Có 4 trạng thái cán cao su tiêu biểu (xem “Các trạng thái của cao su trong quá trình cán trộn” tại đây), tùy thuộc vào từng loại cao su mà thể hiện các trạng thái cán khác nhau. Đối với một vài loại cao su, quá trình cán bắt đầu từ vùng I và kết thúc ở vùng II; những loại cao su khác, trạng thái cán duy trì ở vùng II trong suốt quá trình cán, còn một số loại cao su bắt đầu từ vùng II và đi tới vùng III hoặc IV. Sự giải thích khoa học cho 4 vùng trạng thái cán như sau.
Trong vùng I, cao su quá cứng có nghĩa là mô-đun đàn hồi cao; còn trong vùng II cao su hình thành một vòng khít bao quanh trục cán do nó mềm hơn, mô-đun đàn hồi thấp hơn. Trong vùng I và II, tính đàn hồi của cao su là yếu tố điều khiển. Tính đàn hồi là khả năng phục hồi lại trạng thái ban đầu khi ngoại lực làm biến dạng ngừng tác động. Mặc dù, tính đàn hồi của cao su trong vùng I và II chiếm ưu thế nhưng ta thấy nhiệt độ của cao su tăng lên theo tiến trình cán; đó là năng lượng do ma sát nội, chính là sự đóng góp của tính nhớt. Vật liệu nói chung và cao su nói riêng đều có cả tính nhớt và tính đàn hồi, tùy vào điều kiện cụ thể mà một trong chúng trội hơn. Chúng ta hãy xem xét khía cạnh năng lượng của vấn đề này. Khi một năng lượng cơ học nhất định được truyền vào cao su. Một phần năng lượng này được tích trữ dưới dạng năng lượng đàn hồi và phần còn lại được tích trữ dưới dạng nhiệt, do ma sát nội sinh ra. Phần năng lượng được chuyển thành nhiệt tiêu hao và làm cho cao su nóng lên, chỉ có phần năng lượng đàn hồi được hồi phục hiệu quả từ sự biến dạng. Vì vậy, trong vùng I và II, tỷ số năng lượng tích trữ trên năng lượng tiêu hao là rất cao. Trong vùng IV, mô-đun đàn hồi trở nên thấp hơn nhiều so với vùng II, nó ở trạng thái chảy, dính và biến dạng vĩnh viễn khi có ngoại lực tác động. Trong vùng này, tính nhớt là yếu tố điểu khiển. Còn trong vùng III là vùng biên giới mà tính đàn hồi và tính nhớt cạnh tranh với nhau để điều khiển trạng thái chung của cao su. Các tấm cao su được cán từ vùng này không đều có những khu vực trên tấm cao su là vùng II, những khu vực khác là vùng IV, chúng đan xen lẫn nhau, tạo nên hiện tượng võng xuống.
Ta thấy nhiệt độ là một yếu tố (động lực) trạng thái quan trọng. Nhờ sự tăng nhiệt độ trong quá trình cán cao su mà cao su thay đổi trạng thái từ vùng I tới vùng IV. Do đó, thay vì tính nhớt của cao su được nhiệt tạo ra (do ma sát nội), ta có thể gia nhiệt ngoài máy hoặc cao su để mang đến một sự thay đổi tính nhớt tương tự, điều này rất có ích cho những máy cán, nghiền cao su kín, không thay đổi được kích thước khe cán hoặc các loại cao su có tính đàn hồi ban đầu rất cao.
Tham khảo từ tài liệu The Science and Practice of Rubber Mixing, Nobuyuki Nakajima, Smithers Rapra Press, 2000, trang 25 - 27
(vtp-vlab-caosuviet)
