Tìm hiểu tổng quan về thiết bị thổi màng đơn lớp

báo cáo này em trình bày cấu tạo, nguyên lý,cách vận hành thiết bị đùn thổi màng đơn.....................................................................................................................................................................................................................................................................................

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Khoa Công nghệ Hóa học

BÁO CÁO THỰC TẬP

Đề tài: Tìm hiểu tổng quan về thiết bị thổi màng đơn lớp

Giaó viên hướng dẫn: TS Trịnh Đức Công Sinh viên thực hiện :Nguyễn Văn Đảng

Lớp: Hóa hữu cơ

Em xin chân thành cảm ơn anh/chị cùng các đồng nghiệp trong phòngvật liệu polyme Viện Hóa Học-Viện Hàn Lâm Khoa Học Và Công Nghệ đãgiao đề tài và hướng dẫn chi tiết, cụ thể trong quá trình làm việc tại Viện.

Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân tronggia đình, các bạn trong phòng vật liệu polyme cùng những bạn bè đã luôn ởbên động viên, chia sẻ và giúp đỡ em về mọi mặt trong suốt thời gian học tập

và nghiên cứu vừa qua

Hà nội, ngày tháng năm 2016

Sinh viên Nguyễn Văn Đảng

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học và côngnghệ, thì vật liệu polyme cũng được nghiên cứu và ứng dụng vào đời sốngtrong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong đó, Nghiên cứu chế tạo và ứng dụngmột số polyme để tách các nguyên tố đất hiếm dạng oxit nhóm nhẹ, nghiêncứu ứng dụng một số polyme cố định kim loại nặng trong bùn thải côngnghiệp, hoàn thiện công nghệ sản xuất các loại màng và ứng dụng chúng đểbảo quản nông sản thực phẩm …

Để tìm hiểu kĩ vấn đề này em đã được thực tập làm việc tại Viện hóahọc thuộc Viện hàn lâm khoa học và công nghệ việt nam là một cơ sở đầungành về nghiên cứu hóa học Được làm việc tạo đây chính là cơ hội giúp em

có thể làm quen được với môi trường làm việc tại Viện, tiếp cận với các trangthiết bị mới nâng cao tay nghề và sự hiểu biết, ngoài ra thì em còn có thể tựmình lên kế hoạch và tìm hiểu sâu về lĩnh vực polyme dưới sự giúp đỡ củacác anh/chị ở Viện và tại đây em được tìm hiểu kĩ về thiết bị đùn thổi màngđơn lớp,.Vì vậy, trong báo cáo này em trình bày cấu tạo, nguyên lý,cách vậnhành thiết bị đùn thổi màng đơn

CHƯƠNG 1: NỘI DUNG THỰC TẬP

2.1 Cấu tạo máy thổi màng đơn lớp

Thiết bị thổi màng đơn lớp được đưa ra trên hình dưới đây:

Hình 2.1: Thiết bị thổi màng đơn lớp

Từ hình 2.1 cho thấy, thiết bị thổi màng đơn lớp được cấu tạo từ các bộphận sau:

e Thiết bị khí nén và quạt gió

+ Máy nén khí riêng biệt

+ Vòng nhiệt ( 5 vòng) ôm quanh trục đùn

+ Các cảm biến nhiệt (5 cảm biến) gắn sâu vào trong trục

+ Đồng hồ nhiệt (nằm trên tủ điều khiển)

Loại máy và thông số máy: máy HDPE

2.2 Nguyên lý hoạt động của máy thổi màng đơn lớp

Hỗn hợp nguyên liệu bao gồm hạt nhựa, phụ gia sau khi được trộn vớimột tỉ lệ nhất định (tuỳ các loại sản phẩm khác nhau) sẽ được đưa vào 3 phễunạp liệu tương ứng với 3 lớp màng Trong khi trục vít quay tròn tại mỗi máychính, nguyên liệu từ phễu nạp liệu rơi vào rãnh vít và được chuyển về phíatrước đi vào vùng đốt nóng Do đầu phun kín nên nhựa lỏng ở đầu trục vít sẽ

đẩy vít về phía sau đến một mức độ nhất định thì ngừng lại Trong quá trìnhchuyển dần đến đầu trục vít, do sự gia nhiệt bởi xylanh và nhiệt do ma sát nội

và sự trộn lẫn bởi tác động của các dòng chảy trong trục vít nên khối vật liệu

bị nóng lên và chuyển dần đến trạng thái chảy nhớt khi đi đến đầu trục vít Hệthống vít tiến đẩy nhựa lỏng về phía trước vào đầu đùn thổi Tại đầu đùn thổi,các lượng nhựa lỏng được đùn và điền đầy các rãnh tương ứng với các lớpmàng, tại đây nhựa lỏng được đùn thành từng lớp tương ứng rồi đi ra khỏi đầukhuôn Sau khi nhựa đi ra khỏi đầu khuôn, được kéo lên giàn kéo Bên trongbóng nhựa được điền đầy bằng khí nén để tạo độ rộng của lớp màng Bênngoài bóng nhựa được làm lạnh bằng quạt gió Sau khi bóng nhựa đã nguội,tiếp tục được kéo dẫn sang giàn thu cuộn Tại đây màng được thu cuộn lại.Trong quá trình thổi, tiến hành kiểm tra sản phẩm (độ dày màng, độ dày cáclớp, khổ rộng màng, ) bằng các hiệu chỉnh đồng bộ từ tốc độ các máy chính,giàn kéo, giàn thu, Sau khi thổi màng, nếu kiểm tra đúng theo tiêu chuẩn thìsản phẩm sẽ được nhập kho Còn không, các thông tin được xử lý và phản ánhđến phần phối trộn nguyên liệu và phần hiệu chỉnh máy để khắc phục

2.3 Các thông số công nghệ của thiết bị trong quá trình gia công thiết bị thổi màng đơn lớp

Bảng thông số công nghệ của thiết bị thổi màng đơn lớp tại phòng vật liệu polyme được trình bày trong bảng 2.1 dưới đây:

Bảng 2.1: Thông số công nghệ của thiết bị thổi màng đơn lớp

Thông số kỹ thuật Giá trị kỹ thuật

Năng lượng điện tiêu thụ 22KW

Vòng gia nhiệt (barrel) 5 vùng

- Đường kính đầu khuôn: 250 mm

- Vật liệu đầu khuôn: 40Cr

- Đầu khuôn xoay: Mô tơ inverter 3 HP

- Hình thức vòng gió: hai vòng gió

- Trang bị thay lưới lọc: thay bằng tay

- Phương thức gia nhiệt: có trang bị vòng gia nhiệt

- Trang bị hiển thị áp lực bên trong: có trang bị đồng hồ áp lực chịunhiệt để kiểm tra ép nung chảy nguyên liệu trong ống máy

+ Bộ phận kéo dẫn

- Kết cấu máy kéo dẫn theo kiểu tháp 3 tầng

- Mô tơ: mô tơ inverter 3 HP, khống chế bằng biến tần

- Hình thức xiết chặt: xiết chặt bằng khí nén

+ Bộ phận thu cuộn

Kết cấu máy thu cuộn được khống chế lực căng bằng 01 mô tơ inverter

3 HP và 01 bộ ly hợp từ để đảm bảo lực căng của cuộn màng A và B đều nhưnhau

Mô tơ: áp dụng mô tơ inverter 3 HP, bộ ly hợp từ khống chế hai bộ thucuộn

Hình thức thu cuộn: Thu cuộn bằng hình thức ma sát bị động

+ Đồng hồ đo nhiệt

Đồng hồ đo nhiệt của thiết bị thổi màng đơn lớp tại phòng vật liệupolyme được đưa ra trong hình dưới đây:

+ Máy thổi khí

2.4 Các bước vận hành thiết bị thổi màng đơn lớp

2.4.1 Kiểm tra thiết bị và chuẩn bị nguyên liệu

+ Kiểm tra thiết bị

Kiểm tra nguồn cấp điện: Các nguồn trong và ngoài tủ điều khiển điều

ở trạng thái <OFF> Bật công tắc gia nhiệt và quạt tản nhiệt nếu có Cài đặt

và quan sát gia nhiệt của máy qua 5 đồng hồ đo trên tủ điều khiển Trung bìnhmất từ 1-2h để gia nhiệt

Đặt chế độ nhiệt, kiểm tra quạt gió và các ống gió Cần đảm bảo gắnchặt vào mâm thổi mở rộng và độ mở là 1/10

Kiểm tra khí nén: máy nén khí đã được bật và khí đủ cung cấp cho cácmáy Các đường ống dẫn khí luôn sẵn sàng làm việc, không có vết rạn núthoặc các ống dẫn khí đang gắn lỏng lẻo với các van Các van khóa đều ởtrạng thái tốt.

Kiểm tra các vật dụng cần thiết khi làm việc như: dao rọc giấy, thước

đo, kéo, gang tay vải chịu nhiệt, quần áo bảo hộ luôn có sẵn

- Lưu ý:

Quần áo phải được mặc gọn gàng, tóc để ngắn hoặc cột lên thật gọn Khônghút thuốc hoặc dùng chất kích thích khi vận hành, tuân thủ đúng yêu cầu antoàn trong xưởng sản xuất đển đẩm bảo an toàn cho bản thân và đồng nghiệp Khách tham quan không được đứng gần máy khi đang vận hành để giữ antoàn cho bản thân

+ Chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu được kiểm tra đúng mã sản phẩm,loại sản phẩm và giá trị kỹthuật như yêu cầu từ kỹ thuật

Phối trộn nguyên liệu nhựa và các phụ gia theo công thức đã được cungcấp, nguyên liệu được phối trộn bằng các thiết bị phối trộn

Đảm bảo phễu nạp liệu luôn có nguyên liệu trước và khi đang vận hành

Đổ nguyên liệu vào phễu

Nhiệt độ khi gia nhiệt đạt đủ nhiệt độ cài đặt trong hơn 10 phút, máy sẵnsàng để hoạt động

+ Chuẩn bị trước bắt và kéo bóng

Sử dụng dây HDPE có sẵn hoặc dây mỏng và bền để làm dây mồi, địnhhướng trước đường đi cho bóng đi khéo và dễ dàng kéo bóng Chuẩn bị daorọc giấy, kéo, gang tay cao su dày.Mở quạt thổi và chỉnh độ mơt của cửa gió

là 1/10 Mở nhẹ khí thổi bóng Đảm bảo biến tần của moto chính, moto kéo,moto thu đã bật mở pittong ép của trục ép tạo khoảng trống giữa hai trục ép

2.4.2 Bắt và kéo bóng

Xoay biến tần của moto chính,tốc độ được hiển thị trên đồng hồ điện tửtheo đơn vị Hz Tốc độ đùn trung bình ban đầu từ 30-40Hz Có thể đạt tốc độsau đó tới 80 Hz

Người vận hành 1 bắt bóng ở vị trí bắt bóng ở gần đầu gió, sử dụng gangtay dày và dao rọc giấy để kéo bóng lên đều từ miệng đùn và dùng dây mồigắn vào bóng nhựa đang nóng, kéo thẳng bóng nhựa qua cây trụ định hìnhbóng Chú ý rằng, cần giữ kín lỗ trên cùng cây trụ định hình để có thể kéobóng dẽ dàng vào van khí thổi luôn đực mở nhỏ để duy trì khí cung cấp chobóng

Gắn bóng vào day mồi và kéo

Khi bóng được kéo qua khe hở trục ép, đóng khí pittong để trục ép épbóng, đồng thời người vận hành 2 sẽ điều chỉnh tốc độ kéo chậm trung bình10-15 Hz để kéo bóng theo dây mồi.

2.4.3 Điều chỉnh kích thước và độ dày

Người vận hành sẽ điều chỉnh tốc độ đùn và tốc độ kéo phù hợp để điềuchỉnh độ dày màng như mong muốn, độ dày đồng thời cũng được đo bằngthước đo độ dày tại điểm đầu thu của cuộn thu màng

Kích thước bóng được điều chỉnh từ từ bằng cách mở van khí nhẹnhàng đến khi màng đạt bề rộng như mong muốn

Gối được đặt lên trên hai tấm chắn được sử dụng để gấp mép Gối vàtấm chắn cầm được điều chỉnh cẩn thận và hạn chế thay đổi, sự thay đổi cóthể tạo các nếp nhăn trên màng và độ rộng mép màng không đồng đều

Tốc độ cuộn thu cần được chỉnh phù hợp với tốc độ kéo để cuộn chặtmàng PE vào lõi giấy Tốc độ này thường đạt max khi tốc độ kéo trên 50 Hz

2.4.4 Thay cuộn và dừng máy

Cuộn giấy được thay khi trọng lượng của cuộn thu lớn Thay tự độnghoặc thay thủ công Thay thủ công cần được tiến hành nhanh và làm giảm độcăng màng khi thay cuộn Việc làm chậm khiến cho màng không được cănggây hiện tượng màng bị cuộn ngược lại tại trục kéo

Quá trình dừng máy được thực hiện theo thứ tự:

Xoay núm chỉnh tốc độ của biến tần motor chỉnh về <0,0> và nhấn <stop>.Trục đùn ngừng làm việc

Khi thu màng cuối cùng, xoay núm vặn biến tần motor kéo về <0,0> vànhấn <off> hoặc <stop> → <off>

Xoay núm vặn tốc độ motor thu về <0,0> và gạt công tắc về <off>

Tắt nhiệt và quạt tản nhiệt trên tủ điều khiển bằng cách gạt công tắc về off Tắt nguồn điện chính trong tủ điều khiển bằng cách gạt xuống công tắc vềoff và công tắc nguồn của tủ điện chính

2.5 Quy trình thổi màng đơn lớp và một số chú ý khi gia công bàng thiết bị

thổi màng đơn lớp

Khi nhiệt đạt đến nhiệt cài đặt, bắt đầu đưa nguyên liệu phối trộn vàophễu, sau đó mở hệ thống quạt thổi và khí nén Khởi động trục kéo và trục thuvới tốc độ thấp Khởi động môtơ đùn ở tốc độ cao Kéo và bắt bóng thổi đưalên trục ép Điều chỉnh độ mở cửa gió của quạt thổi để làm nguội bóng Điềuchỉnh lượng khí được đưa vào trong bóng để điều chỉnh bề rộng màng phùhợp yêu cầu Tiếp đó điều chỉnh tốc độ đùn giảm và tốc độ kéo tăng phù hợp

để diều chỉnh độ dày của màng Điều chỉnh độ lệch của màng và giữ cố địnhbóng trong quá trình vận hành bằng các thanh ngang giữ bóng, giúp giảm

rung bóng Màng sau ép được thu vào cuộn thu rời, được truyền động bằngdây đai từ motor thu, tốc độ được gia tăng phù hợp kích thước cuộn lớn dần.

Để tránh các lỗi khi hoạt động và các lỗi ảnh hưởng đến chất lượng của sảnphẩm về hình thức lẫn cơ tính, cần thường xuyên kiểm tra và vệ sinh hệ thốngnhiệt và rửa trục, thay lưới, cùng các hệ thống phụ trợ khác

Nhiệt độ vận hành của máy thổi LDPE phụ thuộc vào nhiệt chảy củanguyên liệu phối trộn, do đó nhiệt độ chỉ dao động ở mức 160 – 1700C Quátrình gia nhiệt là hoàn toàn tự động, hệ nhiệt bao gồm 2 phần là đầu đo nhiệt

và bộ phận cấp nhiệt cho trục và đầu hình thổi Nhiệt được hiển thị trên đồng

hồ đo cho phép người quan sát dễ dàng hơn trong kiểm soát nhiệt độ và lỗixảy ra khi hệ thống nhiệt có vấn đề Bộ phận gia nhiệt nhận tín hiệu truyền về

từ đầu đo, từ đó sẽ mở hoặc đóng ngắt để đảm bảo nhiệt cung cấp cho nòngtrục xuyên suốt Trong quá trình vận hành, khi nhiệt gặp vấn đề, cần tắtmotor đùn ngay lập tức, có thể giảm tốc độ motơ hoặc trong trường hợp khẩncấp cần nhấn nút – “dừng khẩn cấp”

Tốc độ đùn và tốc độ kéo: tốc độ đùn và tốc độ kéo là yếu tố ảnh hưởngchính đến độ dày của màng Tốc độ đùn cần điều chỉnh phù hợp với tốc độkéo để có được độ dày theo yêu cầu Khi cần giảm độ dày màng, cần giảm tốc

độ đùn và/hoặc tăng tốc độ kéo màng Quá trình tăng giảm cần dựa trên cáckết quả thực nghiệm để tránh trường hợp kéo đứt bóng khi 2 tốc độ này chênhlệch nhau quá lớn

Tốc độ thu: là tốc độ của cuộn thu được truyền động bằng môtơ thu Tốc

độ thu màng phù hợp giúp màng căng khi thu cuộn, cuộn màng phải đạt yêucầu chặt và phẳng

Mức gió: mức gió do quạt thổi nằm kế bên cùng cấp vào vòng khí (ringair) qua các ống dẫn khí Nhiệm vụn của quạt thổi là cung cấp khí làm mátcho bóng, mục đích là bóng khí cần được làm nguội để định hình khi lên đếnroll ép (nip roll) của trục kéo Mức gió được điều chỉnh bằng độ mở của cửagió nằm bên cạnh quạt thổi

Lượng khí nén cung cấp bên trong bóng: Lượng khí này được cung cấpvào bóng thông qua đường dẫn khí và được khí được lấy từ máy nén khí.Cung cấp 1 lượng khí nhất định vào trong bóng để giãn bóng, kích thướcbóng sẽ quyết định bề rộng màng khi qua trục ép Quá trình cung cấp khí nénđược điều chỉnh thông qua van khí

2.5 Thông số kĩ thuật và tính chất của một số loại nhựa thường dùng để gia công

b Các loại nhựa nhựa PVC

- Tuỳ theo mục đích sử dụng người ta có thể điều chế các loại PVC khác nhauphụ thuộc chủ yếu vào lượng hoá dẻo đưa vào

- PVC mềm: có lượng hoá dẻo lớn (> 30%) để sản xuất màng, vả i giả da,dép…Loại này có tính đàn hồi cao, sản phẩm bóng

- PVC cứng (PVC compound): trong thành phần chỉ có chất làm trơn và chất

hỗ trợ gia công, dùng để làm các ống nước, tấm, mặt bích, phụ kiện đườngống,….sản phẩm có độ bong và dễ pha màu, tuy nhiên kém bền nhiệt ở trên

50oC

- PVC cháy có khói đen, có mùi hắc đặc trưng (do tách ra HCl), ngọn lửa hơ ixanh

- Nhựa PVC có tỷ trọng d= 1.22  1.37 g/cm3

- Ngoài ra còn có PVC xốp: do người ta cho chất nở vào PVC để làm nhiềusản phẩm có tính chất quý và đẹp – lượng bột nở khoảng từ 5  10 %.

c Các chất phụ gia

Hoá dẻo

Là chất hữu cơ lỏng có khả năng làm thay đổi tính chất vật lý của PVC,không bay hơi và không phân huỷ trước khi PVC chảy mềm, không tạo phảnứng hoá học với PVC

- Các loại hoá dẻo:

- Yêu cầu kỹ thuật đối với hoá dẻo:

+ Hoà tan tốt với PVC

+ Có tác dụng dẻo hoá tốt, ít bay hơi

+ Dễ gia công, làm tăng tính chịu nhiệt của nhựa PVC

+ Yêu cầu kỹ thuật của chất ổn định:

+ Không độc hại hoặc ít độc, không màu.

+ Không làm giảm tính chất của nhựa PVC

+ Có tính chất chống cháy và chống lão hoá tốt dùng với lượng nhỏ, khôngngả màu ánh sáng

- Các ổn định thường dùng:ổn định chì, Sterat bari-cadimi, sterat kẽm, ổnđịnh cơ-thiếc,…

Chất làm trơn

- Tác dụng : Dễ gia công, làm giảm độ dính sản phẩm vào khuôn, máy

- Yêu cầu: Phải chịu được nhiệt độ gia công không làm giảm tính chất của vậtliệu

- Các chất thường dùng: axit stearic – parafin clo hoá

- Tác dụng: hạ giá thành sản phẩm, làm thay đổi một số tính chất của vật liệu

- Ảnh hưởng của chất độn: giảm độ bền kéo đứt, giảm độ cách đIện, tăng độcứng, tăng độ giòn

- Có độ cách đIện cao, bền vững hoá học, ít hút ẩm

- Có 2 loại PE thông thường:

Cao áp (LD PE):

+ Hạt trong, trơn, mềm hơn.

+ Độ co ngót khi gia công là (1.4 3.0)%

b Phương pháp gia công và ứng dụng

+ Phương pháp gia công: Nhựa PE có thể được gia công bằng phương pháp

ép phun, đúc, thổi

Nhiệt độ gia công: HD PE: (180 280)oC LD PE: (160 260)oC+ Ứng dụng: HD PE phun: xô; HD PE, LD PE thổi: chai, lọ các loại

LD PE phun: chắn bùn FORD, núm đệm xí bệt, vòng chắn xích, nắp lỗ hộpxích…

b Phương pháp gia công và ứng dụng

Phương pháp gia công: PP được gia công bằng phương pháp ép phun, đùn,

thổi có nhiệt độ gia công (180 270)oC

Ứng dụng: PP được dùng sản xuất các sản phẩm gia dụng và công nghiệp.

2.5.4 Nhựa PS/polystyrol (PS)

Có 2 loại PS:

a GP PS

- Tính chất

+ Hạt trong suốt, cứng, dòn, dễ vỡ, dễ nhuộm màu

+ Dễ cháy, khi cháy có ngọn lửa vàng có khói đen, có mùi hắc đặc trưng.+ Tỷ trọng: 1.05  1.08 g/cm3

+ Nhiệt độ chảy mềm (90 105)oC

- Gia công và ứng dụng:

+ GPPS được gia công chủ yếu bằng phương pháp ép phun, ngoài ra có thểgia công bằng phương pháp đùn, tạo hình nóng

+ Nhiệt độ gia công (180 280)oC

+ Được sử dụng rông rãI để làm đồ chơI, đồ trang trí, đồ gia dụng có độ trongsuốt như hộp chè, hộp kẹo, hộp dụng cụ văn phòng…

b HIPS

- Tính chất:

+ Hạt màu trắng đục, khi cháy có khói đen, có mùi cao su

+ Tỷ trọng: 1.05  1.1 g/cm3