Thiết kế phân xưởng sản xuất màng mỏng PVC năng suất 4100 tấnnăm - Chương 5

Thiết kế phân xưởng sản xuất màng mỏng PVC năng suất 4100 tấnnăm - Chương 5.

Chương 5 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ

Để sản xuất màng PVC người ta thường sử dụng 3 phương pháp đùn,cán thổi

Phương pháp đùn :Dùng máy đùn trục vít thực hiện các chức năng nhập liệu, nhựa hoá, lọc và tạo hình,làm nguội ,cuốn sản phẩm

Phương pháp thổi :Giống như phương pháp đùn nhưng khác ở chổ phương pháp này cho ra moat quả bóng không khí kéo dài thành ống với bề dày như yêu cầu nhờ các con lăn với kích thước và tốc độ quay khác nhau.Sau đó là các quá trình ghép, cắt và làm nguội và cuốn màng

Phương pháp cán :Ra đời thế kỹ 19, ngày nay công nghệ cán được ứng dụng khắp thế giới khoảng chừng 95% công nghệ cán là PVC công nghệ cán thích hợp cho sản xuất số lượng lớn màng PVC tốc độ cao

Bảng so sánh các công nghệ

Giá trị mỗi công

Thuận lợi Tốc độ cao linh hoạt Độ chính xác tốt

Giá thấp

Giá thấp Tính quan học tốt

có tính linh hoạt

Tốc độ thấp,sự giảm cấp vật liiệu

Từ bảng so sánh trên đã chỉ ra rằng công nghệ cán được lựa chọn khi tốc độ cao đòi hỏi độ trong ít hoàn hảovà trong quá trình một hoặc đôi khi hai bề mặt được in vân nỗi trong dây chuyền cán

Vậy nên ta chọn công nghệ cán

5.1.SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

5.1.1Sơ đồ quy trình công nghệ hệ thống máy cán :

Thành phẩm

Ba silo bột PVC(tầng

trệt)

Hầm dầu DOP

Silo CaCO 3

(tầng 3)

Hai silo PVC (tầng 3)

Hai bồn dầu DOP (tầng 3)

Ba bồn chất ổn định (tầng 3) Cân DOP

Cân chất ổn định

Cân bột PVC,

CaCO 3

Máy trộn B

Máy trộn A

Máy nấu Máy nghiền A Máy nghiền B Máy lọc Máy cán

Ép vân

Hệ thống trục take off

Dàn giải nhiệt (Precooling;cooling 1, 2, 3 )

Dàn quấn

Kiểm tra, đóng gói

Bán thành phẩm

phẩmphẩm

Màu Phụ gia

5.1.2.Mô tả quy trình

a Chuẩn bị nguyên liệu

– Bột PVC từ các bao nguyên liệu ở kho được đưa qua các silo chứa sau đó được hút lên trên cao để đưa vào một silo chứa khác chuẩn bị cho việc cân nguyên liệu tự động Có 2 bồn chứa PVC

– Epoxy, độn CaCO3, dầu DOP, màu, phụ gia trợ gia công,… được đưa lên trên vào các bồn chứa bằng thang máy Có 3 bồn chứa chất ổn định, 1 bồn chứa độn CaCO3 và 2 bồn chứa DOP

Nguyên liệu màu, phụ gia được cân chuẩn bị trước (các góimàu)

b.Cân

– Trước tiên các nguyên liệu gồm các thành phần khác nhau sẽ được cân theo đúng thành phần khối lượng ghi trong đơn pha chế Khi công việc cân hoàn tất, nguyên liệu được cho vào thiết bị trộn

c.Trộn

– Các nguyên liệu gồm thành phần khác nhau (không trộn màu do nếu có màu ta phải vệ sinh máy trộn cao tốc mỗi khi đổi màu) sẽ được trộn trong máy trộn siêu tốc để tạo hổn hợp phân bố đồng nhất Kết thúc quá trình trộn, hổn hợp được đưa vào máy trộn kín (máy nấu)

d.Nhựa hóa sơ bộ

– Toàn bộ hổn hợp từ máy trộn sẽ cho vào máy luyện kín, đồng thời cho thêm màu vào Ơû đây nguyên liệu được trộn để tạo sự phân tán tốt đồng nhất Các hạt nhựa bắt đầu chảy ra và kết thành khối với thành phần đồng nhất trong cả khối Kết thúc quá trình nhựa hóa, khối vật liệu được chuyển sang máy cán hai trục

– Khối vật liệu từ máy trộn kín sẽ tiếp tục được cán trộn ở máy cán hai trục.khối vật liệu được cán để tạo sự đồng nhất hoàn toàn dạng tấm,nhựa bắt đầu chuyển dần sang thể keo.Sau khi qua hai máy cán A và B thì nhựa ở dạng thể keo hoàn toàn.keo sau đó sẽ được chuyển sang máy lọc

f.Lọc

– Keo sau khi cán sẽ được băng tải đưa vào máy lọc để loai bỏ tạp chất khỏi keo tránh làm ảnh hưởng đến chất lượng sảm phẩm Tiếp theo keo sẽ được chuyển cho máy cán 4 trục

g.Cán định hình

– Keo sẽ được cán trên máy cán 4 trục (có dạng chữ L ngược) Được định hình thành dạng tấm mỏng với kích thước nhất định trước khi ra khỏi máy cán

– Tùy theo độ dày mỏng của sản phẩm sản xuất (N1, N2, …) mà ta điều chỉnh khe trục cho phù hợp

h.Xuất liệu (Take_off)

– Sau khi ra khỏi máy cán 4 trục màng sẽ được đưa ra ngoài qua hệ thống trục xuất liệu(hình vẽ).Sau đó sẽ qua bộ phận in hoa

i.Eùp vân

– Bộ phận ép vân gồm có hai trục: Một trục vân và một trục cao su Hai trục này sẽ in lên bề mặt màng vân của trục vân, trục vân được làm lạnh bằng nước lạnh Khi ép vân màng sẽ được làm nguội và định hình

j.Eùp nguội

Sau khi qua trục in vân, màng sẽ được tiếp tục định hình làm nguội với các trục làm lạnh Mục đích của công đoạn này là làm hóa bền để ổn định hình dáng và kích thước

k.Cắt biên, quấn cuộn

– Màng với kích thước ổn định sau khi qua hệ thống làm nguội sẽ được cắt biên theo đúng kích thước sản phẩm yêu cầu và được quấn cuộn.Kết thúc quá trình này ta thu được màng mỏng không in hoa (bán thành phẩm ) hoặc thành phẩm được đóng gói, dán nhãn đầy đủ

Hình 1.4 Bảng vẽ kỹ thuật dây chuyền công nghệ cán

GIẢI THÍCH QUY TRÌNH

5.1.3.Cân

 Nguyên tắc cân:

– Nguyên liệu khô cân riêng và nguyên liệu ướt cân riêng

– Cân đúng trình tự

– Đảm bảo độ chính xác cao

 Quy trình cân :

Cân khô

– PVC từ bồn chứa trên cao sẽ được xả xuống cân Khi đủ trọng lượng yêu cầu, van tự động được khoá lại Lượng cân xong sẽ được cho vào phểu chứa 1

– Chất độn cũng từ bồn trên cao được xả xuống cân và lượng cân xong sẽ được cho vào phểu chứa 2

– Tại các phểu chứa, nguyên liệu được xả vào máy trộn siêu tốc Phểu chứa sẽ được trang bị thêm một vít khuấy (như hình vẽ) Phểu này làm nhiệm vụ tải vật liệu đi dễ dàng hơn, tránh hiện tựơng tạo vòm (gây không chảy được), vón cục của vật liệu

Cân ướt :

– Đầu tiên DOP, epoxy(từ bồn chứa), màu (dạng paste) lần lược được cân Sau khi cân đủ lượng, mỗi loại sẽ được xã vào cùng phểu chứa

– Tại phểu chứa hổn hợp được khuấy trộn sơ bộ và được tải vào máy trộn siêu tốc bằng vít khuấy

Hình 1.5.Phiểu chứa hỗn hợp được trộn khuấy sơ bộ

5.1.4.Trộn Siêu Tốc:

 Các nguyên liệu sau khi cân được cung cấp cho máy trộn siêu tốc để trộn các loại vật liệu và phụ gia với nhau Mục tiêu của công đoạn này là đạt được sự phân bố đồng nhất trong toàn khối vật liệu

Hình 1.6.Biểu hiện sự phân bố tốt

 Đặc Điểm Công Nghệ

– Quá trình trộn được thực hiện trong buồng kín, có cánh khuấy quay với tốc độ cao

– Các thiết bị này đa số khác nhau ở phần tử trộn (cánh khuấy) Cánh khuấy có thể có dạng mái chèo, dạng lưỡi xẻng, dạng xoắn, …

– Các thùng trộn phần lớn có cấu tạo hai lớp để có thể nung nóng và làm nguội Ứùng với từng trạng thái của nguyên liệu, chất phụ gia mà người ta sử dụng thiết

bị trộn sao cho phù hợp Ví dụ: với PVC thì trong quá trình trộn cần duy trì khoảng 120 0C ) Mục đích là để nhựa bắc đầu nóng lên sẽ giúp cho quá trình

trộn kín sẽ dễ dàng đạt hiệu quả cao hơn Tuy nhiên tránh bị vón cục do quá nhiệt

Hình 1.7.Máy trộn siêu tốc

 Thông Số Gia Công

– Tốc độ ro to: 460 – 920 v/ph

– Nhiệt độ buồng trộn: 80 – 100 0C

5.1.5.Trộn Kín (Nhựa hóa sơ bộ):

 Tiếp theo quá trình trộn siêu tốc hổn hợp được cung cấp cho máy trộn kín để nhựa hoá sơ bộ (làm chảy nhựa ) Mục tiêu của quá trình này là làm hổn hợp chảy ra,kết thành khối và đạt được sự phân tán đồng nhất trong toàn khối cả về chất lẫn nhiệt độ

 Đặc Điểm Công Nghệ

– Quá trình trộn xảy ra trong buồng kín có các trục trộn , với điều kiện nhiệt độ và áp suất cao

– Nắp buồng trộn được đậy kín bằng một búa áp lực

– Quá trình trộn được thực hiện nhờ tác động quay ngược chiều của các trục trộn tạo cơ chế cuộn ép

– Quá trình phân tán xảy ra chủ yếu ở giữa vùng đỉnh trục và vách buồng trộn – Hai trục quay với vận tốc khác nhau tạo nên một tỷ tốc Sự khác biệt này là để một trục kéo vật liệu ra khỏi trục kia và làm sạch vật liệu khỏi vùng này

Hình 1.8.Trục vít buồng trộn

 Thông Số Gia Công

– Nhiệt độ vách buồng trộn : 140 0C – 160 0C

5.1.6.Cán trộn (nhựa hóa hoàn toàn):

 Sau khi trộn kín khối nhựa được nhả xuống máy cán 2 trục để tiếp tục hoàn tất quá trình nhựa hoá Mặc dù được trộn ở cường độ cao, tuy nhiên trộn kín làm giảm cấp polyme rất lớn, truyền nhiệt trong toàn khối khó và chủ yếu là do nhiệt ma sát nội hơn nữa còn phải qua máy cán 2 trục để cán tấm Do đó việc hoàn tất công đoạn nhựa hoá (thể keo) được làm trên máy cán 2 trục sẽ hiệu quả hơn

 Đặc Điểm Công Nghệ

Tại máy cán A:

– Sau khi ra khỏi máy cán A khối nhựa chuyển sang dạng tấm và vật liệu ở trạng thái keo, biểu hiện là mặc tấm keo bóng láng Ngoài ra keo không được quá nhớt để tránh đứt keo

– Trong quá trình cán bắt buộc phải cắt đảo (nhờ một dao cắt và một piston đảo) Mục đích cắt đảo trước hết là để di chuyển nhựa qua dầu kia máy cán Thứ hai là để đảo trộn tạo sự đồng nhất trong vật liệu Nếu không cắt đảo, ngoại trừ không

di chuyển được vật liệu, còn tạo một lớp keo chết (không có hiệu quả cán trộn) tại lớp sát mặt trục do không có dòng chảy bán kính

Tại máy cán B : Về đặc điểm công nghệ, máy cán B cũng tương tự như máy cán A Ngoài ra còn một số đặc điểm sau:

– Sau khi ra khỏi máy cán B tấm keo phải có bề mặc bóng láng, màu sắc đồng nhất, không có vệt màu, có độ trong ,mặc cắt của tấm keo màu sắc phải đồng nhất Ngoài ra keo không được quá nhớt để tránh đứt keo

Hình 2.0.Cấu tạo trục cán

5.1.7.Lọc:

 Keo được lọc trên máy đùn Được ép với áp xuất qua lưới lọc để lọc tạp chất Keo ra ở đầu tạo hình được vắt lên băng tải để cung cấp cho máy cán 4 trục

 Mục tiêu của công đoạn này

– Lọc sạch các hạt nhựa chưa chảy, các chất bẩn và các mảnh cứng kim loại … Ngoài ra lượng keo lọc ra phải đủ cung cấp cho máy cán 4 trục

 Đặc Điểm Công Nghệ

– Ép đùn là một phương pháp tạo hình liên tục, năng suất cao Gồm các bộ phận chính là trục vít xylanh lưới lọc và đầu tạo hình được làm bằng thép chống ăn mòn

– Hệ số ma sát của vật liệu với trục vít phải lớn hơn so với xylanh để có thể tải vật liệu về phía trước Đôi khi xy lanh còn được làm nguôi để làm tăng ma sát với vật liệu

– Trục vít được thiết kế cho mục đích lọc có chiều dài ngắn, tỷ lệ L/D khoảng từ 5-6 (D khoảng từ 200 -350 mm) Lý do là vì đầu vào của máy nhựa đã ở thể keo

do đó đoạn vít làm chảy nhựa là không cần Lý do thứ hai là để tránh thời gian lưu trú của nhựa quá lâu làm giảm cấp polyme

– Máy gồm có hai cụm tạo hình và lọc, giúp cho quá trình thay lưới nhanh chóng đầu này vừa tháo ra đầu kia được ráp vô liền, thời gian thay lưới khoảng 5 phút Trứơc khi thay lưới máy cần tăng cường cung cấp keo cho máy cán 4 trục để bù vào khoảng thiếu hụt trong thời gian thay lưới

Hình 2.1.Cấu tạo máy lọc

 Thông số gia công

– Nhiệt độ: 150 – 160 0C

– Vận tốc quay : 45 – 60 v/ph

– Hệ số nén ép: 0.7 – 1

5.1.8.Cán 4 Trục

 Dải keo vào máy cán sẽ được rải đều trên cặp trục đầu tiên tạo nên một dải dọc theo trục cán Dải keo này sẽ hình thành nên một lớp màng thô dưới tác dụng nén ép của cặp trục đầu tiên màng sẽ tiếp tục đi vào khe giữa trục đỉnh - giữa, tại đây một dải keo nhỏ hơn được hình thành và tấm màng được làm mỏng và nới rộng ra Cũng như vậy, tại khe giữa trục giữa và trục đáy màng được định hình lần cuối về chiều rộng và chiều dày trước khi ra khỏi máy cán

 Đặc Điểm Công Nghệ

– Là công nghệ tạo hình tấm liên tục bằng máy cán 4 trục có dạng chữ L ngược (như hình vẽ ) Các trục làm bằng thép cứng, có bề mặc láng bóng và có lỏi rổng dùng để cung cấp nhiệt (bằng hơi nước, dầu nóng hoặc điện)

– Màng được cán ở tốc độ cao, máy cán 4 trục chỉ làm nhiệm vụ chính là cán định hình Do đó nguyên liệu khi cấp vào máy phải ở nhiệt độ cao xấp xỉ nhiệt độ gia công

– Trong quá trình cán, phía trước khe của mổi cặp trục sẽ hình thành các cuộn nhựa dư (do khe trục hẹp dần từ trên xuống dưới) Cuộn nhựa có hình dạng không đều dọc trục (to ở giữa nhỏ hai bên hoặc to hai bên nhỏ ở giữa) cho thấy khe trục ở phí trên không đều Còn cuộn nhựa có hình dạng khá đều (như con lươn) cho thấy khe trục phía trên là rất đều Ngoài ra nếu cuộn nhựa to quá sẽ làm nhựa lưu trú lâu ở đây, tạo nên mất đồng nhất vật liệu

– Trong quá trình gia công màng mỏng, viêc cấp nhiệt phải cao hơn màng dày Vì lượng nhiệt tích tụ trong màng mỏng thấp dễ bị mất nhiệt ra môi trường, còn màng dày lượng nhiệt tích tụ nhiều, truyền nhiệt kém nên không ảnh hưởng nhiều Do đó nhiệt độ gia công của màng mỏng phải cao hơn màng dày

– Khi xuất màng ra khỏi máy cán, đường biên tách màng với trục cán tốt nhất là dạng đường thẳng Nếu đường này không thẳng, nó cho thấy màng bị kéo căn

không đều, làm ảnh hưởng độ đồng đều của màng Một trong những nguyên nhân là nhiệt độ gia công quá cao làm độ nhớt của màng thấp, cơ tính giảm và gây nên hiện tượng trên

Hình 2.2.Cấu tạo máy cán 4 trục

5.1.9.Xuất Liệu:

Tấm màng được lấy ra khỏi máy cán bởi một hệ thống các trục xuất liệu Tấm màng đến từ trục sau cùng của máy calender có kích thước quá khổ vì khe trục của máy cán 4 trục không thể nhỏ như độ dày của tấm màng Nên các trục xuất liệu sẽ làm nhiệm vụ kéo căng màng đến độ dày mong muốn trước khi dẩn qua hệ thống

in vân Cái này làm giảm đến 2/3 độ dày màng được kéo căng từ 30 -150 % khi nó được tách ra khỏi trục cán sau cùng bởi một các trục xuất liệu (ít nhất là 2 trục )

Do đó việc thiết kế và vận hành các trục xuất liệu sẽ tác động đến độ co, độ bằng phẳng, độ đồng đều và độ dày của màng PVC

Hình 2.3.Tục xuất liệu

5.1.10.In Vân – Làm Láng:

Để tạo vân hoa giống như da hoặc các bề mặc khác Tấm màng sẽ đi qua khe giữa tổ chức của trục thép và trục cao su Áùp lực của trục cao su sẽ tạo cho màng PVC có tổ chức giống như tổ chức bề mặc của trục thép Trường hợp màng không cần in vân thì trục take_off sẽ được làm lạnh, màng từ đáy trục cán ra trục take_off sẽ được làm lạnh định hình cho sản phẩm không vân có hai mặt đều láng (thường sản phẩm là màng trong), hay sản phẩm hai mặt láng Sản phẩm không vân và vân láng có kí hiệu như nhau là vân 00, được gọi là vân láng (00)

Hình 2.4.Trục in vân làm láng

5.1.11.Làm Lạnh:

Việc làm nguội được thực hiện trên dàn làm nguội gồm nhiều trục có lõi rỗng để dẫn nước làm mát Màng sẽ được dẫn lần lược qua mặt trên và mặt dưới của các trục làm lạnh để màng nó về nhiệt độ phòng Việc dẫn màng lần lược qua các mặc trên và dưới của trục làm nguội sẽ làm cho màng nguội đều cả hai mặc Xen kẻ với các trục làm lạnh là các trục vải để thấm dầu còn bám trên bề mặt màng Tốc độ các trục là tăng dần để kéo căng, tạo độ phẳng láng cho sản phẩm

Hình 2.5.Hệ thống làm lạnh

5.1.12.Cắt biên - Quấn cuộn:

Để tạo độ phẳng cho tấm màng trước khi quấn, màng được kéo căng bằng một trục cao su cong (như hình vẽ) Trục này tạo ra lực kéo giửa tâm màng lớn hơn ở hai biên làm cho màng không bị chùn ở giữa Sau đó màng được cắt biên theo đúng kích thước và quấn trên dàn quấn gồm có hai trục quay cùng chiều như hình vẽ

Hình 2.6.Cấu tạo bộ phận cắt biên quấn cuộn

5.2.Qui Tình Công Nghệ In Hoa

3.4.2 Quy Trình Công Nghệ In Bông

Hình 2.7.Sơ đồ qui trình công nghệ in bông

Quy trình công nghệ in hoa

Hình 2.8.Máy in hoa

Nhiệm vụ của hệ thống là tạo vân, bông trên bề mặt của màng PVC

_ Hệ thống in hoa có thể in hoa được 3 màu mực với các lần in nối tiếp nhau (3 trục in)

_ Cấu tạo của hệ thống như hình vẽ trên và nó hoạt động như sau:

Màng nhựa PVC được dẫn qua các trục kéo để kéo căng màng sau đó cho qua

in hoa ( chỉ in một mặt) với màu mực thích hợp Tiếp theo màng được dẫn qua bộ phận sấy để làm khô mực in, nhiệt độ sấy khoảng 60700C và tiếp tục qua các trục dẫn kéo căng đến trục cuộn màng

_ Các thông số cần nắm của máy in bông :

+ Vmàng in bông = 1000 1100 RPM

+ Vmàng bìa sổ = 400500 RPM

+ Nhiệt độ sấy khoảng 900C