Thành phần hỗn hợp chất dẻo và quy trình chế tạo sản phẩm: chai đựng nước.I. Thành phần chất dẻo dùng để chế tạo chai đựng nước ( chai PET )Chất dẻo, hay còn gọi là nhựa, là các hợp chất cao phân tử, được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hằng ngày như là:áo mưa, ống dẫn điện... cho đến những sản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đại của con người. Chúng là những vật liệu có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất mà vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng. Chất dẻo còn được sử dụng rộng rãi để thay thế cho các sản phẩm làm bằng: vải, gỗ, da, kim loại, thủy tinh. Vì chùng bền, nhẹ, khó vỡ, nhiều màu sắc đẹp.Chất dẻo thường các chất tổng hợp có nguồn gốc từ các sản phẩm hóa dầu.Hầu hết chất dẻo chứa các polyme hữu cơ. Ph ần lớn các polyme này có nguồn gốc từ các chuỗi chỉ có các nguyên tử cacbon hoặc kết hợp với oxy, lưu huỳnh hoặc nito. Để tạo ra các đặc điểm của chất dẻo, các nhóm phân tử khác nhau được liên kết vào mạch cacbon tại những vị trí thích hợp. Cấu trúc của các chuỗi như thế này ảnh hưởng đến tính chất của các polyme. Việc can thiệp một cách tinh vi như thế này vào tạo thành nhiều tính chất của polymer bằng cách lặp lại cấu trúc phân tử đơn vị cho phép chất dẻo trở thành một bộ phận không thể thiếu của thế kỷ 21.Quy trình chế tạo sản phẩm bánh răng nhỏ có số vòng quay đến 3000 vòng phút.
Trang 1Bài tập:
Thành phần hỗn hợp chất dẻo và quy trình chế tạo sản phẩm:
chai đựng nước.
I Thành phần chất dẻo dùng để chế tạo chai đựng nước ( chai PET )
Chất dẻo, hay còn gọi
là nhựa, là các hợp chất cao
phân tử, được dùng làm vật
liệu để sản xuất nhiều loại
vật dụng trong đời sống hằng
ngày như là:áo mưa, ống dẫn
điện cho đến những sản
phẩm công nghiệp, gắn với
đời sống hiện đại của con
người Chúng là những vật
liệu có khả năng bị biến
dạng khi chịu tác dụng của
nhiệt, áp suất mà vẫn giữ
được sự biến dạng đó khi
thôi tác dụng Chất dẻo còn
được sử dụng rộng rãi để
thay thế cho các sản phẩm làm bằng: vải, gỗ, da, kim loại, thủy tinh Vì chùng bền, nhẹ, khó vỡ, nhiều màu sắc đẹp
Chất dẻo thường các chất tổng hợp có nguồn gốc từ các sản phẩm hóa dầu
Hầu hết chất dẻo chứa các polyme hữu cơ Phần lớn các polyme này có nguồn gốc
từ các chuỗi chỉ có các nguyên tử cacbon hoặc kết hợp với oxy, lưu huỳnh hoặc nito Để tạo ra các đặc điểm của chất dẻo, các nhóm phân tử khác nhau được liên kết vào mạch cacbon tại những vị trí thích hợp Cấu trúc của các chuỗi như thế này ảnh hưởng đến tính chất của các polyme Việc can thiệp một cách tinh vi như thế này vào tạo thành nhiều tính chất của polymer bằng cách lặp lại cấu trúc phân tử đơn vị cho phép chất dẻo trở thành một bộ phận không thể thiếu của thế kỷ 21
Phụ gia
Trang 2Hầu hết chất dẻo chứa các chất hữu cơ hoặc hợp chất vô cơ khác Số lượng chất phụ gia từ 0% đối với các polymer dùng trong thực phẩm đến hơn 50% dùng trong các ứng dụng điện tử Thành phần chất phụ gia trung bình khoảng 20% theo khối lượng polymer Các chất độn làm cải tiến hiệu suất và/hoặc giảm chi phí sản xuất Phụ gia ổn định bao gồm các chất chống cháy để làm giảm tính cháy của vật liệu Nhiều loại chất dẻo còn chứa chất độn, chất tương đối troi và vật liệu rẻ tiền khác
để làm cho sản phẩm rẻ hơn trên một đơn vị trọng lượng Các chất độn thường là các loại khoáng như đá phấn Một số chất độn có độ hoạt động cao hơn và được gọi là các tăng độ bền Vì có nhiều loại polyme hữu cơ quá cứng trong một số ứng dụng đặc biệt, chúng phải được trộn với các chất tạo dẻo (nhóm phụ gia lớn nhất)
là các hợp chất gốc dầu dùng để cải thiện tính lưu biến Phẩm màu là các chất phụ gia phổ biến mặc dù trọng lượng của chúng chiếm tỉ lệ nhỏ Nhiều tranh cãi liên quan đến nhựa được kết hợp với phụ gia Các hợp chất gốc hữu cơ đặc biệt độc hại
Nhựa nhiệt dẻo: Là loại nhựa khi nung nóng đến nhiệt độ chảy mềm Tm thì nó chảy mềm ra và khi hạ nhiệt độ thì nó đóng rắn lại Thường tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp Các mạch đại phân tử của nhựa nhiệt
dẻo liên kết bằng các liên kết yếu (liên kết hydro,
vanderwall) Tính chất cơ học không cao khi so sánh với nhựa nhiệt rắn Nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh
được nhiều lần, ví dụ
như: polyetylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (P S) , poly metyl metacrylat (PMMA), poly butadien (PB),
poly etylen tere phtalat (PET)
Trong các loại nhựa nhiệt dẻo trên thì poly etylen
terephtalat ( PET ) được dùng làm nguyên liệu sản
xuất chai đựng nước.
Polyethylene terephthalate ( được gọi là PET, PETEhoặc PETP hoặc PET-P) là nhựa nhiệt dẻo, thuộc loại nhựa polyester và được dùng trong tổng họp xơ sợi, vật đựng đồ uống , thức ăn và các loại chất lỏng; có thế ép phun đê tạo hình; và trong
kỹ nghệ thường kết hợp với xơ thủy tinh PET là một trong số những nguyên vật
Trang 3liệu sử dụng trong việc sản xuất sợi thủ công.
Các đặc tính của PET được quyết định bởi quá trình xử lý nhiệt, nó có thể tồn tại cả hai: vô định hình (trong suốt) và ở dạng kết tinh (màu trắng đục) Monomer của PET có thề được tổng hợp bởi phản ứng ester hóa giữa acid terepthalic và ethylene glycol tạo ra nước, hoặc phản ứng transester hóa giữa ethylene glycol và dimethyl terepthalate, methanol là sản phẩm Sự polymer hóa được tiến hành bởi một quá trình đa trùng ngưng của các monomer (ngay lập tức sau quá trình ester hóa hoặc transester hóa ) với ethylene glycol là sản phâm (ethylene glycol được thu hồi trong sản xuất)
Hầu hết công nghiệp PET trên thế giới là tổng hợp sợi (chiếm 60%) cung cấp cho khoảng 30% nhu cầu của thế giới Trong lĩnh vực vải sợi, PET được ứng dụng làm polyester kết hợp với cotton Hầu hết, PET được ứng dụng đùn ép tạo sản phẩm
PET được sản xuất dưới tên thương mại Amite, Impet và Rynite, Ertalyte, Hostaphan, Melinex và Mylar films, và Dacron, Diolen, Terylene và Trevira
fibers
PET có thể được bọc bởi vỏ cứng hay làm vỏ cứng bọc vật dụng, quyết định bởi
bề dày lớp và lượng nhựa cần thiết Nó tạo thành một màng chổng thấm khí và ẩm rất tốt Chai PET chứa được các loại thức uống như rượu và các loại khác, bền và chịu được va đập mạnh PET có màu tự nhiên với độ trong suốt cao
PET có thể kéo thành màng mỏng (thường được gọi với tên thương mại là mylar) PET thường được bao bọc với nhôm để làm giảm tính dẫn từ, làm cho nó
có tính phản chiếu và chắn sáng Chai PET là một loại vật đựng rất tốt và được sử dụng rộng rãi để đựng đồ uống lỏng PET hoặc Dacron cũng được sử dụng như là một lóp vật liệu cách nhiệt phủ phần ngoài của trạm vũ trụ quốc tế (ISS) Ngoài ra,
sự kẹp PET vào giữa màng polyvinyl alcol sẽ làm tăng sự ngăn thấm thấu khí oxygen
Khi có sự gia cường hạt hay sợi thủy tinh, nó trở nên cứng một cách đáng kể và bền hơn PET là một dạng bán bán kết tinh, được mua bán dưới tên thương mại là Rynite, Arnite, Hostadur&Crastin
PET là một loại bao bì thực phẩm quan trọng có che tạo màng hoặc tạo dạng chai lọ do bởi các tính chất :
- Ben cơ học cao, có khả năng chịu đựng lực xé và lực va chạm, chịu đựng sự mài mòn cao, có độ cứng vừng cao
- Trơ với môi trường thực phẩm
- Trong suốt
- Chống thấm khí 02, và C02 tốt hơn các loại nhựa khác
Trang 4- Khi đươc gia nhiệt đến 200°c hoặc làm lạnh ở - 90°C,cấu trúc hóa học của mạch PET vẫn được giữ nguyên, tính chống thấm khí hơi vẫn không thay đôi khi nhiệt độ khoảng 100°c
Do tính chống thấm rất cao nên PET được dùng làm chai, bình đựng nước tinh khiết, nước giải khát có gas
PET được tìm ra vào năm 1941 bởi Calico Printer’ Association của Manchester Chai PET được sản xuất vào năm 1973
II Quy trình sản xuất chai đựng nước ( chai PET )
Trang 5Bất kì ai trong số chúng ta cũng đã biết qua chai PET trong khi sử dụng nước uống đóng chai hoặc nước giải khát Nhưng ít ai biết được cách tạo ra chai PET từ nhựa PET là như thế nào
Sơ đồ quy trình sản xuất chai PET
Nhà máy sử dụng phương pháp tạo phôi trước, sau đó mới thôi thành chai, bình Ưu điểm của phương pháp này là sản phẩm được định hướng 2 chiều Độ bền kéo, độ bền va đập gia tăng, độ rảo giảm và tính chống thấm khí, hơi nước của sản phấm tăng Loại nhựa thường được gia công bằng phương pháp này là PET và
Trang 6pp Ngoài ra còn có PVC, copolime của acrilonitril, polietilen naptalat (PEN) và một số poliester nhiệt dẻo khác
1 Khâu tạo phôi
Gia công phôi gồm 2 giai đoạn chính: nhựa hóa trong xi lanh nguyên liệu
và tạo hình bằng khuôn
Nguyên liệu (hạt nhựa Pet) phải là nhựa chính phẩm không pha nhựa phế
để không gây nhiễm kim loại nặng trong nhựa phế qua nước uống khi dùng để sản xuất nước uống đóng chai
Vì vậy chai Pet được sử dụng để sản xuất nước uống đóng chai cao cấp thường có giá khá cao vì sử dụng 100% nhựa chính phẩm Hiện nay để giảm giá thành, người ta thường hay pha thêm nhựa tái chế (hay còn gọi là nhựa phế) để sản xuất
Hạt nhựa PET được đưa vào thiết bị sấy nóng lên đến 180ºC trong vòng 3-4h Sau đó được đưa vào máy tạo phôi hoạt động bán liên tục Trong máy, qua các vòng gia nhiệt, nhựa được chuyển từ thể rắn sang thể lỏng Dưới áp lực của xilanh, nhựa được bơm vào khuôn qua các rãnh, cửa có tiết diện nhỏ Vùng tạo hình phôi được xác lập trước – khuôn khép kín trước khi nhựa được bơm vào Cuối cùng phôi được làm nguội trở lại bằng hệ thống làm lạnh
Chu kỳ ép phôi ngắn chỉ vài chục giây đến vài phút Mỗi chu kỳ cho ra số phôi tùy theo mỗi loại khuôn, từ 2 đến 16 phôi
Phôi tạo thành sẽ tự động cho ra thùng chứa, ở đó phôi được kiểm tra bọt khí và cắt bỏ bavia Những sản phẩm đạt yêu cầu sẽ để nguội ngoài không khí một thời gian rồi đóng bao sau đó được chuyển qua khâu thổi chai
Trang 72 Khâu thổi chai
Khâu thổi chai gồm 2 giai đoạn chính: gia nhiệt làm mềm phôi và thổi chai trong khuôn
Phôi Pet sẽ được chạy qua hệ thống đèn sấy đặc biệt để trở nên mềm dẻo hơn chuẩn bị cho công đoạn kéo thổi
Khi khuôn được đóng kín, thanh đẩy sẽ kéo phần phôi PET xuống tận đáy khuôn Lúc này khí nén được boTn vào làm tăng áp lực trong lòng khuôn, phôi PET sẽ bị dạt ra ngoài, định hình theo hình dạng của khuôn
Khuôn phôi
Áp suất thổi được tính toán kỳ lưỡng, sau khi thổi sẽ có giai đoạn giữ áp Mục đích của giai đoạn này là đề phôi PET được định hình hoàn toàn và được làm nguội đến khi rắn lại, không bị biến dạng khi lấy ra Hệ thống làm nguội thuòng bằng nước lạnh
Trang 8Không như hệ thống nén khí Piston thông thường, khí nén
sử dụng để thổi chai được tạo ra nhờ hệ thống nén khí đặc
biệt trục vít và được sấy khô nhằm loại bỏ mùi lạ, vi trùng
trong khí
Chính vì vậy nước uống đóng chai cao cấp luôn sử dụng
chai Pet từ các nhà cung cấp uy tín được trang bị hệ thống
bài bản, đúng tiêu chuẩn cho sản xuất thực phẩm để đảm bảo
chất lượng cao cho nước uống tinh khiết sau khi được lọc kĩ
Một số trường hợp chai nước bị hôi hay bị rong một phần
lớn cũng do nguyên nhân này gây ra lây nhiễm chéo từ
nguồn chai Pet không được sản xuất đúng tiêu chuẩn
Kết thúc là quá trình nhả áp, thanh đẩy sẽ được kéo lên,
những phần của khuôn sẽ được tách ra, sản phẩm được lấy
ra dễ dàng
Chai PET Sản phẩm tạo thành sẽ được kiểm tra, đóng bao và lưu kho Chuyển qua khâu chiết nước đóng chai
Trang 9Thành phần hỗn hợp chất dẻo và quy trình chế tạo sản phẩm bánh rang nhỏ số vòng quay đến 3000 vòng/
phút.
1.Định nghĩa chất dẻo:
-Chất dẻo là vật liệu nhân tạo,được sản xuất từ các chất hưũ cơ như Phenol,Andehid,Alcool…Nó là một
trong 3 loại vật liệu tổng hợp từ các phản ứng hóa học là sợi hóa học, cao su nhân tạo,chất dẻo…
-Ở nhiệt độ nhất định,chất dẻo trở nên mềm,dẻo và có thể tạo hình được dưới áp suất cao.
2.Thành phần:
Trong chất dẻo,tùy theo công dụng,người ta thêm các chất khác để nâng cao tính năng cuả chất dẻo như: chất độn , chất làm dẻo, chất bôi trơn, chất làm rắn, chất ổn định ,chất màu.
+Chất độn: Cho thêm vào để làm tăng độ bền,độ cứng và làm giảm độ co ngót cuả chất dẻo khi taọ hình chi tiết.
+Chất làm dẻo: có tác dụng làm tăng tính dẻo, làm nó bền vững ngay ở nhiệt độ thấp.
Trang 10+Chất bôi trơn: Có tác dụng không cho dính vào
khuôn khi tạo hình chi tiết.
+Chất làm rắn: Có tác dụng làm cho chất dẻo đang ở thể loãng trở thành rắn lại khi nguội.
+Chất màu: để chất dẻo có màu sắc theo ý muốn +Chất ổn định: có tác dụng làm cho chất dẻo giữ được các tính chất ban đầu.
3.Công dụng:
-Chất dẻo ngày càng thông dụng trong công nghiệp
và đời sống.Hầu hết không có ngành công nghiệp nào không dùng chất dẻo để làm vật liệu chính hoặc phụ.
-Đặc biệt ,ngành điện & vô tuyến điện, chất dẻo được dùng nhiều nhất vì nó có tính cách điện rất tốt.Đối với các chi tiết cơ khí có yêu cầu độ bền vừa phải, nhẹ, không bị
ăn mòn…thì chất dẻo là vật liệu thích hợp được chọn.
-Chất dẻo thường dùng làm bình chứa, cơ phận cuả băng chuyền, cánh bơm,bánh răng,bánh vít, các chi tiết của cơ cấu phanh, ổ trượt, họăc đểphủ lên bề mặt kim loại bảo vệ chống ăn mòn,tăng tính chịu ăn mòn,tăng vẻ đẹp kim loại, tiết kiệm được thép không rỉ và các loại kim
Trang 11loại màu Nhất là dùng để sản xuất đồ dùng sinh hoạt gia đình và các sản phẩm côngnghiệp nhẹ.
*Tính chất cơ bản & Phân loại chất dẻo:
1.Tính chất cơ bản của chất dẻo
+Trọng lượng riêng nhỏ (0,9-:-2g/cm3), đặc biệt có loại đến 5-:-6 g/cm3 hoặc rất nhỏ:0,02g/cm3.Loại chất dẻo nhẹ có độ xốp cao nên làm cách nhiệt,cách âm tốt.
+Chất dẻo có độ bền cơ học cao,có độ bền nhiệt,có tính chống ăn mòn tốt,hệ số ma sát nhỏ,và nhất là tính cách điện rất tốt.
+Chất dẻo có độ bền hóa học rất cao,không bị ăn mòn trong Acid và kiềm.
-Ưu điểm : có tính công nghệ cao,công nghệ chế tạo
các chi tiết bằng chất dẻo rất đơn giản.
-Nhược điểm : theo thời gian thường bị hóa gìa,và
làm biến đổi các tính chất ban đầu của nó.
2.Phân loại chất dẻo:
Chất dẻo có nhiều loại,trong ngành chế tạo máy thường dùng 2 loại chính là chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt rắn.
Trang 12-Chất dẻo nhiệt dẻo : cĩ đặc điểm là luơn cĩ thể nĩng chảy và tạo hình lại được,gồm một số loại :
Polyetilen,Polypropilen,Polyclovinyl…
-Chất dẻo nhiệt rắn : cĩ đặc điểm: sau lần nĩng chảy
và tạo hình đầu tiên,nĩ khơng thể nĩng chảy và tạo hình lại được vì đã mất tính dẻo
Chất dẻo nhiệt rắn gồm các loại:
1.Chất dẻo nhiệt rắn độn b ột
a Nhựa Bakêlit:
+Chống ăn mòn hóa học tốt, chịu nước tốt, dòn, chịu va đập kém.
+Dùng làm các bảng điện.
+Cán thành những tấm.
+Ép thành khối.
b Nhựa aminoplast -Được chế tạo từ ure-formaldehyl hoặc melamin-formaldehyl
Trang 13-Có tính trang trí tốt, dễ nhuộm màu, bền màu, có độ cứng bề mặt cao, chịu hồ quang và có khả năng khử phóng điện, bền với các dung môi, chỉ bị phân hủy
trong axit mạnh, kiềm mạnh
-Dùng làm các dụng cụ điện như chụp dèn, công tắc, cầu dao, vỏ ống điện thoại, vỏ radio, cốc chén, cúc áo…
c Ximăng epoxy -Bền trong nước muối, trong các dung môi là axit loãng, chịu nhiệt đến 95oC
-Để trét lên các lỗ rỗ trên các vật đúc kim loại, làm kín các chỗ nối các thiết bị điện, bảo vệ dụng cụ bán dẫn.
2 Chất dẻo nhiệt rắn độn sợi
a Sợi amiang
-Chịu nhiệt cao hơn 200oC, chịu va đập tốt, ổn định trong các môi trường axit, chịu mài mòn cao.
-Dùng để làm các má hãm, guốc hãm của ôtô, tàu hỏa, xe nâng chuyển, xe gắn máy…, chế tạo vật liệu
Trang 14phaolit để làm ống dẫn, mặt bích, van khóa trong các thiết bị hóa học làm việc trong môi trường axit
b Sợi xơ
-Chịu va đập cao, chịu được momen xoắn, momen uốn
-Dùng làm tay quay, mặt bích, ống dẫn hướng, tay nắm…
c Sợi thủy tinh
-Đường kính càng nhỏ thì độ bền càng cao, không cháy, ổn định với tia tử ngoại, bền hóa học và ổn định kích thước
-Dùng để chế tạo các chi tiết chịu nhiệt trong
khoảng -60÷200oC, có khả năng làm việc trong điều kiện quá tải
3 Chất dẻo độn tấm -Là các chất dẻo chịu lực, có độ bền khá cao chịu được môi trường hóa học, chịu nhiệt tốt
-Chất dẻo độn tấm gồm các loại sau:
Trang 15+Hetinac
• Cách điện tốt, chịu nhiệt (120÷140)oC, chịu được các môi trường hóa học, thực phẩm
• Dùng để trang trí nội thất, trên tàu hỏa, tàu thủy, máy bay…
+ Tectolit
Tectolit vải:
- Chống rung tốt và khó rách
- Dùng làm bánh răng trong các bộ truyền không ồn, ổ trượt, một số chi tiết chịu mài mòn trong máy cán, bơm
ly tâm, tuabin…
Tectolit amiang: là loại vật liệu kết cấu, chống mài mòn và cách nhiệt rất tốt, dùng làm vật liệu cách nhiệt, cánh quạt bơm xăng, dĩa ma sát, má hãm
Tectolit thủy tinh:
- Dùng để chế tạo các chi tiết có kích thước lớn
4 Chất dẻo độn khí +Chất dẻo bọt
Trang 16+ Chaát deûo xoáp
Vậy để chế tạo bánh răng nhỏ có số vòng quay dến
3000 vòng / phút ta chọn loại chất dẻo độn tấm và cu thể là Tectolit vải.
Thành phần hỗn hợp của Tectolit vải:
Có chất độn là vải bông, vải bạt Chất liên kết là các loai nhựa nhiệt rắn Thường dùng nhựa Phenol.
Ưu điểm :
+chống rung tốt, khó rách Dùng trong kỹ thuật điện, trong nghành chế tạo máy….
+dùng làm bánh răng trong các bộ truyền động không
ồn khi có số vòng quay lên đến 3000 vòng / phút.
+ làm ổ trượt có thời gian sử dụng lâu hơn Brong 10÷
15 lần khi làm ổ trượt người ta pha them graphit gọi là bạc Bakelit-Graphit, nhưng nhiệt độ là việc chỉ đến 80÷90
oC
+ làm một số chi tiết chịu mày mòn trong máy cán, bơm ly tâm, tua bin.
Quy trình chế tạo sản phẩm bánh răng nhỏ có số vòng quay đến 3000 vòng/ phút.