Sử dụng hơi nước để lưu hóa cao su cho sản xuất ô tô và hàng không vũ trụ

Việc sử dụng hơi nước là trọng tâm của cả ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ. Không có hơi nước, không thể lưu hóa cao su được và không thể sản xuất sợi carbon. Bài viết này sẽ tìm hiểu ứng dụng của hơi nước trong các cơ sở sản xuất ô tô và hàng không vũ trụ.

Hơi và lưu hóa

Quá trình lưu hóa lần đầu tiên được thực hiện bởi nhà hóa học và kỹ sư người Mỹ Charles Goodyear vào năm 1839. Goodyear phát hiện ra rằng bằng cách kết hợp cao su tự nhiên và lưu huỳnh dưới nhiệt độ cao và để nó đông cứng, ông có thể tạo ra các loại cao su bền hơn.

Kể từ bước đột phá của Goodyear, quy trình lưu hóa đã dần phát triển để sử dụng các loại cao su tổng hợp. Ngày nay, quá trình lưu hóa cho phép chúng ta tạo ra các sản phẩm quan trọng như lốp xe và gioăng cao su cho động cơ.

Lưu hóa là gì?

Lưu hóa là một quá trình hóa học kết hợp cao su với các vật liệu khác dưới nhiệt độ cực cao để tạo ra các thành phần cao su bền hơn. Cao su tự nhiên hoặc tổng hợp được nung nóng với một thành phần như lưu huỳnh ở nhiệt độ khoảng 140 đến 160° F trong quá trình lưu hóa lốp. Điều này tạo ra một phản ứng hóa học phá vỡ và liên kết cả hai thành phần với nhau. Quá trình này gọi là “liên kết ngang”. Điều này truyền vào cao su một số đặc tính của các thành phần khác, cho phép cao su trở nên bền hơn hoặc linh hoạt hơn.

Tại sao cao su cần được lưu hóa?

Nếu không được lưu hóa, cao su không thể giữ được hình dạng mong muốn. Thay vào đó, cao su không khác gì một chất dính có độ đặc và kết cấu giống như kẹo cao su. Ở trạng thái này, cao su không phải là vật liệu đủ bền để chế tạo các sản phẩm như lốp xe.

Bằng cách lưu hóa cao su, có thể điều chỉnh nó để đáp ứng nhiều ứng dụng bằng cách thay đổi các đặc tính của nó. Chúng ta có thể muốn làm cho cao su bền hơn để tạo ra một lốp. Hoặc dạng cao su dẻo hơn để tạo ra một miếng đệm kín nhằm ngăn chặn dầu động cơ bị rò rỉ.

Hơi nước được sử dụng như thế nào trong quá trình lưu hóa?

Hơi nước đóng vai trò quan trọng trong quá trình lưu hóa lốp xe. Quá trình bắt đầu khi hỗn hợp cao su-lưu huỳnh được đặt vào khuôn lốp trong buồng hấp. Khi đó, một luồng hơi nước có áp suất cao sẽ được bắn vào khuôn. Áp suất và nhiệt độ cao này bắt đầu liên kết cao su và lưu huỳnh với nhau. Do nhiệt độ cực cao, cao su nở ra để lấp đầy khuôn rồi xử lý, tạo ra một chiếc lốp thành phẩm có độ bền cao.

Hơi nước và sợi carbon 

Sợi carbon là một vật liệu khác cực kỳ hữu ích trong ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ. Một lần nữa, hơi nước là một phần không thể thiếu trong quá trình sản xuất loại vật liệu nhẹ và bền này.

Sợi carbon là gì?

Sợi carbon là một loại vật liệu đáng kinh ngạc được làm từ các sợi nguyên tử carbon cực mỏng. Hàng nghìn sợi carbon này về cơ bản được xoắn lại với nhau để tạo ra một loại nguyên liệu thô bền nhưng dẻo.

Tại sao sợi carbon hữu ích trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và ô tô?

Sợi carbon rất bền, cứng hơn thép gần năm lần. Dù sở hữu sức mạnh to lớn này, nó cũng nhẹ hơn và linh hoạt hơn thép. Vật liệu đa năng này rất hữu ích trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và ô tô vì nó có thể tạo ra các tấm nhẹ, bền cho máy bay, xe đua và thậm chí cả các bộ phận của tàu con thoi. Những động cơ này cần phải nhẹ nhất có thể nhưng đủ bền để hạn chế các tác động của một lực cực lớn, chẳng hạn như xe đua đâm vào tường hoặc đối phó với lực to lớn được triển khai khi nổ máy động cơ phản lực.

Hơi nước được sử dụng như thế nào trong quá trình sản xuất sợi carbon?

Sợi carbon phải trải qua nhiều công đoạn khác nhau trước khi có thể được sử dụng. Mỗi nhà sản xuất sợi carbon sử dụng một quy trình hơi khác nhau và có sự riêng tư.  Hầu hết các công đoạn này đều cần nhiệt lượng lớn để ổn định nguyên liệu PAN (polyacrylonitrile) thô được sử dụng để tạo ra sợi và tinh chế chúng cho đến khi chỉ còn lại các phân tử carbon. Điều này giúp các nguyên tử carbon hình thành liên kết mạnh mẽ.

Đầu tiên, dung dịch polyme được trộn và kéo thành sợi để tạo thành sợi PAN (polyacrylonitrile) tiền thân. Những sợi này đều mỏng hơn tóc và có thể lên tới 12.000 sợi riêng lẻ. Tiếp theo là quy trình giặt, kéo căng và ổn định chuyên sâu bằng hỗn hợp hóa chất, trước khi sợi được hấp và sau đó để khô. Những sợi đã qua xử lý này sau đó được thu lại thành từng cuộn, sẵn sàng để dệt thành sợi carbon.

Để sử dụng hơi nước hiệu quả và tiết kiệm năng lượng cho doanh nghiệp, liên hệ DigiNexus ngay hôm nay!