Kỹ thuật gia công polime phần 2 pptx

SẢN PHẨMVẬT LIỆU Tính chất sử dụng Điều kiện sử dụng Giá cả Hình dạng Tính chất sản phẩm Điều kiện sử dụng Giá thành SP... VẬT LIỆUGIA CÔNG Tính chất nhiệt Tính chất lưu biến Tính chất h

Cấu trúc – Tính chất vật liệu 11

 Đặc điểm chảy của vật liệu trong

quá trình gia công.

 Các phương pháp đốt nóng vật liệu

polime

polime

1.2.1 Đặc điểm chảy.

Dòng chảy nhớt – dòng chảy áp suất.

Profil vận tốc:

* dòng chảy nhớt có dạng thẳng.

* dòng chảy áp suất có dạng parabol hay parabol biến dạng.

Tiết diện chảy có thể thay đổi dọc theo chiều dài chảy do quá trình làm nguội.

Quá trình chảy không đẳng nhiệt

Quá trình chảy – Quá trình định hướng phân tử

Quá trình chảy – Quá trình đốt nóng

1.2.2 Các phương pháp

đốt nóng

Đốt nóng bề mặt.

Đốt nóng nội:

* Đốt nóng bằng ma sát nhớt

* Đốt nóng bằng dòng điện cao tần

* Đốt nóng bằng siêu âm

Ba è ng da ã n nhiệt:

Td: Đốt nóng trong khuôn, trong xy lanh nguyên liệu

Ba è ng đối lưu nhiệt:

Td: Đốt nóng trực tiếp bằng hơi nước, bằng không khí

nóng

Đốt nóng ba è ng bức xạ:

Td: Đốt nóng bằng đèn hồng ngoại

ĐỐT NÓNG BỀ MẶT

ĐỐT NÓNG NỘI

T A T B T A T B

1.3 QUAN HEÄ TRONG CN GIA COÂNG

POLIME

SẢN PHẨM

1.3.1 Quan hệ

SP-GC-VL

SẢN PHẨM

VẬT LIỆU

Tính chất sử dụng Điều kiện sử dụng Giá cả

Hình dạng

Tính chất sản phẩm

Điều kiện sử dụng

Giá thành SP

SẢN PHẨM

GIA CÔNG

Hình dạng SP Dung sai kích thước Giá cả, sản lượng

PP gia công

Thông số gia công

Thiết bị gia công

VẬT LIỆU

GIA CÔNG

Tính chất nhiệt Tính chất lưu biến Tính chất hoá học

PP gia công

Thiết bị gia công

Các giới hạn của TB

1.3.1 Quan hệ chất lượng

SP-Gia công

SẢN PHẨM

SẢN PHẨM

Theo chức năng:

 Tạo hình: Đúc ép, đúc chuyển, đùn, ép phun, tạo hình nhiệt, đổ khuôn

 Biến tính: trộn, kéo căng, xử lí bề mặt.

 Tạo liên kết: hàn, dán

Theo điều kiện gia công và trạng thái vật liệu:

 Nhóm 1: Nhiệt độ cao, áp suất cao, chảy nhớt

Đúc ép, đúc chuyển, đùn, ép phun

 Nhóm 2: Nhiệt độ trung bình, áp suất trung bình, cao su.

Tạo hình nhiệt

 Nhóm 3: Nhiệt độ thường, áp suất thường, rắn.

Gia công cơ khí

 Nhóm 4: Nhiệt độ cao, áp suất thường, chảy nhớt

Rót khuôn nóng

Nhóm 5: Nhiệt độ thường, áp suất thường, lỏng

Đóng rắn nguội các nhựa nhiệt rắn Epoxy, UPE, PMMA

CHÖÔNG 1

CÔNG NGHỆ TRỘN

Chương 2

 POLIME VÀ PHỤ GIA

 PHÂN LOẠI THIẾT BỊ TRỘN

 TRỘN PHÂN BỐ VÀ TRỘN PHÂN TÁN

 TRỘN TRÊN MÁY TRỘN 2 TRỤC

 TRỘN TRÊN MÁY TRỘN KÍN

 TRỘN TRÊN MÁY TRỘN TRỤC VÍT

 Lý do phải sử dụng phụ gia :

1 Polime thuần thường không đáp ứng được yêu cầu sử dụng của sản phẩm polime.

2 CN trộn có thể cho ra một loại vật liệu mới dể dàng hơn là sản xuất một polime mới.

3 Đáp ứng nhanh yêu cầu của thị trường.

2.1 POLIME VÀ PHỤ GIA

 Mục đích của việc trộn:

1 Cải thiện tính chất sử dụng của sản phẩm.

2 Cải thiện ngoại quan của sản phẩm.

3 Giảm giá thành sản phẩm.

4 Cải thiện tính chất gia công của bán thành phẩm.

1 Tương tác giữa polime và phụ gia.

2 Mỗi polime có một nhiệt độ trộn tối ưu: mức độ

giảm cấp thấp nhất.

3 Tính chất lưu biến của polime ảnh hưởng rất lớn

đến quá trình trộn.

4 Quá trình trộn thực hiện bởi tác động cơ học của

các chi tiết máy trộn.

 Hiệu quả và chất lượng của quá trình trộn.

phụ thuộc:

Ảnh hưởng của tính chất lưu biến

 Vật liệu có biến dạng đứt rất thấp.

Thí dụ BR ở 25 – 50 0 C.

 Vật liệu có biến dạng kéo đứt thấp.

Thí dụ BR ở nhiệt độ 75 – 100 0 C.

 Vật liệu chảy.

Thí dụ BR ở nhiệt độ 100 – 125 0 C.

 Vật liệu chịu kéo có biến dạng kéo đứt lớn.

Thí dụ NR.

Loại 1 Loại 2

Than đen

SBR và BR ở nhiệt độ thấp

BR ở nhiệt độ cao

NR ở nhiệt độ thường

29 0 C

100 0 C

125 0 C

Ảnh SEM của SBR/Than đen

Trục côn

Banbury

Vít cùng chiều

Tác dụng kết dính các hạt nước li ti thành một màng nước liên tục, trong suốt

Là các chất tăng tính thấm ướt của màng polime: sorbitan, etoxylat, sorbitan fatty acid ester, glycerol fatty acid ester, alcol etoxylat

Yếu tố quyết định sự lựa chọn:

Bề dày màng - Điều kiện gia công - Các phụ gia ổn định nhiệt.

Độ tương hợp – Độ li trích – Thời gian hoạt động – Dạng

Phương pháp gia công: nhúng, phun, trộn khô, đùn

Vi sinh vật sử dụng polime hay phụ

gia làm nguồn dinh dưởng, phát

triển trên bề mặt polime, gây phân

huỷ polime.

2 Chất chống vi sinh vật

(anyimicrobials)

Lựa chọn cẩn thận polime và phụ gia cho chúng.

Td: Đối với PVC mềm

 Các hoá dẻo ít bị tác động của vi sinh vật:ptalat,

polime ester, citrat, và hidrocarbon clor hóa

 Các hoá dẻo bị tác động trung bình: adipat,

azelat và pentaeritol ester.

 Các hoá dẻo dễ bị tác động: sebacat, dầu epoxi

hóa, glycolat.

Chất chống vi sinh vật

(Antimicrobials)

Lưu ý nồng độ chất chống vi sinh vật tại bề mặt.

 Nồng độ bề mặt phải đủ lớn.

 Tốc độ di chuyển ra bề mặt không lớn quá đề

kéo dài thời gian bảo vệ.

 Việc sử dụïng các chất bảo vệ phải tuân thủ theo

qui định sử dụng các chất sát trùng, chất độc

hại.

2-n-octyl-4-isotiazolin-3-on và 10,10’-oxy bisphenol xarsin

Có 2 loại chất chống oxy hoá.

 Chất chống oxy hoá sơ cấp: ngăn chặn việc tác

kích của oxy trên polime.

 Chất chống oxy hoá thứ cấp: phá huỷ các

peroxid thánh các chất bền.

Oxy hoá polime đưa đến giảm cấp polime

Chất chống oxy hoá sơ cấp

 BHT được FDA chấp nhận và tương đối rẻ tiền

 Bay hơi và có thể gây biến màu

Chất chống oxy hoá thứ cấp

 Phosphite thường sử dụng làm chất chống oxy hoá phụ cho các phenol

Thường sử dụng cùng phenol

S(CH 2 CH 2 CO 2 R) 2

4 Chất chống tỉnh điện (Antistatic)

Tỉnh điện trên bề mặt của polime có thể gây ra:

 Sự phát tia lửa,

 Gây hút bụi,

 Làm màng polime bám vào thân thể

RN CH 2 CH 2 OH

 Nhựa màu (precolor): dể sử dụng, ít gam màu,

phải tồn trử riêng

 Bột màu (dry color): Dạng bột, rẻ tiền, dễ gây

bụi, dễ nhiễm màu, khó làm sạch thiết bị trộn

 Màu lỏng (liquid color): dễ sử dụng, dễ làm

sạch, ít gây nhiễm màu, đôi khi không tương hợp với polime

 Màu đậm đặc (concentrated color, master batch

color) thường ở dạng hạt, vẩy, dễ sử dụng.

5 Chất màu

Cơ chế chống cháy

 Hấp thu nhiệt bằng cách giải phóng nước

Al 2 O 3 3H 2 O

 Tạo thành lớp than cách li polime với ngọn lửa và nguồn nhiệt.

Phosphat ester (RO) 3 PO

 Ngăn chặn quá trình tạo gốc tự do trong pha hơi.

Hợp chất clo và brom hữu cơ

1 Chất bôi trơn nội: cải thiện quá trình chảy

2 Chất bôi trơn ngoại: giúp tách khuôn

Thí dụ:

Amid của acid béo RCONH 2 Ester của acid béo RCOOR’

Muối acid béo RCOO - M +

Sáp bôi trơn

Chất hoá dẻo tương hợp tốt với polime

1 Chất hoá dẻo sơ cấp: khả năng hoá dẻo/đơn vị

khối lượng cao Thí dụ các ester hữu cơ.

2 Chất hoá dẻo thứ cấp: phải sử dụng thêm với

các hoá dẻo khác Thí dụ các dẫn xuất dầu hoả.

Làm thay đổi tính chất polime theo chiều

hướng có lợi cho việc gia công hay sử dụng

Việc chọn lựa chất biến tính phải dựa trên cơ sở polime

- Polime là loại kết tinh hay vô định hình?

- Có ứng suất đàn hồi lớn hay nhỏ?

- Dể bị nứt do chịu ứng suất trong môi trường?

1 Chất biến tính bền va đập cao: dùng cho sản

phẩm đục cần có độ bền va đập cao

2 Chất biến tính bền va đập trong suốt: dùng khi

cần có độ bền va đập và tính chất quang cao

3 Chất biến tính nhiệt độ biến hình nhiệt: dùng để

tăng nhiệt độ sử dụng của PVC

Đối với PVC có 6 nhóm biến tính

4 Chất biến tính đa dụng: dùng khi cần cải thiện

các tính chất bền va đập, nhiệt độ biến hình nhiệt cao và mềm dẻo ở nhiệt độ thấp

5 Chất biến tính chịu thời tiết: dùng cho các sản

phẩm ngoài trời, chịu tia UV

6 Chất trợ gia công: cải thiện tính chất chảy của

PVC bằng cách giảm thời gian chảy

2.2 PHÂN LOẠI THIẾT BỊ TRỘN

Thiết bị trộn khô Thiết bị trộn pát

Cơ chế trộn:

 Chuyển động nhỏ: Khuếch tán

 Chuyển động lớn:

Đối lưu Trượt

Các yếu tố ảnh hưởng

 Phân bố cở hạt

 Khối lượng riêng biểu kiến

 Khối lượng riêng thật

 Hình dạng hạt

 Đặc tính bề mặt

 Tính linh động

 Tính dễ bể

 Trạng thái tập hợp

 Độ ẩm hay hàm lượng chất lỏng

 Khối lượng riêng, độ nhớt, sức căng bề mặt của pha lỏng

 Giới hạn nhiệt độ, hiệu ứng bất thường do nhiệt độ

của phụ gia

Sự đạt yêu cầu của sản phẩm cuối cùng sẽ là cách đánh giá thực tế tốt nhất hiệu quả trộn

Cần lưu ý đến ảnh hưởng của quá trình trộn đến hiệu quả kinh tế tổng thể của quá trình sản xuất