Cong Nghe Gia Cong Nhua

8/18/2019 Cong Nghe Gia Cong Nhua

1/424

CHƯƠNG 1: GiỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀCÔNG NGHỆ GIA CÔNG POLYMER

• Nguyên liệu + Phương pháp sản xuất (công nghệ gia công) sản phẩm

1


2/424

I. Nguyên liệu sản xuất: Polymer

I.1 Khái niệm polymer

1

Poly (nhiều) + meros (phần)


3/424

• 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


4/424

I.2 Phân loại polymer

a. Nhựa nhiệt dẻo

b. Nhựa nhiệt rắn

c. Nhựa đàn hồi (cao su)

1


5/424

Sản phẩm sản xuất từ nhựa nhiệt dẻo


6/424

Nhựa nhiệt dẻo nguyên liệu

1


7/424

a.Nhựa nhiệt dẻo

• Nhiệt độ thường: ở trạng thái rắn, gianhiệt 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


8/424

Nhựa nhiệt rắn nguyên liệu

1


9/424

b. Nhựa nhiệt rắn

• Nhiệt độ thường: ở trạng thái lỏng, khigia 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 quátrình chuyển trạng thái.

• Không tái sinh được

1


10/424

Ứng dụng của nhựa nhiệt rắn

Sơn, vecnikeo dán (chất kết dính)


11/424

Sợi thủy tinh + Nhựa

Ứng dụng của nhựa nhiệt rắn

Vật liệu composite


12/424

Sản phẩm composite


13/424

c. Nhựa đàn hồi (cao su)

• Có các đặc điểm tương tự nhựa nhiệt rắn nhưng có tính đàn hồi cao. *

1


14/424

Cao sunguyên liệu

1


15/424

Sản phẩm sản xuất từ cao su

Găng tay

Nệm

Núm ti

Dây thun buộc đồ

Bong bóng

ẩ


16/424

Sản phẩm sản xuất từ cao su

Cao su chống thấm

lót sàn gỗ

Cao su giảm chấn Vòng đệm cao

su chịu dầu

Vỏ, ruột xe

Cao su chống rung

Cao su làm

chân đế


17/424

II. CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

• Mỗi loại polymer có một đặc tính khácnhau nên phương pháp gia công cũng

khác nhau.

1


18/424

II.1 Phương pháp gia công cao su

• Sơ luyện hỗn luyện tạo hìnhlưu hoá.

1


19/424

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


20/424

Phương pháp lăn tay


21/424

Phương pháp phun

1


22/424

Phương pháp quấn sợi

1


23/424

II.3 Phương pháp gia công nhựa nhiệt dẻo

• Ép phun

• Đùn

• Thổi khuôn• Thổi màng

1


24/424

II.4 Phương pháp trộn polymer

• Phương pháp trộn kín

• Phương pháp trộn hở

1


25/424

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


26/424

2.1 Quan hệ giữa cấu trúc vàtính chất của polymer

1


27/424

2.1.1 Độ trùng hợp (DP - Degree Polymer ization )

1

• Độ trùng hợp (DP) biểu thị số mắc xích cơ sở cótrong đại phân tử.

VD:

•

M: Trọng lượng phân tử* 1 mạch polymer• m: Trọng lượng phân tử 1 mắc xích cơ sở

Độ trùng hợp = n

• Nhựa có độ trùng hợp cao thì có tính dẻo dai,khả năng chống va đập, chịu mài mòn tốt.


28/424

2.1.2 Cấu trúc mạch polymer

• Mạch thẳng

(linear)

1

• Mạch nhánh

(branched)

• Mạng lưới khônggian (crosslink)*


29/424

• 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

hà h hầ


30/424

2.1.3 Thành phần monomer

• Homopolymer (polymer đồng đẳng ) : trong thành

phần mạch phân tử chỉ chứa 1 loại monomer.

1

-A-A-A-A-A-A-A-A-

A: làmột 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-A-

A, B: là các monomer khác

nhau


31/424

• Homopolymer mạch phân tử chỉ chứa 1loại 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 lýcao hơn copolymer.

1


32/424

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 bámdính.

1

v


33/424

. . rạng p ợp v rạng pha

a. Trạng thái tập hợp:

•

Về nguyên tắc, tất cả các chất có thể tồn tại ở 3trạng 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 (đẩycác nguyên tử ra xa nhau)

Enh = k.T vaø Elk = const

k: haèng soá Boltzman = 1,382.10-23

J/K• Khi T tăng, Enh tăng làm mất đi các cấu trúc trật tự.


34/424

• Khí: trạng thái mất trật tự hoàn toàn.

• Rắn: trạng thái trật tự hoàn toàn.

• Lỏng: là trung gian giữa 2 trạng thái trên.


35/424

b. Trạng thái pha

• Theo quan điểm cấu tạo, các pha khác

nhau là do cách sắp xếp của các phântử.

• Có 2 trạng thái pha: – tinh thể (kết tinh) – vô định hình.


36/424

• Trạng thái pha vô đị nh hình: Các mạch polymer sắp xếp ngẫu nhiên, không có trật tự. Vật liệu có thể ở thểrắn hoặc lỏng*.

• Trạng thái pha tinh thể ( kết tinh): Các mạch polymersắp 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.

1

Trạng thái vô định hình Trạng thái bán kết tinh

• Tỷ lệ giữa vùng kết

tinh so với toànkhối polymer gọi làđộ kết tinh.


37/424

• 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 polymervô định hình.*

• Độ kết tinh phụ thuộc vào tốc độ làm nguội. Làmnguội chậm thì độ kết tinh cao và ngược lại.

• Nếu cho thêm chất hóa dẻo thì độ kết tinh giảm.

1


38/424

38

Tg

Traïng thaùiThuyû tinh Traïng thaùiMềm cao Traïng thaùiChaûy nhôùt

Dao ñoängNguyeân töû

Dao ñoängÑoaïn maïch

Chuyeån ñoängPhaân töû

Tg: Nhieät ñoä hoaù thuyû tinh

Tm: Nhieät ñoä chaûy nhôùt

Tm

• Các polymer vô định hình tuỳ thuộc vào nhiệt độ cóthể có 3 trạng thái lý học:


39/424

• 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 nănguốn dẻo.

• Trạng thái chảy nhớt: đặc trưng bởi độ linh động

của toàn mạch đại phân tử.

1


40/424

• Nhiệt độ hoá thuỷ tinh (T g): là nhiệt độ tại đó nhựa bắt đầu chuyển sang trạng thái thủy tinh.*

• Nhiệt độ (T m): là nhiệt độ tại đó nhựa bắt đầu chuyển sang trạng thái chảy nhớt.*

• Nhiệt độ gia công (T p ) (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


41/424

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


42/424

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


43/424

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 yêucầu tính năng cao.

• Giá đắt.

1


44/424

Một số loại nhựa kỹ thuật

Tên nhựa Tên viết tắt PolyAmide (Nylon) PA

PolyCarbonate PC

PolyAcetal POM

Poly Phenylene Sulfide PPS

Poly Buthylene

Terephthalate

PBT

1

c Nhựa kỹ thuật chuyên dụng


45/424

c. Nhựa kỹ thuật chuyên dụng • Chỉ dùng với số lượng ít, trong một số

lĩnh vực riêng biệt. Giá rất cao.

1

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


46/424

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


47/424

2.3 Giới thiệu một số loại nhựa thông dụng

1


48/424

1. Cấu tạo, tính chất, ứng dụng của cácloại nhựa thông dụng (PE, PP, PVC, PS,ABS, PMMA)

2. Cấu tạo, tính chất, ứng dụng của cácloại nhựa kỹ thuật (PA, PC, POM, PET,

EVA, PTFE (Teflon))

1


49/424

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 thôngdụng

2.4 Mã nhận dạng nhựa 2.5 Những tính chất kỹ thuật của polymer

1


50/424

2.4 Mã nhận dạng nhựa

1


51/424

2.4 Mã nhận dạng nhựa

• Mã nhận dạng là kí hiệu đặc biệt để người sử dụng dễ nhận biết nhựa đó làgì.

• 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


52/424

2.5 Những tính chất kỹ thuật của polymer

1

2 5 1 Tỷ trọng


53/424

2.5.1 Tỷ trọng

1

Vật liệu Tỷ trọng (g/cm3)Kim loại 2,9 – 9,0Gốm sứ 2,1 – 5,3

Mica 2,0 – 3,8Sợi thủy tinh 2,54Oxyt Titan 3,9 – 4,2

Cacbonate canxi ≈ 2,7


54/424

1

Vật liệu Tỷ trọng (g/cm3)

Poly propylene PP 0,9 High Density PE (HDPE) 0,95

Low Density PE (LDPE) 0,90

Polystyrene (PS) 1,05PolyMethyl methacrylate (PMMA) 1,14

PVC 1,40

Nylon 1,09 – 1,14

Polycacbonate PC* 1,2

PET 1,34

ABS 1,04


55/424

• 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 thànhsản phẩm xốp thì có tỷ trọng rất thấp (0,02

– 0,1 g/cm3) và có độ truyền nhiệt rất nhỏ.

1

Tỷ trọng cao ↔ độ kết tinh cao, độ co thể tích thấp.


56/424

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 ISO1133.

1


57/424

• Máy đo chỉ số chảy bao gồm một cái nòng được gianhiệt và 1 piston.

• Tải trọng được đặt lên trên những piston để tạo áplực lên khối nhựa chảy nhớt ở nhiệt độ cao, dòngnhựa sẽ thoát ra ngoài thông qua một miệng chảy có kích thước Φ = 2,1mm. Khối lượng nhựa chảy ratrong 10 phút gọi là chỉ số chảy, đơn vị là gam/10phút.

• 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


58/424

• Chỉ số chảy càng lớn (trong sản xuất gọi làNhựa nhẹ lửa) thể hiện tính lưu động của vật liệu càng cao. ( vật liệu chảy vào khuônnhanh, áp suất đòi hỏi không cao, khuôn lâumòn, 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

Ý nghĩa


59/424

• Chỉ số chảy càng thấp thể hiện tính lưu động của vật liệu kém. Cần tăng ápsuất phun, tăng nhiệt độ gia công.

• Trong gia công sản phẩm, tùy theophương pháp gia công và yêu cầu của

sản phẩm để chọn vật liệu có chỉ số chảy thích hợp.

1


60/424

2.5.3 Độ hút ẩm

• Được xác định bằng mức hút nước của nhựa.

•

Phương pháp đo: lấy mẫu nhựa sấy khôrồi 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

L i h Mứ hút ẩ (%)


61/424

Loại nhựa Mức hút ẩm (%)

PE, PP < 0,01

PS < 0,04PVC cứng 0,01 – 0,04

PVC mềm 0,5 – 1,0

PBT, PET 0,1

PC 0,15

POM 0,21

Nylon 6.6 2,8

Nylon 6 3,5

1


62/424

1


63/424

• Nhựa không có nhóm phân cực Độ hấp thụ nước thấp.

• Nhựa có nhóm phân cực Độ hấp thụ nước cao.

1


64/424

• Hàm lượng ẩm trong nguyên liệu caoảnh 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

Ý nghĩa


65/424

1

Loại nhựa Nhiệt độ sấy

(o

C)

Thời gian

sấy (giờ)PE*, PP* 60 – 80 1 - 2PS* 70 1 - 2

PC 120 2 – 4ABS 80 – 100 2 – 4

PET 130 2 – 4POM 80 1 – 2Nylon 6 và 6.6 80 1 - 2


66/424

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


67/424

• Tính thông hơi trong không khí của các loại màng nhựa có độ dày 0,03 mm ở nhiệt độ 24oC.

1

Tên vật liệu nhựa

Tính thông hơi qua cm3/m2/giờ CO2 O2 N2

PVC 2,12 0,88 0,33

LDPE 1480 – 1700 380 – 470 100 - 133HDPE 424 – 636 117 – 175 33 – 50PC 700 114 20

Polyester 4,24 2,34Nylon 6 2,12 0,88

PP 530 – 740 146 – 234Nylon 6.6 0,42 0,29


68/424

• Ứng dụng: PA dùng làm bao bì hút chânkhông.

•

Có thể chế tạo màng đa lớp bằng cáchghép các màng khác nhau để tăng tínhnăng sản phẩm.

1

2 5 5 Độ co thể tích


69/424

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.

1

• Đây là một chỉ số cực kì quan trọng khi thiết kế khuôn để làm ra những sản phẩm có độ chính xáckích thước cao.

• Khi độ co rút quá lớn còn gây nhiều khuyết tật khácnhư: cong vênh, rạn nứt.

Mức co rút định hình


70/424

1

Loại nhựa Mức co rút định hình

(0,1%cm/cm)

VĐH

ABS 6,0

AS 5,0

PS 6,0

PC 7,0

Kết tinh

POM 15Nylon 6 15

Nylon 6.6 15

PBT 20PP 20

• Nhựa kết tinh có độ co rút lớn hơn nhiều lần so với nhựa vô định hình.*

ộ ể ộ ế ố


71/424

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 khiđóng rắn.

• Độ ẩm nguyên liệu: Sự co thể tích do mất ẩm và cácchất dễ bay hơi trong quá trình gia công.

• Điều kiện gia công: quan trọng là nhiệt độ gia côngvà cách thức làm nguội.

• Chất độn: sự hiện diện của các chất độn thường làmgiảm độ co thể tích.

1

ứ ú đị h hì h


72/424

1

Loại nhựa Mức co rút định hình

(0,1%cm/cm)

Nhựa thuần Sau khi có 30% sợi thuỷ tinh

VĐH

ABS 6,0 1,0

AS 5,0 0,5

PS 6,0 0,5

PC 7,0 1,0

Kết tinh

POM 15 5,0

Nylon 6 15 3,5Nylon 6.6 15 4,0

PBT 20 4,0

PP 20 4,0

2 5 6 Nhiệt độ i ô


73/424

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 khácnhau thường được xác định bằng thực nghiệm.

•

Khi lựa chọn nhiệt độ gia công cần lưu ý cácđặc điểm: nhiệt độ hóa thủy tinh, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ phân hủy.

1


74/424

2.5.7 Khối lượng riêng gộp ( g )

• Là tỷ số giữa khối lượng của vật liệu vàthể tích gộp (đổ đống) mà vật liệu chiếm chỗ.

1


75/424

• Khối lượng riêng gộp khác với khối lượng riêng thật của vật liệu.

• Thí dụ: khối lượng riêng gộp của cát khôlà 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


76/424

• Khối lượng riêng gộp là một số liệu không thể thiếu khi tính toán thể tíchphần chứa nguyên liệu nguyên liệu của thiết bị như: thể tích buồng nạp nguyênliệu của máy ép phun, xilo, …

1

ố


77/424

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.

1

• K thể hiện sự biến đổi thể tích của khối lượng vật liệu khi đưa vào quá trình giacông.

2.5.9 Thành phần cỡ hạt – kích thước


78/424

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


79/424

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ TRỘNPOLYMER

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


80/424

3.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆTRỘN 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


81/424

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 phapolymer tạo nên một hệ đồng nhất.

1


82/424

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 choviệc truyền nhiệt, giúp cho khối vật liệu cónhiệt 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


83/424

3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quátrình trộn

• Moãi polimer coù moät nhieät ñoä troän toáiöu: möùc ñoä giaûm caáp thaáp nhaát.

•

Quaù trình troän thöïc hieän bôûi taùc ñoäng côhoïc cuûa thiết bị troän.

1

Tác động của cơ và nhiệt đến sự giảm cấp


84/424

84

Nhieät ñoäTopt

Aûnh höôûng cuûa cô

Aûnh höôûng cuûa nhieät

Aûnh höôûng toång coäng

M ö ù c ñ o ä gi aû m c a

á p

3 1 3 T ộ hâ bố à ộ hâ á


85/424

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


86/424

ộ p• 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 tácđộngkhông cao.

1

b Trộn phân tán


87/424

b. Trộn phân tán

• Các hạt độn phải bị phá vỡ và chất độn phân tándưới dạng các hạt sơ cấp.

• Để phân tán hạt độn dưới dạng sơ cấp, lực tácđộng phải đủ lớn để thắng lực hút giữa các hạt

sơ cấp.

1

3 1 4 Cơ hế á t ì h t ộ


88/424

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 máyt ộ


89/424

trộn

Tạo các lớp trượt với nhau theo cácmặt phẳng

Trộn cắt

Chuyển dịch một nhóm hạt từ vị trí

nay đến vị trí khác

Trộn đối lưu

Thay đổi vị trí của từng hạt riêng lẻ Trộn khuếch tán

Phân tán từng phân tử do va đập vào thành thiết bị

Trộn va đập

Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận lớp

Trộn nghiền

1

3.2 GiỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ


90/424

Ệ Ộ ỊTRỘN

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 Má á 2 tr c


91/424

3.2.1 Máy cán 2 trục

1

a. Cấu tạo: Gồm 2 trục rỗng làm bằng thép, quay ngược ề ủ ố ố


92/424

• Hai bánhrăng điều

chỉnh khehở giữa haitrục được bố trí hai

bên phíathao tác.

1

chiều nhau. Sát mặt trong của trục có bố trí hệ thống đường ống cho nước giải nhiệt chạy qua.

Ở 2 đầu trục có bộ phận giống như lưỡi gà có thể điều


93/424

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


94/424

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


95/424

b. Nguyên lý làm việc

• Máy cán 2 trục làm việc gián đoạn. Cụm chi tiết làmviệc 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)

1

• 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

cấu trúc càng mạnh, nhiệt sinh ra càng nhiều.

Nguyên lý làm việc


96/424

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 mớ i giúp quátrình phân tán các phụ gia vào khối polymer dễ dàng hơn.

1


97/424

• Các ứng suất phát sinh càng lớn, biến dạng càngmạnh mẽ khi tỷ tốc càng cao và khe hở trục càngbé.

• 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


98/424

1

Vận hành và thao tácở ớ iải hiệ ối đ h


99/424

• 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 haitrục.

• 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


100/424

Mục đích Giải thích Tỉ tốc f

Sơ luyện làm mềm cao su trước khi cho phụ gia. 1 – 1,07

Hỗn luyện trộn hệ lưu hóa vào hỗn hợp cao su 1 – 1,07Xuất tấm 1

Gia nhiệt cho hỗn hợp polymer đến nhiệt độ cần thiết

1,22 – 1,27

Cán dập nghiền sơ bộ cao su cũ, nhựa hỏng …trong quá trình tái sinh nguyên liệu

2,42 – 2,55

Cán nghiền nghiền mịn cao su cũ, nhựa cũ, nhựa nhiệt rắn

2,55 – 4

Cán lọc

loại các vật liệu dạng sợi, các chất bẩn cơ học trongcao 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:


101/424

• Hiệu quả trộn thấp nên thời gian của một chu kìtrộn 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


102/424

3.2.2 Máy trộn kín

1

Cấ t


103/424

1

Cấu tạo:

• Gồm 1 buồng có 2 roto

hình quả trám quayngược chiều nhau.

• Thể tích buồng trộn

được giới hạn bằng một quả nén có tácdụng nén các nguyênliệu xuống buồng máy

và chịu tác dụng của các trục quay.

• Hệ thống nước giải


104/424

1

nhiệt được bố tríxung quanh buồng

trộn và cả trongtrục roto.

Cấu tạo roto

http://www.princetoninternational.com/24681_unused_polished_20_cu_ft_mixer.htmhttp://www.rubberimpex.com/images/RubberMachinery/HNRM01/InternalMixerBunburyRubberMachineryRotor4WingTangential.jpg


105/424

Cấu tạo roto1

Nguyên lý hoạt động

http://www.rubberimpex.com/images/RubberMachinery/HNRM01/InternalMixerBunburyRubberMachineryRotorZZ2.jpghttp://www.rubberimpex.com/images/RubberMachinery/HNRM01/InternalMixerBunburyRubberMachineryRotorPES3Intermeshing.jpghttp://www.rubberimpex.com/images/RubberMachinery/HNRM01/InternalMixerBunburyRubberMachineryRotor4WingTangential.jpg


106/424

•

Khi roto quay vật liệu bị đảo trộn, mạnh nhất ở vùng 2 rotogặp nhau.

• Phần vật liệu nằm ở đỉnh rotovà vách buồng trên sẽ xuất hiện các ứng suất trượt, gâynên các biến dạng trượt, giúpphân tán các chất được dễ dàng.

• Các ma sát ngoại và nội trongkhối vật liệu sẽ làm nóng khối vật liệu tạo thành một khối đồng nhất và liên tục.

1


107/424

• Nhiệt độ của khối vật liệu được điều chỉnh bằng hệ thống nước giải

nhiệt ở vỏ máy và trong trục roto cóthể cho nước giải nhiệt hoặc hơi gianhiệt 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 thànhtấm.

1

Công dụng:


108/424

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


109/424

1

Nhieät ñoävoû maùy

(0C)

Nhieät ñoäcuoáicuøng(0C)

Thôøigian troän

(phuùt)

Vaän toácroto

(RPM)

Naênglöôïng

tieâu hao(KWH)

Möùc ñoäphaân taùntöông ñoái

50 92.5 3 69 398 1

65 100.0 3 69 380 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



110/424

a. Máy trộn Ribbon

1

• Cấu tạo: gồm bồn trộn, dao trộn xoắn và các thànhphần truyền động

• Ứng dụng: Máy trộn ribbon thường được sử dụngcho bột có tính nhớt, nhão hoặc dính kết, hạt.



111/424

1

b Máy trộn 2 vít


112/424

b. Máy trộn 2 vít

1

c. Máy trộn vít đứng


113/424

1


114/424

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

Nguyên lý làm việc:


115/424

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 vàothùng 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


116/424

1

Máy trộn vít đứng


117/424

1



118/424


1

d. Máy trộn thùng quay


119/424

d. Máy trộn thùng quay

1

CHƯƠNG 4 CÔNG NGHỆ ÉP PHUN


120/424

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


121/424

Sản phẩm ép phun


122/424


123/424

Chi tiết máy lạnh

123

Chi tiết máy quạt

Linh kiện điện tử

Đặc điểm sản phẩm ép phun

http://www.duytan.com/Default.aspx?pageid=243&mid=398&action=ViewDetailProduct&intProductId=uRmspeZXV74=


124/424

ặ p p p

• 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


125/424

• Sản phẩm rỗng

125


126/424

126

• Sản phẩm ống dài


127/424

127

• Sản phẩm dạng màng

Máy ép phun


128/424

Nguyên lý hoạt động


129/424

Nguyên liệu dạng hạt được cho vào phễu nạp liệu rồi i à ã h í T í ò đ ê liệ


130/424

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 sinhcủa nguyên liệu do ma sát. Khi đến đầu trục vítnguyên liệu đã chuyển thành dạng lỏng hoàn toàn. Lúcnày trục vít chuyển động tịnh tiến về phía trước tạo nên một áp lực rất lớn ép dòng nhựa lỏng phun vàokhuôn.Sau khi nhựa đã điền đầy vào lòng khuôn, trục vít luivề 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 khuônmở ra, sản phẩm được lấy ra ngoài.

1

4.2 CẤU TẠO MÁY ÉP PHUN


131/424

Ạ

4.2.1 Hệ thống phun


132/424

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


133/424

Phễu cấp liệu: chứa vật liệu nhựa dạng hạt để cấp vào khoang trộn.


134/424

1

Hệ thống phun


135/424

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


136/424

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 quanhựa 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 trongkhoang trộn.

1

Các băng gia nhiệt (vòng nhiệt)


137/424

• 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


138/424

• 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


139/424

Vùng cấp liệu (F eed zone):- Chiều sâu cánh vít lớn nhất và hầu nhƣ không đổi.

Chuyển nguyên liệu về phía trƣớc, cuối vùng này nguyênliệu mềm và bắt đầu chảy.

Trục vít


140/424

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


141/424

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


142/424

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


143/424

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


144/424

(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 thìvòng chắn sẽ di chuyển về hướng phễu và đóng kínvới đến (seat) không cho nhựa chảy ngược về phíasau.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 trongkhuôn 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)


145/424

Cuống phun(Sprue)

vòi phun Cuống phun


146/424

• Vòi phun là chi tiết lấp góc ở đầu phíatrước 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


147/424

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 vòiphun nên được cài đặt lớn hơn nhiệt độ chảy của vật liệu.


148/424

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 khoanlớn 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



149/424

• Nhiệm vụ:- Điều khiển các chuyển động tới luihoặc quay tròn của trục vít.

- Việc điều khiển chuyển động này cóthể 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


150/424

1


151/424

4.2.3 Hệ thống kẹp (đóng mở khuôn)


152/424

Nhiệm vụ:• Làm bệ đỡ và điều khiển sự di chuyển

các bộ phận của khuôn (đóng, mở

khuôn, kẹp chặt khuôn trong quá trìnhphun 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


153/424

• Nhiệm vụ: đảm bảo tính thống nhất vàlặp 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



154/424

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

phun4.5 Một số hướng dẫn điều chỉnh khi sản

phẩm có khuyết tật

4.3 Chu kz ép phun*


155/424

1

4.3 Chu kz ép phun


156/424

• Quá trình ép phun có thể chia thành 2giai đoạn:

–Giai đoạn nhựa hóa

–Giai đoạn đúc.

1

Giai đoạn nhựa hóa


157/424

• 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 hainửa khuôn, quá trình bước sang giai đoạn hai.

1

Giai đoạn đúc


158/424

•

Hệ thống thủy lực làm việc đẩy vít tiến về phíatrước, khép kín đầu phun và ống lót rãnhchính, 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 ápsuất 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


159/424

•

Đến thời gian cần thiết (thời gian duy trìáp) 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 tháokhuôn lấy sản phẩm.

1



160/424

Ệ

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

phun4.5 Một số hướng dẫn điều chỉnh khi sản

phẩm có khuyết tật

4.4 Các thông số kỹ thuật của quátrình ép phun


161/424

p p

• Nhiệt độ

• Thời gian

•

Áp suất • Hành trình khuôn

• Vận tốc trục vít

1

4.4.1 Nhiệt độ


162/424

• 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


163/424

• 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 – 30o

C

1


164/424

b. Nhiệt độ khuôn


165/424

• 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

• Mục đích của quá trình sấy: làm giảm lượng

c. Hệ thống sấy nhựa


166/424

• 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 h t hễ ấ Nhiệt độ


167/424

• 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 khôngsấy ở nhiệt độ cao. VD: màng co PVC.

• Thời gian sấy ít nhất phải 2h.

1

d. Hệ thống nước giải nhiệt


168/424

• 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 thìmột phần nhựa sẽ bị chảy ra và kết dính lại


169/424

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 làmảnh 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


170/424

1

theo nguyên tắc bốc hơi

thu nhiệt của môi trường.

4.4.2 Thời gian

• Thời gian của một chu kì ép phun gồm thời


171/424

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 quátrình vận hành thành những modun nhỏ, dođó: – dễ điều khiển và kiểm soát các thông số .

– khi có sự cố ta sẽ biết được sự cố này thuộc chukì 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


172/424

(áp suất tại đầu đẩy của bơm). Từ áptổng 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


173/424

• 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 là150atm. Cài đặt áp lực lói là 60. Nghĩa làáp lực cài đặt = 150x60/100 atm.

1


174/424

• Các thông số cài đặt là thông số trungbình. Nếu áp suất cao thì cài > 50, nếu thấp cài < 50.

• VD: khi phun cần áp cao thì cài > 50, khilùi cần áp thấp thì cài < 50.

1

Lực đóng khuôn

• Lực đóng khuôn là lực giữ cho khuôn không bị bong


175/424

• 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 vàcác 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


176/424

•

Hành trình của khuôn là vận tốc khuôn trên quãngđường 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


177/424

• 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


178/424

• 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)


179/424

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 ápdụng 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

h kh ô Tố độ lớ á d


180/424

nhựa trong khuôn. Tốc độ lớn áp dụng trongtrường 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



181/424

4.1 Giới thiệu công nghệ ép phun4.2 Cấu tạo máy ép phun

4.3 Chu kz ép phun4.4 Các thông số kỹ thuật của quá trình ép

phun

4.5 Một số hướng dẫn điều chỉnh khi sản phẩm có khuyết tật



182/424

4.1 Giới thiệu công nghệ ép phun4.2 Cấu tạo máy ép phun

4.3 Chu kz ép phun4.4 Các thông số kỹ thuật của quá trình ép

phun

4.5 Một số hướng dẫn điều chỉnh khi sản phẩm có khuyết tật



183/424

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


4.2.3 Hệ thống kẹp 4.2.4 Hệ thống điều khiển




184/424

• Đó là nơi nhựa được phun vào• Định hình dạng và kích thước sản phẩm

•

Làm nguội • Lấy sản phẩm ra

1

Nhiệm vụ của khuôn?

Nh đ h à

4.2.5.1 Cấu tạo của khuôn


185/424

• 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


186/424

1


187/424

1


188/424

1


189/424

1


190/424

1- Vòng định vị : dùng để xác định vị trí thíchhợp của vòi phun với khuôn. 1


191/424

2- Bạc cuống phun: nối vòi phun và kênhdẫn nhựa với nhau thông qua tấm kẹp phía trước và tấm khuôn phía trước.


192/424

1

3- Tấm kẹp khuôn phía trước : kẹp

phần cố định của khuôn vào bànmáy ép phun.


193/424

1

4- Tấm khuôn phíatrước : là phần cố

định trên khuôn,nơi hình thành hìnhdáng ngoài của sản phẩm.


194/424

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


195/424

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


196/424

7- Tấm khuôn sau (Rear cavity): là phần

chuyển động của khuôn, nơi hình thànhhình dáng trong của sản phẩm.

1


197/424

8- Tấm đỡ (Support plate): đỡ cho cácphần ghép của chi tiết khuôn trên tấm khuôn sau cố định, cứng vững trong quátrình hoạt động của khuôn.

1


198/424

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


199/424

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 chochốt đẩy sản phẩm quay về vị trí ban đầu khi khuônđóng 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


200/424

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 làmsản phẩm bị méo.

1


201/424

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 trìnhđẩy sản phẩm của khuôn trong chu trình épphun. 1


202/424

14- Tấm kẹp phía sau (Ejector housing):

kẹp chặt phần chuyển động của khuônvào bàn chuyển động của máy ép phun.

1


203/424

1

4.2.5.2 Hệ thống cấp và phun nhựa nóng chảy vào khuôn*


204/424

1

*


205/424

•

Vùng chứa nhựa nguội lạnh (Cold slugwell) 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


206/424

1

a. Cuống phun (sprue)


207/424

•

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)


208/424

•

Chú ý sự cân bằng hệ thống kênh dẫn nhựa để đảm bảo nhựa điền đầy lòngkhuôn.

• 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 hìnhtròn.

1


209/424

1

Chú ý hình dạng kênh dẫn nhựa để


210/424

ý ạ g ựcó lượng nhựa tối đa chảy qua và không bị mất nhiệt.

1

c. Miệng phun (gate)

•


211/424

•

Kích thước miệng phun tối ưu nhất sẽ để lại vết trên sản phẩm nhỏ nhất. Kíchthước 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*


212/424

•

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 sinhnhiệt 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*


213/424

1


214/424

•

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,


215/424

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 làmkhuôn.

1


216/424

• Đường kính của kênh làm nguội phải > 8mm vàkhông đổi để tránh tốc độ chảy khác nhau.

1


217/424

• 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 tảinhiệt kém hơn. • Đặc biệt chú ý đến việc làm nguội những phần dày

của sản phẩm. 1

4.2.5.4 Phân loại khuôn


218/424

• Tùy theo mức độ phức tạp của hìnhdạng sản phẩm mà khuôn có kết cấu 2tấm, 3 tấm, nhiều tầng, … và có các cơ

cấu phụ trợ như cơ cấu tách khuôn ởmặt bên, cơ cấu tháo ren, cơ cấu kênhdẫn nhựa nóng (hot runner), …

1

Khuôn 2 tấm


219/424

1

•

Chỉ gồm có 2 tấm*: – khuôn cố định (khuôn trước)

– khuôn di động (khuôn sau).

• Khi mở khuôn chỉ có 1 khoảng mở

Ứng dụng:

• Khi xét thấy vị trí các miệng phun có thể


220/424

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

Khuôn3 tấm


221/424

• 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


222/424

1

Hệ thống kênh dẫn của khuôn ba tấm được đặt trêntấm 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).

Ứng dụng:• Sử dụng khi mà toàn bộ hệ thống kênh

dẫn không thể đặt trên cùng mặt phẳng


223/424

như khuôn hai tấm. Do: –Khuôn có nhiều lòng khuôn.

–Khuôn có một lòng khuôn nhưng phức tạp nên cần hơn một vị trí phunnhựa.

1

•


224/424

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, khoảngmở khuôn lớn.

1


225/424

Hệ thống khuôn có

kênh dẫn nhựa nóng1

Đặc điểm:

• Khuôn hai tấm dùng kênh dẫn nóng luôn


226/424

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


227/424

1

Kênh dẫn nhựa cấp nhiệt từ bên trong

Kênh dẫn nhựa cấp nhiệt từ bên ngoài


228/424

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 phínhiều vật liệu.

1

Ưu điểm:

•


229/424

•

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


230/424

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


231/424

1

• 14 - Cam chốtxiên: dùng để

dẫnhướng và đẩy bộ

Documents

Cong Nghe Gia Cong Nhua