Chương 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NHỰA
III. Giới thiệu một số công nghệ gia công chất dẻo
3. Công nghệ tráng phủ
Là quá trình phủ bọc lớp chất dẻo lên vật liệu dạng tấm mềm dễ uốn (thường là vải và giấy). Do vậy, với phương pháp này ta tạo được vật liệu tổ hợp mới.
Vật liệu:
Hàng dệt như sợi bông, sợi Visko, sợi Polyamid, sợi PolyEster….
được sử dụng làm vật liệu lớp nền. Tuy nhiên, với các loại vật liệu này thì độ bám dính kém.
Lớp bọc thường là PVC, trong trường hợp tạo nhiều lớp có thể để tăng tính mềm mại có thể sử dụng thêm các lớp bọt xốp.
Hoặc tạo ra các dung môi khác nhau để tạo ra các dung dịch chất dẻo dùng trong công nghệ tráng phủ như: Keton, Benzol…. Để sau khi bay hơi dung dịch chất dẻo sẽ tạo ra một lớp màng cứng hoặc tạo ra chất có cấu truùc khoâng gian.
Chương 1. Tổng quan về ngành nhựa. Trang 30
Các phương pháp tráng phủ.
Hình 1.7 Các phương pháp tráng phủ.
Chương 1. Tổng quan về ngành nhựa. Trang 31
4. Công nghệ ép phun. [Tài liệu 6]
Đây là phương pháp gia công đúc dưới áp suất bởi vì khi sản xuất phải dùng áp lực mạnh để đẩy nhựa nóng chảy vào khuôn mà thường gọi là phun, hay tiêm. Khuôn được đóng chặt và giữ ở áp suất cao. Nhưng để dễ nhớ người ta gọi là phương pháp ép phun. Như vậy nó giống xylanh piston của ống tiêm và vòi tiêm là vòi phun, đầu phun nhựa.
Phần lớn các sản phẩm có chất lượng cao từ chất dẻo được sản xuất từ phương pháp này.
Nguyên lý hoạt động của máy ép nhựa.
Hình 1.8 Sơ đồ động Máy ép nhựa.
Hạt polymer được nung nóng chảy trong xylanh bơm nhựa của máy ép phun đến trang thái chảy nhớt và nhận được nhựa nóng chảy được phun bằng trục vít ép nhựa qua đầu phun nhựa vào khuôn. Nhựa nóng được làm lạnh trong khuôn bởi bộ phận làm lạnh sản phẩm. Sau đó khuôn được mở
Chương 1. Tổng quan về ngành nhựa. Trang 32
và sản phẩm đã được tạo hình và đẩy ra khỏi khuôn. Quá trình tạo hình, nguyên liệu vào sản phẩm, nhận được độ chính xác cao có thể nhanh, một chu kỳ sau (20-30) giây, trong trường hợp nhanh sau (3-5) giây.
Tất cả các giai đoạn của máy ép phun thường được tự động hóa, được lắp đặt chuyên dùng là rơle thời gian điều khiển toàn bộ hoạt động cuỷa chu kyứ phun eựp.
Máy ép phun thường được dùng để gia công nhựa nhiệt dẻo.
Các dạng trục vít của máy ép nhựa.
(Tham khảo Trục vít ép nhựa của công ty Mitsubishi) a. Mitsubishi Long Glass Fiber Screw.
Hình 1.9 Mitsubishi Long Glass Fiber Screw.
b. Mitsubishi High Capacity HC–UB Screw.
Hình 1.10 Mitsubishi High Capacity HC–UB Screw.
Chương 1. Tổng quan về ngành nhựa. Trang 33
c. Mitsubishi Ultra High Dispersion MF-UB Screw.
Hình 1.11 Mitsubishi Ultra High Dispersion MF-UB Screw.
d. Mitsubishi Ultra High Mixing MD-UB Screw.
Hình 1.12 Mitsubishi Ultra High Mixing MD-UB Screw.
Công nghệ ép phun nhựa sẽ được tìm hiểu và giới thiệu kỹ hơn trong khuôn khổ luận văn này với đề tài là Thiết kế Máy ép nhựa.
Chương 1. Tổng quan về ngành nhựa. Trang 34
Sơ đồ khối quá trình ép nhựa.
Hình 1.13 Sơ đồ khối chu trình ép nhựa (của Cty Fuji Impulse).
9 8
7 6 5
4 3
2.1 2
1 1.1.
Kế Hoạch sản xuất
Nhận NVL
Sấy NVL – Pha màu
Lắp đặt khuôn
Gia nhiệt dây điện trở
Vệ sinh trục vít
Ép thử
Kiểm tra
SX hàng loạt
Gọt tỉa bavia, cuốn
Đóng gói Lưu kho
Xử lý 10
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 35
Chửụng 2.
CHỌN NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA MÁY ÉP NHỰA
I. Tham khảo một số Máy ép nhựa có trên thị trường.
Dưới đây là một số loại máy ép nhựa đã có trên thị trường (Tham khảo từ Cty Mitshubishi).
1. Máy ép nhựa dòng MEtII Serie (35~300 tấn).
Hình 2.1 Máy ép nhựa 110MetII.
2. Máy ép nhựa dòng MEII Serie (390-500-720 tấn).
Hình 2.2 Máy ép nhựa 390MEII.
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 36
3. Máy ép nhựa dòng Super large EM Serie (3300~3900 tấn).
Hình 2.3 Máy ép nhựa 3900EM.
4. Máy ép nhựa dòng MMJ Serie (610~1200 tấn).
Hình 2.4 Máy ép nhựa 720MMJ.
5. Máy ép nhựa dòng MMIII Serie (1450~4400 tấn).
Hình 2.4 Máy ép nhựa 1450MMIII.
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 37
6. Giới thiệu các thông số của Máy ép nhựa dòng MEtII Serie (35~300 taán).
Bảng 2.1 Bảng thông số của Máy ép nhựa MetII Serie.
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 38
II. Chọn thông số làm việc của máy.
Việc lựa chọn thông số làm việc cho Mùáy ép nhựa là một công đoạn quan trọng trong quá trình thiết kế Máy ép nhựa. Đây là công việc khá phức tạp vì nó đòi hỏi người thiết kế phải nắm rõ các kiến thức và có kinh nghiệm khá nhiều trong lĩnh vực công nghệ gia công sản phẩm nhựa.
Với sự đồng ý của thầy hướng dẫn, các thông số thiết kế của Máy ép nhựa trong luận văn này được chọn dựa trên các thông số của Máy ép nhựa TNR120 mà em đã được làm việc và tiếp xúc trong quá trình Thực tập tốt nghiệp vừa qua.
1. Những thông số cơ bản của máy TNR120.
Moâtô Bôm: 15 HP
Coõng suaỏt nhieọt: 6.25 Kw
Aùp suất phun ép nhựa: 1546-1931 Kg/cm2
Lực đóng khuôn: 120 Tấn
Chiều dày khuôn: 110-400 mm
Khối lượng nhựa/1 lần ép phun: 132-185 g
Tốc độ phun: 55.9-82.2 cm3/s
Aùp suất của hệ thống: 140 kg/cm2
Đường kính trục vít: 38-46 mm
Tốc độ quay trục vít: 0-200 RPM (v/ph)
Số lượng vùng gia nhiệt trong trục vít: 4 vùng
Kích thướt máy (LxWxH): 4.64x1.43x1.53 m
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 39
Khối lượng máy: 3.7 Tấn
Hình 2.5 Máy ép nhựa TNR120.
2. Những thông số cơ bản của máy thiết kế cho luận văn này.
Khối lượng nhựa/1 lần ép phun: 132-185 g
Lực đóng khuôn: 120 Tấn
Aùp suất phun ép nhựa: 1546-1931 Kg/cm2
Aùp suất của hệ thống: 140 kg/cm2
Chiều dày khuôn: 110-400 mm
Tất cả các thông số còn lại được tính toán cụ thể dựa vào các thông số cơ bản vừa nêu trên.
III. Phân loại máy ép nhựa.
Để phân loại Máy ép nhựa thì chúng ta có nhiều cách, tuỳ theo mục đích và quan điểm của người sử dụng mà ta có thể phân loại Máy ép nhựa dựa trên hình dáng bên ngoài, số trục vít ép nhựa, theo lực đóng khuôn,…… Sau đây là một số cách phân loại Máy ép nhựa:
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 40
1. Phân loại theo lực đóng khuôn: [Tài liệu 4]
Dựa trên lực đóng khuôn ta có loại 50 tấn, 100 tấn, …, 8000 tấn.
Máy ép nhựa được thiết kế trong luận văn này có thông số Lực đóng khuôn là: 120 tấn
2. Phân loại khối lượng lớn nhất của sản phẩm/1 lần phun: [Tài lieọu 4]
Ta có loại Máy 1, 2, 3, 5, 8,…, 56, 120 oz (ounces, 1 ounces = 28.349 gram). Máy ép nhựa được thiết kế trong luận văn này có thông số Khối lượng nhựa/1 lần ép phun: 132-185 g
3. Phân loại theo loại nhựa gia công: [Tài liệu 12]
Ta có Máy phun nhựa nhiệt dẻo và Máy phun nhựa đặc biệt.
4. Phân loại theo kiểu cụm phun: [Tài liệu 3]
Ta có Máy ép nhựa loại Piston phun một giàn và Máy ép nhựa loại Piston phun hai giàn.
Máy ép nhựa loại Piston phun 1 giàn:
Hình 2.6 Kết cấu hệ Xylanh trục vít trong máy ép nhựa 1 giàn.
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 41
Từ phễu nhựa hạt được đưa đến Xylanh phun. Chuyển động lên phía trước của Piston buộc các hạt nhựa đi đến bộ phận mở rộng (màng phun). Xung quanh spreader sẽ là băng nhiệt, nó sẽ làm chảy nhựa hạt.
Nhựa lỏng đi qua giữa Xylanh và màng phun vào mỏ vịt.
Máy loại này có các đặc điểm sau:
Cấu tạo đơn giản, gọn, nhẹ.
Dòng chảy nhựa lỏng ổn định.
Dễ dàng điều khiển nhiệt độ của các vùng gia nhiệt.
Máy ép nhựa loại Piston phun 2 giàn:
Hình 2.7 Kết cấu hệ Xylanh trục vít trong máy ép nhựa 2 giàn.
Cụm phun kiểu Piston hai giàn gồm có 2 cụm Piston, cái này đặt phía trên cái kia. Một cái để hoá dẻo vật liệu và dẫn vật liệu đến cho Xylanh kia mà ở đó Piston thứ 2 sẽ hoạt dộng như một Piston bắn đạn và đẩy vật liệu dẻo vào khuôn.
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 42
Máy loại này có các đặc điểm sau:
Thường sử dụng cho các vật liệu nhạy với nhiệt (PVC).
Tăng hiệu quả trong việc dịch chuyển vật liệu.
Giúp cho quá trình đẩy tốt hơn.
Cấu trúc phức tạp.
Thích hợp để sản xuất các sản phẩm nhựa có kích thướt và khối lượng lớn.
Với Máy ép nhựa được thiết kế trong luận văn này thì thông số Khối lượng nhựa/1 lần ép phun đã được chọn là: 132-185g. Đây là sản phẩm có khối lượng tương đối nhỏ.
Do vậy, ta chọn loại Máy ép nhựa có Piston phun một giàn là phù hợp với thông số ta đã chọn.
5. Phân loại theo phương làm việc của trục vít công tác.
Theo cách phân loại này thì ta có: Máy ép nhựa có trục vít nằm ngang (Máy nằm) và Máy ép nhựa có trục vít thẳng đứng (Máy đứng).
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 43
a. Máy ép nhựa có trục vít nằm ngang (Máy nằm). (Hình 2.8)
Hình 2.8 Máy ép nhựa loại nằm.
ệu ủieồm:
Kết cấu máy đơn giản dể sử dụng.
Nhờ cơ cấu tay biên nên lực đóng khuôn có thể thay đổi dể dàng, tốc độ đóng mở khuôn lớn.
Tiêu tốn ít năng lượng.
Sản phẩm có thể tự rơi ra khi mở khuôn.
1. Thân máy.
2. Xy lanh đẩy cụm phun.
3. Rãnh trược.
4. Motor thuỷ lực.
5. Xy lanh đẩy trục vít.
6. Phểu chứa liệu.
7. Xy lanh chứa trục vít.
8. Taỏm coỏ ủũnh.
9. Tấm di động.
10. Xy lanh keùp khuoõn.
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 44
Nhược điểm:
Khó vệ sinh khuôn.
b. Máy ép nhựa có trục vít thẳng đứng (Máy đứng).
Hình 2.9 Máy ép nhựa loại đứng.
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 45
ệu ủieồm:
Năng suất lớn vì quá trình ép diễn ra liên tục.
Chất lượng sản phẩm tốt vì lực ép có thể điều chỉnh được.
Có nhiều thời gian cho người công nhân thực hiện công vieọc cuỷa mỡnh.
Sản phẩm đa dạng có thể có hoặc không có terminal.
Nhược điểm:
Nhựa dễ bị chảy do trục vít đứng.
Phải có cơ cấu cấp liệu riêng.
Do bàn quay nên cơ cấu làm nóng khuôn khá phức tạp.
Do bàn xoay phải chịu lực ép lớn nên việc thiết kế chế tạo bàn xoay tương đối phức tạp.
1. Đế
2. Nút vận hành 3. Bàn xoay
4. Cảm biến quang giữ an toàn cho người vận hành máy
5. Trục dẫn hướng 6. Motor thủy lực
8. Cơ cấu định vị hành trình 9. Xylanh
10. Xy lanh chứa trục vít 11. Đầu phun
12. Tấm giữ khuôn trên 13. Hộp điều khiển 14. Xylanh
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 46
Vấn đề lựu chọn thiết bị cho từng loại sản phẩm là hết sức quan trọng. Để giải quyết tốt vấn đề này ta phải phân tích thật tỉ mỉ các tính năng kỹ thuật cũng như công suất sử dụng của từng loại thiết bị sao cho phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của từng nhóm sản phẩm mà máy được thiết kế phải đáp ứng.
Trong phạm vi đề tài này, với các sản phẩm được chọn để thiết kế có khối lượng trong khoảng 132-185g. Đây là loại máy sản xuất các sản phẩm có khối lượng tương đối nhỏ. Do đó, ta chọn loại máy để sản xuất loại sản phẩm này là loại Máy ép trục vít nằm ngang. Với những ưu ủieồm:
Máy gọn nhẹ, chiếm không gian nhỏ.
Chất lượng sản phẩm tốt (độ bóng, độ chính xác cao).
Năng suất máy trung bình.
Thao tác vận hành dễ dàng, an toàn, dễ điều chỉnh – sữa chữa đáp ứng nhu cầu sản xuất đa dạng.
IV. Chọn sơ đồ nguyên lý và sơ đồ động.
A. Chọn sơ đồ nguyên lý hoạt động.
Máy ép nhựa có nguyên lý hoạt động chung thông thường gồm có các bước như sau:
Hoạt động đóng – mở khuôn.
Cụm phun tiến – lùi, vào – ra phạm vi hoạt động(áp sát vào khuôn).
Tải liệu (Trục vít xoắn).
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 47
Eùp nhựa vào khuôn.
Sơ đồ nguyên lý của Máy ép nhựa.
Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý máy ép nhựa.
Máy thực hiện chuyển động S1 để đóng - mở khuôn. Sau khi đóng khuôn, máy thực hiện chuyển động S2 để đưa cụm phun tiến đến khuôn (thông thường ở các máy chuyển động S2 được thực hiện 1 lần trong suốt quá trình bơm ở khuôn). Sau khi đưa cụm phun tiến đến khuôn, máy thực hiện chuyển động S3 đưa nhựa vào khuôn. Sau khi ép xong đủ lượng nhựa vào khuôn, chuyển động S3 được dừng lại ở đó 1 thời gian. Tiếp theo trục vít tải liệu (5) thực hiện chuyển động tải liệu (chuyển động xoắn trục vít n) và S3 lùi về sau, sẽ dừng lại khi lượng nhựa tải vào đầu phun đủ nhựa.
Khuôn mở ra, sản phẩm được lấy ra theo khoảng thời gian quy định.
Chu trỡnh eựp mới tiếp tục ủược thực hiện.
1. Tấm khuôn di động.
2. Khuoân.
3. Taỏm khuoõn coỏ ủũnh.
4. Xylanh nhựa.
5. Trục vít tải liệu.
6. Bộ phận gia nhiệt.
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 48
B. Chọn sơ đồ động.
Sơ đồ động của Máy ép nhựa gồm có hai bộ phận chính, đó là: Cơ cấu phần ép nhựa và Cơ cấu phần kẹp khuôn.
1. Phân tích phương án cơ cấu Phần ép nhựa.
Thông thường, phần ép nhựa của Máy ép nhựa có các cơ cấu sau:
a. Cơ cấu 1: Dùng Piston đẩy và ép nhựa vào khuôn.
Hình 2.11 Cơ cấu dùng Piston đẩy và ép nhựa vào khuôn.
Cơ cấu này hoạt động cơ bản giống như nguyên lý chung của Máy ép nhựa đã trình bày ở trên. Ơû đây, máy được tải liệu bằng Piston, ép phun nhựa bằng Piston và bộ phận đưa cụm phun đến khuôn bằng Piston đẩy cụm phun. Cụm phun đưa đến sau 1 lần tiến của Piston đẩy cụm phun và khoá chặt ở vị trí đó suốt quá trình sản xuất sản phẩm.
1. Piston tải liệu.
2. Các tấm gia nhiệt.
3. Pheóu caỏp lieọu.
4. Khớp nối trục.
5. Piston đẩy nhựa.
6. Piston đẩy cụm phun.
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 49
ệu ủieồm.
Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và sử dụng.
Thích hợp với máy dạng thủ công, sản xuất sản phẩm với khối lượng nhỏ.
Nhược điểm.
Tải liệu không tốt, Piston và xylanh dễ mòn do ma sát.
Đầu phun và miệng phun tiếp xúc không tốt.
Chỉ dùng ép sản phẩm có kết cấu đơn giản, khối lượng nhỏ và có độ chính xác không cao.
b. Cơ cấu 2: Dùng trục vít kết hợp với Piston đẩy và ép nhựa vào khuôn, trục vít đùn được truyền động bằng động cơ thuỷ lực.
Hình 2.12 Cơ cấu dùng trục vít kết hợp với Piston đẩy và ép nhựa vào khuôn, trục vít đùn được truyền động bằng động cơ thuỷ lực.
1. Heọ Xylanh-Truùc vớt.
2. Các tấm gia nhiệt.
3. Pheóu caỏp lieọu.
4. Piston đẩy nhựa.
5. Khớp nới trục.
6. Động cơ thủy lực.
7. Piston đẩy cụm phun.
8.
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 50
Cơ cấu này hoạt động cơ bản giống như nguyên lý chung của Máy ép nhựa đã trình bày ở trên, tuy nhiên với cơ cấu này thì máy được trang bị tự động tốt hơn. Trục vít được bằng động cơ thuỷ lực(2), đầu phun tiến- lùi bằng Piston của xylanh thuỷ lực, phun ép nhựa vào khuôn bằng Piston thuỷ lực đẩy trục vít tải liệu ép nhựa vào lòng khuôn.
ệu ủieồm.
Máy có độ chính xác cao.
Eùp được sản phẩm phức tạp, khối lượng lớn.
Tự động hoá tốt.
Điều chỉnh được tốc độ vô cấp.
Xử lý quá tải dễ dàng.
Nhược điểm.
Tự động hoá cao nên đòi hỏi tay nghề người công nhân vận hành máy cũng cao.
Bảo trì bảo dưỡng máy phức tạp.
Giá thành cao.
Chương 2. Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 51
c. Cơ cấu 3: Dùng trục vít kết hợp với Piston đẩy và ép nhựa vào khuôn, trục vít đùn được truyền động bằng động cơ điện.
Hình 2.13 Cơ cấu dùng trục vít kết hợp với Piston đẩy và ép nhựa vào khuôn, trục vít đùn được truyền động bằng động cơ điện.
Cơ cấu này hoạt động cơ bản giống như nguyên lý chung của Máy ép nhựa đã trình bày ở trên. Nhưng phần quay trục vít tải liệu bằng động cơ điện, phần đưa cụm phun đến miệng phun bằng piston đẩy cụm phun cho 1 lần điều chỉnh trong quá trình hoạt động của các chu trình. Phần ép nhựa bằng chính trục vít tải liệu, ép phun nhờ Piston thuỷ lực.
ệu ủieồm.
Có thể ép được sản phẩm có khối lượng lớn và chính xác.
1. Heọ xylanh-truùc vớt 2. Các tấm gia nhiệt 3. Pheóu caỏp lieọu
4. Động cơ điện.
5. Khớp nối trục.
6. Piston đẩy nhựa.
7. Piston đẩy cụm phun.