Đồ Án - Thiết Kế Máy Ép Nhựa Tnr120.Pdf

LLÔÔØØII NNOOÙÙII ÑÑAAÀÀUU Ngaøy nay, cuoäc caùch maïng khoa hoïc kyõ thuaät treân theá giôùi ñaõ vaø ñang phaùt trieån maïnh meõ, khoâng ngöøng vöôn tôùi nhöõng ñænh cao trong ñoù coù nhöõng thaønh t[.]

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NHỰA

Giới thiệu tổng quan về các loại nhựa

1 Các tính chất cơ bản, ưu - nhược điểm của vật liệu Polymer [Tài liệu 12] ệu ủieồm

 Dễ dàng tạo sản phẩm sắc nét

 Mật độ thấp, tính dẫn điện và dẫn nhiệt kém

 Có tính chịu ăn mòn về hoá chất

 Tỷ số của độ bền và khối lượng tốt khi có dùng sợi gia cố

 Được dùng rộng rãi trong vật liệu Composite

 Chất dẻo và Polymer có những đặc tính duy nhất và nhiều tính chất khác vượt trội so với kim loại

 Có khả năng tạo màu dễ dàng và độ trong suốt cao

 Polymer có thể có được hình dạng phức tạp dễ dàng

 Nhiều chất dẻo có thể được tạo ra với hình dạng sắc nét mà không cần nguyên công hoàn tất

 Nhiệt là cần thiết cho quá trình tạo sản phẩm nhưng nhỏ hơn rất nhiều so với quá trình tạo sản phẩm bằng kim loại

 Giá thành tương đối thấp

 Có khả năng tạo ra các sản phẩm xốp hoặc có tính linh hoạt

Chương 1 Tổng quan về ngành nhựa Trang 8

 So với kim loại thì Polymer có độ bền và độ cứng thấp hơn

 Phạm vi sử dụng ở nhiệt độ thấp

 Hệ số giãn nỡ nhiệt cao

 Độ ổn định kích thướt theo thời gian kém và thường bị dão

 Có thể là các sản phẩm độc hay nguy hiểm, có thể là do mùi hoặc khói trong quá trình hình thành sản phẩm

 Đặc tính nhớt dẻo là giới hạn chịu tải rõ rệt khi sử dụng làm các ổ

 Một số loại Polymer có thể bị phân hủy dưới ánh nắng mặt trời hoặc một số tia bức xạ

2 Phân loại nhựa a Phân loại nhựa theo khả năng chịu nhiệt

Theo khả năng chịu nhiệt, nhựa được chia làm 2 loại:

Nhựa nhiệt dẻo (ThermoPlastic-TP)

Nhựa nhiệt dẻo tồn tại dưới nhiều dạng như hạt hoặc bột (1-100 microns), dễ dàng gia nhiệt để trở nên mềm dẻo chỉ ở nhiệt độ khoảng vài trăm độ Tính chất này giúp nhựa nhiệt dẻo có thể được định dạng lại nhiều lần bằng cách gia nhiệt, góp phần tạo ra các sản phẩm tái chế hoặc đa dạng trong sản xuất.

Các đặc tính này cho phép nhựa TP có thể tạo hình dáng dễ dàng và có tính kinh tế khi gia công

Các loại nhựa TP thông dụng như: PS(PolyStyrene), PP(PolyPropylene), PE(PolyEtylene), Recyclable Food Containers…

Nhựa nhiệt rắn(ThermoSetting-TS)

Nhựa nhiệt rắn có hình dáng cố định, nó không thể mềm khi gia nhiệt lần thứ 2 Có độ cứng và giòn

Mức độ liên kết ngang cao của Polymer là yếu tố chính làm cho nó trở nên cứng hóa học, trong khi các vật liệu đàn hồi có liên kết ngang ở mức độ thấp hơn Chính vì có liên kết ngang cao, Polymer trở nên ổn định cấu trúc, không thể phản ứng ngược lại sau quá trình phản ứng ban đầu Khi gia nhiệt lần thứ hai, Polymer sẽ bị phá hủy hoặc cháy chứ không nóng chảy như các vật liệu khác.

Các loại nhựa TS thông dụng như: Epoxise, Polyesters b Phân loại nhựa theo công dụng

Trong thực tế sản xuất và sử dụng, Nhựa thường được phân thành 3 loại sau:

Nhựa thông dụng: là nhựa được sử dụng với một lượng lớn, bao gồm những loại nhựa như: PE, PP, PS, PVC, ABS, PMMA

Nhựa kỹ thuật là loại nhựa có chất lượng vượt trội hơn các loại nhựa thông dụng như PE, PS, với đặc tính nổi bật như độ bền cao, độ dẻo dai tốt và khả năng chống nhiệt ổn định trong quá trình sử dụng Sản phẩm này thường được sử dụng để sản xuất các chi tiết máy móc và các bộ phận yêu cầu tính năng kỹ thuật cao Các loại nhựa kỹ thuật tiêu biểu bao gồm PA (Nhựa nylon), PC (Nhựa polycarbonate), PPS, PPO và polyester bão hòa, giúp đáp ứng những yêu cầu khắt khe về độ bền và chịu nhiệt của ngành công nghiệp.

Nhựa chuyên dùng là loại nhựa có phân tử lượng cực lớn, không thuộc các loại nhựa thông dụng hoặc kỹ thuật phổ biến Mỗi loại nhựa chuyên dụng chỉ phù hợp và sử dụng trong các lĩnh vực riêng biệt, đảm bảo hiệu quả cao trong ứng dụng Tiêu chuẩn của nhựa chuyên dùng bao gồm FET (Fluorinated Ethylene Propylene) và SI (Silicon), mang lại tính đặc thù và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt.

3 Một số loại nhựa thông dụng hiện nay [Tài liệu 4] a Nhựa PE (PolyEtylene):

Các thông số kỹ thuật

 Áp suất phun: 600  1500 kg cm / 2

Các tính chất của PE

Bảng 1.1 Các tính chất của PE

0.92 0.935 0.95 0.96 Độ kết tinh (%) Độ cứng tương đối

Lực kéo (Kg/cm 3 ) Độ giãn dài (%)

 Màu trắng mờ, tỷ trọng nhỏ hơn 1

 Cấu trúc có nhiều nhánh, độ kết tinh thấp hơn, nhiệt độ mềm và lực kéo thấp

 Cháy được và có mùi parafin

 Không thấm nước, kháng hoá chất, cách điện và nhiệt tốt

 Hệ số giãn nở nhiệt cao

 Độ bám dính kém Ứng dụng

 Những sản phẩm cần độ bền kéo cơ học Như là búa nhựa, vật liệu cách điện và nhiệt, bồn tắm, ống nước, chi tiết xe hơi…

 Sản phẩm cần kháng dung môi Như là thùng chứa dung môi, chai lọ, màng mỏng bao bì…

Sản phẩm dùng cho cách điện chủ yếu bao gồm các vật liệu như cao su cách điện, băng keo cách điện và các dụng cụ điện chịu tần số cao như dây cáp và chi tiết điện Trong đó, nhựa PP (Polypropylene) là một loại nhựa phổ biến được sử dụng trong các ứng dụng cách điện nhờ đặc tính cách điện tốt, độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt Nhựa PP phù hợp để sản xuất các phụ kiện và vật liệu cách điện, góp phần đảm bảo an toàn trong hệ thống điện.

 Áp suất phun : 1000  1800 kg cm / 2

Chương 1 Tổng quan về ngành nhựa Trang 12 Đặc tính

 Giống PE nhưng có độ cứng cao hơn

 Cách điện tần số cao tốt, lực va chạm ở nhiệt độ cao tốt

 Tính chất phụ thuộc vào cấu trúc đồng phân lập thể (Isotatic, Atatic hay Syndiotatic)

 Kháng nhiệt tốt hơn PE, đặc biệt tính chất cơ học tốt ở nhiệt độ cao

 Bề ngoài: không màu, bán trong suốt

 Tỷ trọng: chất dẻo có trọng lượng nhẹ

 Độ bền kéo, độ cứng: cao hơn PE

 Cách điện tốt ở tần số cao

 Lực hấp dẫn nội phân tử và độ kết tinh:

 Isotalic, Syndiotalic: kết tinh tỷ trọng cao và cứng

 Atalic, Syndiotalic: tỷ trong thấp, lực kéo cơ học kém không thích hợp cho gia công ép phun, đàn hồi tốt

 Tính ứng suất nứt tốt

 Tính chaát gia coâng eùp phun toát

 Các tính chất khác như: không mùi, không vị, không độc, rẻ Ứng dụng

 Độ cứng: nắp chai nước ngọt, thân và nắp bút mực, hộp đựng nữ trang, két bia, hộp đựng thịt…

 Kháng hoá chất: chai lọ thuốc y tế, màng mỏng bao bì, ống dẫn, nắp thùng chứa dung môi…

 Cách điện tần số cao: làm vật liệu cách điện tần số cao, tấm, vật kẹp cách diện…

 Dùng trong ngành dệt, sợi dệt PP, dép giả da c Nhựa PS (PolyStyrene):

 Áp suất phun : 800  1200 kg cm / 2

Cấu trúc phân tử và tính chất

 Phân cực và kết tinh: không phân cực, tính cách điện tốt, độ kết tinh thấp, độ trong suốt cao

 Tính chất cơ học: không màu, trong suốt, dễ tạo màu, độ bền cơ học thấp, độ giãn dài thấp, độ bền va đập kém

 Tính chất nhiệt: nhiệt độ biến dạng nhiệt thấp

 Tính cách điện: có khả năng cách điện tần số cao tốt

 Hoà tan trong benzen, aceton, MEK (MethylEthyle Keton)

 Ép phun: dễ cháy và ổn định ở nhiệt độ cao, dễ gia công ép phun loại GP (General purpose) các sản phẩm thông dụng Ứng dụng

 Sản phẩm rẻ tiền: sản phẩm nhựa tái sinh: ly, hộp

 Cách điện tần số cao: vỏ hộp, thùng điện, ống, vật liệu cách điện

 Sơn: nhựa Alkyd biến tính styren–sơn Epoxy biến tính styren

 Nhựa trao đổi ION – PS nối ngang mạch điện tử d Nhựa ABS (Poly Acrylonitrile Butadien Styrene):

 Áp suất phun : 800  1500 kg cm / 2 Đặt trưng

 Độ trùng hợp, độ kết tinh thấp

Tuỳ thuộc vào thành phần của các chất đồng trùng hợp

 Khi hàm lượng acrylonitrile tăng:

 Giảm độ bền kéo, modul đàn hồi, độ cứng và độ cách điện taêng

 Tăng độ bền va đập, kháng dung môi và kháng nhiệt

 Khi hàm lượng Butadien tăng:

 Giảm độ bền kéo, modul đàn hồi và độ cứng

 Tăng độ bền va đập, kháng mài mòn và độ giản dài

 Khi hàm lượng styrene tăng:

 Tăng độ chảy khi gia nhiệt

 Độ phân cực và kết tinh:

 Có phân cực, độ kết tinh thấp

 Trắng đục, bán trong suốt, độ nhớt, độ bền cao hơn PS

 Nhiệt độ biến dạng do nhiệt: 60 0 C – 120 0 C, cháy được e Nhựa PVC (PolyVinylCloride):

 Áp suất phun : 1000  1500 kg cm / 2 Trong các loại chất dẻo đã nêu trên đây thì PVC là loại nhựa thông dụng và được sử dụng rộng rãi nhất

Công nghệ hóa chất PVC đang và sẽ phát triển mạnh nhờ vào đặc điểm nổi bật của PVC như khả năng ổn định hóa học, độ bền cơ học cao và dễ gia công Nhờ đó, PVC được sử dụng rộng rãi để sản xuất các sản phẩm thông dụng như bao bì, gói hàng, áo mưa, dép, ống, cũng như các chi tiết trong các thiết bị công nghiệp hóa học Sự phát triển này góp phần vào việc nâng cao chất lượng và đa dạng hóa sản phẩm từ PVC trong các ngành công nghiệp hiện nay.

PVC có nhược điểm chính là chịu nhiệt kém, chỉ phù hợp sử dụng trong khoảng nhiệt độ từ 60°C đến 70°C Ngoài ra, PVC tan kém trong các dung môi thông thường và trong quá trình gia công có sự thoát khí HCL và CO, do đó cần sử dụng thiết bị có khả năng chịu hóa dẻo tương đối lớn để đảm bảo an toàn và hiệu quả sản xuất.

Các tính chất của PVC

 Là loại bột màu trắng

 Mềm dẻo khi dùng thêm hoá chất

 Độ bền sử dụng cao

 Trọng lượng nặng hơn so với một số chất dẻo khác

 Cách điện kém, độ bền chịu nhiệt kém

 Độ bền va đập kém, độc

 PVC là nguyên liệu không dễ cháy, nhiệt độ bốc cháy của PVC cao hơn nhiệt bốc cháy của gỗ

Bảng 1.2 Bảng so sánh nhiệt độ bốc cháy của nhựa PVC và gỗ

PPASTMD 1929( 0 C) PVC cứng PVC đã hoá dẻo Gỗ

Nhiệt độ tự bốc cháy 500 420-480 400 Ứng dụng

 Sản phẩm cứng: ống nước, màng mỏng cứng, tấm cứng

 Sản phẩm mềm: ống nước, tấm

 Không độc dùng: chai lọ chất dẻo, thùng chứa thực phẩm, bao bì thực phẩm f Nhựa PC (PolyCarbonate):

Cấu trúc phân tử và tính chất

 Phân cực phân tử: chứa nhóm phân cực mạnh (nhóm carbon)

 Tương tác nội phân tử và kết tinh: cứng độ kết dính cao (O-R-O)

- Tính cơ học: độ giãn dài cao, độ bền uốn, độ nén áp cao

- Độ bền va đập: cao hơn PA

- Chịu tải liên tục: yếu khi chịu tải liên tục cho nên không làm chi tiết chịu tải liên tục và chịu liên tục

 Tính chất nhiệt: độ bền nhiệt tốt, chịu lạnh bền đến -110 0 C không cháy và tự tắt

 Tính chất điện: là vật liệu cách điện tốt

- Kháng hoá chất: tan trong dung môi thơm và Hydrocacbon chứa

- Ép phun: độ nhớt cao, chảy chậm Ứng dụng

 Nắp motor, Vỏ điện thoại

 Vật liệu cách điện cho đường ray xe lửa, bảng chỉ lối đi

 Vỏ Tivi và Radio g Nhựa PA (PolyAmide):

 Áp suất phun : 800  1400 kg cm / 2

Cấu trúc phân tử và tính chất Cấu trúc phân tử và độ kết tinh: có kết tinh

 Tính chất cơ học: trắng sửa, tỷ trọng 1,13 – 1,17, độ giãn dài cao, độ bền va đập, độ kháng mài mòn thấp, độ hấp thụ nước cao

 Độ biến dạng nhiệt tốt

 Tính chất điện: cách điện tốt

 Hoá tính: kháng hoá chất tốt (kháng yếu đối với phenol, acid mạnh), độ hấp thu nước cao từ 1,3 – 1,9%

 Ép phun: tạo nhanh, độ kết tinh cao, giảm độ nhớt ở điểm nóng chảy

 Không vị, không độc, đắt tiền Ứng dụng

Dùng sản xuất các chi tiết chịu cơ học, chi tiết cho phụ tùng xe hơi, ống dẫn, tấm, sợi nylon.

Quy trình công nghệ để tạo thành sản phẩm nhựa

Quy trình công nghệ để tạo các sản phẩm nhựa PA, PE, PS, PP gồm có các bước như sau:

 Nhựa hạt được sấy khô

 Nhựa được đưa qua buồng nấu chảy và tích tụ cho đủ trọng lượng sản phẩm

 Nhựa dạng chảy được đưa vào khuôn dưới áp lực phù hợp đến khi điền đầy lòng khuôn

 Giữ nguyên áp lực phun ở một thời gian nhất định

 Thơi áp lực phun nhưng sản phẩm vẫn được giữ trong khuơn ở thời gian nhất định

 Mở khuôn và tháo chi tiết ra

Sấy khô là bước quan trọng trong quá trình công nghệ ép nhựa để đảm bảo chất lượng sản phẩm Việc làm khô đúng kỹ thuật giúp loại bỏ độ ẩm còn sót lại, giảm thiểu các khuyết tật như biến dạng, bong tróc hoặc các vết nứt trên sản phẩm Nếu nhựa được ép từ loại nhựa ẩm, thường dẫn đến những lỗi về chất lượng như co rút không đều, mất tính đàn hồi hoặc giảm độ bền Do đó, quy trình sấy khô đúng tiêu chuẩn là yếu tố quyết định thành công của quá trình sản xuất nhựa ép.

 Làm sản phẩm bị bọt khí

 Sản phẩm không điền đầy

 Chất lượng bề mặt sản phẩm không tốt

Tùy theo mỗi loại nhựa mà ta sấy ở một nhiệt độ thích hợp (thông thường

Trong quá trình sản xuất, nhựa cần được sấy ở nhiệt độ từ 60°C đến 80°C, thời gian từ 6-8 giờ, sử dụng thiết bị sấy chuyên dụng có đồng hồ đo nhiệt tự động để đảm bảo độ chính xác Đối với tất cả các loại nhựa, dù là hàng mới nhập hay đã qua sử dụng, việc qua nguyên công sấy là bắt buộc nhằm loại bỏ độ ẩm và hạn chế ảnh hưởng của khí hậu ẩm ướt cũng như điều kiện bảo quản chưa đảm bảo, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm trong quy trình công nghệ.

Sau khi nhựa được sấy khô, chúng sẽ được chuyển vào buồng nấu có các ngăn nhiệt độ khác nhau để giúp nhựa biến từ trạng thái rắn sang lỏng trong quá trình chảy qua từng khu vực Nguyên công này đóng vai trò quan trọng trong quá trình gia nhiệt nhựa một cách đều đặn, tránh quá nhiệt gây hư hỏng Thiết kế của buồng phải đảm bảo nhựa chảy đều và kiểm soát nhiệt độ chính xác để tránh tình trạng nhựa bị quá nhiệt hoặc đóng cục Ngăn làm nguội được sử dụng để giúp nhựa trở lại trạng thái rắn, nhằm duy trì trạng thái hạt giúp dễ dàng di chuyển và xử lý trong quá trình sản xuất.

Sự chảy đều của nhựa là kết quả của quá trình tính toán chính xác và kinh nghiệm trong điều kiện gia nhiệt, cấu trúc trục tải liệu và tốc độ tải liệu Nếu tốc độ tải liệu quá nhanh, lớp nhựa bên ngoài sẽ chảy lỏng trong khi bên trong vẫn còn dạng rắn, gây mất đồng bộ trong quá trình gia công Ngoài ra, việc sử dụng lớp nhựa quá dày và tốc độ đi quá nhanh cũng dẫn đến hiện tượng trên, đồng thời lớp nhựa dày còn gây ra hậu quả là lớp bên trong không đạt được độ chảy mong muốn, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Chương 1 Tổng quan về ngành nhựa Trang 21 muốn được chảy lỏng thì bên ngoài phải gia nhiệt quá lâu, chưa kể rơle nhiệt không khống chế được chính xác

Kết cấu trục vít tải liệu không hợp lý gây ra hiện tượng nhựa không được đưa vào buồng nhiệt hoặc gặp tổn thất lớn trong quá trình truyền tải Đồng thời, ngăn đầu tiên luôn duy trì trạng thái nguội, dẫn đến việc không thể đưa liệu từ bên ngoài vào một cách hiệu quả Việc thiết kế trục vít phù hợp và kiểm soát nhiệt độ của các ngăn là yếu tố quan trọng để đảm bảo quá trình vận hành diễn ra suôn sẻ và tối ưu.

Trong quá trình này, buồng nhiệt cần được kiểm soát chính xác bằng đồng hồ chỉnh nhiệt để đảm bảo quá trình chỉnh ép sản phẩm đạt hiệu quả cao Việc sử dụng đồng hồ chỉnh nhiệt giúp người thợ dễ dàng kiểm soát và khắc phục các thiếu sót do tính toán hoặc chế tạo, đồng thời hạn chế các hiện tượng quá nhiệt hoặc thiếu nhiệt gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Mặt khác, trong nguyên công này phần đầu buồng, nhiệt ở đây cũng khá quan trọng để đóng mở kịp thời không gây hiện tượng khô cứng đầu buồng nhiệt

3 Đưa nhựa vào khuôn đúc:

Sau khi nhựa được nung chảy và tích tụ đủ lượng nguyên liệu cần thiết, quá trình ép phun sẽ diễn ra để đưa nhựa vào khuôn Áp lực ép phun được điều chỉnh phù hợp với từng loại nhựa nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng Quá trình này giúp tạo ra các sản phẩm nhựa có hình dạng chính xác và độ bền cao.

Trong quá trình sản xuất, các lỗi phổ biến bao gồm sản phẩm thiếu hình dạng do lượng nhựa tích tụ không đủ hoặc không đều, và tình trạng không ổn định về hình dáng do áp suất thấp hơn quy định của từng loại nhựa Ngoài ra, nếu áp suất quá cao hoặc lượng nhựa thừa sẽ dễ gây ra bavia hoặc sản phẩm không đạt yêu cầu Do đó, thiết kế máy cần có khả năng điều chỉnh áp suất ép linh hoạt và cử hành trình kiểm soát lượng nhựa đưa vào khuôn để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

4 Giữ nguyên áp lực phun:

Sau khi bơm lượng nhựa vào khuôn đủ, cần duy trì áp lực để giúp sản phẩm ổn định về kích thước và hình dáng Việc giữ áp lực trong thời gian thích hợp là rất quan trọng, đặc biệt đối với các loại nhựa và sản phẩm cao cấp, để đảm bảo độ chính xác của hình dạng Để đạt được điều này, máy móc cần được trang bị bộ phận điều chỉnh và duy trì áp lực tự động, nhằm đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra liên tục và đúng tiêu chuẩn.

5 Giữ chi tiết trong khuôn :

Sau một thời gian duy trì áp lực nhất định, áp lực sẽ được giải phóng khi đầu phun và khuôn rời xa nhau Trong quá trình này, bầu phun sẽ tiếp tục tải liệu để chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo.

Sau khi loại bỏ áp lực, sản phẩm vẫn cần giữ trong khuôn một khoảng thời gian để nhiệt độ giảm xuống tới mức an toàn Quá trình này giúp đảm bảo sản phẩm đạt độ cứng và kích thước chính xác mong muốn Khi nhiệt độ đã ổn định hoàn toàn, sản phẩm mới được tháo ra khỏi khuôn, đảm bảo chất lượng và hình dạng chính xác.

Để đảm bảo quá trình làm nguội nhanh chóng và ổn định của sản phẩm, máy được trang bị đồng hồ thời gian có thể điều chỉnh bằng tay hoặc tự động Ngoài ra, hệ thống còn thiết kế bộ phận bơm nước lưu thông qua khuôn giúp rút ngắn thời gian làm nguội, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm cuối cùng.

6 Mở khuôn và tháo sản phẩm:

Sản phẩm đã hoàn thiện giai đoạn hình thành và bước qua quá trình tháo khuôn, trong đó khuôn được mở ra tại mặt phân khuôn Trong quá trình mở khuôn, khuôn di động sẽ được tháo ra để lấy sản phẩm đã được định hình sẵn ngay trong khuôn, đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra hiệu quả và chính xác.

Máy thực hiện chu trình công nghệ chung cho tất cả các loại nhựa, giúp sản xuất sản phẩm chất lượng cao Khi sử dụng riêng một loại nhựa với đặc tính cụ thể, người dùng chọn quy trình công nghệ phù hợp đã qua lựa chọn, tính toán kỹ lưỡng và có thể điều chỉnh dựa trên kinh nghiệm để tối ưu hóa quá trình ép nhựa.

Các thông số quan trọng như áp lực phun, nhiệt độ gia nhiệt, tốc độ ép phun, thời gian định hình và ổn định cùng với kết cấu chi tiết sản phẩm đều có mối quan hệ chặt chẽ và tác động lẫn nhau Không có một công thức cố định nào thể hiện toàn diện sự liên hệ và kiểm soát các yếu tố này, điều này cho thấy khó có thể thiết lập một quy trình công nghệ chuẩn mực cho một quy trình cụ thể.

Giới thiệu một số công nghệ gia công chất dẻo

Có nhiều công nghệ khác nhau để gia chất dẻo nhưng nhìn chung thì có các công nghệ thông dụng sau đây: [Tài liệu 12] Đùn

Công nghệ tạo mẫu nhanh

Sau đây là một số công nghệ sản xuất-gia công chất dẻo thông thường hiện nay

1 Công nghệ thổi (Blow Molding) [Tài liệu 12]

Tóm tắt quá trình thổi như sau:

 Tạo các phôi (Parison) từ nhựa nóng chảy

 Lấy sản phẩm ra khỏi khuôn

Phân loại công nghệ thổi:

Công nghệ thổi có thể chia thành: Công nghệ Đùn thổi, Công nghệ Ép thổi và Thổi nhiều lớp

Hình 1.2 Quá trình đùn thổi

Quá trình đùn parison bắt đầu bằng việc kẹp parison ở trên và bịt đáy xung quanh đầu thổi bằng kim loại khi hai nửa khuôn đóng lại Tiếp theo, ống parison được thổi để tạo hình dạng phù hợp với lòng khuôn Sau khi hoàn thành quá trình thổi, khuôn được mở ra và sản phẩm được lấy ra khi đã đông cứng.

Hình 1.3 Quá trình ép thổi

Quá trình ép thổi bắt đầu bằng việc ép phun parison trong lõi và đặt vào khuôn đã có phần ren, giúp hình thành parison có chiều dày nhỏ hơn và đồng đều hơn Trước khi thổi, parison có thể bị căng cơ học, khiến các phân tử định hướng theo hướng trục, tạo nên hiện tượng căng của sản phẩm thổi Quá trình thổi tiếp theo gây ra định hướng theo phương ngang, giúp sản phẩm có độ trong suốt cao hơn, tính chất cơ học tốt hơn như độ bền va đập, và khả năng chống thấm thấp hơn Công nghệ ép thổi cho phép sản phẩm có tiết diện ngang thay đổi linh hoạt, nhưng vẫn giữ được độ dày đồng đều so với công nghệ đùn thổi.

2 Công nghệ cán (Calendaring) [Tài Liệu 12]

Khái niệm công nghệ cán:

 Tạo các sản phẩm dạng tấm có chiều dài vô tận

 Tấm có chiều dầy không đổi trên toàn bộ sản phẩm

 Chiều dầy thường từ 0.1 đến 0.5 mm

 Tiền đầu tư ban đầu lớn nên cần chọn thiết bị thích hợp

 Có thể dùng để bọc nhựa PVC lên vải hoặc giấy

Các dạng sơ đồ cán

Hình 1.4 Các dạng sơ đồ cán

Sự truyền nhiệt và tốc độ các con lăn

Hình 1.5 Sự truyền nhiệt và tốc dộ các con lăn khi cán

Hình 1.6 Hệ thống máy cán

3 Công nghệ tráng phủ [Tài liệu 12]

Quá trình phủ lớp chất dẻo lên vật liệu dạng tấm mềm dễ uốn như vải hoặc giấy giúp tạo ra vật liệu tổ hợp mới có đặc tính vượt trội Phương pháp này cho phép nâng cao độ bền, khả năng chống thấm và tính thẩm mỹ của sản phẩm cuối cùng Nhờ đó, kỹ thuật phủ chất dẻo trở thành lựa chọn phổ biến trong ngành sản xuất vật liệu composite, đáp ứng các yêu cầu về chất lượng và độ bền cho các ứng dụng khác nhau.

Các loại hàng dệt như sợi bông, sợi Visko, sợi Polyamid và sợi PolyEster được sử dụng làm vật liệu lớp nền do tính chất mềm mại và linh hoạt Tuy nhiên, các vật liệu này thường có nhược điểm về khả năng bám dính kém, ảnh hưởng đến độ bền và độ chắc chắn của sản phẩm cuối cùng Vì vậy, việc nâng cao khả năng dính kết của các loại sợi này là rất cần thiết để đảm bảo chất lượng và độ bền của các sản phẩm dệt may.

Lớp bọc thường là PVC, trong trường hợp tạo nhiều lớp có thể để tăng tính mềm mại có thể sử dụng thêm các lớp bọt xốp

Các dung môi như Keton, Benzol được sử dụng để tạo ra dung dịch chất dẻo trong công nghệ tráng phủ Khi dung môi bay hơi, chúng để lại một lớp màng cứng hoặc cấu trúc không gian, giúp hình thành các lớp phủ bền chắc trên bề mặt Việc lựa chọn dung môi phù hợp đóng vai trò quan trọng trong quá trình kiểm soát chất lượng lớp phủ và tối ưu hóa hiệu quả công nghệ tráng phủ.

Các phương pháp tráng phủ

Hình 1.7 Các phương pháp tráng phủ

4 Công nghệ ép phun [Tài liệu 6] Đây là phương pháp gia công đúc dưới áp suất bởi vì khi sản xuất phải dùng áp lực mạnh để đẩy nhựa nóng chảy vào khuôn mà thường gọi là phun, hay tiêm Khuôn được đóng chặt và giữ ở áp suất cao Nhưng để dễ nhớ người ta gọi là phương pháp ép phun Như vậy nó giống xylanh piston của ống tiêm và vòi tiêm là vòi phun, đầu phun nhựa

Phần lớn các sản phẩm có chất lượng cao từ chất dẻo được sản xuất từ phương pháp này

Nguyên lý hoạt động của máy ép nhựa

Hình 1.8 Sơ đồ động Máy ép nhựa

Hạt polymer được nung nóng chảy trong xi lanh của máy ép phun nhựa đến trạng thái nhớt lý tưởng để quá trình ép đùn diễn ra hiệu quả Nhựa nóng chảy sau đó được đẩy qua trục vít ép nhựa và phun qua đầu phun vào khuôn, tạo thành sản phẩm mong muốn Quá trình làm lạnh của nhựa trong khuôn đảm bảo sản phẩm đạt đủ độ cứng và chính xác kích thước, sau đó khuôn được mở để lấy thành phẩm đã hoàn thiện.

Chương 1 Tổng quan về ngành nhựa Trang 32 và sản phẩm đã được tạo hình và đẩy ra khỏi khuôn Quá trình tạo hình, nguyên liệu vào sản phẩm, nhận được độ chính xác cao có thể nhanh, một chu kỳ sau (20-30) giây, trong trường hợp nhanh sau (3-5) giây

Tất cả các giai đoạn của máy ép phun đều được tự động hóa hoàn toàn, giúp nâng cao hiệu quả và chính xác trong quá trình sản xuất Hệ thống điều khiển tự động này thường sử dụng rơle thời gian chuyên dụng để kiểm soát và điều chỉnh toàn bộ hoạt động của chu kỳ phun Việc lắp đặt rơle thời gian giúp đảm bảo quá trình ép nhựa diễn ra liên tục, ổn định và tiết kiệm thời gian vận hành Nhờ đó, quy trình sản xuất trở nên nhanh chóng, chính xác và tối ưu hóa năng suất của máy ép phun.

Máy ép phun thường được dùng để gia công nhựa nhiệt dẻo

Các dạng trục vít của máy ép nhựa

(Tham khảo Trục vít ép nhựa của công ty Mitsubishi) a Mitsubishi Long Glass Fiber Screw

Hình 1.9 Mitsubishi Long Glass Fiber Screw b Mitsubishi High Capacity HC–UB Screw

Hình 1.10 Mitsubishi High Capacity HC–UB Screw

Chương 1 Tổng quan về ngành nhựa Trang 33 c Mitsubishi Ultra High Dispersion MF-UB Screw

Hình 1.11 Mitsubishi Ultra High Dispersion MF-UB Screw d Mitsubishi Ultra High Mixing MD-UB Screw

Hình 1.12 Mitsubishi Ultra High Mixing MD-UB Screw

Công nghệ ép phun nhựa sẽ được tìm hiểu và giới thiệu kỹ hơn trong khuôn khổ luận văn này với đề tài là Thiết kế Máy ép nhựa

Sơ đồ khối quá trình ép nhựa

Hình 1.13 Sơ đồ khối chu trình ép nhựa (của Cty Fuji Impulse)

Gia nhiệt dây điện trở

Vệ sinh trục vít Ép thử

Gọt tỉa bavia, cuốn Đóng gói Lưu kho

Chương 2 Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 35

CHỌN NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA

I Tham khảo một số Máy ép nhựa có trên thị trường

Dưới đây là một số loại máy ép nhựa đã có trên thị trường (Tham khảo từ Cty Mitshubishi)

1 Máy ép nhựa dòng MEtII Serie (35~300 tấn)

Hình 2.1 Máy ép nhựa 110MetII

2 Máy ép nhựa dòng MEII Serie (390-500-720 tấn)

Hình 2.2 Máy ép nhựa 390MEII

3 Máy ép nhựa dòng Super large EM Serie (3300~3900 tấn)

Hình 2.3 Máy ép nhựa 3900EM

4 Máy ép nhựa dòng MMJ Serie (610~1200 tấn)

Hình 2.4 Máy ép nhựa 720MMJ

5 Máy ép nhựa dòng MMIII Serie (1450~4400 tấn)

Hình 2.4 Máy ép nhựa 1450MMIII

6 Giới thiệu các thông số của Máy ép nhựa dòng MEtII Serie (35~300 taán)

Bảng 2.1 Bảng thông số của Máy ép nhựa MetII Serie

II Chọn thông số làm việc của máy

Việc chọn thông số vận hành phù hợp cho máy ép nhựa là bước quan trọng trong quá trình thiết kế máy ép nhựa Quá trình này đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thức chuyên sâu và nhiều kinh nghiệm trong công nghệ gia công sản phẩm nhựa để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả và bền bỉ.

Dựa trên sự đồng ý của thầy hướng dẫn, các thông số thiết kế của máy ép nhựa trong luận văn này được lựa chọn dựa trên các thông số kỹ thuật của máy ép nhựa TNR120 Việc này đảm bảo tính khả thi và chính xác trong quá trình thiết kế, đồng thời tận dụng kinh nghiệm và kiến thức đã tích lũy khi tiếp xúc với máy trong quá trình thực tập tốt nghiệp.

1 Những thông số cơ bản của máy TNR120

 Aùp suất phun ép nhựa: 1546-1931 Kg/cm 2

 Khối lượng nhựa/1 lần ép phun: 132-185 g

 Aùp suất của hệ thống: 140 kg/cm 2

 Đường kính trục vít: 38-46 mm

 Tốc độ quay trục vít: 0-200 RPM (v/ph)

 Số lượng vùng gia nhiệt trong trục vít: 4 vùng

Hình 2.5 Máy ép nhựa TNR120

2 Những thông số cơ bản của máy thiết kế cho luận văn này

 Khối lượng nhựa/1 lần ép phun: 132-185 g

 Aùp suất phun ép nhựa: 1546-1931 Kg/cm 2

 Aùp suất của hệ thống: 140 kg/cm 2

 Chiều dày khuôn: 110-400 mm Tất cả các thông số còn lại được tính toán cụ thể dựa vào các thông số cơ bản vừa nêu trên

III Phân loại máy ép nhựa Để phân loại Máy ép nhựa thì chúng ta có nhiều cách, tuỳ theo mục đích và quan điểm của người sử dụng mà ta có thể phân loại Máy ép nhựa dựa trên hình dáng bên ngoài, số trục vít ép nhựa, theo lực đóng khuôn,…… Sau đây là một số cách phân loại Máy ép nhựa:

1 Phân loại theo lực đóng khuôn: [Tài liệu 4]

Dựa trên lực đóng khuôn ta có loại 50 tấn, 100 tấn, …, 8000 tấn

Máy ép nhựa được thiết kế trong luận văn này có thông số Lực đóng khuôn là: 120 tấn

2 Phân loại khối lượng lớn nhất của sản phẩm/1 lần phun: [Tài lieọu 4]

Ta có loại Máy 1, 2, 3, 5, 8,…, 56, 120 oz (ounces, 1 ounces 28.349 gram) Máy ép nhựa được thiết kế trong luận văn này có thông số Khối lượng nhựa/1 lần ép phun: 132-185 g

3 Phân loại theo loại nhựa gia công: [Tài liệu 12]

Ta có Máy phun nhựa nhiệt dẻo và Máy phun nhựa đặc biệt

4 Phân loại theo kiểu cụm phun: [Tài liệu 3]

Ta có Máy ép nhựa loại Piston phun một giàn và Máy ép nhựa loại Piston phun hai giàn

Máy ép nhựa loại Piston phun 1 giàn:

Hình 2.6 Kết cấu hệ Xylanh trục vít trong máy ép nhựa 1 giàn

Hạt nhựa từ phễu nhựa sẽ được đưa vào xy lanh phun, khi piston di chuyển lên phía trước, các hạt nhựa sẽ được đẩy hướng đến bộ phận mở rộng (màng phun) Quanh spreader, băng nhiệt sẽ làm chảy nhựa hạt để chuyển thành nhựa lỏng Nhựa lỏng sau đó sẽ chảy qua khe giữa xy lanh và màng phun vào mỏ vịt, giúp quá trình phun nhựa diễn ra liên tục và chính xác.

Máy loại này có các đặc điểm sau:

 Cấu tạo đơn giản, gọn, nhẹ

 Dòng chảy nhựa lỏng ổn định

 Dễ dàng điều khiển nhiệt độ của các vùng gia nhiệt

Máy ép nhựa loại Piston phun 2 giàn:

Hình 2.7 Kết cấu hệ Xylanh trục vít trong máy ép nhựa 2 giàn

Cụm phun kiểu Piston hai giàn gồm hai bộ piston xếp chồng, một để hóa dẻo vật liệu và dẫn vật liệu đến piston thứ hai Piston thứ hai hoạt động như một cơ cấu bắn đạn, đẩy vật liệu dẻo vào khuôn một cách chính xác Thiết kế này giúp nâng cao hiệu quả quá trình định hình và đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Máy loại này có các đặc điểm sau:

 Thường sử dụng cho các vật liệu nhạy với nhiệt (PVC)

 Tăng hiệu quả trong việc dịch chuyển vật liệu

 Giúp cho quá trình đẩy tốt hơn

 Thích hợp để sản xuất các sản phẩm nhựa có kích thướt và khối lượng lớn

Với Máy ép nhựa được thiết kế trong luận văn này thì thông số

Khối lượng nhựa/1 lần ép phun đã được chọn là: 132-185g Đây là sản phẩm có khối lượng tương đối nhỏ

Do vậy, ta chọn loại Máy ép nhựa có Piston phun một giàn là phù hợp với thông số ta đã chọn

5 Phân loại theo phương làm việc của trục vít công tác

Theo cách phân loại này thì ta có: Máy ép nhựa có trục vít nằm ngang (Máy nằm) và Máy ép nhựa có trục vít thẳng đứng (Máy đứng)

Chương 2 Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 43 a Máy ép nhựa có trục vít nằm ngang (Máy nằm) (Hình 2.8)

Hình 2.8 Máy ép nhựa loại nằm ệu ủieồm:

 Kết cấu máy đơn giản dể sử dụng

 Nhờ cơ cấu tay biên nên lực đóng khuôn có thể thay đổi dể dàng, tốc độ đóng mở khuôn lớn

 Tiêu tốn ít năng lượng

 Sản phẩm có thể tự rơi ra khi mở khuôn

2 Xy lanh đẩy cụm phun

5 Xy lanh đẩy trục vít

7 Xy lanh chứa trục vít

 Khó vệ sinh khuôn b Máy ép nhựa có trục vít thẳng đứng (Máy đứng)

Hình 2.9 Máy ép nhựa loại đứng

Chương 2 Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 45 ệu ủieồm:

 Năng suất lớn vì quá trình ép diễn ra liên tục

 Chất lượng sản phẩm tốt vì lực ép có thể điều chỉnh được

 Có nhiều thời gian cho người công nhân thực hiện công vieọc cuỷa mỡnh

 Sản phẩm đa dạng có thể có hoặc không có terminal

 Nhựa dễ bị chảy do trục vít đứng

 Phải có cơ cấu cấp liệu riêng

 Do bàn quay nên cơ cấu làm nóng khuôn khá phức tạp

 Do bàn xoay phải chịu lực ép lớn nên việc thiết kế chế tạo bàn xoay tương đối phức tạp

4 Cảm biến quang giữ an toàn cho người vận hành máy

8 Cơ cấu định vị hành trình

10 Xy lanh chứa trục vít

Việc lựa chọn thiết bị phù hợp cho từng loại sản phẩm là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả sản xuất Để làm được điều này, cần phân tích kỹ lưỡng các tính năng kỹ thuật và công suất sử dụng của từng thiết bị, từ đó chọn lựa phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của từng nhóm sản phẩm Việc này giúp máy móc vận hành tối ưu và đáp ứng tốt các tiêu chuẩn chất lượng đề ra.

CHỌN NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA MÁY ÉP NHỰA

Tính toán động học cơ cấu đóng mở khuôn

Tính toán động lực học cơ cấu đóng khuôn

TÍNH TOÁN CỤM PHUN VÀ CƠ CẤU ÉP NHỰA

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THUỶ LỰC VÀ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN

Tiêu đề	Thiết Kế Máy Ép Nhựa Tnr120
Tác giả	Nguyễn Hoàng Tú
Người hướng dẫn	Thầy TS. Phan Tấn Tùng
Trường học	Trường Đại Học Quốc Gia TP.HCM
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Cơ Khí
Thể loại	Đồ Án
Năm xuất bản	2008
Thành phố	Tp.HCM

Định dạng
Số trang	132
Dung lượng	2,3 MB