nó còn

làm cho trái đất ngày càng nóng lên.

Hình 2.3: Tình trạng ô nhiễm môi trường và nguồn nước.
Nhận thấy những điều này, ở nhiều nước đã ngăn cấm việc đốt và vứt những vỏ
xe bừa bãi.
11


Ngoài ra, người ta còn nghiền những vỏ xe ra và chôn chúng vào trong lòng đất.
Tuy nhiên điều này cũng nhanh chóng bị nhiều nước lên tiếng phản đối khi họ nhận ra
rằng những vỏ xe bị chôn dưới lòng đất sẽ tác động đến nguồn nước ngầm và làm
nhiễm bẩn nguồn nước.
Cuối cùng, người ta lại mang những vỏ xe đến vứt ở các nước thuộc địa. Chính
điều nay đã gây nên những căn bệnh cướp đi mạng sống của rất nhiều người ở các
nước thuộc địa.
2.2.

Công nghệ tạo bột cao su từ vỏ xe phế thải

2.2.1. Bột Cao Su Tái Sử Dụng
2.2.1.1.

Thành phần của vỏ xe
Bảng 2.2: Thành phần đặc trưng trong một vỏ xe.
Những thành phần chính dùng trong sản
xuất một vỏ xe.
Thành phần đặc trưng của 1 vỏ xe
Cao su tổng hợp
Cao su thiên nhiên
Lưu huỳnh và hợp chất lưu huỳnh

Chất độn silica, than đen
Nhựa phenolic
Dầu hóa dẻo: aromatic, naphthenic,
paraffinic
Sợi gia cường: Polyester, Nylon, Etc.
Petroleum waxes
Chất màu: zinc oxide, titanium dioxide,
etc.
acid béo
Vật liệu trơ
Dây thép

Thành phần theo phần trăm trọng lượng của vỏ xe khách và xe tải:

12