Tìm hiểu về đặc tính một số loại vật liệu thường sử dụng để chế tạo màng và thiết bị thổi màng đơn lớp

Vì vậy, trong báo cáo này em tìm hiểu về nguyên lý, cách vận hành thiết bị đùn thổi màng đơn lớp và chế độ gia công một số loại nhựa. về tính chất đặc hoa lý nhiệt độ gia công của một số loại nhựa thưởng sử dụng ......................

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Khoa Công nghệ Hóa học

BÁO CÁO THỰC TẬP

Đề tài: Tìm hiểu về đặc tính một số loại vật liệu thường sử dụng để chế

tạo màng và thiết bị thổi màng đơn lớp

Giáo viên hướng dẫn: TS Trịnh Đức Công Sinh viên thực tập : Hoàng Văn Linh

Lớp: Hóa hữu cơ

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn thầy Trịnh Đức Công cùng thầy Nguyễn ThếHữu đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quátrình thực tập

Em xin chân thành cảm ơn anh/chị trong phòng vật liệu polyme ViệnHóa học-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã hướng dẫn chitiết, cụ thể trong quá trình thực tập tại phòng

Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong giađình, bạn bè luôn ở bên động viên, chia sẻ và giúp đỡ em về mọi mặt trongsuốt thời gian học tập và nghiên cứu vừa qua

Hà nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên

Hoàng Văn Linh

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.Vì vậy, để tìm hiểu kĩ về lĩnh vực vật liệu em

đã được thực tập tại phòng vật liệu Polyme - Viện Hóa học Đây là một trongnhững cơ sở đầu ngành về nghiên cứu khoa học vật liệu Được thực tập tạiđây chính là cơ hội giúp em có thể làm quen được với môi trường làm việcnghiên cứu khoa học, tiếp cận với các trang thiết bị mới nâng cao tay nghề và

sự hiểu biết, ngoài ra thì em còn có thể tự mình lên kế hoạch và tìm hiểu sâu

về lĩnh vực polyme dưới sự giúp đỡ của các anh/chị ở phòng

Việc tổng hợp nhựa có rất nhiều loại máy móc và trang thiết bị khácnhau, tuy nhiên khi thực tập tại đây thì em đã được nghiên cứu sâu về thiết bịthổi màng đơn lớp và chế độ gia công của một số loại nhựa.Vì vậy, trong báocáo này em tìm hiểu về nguyên lý, cách vận hành thiết bị đùn thổi màng đơnlớp và chế độ gia công một số loại nhựa

Chương 1: Nội dung thực tập

2.1 Các loại vật liệu chế tạo màng

Màng đơn lớp là màng mỏng chỉ gồm một lớp vật liệu Tính chất củamàng được tạo ra từ lớp vật liệu đó Đối với loại màng đơn lớp này vật liệuthường sử dụng là PE (LDPE, LLDPE), PP, PET, OPP, PA, EVOH

và dầu mỡ Bị căng phồng và hư hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc cácchất tẩy như axeton…

Hình 2.1 Hạt nhựa PE

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)%

Hình 2.2: Loại nhựa PE thông thường Phương pháp gia công và ứng dụng

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

Nhựa PE được dùng làm túi xách các loại, thùng, chai, lọ các loại.

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

2.1.2 Polypropylen (PP)

Công thức hoá học (-CH2-CH-)n

CH3

Hình 2.3: Hạt nhựa PP Đặc tính

Hạt trong, bóng Khi cháy có ngọn lửa bên trong xanh, bên ngoài vàng,

có mùi nến, nhỏ ngọt Tỷ trọng: 0.9  0.92 g/cm3.Nhiệt độ biến dạng  130oC

Độ co ngót (1  2.5)% Cứng hơn PE, độ bền hoá học và độ cách đIện tốt,song kém hơn PE

Có 2 loại PP: PP homopolyme và PP copolyme Để PP có các tính chấtđặc biệt người ta đồng trùng hợp PP với các monome khác cho các loại PPnhư PP trong, PP chịu va đập,

Phương pháp gia công và ứng dụng

PP được gia công bằng phương pháp ép phun, đùn, thổi Nhiệt độ gia công(180 270)oC

PP được dùng sản xuất các sản phẩm gia dụng và công nghiệp Đượcdùng làm bao bì một lớp chứa đựng và bảo quản thực phẩm, tạo thành sợi dệtthành bao bì đựng thực phẩm với số lượng lớn

2.1.3 Polyamit (PA)

Hình 2.4: Hạt nhựa PA Đặc tính

Không mùi vị, không độc, màu từ trong đến trắng đục, bền hoá học và

có tính chất cơ học tốt Cứng như dạng sừng, da.Tỷ trọng 1.2 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy 140oC Là loại nhựa có tính hút ẩm lớn – nên phải bảo quản thật kín Có khả năng cháy cho ngọn lửa màu xanh với đường viền màu vàng và

thấy bọt khí xuất hiện trước khi nó nóng chảy Khi nhỏ giọt kéo thành những sợi dài.

Phương pháp gia công và ứng dụng

PA có thể gia công bằng phương pháp ép phun, đúc, đùn kéo sợi

Nhiệt độ sấy (90 95)oC, thời gian sấy 4  5 giờ Nhiệt độ khuôn (80100)oCNhiệt độ gia công (220280)oC

Dùng để sản xuất bánh răng chuyển động, các ống bọc trong công nghiệp dệt, mũ cảnh sát, thớt, Do PA hấp thụ nước mạnh cho nên nó ít được

sử dụng trong lĩnh vực điện Màng PA ghép với PE dùng làm bao bì chứa thực phẩm đông lạnh và thực phẩm dạng lòng có thể chịu được nhiệt độ thanh trùng lên đến 1000C Dùng làm bao bì hút chân không

2.1.4 Polyester (PET)

Hình 2.5: Hạt nhựa PET Đặc tính

Bền cơ học cao, có khả năng chịu lực xé, chịu lực bền va chạm, chịu sựmài mòn cao, có độ cững vững cao Trơ với môi trường thực phẩm, trongsuốt, chống thấm khí O2 và CO2 tốt hơn các loại nhựa khác

Úng dụng

Do tính chống thấm cao nên PET được dùng làm chai, lọ, bình đựngnước tinh khiết, nước giải khát…

2.2 Cấu tạo thiết bị thổi màng đơn lớp

Thiết bị thổi màng đơn lớp có cấu tạo như hình dưới đây:

Hình 2.5: Thiết bị thổi màng đơn lớp

Từ hình 2.5 cho thấy, các thông số công nghệ của máy được chỉ ratrong bảng 2.1:

Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật của thiết bị thổi màng đơn lớp

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

2.2.2 Bộ phận kéo dẫn

Hình 2.7: Thiết bị đầu kéo

- Kết cấu máy kéo dẫn theo kiểu tháp 3 tầng

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

Hình 2.7: Bộ phận cuộn thu

- Kết cấu máy thu cuộn được khống chế lực căng bằng 01 mô tơinverter 3 HP và 01 bộ ly hợp từ để đảm bảo lực căng của cuộn màng A và Bđều như nhau

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

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

2.3 Quy trình công nghệ thổi màng đơn lớp

Hình 2.8: Quy trình công nghệ 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 giảmrung 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 các

kết 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

2.4 Các thao tác vận hành thiết bị thổi màng đơn lớp

2.4.1 Chuẩn bị trước khi vận hành

Thiết bị được vận hành theo các bước sau đây:

- Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu từ thiết bị phối trộn, đảm bảo nguyên liệu

được cấp liên tục trong quá trình vận hành Kiểm tra an toàn hệ thống điện,trục truyền động, dầu bôi trơn và hệ thống quạt thổi và cung cấp khí nén Kéodây mồi và chuẩn bị bảo hộ lao động khi làm việc ở nhiệt độ cao Gia nhiệt hệthống đốt nóng (vòng nhiệt), đảm bảo hoạt động của hệ thống gia nhiệt đang

ở điều kiện tốt nhất và ổn định nhất

- Bước 2: Khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ cài đặt như yêu cầu, nhiệt độ này phụ

thuộc vào nguyên liệu sử dụng trong quá trình, bắt đầu đưa nguyên liệu phốitrộn vào phễu Sau đó mở hệ thống quạt thổi và khí nén

- Bước 3: Bảo dưỡng và vệ sinh máy móc để tránh các lỗi khi hoạt động và

các lỗi ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm về hình thức lẫn cơ tính Cầnthường xuyên kiểm tra và vệ sinh hệ thống nhiệt và rửa trục, thay lưới, cùngcác hệ thống phụ trợ khác

2.4.2 Điều chỉnh thông số vận hành tối ưu

Trong quá trình vận hành máy thổi, các kỹ sư vận hành đánh giá chấtlượng sản phẩm đầu ra qua công đoạn phân tích độ dày và cơ tính của màng

để điều chỉnh chất lượng sản phẩm Do đó, thông số quá trình được điềuchỉnh tối ưu như dưới đây phù hợp cho yêu cầu sản phẩm có khả năng phânhủy

Bảng 2.2: Thông số công nghệ cài đặt trong quá trình sản xuất

Thông số Giá trị cài đặt

Nhiệt độ cài đặt Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Vùng4

155oC 170oC 170oC 160oCTốc độ trục đùn 35 Hz

linh kiện máy là dạng tiêu chuẩn dễ thay thế Nhân viên sửa chữa phải lànhnghề nhất là về kỹ thuật điện Trung bình 02 tháng phải vệ sinh bộ lọc dầunhớt nếu nghẹt quá thì thay mới.

2.5 Một số chú ý và lỗi thường gặp khi vận hành thiết bị thổi màng đơn lớp

Không rớt kim loại vào trục vít Khi tháo trục vít phải gia nhiệt chonhựa nóng chảy mới tháo ra Chỉ cần đóng từ phía sau lỗ hộp số là có thể rútcảo ra

+ Quá trình nóng chảy hạt nhựa

Hạt nhựa, phế liệu cùng các phụ gia sau khi được phối trộn đều ở thiết bịthùng quay được đưa vào phễu nạp liệu rồi xuống trục vít Trong quá trìnhnhựa 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 vùngchính: vùng nhập liệu, vùng nhựa hóa, vùng định lượng

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

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

 Vùng định lượng: dùng để xác định chính xác khối lượng nguyên liệucần chuyển vào khuôn

Trong các giai đoạn nhập liệu, nhựa hóa, định hướng trục vít quaychuyển khối vật liệu qua các giai đoạn trên cho đến khi lượng nhựa đượcchuyển vào khuôn là đủ Sau khi lượng nhựa trong khuôn đã đủ sẽ chuyển

sang quá trình đúc sản phẩm Trong quá trình thổi màng trục vít chuyển độngtịnh tiến (dưới tác dụng của xylanh bơm thủy lực)

+ Quy trình thổi bóng nhựa

- Đầu khuôn:

Đầu khuôn làm cho nguyên liệu nhựa hóa thêm tan đều đủ ổn định đểđịnh hình màng trước lúc thổi , khi vệ sinh miệng khuôn phải đeo găng taytránh bị phỏng và cẩn thận tránh làm chầy xứt mặt khuôn ảnh hưởng chấtlượng màng, khi vệ sinh chỉ dùng miếng nhôm làm sạch, có thể dùng sáp rửa

sẽ dễ dàng hơn Khi tháo lắp khuôn các ốc vặn nên thoa dầu chịu nhiệt để saunày dễ tháo rắp

Tác dụng giữ cho màng ổn định ở trung tâm không di chuyển ngang để

biên màng đều hơn

- Giàn kéo màng: Giàn kéo kết hợp bản xếp biên ép hết không khíkhông lọt qua màng , vì giàn kéo nằøm trên đỉnh cao nhất của máy nên gầnsát trần nhà nên chú ý có bị ánh mặt trời hoặc đèn trực tiếp chiếu vào gây ra

gióCách ly

- Giàn thu cuộn: Giàn thu cuộn là phần cuối của thiết bị để đưa ra sảnphẩm , thiết kế bố cục hợp lýmàng thu bằng phẳng mới đảm bảo tính vật lýcủa sản phẩm , khi lắp đặt phải cân bằng không bị ngiên tạo lực thu sai lệch

Không khí trên bong bóng

Dải đo do dự thảo là ngay lập tức hiển thị trên một cuộn màng đẩy lên từ mộtchết và không khí vòng quay Khi thiết bị văn phòng phẩm được sử dụng,nguyên nhân không rõ ràng như vậy Thường thì một bức màn, tấm vải liệmhoặc vây được đặt xung quanh bong bóng để loại bỏ dự thảo.Tuy nhiên, nếu

có một lỗ trong bao vây, không khí chạm vào bong bóng Các nguyên nhânkhác có thể là một rò rỉ trong một cơ thể vòng không khí không quay, một rò

rỉ trong một gần bằng dòng không khí hay một miếng kim loại làm lệchkhông khí khi một phần của sự tan chảy Các dải đo kết quả có thể là từ ít hơnmột inch rộng đến vài feet

+ Bị lỗi khuôn hoặc điều chỉnh kém

Thiết kế cũ, mà đã được bung bởi một đầu, thường sản xuất những bộphim với độ cao hai và hai khu vực thấp của khí áp đối diện nhau

Các khiếm khuyết tương tự có thể xảy ra khi một người chết đã được điềuchỉnh lệch tâm và vòng không khí di chuyển ra khỏi trung tâm để khi chết đi

để sắp xếp nó (Hình 7).trung tâm điều chỉnh thường xảy ra nếu chết đã khôngđược làm sạch trong một thời gian dài, hoặc nếu họ đã được ráp không đúngcách sau khi làm sạch Suy thoái và tan chảy thành than rằng đã bị rò rỉ bêntrong khuôn đã chết không thể để điều chỉnh Khiếm khuyết này hiếm khi gây

ra bởi mộtvòng khuôn nó là thực tế không thể làm biến dạng một chiếc nhẫnkhuôn.Các chủ đề của các bu lông điều chỉnh sẽ tước đầu tiên

Một khuôn đã bị hư hỏng, sửa chữa bằng cách hàn.Thật không may, các mốihàn kim loại không bao giờ có tốc độ truyền nhiệt giống như các kim loại banđầu, do đó ảnh hưởng đến dòng chảy tan trong khu vực (Hình 17)

+ Vật chất xuống cấp về môi khuôn

Chú ý hơn dải đo là các đường và bề mặt thô của màng đẩy lên từ mộtkhuôn với một vật chất xuống cấp và carbon vào môi khuôn hoặc trong cácvùng đất khuôn ngay bên dưới chúng Thông thường các khoản tiền gửi chotan chảy quá nhiều và chết nhiệt độ Những khoản tiền gửi nên được làm sạch

từ đầu chết với một cổ phiếu bằng đồng shim chèn vào giữa các vùng đấtkhuôn

Các nguyên nhân khác của khuôn được bù đắp khuôn môi hoặc khuôn đôimôi với các cạnh dây, quá lớn bán kính hoặc nick rất tốt Những khiếmkhuyết gây ra sự tan chảy trong giây lát để kéongười trên mặt đất chết caohơn như tan chảy lá chết

2.6 Ứng dụng thiết bị màng thổi đơn lớp

Công nghệ đùn thổi (Blowing injection technology): Đây là công nghệthổi màng, sản xuất ra các loại vật liệu bao bì từ màng, dùng trong các côngnghệ túi PE, PP và màng (cán màng PVC) Các loại máy thổi được cải tiến từViệt Nam để thổi túi xốp từ nhiều loại nguyên liệu phối kết, sử dụng các loạinguyên liệu PE, PP đến phức hợp OPP, BOPP thông qua giai đoạn cán kéo haichiều, bốn chiều Hiện nay nhiều doanh nghiệp nhựa sử dụng công nghệ đùnthổi bằng nhiều thiết bị nhập từ các nước, nhiều thế hệ sản xuất các sản phẩmbao bì nhựa Bên cạnh đó, ngành thổi bao bì dạng chai nhựa tiên tiến nhưPET, PEN, thùng phuy… đều phát triển từ công nghệ đùn thổi

Để giúp đọc hiểu thêm về sự khác biệt giữa bao bì nhựa mềm cao cấp trongngành bao bì nhựa này, chúng tôi xin có ý kiến phụ giải phần nào để phân biệt rõhơn về chủng loại bao bì hầu nhận định về giá trị và sự phức tạp trong côngnghệ, cùng công dụng bao bì Đối với loại màng đơn này nguyên liệu sử dụngchủ yếu là PE (PELD, PELLD) và PP

- Trong công nghệ sản xuất bao bì màng đơn, nguyên liệu đưa vào máy từđùn thổi thành những sản phẩm ống, từ ống màng tùy theo kích cỡ để làm túinhư túi bao bì phục vụ khách hàng tại các siêu thị, hay các sản phẩm hoa trái…