Nghiên cứu, tính toán ảnh hưởng của chất phụ gia đến độ biến dạng và cơ tính chi tiết ép phun

Đối tượng nghiên cứu - Sản phẩm nghiên cứu là sản phẩm dạng tấm có kích thước 150×30mm, với bề dày thay đổi từ 1mm → 2.5mm - Các loại vật liệu nhựa nhiệt dẻo trong công nghệ ép phun - H

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN ẢNH HUỞNG CỦA CHẤT PHỤ GIA ÐẾN ÐỘ BIẾN DẠNG

VÀ CƠ TÍNH CHI TIẾT ÉP PHUN

MÃ SỐ: T2013 - 123

Tp Hồ Chí Minh, 2013

S 0 9

S KC 0 0 5 3 9 7

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG

CỦA CHẤT PHỤ GIA ĐẾN ĐỘ BIẾN DẠNG

VÀ CƠ TÍNH CHI TIẾT ÉP PHUN

Mã số: T2013 - 123

Chủ nhiệm đề tài: ThS Trần Văn Trọn

TP HCM, 11/2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT PHỤ GIA ĐẾN ĐỘ BIẾN DẠNG

VÀ CƠ TÍNH CHI TIẾT ÉP PHUN

Mã số: T2013 - 123

Chủ nhiệm đề tài: ThS Trần Văn Trọn

TP HCM, 11/2013

MỤC LỤC

1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1

1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.3 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1

1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG I: 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 1.1 TỔNG QUAN VỀ NHỰA 3

1.2 CÁC THÔNG SỐ GIA CÔNG CỦA VẬT LIỆU NHỰA 17

1.3 SƠ LƯỢC VỀ CHẤT PHỤ GIA 19

1.4 LÝ THUYẾT CONG VÊNH 34

1.4.1 Hiện tượng co rút, cong vênh của sản phẩm nhựa 35

1.4.2 Công thức tính kích thước khuôn dựa vào độ co rút 42

CHƯƠNG II: 45 PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP 45 2.1 YÊU CẦU: 45

2.2 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 45

2.2.1 Tiến hành thực hiện mô phỏng trên Moldflow 2010 45

2.2.2 Tiến hành ép sản phẩm mẫu thử 45

2.3 ĐO VÀ LẤY KẾT QUẢ 45

2.3.1 Phương án 1 45

2.3.2 Phương án 2 47

ỨNG DỤNG CAE PHÂN TÍCH CONG VÊNH 48

3.1 CAE PHÂN TÍCH LỖI CONG VÊNH 48

3.1.1 Ảnh hưởng của vật liệu nhựa đến độ cong vênh 48

3.1.2 Thành phần chất độn khác nhau thì biến dạng cong vênh cũng khác nhau

53

3.1.3 Trộn 2 loại chất độn cho cùng một loại vật liệu nhựa 60

3.1.4 Thay đổi thông số ép: 71

3.2 SO SÁNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ THÍ NGHIỆM 80

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Nhiệt độ gia công một số chất dẻo [7] 18

Bảng 1.2 Nhiệt độ phá hủy của một số chất dẻo [5] 18

Bảng 1.3 Độ co rút của một số vật liệu [7] 18

Bảng1.4 Bề dày thành sản phẩm nhựa [7] 19

Bảng 3.1: Thông số 3 loại vật liệu 49

Bảng 3.2: Số liệu cong vênh xét theo chiều rộng của 3 loại vật liệu ABS, PP, PVC 49

Bảng 3.3: Số liệu cong vênh xét theo chiều dài của 3 loại vật liệu ABS, PP, PVC 51

Bảng 3.4: Số liệu cong vênh xét theo chiều rộng đối với chất độn Talc 54

Bảng 3.5: Số liệu cong vênh xét theo chiều rộng đối với chất độn là CaCO3 55

Bảng 3.6: Số liệu cong vênh xét theo chiều dài đối với chất độn là Talc 57

Bảng 3.7: Số liệu cong vênh xét theo chiều dài đối với chất độn là CaCO3 58

Bảng 3.8: Số liệu mô phỏng biến dạng cong vênh của chi tiết khi gia công với vật liệu nhựa PP + 30% chất độn trên phần mềm Moldflow 2010 61

Bảng 3.9: Số liệu cong vênh xét theo chiều rộng đối với 3 thành chất độn khác nhau 62 Bảng 3.10: Số liệu cong vênh xét theo chiều dài đối với 3 thành chất độn khác nhau 63 Bảng 3.11: Số liệu cong vênh xét theo chiều rộng đối với 3 thành chất độn khác nhau 66

Bảng 3.12: Số liệu cong vênh xét theo chiều dài đối với 3 thành chất độn khác nhau 67 Bảng 3.13: Số liệu cong vênh xét theo chiều rộng đối với 4 thành chất độn khác nhau

69

Bảng 3.14: Số liệu cong vênh xét theo chiều dài đối với 4 thành chất độn khác nhau

70

Bảng 3.15: Số liệu cong vênh khi thay đổi nhiệt độ khuôn xét theo chiều rộng 71

Bảng 3.16: Số liệu cong vênh khi thay đổi nhiệt độ khuôn xét theo chiều dài 72

Bảng 3.17: Số liệu cong vênh khi thay đổi nhiệt độ nhựa xét theo chiều rộng 73

Bảng 3.18: Số liệu cong vênh khi thay đổi nhiệt độ nhựa xét theo chiều dài 74

Bảng 3.19: Số liệu cong vênh khi thay đổi thời gian làm nguội xét theo chiều rộng 78

Bảng 3.20: Số liệu cong vênh khi thay đổi thời gian làm nguội xét theo chiều dài 79

Bảng 3.21: Số liệu cong vênh theo mô phỏng và thí nghiệm 80

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử của Talc 31

Hình 1.2 Cấu trúc Talc dưới kính hiển vi 31

Hình 1.3: Độ cong vênh 34

Hình 1.4: Sự liên quan giữa thông số ép và độ co.[6] 35

Hình 1.5: Mối quan hệ giữa áp suất, nhiệt độ và thể tích của nhựa[6] 36

Hình 1.6: Một sản phẩm dạng phảng có thể bị cong vênh sau quá trình ép phun vì độ dày không đồng đều nhau.[6] 40

Hình 1.7: Khuôn của nắp ly cà phê, co rút là điều cần thiết để kéo mấu theo hướng của mũi tên theo một góc thích hợp.[6] 41

Hình 1.8: Một số mặt cắt ngang cho thấy sự co rút không đồng đều 41

Hình 1.10: Để tránh tốn thêm chi phí cho viêc tăng thêm đường kính trục D(hình trái ), các nhà thiết kế đã tính toán co rút bằng cách tăng đường kính Dp (hình phải ) Vì vậy chỉ cần tính toán sao cho đúng với đường kính trục.[6]

Hình 1.11: Để đảm bảo khoảng cách giữa các lỗ , thường là các trục ( a) bằng cách ta mở rộng đường kính lỗ nằm trong vùng hệ số co rút cho phép của vật liệu ( b ) [6] 44

Hình 2.1: Bản vẽ lắp cơ cấu đo 46

Hình 2.2: Cơ cấu đo 47

Hình 2.3: Máy quét laser 47

Hình 3.1: Độ cong vênh 48

Hình 3.2: Biểu đồ thể hiện độ cong vênh của từng loại vật liệu khác nhau 50

Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện độ cong vênh của từng loại vật liệu khác nhau 51

Hình 3.4: Biến dạng cong vênh theo chiều rộng đối với sản phẩm được độn Talc 54

Hình 3.5: Biến dạng cong vênh theo chiều rộng đối với sản phẩm được độn CaCO3 56 Hình 3.6: Biến dạng cong vênh theo chiều dài đối với sản phẩm được độn Talc 57

Hình 3.7: Biến dạng cong vênh theo chiều dài đối với sản phẩm được độn CaCO3 59

Hình 3.8: Cong vênh theo chiều rộng với tỉ lệ PP + 15%Talc + 15%CaCO3 62

Hình 3.9: Cong vênh theo chiều dài với tỉ lệ PP + 15%Talc + 15%CaCO3 63

Hình 3.10: So sánh ảnh hưởng của Talc và CaCo3 đến độ cong vênh 65

Hình 3.11: So sánh ảnh hưởng của Talc và CaCo3 đến độ cong vênh 65

Hình 3.12: Cong vênh theo chiều rộng với tỉ lệ PP + 20%Talc + 10%CaCO3 66

Hình 3.13: Cong vênh theo chiều dài với tỉ lệ PP + 20%Talc + 10%CaCO3 68

Hình 3.14: Cong vênh theo chiều rộng với tỉ lệ PP + 30% chất độn 69

Hình 3.15: Cong vênh theo chiều dài với tỉ lệ PP + 30% chất độn 70

Hình 3.16: Độ cong vênh khi thay đổi nhiệt độ theo chiều rộng 72

Hình 3.17: Độ cong vênh khi thay đổi nhiệt độ theo chiều dài 73

Hình 3.18: Độ cong vênh khi thay đổi nhiệt độ theo chiều rộng 74

Hình 3.19: Độ cong vênh khi thay đổi nhiệt độ theo chiều dài 75

Hình 3.20: Kết quả phân tích độ cong vênh 77

Hình 3.21: Cong vênh xét theo chiều rộng khi thay đổi thời gian làm nguội 78

Hình 3.22: Cong vênh xét theo chiều dài khi thay đổi thời gian làm nguội 79

Hình 3.23: Cong vênh theo mô phỏng và thí nghiệm 80

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CAD : Computer-Aided Design

CAM : Computer-Aided Manufacturing

CNC : Computer Numercial Control

CAE : Computer Aided Engineering

NC : Numercial Control

VPA : Vietnam Plastics Association

AFPI : ASEAN Federation of Plastics Industries

AISI : American Iron and Steel Institute

ABS:Acrylonitrile-Butadiene-Styrene

MỞ ĐẦU

1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

a Ngoài nước: Về lĩnh vực ép phun thì các nước tiên tiến trên thế giới đã có sự nghiên cứu chuyên sâu và đạt được kết quả nhất định nên đã làm cho công nghệ này ngày càng phát triển và sản phẩm từ ép phun đã đáp ứng được nhu cầu của thị trường Sau đây là một số kết quả nghiên cưu mà tác giả thực hiện đề tài này đã tìm hiểu qua:

- F.Alfredo Campo, The complete part designer handbook “ For injection

molding of thermoplastics”

- Peter Jones, The mould design guide, Smithrs Rapra, 2008

- Herbert Rees, Mold Engineering, Hanser Verlag, 2002

b Trong nước: Công nghệ ép phun trong nước ta hiện nay vẫn trong giai đoạn nghiên cứu, phát triển nên về lĩnh vực ảnh hưởng của chất phụ gia đến tinh chất chi tiết ép phun vẫn chưa được nghiên cứu chuyên sâu

1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngành nhựa ngày càng phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam Do nhu cầu thực tiễn đòi hỏi những sản phẩm ra đời ngày càng phong phú và đa dạng Đi cùng với nó là quá trình gia công, lập trình đòi hỏi các thông số chính xác hơn, thiết thực hơn

Hiện nay trong gia công thì các thông số phun ép hầu hết được lấy ra từ một vài trường hợp thực tế và kinh nghiệm của người sản xuất Người thợ hiệu chỉnh các thông số máy ép phun chưa có cơ sở rõ ràng, chỉ theo kinh nghiệm

Trong quá trình gia công nhựa PP bằng công nghệ ép phun, một vấn đề thường hay xảy ra là sản phẩm PP (đặc biệt các sản phẩm có độ mỏng cao) thường hay bị cong vênh, không đồng đều về hình dạng…Vì thế gây khó khăn trong quá trình láp rắp hoặc sử dụng Nguyên nhân chủ yếu thường do quá trình co rút không đồng đều, làm nguội không phù hợp

Trước yêu cầu đi sâu vào nghiên cứu, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến cong

vênh và cơ tính của chi tiết ép phun tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu, tính toán ảnh

hưởng của chất phụ gia đến độ biến dạng và cơ tính chi tiết ép phun”.

1.3 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số phun ép đối với độ cong vênh của sản

phẩm nhựa dạng tấm

- Mô phỏng các thông sốphun ép trên phần mềm Moldflow 2010

- Tiến hành ép thực tế và đo cong vênh

1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

- Sản phẩm nghiên cứu là sản phẩm dạng tấm có kích thước 150×30mm, với bề dày thay đổi từ 1mm → 2.5mm

- Các loại vật liệu nhựa nhiệt dẻo trong công nghệ ép phun

- Hai loại chất độn Talc và CaCO3

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là sự thay đổi độ cong vênh của sản phẩm nhựa

dạng tấm

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

- Sau khi hoàn thành đề tài sẽ giải quyết được vấn đề

 Lựa chọn thông số ép hợp lý để gia công sản phẩm nhựa

 Lựa chọn tỉ lệ phối trộn vật liệu hợp lý, phù hợp với yêu cầu của sản phẩm

- Đề tài chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến độ cong

vênh của sản phẩm ép phun:

 Ảnh hưởng của vật liệu ép đến biến dạng cong vênh

 Ảnh hưởng của chất độn (Fillers) đến cong vênh

 Ảnh hưởng của các thông số ép: Nhiệt độ, áp suất,…

 Ảnh hưởng của bề dày sản phẩm đến cong vênh

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.5.1 Về mặt khoa học

- Đề tài nhằm làm rõ mối quan hệcủa nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa đối với độ

cong vênh (co rút) của sản phẩm nhựa

- Cho thấy ảnh hưởng của chiều dày sản phẩm đến mức độ cong vênh

- Ứng dụng kỹ thuật mô phỏng trong quá trình nghiên cứu độ cong vênh (co rút)

sản phẩm

1.5.2 Về mặt thực tiễn

- Đưa ra lý thuyết, bảng biểu phục vụ quá trình đào tạo, huấn luyện cho người

trực tiếp đứng máy, thiết lập các thông số phun ép

- Tạo ra tài liệu về các thông số phun ép để tham khảo trong quá trình thiết kế và

sản xuất giúp tiết kiệm chi phí sản xuất, thời gian gia công, thiết kế và sửa khuôn

Polypropylene được đưa vào sử dụng từ cuối thập niên 1950 và phát triển nhanh nhất trong nhựa nhiệt dẻo trên thế giới PP có rất nhiều ứng dụng như sợi, màng (films), dụng cụ PP còn thay thế các vật liệu khác, như sợi thủy tinh, quặng gia cường nhiệt dẻo và kim loại, trong rất nhiều ứng dụng

Polypropylene là sản phẩm trùng hợp từ đơn phân propylene với chất xúc tác titan Có

ba loại cấu trúc PP : isotactic, syndiotactic, và atactic

Cấu trúc chính của PP là isotactic semi-crystalline cấu trúc xoắn ốc.Cấu trúc này có cơ tính tốt như cứng, độ bền kéo Các thuộc tính này được tăng lên khi có các chất độn như: talc, CaCO3, hay sợi thủy tinh

Syndiotactic PP được điều chế bởi nhiều đơn phân được đưa vào lần lượt từ đầu tới cuối Cấu trúc này thì dẻo hơn isotactic nhưng chịu va đập tốt hơn

Atactic PP là sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất.sản phẩm này dược sử dụng hắc ín, keo dính trong sản xuất giày

Tất cả các dạng hình thù của PP đều dễ bị oxy hóa bởi sự có mặt của hydro.PP sẽ ổn định dựa vào giảm nhiệt bởi thêm vào các chất chống oxy hóa

Homopolymer có mức độ tan chảy lớn nhất và độ cứng vững rộng Copolymer kết hợp một lƣợng nhỏ etylen tinh thể thấp, sản xuất nâng cao tính chịu va đập, dẻo, nhƣng độ tan chảy thấp

b Ưu điểm

 Nhẹ hơn, mật độ thấp hơn

 Độ tan chảy cao ( 329-338 oF)

 Kháng hóa chất tốt hydrocacbon, alcohol, không oxy hóa chất khử

 Làm màng mỏng để bảo vệ thực phẩm, kéo sợi, băng cho dệt may, làm

thảm, các loại vải trong y tế

 Thiết bị tự động trong ô tô, cửa chớp, hệ thống thông gió

 Sản phẩm vệ sinh, vật dùng gia đình, khay nhựa dùng trong y tế, lưới lọc, bình chứa, phần cứng điện, đồ chơi trẻ em, cửa ra vào, va li…

PVC được đưa vào sử dụng từ đầu thập niên 1930.Trở thành vật liệu phổ biến trong tòa nhà và trong xây dựng bởi vì thuộc thích của nó, giá cạnh tranh, khả năng chế biến rộng, và bởi vì nó có thể tái chế

PVC tồn tại ở 2 dạng là huyền phù và nhũ tương.Huyền phù chiếm hơn 90% tổng PVC trên thị trường.Chúng được điều chế từ các hạt màu trắng, thô.Khi trộn với chất độn huyền phù trở thành hỗn hợp bột.nhựa huyền phù có thể sản xuất các loại nhựa bền cho các ứng dụng không cần dẻo, hoặc dẻo đối với các ứng dụng nhựa dẻo

Tất cả nhựa PVC cần phải ổn định nhiệt ở mức cho phép ngoài ra còn không bị suy thoái và phai màu.Phụ gia làm dẻo đucợ thêm vào để gia tăng tính dẻo của hỗn hợp.chúng còn nâng cao được tính ổn định nhiệt của hỗn hợp Chất độn được sử dụng

để giảm giá thành của hợp chất nâng cao tính bền, chịu va đập của hợp chất

Nhũ tương chiếm 7% tổng PVC trên thị trường.Chúng có rất nhiều phần tử nhỏ khoảng 1 micromet

b Ưu điểm

 Được tạo ra bằng tất cả các phương pháp nhiệt dẻo

 Độ dẻo rộng, có thể thay đổi mức độ dẻo

 Giá tương đối thấp

 Không dễ cháy, độ bền mỏi cao, chống thấm nước tốt

c Nhược điểm và hạn chế

 Bị ăn mòn nghiêm trọng bởi các dung dịch muối mạnh, như: hydrocarbon thơm, ketone, este, dung dịch chlorinated

 Khả năng chịu nhiệt bị giới hạn

 Bị biến chất vì nhiệt sinh ra acid HCl

 Dễ bắt màu bởi dung dịch sulfur

 Độ nhớt cao hơn các loại nhựa khác

d Ứng dụng

 Trong xây dựng : ống, ống nối, máng dẫn, cửa sổ, cửa ra vào Làm tấm lát sàn, vỏ cách điện, băng cách điện, ống nước tưới vườn Làm đồ chơi trẻ em, giày thể thao, dụng cụ trong gia đình, vali, găng tay y tế, túi đựng máu, khay y tế, bao bì đóng gói

1.1.3 ACRYLONITRILE – BUTADIEN – STYRENE (ABS)

a Tính chất chung của ABS

Nhựa ABS có bộ cân bằng tốt đối với ép kích thước bề mặt được kiểm soát, độ bền va đập tốt, và đặc tính mạ kim loại Nhựa ABS làm rất nhiều vật dụng trong gia đình Chúng được tạo ra bởi tổng hợp 3 monomer CH2:CHCN (acrylonitrile),butađien, và styren (styrene) Cấu trúc hóa học của các monomner này đòi hỏi mỗi monomer đều là

Một vài ứng dụng của nhựa PVC

bộ phận quan trọng để tạo nên nhựa ABS acrylonitrile góp phần ổn định nhiệt, độ bền hóa học, độ cứng bề mặt.butadien thì bền dai, bền va đập, còn styrene thì cứng, bền ABS là hệ 2 trạng thái stryrene-acrylonitrile hình dạng trạng thái gốc.Trạng thái thứ 2

là cấu hình phân tán của polybutadiene

Đặc tính cân bằng của ABS được điều khiển bởi hệ số của các monomer và bởi cấu trúc phân tử của 2 trạng thái Chất ổn định, dầu, thuốc nhuộm màu, và các loại chất độn khác đều có thể đưa vào hỗn hợp.Các sản của ABS làm ra rất phức tạp, phải tính đến sự linh hoạt của sản phẩm trong thiết kế Như là kết quả hình thái duy nhất của ABS, hàng trăm sản phẩm khác nhau đã được phát triển

Nhựa ABS được đưa vào 2 nhóm chính: ép phun và ép đùn Sự khác nhau giữa các lớp chính là độ chảy dẻo, nó thấp hơn đáng kể cho nhựa ép phun ABS tiêu chuẩn được nhóm lại theo độ chịu va đập trung bình, cao, và rất cao ABS tiêu chuẩn có độ bóng

bè mặt thấp, cao, rất cao

Loại tiêu chuẩn của ABS thường thấy Underwriter’s Laboratoies cháy chậm.vật liệu chống cháy có UL-94 V0 với độ dày nhỏ nhất là 0.62, và UL-94 5V độ dày thấp nhất

là 0.125 ABS có methy methacrylate cung cấp truyền ánh sáng 72% và phủ mờ 10%

Sự pha trộn ABS- PVC nằm trong mức độ bóng bề mặt cao, thấp Hỗn hợp ABS-PC

sử dụng cho ép phun, phủ.ABS-SMA có sức chịu nhiệt thích hợp cho ép phun, đùn, và phủ.Hỗn hợp của ABS- PA thích hợp cho ép phun

ABS là sự lựa chọn hoàn hảo dùng trong hỗn hợp, pha trộn Khi các nhựa được phối trộn, đặc tính tốt của mỗi loại đều được giữ lại, hoặc được nâng cao.Trong khi các đặc tính không tốt sẽ được giảm đi.ABS-PC và ABS-PVC là các hỗn hợp được đứng vững trong thời gian dài

 ABS thì kháng axit, kiềm, muối, tinh dầu, và một số loại thực phẩm và một số sản phẩm dược ABS bị ăn mòn bởi nhiều dung môi, bao gồm cả

xê tôn và este

 Độ bền điện môi thấp

 Độ dãn có giá trị thấp

 Nhiệt độ làm việc còn ở mức thấp

 Trong đó tính chất cơ học của phần đã hoàn thành không ảnh hưởng bởi

độ ẩm, sự hiện diện của nó trong quá trình chế biến có thể gây ra một số vấn đề Mức độ ẩm phù hợp tối đa 0.2% cho ép phun và 0.03% cho ép đùn có thể đạt được bằng cách dùng máy sấy tách hút ẩm

lá quạt gió, máy cắt cỏ

 Ứng dụng tự động: bảng điều khiển, đồ trang trí trong ô tô, đai an toàn,

ngăn đựng găng tay, cửa van thẳng

 Thùng rác, ống thông gió, khớp nối ống, bể lọc

 Viễn thông: điện thoại bàn, điện thoại di động, máy đánh chữ, bàn phím

1.1.4 HIGH TEMPERATURE NYLON (HTN)

Có một khoảng cách giữa nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật và polycarbonate, nylon 6/6, acetal,

và các polymer có chất lượng rất cao như là PEI, PEEK, LCP, và một nhóm nhựa tương đối mới với tên gọi chung nylon nhiệt độ cao Các nhựa HTN là các liên kết hóa

Một vài ứng dụng của nhựa ABS

học ( nhưng không đồng chất) Các loại nhựa dưới đây của HTN đã có trên toàn thế giới:

ép chỉ chạy nylon 6 và 6/6 sẽ không thay đổi khuôn hoặc máy khi chạy HTN, chắc chắc rằng sẽ đi qua một số quá trình khác Vô cùng chú ý đến việc sấy khô.Sấy nylon thông thường đòi hỏi phải chứa độ ẩm không lớn hơn 0.2%.1 gói HTN đã được sấy sơ

bộ, nhưng với khuyến cáo sấy ở 1750F với 2-16 giờ

Như với tất cả các loại nylon, kích thước cần phải đoc đạc thính toán cả độ co ngót và khuôn bị hút ẩm.Hệ số co ngót khi đúc của những bán tinh thể HTN polyme là giống như các nylon thông thường.hệ số co ngót từ 0.18-0.22, loại không có lớp gia cường từ 0.02-0.06/loại có lớp gia cường Sự hút ẩm sẽ làm giảm co ngót.Có thể sử dụng hot runner, nhưng cần chú ý đến việc điều khiển nhiệt độ HTN là nhựa bán tinh thể Bằng cách tăng nhiệt chảy trong quá trình, nó làm tăng độ kết tinh của polymer, do đó việc tăng thêm post-mold kích thước ổn định và nâng cao được cơ tính của vật liệu Độ chảy nhớt của HTN được gia tăng, nó không chảy như nước, dễ làm thành dòng nylon, nhưng lợi thế là chống thấm khi nhiệt độ khuôn thấp (1800

F)

Một trong các thông số của nhựa HTN là chu kỳ ép Các vật liệu này đông lại rất nhanh trong lòng khuôn trước khi trước khi khuôn đẩy ra.Họ vật liệu này có thể mang cùng tên với nylon, nhưng chúng có chỉ số chất lượng vượt trội so với vật liệu nylon truyền thống

HTN (6,T/D,T) nhóm của polyphthalamides có nhiệt độ chảy 570oF và mang đến khả năng chịu nhiệt rất tốt FR là nhựa chống cháy, nó có UL-94 V0 có thể đạt được 0.0031 chiều dày thành

b Ưu điểm

 Độ hút ẩm thấp hơn nylon 6 và 6/6

 Kích thước ổn định

 Yếu điểm là độ giãn kém

 Độ kết tinh thấp (cần nhiệt độ khuôn 300 oF)

 Việc sấy nhựa gặp vấn đề Độ bền va đập và phần đã được hoàn thành bị ảnh hưởng bởi độ ẩm trong quá trình Độ ẩm lớn nhất cần là 0.2% quá trình, cần sấy từ 2-16h

d Ứng dụng

 Transformer tri-clamp

 Mô tơ nâng của sổ

 Thiết bị an toàn: hộc đựng cảm biến túi khí, ABS ( cảm biến phanh), cảm biến tốc độ, cảm biến nhiệt độ

 Cuộn selonoid

 Đầu cắm điện

 Động cơ tự động, vòng đệm, role thời gian…

1.1.5 ACETAL (POM, Polyacetal)

a Tính chất chung của Acetal Homopolymer

Độ bền kéo hiệu suất (Kpsi) 10.0

Bền va đập 73oF (ft-lb/in) 1.3

Nhiệt tạm thời (oF) 195 ( long)

Nhiệt khô (oF) Không yêu cầu

Tính chất chung của Acetal Copolymer

Độ bền kéo hiệu suất (Kpsi) 8.5

Bền va đập 73oF (ft-lb/in) 1.2

Nhiệt tạm thời (oF) 175 ( long)

Nhà cung cấp nhựa Acetal thiết lập cân bằng tính chất bao gồm khả năng tự bôi trơn

bề mặt, độ bền hóa học tệt vời, độ kéo, độ dòn, và độ bền trên bảng nhiệt độ giới hạn Acetal homopolyme được giới thiệu lần đầu năm 1960 như một bán tinh thể hình thức polyme formandehyt hình thành một chuỗi tuyến tính của các phân tử oxymethylene Trong tiến trình đồng nhất, formandehyt được tách từ nước và khí CH2O tinh chế, sau

đó được polyme hóa thành phân tử polymethylene Trong trường hợp này, phân tử được ổn định bởi phản ứng với acetic anhydride thành những nhóm acetat cuối Acetat đỉnh homoplyme là ít bền dễ ăn mòn cơ sở, nhưng nó có điểm nóng chảy cao hơn và

ưu điểm cơ khí như độ kéo, độ dòn, độ bền, độ cứng, biến dạng, và độ bền mỏi hơn copolyme acetal

Trong tiến trình acetal copolyme, formanldehyt được chuyển thành cấu trúc vòng của

ba phân tử formandehyt, trioxane trước Trioxaneđược tách, tinh chế và phản ứng với

comonome (ethylene oxide) để điều chế polymoxymethylene mà có sự phân chia ngẫu nhiên nhóm –CH2-CH2 trong chuỗi

Polyme thô này là sau xử lý với nhiệt và sơ bộ để làm thoái hóa cuối cùng của phân tử sau thành một –CH2-CH2 chặn mỗi điểm đầu Điều này cho phép một phân tử chia thoái hóa hơn nữa trong môi trường ban đầu

Điểm đỉnh của homopolyme và chuỗi copolyme thì cần thiết để ngăn chặn không cho đảo ngược sự khử trùng hợp của polyme xương sống trong quá trình nóng chảy bởi nhiệt giải nén của –H-O-CH2-O-CH2- cuối nhóm thành formaldehyde monome

Lớp homopolyme hiện ra dạng tinh thể cao nhất, với độ bền tốt, độ dòn, và chống va đập Điểm nóng chảy là 350oF Cao tinh thể cũng góp phần tốt chống hóa chất, với ít hoặc không ảnh hưởng đến vật liệu sau khi tiếp xúc trực tiếp chung với hydrocarbon, aldehyt, xeton, rượu, và nhiên liệu Homopolyme cũng là giải pháp chống ngậm nước với PH trong khoảng 4 – 10 Homopolyme được đề nghị sử dụng cho khoảng nhiệt độ thay đổi liên tục của không khí và nước lên tới 220o

F

Lớp copolyme có đơn vị ethyleneoxy hoặc n-butyleneoxy rải rác dọc mạch chính

polyme Những comonome đơn vị liên kết yếu phá vỡ tinh thể của polyme trong trạng thái rắn, dẫn đến nhẹ hơn hạ xuống giới hạn độ bền, độ dòn, chống va đập, và điểm nóng chảy là 330oF Chúng có khả năng chống dung môi, bởi vì chuỗi polyme không

có đỉnh với một nhóm ê te và ngậm dung dịch chống PH được mở rộng ngoài khoảng

từ 4 -14 Copolyme được đề nghị sử dụng cho khoảng nhiệt độ liên tục của không khí hoặc nước lên đến 200oF

Acetal thì bền, dòn và cứng hơn bảng khoảng nhiệt độ Chúng có bề mặt nhớt tốt và hệ

số ma sát thấp như kim loại, ceramic, và nhựa khác Chúng biến dạng và chống mỏi do chỉ số dòng chảy nguội thấp Tính chất cân bằng và chống dung môi tốt của acetal làm

ý tưởng thay thế nguyên liệu như kim loại, polyme nhiệt rắn, gỗ, và ceramic

Công nghệ đặc biệt tác động điều chỉnh lớp homopolyme và copolyme, nhưng gia tăng chống va đập được dịch chuyển bằng giảm bền kéo và bền vững Nhiều loại cũng có phê chuẩn từ Food và Drug Administration được lặp lại tiếp xúc thực phẩm, National Sanitation Foundation và Canadian Standards Association áp dụng cho chai nước di động và Underwriter’s Lboratories UL – 94 HB chỉ tiêu định mức tính bắt lửa Loại đặc biệt cũng có ích với US Department of Agriculture phê chuẩn cho tiếp xúc trực tiếp với thịt và sản phẩm gia cầm và Dairy and Food Industries Supply Assiocition phê chuẩn cho tiếp xúc với sản phẩm sữa

Theo từng loại của nhựa acetal được giao dich thông dụng:

 UV ổn định và loại thời tiết

 Hao mòn thấp và hệ số ma sát thấp

 Biến cứng và tác động biến dạng

 Sợi thủy tinh gia cố

 Chứa khoáng sản, hạt thủy tinh, xay thủy tinh

 Nâng cao dòng chảy

Đặc tính nổi bật của polyme này bao gồm độ dòn, cái mà cho phép thiết kế từng phần với vùng diện tích lớn và mỏng qua tiết diện; độ bền kéo cao và chống biến dạng dưới vùng rộng trong khoảng nhiệt độ và điều kiện độ ẩm; chống mỏi cao và khẩ năng phục hồi cho ứng dụng yêu cầu đàn hồi và độ dai Acetal đạt được tầm quan trọng trong ứng dụng do tính chất cân bằng Hai loại acetal đều có ích Một là nhựa homopolyme với tính cơ khí cao, cao hơn khi sử dụng với nhiệt độ, và cao hơn chỉ số dòng chảy, và một loại khác là nhựa copolyme với tính năng quá trình tốt hơn và chóng va đập

 Được phê chuẩn cho ứng dụng trong tiếp xúc thực phẩm

 Chống ăn mòn hóa học tốt trong môi truong hydrocarbon, andehyt, xeton, rượu, và nhiên liệu

 Lực thoái hóa nhiệt (nổ) nếu acetal nóng chảy bị nhiễm PVC

 Khó để ghép khi bề mặt acetal không được xử lý

d Các loại ứng dụng

 Công nghiệp: Mảnh và liên kết băng tải, cam, bặc đạn, vòng đệm, ống

nối, thân van, bơm (thân, piston, van và cánh quạt) và bánh răng

 Bộ tự hành:Hệ thống xử lý nhiện liệu: Nắp đậy, cảm biến cấp độ, phao,

bơm và phễu chứa

 Góc cạnh: Dây đai góc rãnh, đầu tay khuỷu, cần xử lý, núm xoay, nút nhấn, khung kẹp, khung bệ vành chắn, cần, bản lè chắn ngoài, rãnh đối xứng, bệ, giảm chấn dải nối đầu, và bệ ăng ten

 Thành phần bảng điều khiển dụng cụ: Cụm bánh răng, bặc đạn, khung, cáp nối, tấm trượt, và khóa bảng điều khiển

 Thành phần dưới vỏ bọc: Quạt, cánh quạt, khung bộ giảm chấn, và tua bin kết nối

 Thiết bị :Máy lạnh, Giá kẹp, bệ, bạc đạn, và bánh răng

 Máy giặt và máy xấy: Bánh răng, bạc đạn, dải băng, dụng cụ đỡ, và ống nối

 Máy rửa chén: Giá đỡ con lăn, đầu phun, khử xà phòng và bộ lọc

 Thiết bị điện trong nhà

 Bàn phím: Phím, cần đẩy, dẫn hướng, và tấm cơ sơ

 Điện thoại: Nút nhấn, bánh răng, bạc đạn, và lò xo

 Thành phần bình ngưng: Giá đỡ, chốt ván, đoạn nối, tay nắm cho ngăn

kéo, lò xo then cửa, và cái kẹp

 Máy ghi âm và xem phim: Mayơ băng, cuộn dẫn, cam, bánh răng, ống

lót, và bạc đạn

 Thước đo nước: Giá đỡ, cam, bánh răng, đĩa số, và tấm áp lực

 Vòi nước: Thân trong, hộp, tay quay, nút đóng, và dòng nước

 Nước làm mềm: Giá đỡ bơm, piston, cánh quạt, và van

 Bộ lọc: Thân, tấm đỡ, và lưới chắn

 Điều chỉnh áp lực: Thân, tay quay, nút, và tấm áp lực

 Phân phối nước di động: Ống nối, rảnh van, van chặn, và bộ chuyển đổi

 Hàng hóa thể thao: Ván trượt tuyết, bánh răng, thanh dẫn, tấm đỡ, kẹp,

thành phần bơm, van, và cái khóa

 Phần cứng: Vải len và rèm che, móc, cuộn, bạc đạn, bánh đai nội thất, tấm trượt và khóa, thiết bị giữ, bạc đạn, và giá đỡ

 Thủy lợi : Đầu tưới nước, cần, bánh răng, khung, ống dẫn nước, khung

 Bơm, cánh quạt, piston, thân van đo, nút, thân, và nội thành phần

 Nông nghiệp: Bộ di chuyển và khung, đầu nối thủy lực, bạc đạn, bánh răng, và đĩa gieo hạt

1.2 CÁC THÔNG SỐ GIA CÔNG CỦA VẬT LIỆU NHỰA

- Mỗi loại nhựa có những thông số gia công khác nhau mà các thông số này có

ảnh hưởng nhất định đến quá trình ép phun Một số thông số quan trọng như:

- Nhiệt độ gia công (Bảng 3.1)

TT Nhựa Nhiệt độ khuôn 0C Nhiệt độ chảy dẻo 0C

Bảng 1.1 Nhiệt độ gia công một số chất dẻo [7]

TT Vật liệu Chiều dày min

1.3.1 Giới thiệu chung

Độn là phụ gia rắn, thường là các chất vô cơ, được thêm vào polimer để tăng thể tích hoặc cải thiện một số tính chất Độn trơ làm tăng thể tích của polimer và giảm giá thành, tăng cường một số tính chất cơ lý hoặc vật lý

a Tính chất của nhựa được độn và gia cường

Sự khác nhau chủ yếu giữa các loại độn không gia cường và gia cường là ảnh hưởng của chúng lên tính chất vật lí và tính chất cơ học Môđun đàn hồi và độ cứng được gia tăng đến một khoảng nào đó khi thêm các loại độn hình cầu như CaCO3, hạt thuỷ tinh

Độ bền kéo chỉ có thể được cải thiện một cách rõ ràng bởi các sợi gia cường Nhiệt độ biến dạng dưới tác dụng của lực (còn gọi là HDT) không thể được gia tăng bởi độn dạng hình cầu Các loại độn dạng lớp như bột tale, mica cũng cải tiến tính chất HDT Độn trơ có thể tạo nên một số thay đổi trong tính chất của nhựa nhiệt dẻo:

- Tăng nhiệt độ biến dạng nhiệt HDT

- Giảm sự phụ thuộc tính chất vật lí và cơ học vào nhiệt độ

- Giảm giá thành

Độn gia cường tạo ra sự cải tiến trong nhựa nhiệt dẻo:

- Gia tăng ứng suất kéo và độ bền kéo lúc gãy, nén, xé, và bền uốn

- Gia tăng môđun đàn hồi và độ cứng của vật liệu hỗn hợp

- Tăng nhiệt độ biến dạng nhiệt và giảm sự phụ thuộc nhiệt độ của các tính

chất cơ học và vật lí

- Giảm co ngót

- Cải thiện được tính chất rão và môđun biểu kiến, giảm điểm chuyển (điểm

yield) đặc biệt là cải thiện được độ bền va đập

Khuyết điểm của độn gia cường có thể chủ yếu là do tính không đẳng hướng của sự gia cường

Luôn tồn tại hai pha trong nhựa có độn gia cường Các chất độn là pha không liên tục tạo độ bền kéo và modul đàn hồi cao hơn nhựa nền, ngược lại pha nhựa liên tục có độ dãn dài lúc gãy cao hơn các chất độn Do đó, các loại sợi là tác nhân tăng cường Khi

đó, ứng suất kéo sẽ được truyền từ nhựa sang bề mặt sợi nhờ lực trượt và phân bố trên

bề mặt sợi Vì lý do này, sợi phải bám dính tốt với polimer và có chiều dài nhất định nếu không nó sẽ trượt ra ngoài vật liệu nền

b Tiêu chuẩn sử dụng đối với các loại độn và gia cường

Nhiều khía cạnh khác nhau phải được xem xét (cân nhắc) khi sử dụng độn và gia cường :

- Sự phân bố (sắp xếp) kích thước hạt tốt nhất

- Các chất xúc tác có thể sử dụng cho bề mặt của chất độn

- Khả năng phân bố đồng đều và tạo liên kết với nhựa nền

- Tác dụng cọ xát của độn trong quá trình gia công

- Các tính chất của hỗn hợp

- Các vấn đề về an toàn công nghiệp vì liên quan đến bụi

- Giá thành

1.3.2 Chất độn gia cường CaCO3 và bột Talc

a CaCO 3

 Giới thiệu:

Calcium carbonate

- Công thức phân tử: CaCO 3

- Phân tử gam: 100,087 g/mol

- Tỷ trọng và pha: 2,83 g/cm 3 , pha rắn

- Độ hòa tan trong nước: không hòa tan

- Điểm nóng chảy:825°C

- Điểm sôi: phân hủy

Calcium carbonate là một hợp chất hóa học với công thức phân tử là CaCO3.Chúng được tìm thấy dưới dạng đá ở khắp nơi trên thế giới và nhiều nhất là trong đá vôi (một loại đá trầm tích với thành phần hóa học chính đó là khoáng chất calcium carbonate).Ở Việt Nam có nhiều nguồn đá vôi trắng (đá Marble) với trữ lượng hàng triệu m3

Calcium carbonate là loại hóa chất có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, như sản xuất vật liệu xây dựng, chất kéo duỗi trong các loại sơn, chất làm trắng để tráng men đồ gốm sứ, chất phụ gia thực phẩm, nó còn đóng vai trò chất bổ sung khẩu phần calcium trong y tế…, trong đó, nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nhựa (chất dẻo) với vai trò là chất độn Người ta sử dụng calcium carbonate ở hai dạng chính là calcium carbonate tự nhiên và calcium carbonate kết tủa Calcium carbonate tự nhiên được sản xuất khá đơn giản từ nguyên liệu đá vôi, qua các công đoạn nghiền, loại tạp chất và phân ly cỡ hạt theo các yêu cầu của khách hàng Thông thường, calcium carbonate tự nhiên được sử dụng làm chất độn để giảm giá thành trong sản xuất cao su, giấy và gia công nhựa

Calcium carbonate chiếm khoảng 65% trong tổng lượng chất độn cho nhựa với khoảng

6 triệu tấn calcium carbonate được sử dụng hằng năm trên thế giới Nó được dùng độn

để làm giảm chi phí cho sản phẩm và thay đổi tính chất cho một cách toàn diện cho các loại nhựa, là chất độn được sử dụng chính trong các loại nhựa PVC – cả loại dẻo

và cứng

Các hạt thô thì được sử dụng chủ yếu, nhưng các hạt mịn đã được tráng lớp axit stiric thì được sử dụng để thay đổi cơ tính và giúp xử lý tốt hơn Trong các sản phẩm gần

đây nhất đã đưa ra một chất được cô đặc từ 90% CaCO3 và chỉ có 10% là chất bám dính (so với mức sử dụng giới hạn trước đây là 60 – 70% CaCO3)

 Các ứng dụng trong ngành công nghiệp chất dẻo (nhựa PVC, PP):

Đối với nhựa PVC

Từ nhiều năm nay, calcium carbonate đã xử lý bề mặt được sử dụng rộng rãi làm chất độn chức năng trong gia công chế biến chất dẻo.Calcium carbonate đã xử lý bề mặt giúp cho quá trình gia công chất dẻo (nhiệt rắn và nhiệt dẻo) thuận lợi hơn, đồng thời cải thiện các đặc tính kỹ thuật của sản phẩm Những ưu điểm khi sử dụng loại chất độn này bao gồm:

- Nhiều loại nhựa nhiệt dẻo có thể được gia công dễ dàng, ngay cả khi với tỉ lệ độn cao

- Nhiều đặc tính cơ học được cải thiện: tăng độ bền chống va đập, độ bền nhiệt, độ bền chống cháy

- Độ thấm ướt được cải thiện (đối với các hỗn hợp nhựa nhiệt rắn), nhờ đó bề mặt thành phẩm có chất lượng cao hơn

Thông thường, người ta xử lý bề mặt chất độn bằng axit stearic do nó có giá rẻ và phân

tử lượng cao nhất trong các loại axit béo giá rẻ Đồng thời axit stearic cũng tạo ra lớp màng kị nước dày nhất xung quanh các hạt calcium carbonate Xử lý bề mặt calcium carbonate bằng axit stearic có thể được tiến hành ở giai đoạn nghiền khô (đối với calcium carbonate nghiền) hoặc trong giai đoạn kết tủa từ dung dịch xà phòng axit béo (việc này được thực hiện dễ dàng trong giai đoạn gia công chế biến calcium carbonate kết tủa)

Các hợp chất PVC chiếm khoảng 65% lượng calcium carbonate sử dụng trong nhựa dẻo, với một phạm vi ứng dụng rộng lớn

Các ứng dụng và tác dụng của việc độn calcium carbonate trong PVC như:

- Chủ yếu giúp giảm chi phí nhưng cũng làm tăng một phần trọng lượng sản phẩm

- Các hợp chất PVC dùng làm vỏ bọc dây cáp, các lớp cạch điện, cách âm theo truyền thống đều sử dụng calcium carbonate như một chất phụ gia chính

- Calcium carbonate cũng được sử dụng trong nhựa cứng PVC để làm các đường ống, ống dẫn…

- Chất lượng và độ phụ tải của chất phụ gia thì rất quan trọng đối với quá trình

xử lý và tính chất của hợp chất cuối cùng Do đó, đây là một trong những lý

do chính cho việc bổ sung calcium carbonate để tăng tốc và làm tăng mức độ phản ứng tổng hợp PVC Kích thước hạt, mức phụ tải đều ảnh hưởng tới tới các đặc điểm: khả năng đông đặc, tính chất cơ học của hỗn hợp cuối cùng, đặc biệt là tính chịu va đập mạnh của hợp chất Bổ sung tốt calcium carbonate có thể làm tăng gấp đôi khả năng chịu va đập mạnh của hợp chất

Một vài ứng dụng của PVC khi sử dụng calcium carbonate làm chất độn:

Tấm trần, khung cửa nhựa:

Calcium carbonate được sử dụng rộng rãi trong nhựa PVC cứng và được ứng dụng nhiều nhất trong sản xuất ống nhựa và tấm trần Sử dụng calcium carbonate làm gia tăng

độ bền sản phẩm, độ phân tán trong hóa chất nhựa tốt hơn, độ bóng sản phẩm đạt được tối

ưu, cải tiến quá trình sản xuất Vì vậy calcium carbonate là một loại nguyên liệu không thể thiếu trong quá trình sản xuất những loại sản phẩm này

Calcium carbonate có ảnh hưởng lớn đến những đặc tính của sản phẩm như là độ bền trong môi trường tự nhiên, thời gian sử dụng sản phẩm, vì vậy sự lựa chọn đúng loại canxi cacbonat để sử dụng làm nguyên liệu là rất quan trọng

Ống PVC chịu áp lực:Loại này thường sử

dụng calcium carbonate độn với hàm lượng ít

vì để tạo cho sản phẩm ống chịu được áp lực mức cao nhất, bề mặt sản phẩm láng nhất và chịu được tác động bề mặt

Vỏ dây cáp điện: calcium carbonate có thể xem như chất

chống cháy (nếu kết hợp đúng với loại nhựa và phụ gia

khác) Do đó, để đạt được chi phí hiệu quả nhất, nhà sản

xuất dây cáp điện có thể chọn nhiều loại calcium carbonate

cho nhiều loại dây cáp, từ loại dây cáp có lớp cách điện

mỏng cho đến loại dây cáp có lớp cách điện dày

Đối với nhựa PP

Tương tự như bột talc, calcium carbonate khi dùng làm chất độn cho PP cũng đạt được tính chất như bột talc Nhưng CaCO3 cho độ bền va đập cao hơn bột talc Ngoài

ra nó còn đạt được những thuận lợi hơn dùng bột talc là:

- Dễ phân tán hơn

- Chỉ số chảy cao hơn của nhựa

- Độ bền của đường nối cao hơn

- Ổn định tia UV và tác nhân oxy hóa nhiệt

- Bề mặt của sản phẩm tốt hơn

- Phù hợp với các sản phẩm tiếp xúc với thực phẩm

- Mài mòn thiết bị gia công ít hơn các chất độn khác

Trong ép phun, sử dụng CaCO3 làm chất độn sản phẩm ép phun có độ cứng và định hình ổn định trong thời gian ngắn (do khả năng dẫn nhiệt cao).Trong màng PP cải thiện tính chất dễ dát mỏng.Trong sản xuất các dây, băng PP đầu đùn sẽ không bị các hạt bám lại ở đây và tránh được sự nối ghép không mong muốn

PP độn CaCO3 có thể được dùng như là chất thay thế rẻ tiền cho PS hoặc ABS CaCO3 thường được dùng làm chất độn cho PP atactic Khi dùng CaCO3 làm chất độn cho PP cũng làm tăng tính định hướng 2 chiều cho màng PP, màng PP mờ đục và có

độ sáng lấp lánh như tơ lụa

 Calcium carbonate tự nhiên

Khởi đầu là một chất độn rẻ tiền dùng để giảm giá thành chất dẻo, ngày nay calcium carbonate tự nhiên (calcium carbonate nghiền) đã trở thành một trong những khoáng chất chức năng quan trọng nhất trong ngành nhựa (chất dẻo) Ngày càng có nhiều loại sản phẩm calcium carbonate nghiền nhằm đáp ứng cho sự phát triển của ngành nhựa Chúng được sử dụng chủ yếu để thay thế một phần nhựa, nhằm giảm giá thành sản phẩm Ngoài ra còn có tác dụng như bột màu và hỗ trợ quá trình rửa, làm sạch chất dẻo, ngăn không cho máy ép tạo gôm dính với polime, do đó giảm thời gian ngừng máy để làm sạch Các sản phẩm calcium carbonate tính năng cao còn có tác dụng như chất độn tính năng, chúng làm tăng module uốn, tăng độ bền kéo nén, tăng độ bền va đập và có tác dụng như tác nhân chống kết khối

Các loại sản phẩm calcium carbonate nghiền phụ thuộc vào tính chất vật lý như: cỡ hạt, sự phân bố cỡ hạt, hình dạng hạt,… vàđộ sáng Calcium carbonate nghiền sử dụng cho chất dẻo phải có hàm lượng đồng, chì, mangan thấp, vì 3 nguyên tố này kiềm chế

sự lưu hóa và gây lão hóa sản phẩm Khi sử dụng calcium carbonate nghiền cho việc sản xuất đồ chơi trẻ em bằng chất dẻo thì hàm lượng 3 nguyên tố đó phải ở mức tối thiểu (như CuO phải dưới 0,005%, MnO dưới 0,02%)

Với sự phát triển của kỹ thuật thì chất lượng các sản phẩm calcium carbonate nghiền cũng có nhiều thay đổi đáng kể, như việc sản xuất được các hạt siêu mịn, các hạt có sự

phân bố hạt hẹp hơn, với cỡ hạt được xác định chính xác hơn để đạt đươc các tính năng đặc biệt

Calcium carbonate sử dụng được cho cả nhựa nhiệt dẻo và nhiệt rắn.Tuy lượng nhựa nhiệt rắn được sản xuất ít so với nhựa nhiệt dẻo, nhưng tỷ lệ sử dụng calcium carbonate trong nhựa nhiệt rắn lại cao hơn nhiều

Đối với nhựa nhiệt dẻo thì PVC là loại nhựa tiêu thụ calcium carbonate nghiền lớn nhất

Các hạt calcium carbonate thô thì dùng độn trong PVC để sản xuất các sản phẩm nhưống thoát nước, gạch lát sàn Các hạt mịn hơn (3 – 5mm) thì dùng độn trong các hợp chất PVC để làm vỏ dây điện, ống nước chịu áp lực, ống cấp nước, đồ nhựa dùng ngoài trời Các hạt siêu mịn thìđược dùng trộn với bột talc siêu mịn để chế tạo chất deo cao cấp nhằm giảm giá thành sản phẩm và tăng độ cứng, độ bền va đập

CaCO3 hình thành từ đá phấn, đá vôi, đá hoa cương được sử dụng trong nhựa nhiệt dẻo, có thành phần và các tính chất đặc trưng sau:

CaCO3 98 - 99.5%

MgCO3 0.5%

Al-silicate 1.0%

Giảm khối lượng khi cháy 43.3 - 43.8%

Hàm lượng ẩm (DIN ISO 787 part 2, ISO 787/2-1981) 0.3%

CaCO3 chất lượng cao có các tính chất sau:

- Tinh khiết hoá học cao, không có ion kim loại nặng có thể xúc tác cho quá trình lão hoá polimer

- Không có khuynh hướng tạo kết tủa (vón cục)

- Diện tích bề mặt riêng thấp, không có tác dụng hấp thụ lớn chất hoá dẻo (chỉ

số dầu DOP thấp) và các phụ gia khác

- Độ trắng cao, có thể thay thế một phần cho bột màu trắng đắt tiền

- Có khả năng nhuộm màu dưới dạng pastel màu tối, ở hàm lượng độn cao

- Không mài mòn trên thiết bị gia công (độ cứng Mohs »3)

- Khả năng phân tán tốt chỉ ảnh hưởng nhẹ lên tính chất điện và tính chất cơ học của sản phẩm cuối cùng

- Tăng độ cứng và module đàn hồi

- Giảm co ngót, tính bền màu cao

- Cải thiện được chất lượng bề mặt sản phẩm

- Sự lồi ra ngoài thấp hơn

- Cải thiện được tính ổn định và chống lão hoá, đặc biệt là khi sử dụng loại có phủ

- Không độc, không mùi, chịu được nhiệt lên đến 600oC

- Giá thành thấp, rẻ hơn là CaCO3 kết tủa

 Calcium carbonate tổng hợp, kết tủa

Calcium carbonate kết tủa (viết tắt là PCC) có tên thương phẩm là bột nhẹ, là hóa chất phổ biến, được sử dụng làm chất độn trong công nhiệp sản xuất giấy, cao su, chất dẻo, kem đánh răng được phẩm, mỹ phẩm,… chất lượng sản phẩm PCC được đánh giá qua thành phần hóa học (hàm lượng các tạp chất, độ kiềm dư) và các tính chất vật lý (kích thước hạt, độ xốp, độ trắng) Trong đó, bề mặt riêng, kích thước hạt, độ kiềm dư là những chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng nhất

PCC được điều chế bằng nhiều phương pháp, nhưng phổ biến nhất là phương pháp carbonate hóa sữa vôi bằng CO2 Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào một loạt yếu tố: nhiệt độ carbonate hóa, nồng độ Ca(OH)2, hàm lượng tạp chất (chủ yếu là MgO), nhiệt

độ nung vôi, nhiệt độ nước dùng để tôi vôi… Quá trình sản xuất PCC rất phức tạp, và các hạt PCC được tạo ra là siêu mịn, tạo ra được những tính năng cao hơn nhiều so với calcium carbonate nghiền và thường được sử dụng trong các sản phẩm cao cấp

Calcium carbonate thu được do phản ứng kết tủa có các tính chất sau:

- Tăng độ bền va đập (đặc biệt là trong PVC không có hóa dẻo)

- Độ bóng bề mặt sản phẩm cao, độ giãn dài tốt, chịu được sự xé rách và tăng

độ bền kéo

- Module đàn hồi cao hơn

- Giảm sự trồi hạt ra ngoài nền nhựa

- Ảnh hưởng mạnh đến lưu biến của plastisols

So với CaCO 3 tự nhiên, CaCO 3 tổng hợp có những khuyết điểm:

khoảng 35 – 60% Talc, với phần còn lại là Magie – Cacbonat Khai thác bột Talc tinh khiết nhất là ở quặng Montana, trong khi đó bột Talc có màu trắng nhất thì ở quặng California.Bột Talc ở Vermont chứa tỉ lệ cao hơn so với magie và sắt.Màu sắc của Talc có thể là màu xám, xanh là cây, xanh, hồng thậm chí là màu đen

Talc được khai thác ở các mỏ lộ thiên (đa phần là trầm tích Talc) hoặc khai thác mỏ ngầm ngầm Có 7 – 8 bước để sản xuất Talc Bước đầu tiên là loại bỏ lớp đá phủ Điều này liên quan đến việc loại bỏ các đá thải bởi các máy xúc lớn (có thể xúc đến 1500 tấn đá một giờ) Bước hai, Talc được loại bỏ lớp đá phủ sẽ được tách ra bằng các xẻng chuyên dụng, và các loại quặng khác đều được sắp xếp lại, bước này được biết như là bước khai thác Talc Thứ ba, quặng thô được nghiền nát với con lăn hoặc hàm máy nghiền đến kích thước từ 10-15cm và được sắp xếp theo hàm lượng và độ sáng bằng các công nghệ như phân loại tay hoặc công nghệ phân tích hình ảnh laser Các giai đoạn xử lý tiếp theo phụ thuộc vào độ tinh khiết của quặng (xử lý khô và xử lý ướt) Quặng Talc tinh khiết Montana có thể xử lý khô Bước thứ tư và thứ năm trong sản xuất talc liên quan đến việc nghiền nát và phân loại Talc Đó là một lĩnh vực tiến bộ đã được thực hiện hơn 20 năm qua, khi người tiêu dung đã nhận ra hiệu quả lớn của các hạt này tốt (diện tích bề mặt lớn) hơn các hạt thô Duy nhất các yêu cầu cần thiết ứng dụng trong y học là phải tiếp tục công đoạn làm sạch Kích thước của quặng nghiền có thể được giảm tiếp bằng cách sử dụng các máy nghiền con lăn hay máy nghiền hình nón Dựa trên các yêu cầu cần thiết cảu hợp chất Nhựa – Talc mà quyết định độ mịn cần thiết của bột Talc Tiêu chuẩn hạt của Talc do máy nghiền con lăn là 50𝝁𝒎, Tốt hơn là kích thước hạt trong khoảng 10 – 40 𝝁𝒎, Và tốt nhất là kích thước hạt nghiền trong khoảng 3 – 10 𝝁𝒎 Các hạt nhỏ mịn được thực hiện ở các máy nghiền búa, máy nghiền ống,máy nghiền đá Bi hoặc thanh nghiền bằng thép có thể làm mất màu Talc,do đó dụng cụ nghiền bằng gốm được sử dụng làm giải pháp thay thế

Độ tinh khiết của Talc thu được bằng phương pháp xử lý ướt Các nhà sản xuất sử dụng các công nghệ như: tạo bọt, lắng đọng, sấy phun sương, phân ly từ tính, quay ly tâm Sau khi ứng dụng công nghệ như làm nổi bọt, vật liệu sẽ được lọc, sấy, và nghiền nhỏ bởi máy xay phun nhỏ hoặc máy xay trợ lực Tác nhân tẩy trắng được sử dụng khi

độ sáng màu của vật liệu là vần đề được quan tâm nhất Bước thứ sáu và thứ bảy sẽ xử

lý một vài Talc nhất định, một số loại Talc được xử lý bề mặt bởi Silanes cho ngành công nghiệp cao su.Còn lại được xử lý bằng glycol

Stearate để nâng cao quá trình phân tán và gia công Amine - tráng talcs được sử dụng cho phân bón, và Cation - talcs điều khiển cường độ trong sản xuất giấy Xử lý bề mặt cũng giúp phản ứng compatibilization của các thành phần nhất định trong hỗn hợp

polymer Bước cuối cùng trong sản xuất Talc là phân phối bột vào bao bì Talc cũng

có thể được phân phối dưới dạng viên nhỏ hoặc bột đá

 Cấu trúc và thuộc tính

Talc tinh khiết là một Magie - silicat ngậm nước với công thức hóa học

Mg3Si4O10(OH)2 Tấm Bruxit trung tâm được liên kết với hai tứ diện Silica bởi cầu nối Oxy nguyên tử

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử của Talc

Trừ khi Talc được đun nóng trên 800oC có cấu trúc giống như tấm

Hình 1.2 Cấu trúc Talc dưới kính hiển vi