TIỂU LUẬN học PHẦN CÔNG NGHỆ CAO SU và COMPOSITE – CH4102 đề tài structure reaction injection molding – tìm hiểu phương pháp phản ứng và phun nhựa vào khuôn với vật liệu kết cấu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC - o0o TIỂU LUẬN HỌC PHẦN CÔNG NGHỆ CAO SU VÀ COMPOSITE – CH4102 Đề tài: Structure reaction injection molding – Tìm hiểu phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn với vật liệu kết cấu Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng GS.TS Bùi Chương Sinh viên: Nguyễn Bá Lâm Ngơ Lê Đồn Lâm Nguyễn Thị Lành Bùi Thị My Vũ Thị Mai Lan Nguyễn Thị Bích Ngọc Lê Kim Ngân Cù Thị Linh HÀ NỘI – 2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương MỤC LỤC TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương Hình 1: Sơ đồ công nghệ phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn cấu trúc Hình 2: Sơ đồ bố trí thiết bị dây chuyền phương pháp SRIM trước khuôn Hình 3: Đầu trộn phương pháp SRIM 10 Hình 4: Khn nhơm sử dụng phương pháp SRIM 11 Hình 5: Hình ảnh đa dạng sản phẩm nhựa sản xuất phương pháp SRIM 14 Hình 6: Hình ảnh sơ sản phẩm SRIM lĩnh vực y tế 14 Hình 7: Hình ảnh số sản phẩm SRIM lĩnh vực thể thao .14 Hình 8: Ứng dụng vật liệu composite ngành công nghiệp ô tô 15 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương I LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, sản phẩm từ nhựa trở nên vô quen thuộc vào đời sống người, từ vật dụng gia đình phổ biến đến trang thiết bị máy móc cơng nghiệp Sản phẩm làm từ nhựa mang tính đột phá thay cho nhũng vật liệu khác làm tăng cao hiệu sử dụng mang lại nhiều lợi nhuận kinh tế Các phương pháp để sản xuất vật liệu, sản phẩm nhựa phát triển dựa thành tựu, khảo học kỹ thuật thời đại; với đó, phương pháp gia cơng truyền thống cải tiến cách Với đề tài: “ Phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn với vật liệu kết cấu”, hiểu phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn nào, ưu nhược điểm ứng dụng Đánh giá vai trò phương pháp đến sản phẩm nhựa Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy GS.TS Bùi Chương thầy PGS.TS Nguyễn Huy Tùng hướng dẫn tận tình, chi tiết, giúp chúng em hồn thành tiểu luận mơn học Trong trình thực đề tài này, chúng em cố gắng để hồn thành tốt có lẽ vốn kiến thức hạn hẹp yếu tố khách quan khác mà tránh khỏi thiếu ót Chúng em mong nhận đóng góp ý kiến, phê bình hướng dẫn thêm thầy Chúng em xin chân thành cảm ơn!   TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương II PHẦN NỘI DUNG Giới thiệu phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn với vật liệu kết cấu Đúc phun phản ứng – Reaction injection molding (RIM) công nghệ sản xuất tương đối để sản xuất phận nhựa nhiệt rắn nhựa nhiệt dẻo chủ yếu polyurethane chất lượng cao, công nghệ nhà khoa học Bayer phát triển vào năm 1969 Công nghệ trở thành quy trình đúc nhựa hàng đầu mang lại tính linh hoạt lựa chọn xử lý hệ thống hóa chất sử dụng để sản xuất sản phẩm nhựa chất lượng cao (1) Đúc phun phản ứng cấu trúc – Structural reaction injection molding (SRIM) quy trình RIM biến thể bổ sung yếu tố cấu trúc vào khuôn trước ép, sử dụng để sản xuất vật liệu tổng hợp polyurethane có chứa thảm sợi thủy tinh liên tục ngẫu nhiên SRIM quy trình tương đối kết hợp tốc độ sản xuất cao RIM với đặc tính mơ đun cao, mạnh mẽ cho phận RIM thực Không giống "urethane" RIM, sợi gia cường sử dụng cho SRIM để tăng độ cứng, độ dẻo dai sức bền Polyurethane, vật liệu phổ biến tạo quy trình RIM tiêu chuẩn, bơm vào khn (cơng cụ) gia cố trước độ nhớt thấp, nơi phản ứng hóa học đóng rắn Vì vật liệu có độ nhớt thấp tạo ứng suất lên dụng cụ, nên dụng cụ SRIM chế tạo phận chiều lớn phức tạp phần nhỏ so với đầu tư dụng cụ đúc phun tương đương Ngoài ra, vật liệu SRIM xây dựng để phản ứng nhanh với suất sản xuất cao Giống tên gọi phương pháp, sản phẩm tổng hợp thông qua SRIM mạnh cứng sản phẩm urethane làm RIM thông thường Điểm mạnh mô-đun SRIM biến vật liệu tổng hợp mạnh gấp hai đến mười lần vật liệu RIM gia cố TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương Khả chống chịu nhiệt độ cao cho phép phận SRIM sử dụng urethan RIM khơng thể Các ứng dụng SRIM tập trung vào phận yêu cầu độ bền cao Giảm trọng lượng đạt thay thép chí nhựa dày phận làm SRIM Chi phí lắp ráp giảm bớt cách giảm tổng số phận xuống Bởi phận làm SRIM mạnh cứng, phương pháp thiết kế phận khác với phương pháp thông thường urethan vật liệu nhiệt dẻo phản ứng Các phận mỏng có hình dạng nhẹ bền Thiết kế phức tạp hơn, bị loại bỏ cách sử dụng kỹ thuật thiết kế sáng tạo kỹ sư Đặc điểm công nghệ phương pháp Khi so sánh với phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn (RIM) thông thường, phương pháp phản ứng phun nhựa vào khn cấu trúc (SRIM) có khác biệt q trình lắp cấu trúc gia cường vào khn trước trình bày phần Trong phần “2 Đặc điểm cơng nghệ phương pháp” này, q trình tiến hành phương pháp, yếu tố kỹ thuật liên quan yêu cầu nguyên liệu sử dụng trình bày (2) 2.1 Quy trình tiến hành Đối với phương pháp SRIM, quy trình cơng nghệ bao gồm bước chính: Chuẩn bị nguyên liệu, Chuẩn bị hệ cấu trúc khuôn, Phun nguyên liệu vào khuôn cấu trúc Làm nguội san phẩm Quy trình cơng nghệ mô tả sơ đồ công nghệ hình ảnh bên TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương Sơ đồ cơng nghệ: Hình 1: Sơ đồ cơng nghệ phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn cấu trúc Quy trình cơng nghệ mơ tả từ sơ đồ bao gồm đặc điểm sau: Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu Hai nhiều loại nhựa nóng chảy, chẳng hạn polyisocyanate đổ vào bể chứa chất phản ứng riêng biệt trang bị chế kiểm soát nhiệt độ nguồn cấp liệu Sau đó, chất lỏng giải phóng vào đường cung cấp tương ứng chúng chuyển vào buồng đo lường có chức điều chỉnh áp suất luân chuyển nhựa vào đầu trộn Bước 2: Chuẩn bị hệ thống cấu trúc khuôn Các thành phần cấu trúc đặt vào khuôn thành tổng thể chung, kết nối với từ trước TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương Hình 3: Đầu trộn phương pháp SRIM 3.3 Khn phương pháp SRIM Hình 4: Khuôn nhôm sử dụng phương pháp SRIM Đối với phương pháp SRIM, khuôn sử dụng trước lắp đặt thêm kết cấu cần phải kiểm định trước đưa vào vận hành sản xuất, yêu cầu khuôn bao gồm: - Đảm bảo độ xác kích thước, hình dáng biến dạng sản phẩm; - Đảm bảo độ bóng cần thiết cho lịng khn lõi để đảm bảo độ bóng sản phẩm; - Đảm bảo vị trí xác tương quan nửa khuôn; - Đảm bảo lấy sản phẩm khỏi khuôn cách dễ dàng; - Vật liệu chế tạo khn phải có tính chống mịn cao dễ gia cơng; - Khn phải có hệ thống làm lạnh bao quanh lịng khn cho lịng khn phải có nhiệt độ ổn định để vật liệu dễ điền đầy vào lịng khn 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương định hình nhanh chóng lịng khn từ rút ngắn thời gian cho san phẩm tăng suất - Khn phải có kết cấu hợp lý không phức tạp cho phù hợp với khả cơng nghệ có Sau polyme đơng đặc, "đóng rắn", đẩy khỏi khn theo hình dạng khn Các đường dẫn nước lạnh mở để làm mát, loại bỏ nhiệt làm nguội tháo khỏi khuôn Do nhiệt độ áp suất khuôn phương pháp SRIM thấp so với phương pháp khác, khn sử dụng chế tạo vật liệu nhẹ, tiết kiệm chi phí chắn nhôm (2) Ưu điểm, nhược điểm 4.1 Ưu điểm Trong nhiều năm trở lại đây, SRIM trở nên sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp sản xuất nhựa ưu điểm chúng, ưu điểm kể tới như: - Ở cơng nghệ SRIM, sợi tạo hình trước (do định hướng sợi trước, tạo kết cấu sợi, tăng độ bền lý) sợi đưa vào khuôn trước phun hỗn hợp nhựa vào khuôn; - Không cần sản phẩm trung gian; - Nhiệt độ xử lý thấp; - Giảm yêu cầu áp suất kẹp; - Độ tự động hóa quy trình SRIM cao; - Có đặc tính tốt sản phẩm cuối cùng; - Thời gian vòng sản xuất sản phẩm ngắn, dẫn đến suất cao; Các sản phẩm sản xuất phương pháp SRIM có độ cứng cao so sánh với phương pháp đúc khác Modun uốn trung bình sản phẩm sản xuất từ phương pháp từ 500 đến 1500 ksi, 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương độ bền kéo từ đến 18,5 ksi Ngoài độ cứng, sản phẩm làm từ phương pháp SRIM có độ bền, chắc, chống va đập cao Điều dẫn đến SRIM sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp ô tô hàng không vũ trụ sản xuất loại máy móc thiết bị khác Phương pháp SRIM dựa vào phản ứng hóa học thay sử dụng ảnh hưởng nhiệt để sản xuất sản phẩm cuối Nhờ vậy, nhiệt độ phương pháp SRIM sử dụng thấp so với phương pháp khác Điều đồng nghĩa với việc yêu cầu lao động hơn, làm cho SRIM trở thành phương pháp hiệu thời gian chi phí cao đáng kể so với phương pháp sản xuất khác 4.2 Nhược điểm Ngồi ưu điểm vừa trình bày trên, phương pháp SRIM giống phương pháp khác có nhược điểm riêng, số nhước điểm đáng ý phương pháp SRIM: - Không thể sơn khuôn – In - Mold Painting (IMP) với sản phẩm SRIM, phải đặt lót, lưới khn đúc sẵn vào khn bắt đầu trình sản xuất; - Các phận sản xuất SRIM thường yêu cầu công việc sơn sau khn (có khả gây hại cho sức khỏe, tùy thuộc vào loại sơn) hầu hết thường lớp hồn thiện loại A; - Chi phí đầu tư hệ thống máy móc, khn cao; - Cơng nghệ SRIM chưa tạo bề mặt láng bóng, cần phải gia công bề mặt thêm; Ứng dụng Đúc phun phản ứng cấu trúc (SRIM) hai biến thể phổ biến quy trình đúc phun phản ứng (RIM) Trong biến thể phổ biến khác, đúc phun phản ứng tăng cường (RRIM) chủ yếu tập trung vào việc tăng sức mạnh kích thước sản phẩm, SRIM thay vào tập trung 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương vào việc tăng độ cứng Vì thế, SRIM sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp ô tô, y tế, hàng không vũ trụ thiết bị giải trí để tạo phận cứng bảng điều khiển, cửa, kệ Hình 5: Hình ảnh đa dạng sản phẩm nhựa sản xuất phương pháp SRIM 14 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương Hình 6: Hình ảnh sơ sản phẩm SRIM lĩnh vực y tế Hình 7: Hình ảnh số sản phẩm SRIM lĩnh vực thể thao Đúc phun phản ứng cấu trúc (SRIM) công nhận rộng rãi có tiềm lớn để tăng cường sử dụng sản xuất phận composite (Macosko, 1989) SRIM nhận ý đặc biệt ngành cơng nghiệp xe đường bộ, nơi có quan tâm đáng kể đến việc thu lợi ích vật liệu polyme composite với chi phí thấp tỷ lệ sản xuất khối lượng lớn Ước tính năm có 300.000 phận sản xuất công nghệ SRIM ngành công nghiệp ô tô 15 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương Hình 8: Ứng dụng vật liệu composite ngành cơng nghiệp tơ SRIM áp dụng cho ứng dụng khác sản xuất phận máy bay (kết cấu khung xương, thân máy bay, cánh, phận dẫn hướng,…) Một lý quan trọng việc ứng dụng rộng rãi phương pháp SRIM sử dụng vật liệu composite ngành Hàng không độ bền độ cứng tương đối trọng lượng riêng composite lớn Điều làm giảm trọng lượng máy bay, tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường tăng hiệu kinh tế Phương pháp sử dụng để chế tạo chi tiết hình dáng phức tạp, góp phần làm giảm số lượng chi tiết máy bay, đồng thời giảm thời gian chi phí lắp đặt sản phẩm BI PHẦN KẾT LUẬN Qua tiểu luận tìm hiểu “ Phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn với vật liệu kết cấu”, chúng em có nhìn tổng quan cơng nghệ ứng dụng phương pháp trình bày Có thể nói rằng, sản phẩm nhựa tạo từ phương pháp phản ứng phun nhựa dần trở thành phần thiếu sống ngày Bên cạnh đặc điểm bật, phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn với vật liệu kết cấu giống phương pháp khác có nhược điểm, hạn chế riêng; Do đó, vấn đề kỹ sư polyme tương lai phát triển máy móc, quy trình sản xuất đa dạng, đa năng, hiệu để tăng suất, chất lượng sản phẩm lợi ích kinh tế cho đơn vị kinh doanh, sản xuất Quá trình nghiên cứu, tìm hiểu thơng tin cho tiểu luận cho chúng em hội tiếp cận với tài liệu nghiên cứu nhiều nhà khoa học Tuy lượng thơng tin trình bày tiểu luận chưa nhiều kiến thức, kỹ mà chúng em có sau tiểu 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương luận chắn giúp em nhiều trình học tập, nghiên cứu tới Trung tâm Polyme-Composite TÀI LIỆU THAM KHẢO Các báo khoa học: (1) Eckler, J H., & Wilkinson, T C (1987) Processing and designing parts using structural reaction injection molding Journal of Materials Shaping Technology, 5(1), 17–21 (2) Campbell, F C (2004) Commercial Composite Processes: These Commercial Processes Produce Far More Parts than the High-performance Processes Manufacturing Processes for Advanced Composites, 399–438 (3) González-Romero, V M., & Macosko, C W (1990) Process parameters estimation for structural reaction injection molding and resin transfer molding Polymer Engineering and Science, 30(3), 142–146 (4) Rosato, D V., Rosato, D V., & Rosato, M V (2004) REACTION INJECTION MOLDING Plastic Product Material and Process Selection Handbook, 406–427 17 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com GVHD: PGS.TS Nguyễn Huy Tùng, GS.TS Bùi Chương (5) Chick, J P., Rudd, C D., Van Leeuwen, P A., & Frenay, T I (1996) Material characterization for flow modeling in structural reaction injection molding Polymer Composites, 17(1), 124–135 Các trang web tham khảo: https://romeorim.com/srim/ https://www.ptonline.com/articles/srim-material-machine-processinnovations-give-birth-to-srim-truck-box https://www.hanoiplastics.com.vn/he-thong-cua-may-ep-phun https://technicalvnplus.com 18 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ... II PHẦN NỘI DUNG Giới thiệu phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn với vật liệu kết cấu Đúc phun phản ứng – Reaction injection molding (RIM) công nghệ sản xuất tương đối để sản xuất phận nhựa. .. điểm công nghệ phương pháp Khi so sánh với phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn (RIM) thông thường, phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn cấu trúc (SRIM) có khác biệt q trình lắp cấu trúc... Phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn với vật liệu kết cấu? ??, hiểu phương pháp phản ứng phun nhựa vào khuôn nào, ưu nhược điểm ứng dụng Đánh giá vai trò phương pháp đến sản phẩm nhựa Chúng em xin