TỎNG QUAN VỆ CÔNG NGHẸ ÉP PHUN

Đồng thời các sản phẩm nhựa mà các doanh nghiệp Việt Nam sản xuất ngày càng đa dạng và đáp ứng được các yêu cầu của thị trường, trong đó có cả các sản phẩm cao cấp đòi hỏi chất lượng cao

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quang Khuyến, là người hướng dẫn trực tiếp, theo sát em trong quá trình thực hiện luận văn

Đồng thời em cũng chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Khoa Học Ứng Dụng trường ĐH Tôn Đức Thắng đã truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm của mình giúp chúng em có kiến thức để hoàn thành bài luận văn này

Xin cảm ơn các anh, các chị đi trước đã để lại những kinh nghiệm của mình, những tài liệu liên quan để chúng em có cơ sở hoàn thành tốt bài luận văn này

Do kinh nghiệm thực tiễn còn non yếu nên chắc chắn bài luận văn không tránh khỏi những sai xót, em mong được sự góp ý chân thành và sự cảm thông của mọi người

Em xin cảm ơn!

LỜI MỞ ĐẦU

Hóa học là một trong những ngành phát triển rất nhanh từ thế kỷ 20 đến nay và hóa học polymer là lĩnh vực có nhiều bước đột phá quan trọng trong quá trình phát triển đó Nhờ các tiến bộ về kĩ thuật nên hóa học polymer đã cho ra đời các sản phẩm đa dạng đáp ứng đươc nhu cầu sinh hoạt của con người Trong đó ngành nhựa

có tốc độ phát triển mạnh mẽ nhất, các sản phẩm đa dạng nhất Các sản phẩm được làm bằng chất liệu nhựa ngày càng đẹp, tốt và rẻ hơn nên đã chiếm một vị trí quan trọng trong cuộc sống hằng ngày Đồ gia dụng hầu hết đã được thay thế bằng nhựa; ghe, thuyền bằng gỗ được thay thế bằng nhựa composite Sản phẩm nhựa có mặt hầu hết ở các ngành công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, điện - điện tử, v.v Sau năm 1990 thì ngành nhựa Việt Nam đã có những bước phát triển mạnh cả

về lượng và chất với năng lực sản xuất ngày càng tăng Chỉ trong vòng 10 năm, ngành đã đưa chỉ số chất dẻo bình quân đầu người từ 1kg/người và tổng sản lượng tiêu thụ toàn quốc hằng năm 66.000 tấn (năm 1990) lên 12,07 kg/người và tổng sản lượng đạt 1.050.000 tấn (năm 2001) và có thể đạt tới 4.200.000 tấn vào năm 2010 Đồng thời các sản phẩm nhựa mà các doanh nghiệp Việt Nam sản xuất ngày càng

đa dạng và đáp ứng được các yêu cầu của thị trường, trong đó có cả các sản phẩm cao cấp đòi hỏi chất lượng cao như ống thoát nước, vỏ máy vi tính, tivi, xe gắn máy, Các doanh nghiệp được coi là tiên phong trong ngành nhựa Việt Nam là: nhựa Đô Thành, Bình Minh, Thành Công, Tiền Phong,

Sự có mặt của các công ty nước ngoài như: Pepsi, coca-cola, Heineken, Tiger, các công ty trong nước như Đảnh Thạch, Vĩnh Hảo, Tân Hiệp Phát, Bến Thành… đã tạo điều kiện cho các nhà máy sản xuất két nhựa ra đời

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ, bền vững của công ty Bia-Rượu-NGK Sài Gòn SABECO chiếm lĩnh 35% thị trường bia (theo nguồn sabeco.com.vn) thì sự ra đời của công ty chuyên cung cấp két bia Sài Gòn là sự tất yếu và rất khả thi

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN 1

LỜI MỞ ĐẦU 2

MỤC LỤC 3

CHƯƠNG 1: LUẬN CHỨNG KINH TẾ VÀ CHỌN SẢN PHẨM THIẾT KẾ 7

1.1 Luận chứng kinh tế 7

1.2 Chọn sản phẩm thiết kế 11

1.2.1 Yêu cầu của sản phẩm 11

1.2.2 Chọn sản phẩm thiết kế 11

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 12

2.1 Giới thiệu công nghệ 12

2.2 Đặc điểm công nghệ 12

2.3 Phân loại máy ép phun 13

2.3.1 Máy ép phun piston 13

2.3.2 Máy ép phun có bộ phận nhựa hóa sơ bộ 13

2.3.3 Máy ép phun trục vít 14

2.4 Cấu tạo máy ép phun 15

2.4.1 Cụm đúc 15

2.4.2 Hệ thống khuôn 19

2.4.2.1 Nhiệm vụ 20

2.4.2.2 Phân loại khuôn đúc 20

2.4.2.3 Cấu tạo khuôn 20

CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU 24

3.1 Nguyên liệu nhựa Polyethylene (PE) 24

3.1.1 Công thức hóa học và hình dạng mạch phân tử 24

3.1.2 Các phương pháp tổng hợp PE 25

3.1.3 Các phương pháp sản xuất PE 26

3.1.4 Tính chất và ứng dụng của PE 28

3.1.5 Phân loại Polyethylene 31

3.2 Phụ gia 33

3.2.1 Chất bôi trơn 33

3.2.2 Chất hóa dẻo 33

3.2.3 Chất ổn định 33

3.2.4 Chất chống tĩnh điện 33

3.2.5 Chất làm chậm cháy 33

3.2.6 Chất tạo xốp 34

3.2.7 Chất tạo màu 34

3.2.8 Chất độn 34

3.2.9 Chất gia cường 34

3.3 Mực in 35

3.4 Nguồn cung cấp nguyên liệu 35

3.4.1 Nguồn cung cấp trong nước 35

3.4.2 Nguồn cung cấp qua nhập khẩu 36

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH SẢN XUẤT 37

4.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 37

4.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 38

4.2.1 Nguyên liệu và phụ gia 38

4.2.2 Trộn phối liệu 38

4.2.3 Quá trình sấy 39

4.2.4 Quá trình ép phun 39

4.2.5 Hoàn tất sản phẩm 39

4.2.6 Xử lý bề mặt và in 40

4.2.1 Kiểm tra chất lượng sản phẩm 40

4.2.8 Nhập kho 41

CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG VẬT CHẤT, CHỌN THIẾT BỊ 42

VÀ TÍNH NĂNG LƯỢNG 42

5.1 Cân bằng vật chất 42

5.1.1 Quy trình nguyên liệu sản xuất 42

5.1.2 Tính cân bằng vật chất 43

5.1.3 Định mức nguyên liệu 44

5.2 Chọn thiết bị 45

5.2.1 Máy trộn nguyên liệu 45

5.2.2 Máy nghiển phế liệu 45

5.2.3 Tính và chọn máy ép phun 46

5.2.4 Các thiết bị phụ khác 48

5.3 Tính toán năng lượng 51

5.3.1 Điện năng dùng cho sản xuất và các thiết bị phụ 51

5.3.2 Điện năng dùng cho chiếu sáng 54

5.3.3 Tính và chọn máy phát điện dự phòng 54

5.3.4 Tính và chọn máy biến áp 55

CHƯƠNG 6: TÍNH XÂY DỰNG, VỆ SINH MÔI TRƯỜNG 56

VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG 56

6.1 Chọn địa điểm xây dựng và thiết lập mặt bằng nhà máy 56

6.1.1 Nguyên tắc tiến hành 56

6.1.2 Xác định diện tích bề mặt kho nguyên liệu 57

6.1.3 Xác định diện tích mặt bằng kho thành phẩm 60

6.1.4 Xác định diện tích mặt bằng phân xưởng chính 61

6.1.5 Xác định diện tích mặt bằng các công trình phụ 63

6.2 Vệ sinh môi trường 64

6.2.1 Điều kiện khí hậu 64

6.2.2 Bụi trong sản xuất 66

6.2.3 Tiếng ồn và chấn động 66

6.3 An toàn lao động 66

6.3.1 An toàn về phòng cháy chữa cháy 67

6.3.2 An toàn về hóa chất 67

6.3.3 An toàn vận hành máy móc thiết bị 68

6.3.4 An toàn điện và chống sét 68

6.3.5 An toàn về hệ thống vận chuyển và thoát hiểm 69

6.3.6 Chiếu sáng 69

6.3.7 Thông gió 70

CHƯƠNG 7: TÍNH CẤP THOÁT NƯỚC 72

7.1 Lượng nước dùng cho sản xuất 72

7.2 Lượng nước dùng cho sinh hoạt 73

7.3 Lượng nước dùng tưới cây 74

7.4 Lượng nước dùng cho phòng cháy chữa cháy 74

7.5 Sơ đồ cấp thoát nước 75

CHƯƠNG 8: BỐ TRÍ NHÂN SỰ VÀ TÍNH KINH TẾ 77

8.1 Bố trí nhân sự 77

8.1.1 Sơ đồ tổ chức 77

8.1.2 Chức năng của từng phòng ban 77

8.1.3 Bố trí nhân sự 79

8.2 Vốn đầu tư 80

8.2.1 Vốn cố định 80

8.2.2 Vốn lưu động 82

8.3 Dự tính giá thành sản phẩm 83

8.3.1 Chi phí trực tiếp 83

8.3.2 Chi phí gián tiếp (khấu hao tài sản) 84

8.3.3 Chi phí tính chung cho 1 kg sản phẩm 85

8.3.4 Chi phí tổng cộng 85

8.3.5 Giá bán sản phẩm 86

8.3.6 Thời gian hoàn vốn 86

8.4 Bảng tổng kết kinh tế nhà máy 87

8.5 Bảng tổng kết các thông số cơ bản của nhà máy 87

KẾT LUẬN 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

Chương 1 LUẬN CHỨNG KINH TẾ

VÀ CHỌN SẢN PHẨM THIẾT KẾ

1.1 Luận chứng kinh tế

Ngành sản xuất sản phẩm nhựa là một trong những ngành công nghiệp đang phát triển nhanh nhất tại Việt Nam với tốc độ tăng trưởng trung bình trong 10 năm trở lại đây là 15 – 20% Tổng doanh thu của ngành năm 2008 đạt 5 tỷ USD, tăng 26% so với cùng kỳ năm trước Việt Nam sản xuất rất nhiều chủng loại sản phẩm nhựa bao gồm sản phẩm đóng gói, đồ gia dụng, vật liệu xây dựng, thiết bị điện và điện tử, linh kiện xe máy và ô tô và các linh kiện phục vụ cho ngành viễn thông và giao thông vận tải

Tiêu dùng trong và ngoài nước tăng tạo điều kiện thuận lợi cho ngành sản xuất nhựa Việt Nam tăng trưởng nhanh trong nhiều năm tới Chính phủ đã đặt ra kế hoạch tăng trưởng ngành giai đoạn 2006 – 2010 là 15%/năm Hiệp hội Nhựa ước tính rằng năm 2009 ngành sản xuất nhựa trong nước sẽ đạt sản lượng là 3,2 triệu tấn, tăng từ 2,3 triệu tấn năm 2008, và kim ngạch xuất khẩu năm 2009 sẽ đạt 1 tỷ USD, tăng 15,9% so với năm 2008

Kể từ năm 2000 trở lại đây, ngành công nghiệp sản xuất nhựa của Việt Nam đã duy trì tốc độ tăng trưởng cao nhờ tiêu dùng trong nước và xuất khẩu khẩu tăng mạnh Tiêu thụ nhựa bình quân theo đầu người tại Việt Nam năm 1975 chỉ ở mức 1kg/năm và không có dấu hiệu tăng trưởng cho đến năm 1990 Tuy nhiên, kể từ năm 2000 trở đi, tiêu thụ bình quân đầu người đã tăng trưởng đều đặn và đạt ở mức

12 kg/năm và đỉnh cao là năm 2008 là 34 kg/người Chính phủ hy vọng đến năm

2010 sức tiêu thụ bình quân đầu người sẽ là 40 kg/năm Tiêu thụ sản phẩm nhựa tăng đã tạo ra một làn sóng đầu tư trực tiếp nước ngoài tại Việt Nam, tạo điều kiện thuận lợi cho ngành xây dựng, giao thông vận tải và các ngành sản xuất khác phát triển

Hình 1.1: Tiêu thụ sản phẩm nhựa theo đầu người tại Việt Nam (kg/người)

(Theo nguồn: Bộ Công Thương) Trong khi đó, xuất khẩu sản phẩm nhựa tăng cũng kích thích sự tăng trưởng của ngành sản xuất nhựa tại Việt Nam Nhựa là một trong những mặt hàng xuất khẩu có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất tại Việt Nam trong 5 năm trở lại đây Theo một số báo cáo, dự báo năm 2009 kim ngạch xuất khẩu nhựa tăng 15,9%

Sản phẩm nhựa Việt Nam có tiềm năng phát triển rất lớn để tạo được vị thế vững chắc trên thị trường quốc tế Năm 2008, tổng doanh thu mặt hàng nhựa toàn cầu khoảng 400 tỷ USD trong số đó, nhựa vật liệu chiếm 50%, nhựa bán thành phẩm chiếm 25% và 25% là nhựa hoàn chỉnh Doanh thu nhựa hoàn chỉnh đạt khoảng 100 tỷ USD sẽ tiếp tục mở ra nhiều cơ hội xuất khẩu cho sản phẩm nhựa của Việt Nam Sản phẩm nhựa Việt Nam có vị thế khá cạnh tranh trên trường quốc

tế nhờ vào:

- Việc áp dụng các công nghệ sản xuất tiên tiến

- Được hưởng những ưu đãi về thuế quan

- Có khả năng thâm nhập thị trường tốt

Hình 1.2: Kim ngạch xuất khẩu nhựa của Việt Nam từ năm 2004-2009 ( triệu USD)

(Theo nguồn: Hiệp hội nhựa Việt Nam) Sản phẩm nhựa Việt Nam hiện có mặt tại hơn 55 nước trên thế giới, bao gồm các nước ở Châu Á, Châu Mỹ, Châu Phi, Châu Âu và Trung Đông 10 thị trường xuất khẩu lớn nhất của Việt Nam là Hoa Kỳ, Nhật Bản, Campuchia, Đức, Anh, Hà Lan, Pháp, Đài Loan, Malaysia và Philippines Và hiện có 530 công ty nhựa tại Việt Nam hoạt động trong lĩnh vực xuất khẩu

Bảng 1.1: Một số thị trường xuất khẩu sản phẩm nhựa đạt kim ngạch cao

(Theo nguồn: Hiệp hội nhựa Việt Nam)

Chính phủ đã phê duyệt về quy hoạch tổng thể phát triển ngành Nhựa Việt Nam đến năm 2010; trong đó tập trung vào các dự án sản xuất nguyên liệu nhựa Hiện nay, nhiều dự án nguyên vật liệu cho ngành nhựa được đầu tư xây dựng như: nhà máy sản xuất PP1, PP2, nhà máy sản xuất PE… Nếu các dự án mới này đuợc thực hiện đúng tiến độ thì đến hết năm 2010 thì các nhà máy mới này có thể nâng tổng công suất sản xuất thêm 1.2 triệu tấn/năm Do đó có thể giúp các doanh nghiệp chủ động hơn trong nguồn cung nguyên liệu đầu vào và giảm rủi ro biến động giá nguyên liệu và rủi ro về tỷ giá (Theo nguồn: Vietrade)

Ngoài ra theo kết quả thực hiện kế hoạch 5 năm 2006-2010 của SABECO thì giá trị sản lượng công nghiệp đạt 22176 tỷ đồng, tăng trưởng bình quân 13,46% /năm Sản lượng bia các loại là 2,479 tỷ lít, tăng bình quân 11,67% /năm; sản lượng tiêu thụ đạt 3,951 tỷ lít, tăng bình quân 16,46% /năm

Đối với kế hoạch 5 năm 2011-2015 SABECO phấn đấu đạt tốc độ tăng trưởng bình quân giá trị sản lượng công nghiệp là 14-16% /năm Sản lượng bia tăng từ 11-13% /năm và đạt 1,8 tỷ lít vào năm 2015

Nhờ tốc độ tăng trưởng đều đặn của SABECO đã kéo theo sự tăng trưởng của các công ty đóng gói, bao bì và đặc biệt là các công ty cung cấp sản phẩm két Theo công ty CP Nhựa Tân Phú thì két bia bằng nhựa được tiêu thụ mạnh nhất hiện nay Trên 50.000 vỏ két bia, nước giải khát các loại được công ty cung cấp cho thị trường với doanh thu hàng tháng trên 2 tỷ đồng

Do đó xây dựng một xí nghiệp chuyên cung cấp két bia Sài Gòn sẽ có tính khả thi rất cao:

- Hưởng được nhiều lợi thế từ kế hoạch phát triển ngành nhựa cùa chính phủ

- SABECO có tốc độ tăng trưởng nhanh, ổn định là thị trường tiêu thụ mạnh

- Xây dựng xí nghiệp chuyên cung cấp két bia thì sản phẩm sẽ có tính cạnh tranh rất cao

- Xí nghiệp ra đời sẽ giải quyết việc làm cho nhiều người, đóng góp vào nguồn thu ngân sách của địa phương

Xí nghiệp sẽ sản xuất 2 loại két bia Sài Gòn 20 chai:

- Két đỏ chữ màu vàng dùng cho bia Sài Gòn đỏ

Hình 1.3: Két bia Sài Gòn đỏ (Theo nguồn công ty Sabeco)

- Két xanh chữ trắng dùng cho bia Sài Gòn xanh

Hình 1.4: Két bia Sài Gòn xanh (Theo nguồn công ty Sabeco)

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

2.1 Giới thiệu công nghệ

Công nghệ ép phun là công nghệ truyền thống của ngành sản xuất nhựa, được phát triển qua 4 thế hệ máy, thế hệ thứ 4 là các loại máy ép điện, ép gas đang được các quốc gia có nền công nghiệp nhựa tiên tiến như Đức, Mỹ, Nhật… áp dụng phổ biến và hiện nay đang xâm nhập vào thị trường Châu Á Loại công nghệ này phục

vụ cho các ngành công nghiệp điện tử, điện dân dụng, sản xuất xe hơi và các ngành công nghiệp khác, đỉnh cao của công nghệ này là công nghệ vi mạch điện tử.Trước đây công nghệ ép phun được sử dụng sản xuất hàng gia dụng nay đã chuyển sang hàng nhựa công nghiệp phục vụ cho các ngành công nghiệp khác, sản phẩm của nó được thay thế các chất liệu khác như gỗ, sắt, nhôm… trong công nghiệp bao bì và hàng tiêu dùng

2.2 Đặc điểm công nghệ

- Ép phun (đúc dưới áp suất hay đúc tiêm) là phương pháp gia công chủ yếu trong công nghiệp gia công polymer

- Các nhựa nhiệt dẻo thường được gia công bằng phương pháp này

- Phương pháp ép phun thuộc nhóm 1 theo cách phân nhóm trạng thái vật liệu

- Sản phẩm gia công có kích thước khá chính xác theo 3 chiều vì được tạo hình trong khuôn kín

- Quá trình gia công gồm 2 quá trình:

 Nhựa hóa trong xy lanh nguyên liệu

 Tạo hình trong khuôn

- Quá trình tạo hình trong khuôn chỉ tiến hành khi làm khít 2 nửa khuôn lại với nhau

- Tuỳ theo nguyên liệu đúc, chế độ nhiệt độ của khuôn đúc là khác nhau (nhựa nhiệt dẻo khác nhựa nhiệt rắn)

- Vật liệu chảy vào khuôn qua các rãnh, cửa tiết nhỏ

- Khi vùng tạo hình của khuôn đã được lấp đầy nguyên liệu thì khuôn mới chịu tác dụng của lực ép

- Năng suất cao, chu kỳ ngắn

- Gia công bằng phương pháp ép phun tiết kiệm được nhiều nguyên liệu Ít tốn công hoàn tất

- Quá trình ép phun không ổn định về nhiệt độ và áp suất Đây là một đặc điểm không thuận lợi của phương pháp và chất lượng sản phẩm chịu ảnh hưởng rất lớn đặc điểm này

2.3 Phân loại máy ép phun

2.3.1 Máy ép phun piston

- Ra đời sớm nhất

- Vật liệu được nhựa hóa trong xy lanh nguyên liệu gọi là xy lanh đốt nóng

- Bên trong xy lanh đốt nóng có các lõi gia nhiệt giúp hiệu suất gia nhiệt tăng

và nhiệt độ vật liệu đồng đều

2.3.2 Máy ép phun có bộ phận nhựa hóa sơ bộ

Hình 2.1: Máy ép phun có bộ phận nhựa hóa sơ bộ

- Mục đích: tăng hiệu suất gia nhiệt

- Có một bộ phận nhựa hóa sơ bộ lắp kề với xy lanh nguyên liệu

- Vật liệu sau khi nhựa hóa ở phần rời này sẽ được nạp vào xy lanh nguyên liệu và sau đó được đẩy vào khuôn

- Thuận lợi: giảm được áp suất đúc do khi đúc pittông tác dụng lên khối nhựa lỏng không có sự tổn hao áp suất bởi nén các hạt vật liệu

- Bộ phận nhựa hóa sơ bộ có thể là dạng xy lanh đốt nóng với pittông đẩy dạng vít đùn

- Dạng vít đùn có nhiều thuận lợi hơn:

 Trộn vật liệu tốt hơn

 Hiệu quả gia nhiệt tốt

 Sản phẩm tạo được có chất lượng tốt do tính đồng nhất của vật liệu tăng

2.3.3 Máy ép phun trục vít

Hình 2.2: Các bộ phận chính của máy ép phun trục vít

Không tạo được áp suất lớn do có khe hở giữa răng vít và xylanh

2.4 Cấu tạo máy ép phun

2.4.1 Cụm đúc

Cấu tạo cụm đúc gồm:

- Cụm nhựa hóa trong xy lanh nguyên liệu

Hình 2.3: Hệ thống phun

- Phễu nạp liệu: cung cấp nguyên liệu cho máy ép phun Gồm có:

 Là một xilo đặt trên xylanh để chứa nguyên liệu

 Nguyên liệu được nạp liên tục vào xylanh thông qua máy hút

 Phễu được thông với xylanh

 Nguyên liệu trong xilo được theo dõi và giữ cho không hạ đến mức thấp nhất gây ảnh hưởng đến hoạt động của máy

- Xy lanh nguyên liệu:

 Cấu tạo: làm bằng thép đúc, bề mặt được tôi cứng và xi mạ nhẵn bóng để thuận lợi cho việc thay đổi màu nguyên liệu, không bám dính, giảm ma sát, tránh tổn thất Phía ngoài có gắn các vòng điện trở để gia nhiệt Xy lanh khá dài vì phải

có chỗ chứa keo phía trước để phun ép

 Nhiệm vụ quan trọng: tạo bề mặt truyền nhiệt

- Trục vít:

Hình 2.4: Trục vít

 Nhiệm vụ: vừa làm nhiệm vụ nhựa hóa vừa giữ nhiệm vụ tạo áp suất đẩy vào vùng tạo hình của khuôn đúc, để thực hiện được nhiệm vụ này, bộ phận truyền động của trục vít phải tạo được chuyển động tròn và chyển động tịnh tiến

* Vùng định lượng (metering section, 25%L): trộn và tạo sự đồng đều cho nguyên liệu lỏng trước khi phun vào khuôn Tỉ lệ nén ép nên chọn 2:1 – 3,5:1

Tỉ lệ L : D nên chọn 14:1 – 24:1

Hình 2.5: Cấu tạo của trục vít máy ép phun

+ Phần đầu vít: thường dùng loại đầu nhọn, tiếp xúc với đầu xylanh ở cuối giai đoạn ép tránh không cho nhựa lỏng bám vào xylanh

Hình 2.6: Đầu vít

- Đầu phun (nozzle): là phần nối tiếp với xylanh nguyên liệu

Hình 2.7: Đầu phun

 Nhiệm vụ: dẫn nguyên liệu nhựa hóa từ xylanh vào khuôn

 Các yêu cầu của đầu phun:

+ Không có điểm dừng trên dòng nguyên liệu

+ Tổn thất áp suất nhỏ nhất

+ Có khả năng lắp kín vào ống lót rãnh chính trong giai đoạn đúc

+ Có khả năng giữ cho nhựa lỏng trong xylanh không chảy ra ống lót rãnh chính trong giai đoạn nhựa hóa

- Bộ phận truyền động: trục vít hoạt động nhờ 2 bộ phận truyền động khác nhau:

- Chuyển động tới lui nhờ vào xylanh thủy lực lắp sau xylanh nguyên liệu

- Chuyển động quay tròn có thể do động cơ điện truyền động qua bộ phận giảm tốc bằng bánh răng và cũng có thể nhờ vào bộ phận truyền động thuỷ lực Hiện nay người ta dùng động cơ thủy lực, vì phạm vi điều chỉnh vận tốc rộng, mặt khác cơ cấu vận động kiểu này đơn giản hơn

- Cụm đóng mở khuôn:

Hình 2.8: Bộ phận đóng mở khuôn – khuôn

Bộ phận này rất đa dạng, gồm các loại thủy lực, cơ học, thủy lực kết hợp cơ học, cơ điện… Mỗi kiểu có những ưu điểm và nhược điểm của nó và hiện nay người ta có khuynh hướng sử dụng tổ hợp các xylanh thủy lực khác nhau và không

dùng thủy lực cơ học Dù kiểu nào đi nữa thì bộ phận này cũng phải đáp ứng 2 yêu cầu:

 Kết cấu gọn nhẹ

 Đảm bảo độ cứng vững, chịu được lực lớn khi đóng khuôn

+ Nhiệm vụ:

 Giữ kín khuôn trong quá trình gia công

 Đẩy sản phẩm ra ngoài khi kết thúc quá trình gia công

+ Cấu tạo:

Hình 2.9: Bộ phận kẹp khuôn (kết hợp khuỷu cơ học và pittong thủy lực)

2.4.2 Hệ thống khuôn

Hình 2.10: Khuôn đúc

2.4.2.2 Phân loại khuôn đúc

- Khuôn kết cấu khối: không có lõi tạo hình

 Khuôn 2 mảnh: loại 1 lỗ khuôn và nhiều lỗ khuôn

 Khuôn 3 mảnh: loại 1 lỗ khuôn và nhiều lỗ khuôn

- Khuôn kết cấu rời:

 Lắp ghép dùng chốt trượt

 Lắp ghép dùng mặt bích

 Lắp ghép dùng răng vít

 Các loại khác

2.4.2.3 Cấu tạo khuôn

Hệ thống dẫn nhựa: là phần đường cơ bản trong khuôn ép phun nối liền đầu phun với vùng tạo hình Hệ thống dẫn nhựa bao gồm:

- Cổ phun

- Rãnh nhựa

- Cửa khuôn

 Cổ phun:

- Cổ phun: kích thước phụ thuộc:

 Khối lượng và bề dày của sản phẩm

 Loại vật liệu được sử dụng

- Góc thoát:

 Tối thiểu là 150oC để lấy sản phẩm

 Được đánh bóng theo hướng bơm nhựa để tránh các đường khuyết cản trở việc lấy sản phẩm

 Cân đối để đảm bảo chiều dài chảy của vật liệu đến các lỗ khuôn như nhau

 Đối với khuôn nhiều lỗ khuôn thì rãnh nhựa được thiết kế sao cho các lỗ khuôn được điền đầy cùng tốc độ, tránh các vấn đề nén quá mức, cong vênh, ứng suất dư…

 Hình thang (góc tròn): dòng nhựa chảy có thể chấp nhận nhưng sử dụng nhiều vật liệu liệu hơn

 Hình thang (góc nhọn): cũng tốn nhiều vật liệu

 Hình vuông hoặc chữ nhật: tốn vật liệu và khó lấy

 Bán nguyệt: không thích hợp

- Bố trí: cân đối

Đối với khuôn nhiều lỗ khuôn rãnh nhựa được thiết kế sao cho các lỗ khuôn được điền đầy cùng tốc độ, tránh các vấn đề như nén quá mức, cong vênh, ứng suất dư…

Sự cân đối cần đạt được để đảm bảo chiều dài chảy của vật liệu đến các lỗ khuôn như nhau

 Cửa khuôn:

Hệ thống cửa khuôn là một vấn đề có nhiều tranh luận, khó có thể có một thiết

kế chính xác

- Kích thước:

 Cửa khuôn lớn cho dòng chảy tốt nhưng có vấn đề là khi hoàn tất để lại vết lớn trên sản phẩm

 Thường thì cửa khuôn có kích thước tối thiểu và khi cần thì mở rộng ra

 Kích thước cửa khuôn thường nên bằng 60% bề dày thành sản phẩm

- Vị trí:

Vị trí cửa khuôn ảnh hưởng rất nhiều đến dòng nhựa chảy vào khuôn và cuối cùng là sản phẩm có thể có những khuyết tật bề mặt, cong vênh hoặc không được điền đầy

- Loại cửa khuôn:

Tùy theo thiết kế sản phẩm loại cửa khuôn được lựa chọn có thể không thích hợp với thiết kế và chế tạo khuôn

 Hệ thống làm nguội:

Hệ thống làm nguội phải được bố trí thế nào để tạo một profil nhiệt độ đồng đều trên bề mặt khuôn Chỗ thành dày cần tải nhiệt nhiều phải được bố trí nhiều rãnh nước làm nguội, chỗ thành mỏng tải nhiệt ít sẽ được bố trí ít rãnh nước làm nguội Cách bố trí: nối tiếp và song song Việc bố trí song song cho hiệu quả làm nguội tốt hơn nhưng hiệu suất sử dụng chất tải nhiệt kém hơn bố trí nối tiếp

Chương 3 NGUYÊN LIỆU

3.1 Nguyên liệu nhựa Polyethylene (PE)

Polyethylene lần đầu tiên được tổng hợp một cách tình cờ bởi nhà hóa học người Đức tên là Hans Von Pechmann vào năm 1898 trong một lần gia nhiệt diazomethane Đến nhưng năm 1930 thì quá trình thương mại hóa cho PE được phát triển bởi ICI ở Anh, qui trình tiến hành ở nhiệt độ và áp suất cao Đến năm 1955, K.Ziegler ở Đức và J.Natta ở Ý đã cải tiến qui trình để tổng hợp PE ở nhiệt độ và áp suất thấp có sử dụng xúc tác đặc biệt, và họ đã được trao giải thưởng Nobel về những cống hiến của họ vào năm 1964 và 1965 Polyethylene mạch thẳng sử dụng

kỹ thuật dung dịch và pha khí đã được giới thiệu vào những năm 1970 Sự tiếp tục phát triển của những nhóm polymer mới đạt được kết quả đột phá vào giữa những năm 1980 và đầu những năm 1990 Những xúc tác đó cho phép điều chỉnh tốt trọng lượng phân tử của các polymer

3.1.1 Công thức hóa học và hình dạng mạch phân tử

R-R → 2R*

R* + H2C=CH2 → R-CH2-CH2*Gốc này lại tiếp tục phát triển thành polymer R-CH2-CH2* + nH2C=CH2 → R-(-CH2-CH2-)n- CH2-CH2*

R-(-CH2-CH2-)n- CH2-CH2* → R-(-CH2-CH2-)n- CH2-CH2

Phản ứng này có 2 đặc điểm đáng chú ý là: thường tỏa nhiệt rất cao, do đó phải lấy nhiệt tạo thành ra khỏi phản ứng để tránh cháy nổ, dễ thực hiện chuyển mạch động học từ gốc polymer đến monomer, do đó polymer tạo thành thường đâm nhánh Do đặc điểm của phản ứng trên nên polymer tổng hợp theo phương pháp này muốn đạt được tỉ trọng cao và ít phân nhánh thì đòi hỏi thiết bị phức tạp và tốn kém Phương pháp này thường chỉ được dùng để tổng hợp các PE có tỉ trọng tháp và phân nhánh

b) Trùng hợp ion

Trung tâm hoạt động là ion hoặc điện tích Trùng hợp ion xảy ra khi có mặt chất xúc tác, khác với chất khơi mào ở chỗ chất xúc tác này không tiêu hao trong quá trình phản ứng và không tham gia vào thành phần polymer Tùy theo chất xúc tác và điện tích của ion tạo thành mà người ta phân biệt ra trùng hợp cation (trung tâm hoạt mang điện tích dương) và trùng hợp anion (trung tâm hoạt động mang điện tích âm)

XY + H2C=CH2 → X-CH2-CH2Y

Đáng chú ý là trùng hợp ethylene theo cơ chế ion có xúc tác Ziegle Natta (điển hình là hỗn hợp tetraclorua và triethylene alunium) Nhưng hiện nay đã có trên 250 loại xúc tác Ziegle Natta khác nhau và độ hoạt động của chúng cũng khác nhau Trùng hợp ethylene với các xúc tác này sẽ có nhiều ưu điểm như polymer ít nhánh, tính cơ lý cao, có thể tiến hành ở nhiệt độ và áp suất thấp, có thể chủ động điều chỉnh trọng lượng phân tử theo nhiệt độ, áp suất và tỉ lệ các chất xúc tác Nhưng đồng thời cũng có những nhược điểm như dễ cháy, không có khả năng tái sinh chất xúc tác đã sử dụng và phải tách hết các vết xúc tác vì chúng sẽ làm giảm độ chịu sáng, chịu nhiệt và tính điện môi của polyethylene

3.1.3 Các phương pháp sản xuất PE

Hiện nay trong kỹ thuật người ta sản xuất polyethylene bằng cách trùng hợp ethylene trong pha khí, trong nhũ tương hoặc trong dung môi

a) Trùng hợp ethylene trong pha khí

Trùng hợp ethylene trong pha khí hay trùng hợp khối là trùng hợp monomer ở điều kiện ngưng tụ không dùng dung môi Kết quả phản ứng loại này là một khối polymer rắn, đồng nhất và có hình dạng của bình phản ứng Polymer thu được từ phương pháp này thường không đồng nhất về trọng lượng phân tử Để khắc phục người ta thường trùng hợp với tốc độ thấp hoặc thể tích nhỏ

Phương pháp trùng hợp ethylene trong pha khí ở áp suất cao (1.000-2.000 at)

và nhiệt độ cao (180-300oC) có chất khởi đầu là O2 là phương pháp cơ bản để sản xuất PE có tỉ trọng thấp, trọng lượng phân tử đạt được nằm 10.000 - 45.000 đvc Khi áp suất trong hệ thống càng tăng thì vận tốc phản ứng càng tăng và hiệu suất tạo polymer càng lớn, polymer có trọng lượng phân tử cao hơn và tính chất cơ lý tốt hơn Như khi áp suất lên đến 3.000 at thì trọng lượng phân tử có thể đạt đến 65.000 đvc

Khi tăng nhiệt độ đến một giá trị nhất định sẽ tăng nhanh quá trình trùng hợp

và tăng hiệu suất polymer nhưng dễ cháy nổ, nên chỉ có thể tăng nhiệt độ trong môi trường có nồng độ O2 thấp Do đó khuyết điểm của phương pháp này là năng lượng tiêu hao nhiều, thiết bị sử dụng đắt tiền, ethylene độc vì dễ cháy và tạo với không khí hỗn hợp nổ trong giới hạn rộng

Ngoài ra ngày này nay người ta đã trùng hợp được ethylene trong pha khí dưới tác dung của tia γ Tùy thuộc vào điều kiện phản ứng mà polymer được tạo ra ở dạng lỏng, sáp hoặc rắn Theo phương pháp này thì tiến hành ở nhiệt độ không cao (dưới 80oC) và áp suất không lớn (dưới 100 at) và thu được polymer rất tinh khiết (không có cặn xúc tác, không có các sản phẩm oxy hóa do O2), đây là tính chất rất quý đối với kỹ thuật điện và trong sản xuất bao bì để đóng gói hóa chất

b) Trùng hợp ethylene trong dung môi

Trùng hợp ethylene trong dung môi có thể thể thực hiện được với các loại xúc tác và chất khởi đầu khác nhau Phụ thuộc vào hệ thống khởi đầu mà các điều kiện trùng hợp và tính chất polymer tạo thành sẽ thay đổi Trùng hợp trong dung dịch thì

dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ phản ứng

Ở Liên Xô từ những năm 1941 đã thực hiện được việc trùng hợp ethylene trong nước ở nhiệt độ trên 100oC và áp suất trên 1.000 at có peroxit benzoic Ngoài nước ra còn có thể dùng các dung môi khác có tính chất hòa tan monomer ethylene

mà không hoà tan polymer như methanol, benzen, penthan, ciclohexan

Trùng hợp ethylene trong dung dịch được tiến hành dưới tác dụng của xúc tác Ziegle Hiện nay xúc tác Ziegle được ứng dụng rất rộng rãi để tổng hợp ethylene

Ưu điểm của phương pháp này là: có thể tiến hành ở áp suất thường hay cao hơn một ít và như vậy sẽ tiết kiệm được năng lượng và thiết bị sẽ rẻ hơn; trọng lượng polymer thu được cao hơn do đó tính chất tốt hơn như bền nhiệt và bền cơ học

Nhược điểm của phương pháp này là: dây chuyền sản xuất phức tạp hơn do phải dùng dung môi và phải hoàn nguyên dung môi; phải thêm công đoạn rửa để tách hết xúc tác trong sản phẩm; gia công sản phẩm khó khăn hơn vì độ nhớt của polymer nóng chảy cao hơn; dễ gây cháy nổ vì xúc tác dễ cháy khi gặp không khí

và nước Trùng hợp ethylene trong dung dịch còn được tiến hành dưới tác dụng của xúc tác oxit kim loại ở áp suất thấp, có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục Polyethylene sản xuất theo phương pháp này có tính chất tương tự như trong trường hợp sử dụng xúc tác Ziegle đó là trọng lượng phân tử cao, bền nhiệt và cơ học, đồng thời nhược điểm là khó gia công Ưu điểm quan trọng của phương pháp này là ethylene chuyển hóa hầu như hết Nhược điểm là phải tách và làm sạch polymer

c) Trùng hợp ethylene trong dung dịch nhũ tương

Trùng hợp nhũ tương là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp để sản xuất các loại polymer tổng hợp Monomer được phân tán trong môi trường liên tục, giọt rất nhỏ kích thước từ 0,05-5 nm Trùng hợp nhũ tương xảy ra với tốc độ lớn ở nhiệt độ tương đối thấp Điều đó cho phép thu được polymer có trọng lượng phân tử trung bình cao và độ đa phân tán tương đối thấp Khi trùng hợp người ta thường dùng nước làm môi trường phân tán để tạo nhũ tương chứa khoảng 30-60% monomer Các nhũ tương đó không bền nên người ta đưa thêm chất nhũ hóa vào hệ để tăng cường sự tạo nhũ của monomer trong nước và làm tăng độ ổn định của nhũ tương Phương pháp này phân biệt với các phương pháp huyền phù chủ yếu do nồng độ chất nhũ tương hóa rất lớn (hơn khoảng 10 lần) và chất khơi mào thì phân tán trong pha liên tục là nước Phản ứng xảy ra trên bề mặt hạt mixen Các chất nhũ tương hóa sử dụng thường là các loại xà phòng như oleat, laurat kim loại kiềm, muối natri của các sunfo acide thơm Có thể trùng hợp ethylene trong môi trường nước, nếu môi trường đó có tính kiềm mạnh thì phải thêm NaOH hoặc KOH vào Ví dụ như 100 kg nước, thêm 0,25-2kg NaOH, 1,5kg chất nhũ tương hóa loại acide béo no và 0,6-2kg chất khởi đầu persulfat kali vào Quá trình tiến hành ở 200-300 at ta sẽ thu được polyethylene theo phương pháp trùng hợp nhũ tương

PE cũng không thể giữ nguyên hoàn toàn pha vô định hình Sở dĩ PE kết tinh nhanh

là vì những mắt xích của nó có chiều dài không lớn (2,53A) và có độ cân đối cao

Độ kết tinh không bao giờ đạt 100%, xen lẫn giữa pha kết tinh luôn có pha vô định hình Tỉ lệ này phụ thuộc vào phương pháp sản xuất polymer và nhiệt độ Vận tốc làm lạnh hỗn hợp PE xác định kích thước của vùng kết tinh và mức độ kết tinh Làm lạnh nhanh sẽ làm giảm hàm lượng pha kết tinh Nâng cao nhiệt độ thì mức độ kết tinh giảm xuống, giảm mạnh khi tiến dần đến nhiệt độ chảy mềm Độ kết tinh

của PE ở nhiệt độ thường có ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều tính chất của nó như tỉ trọng, độ cứng bề mặt, modul đàn hồi khi uốn, giới hạn bền và chảy, độ hòa tan và trương trong các dung môi hữu cơ, độ thấm khí và hơi

Nếu không có O2 thì PE bền đến 290oC Trong khoảng 290-350oC PE phân hủy thành các polymer phân tử thấp dạng sáp, nếu trên 350oC thì sản phẩm phân hủy là các chất lỏng thấp phân tử và các dạng khí như buthylene, ethylene, etan, H2,

CO, CO2

a) Các tính chất của PE

- Độ hòa tan và trọng lượng phân tử: ở nhiệt độ thường PE không tan trong bất

cứ dung môi nào nhưng nếu tiếp xúc quá lâu với các hydrocacbon khí thơm và clo

sẽ bị trương Ở nhiệt độ trên 70oC tan yếu trong toluen, xilen, amin acetate, dầu thông, tetralin, parafin… Ở nhiệt độ cao PE cũng không tan trong nước, rượu béo, acid acetic, aceton, ether ethylic, glicerence, dầu lanh và một số dầu thảo mộc khác Nếu pha kết tinh tăng và trọng lượng phân tử tăng thì độ hòa tan giảm

- Độ bền hóa học: Ở nhiệt độ thường PE bền trong acid sulfuric, nitric loãng

và bền trong các acid đậm đặc như HCl, H3PO4, HCOOH và CH3COOH, bền trong amoniac, các amin, trong NaOH, KOH và bền trong dung dịch của các muối khác nhưng bị tác dụng nhiều bởi H2SO4, HNO3 đậm đặc, hỗn hợp nitro hóa, xăng và acid cromic đến 60oC, PE còn bền trong dung dịch muối và kiềm loãng hoặc đặc,

H2SO4 50%, và HNO3 40% và HCl đậm đặc nhưng đến 90-100oC thì H2SO4 và HNO3 phá hủy nhanh PE

- Độ bền khí quyển: bị lão hóa dưới tác dụng của O2 không khí ở nhiệt độ cao, tia tử ngoại và nhiệt nên các tính chất cơ lý và điện môi của PE giảm

- Độ chịu nước: PE có độ bền với nước rất cao, nếu để PE lâu trong nước (trên

2 năm) thì tính chất cơ lý và điện môi của nó vẫn được giữ nguyên

- Độ thấm khí và hơi: PE là một polymer không cực, do đó đối với hơi của các chất lỏng có cực nó có độ thấm khí không lớn nhưng hơi của các chất lỏng không cực thì thấm qua nó rất nhanh

- Tính chất cơ học: phụ thuộc trọng lượng phân tử và độ kết tinh của nó Tính

cơ học của PE phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ như độ bền đứt và độ uốn tăng rõ rệt khi giảm nhiệt độ Một đặc tính nữa của PE là có thể chảy ở trong một số điều kiện

xác định Nhưng tính chất của PE có thể cải thiện được rất nhiều nếu có thêm các chất độn dạng sợi (sợi tổng hợp, sợi thủy tinh…)

- Tính chất nhiệt: nhiệt độ làm thay đổi nhiều tính chất của PE đặc biệt là thay đổi kích thước của sản phẩm, xuất hiện độ dòn (ở nhiệt độ thấp) và chảy mềm (ở nhiệt độ cao) Cũng như các polymer kết tinh khác PE hoá mềm ở khoảng nhiệt độ hẹp, ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hóa mềm khoảng 15-20oC thì có thể định hướng

và tạo hình Khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chảy mềm thì PE hóa dẻo và khó gia công bằng phương pháp đùn, đúc cũng như các phương pháp khác

- Tính chất cách điện: PE là polymer không cực Tính chất điện môi của PE hầu như không phụ thuộc vào nhiệt độ (trong khoảng từ -80oC – 100oC) và độ ẩm Điện thế chọc thủng của màng PE đối với điện xoay chiều nhỏ hơn điện một chiều, đặc tính này quan trọng trong ứng dụng làm dây cáp điện

- Độ hấp thu màu: PE có thể nhuộm bằng thuốc nhuộm và bột màu khác nhau trong hỗn hợp nóng chảy ở trong thiết bị trộn, máy truc vít, máy đúc ở nhiệt độ thường hoặc ở nhiệt độ cao (120-150oC) trên máy cán Lượng màu hữu cơ có thể dùng từ 0,005 đến 0,2% theo tỉ lệ trọng lượng vật liệu nhuộm Bột màu vô cơ có thể dùng 0,2-1% như dioxit titan, oxit crom, catmi màu chanh, vàng, da cam và đỏ, muội than (0,2-3%)

- Khả năng trộn với các polymer khác: PE trộn rất kém với hầu hết các polymer khác Hỗn hợp trộn có độ ổn định tốt nếu cho vào PE các chất sau đây: parafin trọng lượng phân tử cao, poly izo buthylene, cao su buthyl, poly styrene, ethyl xenlulo

- Dây cách điện: dây cách điện bọc bằng PE có ưu điểm hơn so với bọc bằng cao su là nhẹ hơn, dễ uốn hơn và có điện thế chọc thủng lớn Dây dẫn đện có thể phủ kết hợp PE và PVC để tăng tính chịu cơ học, PE và hỗn hợp trioxit acetic và clo parafin để tăng tính chịu lửa, PE có thêm cao su butyl sẽ tăng độ bền nhiệt và giảm nhiệt độ dòn

- Ống dẫn: trong tất cả các loại chất dẻo thì PE được dùng rộng rãi nhất để sản xuất ống Ưu việt của nó là nhẹ, chống gỉ, sức cản chuyển động của chất lỏng không đáng kể, lắp ráp đơn giản, mềm mại, chịu lạnh, dễ hàn, bền hóa học, có tính đàn hồi

- Màng và tấm: có thể tạo màng và tấm từ PE bất cứ trọng lượng nào Để có màng mỏng và đàn hồi thường dùng nhất là PE có tỉ trọng thấp vì PE tỉ trọng cao thường bị cứng Có thể tạo màng PE bằng phương pháp đùn PE nóng chảy qua khe vòng hoặc phẳng Màng PE dùng trong bao gói có nhiều ưu điểm như độ thấm nước nhỏ, không độc, trơ hóa học, bền cơ học và đàn hồi trong khoảng nhiệt độ lớn

- Sản phẩm tạo hình: gia công từ tấm PE bằng phương pháp dập khuôn Nhiệt

độ gia công thường cao hơn nhiệt độ chảy mềm từ 10-15oC, có thể gia công sản phẩm có trọng lượng lớn bằng cách hàn các bộ phận riêng lẻ có trọng lượng nhỏ lại nhờ luồng không khí ở 250oC Nếu dùng khí trơ có thể hạn chế được hiện tượng oxi hoá

- Sản phẩm đúc: đúc là phương pháp được ứng dụng rộng rãi nhất Nhiệt độ gia công từ 150-180oC với tỉ trọng thấp và thời gian duy trì áp từ 10-30 giây Sản phẩm không làm lạnh với không khí mà với nước nóng (70-80oC) để tránh gây ra ứng suất nội tại Dùng nhiều trong công nghiệp hóa học và dược phẩm để làm hộp,

lọ

3.1.5 Phân loại Polyethylene

Như trên đã trình bày người ta có thể tổng hợp và sản xuất PE theo nhiều phương pháp đều có thể cho ra một loại PE mang tính chất đặc trưng cho phương pháp đó Dựa vào tỉ trọng, cấu hình và tỉ lệ hàm lượng kết tinh của polyethylene mà người ta có thể phân polymer ra thành nhiều loại và sau đây là các loại điển hình của polyethylene:

- LDPE (Low density polyethylene): là loại PE tỉ trọng thấp (d < 0,935 g/cm3),

có nhiều nhánh (khoảng 20-40 nhánh trên 1.000 cacbon mạch chính) Phân tử lượng

trung bình từ 50.000-80.000 đvc Chỉ số chảy: MFI = 0,1-60 g/10phút Kết tinh từng phần, hàm lượng kết tinh khoảng 40-70% (cấu trúc mạch dài, có chứa nhiều mạch nhánh làm hạn chế sự phân bố đều đặn của phân tử dẫn đến độ kết tinh thấp) Mềm dẻo, dễ hàn nhiệt, độ bền mối hàn cao Ngăn cản hơi nước và nước tốt nhưng cản khí kém Chịu acid, kiềm tốt Điểm chảy mềm thấp nên không thể tiệt trùng bằng hơi nóng

- MDPE (Medium density polyethylene): là loại PE tỉ trọng trung bình (0,925<d<0,955g/cm3), phân tử lượng trung bình 80.000-110.000 đvc Thỉnh thoảng được đề cập đến như một loại riêng biệt, nhưng thường được quan tâm đến như là nhóm có ít nhánh hơn (khoảng 5-20 nhánh trên 1.000 cacbon mạch chính), ít bị thấm khí hơn LDPE MDPE gia công giống như LDPE dù thường ở nhiệt độ cao hơn nhưng không đáng kể

- HDPE (Hight density polyethylene): là loại PE có tỉ trọng cao (d>0,955 g/cm3), có số nhánh ít (1-5 nhánh trên 1000 mạch chính) Phân tử lượng trung bình

từ 110.000-3.000.000 đvc Tỉ trọng càng cao thì nhiệt độ hóa mềm càng tăng đồng thời độ cứng tăng, độ bền va đập giảm Nhiệt độ hóa mềm cao hơn LDPE và MDPE nên độ cứng, độ bền kéo đứt và giãn dài cao hơn Chỉ số chảy MFI = 0,1-20 g/phút

Độ kết tinh 70-90% (cấu trúc mạch dài, sắp xếp một cách trật tự và đều đặn nên độ kết tinh càng cao hơn) Điểm chảy mềm (khoảng 121oC) cao hơn LDPE nên có thể tiệt trùng bằng hơi nóng

- LLDPE (Linear low density polyethylene): là loại PE có trọng lượng phân tử thấp mạch thẳng, loại PE này mới được phát triển gần đây, có mạch nhánh ít như HDPE nhưng tỉ trọng nhẹ hơn (0,916-0,949 g/cm3) LLDPE có khuynh hướng cải thiện thuộc tính cơ lý so với LDPE cùng tỉ trọng về: độ bền hóa học cao hơn, độ bền

ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp tốt hơn, có ứng suất kéo cao hơn, cứng hơn

- UHWMPE (Ultra hight weight molecular polyethylene): là loại PE có độ trùng hợp rất cao, trọng lượng phân tử rất nặng (đến trên 3.000.000 đvc), có khối lượng riêng từ 0,94-0,965 g/cm3

Chất hóa dẻo gồm 2 loại: chất hóa dẻo chính và chất hóa dẻo phụ

- Chất hóa dẻo chính: những loại ester cảu acid hay của rượu, những acid có vòng (terephtalic, benzoic) hay thẳng (adipic, azelaic, sebanic), còn những rượu có thể là monohydric hay polyhydric

- Chất hóa dẻo phụ: các dầu thơm và dầu béo paraffin cloro hóa và ester

3.2.3 Chất phòng lão

Chất phòng lão nhầm mở rộng khoảng nhiệt độ sử dụng cho chất dẻo, thời gian

sử dụng tăng lên, hạn chế hay làm chậm quá trình phát triển phản ứng do oxygen hay proxide tác dụng vào

Có 2 loại chất chống lão hóa: gồm chống lão hóa Phenonic, chống lão hóa amin, hỗn hợp chứa chất lưu huỳnh hay phosphor như Thioester

chất làm chậm cháy thường chứa các nguyên tố aluminium, antimony, brom, fluor, molipden, sulfua, nitrogen và phosphor Chất chậm cháy thường dưới dạng oxide vô

cơ hay phân tử hữu cơ có chứa nhóm nguyên tố nhóm halogen

Có hai loại chất chậm cháy: loại phụ gia tác dụng vật lý và loại phụ gia phản ứng hóa học

3.2.7 Chất tạo màu

Chất tạo màu chia làm 2 loại: thuốc nhuộm (dye), chất màu (pigment)

- Thuốc nhuộm: là loại chất hữu cơ, tan trong nhựa, không chịu nhiệt

- Chất màu: là loại chất vô cơ, không tan trong nhựa, kháng nhiệt cao hơn thuốc nhuộm

thủy tinh (FRD), sợi thủy tinh thường được sử dụng nhiều nhất kế đến sợi thủy carbon, amiang, sợi tổng hợp…

Nhựa nhiệt dẻo được gia cường sợi carbon, sợi amiang, sợi cotton, sợi polyester, sợi acrylic Đặc biệt sợi thuỷ tinh gia cường nhựa nhiệt dẻo gọi là nhựa nhiệt dẻo gia cường, sợi thủy tinh gia cường nhựa nhiệt rắn gọi là nhựa nhiệt rắn gia cường

3.3 Mực in

Là dạng mực nước thành phần bao gồm: bột màu, nhựa tổng hợp, dung môi và phụ gia Mực in được phối màu theo mẫu hàng mà khách hàng cung cấp, tỷ lệ màu dựa vào panton hoặc mẫu màu do nhà cung cấp mực in cung cấp độ đậm nhạt của màu mực in trên bao bì còn phụ thuộc vào tốc độ phun mực của thiết bị in Mực in sau khi mua từ nhà sản xuất về được phối màu và pha trộn với dung môi

Độ nhớt: Tuỳ theo tốc độ máy, chất lượng của trục in mà có một độ nhớt thích hợp Nguyên lý là khi in tốc độ càng cao thì độ nhớt càng thấp và ngược lại

Lượng mực phủ trên bề mặt sản phẩm phụ tùy thuộc vào mẫu sản phẩm (tỷ lệ phủ mực trên bề mặt), thường được định lượng khoảng 6 g/m2 cho các sản phẩm có

độ phủ mực 100% Lượng mực phủ phụ thuộc vào hình ảnh (theo yêu cầu của khách hàng) và độ dày mỏng của sản phẩm

3.4 Nguồn cung cấp nguyên liệu

3.4.1 Nguồn cung cấp trong nước

Chính phủ đã phê duyệt về quy hoạch tổng thể phát triển ngành Nhựa Việt Nam đến năm 2010; trong đó tập trung vào các dự án sản xuất nguyên liệu nhựa Hiện nay, nhiều dự án nguyên vật liệu cho ngành nhựa được đầu tư xây dựng như: nhà máy sản xuất PP1, PP2, nhà máy sản xuất PE… Nếu các dự án mới này đuợc thực hiện đúng tiến độ thì đến hết năm 2010 thì các nhà máy mới này có thể nâng tổng công suất sản xuất thêm 1.2 triệu tấn/năm Do đó có thể giúp các doanh nghiệp chủ động hơn trong nguồn cung nguyên liệu đầu vào và giảm rủi ro biến động giá nguyên liệu và rủi ro về tỷ giá

Bảng 3.1: Mục tiêu sản lượng nguyên vật liệu trong nước năm 2010 (tấn/năm)

(Theo nguồn: Vietrade)

và Công ty Nhựa và Hóa chất Phú Mỹ

3.4.2 Nguồn cung cấp qua nhập khẩu

Việt Nam vẫn phải nhập khẩu 70 - 80% nguyên liệu nhựa, chủ yếu là PP, PE,

PS và Polyester và hầu hết các thiết bị và máy móc cần thiết cho sản xuất sản phẩm nhựa

Hình 3.2: Các nước cung cấp chính nguyên liệu nhựa cho Việt Nam

(Theo nguồn: Vietrade)

Chương 4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT

4.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

Hình 4.1: Sơ đồ quy trình công nghệ

4.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

4.2.1 Nguyên liệu và phụ gia

 Chất độn: Tacal (tác dụng tăng tỉ trọng của nhựa) Hàm lượng 10- 20%

 Dầu gazol: có tác dụng làm tăng độ ẩm trong hỗn hợp nhựa giúp bột màu phân tán tốt trong hỗn hợp nhựa trong quá trình trộn Hàm lượng 0,37%

 Bột màu: tạo màu cho sản phẩm

+ Màu xanh đỏ hoặc xanh lá cây

4.2.3 Quá trình sấy

Sau khi trộn, nguyên liệu được sấy ở nhiệt độ 79,4-80,0oC trong phễu sấy trước khi phun Quá trình sấy có tác dụng loại nước và hạn chế bọt khí trong sản phẩm

4.2.4 Quá trình ép phun

Hạt nhựa, phế liệu cùng các phụ gia sau khi được phối trộn đều ở thiết bị thùng quay được đưa vào phễu nạp liệu rồi xuống trục vít Trong quá trình nhựa hóa, dưới tác dụng nhiệt của điện trở và nhiệt nội ma sát, nhựa chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái chảy nhớt Trên trục vít được chia làm 3 vùng chính: vùng nhập liệu, vùng nhựa hóa, vùng định lượng

- Vùng nhập liệu: ở gần phễu nạp liệu, tác dụng chuyển nguyên liệu về phía trước đồng thời gia nhiệt cho hỗn hợp nguyên liệu

- Vùng nhựa hóa: ở giữa vít, tiếp tục gia nhiệt và nén ép nguyên liệu lỏng, đưa nguyên liệu về phía trước

- Vùng định lượng: dùng để xác định chính xác khối lượng nguyên liệu cần chuyển vào khuôn

Trong các giai đoạn nhập liệu, nhựa hóa, định hướng trục vít quay chuyển khối vật liệu qua các giai đoạn trên cho đến khi luợng nhựa được chuyển vào khuôn là

đủ Sau khi lượng nhựa trong khuôn đã đủ sẽ chuyển sang quá trình đúc sản phẩm Trong quá trình đúc sản phẩm trục vít chuyển động tịnh tiến (dưới tác dụng của xylanh bơm thủy lực) Quá trình đúc sản phẩm bao gồm các giai đoạn sau:

- Giai đoạn điền đầy

- Giai đoạn nén và duy trì lực nén

 Quá trình làm nguội được tiến hành song song trong quá trình định hình sản phẩm Khi thời gian làm nguội đã đủ, khuôn mở, lấy sản phẩm ra ngoài

 Khuôn đóng để tiếp tục chu kỳ tiếp theo

4.2.5 Hoàn tất sản phẩm

Sản phẩm sau khi ép được công nhân cắt bỏ bavia và đuôi keo đồng thời kiểm tra sơ bộ chất lượng sản phẩm (hình dáng, trọng luợng, màu sắc, khuyến tất…) Sản phẩm nếu không đạt yêu cầu sẽ được cưa, băm nhỏ, sau đó sàng lọc qua lưới (loại lưới 10 ly) rồi đem trộn với nguyên liệu nhựa cùng phụ gia

4.2.6 Xử lý bề mặt và in

- Xử lý bề mặt:

Sản phẩm sau khi được cắt gọt bavia hoàn tất được chuyển qua băng tải có pét lửa để xử lý bề mặt trước khi in

 Tốc độ băng tải: 1 phút 23 giây/vòng băng tải (tương đương 0,3 m/s)

 Khoảng cách giữa mặt két và pét khe lửa là 10 – 15 mm

 Ngọn lửa: màu xanh (ngọn lửa được điều chỉnh sao cho khi qua lửa mặt két phải mờ đều và không bị sọc)

 Thời gian qua lửa: 1,5 s/mặt két (không tính thời gian dừng)

 Thời gian in: 3 s/mặt két (không tính thời gian dừng)

 Sản phẩm sau khi được sử lý bề mặt phải đạt yêu cầu sau: hai mặt két sau khi sử lý bề mặt phải không được sọc

- In:

Sản phẩm sau khi được sử lý bề mặt sẽ được để nguội rồi chuyển sang công đoạn in

 Pha mực in

 Sản phẩm sau khi in phải đạt những yêu cầu sau:

+ Màu mực in: đúng theo màu của mẫu chuẩn

+ Nét in: không bị lem

+ Độ bám dính mực trên nền két: đảm bảo không bị tróc

- Chú ý: Kiểm tra độ bám dính của mực in: 24h sau khi in

4.2.7 Kiểm tra chất lượng sản phẩm

- Yêu cầu chất lượng két bia Sài Gòn: