CHƯƠNG 1: GiỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG POLYMER • Nguyên liệu + Phương pháp sản xuất (công nghệ gia công) sản phẩm
1
I. Nguyên liệu sản xuất: Polymer I.1 Khái niệm polymer Poly (nhiều) + meros (phần)
1
• Polymer là những hợp chất mà phân tử của chúng gồm những nhóm nguyên tử được nối với nhau
bằng những liên kết hóa học tạo thành những mạch dài và có khối lượng phân tử lớn. • Trong mạch chính của polymer những nhóm nguyên tử này được lặp đi lặp lại nhiều lần.
• Polymer là một hợp chất cao phân tử nhưng hợp chất cao phân tử chưa chắc là polymer. 1
I.2 Phân loại polymer a. Nhựa nhiệt dẻo b. Nhựa nhiệt rắn c. Nhựa đàn hồi (cao su)
1
Sản phẩm sản xuất từ nhựa nhiệt dẻo
Nhựa nhiệt dẻo nguyên liệu
1
a.Nhựa nhiệt dẻo • Nhiệt độ thường: ở trạng thái rắn, gia nhiệt thì chảy lỏng, làm nguội thì trở về trạng thái rắn. • Không xảy ra phản ứng hóa học trong quá trình chuyển trạng thái. • Tái sinh được
1
Nhựa nhiệt rắn nguyên liệu
1
b. Nhựa nhiệt rắn • Nhiệt độ thường: ở trạng thái lỏng, khi gia nhiệt và/hoặc có xúc tác thì đóng rắn và khi đã đóng rắn thì không trở về trạng thái lỏng được nữa (không tan, không nóng chảy). • Có xảy ra phản ứng hóa học trong quá trình chuyển trạng thái. • Không tái sinh được 1
Ứng dụng của nhựa nhiệt rắn Sơn, vecni keo dán (chất kết dính)
Ứng dụng của nhựa nhiệt rắn Vật liệu composite
Sợi thủy tinh + Nhựa
Sản phẩm composite
c. Nhựa đàn hồi (cao su) • Có các đặc điểm tương tự nhựa nhiệt rắn nhưng có tính đàn hồi cao. *
1
Cao su nguyên liệu
1
Sản phẩm sản xuất từ cao su
Găng tay
Núm ti
Bong bóng
Dây thun buộc đồ
Nệm
Sản phẩm sản xuất từ cao su
Cao su chống thấm lót sàn gỗ Cao su chống rung Vỏ, ruột xe
Cao su giảm chấn
Vòng đệm cao su chịu dầu
Cao su làm chân đế
II. CÔNG NGHỆ GIA CÔNG • Mỗi loại polymer có một đặc tính khác nhau nên phương pháp gia công cũng khác nhau.
1
II.1 Phương pháp gia công cao su • Sơ luyện hỗn luyện tạo hình lưu hoá.
1
II.2 Phương pháp gia công nhựa nhiệt rắn • Sản xuất sơn, vecni, keo dán… • Sản xuất vật liệu composite: gia công bằng phương pháp lăn tay, phun, quấn,…
1
Phương pháp lăn tay
Phương pháp phun
1
Phương pháp quấn sợi
1
II.3 Phương pháp gia công nhựa nhiệt dẻo • • • •
Ép phun Đùn Thổi khuôn Thổi màng
1
II.4 Phương pháp trộn polymer • Phương pháp trộn kín • Phương pháp trộn hở
1
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT 2.1 Quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của polymer 2.2 Phân loại nhựa 2.3 Giới thiệu một số loại nhựa thông dụng 2.4 Mã nhận dạng nhựa 2.5 Những tính chất kỹ thuật của polymer 1
2.1 Quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của polymer
1
2.1.1 Độ trùng hợp (DP - Degree Polymerization) • Độ trùng hợp (DP) biểu thị số mắc xích cơ sở có trong đại phân tử. • M: Trọng lượng phân tử* 1 mạch polymer • m: Trọng lượng phân tử 1 mắc xích cơ sở
VD:
Độ trùng hợp = n
• Nhựa có độ trùng hợp cao thì có tính dẻo dai, khả năng chống va đập, chịu mài mòn tốt. 1
2.1.2 Cấu trúc mạch polymer • Mạch thẳng (linear) • Mạch nhánh (branched)
• Mạng lưới không gian (crosslink)* 1
• Polymer mạch thẳng có các mạch phân tử thẳng, khi kết tinh các mạch này sẽ dễ sắp xếp chặt chẽ, có trật tự nên có độ kết tinh và tỷ trọng cao hơn polymer mạch nhánh. các tính chất cơ học (độ cứng, độ bền uốn, độ bền kéo đứt) của polymer mạch thẳng tốt hơn polymer mạch nhánh.
• Polymer mạch không gian không tan trong dung môi* và độ bền nhiệt cao. 1
2.1.3 Thành phần monomer • Homopolymer (polymer đồng đẳng) : trong thành phần mạch phân tử chỉ chứa 1 loại monomer. -A-A-A-A-A-A-A-AA: là một monomer • Copolymer (polymer đồng trùng hợp): trong thành phần mạch phân tử chứa trên hai loại momomer.*
-A-A-B-A-B-A-B-B-AA, B: là các monomer khác nhau 1
• Homopolymer mạch phân tử chỉ chứa 1 loại monomer có tính đồng nhất cao, dễ sắp xếp đều đặn, trật tự nên có độ kết tinh cao và do đó các tính chất cơ lý cao hơn copolymer.
1
2.1.4 Các nhóm phân cực • Khi trong monomer có sự hiện diện của các nhóm phân cực (-NH2, -COO, -OH, Cl, -F,…) thì lực liên kết giữa các phân tử tăng tăng độ kết tinh, tăng độ bám dính.
1
2.1.5 Trạng thái tập hợp và trạng thái pha a. Trạng thái tập hợp: • Về nguyên tắc, tất cả các chất có thể tồn tại ở 3 trạng thái tập hợp: rắn, lỏng, khí. • Trạng thái tập hợp của 1 chất được xác định bởi cân bằng giữa năng lượng liên kết Elk (mang các nguyên tử lại gần nhau) và năng lượng nhiệt Enh (đẩy các nguyên tử ra xa nhau) Enh = k.T vaø Elk = const k: haèng soá Boltzman = 1,382.10-23J/K • Khi T tăng, Enh tăng làm mất đi các cấu trúc trật tự.
• Khí: trạng thái mất trật tự hoàn toàn. • Rắn: trạng thái trật tự hoàn toàn. • Lỏng: là trung gian giữa 2 trạng thái trên.
b. Trạng thái pha • Theo quan điểm cấu tạo, các pha khác nhau là do cách sắp xếp của các phân tử. • Có 2 trạng thái pha: – tinh thể (kết tinh) – vô định hình.
• Trạng thái pha vô định hình: Các mạch polymer sắp xếp ngẫu nhiên, không có trật tự. Vật liệu có thể ở thể rắn hoặc lỏng*. • Trạng thái pha tinh thể (kết tinh): Các mạch polymer sắp xếp một cách có trật tự. Vật liệu ở thể rắn. • Trong thực tế, polymer thường ở trạng thái bán kết tinh là trạng thái trong đó vừa có những vùng pha kết tinh vừa có những vùng pha vô định hình xen kẽ nhau.
• Tỷ lệ giữa vùng kết tinh so với toàn khối polymer gọi là độ kết tinh. Trạng thái vô định hình
Trạng thái bán kết1tinh
• Polymer vô định hình có độ trong suốt cao hơn polymer kết tinh. VD: Nhựa PMMA (Poly methyl methacrylate) có độ trong suốt cao hơn thủy tinh vô cơ. • Polymer kết tinh có tính chất cơ lý cao hơn polymer vô định hình.* • Độ kết tinh phụ thuộc vào tốc độ làm nguội. Làm nguội chậm thì độ kết tinh cao và ngược lại. • Nếu cho thêm chất hóa dẻo thì độ kết tinh giảm.
1
• Các polymer vô định hình tuỳ thuộc vào nhiệt độ có thể có 3 trạng thái lý học: Traïng thaùi Thuyû tinh
Traïng thaùi Mềm cao
Tg Dao ñoäng Nguyeân töû
Traïng thaùi Chaûy nhôùt
Tm Dao ñoäng Ñoaïn maïch
Chuyeån ñoäng Phaân töû
Tg: Nhieät ñoä hoaù thuyû tinh Tm: Nhieät ñoä chaûy nhôùt
38
• Trạng thái thuỷ tinh: đặc trưng bởi sự dao động của các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử trong mạch phân tử quanh các vị trí cân bằng nào đó. • Trạng thái mềm cao: đặc trưng bởi sự dao động của các đoạn mạch, do đó mạch polymer có khả năng uốn dẻo. • Trạng thái chảy nhớt: đặc trưng bởi độ linh động của toàn mạch đại phân tử.
1
• Nhiệt độ hoá thuỷ tinh (Tg): là nhiệt độ tại đó nhựa bắt đầu chuyển sang trạng thái thủy tinh.* • Nhiệt độ (Tm): là nhiệt độ tại đó nhựa bắt đầu chuyển sang trạng thái chảy nhớt.* • Nhiệt độ gia công (Tp) (Tp – Temperature processing): là nhiệt độ mà làm cả hỗn hợp nhựa chảy dẻo ra, đáp ứng khả năng gia công và cho sản phẩm hoàn hảo nhất.* • Nhiệt độ gia công lúc nào cũng lớn hơn nhiệt độ nóng chảy.*
1
2.2 Phân loại nhựa • Trong sản xuất nhựa phân thành 4 loại: –Nhựa thông dụng –Nhựa kỹ thuật –Nhựa kỹ thuật chuyên dụng –Nhựa hỗn hợp
1
a. Nhựa thông dụng • Là loại nhựa được sử dụng số lượng lớn. • Dùng nhiều trong những vật dụng thường ngày. • Giá rẻ • VD: PE, PP, PS, ABS, PVC, PET…
1
b. Nhựa kỹ thuật • Là loại nhựa có tính chất cơ lý (độ bền kéo, bền uốn, va đập,…) trội hơn so với các loại nhựa thông dụng. • Ứng dụng để sản xuất các chi tiết yêu cầu tính năng cao. • Giá đắt.
1
Một số loại nhựa kỹ thuật Tên nhựa PolyAmide (Nylon) PolyCarbonate PolyAcetal Poly Phenylene Sulfide Poly Buthylene Terephthalate
Tên viết tắt PA PC POM PPS PBT
1
c. Nhựa kỹ thuật chuyên dụng • Chỉ dùng với số lượng ít, trong một số lĩnh vực riêng biệt. Giá rất cao. Tên nhựa Tên viết tắt Poly Phenylene Sulfide PPS Poly Ester kết tinh dạng lỏng LCP Poly Imide PI Poly Tetra Fluoro Ethylene PTFE Poly Ether Imide PEI Poly Amide Imide PAI 1
d. Nhựa hỗn hợp • Phối hợp tính năng ưu việt của các loại nhựa và hạn chế những tính năng yếu kém của nó từng loại riêng lẻ. • VD: PC/PET, PC/ABS, PA/PP,…
1
2.3 Giới thiệu một số loại nhựa thông dụng
1
1. Cấu tạo, tính chất, ứng dụng của các loại nhựa thông dụng (PE, PP, PVC, PS, ABS, PMMA)
2. Cấu tạo, tính chất, ứng dụng của các loại nhựa kỹ thuật (PA, PC, POM, PET, EVA, PTFE (Teflon))
1
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT 2.1 Quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của polymer 2.2 Phân loại nhựa 2.3 Giới thiệu một số loại nhựa thông dụng 2.4 Mã nhận dạng nhựa 2.5 Những tính chất kỹ thuật của polymer 1
2.4 Mã nhận dạng nhựa
1
2.4 Mã nhận dạng nhựa • Mã nhận dạng là kí hiệu đặc biệt để người sử dụng dễ nhận biết nhựa đó là gì. • Mã nhận dạng nhựa có hình tam giác, bên trong có số kí hiệu cho loại nhựa. • Mã nhận dạng nhựa dùng để nhận biết, phân loại, tái chế và biết cách sử dụng đạt yêu cầu kỹ thuật. 1
2.5 Những tính chất kỹ thuật của polymer
1
2.5.1 Tỷ trọng Vật liệu Kim loại Gốm sứ Mica Sợi thủy tinh Oxyt Titan Cacbonate canxi
Tỷ trọng (g/cm3) 2,9 – 9,0 2,1 – 5,3 2,0 – 3,8 2,54 3,9 – 4,2 ≈ 2,7
1
Vật liệu Poly propylene PP High Density PE (HDPE) Low Density PE (LDPE) Polystyrene (PS) PolyMethyl methacrylate (PMMA) PVC Nylon Polycacbonate PC* PET ABS
Tỷ trọng (g/cm3) 0,9 0,95 0,90 1,05 1,14 1,40 1,09 – 1,14 1,2 1,34 1,04 1
• Nhựa có tỷ trọng tương đối thấp, dao động từ 0,9 – 2 g/cm3 • Nhựa nhẹ bằng ½ nhôm, nhẹ hơn từ 5 – 7 lần so với sắt, thép, đồng, chì. • Đặc biệt các loại nhựa khi gia công thành sản phẩm xốp thì có tỷ trọng rất thấp (0,02 – 0,1 g/cm3) và có độ truyền nhiệt rất nhỏ. Tỷ trọng cao ↔ độ kết tinh cao, độ co thể tích thấp. 1
2.5.2 Chỉ số chảy (MI – Melt Index) • Thể hiện tính lưu động của vật liệu khi gia công. • Phương pháp đo lường chỉ số nóng chảy là ASTM D1238 hoặc ISO 1133. 1
• Máy đo chỉ số chảy bao gồm một cái nòng được gia nhiệt và 1 piston. • Tải trọng được đặt lên trên những piston để tạo áp lực lên khối nhựa chảy nhớt ở nhiệt độ cao, dòng nhựa sẽ thoát ra ngoài thông qua một miệng chảy có kích thước Φ = 2,1mm. Khối lượng nhựa chảy ra trong 10 phút gọi là chỉ số chảy, đơn vị là gam/10 phút. • Ví dụ: Chỉ số chảy của PE là 3 có nghĩa là với thử nghiệm trên, ta thu được 3g PE chảy qua lỗ tròn Φ = 2,1 mm trong thời gian 10 phút, trong điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định. 1
Ý nghĩa • Chỉ số chảy càng lớn (trong sản xuất gọi là Nhựa nhẹ lửa) thể hiện tính lưu động của vật liệu càng cao. (vật liệu chảy vào khuôn nhanh, áp suất đòi hỏi không cao, khuôn lâu mòn, kích thước và hình dạng sản phẩm chính xác, chất lượng sản phẩm đồng đều) • Chỉ số chảy quá cao thì sản phẩm có nhiều bavia 1
• Chỉ số chảy càng thấp thể hiện tính lưu động của vật liệu kém. Cần tăng áp suất phun, tăng nhiệt độ gia công. • Trong gia công sản phẩm, tùy theo phương pháp gia công và yêu cầu của sản phẩm để chọn vật liệu có chỉ số chảy thích hợp. 1
2.5.3 Độ hút ẩm • Được xác định bằng mức hút nước của nhựa. • Phương pháp đo: lấy mẫu nhựa sấy khô rồi cân trọng lượng của nó. Sau đó ngâm mẫu nhựa 24 giờ rồi lấy ra cân lại. Tỷ lệ % tăng trọng lượng là mức hấp thụ nước. 1
Loại nhựa PE, PP PS PVC cứng PVC mềm PBT, PET PC POM Nylon 6.6 Nylon 6
Mức hút ẩm (%) < 0,01 < 0,04 0,01 – 0,04 0,5 – 1,0 0,1 0,15 0,21 2,8 3,5 1
1
• Nhựa không có nhóm phân cực Độ hấp thụ nước thấp. • Nhựa có nhóm phân cực Độ hấp thụ nước cao.
1
Ý nghĩa • Hàm lượng ẩm trong nguyên liệu cao ảnh hưởng đến quá trình gia công (phải kéo dài thời gian duy trì áp) và chất lượng sản phẩm (bị cong vênh, bề mặt sần sùi, long lánh ánh bạc trên bề mặt, lỗ xốp trong sản phẩm,…) phải sấy nhựa trước khi gia công. • Nhiệt độ và thời gian sấy khác nhau tùy theo từng loại nhựa. 1
Loại nhựa
PE*, PP* PS* PC ABS PET POM Nylon 6 và 6.6
Nhiệt độ sấy (oC) 60 – 80 70 120 80 – 100 130 80 80
Thời gian sấy (giờ) 1-2 1-2 2–4 2–4 2–4 1–2 1-2 1
2.5.4 Mức thông hơi • Là mức độ thông hơi khó hay dễ của màng nhựa (film) hay tấm nhựa (sheet).
• Đây là chỉ tiêu rất quan trọng trong việc sản xuất bao bì (dạng màng) hoặc chai lọ (sản phẩm rỗng).
1
• Tính thông hơi trong không khí của các loại màng nhựa có độ dày 0,03 mm ở nhiệt độ 24oC. Tên vật liệu nhựa PVC LDPE HDPE PC Polyester Nylon 6 PP Nylon 6.6
Tính thông hơi qua cm3/m2/giờ CO2 O2 N2 2,12 0,88 0,33 1480 – 1700 380 – 470 100 - 133 424 – 636 117 – 175 33 – 50 700 114 20 4,24 2,34 2,12 0,88 530 – 740 146 – 234 0,42 0,29 1
• Ứng dụng: PA dùng làm bao bì hút chân không. • Có thể chế tạo màng đa lớp bằng cách ghép các màng khác nhau để tăng tính năng sản phẩm.
1
2.5.5 Độ co thể tích • Là % chênh lệch giữa kích thước của sản phẩm sau khi lấy ra khỏi khuôn được định hình và ổn định kích thước so với kích thước của khuôn.
• Đây là một chỉ số cực kì quan trọng khi thiết kế khuôn để làm ra những sản phẩm có độ chính xác kích thước cao. • Khi độ co rút quá lớn còn gây nhiều khuyết tật khác như: cong vênh, rạn nứt. 1
Mức co rút định hình Loại nhựa (0,1%cm/cm) ABS 6,0 AS 5,0 VĐH PS 6,0 PC 7,0 POM 15 Nylon 6 15 Kết tinh Nylon 6.6 15 PBT 20 PP 20 • Nhựa kết tinh có độ co rút lớn hơn nhiều lần so với nhựa vô định hình.* 1
Độ co thể tích phụ thuộc vào các yếu tố: • Bản chất của polymer: mỗi loại polymer có giới hạn co thể tích khác nhau. Đối với loại nhựa nhiệt rắn, độ co thể tích còn phụ thuộc vào mật độ nối ngang khi đóng rắn. • Độ ẩm nguyên liệu: Sự co thể tích do mất ẩm và các chất dễ bay hơi trong quá trình gia công. • Điều kiện gia công: quan trọng là nhiệt độ gia công và cách thức làm nguội. • Chất độn: sự hiện diện của các chất độn thường làm giảm độ co thể tích. 1
Loại nhựa
VĐH
Kết tinh
ABS AS PS PC POM Nylon 6 Nylon 6.6 PBT PP
Mức co rút định hình (0,1%cm/cm) Nhựa thuần
Sau khi có 30% sợi thuỷ tinh
6,0 5,0 6,0 7,0 15 15 15 20 20
1,0 0,5 0,5 1,0 5,0 3,5 4,0 4,0 4,0
1
2.5.6 Nhiệt độ gia công (tp – Temperature processing) • Nhiệt độ gia công là nhiệt độ làm cho cả hỗn hợp nhựa chảy ra, đáp ứng khả năng gia công và cho sản phẩm hoàn hảo nhất. • Nhiệt độ gia công của các nguyên liệu khác nhau thường được xác định bằng thực nghiệm. • Khi lựa chọn nhiệt độ gia công cần lưu ý các đặc điểm: nhiệt độ hóa thủy tinh, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ phân hủy. 1
2.5.7 Khối lượng riêng gộp (⍴g ) • Là tỷ số giữa khối lượng của vật liệu và thể tích gộp (đổ đống) mà vật liệu chiếm chỗ.
1
• Khối lượng riêng gộp khác với khối lượng riêng thật của vật liệu. • Thí dụ: khối lượng riêng gộp của cát khô là 1200 kg/cm3, trong khi đó khối lượng riêng thật là 1500kg/cm3. • Khối lượng riêng gộp phụ thuộc hình dạng, kích thước, mức độ xếp chặt của vật liệu. 1
• Khối lượng riêng gộp là một số liệu không thể thiếu khi tính toán thể tích phần chứa nguyên liệu nguyên liệu của thiết bị như: thể tích buồng nạp nguyên liệu của máy ép phun, xilo, …
1
2.5.8 Hệ số nén ép K • Là tỷ số giữa khối lượng riêng sản phẩm ( ⍴ ) trên khối lượng riêng gộp ( ) của nguyên liệu.
• K thể hiện sự biến đổi thể tích của khối lượng vật liệu khi đưa vào quá trình gia công. 1
2.5.9 Thành phần cỡ hạt – kích thước hạt • Nguyên liệu có kích thước hạt đồng đều sẽ thuận lợi hơn khi gia công: trộn lẫn với các chất khác đều hơn, sự gia nhiệt dễ đồng nhất hơn.
1
CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ TRỘN POLYMER 3.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRỘN POLYMER 3.2 GiỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ TRỘN
79
3.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRỘN POLYMER 3.1.1 Khái niệm và mục đích trộn 3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trộn 3.1.3 Trộn phân bố và trộn phân tán 3.1. 4 Cơ chế quá trình trộn
1
3.1.1 Khái niệm và mục đích trộn Khái niệm: • Trộn là quá trình trong đó các chất phụ gia được đưa vào và phân tán trong pha polymer tạo nên một hệ đồng nhất.
1
Mục đích: • Trộn đều và phân bố các loại vật liệu khác nhau trong hỗn hợp (polymer, phụ gia, độn, màu…) • Trong khi gia công quá trình trộn hỗ trợ cho việc truyền nhiệt, giúp cho khối vật liệu có nhiệt độ đồng đều. • Nếu hỗn hợp ở dạng past thì quá trình trộn còn làm nhuyễn và dẻo vật liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình gia công. 1
3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trộn • Moãi polimer coù moät nhieät ñoä troän toái öu: möùc ñoä giaûm caáp thaáp nhaát. • Quaù trình troän thöïc hieän bôûi taùc ñoäng cô hoïc cuûa thiết bị troän.
1
Tác động của cơ và nhiệt đến sự giảm cấp Möùc ñoä giaûm caáp
Aûnh höôûng cuûa cô
Aûnh höôûng cuûa nhieät Aûnh höôûng toång coäng
Topt
Nhieät ñoä 84
3.1.3 Trộn phân bố và trộn phân tán • Quá trình trộn được phân biệt thành: – Trộn phân bố – Trộn phân tán
1
a. Trộn phân bố • Trộn phân bố là quá trình phân bố các chất độn vào khối polymer liên tục. • Không chú ý đến vấn đề pha phân tán là hạt sơ cấp hay tập hợp hạt độn. Chỉ chú ý đến sự đồng đều của hạt ở mức độ vĩ mô. • Trong quá trình trộn yêu cầu độ lớn của lực tác độngkhông cao.
1
b. Trộn phân tán • Các hạt độn phải bị phá vỡ và chất độn phân tán dưới dạng các hạt sơ cấp. • Để phân tán hạt độn dưới dạng sơ cấp, lực tác động phải đủ lớn để thắng lực hút giữa các hạt sơ cấp.
1
3.1.4 Cơ chế quá trình trộn • Khi trộn vật liệu hạt, các hạt chịu tác dụng của những lực có hướng khác nhau và chuyển động của hạt chính là hệ quả tác động hỗn hợp của các lực đó. • Ngoài ra cơ chế trộn còn phụ thuộc vào cấu trúc máy trộn và phương pháp tiến hành quá trình.
1
Các quá trình cơ bản trong các máy trộn Tạo các lớp trượt với nhau theo các mặt phẳng Chuyển dịch một nhóm hạt từ vị trí nay đến vị trí khác Thay đổi vị trí của từng hạt riêng lẻ Phân tán từng phân tử do va đập vào thành thiết bị Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận lớp
Trộn cắt Trộn đối lưu
Trộn khuếch tán Trộn va đập Trộn nghiền 1
3.2 GiỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ TRỘN 3.2.1 Máy cán 2 trục (máy trộn hở) 3.2.2 Máy trộn kín 3.2.3 Một số loại máy trộn khác
1
3.2.1 Máy cán 2 trục
1
a. Cấu tạo: Gồm 2 trục rỗng làm bằng thép, quay ngược chiều nhau. Sát mặt trong của trục có bố trí hệ thống đường ống cho nước giải nhiệt chạy qua. • Hai bánh răng điều chỉnh khe hở giữa hai trục được bố trí hai bên phía thao tác. 1
Ở 2 đầu trục có bộ phận giống như lưỡi gà có thể điều chỉnh ra vào được, có nhiệm vụ tránh cho lớp vật liệu dồn về 2 đầu trục khó cắt hoặc điều chỉnh chiều rộng tấm khi xuất tấm.
Phía dưới là khay hứng nguyên liệu rơi ra. Ngoài ra còn có bộ phân dừng khẩn cấp khi có sự cố.
b. Nguyên lý làm việc • Máy cán 2 trục làm việc gián đoạn. Cụm chi tiết làm việc là 2 trục rỗng, đặt song song trên cùng một mặt phẳng nằm ngang. • Các trục này quay với vận tốc khác nhau và ngược chiều. • Tỷ số vận tốc dài giữa 2 trục gọi là tỷ tốc (f)
• Tỷ tốc là thông số quan trọng cần lưu ý khi sử dụng máy cán 2 trục. • f càng lớn thì ứng suất tác dụng càng lớn, sự phá vỡ 1 cấu trúc càng mạnh, nhiệt sinh ra càng nhiều.
Nguyên lý làm việc • Vật liệu gia công khi đưa vào máy bị các trục quay ngược chiều kéo vào khoảng giữa 2 trục nhờ lực liên kết nội và lực ma sát của vật liệu với bề mặt trục. • Lực cắt và lực nén càng gia tăng khi vật liệu càng đi sâu vào khe trục tương ứng với sự gia tăng của ứng suất trượt và ứng suất nén.. • Các ứng suất này gây biến dạng trong khối vật liệu và làm vật liệu chảy qua khe trục. • Các biến dạng tạo nên bề mặt tiếp xúc mới giúp quá trình phân tán các phụ gia vào khối polymer dễ dàng hơn. 1
• Các ứng suất phát sinh càng lớn, biến dạng càng mạnh mẽ khi tỷ tốc càng cao và khe hở trục càng bé. • Dưới tác dụng của ma sát nội và ngoại, khối vật liệu sẽ nóng lên dễ dàng tạo thành một khối đồng nhất và liên tục. • Ra khỏi khe trục, tấm vật liệu thường bám vào bề mặt trục trước (có vận tốc dài bé). • Để đạt được độ đồng nhất và sự mềm dẻo cần thiết, vật liệu được cho qua khe hở trục nhiều lần.
1
Vận hành và thao tác
1
Vận hành và thao tác • • • • • • • •
Mở nước giải nhiệt tối đa cho trục quay. Mở động cơ vận hành Mở cự ly khe trục theo yêu cầu Đặt cao su lên trục trước để cao su đi vào khe hở hai trục. Cho cao su đi qua khe hở vài lần để đạt độ dẻo cần thiết. Cho các phụ gia vào (phụ gia khó phân tán cho trước, dễ phân tán cho sau. Phụ gia rắn cho trước, lỏng cho sau) Thực hiện cắt đảo, cán đổi đầu, gấp tam giác… để trộn đều phụ gia. Mở cự ly khe trục theo yêu cầu để xuất tấm cao su với độ dày cần thiết. 1
Các công dụng của máy cán 2 trục Mục đích Sơ luyện Hỗn luyện
Giải thích làm mềm cao su trước khi cho phụ gia. trộn hệ lưu hóa vào hỗn hợp cao su
Xuất tấm Gia nhiệt
Cán dập Cán nghiền
Cán lọc
Tỉ tốc f 1 – 1,07 1 – 1,07 1
cho hỗn hợp polymer đến nhiệt độ cần thiết
1,22 – 1,27
nghiền sơ bộ cao su cũ, nhựa hỏng … 2,42 – 2,55 trong quá trình tái sinh nguyên liệu nghiền mịn cao su cũ, nhựa cũ, nhựa 2,55 – 4 nhiệt rắn loại các vật liệu dạng sợi, các chất bẩn cơ học trong cao su cũ trước khi tiến hành tái sinh. Trục cán có dạng đặc biệt lớn ở giữa, nhỏ ở hai đầu giống như quả bom. 1
Nhược điểm: • Hiệu quả trộn thấp nên thời gian của một chu kì trộn dài, năng lượng tiêu tốn cho đơn vị khối lượng nguyên liệu lớn hơn so với các thiết bị khác. • Thao tác nặng nhọc, vất vả. • An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp thấp. Ưu điểm: • Có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như sơ luyện, hỗn luyện, xuất tấm, gia nhiệt… trong đó có những chức năng mà máy trộn kín không thực hiện được (xuất tấm). 1
3.2.2 Máy trộn kín
1
Cấu tạo: • Gồm 1 buồng có 2 roto hình quả trám quay ngược chiều nhau. • Thể tích buồng trộn được giới hạn bằng một quả nén có tác dụng nén các nguyên liệu xuống buồng máy và chịu tác dụng của các trục quay. 1
• Hệ thống nước giải nhiệt được bố trí xung quanh buồng trộn và cả trong trục roto.
Cấu tạo roto 1
Cấu tạo roto 1
Nguyên lý hoạt động • Khi roto quay vật liệu bị đảo trộn, mạnh nhất ở vùng 2 roto gặp nhau. • Phần vật liệu nằm ở đỉnh roto và vách buồng trên sẽ xuất hiện các ứng suất trượt, gây nên các biến dạng trượt, giúp phân tán các chất được dễ dàng. • Các ma sát ngoại và nội trong khối vật liệu sẽ làm nóng khối vật liệu tạo thành một khối đồng nhất và liên tục. 1
• Nhiệt độ của khối vật liệu được điều chỉnh bằng hệ thống nước giải nhiệt ở vỏ máy và trong trục roto có thể cho nước giải nhiệt hoặc hơi gia nhiệt vào. • Các phụ gia và polymer được cho vào máy qua cửa nạp liệu. Sau một thời gian trộn nhất định, hỗn hợp được tháo ra ở cửa tháo liệu dưới dạng khối. • Để thuận tiện cho việc gia công tiếp theo, khối vật liệu thường phải đưa qua máy cán 2 trục để cán thành tấm. 1
Công dụng: • Thường dùng hỗn luyện cao su Ưu điểm: • Hiệu quả trộn , năng suất trộn cao • An toàn vệ sinh công nghiệp tốt Các thông số gia công: • Hệ số làm đầy • Nhiệt độ vách buồng trộn • Vận tốc roto 1
Phân tán ZnO trong cao su Nhieät ñoä Nhieät ñoä Thôøi voû maùy cuoái gian troän cuøng (0C) (phuùt) (0C) 50 92.5 3 65 100.0 3
Vaän toác roto (RPM) 69 69
Naêng Möùc ñoä löôïng phaân taùn tieâu hao töông ñoái (KWH) 398 1 380 2
80
107.5
3
69
379
3
50
80.0
4
35
268
3
50
92.5
3
69
398
1
50
105.0
2
137
532
2
1
3.2.3 Một số loại máy trộn khác a. Máy trộn Ribbon
• Cấu tạo: gồm bồn trộn, dao trộn xoắn và các thành phần truyền động • Ứng dụng: Máy trộn ribbon thường được sử dụng cho bột có tính nhớt, nhão hoặc dính kết, hạt.
1
1
b. Máy trộn 2 vít
1
c. Máy trộn vít đứng
1
1. Động cơ 2. Thùng trộn 3. Vít 4. Cửa nạp liệu 5. Chân đỡ 6. Cửa tháo liệu 7. Ống khuếch tán 8. Cánh gạt 9. Bully 1
Nguyên lý làm việc: • Hỗn hợp được đưa vào máng cấp liệu (4), được phần dưới của vít trộn (3) nâng lên ống khuếch tán (7) và đảo trộn. • Khi hỗn hợp đi hết chiều cao của ống khuếch tán, nhờ lực ly tâm của cánh vít (3), hỗn hợp được đánh văng vào thùng trộn (2) và rơi xuống phần hình côn của thùng. • Tại đây vật liệu lại được vít trộn nâng lên vào ống khuếch tán. Quá trình này được thực hiện lặp đi lặp lại nhiều lần. • Sau khi trộn, hỗn hợp được lấy ra qua cửa tháo liệu (6). 1
1
Máy trộn vít đứng
1
Máy trộn vít đứng
1
d. Máy trộn thùng quay
1
CHƯƠNG 4 CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 4.1 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 4.1.1 Sản phẩm ép phun 4.1.2 Nguyên lý chung 4.2 CẤU TẠO MÁY ÉP PHUN 4.2.1 Hệ thống phun 4.2.2 Hệ thống hỗ trợ ép phun 4.2.3 Hệ thống kẹp 4.2.4 Hệ thống điều khiển 4.2.5 Hệ thống khuôn
Sản phẩm ép phun
Sản phẩm ép phun
Chi tiết máy lạnh Chi tiết máy quạt
Linh kiện điện tử
123
Đặc điểm sản phẩm ép phun • Nguyên liệu thường là nhựa nhiệt dẻo. • Có hình dạng từ đơn giản đến phức tạp. • Không gia công được các sản phẩm rỗng, sản phẩm dạng màng, ống dài.
1
• Sản phẩm rỗng
125
• Sản phẩm ống dài
126
• Sản phẩm dạng màng
127
Máy ép phun
Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu dạng hạt được cho vào phễu nạp liệu rồi rơi vào rãnh vít. Trục vít quay tròn đưa nguyên liệu tiến về phía trước. Trong quá trình nguyên liệu tiến về phía trước, nó bị nóng chảy dần dần thành dạng lỏng nhờ nguồn nhiệt truyền từ vỏ xylanh và nhiệt nội sinh của nguyên liệu do ma sát. Khi đến đầu trục vít nguyên liệu đã chuyển thành dạng lỏng hoàn toàn. Lúc này trục vít chuyển động tịnh tiến về phía trước tạo nên một áp lực rất lớn ép dòng nhựa lỏng phun vào khuôn. Sau khi nhựa đã điền đầy vào lòng khuôn, trục vít lui về để tiếp tục lấy nhựa cho chu kì sản phẩm tiếp tiếp theo, còn ở trong khuôn, khi sản phẩm đã được định hình và làm nguội đến nhiệt độ cần thiết thì khuôn mở ra, sản phẩm được lấy ra ngoài. 1
4.2 CẤU TẠO MÁY ÉP PHUN
4.2.1 Hệ thống phun
Nhiệm vụ: đƣa nhựa vào khuôn thông qua các quá trình: cấp nhựa làm chảy dẻo nhựa phun nhựa lỏng vào khuôn.
Hệ thống phun
Phễu cấp liệu: chứa vật liệu nhựa dạng hạt để cấp vào khoang trộn.
1
Hệ thống phun
Khoang chứa liệu (xylanh): Là nơi chứa nhựa. * Nhiệm vụ quan trọng của xylanh là tạo bề mặt truyền nhiệt.*
• Cấu tạo xylanh gồm 2 lớp: lớp ngoài chịu lực thường đúc bằng gang hoặc thép, lớp trong thường làm bằng thép không gỉ để chịu tác dụng ăn mòn hóa học và chống mài mòn. • Bao quanh lớp vỏ bên ngoài xylanh là các băng gia nhiệt hay còn gọi là các vòng nhiệt. Vòng nhiệt thực ra là các điện trở, khi được đốt nóng, lượng nhiệt này truyền tới xylanh, từ xylanh sẽ truyền qua nhựa làm nhựa nóng chảy. Nhiệm vụ quan trọng của xylanh là tạo bề mặt truyền nhiệt. Nhiệt lượng làm nóng chảy nhựa cung cấp từ 2 nguồn, nguồn thứ nhất do xylanh cấp, nguồn thứ 2 là nhiệt nội sinh do quá trình cắt, xé, đảo trộn nguyên liệu trong khoang trộn. 1
Các băng gia nhiệt (vòng nhiệt)
• Nhiệm vụ: cung cấp nhiệt cho xylanh. • Trên một máy ép phun thường có nhiều băng gia nhiệt (≥ 3 băng) được cài đặt với các nhiệt độ khác nhau.
Trục vít
• Vai trò: tải nhựa, nén, làm chảy dẻo và tạo áp lực để đẩy nhựa nóng chảy phun vào khuôn. • Thông số của trục vít: chiều dài L, đường kính D, chiều sâu rãnh vít: Df, Dm
Trục vít
Vùng cấp liệu (Feed zone): - Chiều sâu cánh vít lớn nhất và hầu nhƣ không đổi. Chuyển nguyên liệu về phía trƣớc, cuối vùng này nguyên liệu mềm và bắt đầu chảy.
Trục vít
Vùng nén/ vùng chuyển tiếp (Transition/ compression section): - Đường kính ngoài trục vít không đổi nhưng chiều sâu cánh vít nhỏ dần từ vùng cấp liệu đến cuối vùng định lượng. Nhựa bị nén chặt vào thành trong của khoang chứa liệu tạo ra nhiệt ma sát.
Trục vít
Vùng định lượng (Metering section): Chiều sâu cánh vít bé nhất và hầu như không đổi. cung cấp nhiệt để vật liệu chảy dẻo một cách đồng nhất trước khi phun vào khuôn.
Trục vít
Để đánh giá được khả năng làm chảy dẻo vật liệu của trục vít cao hay thấp người ta dựa vào hai thông số chính là: L/D và Df/Dm. • Tỉ lệ L/D nhỏ nhất là 20:1 • Tỉ lệ Df/Dm thường là 3:1 ; 2,5:1 và 2:1
Bộ hồi tự hở
Cấu tạo của bộ hồi tự hở: gồm đầu trục vít (tip), đế (seat), giữa đầu trục vít và đế có một phần lõm vào (phần eo), trên eo có vòng chắn (check-ring). Đường kính trong của vòng chắn lớn hơn đường kính của eo để vòng chắn có thể chuyển động tới lui trong khoảng eo này. Nguyên lý hoạt động: Khi trục vít lùi về thì vòng chắn di chuyển về hướng vòi phun và cho phép nhựa chảy về phía trước đầu trục vít. Còn khi trục vít tiến tới thì vòng chắn sẽ di chuyển về hướng phễu và đóng kín với đến (seat) không cho nhựa chảy ngược về phía sau. Chức năng: của bộ hồi tự hở giống như 1 cái van tự động, khi thì mở ra cho nhựa từ hướng phễu nạp tiến về phía trước để phun vào khuôn, còn khi trong khuôn đã điền đầy nhựa thì nó đóng lại để ngăn nhựa trong khuôn bị trào ngược về phía phễu nạp liệu. 1
Vòi phun (nozzle)
vòi phun Cuống phun (Sprue)
Cuống phun
• Vòi phun là chi tiết lấp góc ở đầu phía trước của xylanh, nó là cầu nối giữa xylanh và khuôn trong quá trình phun nhựa vào nòng khuôn. • Giữa vòi phun và khoảng tạo hình của khuôn là cuống phun (sprue) và hệ thống kênh dẫn nhựa (runner system). 1
Cấu tạo vòi phun
vòi phun
• Để đảm bảo nhựa vẫn duy trì trạng thái nóng chảy trước khi đi vào khuôn, bên ngoài vòi phun có đặt vòng nhiệt. Nhiệt độ ở vòi phun nên được cài đặt lớn hơn nhiệt độ chảy của vật liệu. • Trong quá trình phun nhựa lỏng vào khuôn, vòi phun phải thẳng hàng với bạc cuống phun và đầu vòi phun nên được lắp kín với phần lõm của bạc cuống phun thông qua vòng định vị để đảm bảo nhựa không phun ra ngoài và tránh mất áp. • Thông thường người ta quan tâm đến một số thông số như: Đường kính lỗ của vòi phun khoảng 3 - 6mm. Đối với các sản phẩm có khối lượng lớn đường kính của vòi phun có lỗ khoan lớn hơn 6mm. Đường kính lỗ của đầu vòi phun phải nhỏ hơn đường kính lỗ của bạc cuống phun một chút (khoảng 0.125 – 0.75mm) để cuống phun dễ thoát ra ngoài và tránh cản dòng. Chiều dài vòi phun nên dài hơn chiều sâu của bạc cuống phun (để tạo dòng ổn định trước khi vào bạc cuống phun). 1
4.2.2 Hệ thống hỗ trợ ép phun • Nhiệm vụ: - Điều khiển các chuyển động tới lui hoặc quay tròn của trục vít. - Việc điều khiển chuyển động này có thể thực hiện bằng hệ thống thủy lực, hệ thống cơ hoặc kết hợp cả hai.
1
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống thủy lực
1
4.2.3 Hệ thống kẹp (đóng mở khuôn) Nhiệm vụ: • Làm bệ đỡ và điều khiển sự di chuyển các bộ phận của khuôn (đóng, mở khuôn, kẹp chặt khuôn trong quá trình phun nhựa vào khuôn, lói sản phẩm). • Cơ cấu đóng mở khuôn có thể là hệ thống khóa thủy lực, hệ thống khóa cơ hoặc kết hợp cả hai. 1
4.2.4 Hệ thống điều khiển • Nhiệm vụ: đảm bảo tính thống nhất và lặp lại trong quá trình vận hành máy. • Nó kiểm soát và điều khiển các thông số của quá trình như: nhiệt độ, áp suất, tốc độ phun, vị trí và tốc độ trục vít, …
1
CHƯƠNG 4 CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 4.1 Giới thiệu công nghệ ép phun 4.2 Cấu tạo máy ép phun 4.3 Chu kz ép phun 4.4 Các thông số kỹ thuật của quá trình ép phun 4.5 Một số hướng dẫn điều chỉnh khi sản phẩm có khuyết tật
4.3 Chu kz ép phun*
1
4.3 Chu kz ép phun • Quá trình ép phun có thể chia thành 2 giai đoạn: –Giai đoạn nhựa hóa –Giai đoạn đúc.
1
Giai đoạn nhựa hóa • Giai đoạn này bắt đầu từ lúc trục vít bắt đầu chuyển động quay tròn và lùi về phía sau. Khi trục quay tròn nguyên liệu từ phễu nạp liệu rơi vào rãnh vít và được chuyển về phía trước đi vào vùng đốt nóng. • Do đầu phun kín nên nhựa lỏng ở đầu vít sẽ đẩy vít về phía sau đến một mức độ nhất định thì dừng lại. • Khi hệ thống đóng khuôn đã khép kín hai nửa khuôn, quá trình bước sang giai đoạn hai. 1
Giai đoạn đúc • Hệ thống thủy lực làm việc đẩy vít tiến về phía trước, khép kín đầu phun và ống lót rãnh chính, đồng thời tạo áp suất đẩy nhựa lỏng thoát qua đầu phun vào rãnh và đến vùng tạo hình của khuôn. • Lưu ý: đầu phun chỉ cho nhựa thoát ra khi áp suất nhựa vào đầu phun đạt đến một giá trị nhất định nào đó. • Nhựa lấp đầy vùng tạo hình. Sau khi lấp đầy, áp suất được duy trì không đổi tương ứng với đầu trục vít sát đầu phun nhất. 1
• Đến thời gian cần thiết (thời gian duy trì áp) vít lùi về phía sau tiến hành nhựa hóa cho chu kì sau. • Lưu ý: trước khi vít lùi lại, cụm nhựa hóa phải lùi ra sau tách rời đầu phun khỏi ống lót rãnh chính. • Quá trình kết thúc bằng công đoạn tháo khuôn lấy sản phẩm. 1
CHƯƠNG 4 CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 4.1 Giới thiệu công nghệ ép phun 4.2 Cấu tạo máy ép phun 4.3 Chu kz ép phun 4.4 Các thông số kỹ thuật của quá trình ép phun 4.5 Một số hướng dẫn điều chỉnh khi sản phẩm có khuyết tật
4.4 Các thông số kỹ thuật của quá trình ép phun • • • • •
Nhiệt độ Thời gian Áp suất Hành trình khuôn Vận tốc trục vít
1
4.4.1 Nhiệt độ • • • •
a. Nhiệt độ dòng nhựa trong xylanh b. Nhiệt độ khuôn c. Hệ thống sấy nhựa e. Hệ thống nước giải nhiệt
1
a. Nhiệt độ dòng nhựa trong xylanh • Nhiệt độ dòng nhựa trong xylanh = Vỏ xy lanh cấp + Nội sinh do ma sát = nhiệt độ gia công. • Tmin < T gia công < Tmax • Tmin = Tnóng chảy + 20oC • Tmax = Tphân hủy – 30oC
1
• Trên xylanh chia ít nhất 3 (nhiều nhất 7) vùng nhiệt theo thứ tự: • Phễu nạp liệu Nhiệt thấp Nhiệt cao Nhiệt thấp. • Vùng gần phễu nạp liệu: nhiệt thấp để tránh truyền nhiệt cho phễu làm chảy nhựa ngay trong phễu. • Vùng giữa trục vít: nhiệt cao để nhựa nóng chảy. • Vùng đầu trục vít: nhựa đã chảy lỏng hết, chỉ cần duy trì nhiệt cho nhựa, tránh nhựa bị quá nhiệt. 1
b. Nhiệt độ khuôn • Nhiệt độ khuôn cao sẽ gây các ảnh hưởng: – Chậm hóa rắn nhựa, khi lói sản phẩm bị biến dạng – Tăng thời gian của một chu kì • Nhiệt độ khuôn quá thấp sẽ gây các ảnh hưởng: – Làm tăng nhanh quá trình hóa rắn – Sản phẩm chưa kịp điền đầy 1
c. Hệ thống sấy nhựa • Mục đích của quá trình sấy: làm giảm lượng ẩm có trong nhựa để tránh hiện tượng ăn mòn trong xilanh trộn, tránh hiện tượng vón cục, bọt khí do ẩm gây ra, tránh kết cấu xốp không bền vững. • Các thông số cần cho quá trình sấy nhựa là: – Tốc độ khí – Độ ẩm của dòng khí – Nhiệt độ nóng chảy của vật liệu – Nhiệt độ dòng khí – Thời gian sấy
1
• Nhiệt độ nhựa trong phễu sấy < Nhiệt độ nóng chảy của nhựa* • Nhựa dân dụng thường sấy 60 – 80 độ. Nhựa kỹ thuật thường sấy cao hơn. • Nhựa nhiệt độ cao dễ bị biến tính thì không sấy ở nhiệt độ cao. VD: màng co PVC. • Thời gian sấy ít nhất phải 2h.
1
d. Hệ thống nước giải nhiệt • • • •
Giải nhiệt cho phễu nạp liệu Giải nhiệt cho khuôn Giải nhiệt cho dầu thủy lực Giải nhiệt cho trục vít (có thể dùng quạt gió hoặc bằng nước giải nhiệt đi trong trục vít)
1
• Cần giải nhiệt cho phễu nạp liệu vì khi nhiệt độ tại đó tăng bằng nhiệt độ chảy của vật liệu thì một phần nhựa sẽ bị chảy ra và kết dính lại ngăn không cho nhựa đi vào khoang trộn dẫn đến thiếu nhựa trong quá trình phun. • Cần giải nhiệt cho dầu thủy lực vì khi bơm dầu thủy lực để thực hiện các chức năng của máy thì dầu thủy lực nóng lên độ nhớt giảm làm ảnh hưởng đến các thông số phun, không điều chỉnh chính xác các hoạt động của máy. • Cần giải nhiệt cho khuôn để làm nguội sản phẩm, rút ngắn thời gian hình thành sản phẩm, tăng năng suất sản phẩm. 1
Tháp giải nhiệt hoạt động theo nguyên tắc bốc hơi thu nhiệt của môi trường.
1
4.4.2 Thời gian • Thời gian của một chu kì ép phun gồm thời gian của nhiều chu kì con: Đóng khuôn, Trộn, Phun, Giữ, Lùi, Giải nhiệt, Mở khuôn, Lói. • Ý nghĩa của các chu kì con trong quá trình ép phun: chu kì con cho phép ta chia nhỏ 1 quá trình vận hành thành những modun nhỏ, do đó: – dễ điều khiển và kiểm soát các thông số. – khi có sự cố ta sẽ biết được sự cố này thuộc chu kì con nào để có biện pháp khắc phục. – giúp tự động hóa hệ thống được dễ dàng.
4.4.3 Áp suất • Mỗi máy ép phun có một áp suất tổng (áp suất tại đầu đẩy của bơm). Từ áp tổng sẽ phân phối cho các hệ thống để có những áp nhỏ hơn thông qua các van, gồm: – Áp suất phun điều khiển vít xoắn – Áp suất đóng, mở khuôn – Áp suất lói – Áp suất lùi 1
• Áp suất tổng tính bằng atm. Các áp suất còn lại tính bằng phần trăm áp suất tổng.* • VD: Một máy ép phun có áp suất tổng là 150atm. Cài đặt áp lực lói là 60. Nghĩa là áp lực cài đặt = 150x60/100 atm.
1
• Các thông số cài đặt là thông số trung bình. Nếu áp suất cao thì cài > 50, nếu thấp cài < 50. • VD: khi phun cần áp cao thì cài > 50, khi lùi cần áp thấp thì cài < 50.
1
Lực đóng khuôn • Lực đóng khuôn là lực giữ cho khuôn không bị bong ra khi phun nhựa. Quá trình giữ này thực hiện nhờ áp lực đóng khuôn của hệ thống xi lanh thủy lực và các hệ thống trục khủy. • Ảnh hưởng của lực đóng khuôn: • Nếu lực đóng khuôn thiếu thì khuôn không kín, sản phẩm bị lỗi hoặc không thể hình thành. • Nếu lực đóng khuôn quá lớn thì tiêu tốn nhiều năng lượng. • Nên giữ khuôn với áp suất lớn hơn áp suất phun. 1
4.4.4 Hành trình khuôn • Hành trình của khuôn là vận tốc khuôn trên quãng đường đi trên thanh dẫn hướng mà khuôn thực hiện. • Vận tốc đi phụ thuộc vào các vị trí trên thanh dẫn hướng. • Tùy theo kết cấu của khuôn và kết cấu của sản phẩm mà vận tốc đi trên những đoạn đường đó là khác nhau. • Khoảng nào không gây trở ngại cho sản phẩm và cho khuôn thì nên đi nhanh. 1
Hành trình của khuôn • Đóng khuôn: nhanh, chậm, chậm và giữ • Giải thích: • Hành trình đóng khuôn: • Lúc đầu khuôn tiến thì khoảng hở lớn ta có thể đi nhanh. • Càng về cuối khuôn di động càng gần khuôn cố định nên rất dễ xảy ra va đập mạnh gây gãy các chốt dẫn hướng nên cần đi chậm. • Khi hai nửa khuôn đã áp sát thì tăng áp lực để giữ chặt khuôn. 1
Hành trình của khuôn • • • •
Mở khuôn: chậm, chậm, nhanh, chậm. Giải thích: Hành trình mở khuôn: Khi mở sản phẩm còn ở trong khuôn và dính bên trong dễ gây móp méo sản phẩm nếu mở khuôn chậm. • Sau đó mở các chốt dẫn hướng cũng mở chậm để các chốt được tháo ra dễ dàng. • Khi đã tháo các chốt dẫn hướng thì có thể đi nhanh. • Gần đến điểm kết thúc ta đi chậm tránh hiện tượng va đập gây hư khuôn. 1
4.4.5 Vận tốc trục vít • Vận tốc quay của trục vít (vận tốc góc) • Vật liệu có tính ổn định nhiệt kém (nhạy nhiệt), dễ bị phá huỷ bởi lực cắt lớn, vật liệu có độ nhớt cao áp dụng tốc độ quay nhỏ. • Vật liệu bền nhiệt, muốn hoàn thành công đoạn nhập liệu với thời gian ngắn áp dụng tốc độ quay lớn. • Tốc độ quay quá lớn gây phân huỷ nhiệt polymer, hiệu quả trộn nguyên liệu kém, gia tăng mài mòn vít và xylanh.
1
• Vận tốc chuyển động tịnh tiến của trục vít (vận tốc dài): ảnh hưởng đến chế độ chảy của nhựa trong khuôn. Tốc độ lớn áp dụng trong trường hợp gia công sản phẩm có tỷ lệ chiều dài chảy/bề dày sản phẩm lớn. • Vận tốc trục vít tăng dẫn đến: – Tăng nhiệt độ nhựa lỏng trong khuôn. – Tăng sự truyền áp suất trong khuôn. – Giảm sự hiện diện của các đường giáp dòng – Độ bền đường giáp dòng tốt hơn – Tăng độ bóng bề mặt. 1
CHƯƠNG 4 CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 4.1 Giới thiệu công nghệ ép phun 4.2 Cấu tạo máy ép phun 4.3 Chu kz ép phun 4.4 Các thông số kỹ thuật của quá trình ép phun 4.5 Một số hướng dẫn điều chỉnh khi sản phẩm có khuyết tật
CHƯƠNG 4 CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 4.1 Giới thiệu công nghệ ép phun 4.2 Cấu tạo máy ép phun 4.3 Chu kz ép phun 4.4 Các thông số kỹ thuật của quá trình ép phun 4.5 Một số hướng dẫn điều chỉnh khi sản phẩm có khuyết tật
CHƯƠNG 4 CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 4.1 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 4.1.1 Sản phẩm ép phun 4.1.2 Nguyên lý chung 4.2 CẤU TẠO MÁY ÉP PHUN 4.2.1 Hệ thống phun 4.2.2 Hệ thống hỗ trợ ép phun 4.2.3 Hệ thống kẹp 4.2.4 Hệ thống điều khiển 4.2.5 Hệ thống khuôn
4.2.5 Hệ thống khuôn Nhiệm vụ của khuôn? • • • •
Đó là nơi nhựa được phun vào Định hình dạng và kích thước sản phẩm Làm nguội Lấy sản phẩm ra 1
4.2.5.1 Cấu tạo của khuôn • Nhựa được phun vào (hệ thống kênh dẫn nhựa) • Định hình dáng, kích thước sản phẩm (lòng khuôn) • Làm nguội (hệ thống nước giải nhiệt) • Lấy sản phẩm ra (hệ thống lói sản phẩm) 1
1
1
1
1
1- Vòng định vị: dùng để xác định vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn.
1
2- Bạc cuống phun: nối vòi phun và kênh dẫn nhựa với nhau thông qua tấm kẹp phía trước và tấm khuôn phía trước.
3- Tấm kẹp khuôn phía trước: kẹp phần cố định của khuôn vào bàn máy ép phun.
1
4- Tấm khuôn phía trước: là phần cố định trên khuôn, nơi hình thành hình dáng ngoài của sản phẩm.
1
5- Chốt dẫn hướng (Guide pin): dẫn phần khuôn di động tới phần khuôn cố định để liên kết chính xác giữa hai phần cố định và phần di động của khuôn.
1
Phần khuôn di động 6- Bạc dẫn hướng (Guide bushing): bảo đảm cho sự phù hợp chính xác giữa phần di động và phần cố định của khuôn.
1
7- Tấm khuôn sau (Rear cavity): là phần chuyển động của khuôn, nơi hình thành hình dáng trong của sản phẩm. 1
8- Tấm đỡ (Support plate): đỡ cho các phần ghép của chi tiết khuôn trên tấm khuôn sau cố định, cứng vững trong quá trình hoạt động của khuôn. 1
9- Chốt dẫn hướng bàn đội sản phẩm (Sprue puller pin): dùng để dẫn hướng chính xác cho bàn đội sản phẩm và chốt đội sản phẩm. 1
10- Chốt đẩy sản phẩm – Ty lói (Ejector pin): dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở. 11- Chốt hồi (Ejector return pin): Có nhiệm vụ làm cho chốt đẩy sản phẩm quay về vị trí ban đầu khi khuôn đóng lại.
Chốt đẩy sản phẩm Chốt đẩy rất nhỏ và thường thiết kế nhiều chốt ở nhiều vị trí cần thiết để đảm bảo đẩy được sản phẩm ra. Nếu chốt đẩy lớn sẽ để lại lỗ thủng lớn trên sản phẩm nhất là khi sản phẩm chưa nguội hoàn toàn.
Vị trí đẩy phải thiết kế hợp lý để không ảnh hưởng đến mỹ quan sản phẩm.* Đối với sản phẩm tròn như cái nắp thì dùng tấm gạt thay vì chốt đẩy, vì đẩy tại 1 hoặc 2 vị trí có thể làm sản phẩm bị méo. 1
12- Tấm giữ bàn đẩy sản phẩm (Ejector retainer plate): có nhiệm vụ giữ chốt đẩy vào tấm đẩy. 13- Tấm đẩy bàn đẩy sản phẩm (Ejector plate): đẩy chốt đội sản phẩm đồng thời với quá trình đẩy sản phẩm của khuôn trong chu trình ép phun.
1
14- Tấm kẹp phía sau (Ejector housing): kẹp chặt phần chuyển động của khuôn vào bàn chuyển động của máy ép phun. 1
1
4.2.5.2 Hệ thống cấp và phun nhựa nóng chảy vào khuôn*
*
1
• Vùng chứa nhựa nguội lạnh (Cold slug well) nhằm: – Tránh tổn thất áp suất do thay đổi hướng dòng chảy đột ngột. – Như lớp cách nhiệt giúp dòng nhựa chính đủ nóng để chảy tiếp.
1
a. Cuống phun
1
a. Cuống phun (sprue) • Cuống phun có kích thước phụ thuộc vào khối lượng, bề dày sản phẩm thiết kế sao cho giảm phế liệu cuống phun và tránh tổn thất áp suất. • Góc thoát trên cuống phun tối thiểu là 15o dễ lấy sản phẩm.
1
b. Kênh dẫn nhựa (runner) • Chú ý sự cân bằng hệ thống kênh dẫn nhựa để đảm bảo nhựa điền đầy lòng khuôn. • Số lòng khuôn thông thường được thiết kế theo dãy số sau : 1, 2, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 96, 128. Vì dễ dàng được sắp xếp theo hình chữ nhật hoặc hình tròn. 1
1
Chú ý hình dạng kênh dẫn nhựa để có lượng nhựa tối đa chảy qua và không bị mất nhiệt.
1
c. Miệng phun (gate) • Kích thước miệng phun tối ưu nhất sẽ để lại vết trên sản phẩm nhỏ nhất. Kích thước miệng phun thường nên bằng 60% bề dày sản phẩm. • Vị trí miệng phun ảnh hưởng rất nhiều đến dòng nhựa chảy vào khuôn sản phẩm có thể có những khuyết tật bề mặt, cong vênh hoặc không được điền đầy. 1
d. Thoát hơi cho khuôn* • Trong suốt quá trình điền đầy khuôn, dòng chảy đẩy khí có sẵn trong cốc khuôn. Nếu không có chỗ thoát, khí sẽ bị nén lại, tạo áp suất cuối dòng chảy. • Áp suất này ngăn nhựa điền đầy khuôn và sinh nhiệt làm nhựa bị cháy, làm xuất hiện các vết đen, bọt khí,… tại những điểm cuối cùng của sản phẩm và có thể gây ăn mòn khuôn.
Do đó phải thiết kế lỗ thông hơi trên đường đi để giải phóng bớt hơi bên trong khuôn. 1
4.2.5.3 Hệ thống làm nguội*
1
• Thời gian làm nguội chiếm 50 – 60% toàn bộ thời gian của chu kz một sản phẩm. Do đó quá trình làm nguội có hiệu quả rất quan trọng để làm giảm thời gian của cả chu kz.
1
Để điều khiển tốt nhiệt độ trong khuôn, cần lưu ý: • Những kênh làm nguội phải đặt càng gần bề mặt khuôn càng tốt, nhưng chú ý đến độ bền cơ học của vật liệu làm khuôn.
1
• Đường kính của kênh làm nguội phải > 8mm và không đổi để tránh tốc độ chảy khác nhau. 1
• Tránh thiết kế kênh làm nguội quá dài dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn. • Bố trí kênh làm nguội song song cho hiệu quả làm nguội tốt hơn nhưng hiệu quả sử dụng chất tải nhiệt kém hơn. • Đặc biệt chú ý đến việc làm nguội những phần dày của sản phẩm.
1
4.2.5.4 Phân loại khuôn • Tùy theo mức độ phức tạp của hình dạng sản phẩm mà khuôn có kết cấu 2 tấm, 3 tấm, nhiều tầng, … và có các cơ cấu phụ trợ như cơ cấu tách khuôn ở mặt bên, cơ cấu tháo ren, cơ cấu kênh dẫn nhựa nóng (hot runner), …
1
Khuôn 2 tấm • Chỉ gồm có 2 tấm*: – khuôn cố định (khuôn trước) – khuôn di động (khuôn sau).
• Khi mở khuôn chỉ có 1 khoảng mở
1
Ứng dụng: • Khi xét thấy vị trí các miệng phun có thể đặt thẳng hàng với các lòng khuôn. Ưu điểm: • Thiết kế đơn giản nhất. • Chu kì ép phun ngắn hơn.
1
Khuôn 3 tấm
• Có 3 tấm khuôn: – Tấm trước (cố định) – Tấm giữa – Tấm sau (di động) • Khi mở khuôn có 2 khoảng mở. Một chỗ mở để lấy sản phẩm và chỗ mở kia để lấy cuống phun nhựa ra.
• Hệ thống kênh dẫn của khuôn ba tấm được đặt trên tấm giữa song song với mặt phân khuôn chính. • Chính nhờ tấm giữa này mà kênh dẫn và cuống phun có thể rời ra khỏi sản phẩm khi khuôn mở (tự cắt đuôi keo).
1
Ứng dụng: • Sử dụng khi mà toàn bộ hệ thống kênh dẫn không thể đặt trên cùng mặt phẳng như khuôn hai tấm. Do: –Khuôn có nhiều lòng khuôn. –Khuôn có một lòng khuôn nhưng phức tạp nên cần hơn một vị trí phun nhựa.
1
• Nhược điểm: • Chu kz ép phun tăng do hành trình của dòng nhựa để điền đầy lòng khuôn dài, hành trình đóng mở khuôn dài. • Lãng phí nhiều vật liệu (nhựa). • Cần giữ áp suất phun lâu để điền đầy. • Kết cấu khuôn phức tạp, khoảng mở khuôn lớn. 1
Hệ thống khuôn có kênh dẫn nhựa nóng 1
Đặc điểm: • Khuôn hai tấm dùng kênh dẫn nóng luôn giữ cho nhựa nóng chảy trong bạc cuống phun, kênh dẫn và miệng phun. Nhựa chỉ đông đặc khi nó chảy vào lòng khuôn. • Khi khuôn mở ra thì chỉ có sản phẩm được lấy ra ngoài. Khi khuôn đóng lại thì nhựa trong các kênh dẫn vẫn nóng và tiếp tục điền đầy vào lòng khuôn một cách trực tiếp. 1
Kênh dẫn nhựa cấp nhiệt từ bên ngoài
Kênh dẫn nhựa cấp nhiệt từ bên trong 1
Ứng dụng: • Phù hợp với khuôn có nhiều lòng khuôn với kích thước nhỏ hay những khuôn mà hệ thống kênh dẫn phức tạp và phí nhiều vật liệu.
1
Ưu điểm: • Không có phế liệu ở hệ thống kênh dẫn nhựa. • Hành trình mở khuôn và độ dày của khuôn giảm đáng kể so với khuôn 3 tấm.
1
Nhược điểm: • Không thích hợp với những loại nhựa chịu nhiệt kém. • Hệ thống điều khiển nhiệt độ dễ bị hỏng.
1
Khuôn có cơ cấu tách khuôn ở mặt bên
1
• 14 - Cam chốt xiên: dùng để dẫn hướng và đẩy bộ slider. • 15 - Rail trượt: dùng để dẫn hướng bộ slider.
• 16 - Bộ slider : dùng để tạo lõi mặt bên sản phẩm.
1
CHƯƠNG 5 CÔNG NGHỆ THỔI KHUÔN (Blow molding) 5.1 Giới thiệu công nghệ thổi khuôn 5.2 Cấu tạo máy đùn thổi
5.3 Các thông số điều khiển quá trình đùn thổi 5.4 Các lỗi thường gặp của sản phẩm và biện pháp khắc phục
CHƢƠNG 5 CÔNG NGHỆ THỔI KHUÔN (Blow molding) 5.1 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THỔI KHUÔN
5.1.1 Sản phẩm thổi khuôn 5.1.2 Phân loại công nghệ thổi khuôn
5.1.3 Nguyên liệu
5.1.1 Sản phẩm thổi khuôn
236
5.1.2 Phân loại công nghệ thổi khuôn 5.1.2.1 Công nghệ đùn thổi (extrusion blow molding) 5.1.2.2 Công nghệ ép thổi (injection blow molding) 237
5.1.2.1 Công nghệ đùn thổi
238
239
240
241
242
5.1.2.2 Công nghệ ép - thổi
Ép phun
Thổi
243
Ép phun
244
Ép phun
245
246
Thổi
247
248
249
Công nghệ ép - thổi • Ép thổi gián đoạn: còn gọi là phương pháp hai giai đoạn (two-step) hoặc phương pháp phôi nguội (cold preform) • Ép thổi liên tục: còn gọi là phương pháp một giai đoạn (one- step) hoặc phương pháp phôi nóng (hot preform) 250
Ép thổi gián đoạn
251
Ép thổi gián đoạn Quá trình ép phun tạo phôi và thổi tạo hình thực hiện trên các thiết bị riêng biệt nhau. Sau khi ép phun tạo phôi, phôi có thể lưu trữ trong kho, quá trình thổi có thể không thực hiện ngay. Trước khi thổi, phôi cần phải được gia nhiệt lại đến nhiệt độ trên nhiệt độ hóa thủy tinh của nhựa. Sau khi được gia nhiệt thích hợp, phôi được đưa qua máy thổi và tạo hình 252
Thiết bị sấy mâm quay Đèn hồng ngoại
253
254
Ép thổi liên tục
255
Nguyên lý hoạt động • Nhựa từ đầu phun của máy ép phun được phun vào trong khuôn tại vị trí khuôn 1 tạo nên hình dạng của phôi. • Khuôn 1 mở ra, cần thổi di chuyển qua vị trí khuôn 2. Khuôn 2 đóng lại, thực hiện quá trình thổi và làm nguội sản phẩm rồi mở khuôn ra. Lúc này sản phẩm còn dính trên cần thổi sẽ di chuyển qua vị trí 3 để đẩy sản phẩm ra ngoài. • Cần thổi tiếp tục di chuyển đến vị trí khuôn 1 và lặp lại quy trình như trên. • Trên một máy, người ta thiết kế nhiều cần thổi để khi cần thổi này đang làm việc tại vị trí khuôn 1 thì các cần thổi khác cũng đang làm việc tại vị trí khuôn 2, vị trí khuôn 3 để tăng năng suất của máy. 256
257
Máy ép thổi liên tục
258
Ép thổi gián đoạn • Ưu điểm: – Chi phí đầu tư máy móc, thiết bị thấp
• Nhược điểm: – Tốn nhân công – Tốn năng lượng
• Khả năng công nghệ: – Có thể sản xuất được các sản phẩm lớn và nhỏ 259
Ép thổi liên tục • Ưu điểm: – Ít tốn nhân công – Tiết kiệm năng lượng – Năng suất cao
• Khả năng công nghệ: – Chỉ sản xuất được các sản phẩm vừa và nhỏ
• Nhược điểm: – Chi phí máy móc, thiết bị cao 260
5.1.3 Nguyên liệu • Nguyên liệu dùng cho công nghệ thổi khuôn là Nhựa nhiệt dẻo. • Nhựa nhiệt dẻo thổi khuôn phải có tỷ trọng thấp (nhưng cao hơn nhựa để cán màng). • Công nghệ ép thổi: thường dùng nhựa PET • Công nghệ đùn thổi: thường dùng nhựa PE, PP. Ngoài ra còn dùng nhựa PS, PC
261
CHƯƠNG 5 CÔNG NGHỆ THỔI KHUÔN 5.2 CẤU TẠO MÁY ĐÙN THỔI 5.2.1 Bộ phận đùn 5.2.2 Bộ phận cắt 5.2.3 Bộ phận kẹp 5.2.4 Bộ phận thổi và định cỡ 5.2.5 Các hệ thống phụ trợ
263
5.2.1 Bộ phận đùn
• Bộ phận đùn gồm: phễu nạp liệu, xylanh, trục vít, thanh nhiệt, quạt.
264
• Die head (đầu khuôn*): nằm ngay trước mũi đầu đùn, nhiệm vụ định cỡ cho ống parison. • Bộ phận die head có thể điều chỉnh được
265
• Spider legs: nhiệm vụ ngăn hạt nhựa hoặc các hạt rắn khác đi ra đầu khuôn, đảm bảo dòng nhựa đi ra đầu khuôn là
266
5.2.2 Bộ phận cắt • Nhiệm vụ: cắt đứt ống parision khi khuôn đóng lại. • Có 2 loại: dao cắt nhiệt và dao cắt nguội. • Dao cắt thường hoạt động nhờ khí nén, có thể dùng thuỷ lực.
267
5.2.2 Bộ phận kẹp • Nhiệm vụ: – Di chuyển khuôn từ vị trí dưới die head đến vị trí dưới đầu thổi. – Đóng mở khuôn. – Duy trì lực đóng giữ khuôn trong suốt quá trình thổi.
• Có thể hoạt động nhờ khí nén, hệ thống thuỷ lực, cơ cấu trục khuỷ hoặc kết hợp. 268
5.2.2 Bộ phận thổi và định cỡ (blowing and calibration unit) • Đầu thổi: có thể xoay vòng tròn để lấy nhựa vào phần ren, định cỡ cổ của sản phẩm.
269
Khuôn: • Định hình dáng và kích thước sản phẩm. • Chỉ có 2 nửa (tấm) trái và phải đều là tấm đi động. Thiết kế, đơn giản hơn khuôn ép phun. • Trong khuôn có hệ thống nước giải nhiệt. • Một đầu die chỉ cho ra một kiểu cổ chai, không dùng 1 đầu cho ra được nhiều kiểu cổ chai. Mỗi ống parision chỉ dùng để thổi ra 1 loại chai (cùng 1 kích thước cổ) 270
5.2.2 Các hệ thống phụ trợ • Compressed air: khí nén dẫn tới đầu thổi. • Khí nén cung cấp cho đầu thổi và để thổi ống parision thẳng ra, không bị dính lại. • Nước giải nhiệt: cho phễu nạp liệu, dầu thuỷ lực, khuôn.
271
CHƯƠNG 5 CÔNG NGHỆ THỔI KHUÔN (Blow molding) 5.1 Giới thiệu công nghệ thổi khuôn 5.2 Cấu tạo máy đùn thổi 5.3 Các thông số điều khiển quá trình đùn thổi
5.4 Các lỗi thường gặp của sản phẩm và biện pháp khắc phục
5.3 Các thông số điều khiển quá trình đùn thổi 1. Nhiệt độ • Nhiệt độ gia công của nhựa giống ép phun. • Nhiệt độ nước giải nhiệt cho khuôn • Nhiệt độ dầu thuỷ lực (< 65oC), • Chỉ có nhiệt độ khí nén là ở máy ép phun không có. 273
a. Nhiệt độ gia công Tp. • Việc cài đặt nhiệt độ gia công còn tùy thuộc tốc độ vít xoắn. • Tốc độ vít xoắn càng nhanh thì Tp càng lớn. • Nếu cài nhiệt độ thấp thì tốc độ truyền nhiệt không kịp với tốc độ vít xoắn nhựa chưa nóng chảy. 274
b. Nhiệt độ sấy phôi: • Phôi nóng thì áp suất khí thổi càng nhỏ và ngược lại. • Những loại nhựa dễ bị biến tính thì không nên gia nhiệt cao quá mà dùng áp lực thổi lớn. • Áp lực thổi càng lớn thì sản phẩm càng sắc nét.
275
2.Thời gian • Thời gian của chu kì: • Gồm thời gian các chu kì con: di chuyển khuôn đến, đóng khuôn, cắt ống, thời gian di chuyển về vị trí thổi, thời gian đầu thổi đi xuống, thời gian thổi, thời gian mở khuôn, rút đầu thổi, thời gian chờ. • Thời gian 1 chu kì chỉ tính cho thời gian của khuôn, không tính cho vít xoắn. Hai khuôn phải chờ nhau cho hết 1 chu kì. 276
3. Áp suất • Có 2 loại áp suất: dầu thuỷ lực và khí nén. • Áp suất dầu thuỷ lực cũng giống máy ép phun được tính bằng phần trăm áp suất tổng. • Áp suất thuỷ lực: điều khiển khuôn, điều khiển vít xoắn… • Áp suất khí nén: điều khiển quá trình thổi, quá trình cắt (dao cắt)… 277
Áp suất trong quá trình thổi khuôn gồm 2 loại: Áp suất dầu thủy lực và áp suất khí nén. - Áp suất thủy lực được tính bằng phần trăm áp suất tổng của máy. Nếu muốn khuôn di chuyển chậm thì áp lực dưới 50%. Khuôn có vận tốc nhanh và lực đóng khuôn lớn thì áp lực lớn hơn 50% áp suất tổng. - Áp suất khí nén: khí nén điều khiển quá trình thổi, cắt sản phẩm và điều khiển các hoạt động khác của máy có áp suất bé. Thường thì áp suất thổi khuôn được điều chỉnh từ 6-8 (atm)
278
3. Áp suất • Áp suất trong quá trình thổi khuôn gồm 2 loại: Áp suất dầu thủy lực và áp suất khí nén. • - Áp suất dầu thủy lực được tính bằng phần trăm áp suất tổng của máy. Nếu muốn khuôn di chuyển chậm thì áp lực dưới 50%. Khuôn có vận tốc nhanh và lực đóng khuôn lớn thì áp lực lớn hơn 50% áp suất tổng. • - Áp suất khí nén: khí nén điều khiển quá trình thổi, cắt sản phẩm và điều khiển các hoạt động khác của máy có áp suất bé. Thường thì áp suất thổi khuôn được điều chỉnh từ 6-8 (atm) 279
4. Hành trình của khuôn: Đối với máy có thể điều chỉnh vận tốc di chuyển khuôn: Hành trình khuôn đi tới: nhanh – (nhanh) -chậm. Hành trình đóng khuôn: nhanh – (nhanh) – chậm. (Hành trình khuôn là s, thì nửa khuôn là s/2. Khi đi trên quãng đường s/2 thì 2 nửa khuôn cùng vận tốc và đối xứng nhau). • Hành trình mở khuôn: chậm - nhanh - chậm. Đối với máy không điều chỉnh vận tốc di chuyển khuôn khuôn di chuyển, đóng mở cùng vận tốc.
280
5. Tốc độ
• Vận tốc gốc (vòng/phút) (dành cho vít xoắn) • Vận tốc dài (dành cho khuôn). • Vận tốc trục vít tăng tốc độ đùn tăng vận khuôn tăng năng suất cao.
281
5.4 Các lỗi thường gặp và cách khắc phục
1. Ống parison cong theo các hình dạng khác nhau. • Do 2 vòng trong diehead bị lệch tâm làm cho bên mỏng bên dày. • Khắc phục: điều chỉnh cho đồng tâm.
282
2. Ống parison bị hẹp phần giữa • a. Do nhiệt độ gia công cao nhão ra, trì xuống. Khắc phục: giảm nhiệt độ gia công. • b. Tốc độ đùn chậm ống parison bị trì xuống do lực trọng trường. Khắc phục: tăng tốc độ vít xoắn.
283
Chương 6: Công nghệ sản xuất màng • 6.1. Giới thiệu tổng quan • 6.2. Quy trình công nghệ tổng quát sản xuất màng • 6.3. Công đoạn thổi màng • 6.4. Công đoạn in màng • 6.5. Công đoạn ghép màng 1
6.4 Công đoạn in màng
1
Xử lý corona • Mục đích: • Màng nhựa thường có bề mặt nhẵn, bóng, có tính trơ, khó liên kết với chất nền, mực in, tráng phủ. Do đó màng cần phải qua công đoạn xử lý corona bề mặt trước khi in, nhằm tăng độ phân cực bề mặt màng, cải thiện độ bán dính mực, dung môi, chất tráng phủ khi in hoặc khi cán. • Đối với nhựa phân cực thì mực in bám lên bề mặt dễ dàng (VD: PVC). Đối với nhựa không phân cực (PE, PP, nylon, PET, nhựa vinyl), mực in không thể bám dính lên bề mặt màng in thì cần phải xử lý corona. 1
Nguyên lý:
1
Nguyên lý: • Sử dụng dòng điện cao tần biến phân tử oxi không khí tại khu vực cần xử lý thành oxi nguyên tử. • O + O2 = O3 • O và O3 cắt đứt các liên kết C – C, C – H, rồi liên kết với đoạn cuối của chuỗi phân tử trong nhựa, tạo nên bề mặt phân cực và tạo ra những lỗ nhỏ li ti trên khắp bề mặt màng mực in bám dính chặt trên bề mặt vật liệu in. 1
Thanh nhôm phóng tia lửa điện Trục bọc silicon đỡ màng
1
1
Bút thử corona
• Dung dịch thử corona (mực/bút thử corona): là hỗn hợp của formamide và Ethyl Cellosolve được pha trộn với các tỉ lệ % thể tích khác nhau. 1
Các phương pháp in • Các phương pháp in: – Truyền thống: In flexo, In offset, In ống đồng
• Dựa vào vị trí tương đối của các phần tử in với phần tử không in. – Phương pháp in cao (Flexo): phần tử in nằm cao hơn so với phần tử không in. – Phương pháp in phẳng (offset): phần tử in và không in nằm trên cùng mặt phẳng – Phương pháp in ống đồng: Phần tử in nằm thấp hơn so với phần tử không in 1
In flexo
1
In flexo • In flexo bắt nguồn từ chữ flexible, nghĩa là mềm dẻo. • Cấu tạo: – Trục anilox có cấu trúc vi lỗ có nhiệm vụ cấp mực cho khuôn in (có thể có hoặc không có hệ thống dao gạt mực). – Khuôn in đàn hồi chứa phần tử in cao hơn phần tử không in (nên gọi là phương pháp in nổi). – Trục ép in cứng. – Mực in dạng lỏng có khả năng khô nhanh truyền lên khuôn in và chúng được in lên bất kì vật liệu nào, kể cả vật liệu thấm hút và không thấm hút. 1
In flexo
• Ứng dụng: – sử dụng rộng rãi để in các loại nhãn, bao bì hoặc thùng carton. • Ưu điểm: – Các bản in bằng cao su hay nhựa nên có giá thành rẻ. – Các bản in được dán lên trục bản nên việc chế tạo dễ dàng.
• Nhược điểm: – Nếu áp lực in quá lớn làm cho hình ảnh bị bẹt rộng ra làm giảm chất lượng in. – Áp lực in quá lớn có thể làm hỏng bản in hay vật liệu được in. – Bản in mau hư 1
In offset • Đặc điểm: Trên khuôn in, hình ảnh, chữ viết và những vùng không in đều có độ cao bằng nhau (nhìn lên bề mặt tấm bản in chỉ thấy phẳng như tờ giấy).
1
In offset • Nguyên lý: ứng dụng sự đẩy nhau giữa dầu với nước. • Trên khuôn in, phần trắng (không in) có bề mặt là nhôm, còn phần tử in (hình ảnh, chữ viết) được cấu tạo từ nhựa đặc biệt gọi là nhựa diazô. Lớp nhựa này có tính chất hút dầu, đẩy nước, và mực in offset là loại mực có gốc dầu. 1
In offset • Trong quá trình in, trước tiên bề mặt khuôn in được chà một lớp nước mỏng, lớp nước này sẽ dính ướt vào vùng không in (chính là lớp nhôm). Sau đó khuôn in mới được chà mực. Vì mực có gốc dầu nên nó không thể dính vào phần trắng trên khuôn in (đang dính nước) mà chỉ bắt dính trên phần tử in là nhựa diazo ưa dầu. • Vì vậy, dù khuôn in phẳng lì nhưng khi chà mực, mực sẽ không bám trên bề mặt khuôn mà chỉ chuyền đúng vào phần tử in thành hình ảnh, chữ viết trên bề mặt khuôn in. • Sau đó khi ép in lên bề mặt vật liệu in sẽ cho ra hình ảnh cần in. 1
In offset
1
In offset • Ưu điểm: – In được nhiều loại vật liệu in khác nhau – Các bản in có tuổi thọ lâu hơn vì không tiếp xúc với bề mặt cần in. – Việc chế tạo bản in dễ dàng hơn.
• Nhược điểm – Khuôn in phải được chà ẩm trước khi chà mực. Đòi hỏi tỉ lệ mực và nước phải chính xác trong quá trình in. – Nếu lượng nước thấp, giọt mực in có thể xuất hiện trên bề mặt không cần in làm ảnh bị sai. 1
In ống đồng • Được gọi là in ống đồng vì trục in được mạ một lớp đồng dày khoảng 100 microns. • In ống đồng còn được gọi là phương pháp in lõm vì các phần tử in được khắc sâu và nằm dưới bề mặt trục in, phân tử không in nằm trên bề mặt trục in.
1
In ống đồng
1
• Trước khi in, toàn bộ trục in được nhúng vào máng mực. • Phần tử không in được gạt sạch bởi dao gạt mực, khi đó mực chỉ còn chứa trong các lỗ (phần tử in), mực từ các lỗ này truyền lên bề mặt vật liệu in nhờ áp lực in cao và bám vào vật liệu. • Vì mực in ống đồng có độ nhớt thấp (khoảng 0.1 Pa.S) nên sau mỗi đơn vị in đều có đơn vị sấy. 1
Trục in ống đồng • Độ nông, sâu của phần tử in phụ thuộc vào mật độ màu. Những vị trí có mật độ màu càng cao thì độ sâu của phần tử in càng tăng và ngược lại.
1
Trục in ống đồng • Các phần tử in được khắc (bằng các phương pháp: ăn mòn hoá học hoặc khắc điện từ) trực tiếp lên trục ống sau khi trục ống được mạ một lớp đồng. Cuối cùng người ta mạ lên đó một lớp crom nhằm mục đích bảo vệ lớp đồng.
1
• Lớp đế: thường làm bằng thép, yêu cầu: khả năng cơ khí chính xác, khả năng uốn cong và khả năng mạ dễ dàng. • Nhôm đã từng được sử dụng do nó nhẹ nên thao tác dễ làm và dễ vận chuyển, nhược điểm là khả năng mạ đồng lên nhôm rất khó.
1
• Lớp vật liệu bề mặt: thường dùng Đồng. Lớp này dày khoảng 0.5 – 1mm. • Lớp đồng này là nơi để tạo ra phần tử in bằng phương pháp khắc hoặc ăn mòn. • Yêu cầu: khả năng khắc, độ bền, khả năng tái sản xuất. • Đồng thì có khả năng ăn mòn nhanh và dd ăn mòn là FeCl3. Nó cũng có độ bền tốt trong khi in, đảm bảo các vách ô của các ô không bị biến dạng. Việc mạ loại bỏ đi và đánh bóng với lớp đồng cũng dễ dàng. 1
• Trên bản in thì các hình ảnh cũng được tram hoá. Mỗi inch vuông của hình ảnh gồm khoảng từ 4200 đến 90000 ô được khắc trên bề mặt. • Kích thước và số lượng các ô phụ thuộc vào mật độ màu của phần hình ảnh. • Mục đích của việc chia nhỏ này ngoài việc thể hiện tầng thứ ảnh, còn là để bản in có thể giữ được lớp mực tại các phần tử in. 1
• Lớp bảo vệ: • Thường thì sau khi tạo phần tử in xong người ta mạ lên chúng 1 lớp crom mỏng khoảng 6 microns. • Chức năng: bảo vệ bản in khỏi lực ma sát giữa bản và dao gạt hoặc vật liệu. Crom có độ cứng cao hơn đồng. Nếu không có lớp crom thì đồng sẽ bị ăn mòn làm các ô bị nông dần hoặc bị biến dạng làm sai lệch định lượng mực. Lớp crom có hệ số ma sát nhỏ, do đó ít bị hao mòn. 1
• Ưu điểm: • In ống đồng chủ yếu in dạng cuộn, có thể in trên các vật liệu khác nhau như giấy, màng nhựa dẻo, màng kim loại,… • Chất lượng in đồng đều. • Máy chảy ổn định, tốc độ cao. • Độ bền trục in lớn, khả năng phục chế lớn, độ chính xác cao. • Bằng phương pháp khắc điện tử, độ sâu và diện tích lỗ có thể thay đổi được nên pp này cho phép phục chế hình ảnh với chất lượng rất cao. 1
• Nhược điểm: • Máy móc đắt tiền do có độ chính xác cao. • Dung môi dễ cháy nổ, không tốt cho môi trường • Hao tốn nhiều năng lượng.
1
1
• Quy trình in màng • Màng ở dạng cuộn được gắn vào trục xả cuộn, được đi qua nhiều trục kéo căng để cho màng không bị nhăn. Thường lực căng của màng khoảng 2 – 3% lực kéo đứt. • Màng tiếp tục đi qua bộ phận khử tĩnh điện. Màng cọ xát với các lô sẽ tích điện, khi gặp dung môi của mực in sẽ phóng điện gây cháy nổ nên cần bộ phận khử tĩnh điện trước khi màng qua lô in. • Tiếp đó màng đi qua giữa trục cao su và trục in đã được bám mực vào nhờ trục lấy mực. Trục quay ngược chiều với trục in để có thể truyền mực lên trục in. 1
• Trên trục in có đặt dao gạt mực để gạt mực không được in bám vào trục in. • Màng sau khi được mực bám lên tiếp tục được cuộn vào buồng sấy đã được gia nhiệt trước để sấy khô dung môi mực in. Nhiệt độ buồng sấy khoảng 60 – 70oC. • Sau đó màng đi qua trục làm lạnh để làm nguội màng và tiếp tục qua nhiều trục in. Số lượng trục in phụ thuộc vào số màu cần in trên sản phẩm. • Kết thúc quá trình in màng được cuộn lại để cho qua công đoạn tiếp theo.
1
1
1
Thông số gia công • Nhiệt độ khoang sấy – Khi in những sản phẩm ít màu: 55 – 56oC – Khi in những sản phẩm nhiều màu: khoảng 60oC
• Nhiệt độ nước giải nhiệt: 27oC • Dao gạt mực: – Bề rộng dao gạt mực: 5cm – Chiều dài dao gạt mực: Tuz theo khổ màng và chiều dài trục trame
• Tốc độ quay của trục trame dao động ở khoảng 30 – 35m/phút • Độ nhớt mực in: 23 – 27s 1
Chương 6: Công nghệ sản xuất màng • 6.1. Giới thiệu tổng quan • 6.2. Quy trình công nghệ tổng quát sản xuất màng • 6.3. Công đoạn thổi màng • 6.4. Công đoạn in màng • 6.5. Công đoạn ghép màng 1
6.5. Công đoạn ghép màng • 6.5.1 Mục đích của công đoạn ghép màng • Mục đích của công đoạn ghép màng là tạo cho màng có nhiều tính năng đáp ứng được đòi hỏi của khách hàng cũng như thị trường. • Ngoài việc tạo cho màng có độ bền kéo, độ kháng lão hóa với ánh sáng,… ghép màng còn nhằm mục đích bảo vệ mực in trên túi nhựa và tạo cho màng có nhiều khả năng như kháng ẩm, chống lại tia tử ngoại, tia UV, giúp cho sản phẩm không bị hủy hoại khi bảo quản trong bao bì nhựa. 1
6.5.2 Các phương pháp ghép màng • Tùy thuộc vào tính chất đòi hỏi của sản phẩm và ưu nhược điểm mà ứng với đó là một phương pháp.
1
Ghép khô không dung môi • Sử dụng keo không dung môi để ghép các loại màng có tính chất khác nhau thành màng phức hợp, dùng nhiệt làm chảy lỏng keo, tạo kết dính với màng. • Thành phần keo: hàm lượng rắn là 100%. • Đặc điểm: Các lô ép được giữ ở nhiệt độ 60 – 70oC. không có buồng sấy keo. Keo đóng rắn tự nhiên trong môi trường hơi ẩm.
1
• Ghép khô không dung môi: • Sử dụng keo không dung môi để ghép các loại màng có tính chất khác nhau thành màng phức hợp, dùng nhiệt làm chảy lỏng keo, tạo kết dính với màng. • Đặc điểm: Các lô ép được giữ ở nhiệt độ 60 – 70oC, không có buồng sấy keo. Keo đóng rắn tự nhiên trong môi trường hơi ẩm. • Ghép đùn: • Vật liệu kết dính nhờ nhựa nóng chảy dưới tác dụng của trục ép (trục lạnh và trục silicon) tạo lực liên kết cơ học giữa các lớp màng. 1
1. Đầu xả cuộn 1 2. Các lô dẫn 3. Trục ép
4. Trục lấy keo 5. Đầu xả cuộn 2 6. Đầu cuộn sản phẩm
1
Ghép khô không dung môi • Ưu điểm: • Không cần hệ thống sấy, thổi khí để làm khô dung môi. • Loại bỏ chi phí do dung môi • Tốc độ vận hành cao (180 – 200 m/min) • Phù hợp với màng nhạy cảm với dung môi. • Lượng keo tiêu hao ít. • Loại bỏ vấn đề dung môi còn lưu lại trên sản phẩm. • Không gây hại cho sức khỏe và môi trường. • Ghép được với màng kị nước. 1
• Nhược điểm: • Độ nhớt cao hơn keo có dung môi • Độ bám dính ban đầu yếu hơn keo có dung môi. • Keo bám dính vào máng đựng keo nên khó vệ sinh. • Keo xâm nhập qua màng.
1
Ghép khô có dung môi • Sử dụng keo có dung môi để ghép các loại màng có tính chất khác nhau thành màng phức hợp.
1
• Màng nền được phủ một lớp keo 2 thành phần có dung môi bởi bộ phận lấy keo gồm trục silicon và trục lấy keo. Tuz định lượng keo lên mỗi sản phẩm mà sử dụng các trục lấy keo nhiều hay ít. • Sau khi qua bộ phận lấy keo, màng nền tiếp tục qua buồng sấy để làm khô keo. Màng nền sẽ được ghép dính với một màng khác bởi trục NIP (ở nhiệt độ 55 – 60oC) đảm bảo keo dàn đều và bám dính trên bề mặt 2 lớp màng ghép.
1
Ghép khô có dung môi • • • • •
Ưu điểm: Có thể ghép nhiều loại màng khác nhau. Lực bám dính giữa các lớp cao. Dễ kiểm soát lượng keo phủ. Linh động: tốt cho các hợp đồng nhỏ có nhiều khổ màng khác nhau. • Sản phẩm sau khi ghép dễ gia công các công đoạn sau.
1
• Nhược điểm: • Do tiếp xúc trực tiếp nên dung môi dễ hoà tan mực in. • Rất khó triệt tiêu dung môi còn thừa trong sản phẩm. • Phản ứng đóng rắn cần nhiều thời gian. • Sử dụng nhiều keo hao phí.
1
Phương pháp ghép đùn • Vật liệu kết dính nhờ nhựa nóng chảy và keo (nếu có) dưới tác dụng của trục ép (trục lạnh và trục silicon) tạo lực liên kết cơ học. • Ghép đùn phủ: là quá trình nhựa nóng chảy được đùn ra khỏi đầu tạo hình chữ T tạo dạng màng và phủ lên bề mặt nền màng 2 lớp gồm màng nền và lớp nhựa đùn.
1
Ghép đùn sandwich • Nhựa nóng chảy đùn ra đầu T và được kẹp giữa một màng nền từ đầu xả chính và một màng khác từ đầu xả sanwich màng 3 lớp bao gồm màng nền, lớp nhựa đùn, màng sanwich.
1
Ghép đùn 2 đầu
1
Ghép đùn phối
1
1
feedlock
1
1
1
1
CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ ĐÙN (EXTRUSION)
1
7.1 GiỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ĐÙN Đặc điểm sản phẩm Nguyên liệu Nguyên lý chung
1
Ống
1
Màng • Màng chống thấm HDPE dùng trong nuôi trồng thủy sản
1
Màng phủ nông nghiệp
1
1
1
Tấm
1
Vách ngăn vệ sinh
Tấm lợp bằng nhựa PVC
1
Profile
1
Profile là các sản phẩm dạng thanh có mặt cắt phức tạp
1
Bọc dây cáp điện
1
Đùn thổi chai lọ
1
Bao dệt
1
Đặc điểm sản phẩm • Sản phẩm có chiều dài liên tục và mặt cắt ngang không đổi. • Tạo ra các bán thành phẩm rồi tiếp tục gia công biến dạng trong giai đoạn tiếp theo như: thổi chai lọ, ghép màng mỏng các loại,… 1
Nguyên liệu • Chủ yếu cho nhựa nhiệt dẻo, các loại vật liệu có độ đàn hồi cao như cao su.
1
Nguyên lý chung
1
Nguyên lý chung
1
Ép phun
Đùn
Trục vít chuyển động quay tròn, tới lui
Quay tròn
Hình dạng sản phẩm tùy Tùy thuộc đầu tạo hình thuộc vào khuôn Có chu kì
Không có chu kì
Không cần kết hợp các Phải kết hợp các bộ bộ phận tiếp nhận, xử lý phận tiếp nhận, xử lý sau khi ra khỏi khuôn phôi đùn sau khi ra khỏi đầu tạo hình. 1
1
1
7.2 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÓ SỬ DỤNG MÁY ĐÙN TRỤC VÍT
Tạo màng Tạo tấm phẳng, profile, ống Tạo sợi, hạt Ghép lớp, phủ nhựa lên vật liệu khác
1
*Tạo màng*
1
1
Tạo tấm phẳng
1
Tạo profile
1
Tạo ống
1
*Tạo sợi, hạt*
1
*Ghép lớp *
1
Phủ nhựa lên các vật liệu khác
1
7.3 CẤU TẠO MÁY ĐÙN Phễu nạp liệu – Xylanh nguyên liệu Hệ thống gia nhiệt, làm nguội Trục vít Lưới lọc và tấm chắn Đầu tạo hình 1
7.3 Cấu tạo máy đùn
1
Phễu nạp liệu • Chứa nguyên liệu dự trữ cung cấp ổn định cho máy đùn. • Họng cấp liệu có hệ thống nước làm mát. • Phễu nạp liệu được thiết kế sao cho đảm bảo dòng vật liệu chảy ổn định.
1
1
Xylanh • Xylanh bộ phận gia nhiệt ở vòng phía ngoài. • Xylanh được chế tạo hai lớp: – lớp ngoài chịu lực – lớp trong chịu ma sát và ăn mòn.
1
• Tùy theo vật liệu cần đốt nóng mà lớp ngoài có một hay hai vỏ. • Thí dụ: – Gia công nhựa nhiệt dẻo: vỏ ngoài thường là một lớp, được đốt nóng bằng điện trở. – Gia công cao su: xylanh thường có 2 vỏ để có thể gia nhiệt bằng hơi nước hay tác nhân tải nhiệt khác.
1
• Trên Xy lanh có lỗ thoát hơi: Dùng để lấy đi hơi ẩm hoặc hơi của các vật liệu dễ bay hơi hoặc hơi phát sinh trong quá trình gia công. • Đường thoát hơi gồm các lỗ nhỏ có đường kính khoảng 0,2mm để tránh sự rò rỉ của nguyên liệu hoặc người ta phải giảm áp suất đùn ở vùng thoát hơi.
1
Hệ thống gia nhiệt • Gia nhiệt làm nhựa nóng chảy trong quá trình đùn. • Có 2 nguồn năng lượng chính cung cấp cho máy đùn. – Năng lượng sinh ra do ma sát – Năng lượng cung cấp từ bên ngoài (bằng cách gia nhiệt xylanh hoặc gia nhiệt trục vít).
1
Gia nhiệt bằng điện trở: • Các vòng nhiệt đặt dọc theo thân máy đùn. • Có ít nhất 3 vùng nhiệt độ. Máy đùn dài hơn có trên 8 vùng nhiệt độ.
1
Gia nhiệt – giải nhiệt bằng chất lỏng: • Sử dụng chất lỏng cung cấp nhiệt (lấy nhiệt) trong quá trình đùn. – Gia nhiệt (giải nhiệt) bằng chất lỏng trong trục vít. – Gia nhiệt (giải nhiệt) qua xylanh.
1
Hệ thống làm nguội • Đối với xy lanh có vỏ bọc thì việc làm nguội có thể dùng nước.
1
• Trường hợp xy lanh sử dụng vòng gia nhiệt thì việc làm nguội được thực hiện bởi quạt gió (blower).
1
Trục vít Chức năng: • Tiếp nhận nhựa tại cửa nạp liệu và tải vật liệu từ vùng nạp liệu đến đầu định hình. • Trong quá trình tải thì chúng thực hiện quá trình trộn hợp, hóa dẻo nhựa.
1
• Các thông số của trục vít:
• Chiều dài vít (L), đường kính vít (D) • Chiều sâu rãnh vít (h1, h2) ở vùng nạp liệu (L1), vùng nóng chảy (L2) và vùng định lượng (L3) khác nhau. • Chiều rộng gân vít (e), bước vít (t), góc nghiêng của cánh vít (φ), khoảng cách giữa hai gân vít (w). 1
Các vùng trục vít: • Trục vít được chia thành 3 vùng: –vùng nạp liệu –vùng nóng chảy (vùng chuyển đổi) –vùng định lượng (vùng bơm).
1
Vùng nạp liệu: • Chiều dài khoảng 25% L, bề sâu rãnh vít lớn nhất. • Nhiệm vụ: vận chuyển nguyên liệu từ phễu vào vùng sau của vít. 1
Vùng nóng chảy: • Chiều dài khoảng 50% L, độ sâu rãnh vít giảm nhanh. • Trong vùng này nguyên liệu bị nén mạnh và nóng chảy, đồng thời các khí, hơi (như hơi nước) sẽ bị đẩy ra khỏi máy đùn bằng đường phễu nạp liệu và lỗ thoát khí của xy lanh (nếu cần).
1
Vùng định lượng: • Chiều dài khoảng 25% L, độ sâu rãnh vít thấp nhất. • Trong vùng này nhựa được nóng chảy đồng nhất (chảy nhớt hoàn toàn) đồng thời vùng này tạo áp lực mạnh để đẩy nhựa nóng chảy vào đầu tạo hình. 1
Tấm chắn
1
Tấm chắn • Được đặt ở cuối thân máy đùn, là một tấm kim loại dày, dạng đĩa, có lỗ. • Mục đích chính: – Đỡ các lưới lọc – Ngăn cản chuyển động xoáy của nhựa nóng chảy khi ra khỏi trục vít, hướng nhựa chảy theo một đường thẳng vào khuôn.
• Có thể kết hợp bộ phận khuấy đảo vào tấm chắn này. • Tấm chắn khuấy đảo có nhiều rãnh nhỏ dần, sẽ chia nhỏ dòng chảy, kéo dài dòng chảy. Thiết bị này sẽ cải thiện khuấy đảo phân bố và phân tán.
1
Lưới lọc • Chức năng của lưới lọc: – Lọc tạp chất ra khỏi khối nhựa lỏng, không cho tạp chất vào đầu tạo hình. – Tạo áp lực ngược để tăng khả năng trộn và nhựa hóa trong vít. – Trộn hợp tốt dòng nhựa trước khi vào đầu tạo hình. – Giữ cho dòng nhựa vào đầu tạo hình được ổn định. 1
• Lưới lọc làm bằng thép không rỉ có cỡ lưới từ thô (20 – 40 mesh) đến mịn (200 mesh). • Mesh là số dây kim loại đan lưới trên 1 inch – 25 mm, mesh càng cao, lỗ lưới càng nhỏ. • Nên dùng kết hợp nhiều lưới để tạo hiệu quả cao nhất có thể được. 1
• Thông thường, nhiều tấm lưới lọc được đặt kết lại với nhau, bắt đầu là tấm lưới thô, tiếp đến là các tấm lưới có kích thước nhỏ dần, rồi một tấm lưới thô, áp sát vào tấm chắn. Tấm lưới thô sau cùng chỉ làm nhiệm vụ đỡ tấm lưới tinh. Sắp xếp lưới lọc tạo nên hộp lọc. • Hộp lọc ngoài chức năng lọc các tạp chất, nó còn làm tăng khuấy trộn trong máy đùn. Hộp lọc thường gồm: lưới lọc 20 mesh, tiếp đến là 40, 60, 80, lưới 20 mesh được áp sát vào tấm chắn. 1
Đầu tạo hình • Đầu tạo hình giữ nhiệm vụ tạo hình dáng sản phẩm. • Yêu cầu của đầu tạo hình: – không có điểm dừng trên dòng chảy – tổn thất áp suất nhỏ – nhiệt độ phân phối đều trên toàn tiết diện – dễ lắp ráp. 1
Một số loại đầu tạo hình • Đầu định hình dạng ống: sản xuất các sản phẩm hình trụ hay màng mỏng hình trụ. • Đầu định hình dạng lỗ: cho các sản phẩm dạng sợi với các hình dạng khác nhau (sợi tròn, sợi dẹt…) • Đầu định hình dạng khe: cho các sản phẩm tấm phẳng, màng phẳng. 1
• Đầu định hình dạng Profile phức tạp: cho khung cửa sổ, cửa ra vào, nẹp các loại… • Đầu định hình dạng ống: cho sản phẩm cuối cùng dạng sản phẩm thổi (chai lọ, thùng chứa các loại).
1
• Trong trường hợp sản phẩm thổi, lõi trong của đầu định hình được gắn thêm bộ phận dẫn khí nén hoặc dẫn vật liệu khác vào (đối với sản phẩm bọc dây cáp điện).
1
Các thông số cài đặt trong quá trình đùn • Nhiệt độ: gồm nhiệt độ gia công (giúp nhựa hóa dẻo hoàn toàn), nhiệt độ nước giải nhiệt cho dầu thủy lực, nhiệt độ nước giải nhiệt cho sản phẩm nhựa. • Vận tốc: vận tốc của vít xoắn đi kèm với vận tốc của máy kéo sản phẩm cho phép đùn nhanh, chậm sản phẩm, giúp điều chỉnh độ dày mỏng và năng suất sản phẩm.
1
• Áp suất: áp suất dầu thủy lực giúp điều chỉnh các hoạt động đùn của máy. Áp suất chân không trong bể định hình (đối với ống tròn) giúp định hình ống tròn. • Hành trình: hành trình cắt tự động của máy cắt sản phẩm, định kì khi sản phẩm đi hết hành trình đó thì sản phẩm sẽ bị cắt. 1
Hiện tượng trương nở đầu đùn. • Ở trạng thái tự nhiên, các phân tử nhựa nhiệt dẻo là những mạch phân tử dài, chúng có thể co cuộn lại, hoặc sắp xếp ngẫu nhiên, hoặc ở các trạng thái khác,… • Khi nhựa bị chảy vào đầu định hình, các mạch phân tử bị kéo thẳng ra hoặc định hướng theo dòng chảy vì vậy chúng không còn sắp xếp ngẫu nhiên nữa.
1
• Khi nhựa bị chảy ra khỏi đầu định hình, các mạch phân tử có xu hướng co cuộn lại, đây là nguyên nhân làm cho sản phẩm đùn bị co ngót theo chiều đùn và bị rộng ra theo chiều vuông góc với chiều đùn. • Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương đầu định hình và tương ứng là nếu tốc độ kéo nhỏ hơn tốc độ đùn thì sản phẩm đùn sẽ bị rộng ra theo chiều vuông góc. • Nếu sản phẩm bị trương quá nhiều thì dòng nhựa sẽ bị đứt khúc (gãy vỡ), có thể làm cho bề mặt sản phẩm bị sần sùi. 1
• Hiện tượng trương đầu định hình có thể hiểu đơn giản là hiện tượng hồi phục lại (sau khi bị biến dạng) khi nhựa ra khỏi đầu định hình. • Khả năng hồi phục lại của vật liệu là một hàm của thời gian (giai đoạn đầu vật liệu hồi phục nhanh nhưng sau đó khả năng hồi phục chậm lại). • Đầu định hình có chiều dài ngắn thì hiện tượng trương xảy ra nhiều và ngược lại.
1
• Vì dòng chảy ổn định, mạch có thời gian để sắp xếp lại
1
Phoâi ñuøn chaûy roái
Phoâi ñuøn daïng maét tre
Cách giảm hiện tượng trương đầu định hình • Tăng tốc độ kéo • Giảm tốc độ đùn, tăng nhiệt độ chảy (phôi mắt tre) • Tăng chiều dài kênh thoát nhựa tương ứng (phôi chảy rối) • Tạo dòng hoặc giảm góc vào đầu tạo hình. 1
Một số thông số liên quan đến trục vít
1
1. Trục vít a) Tỷ lệ L/D. Chiều dài trục vít /Đường kính trục vít. L/D thường từ 16 – 36 tuz theo vật liệu. • Trục vít có vai trò trộn và nhựa hoá vật liệu • Trục vít ngắn: chất lượng trộn kém, năng suất kém, nhựa hóa không ổn định. • Trục vít dài: có chất lượng tốt hơn dễ đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật. Nhưng trục vít dài thì độ bền của trục vít yếu hơn và giá thành cao hơn. Như đối với PVC thì L/D = 30 – 40, cao su L/D = 5 -7.
1
b)Tỷ lệ nén ép: Trục vít phải tạo được hệ số nén.
1
b)Tỷ lệ nén ép: Là tỷ số giữa thể tích 1 bước vít phần cấp liệu với thể tích 1 bước vít phần định lượng. • H1, H2: Chiều sâu răng phần cấp liệu và phần định lượng • Tỷ lệ nén ép quá nhỏ thì sản phẩm không có kết cấu chặt chẽ, bề mặt sản phẩm kém bóng, có thể tồn tại bóng khí. • Tỷ lệ nén ép càng lớn thì sản phẩm kết cấu càng chặt chẽ và sản phẩm càng có độ bóng cao. 1
• Song tỷ lệ nén ép quá lớn (vật lệu bị nén chặt quá) sẽ gây tồn tại ứng suất dư nhiều gây hiện tượng sản phẩm có thể bị rạn nứt, các răng của trục vít chịu áp suất lớn có thể bị hư hỏng. • Đối với nhựa tỷ lệ nén ép từ 2,5 – 5, riêng đối với cao su 1,3 – 1,5.
1
• Theo thiết kế một số trục vít phổ biến: Đường kính trục vít D: 32 45 60 90 120 150 Chiều sâu cánh vít H1: 4 6 8 -10-16 18- 22 -25-30 -35 Bước răng cánh vít: A = 0.8 :1.2 D (theo kinh nghiệm ). Bề dày cánh vít b = 0.1D (đối với cao su b = 0.2D). Đường kính lõi vít: Do = D –2H 1
• d) Khe hở giữa xy lanh và vít xoắn: Nhằm làm giảm dòng nhựa chảy ngược và ma sát giữa vít xoắn với xylanh. Thường khe hở L = 0.003D. • c) Mặt bên cánh vít: Thường vuông góc với trục vít là thích hợp nhất nhưng phần tiếp giáp với chân của mặt bên vít với đường kính của lõi trục phải có góc lượn để tăng độ bền vững cho vít . 1
• e) Đĩa nhựa hóa: Đó là môt bộ phận được đặt ở cuối trục vít (phần tiếp giáp với đầu định hình). Phần này có thể chế tạo liền với trục vít hoặc chế tạo rời rồi ghép vào vít xoắn, có đường kính nhỏ hơn xy lanh khoảng 1 cm, có cấu tạo như một bánh răng hình trụ, chân răng bằng đường kính trục vít phần định lượng. • Đĩa nhựa hóa có tác dụng như một bộ phận cắt xé, đảo, nhựa hoá, tăng cao hiệu quả trộn.
1
2. Vận tốc trục vít • Vận tốc trục vít liên quan đến: – áp suất nhựa trong xy lanh, – sản lượng, – mức độ trộn – thời gian giúp cho nhựa nóng chảy, – nhiệt độ gia công (vận tốc trục vít càng cao thì nhiệt độ càng cao do nhiệt ma sát).
• Vì vậy việc cài đặt tốc độ trục vít là rất quan trọng phải đảm bảo được quá trình nhựa hóa, năng suất cao, vật liệu không bị phân hủy do quá nhiệt. 1
CHƯƠNG 8: CÔNG NGHỆ ÉP TRỰC TIẾP
Sản phẩm công nghệ ép trực tiếp
Nhựa nhiệt rắn
Sản phẩm công nghệ ép trực tiếp
Các chi tiết bằng cao su
Đặc điểm sản phẩm ép trực tiếp • Sản phẩm ép trực tiếp thường nông (chiều sâu bé), hình dạng không quá phức tạp.
Nguyên lý phương pháp ép trực tiếp
Nguyên lý phương pháp ép trực tiếp
• Các bước tiến hành phương pháp ép trực tiếp: • Nguyên liệu (có thể ở dạng bột, hạt, mẫu cắt nhỏ) được định lượng phù hợp (thường bằng phương pháp cân hoặc đo thể thể tích) rồi cho vào khuôn. • Khuôn được đóng lại. Dưới tác dụng của nhiệt độ và áp lực thủy lực, nguyên liệu chảy ra, tạo hình, đóng rắn trong khuôn. • Sau khi tạo hình, đóng rắn sản phẩm xong, khuôn mở ra, sản phẩm được lấy ra ngoài.
• Các thông số quan trọng trong quá trình gia công bằng phương pháp ép trực tiếp: • nhiệt độ • áp suất • thời gian lưu sản phẩm trong khuôn.
Nguyên liệu • Nhựa nhiệt rắn: PF (Phenol formandehyd), UF (Urea formandehyd), Melamin, Polyurethane,… • Hỗn hợp cao su • Nhựa nhiệt dẻo: Cellulose acetat, Cellulose acetat butirat, ethyl Cellulose, Acrylic, PS (polystyren), PE (polyethylene), ... • Thường chỉ dùng nhựa nhiệt rắn và hỗn hợp cao su (ít dùng nhựa nhiệt dẻo)
• Phương pháp ép trực tiếp thường dùng gia công cao su và nhựa nhiệt rắn vì: • Dưới tác dụng của nhiệt, nhựa nhiệt rắn, cao su định hình và đóng rắn trong khuôn mà không cần hệ thống giải nhiệt cho khuôn • Không cần thời gian chờ nguội sản phẩm trong khuôn nên năng suất tăng. • Nhựa nhiệt dẻo khi tạo hình trong khuôn cần phải có hệ thống giải nhiệt trong khuôn để làm nguội sản phẩm, mất thời gian làm nguội nên năng suất giảm. • Đối với nhựa nhiệt dẻo đã có phương pháp ép phun cho năng suất cao hơn và có thể sản xuất được những sản phẩm có hình dạng phức tạp hơn.
