THÔNG TIN TÀI LIỆU
TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM ® ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ XÍ NGHIỆP SẢN XUẤT BỒN COMPOSITE LẮP GHÉP 100 m3 NĂNG SUẤT 300 SẢN PHẨM / NĂM NGÀNH: CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC CHUYÊN NGÀNH : VẬT LIỆU HỮU CƠ SVTH : NGUYỄN ĐỨC KHOA MSSV : 061988H GVHD : TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 01/2011 LỜI CẢM ƠN Lời Em chân thành gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Quang Khuyến tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để Em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Thầy cung cấp cho em kiến thức quý báu để em hiểu rõ vấn đề mà Em không rõ Cảm ơn Thầy giúp Em hiểu rõ ngành học, đưa dẫn chứng lạ giúp Em bạn lớp hiểu rõ vấn đề thắc mắc Em chân thành cảm ơn toàn thể Thầy Cô Khoa Khoa Học Ứng Dụng Trường Đại Học Tôn Đức Thắng tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báo cho Em năm qua để em có sở tảng để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Con tỏ lòng biết ơn Cha, Mẹ thành viên gia đình ln động viên, hỗ trợ cho Con tinh thần vật chất suốt quãng thời gian học đại học thời gian làm luận văn Và Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất Anh, Chị Bạn bè chia kinh nghiệm giúp đỡ suốt thời gian qua Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Nguyễn Đức Khoa LỜI MỞ ĐẦU Cuộc sống ngày phát triển, nhu cầu loại vật liệu ngày lớn Đứng trước cạn kiệt loại vật liệu tự nhiên, người cần không ngừng sáng tạo vật liệu thay Đó tất yếu đời vật liệu composite, mở thời đại vật liệu, cách mạng nghiên cứu, phát triển Phổ biến mà ta thường thấy vật liệu composite sợi thủy tinh Trên giới vật liệu composite sợi thủy tinh phát triển từ lâu, nhiên nước ta gần phát triển coi “vật liệu mới” Cho nên nhiều người chưa hiểu sâu vật liệu Nhiều nhà sản xuất sản phẩm composite chủ yếu theo kinh nghiệm truyền đạt Trong năm gần nhu cầu tiêu thụ sản phẩm composite ngày tăng cao sản phẩm có đặc tính: nhẹ, giá thành thấp, rẻ, bền… Nó thay nhơm thép số lĩnh vực Hiện sản phẩm composite đa dạng phong phú, nước có nhiều sản phẩm bồn chứa nước hầu hết bồn có dạng hình trụ Tuy có số sản phẩm bồn lắp ghép chủ yếu nhập nước Malaysia, Úc, Mỹ…Giá thành bồn lắp ghép nhập giá cao loại bồn có nhiều ưu điểm so với bồn hình trụ Để giải vấn đề nhận thấy nhiều ưu điểm loại bồn luận văn nghiên cứu thiết kế bồn composite lắp ghép phương pháp đắp tay (Hand Lay Up) Bồn lắp ghép từ panel với kích thước nhỏ gọn, dễ tháo lắp dễ vận chuyển, đặc tính sản phẩm tốt hơn, chống chịu với điều kiện khắc nghiệt khí hậu thời tiết Phương pháp đắp tay (Hand Lay Up) phương pháp đơn giản, chi phí thấp hợp với điều kiện kinh tế nguồn nhân lực nước ta Các vấn đề làm rõ luận văn Trong q trình tìm hiểu tính tốn thiết kế em khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong thơng cảm đóng góp ý kiến Thầy, Cô bạn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH VẬT LIỆU COMPOSITE 1.1 Lịch sử phát triển ngành vật liệu Composite Vật liệu composite, gọi vật liệu compozit hay composite vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác tạo lên vật liệu có tính hẳn vật liệu ban đầu, vật liệu làm việc riêng rẽ Việc sử dụng vật liệu composite có từ lâu đời Khoảng 5000 năm trước công nguyên người biết trộn viên đá nhỏ vào đất trước làm gạch để tránh bị cong vênh phơi nắng Mà điển hình hợp chất dùng để ướp xác người Ai Cập Chính thiên nhiên tạo cấu trúc composite trước tiên, than gỗ, có cấu trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài kết nối với licnin Kết liên kết hài hòa thân vừa bền vừa dẻo, cấu trúc composite lý tưởng Người Hy Lạp cổ biết lấy mật ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng Ở Việt Nam, truyền lại cách làm nhà bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khô tạo lớp vật liệu cứng, mát mùa hè ấm mùa đơng… Mặc dù composite vật liệu có từ lâu, ngành khoa học vật liệu composite hình thành gắn với xuất công nghệ chế tạo tên lửa Mỹ từ năm 1950 Từ đến nay, khoa học cơng nghệ vật liệu composite phát triển toàn giới 1.2 Tình hình phát triển ngành vật liệu composite giới Vật liệu composite có từ lâu đời, nhiên thật bắt đầu phát triển mạnh từ năm 1960 Mỹ, vật liệu đa dạng ứng dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp đời sống: ngành chế tạo máy, kỹ thuật hàng không, vũ trụ, kỹ thuật điện nhiều lĩnh vực cơng nghiệp khác có nhu cầu cao vật liệu có – lý tính cao (độ bền nhiệt, tỷ trọng thấp, độ chịu nhiệt…) mà tính chất khơng thể có vật liệu thông thường Sự gia tăng SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN việc sử dụng vật liệu composite mức gần chúng thay vật liệu truyền thống: thép, nhôm… Lượng sản phẩm composite Mỹ vượt qua mức 1.5 triệu vào năm 2001 Xu giảm giá thành, tăng chất lượng tạo nhiều dạng sản phẩm composite với phát triển vượt bật nanocomposite nhân tố then chốt thúc đẩy tang trưởng mạnh ngành vật liệu composite 1.3 Tình hình phát triển ngành vật liệu composite Việt Nam Vật liệu composite phát triển từ lâu nước phát triển, nhiên với nước ta, vật liệu composite coi “Vật liệu mới”, thời gian đưa vào ứng dụng phạm vi sử dụng chưa lâu Vật liệu composite sợi thủy tinh (FRP) bắt đầu nghiên cứu áp dụng thử nước ta từ 1988, khởi đầu canô, xuồng nhỏ với tư cách loại “Vật liệu mới” Đến đầu thập kỷ 90 kỷ 20, vài đơn vị sản xuất composite hình thành với sản phẩm ghe, thuyền, bồn chứa có kích thước khơng lớn, đặc biệt đồng sông Cửu Long Tuy nhiên composite thực bắt đầu phát triển kể từ năm 1995 đến kể số lượng đơn vị sản xuất chất lượng chủng loại sản phẩm Hiện tồn quốc có khoảng 40 đơn vị lớn nhỏ, số đơn vị chuyên sản xuất mặt hàng composite, lại kết hợp với sản phẩm nhựa khác Các mặt hàng mở rộng, đa dạng, phong phú với chất lượng cao như: ghe, thuyền, canô, xuồng, tàu cảng vụ, tàu nghiên cứu hải dương, tàu đánh cá xa bờ, cầu trượt, máng trượt (cho công viên nước), bể bơi, bồn tắm, kiôt, trang trí nội thất, ngoại thất, cơng trình cho công viên, đồ chơi trẻ em, lợp nhà máy, nhà dân, loại bể xí tự hoại, toilet lưu động phục vụ đô thị, nông thôn, công trường, nhà máy Các loại bồn chứa đặt đất tháp cao với dung tích hàng trăm mét khối Chống thấm, dột, bọc vỏ tàu gỗ… Cùng với phát triển nhu cầu nhập nguyên liệu ngày tăng Về công nghệ, nước ta chủ yếu công nghệ trải tay (hand lay-up) Công nghệ phun (spray) cơng nghệ tân tiến khác cịn áp dụng Tuy nhiên, điều ta nói sản phẩm composite có xu hướng phát triển nước ta với nhiều sản phẩm phục vụ đời sống công nghiệp Tuy nhiên, lĩnh vực bị hạn chế nguyên là: nguyên liệu tất phải nhập từ bên dẫn đến giá thành sản phẩm SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN hoàn thiện cao, chưa thực thu hút đa số người sử dụng, bên cạnh am hiểu loại “vật liệu mới” người tiêu dùng, nhà quản lý, lập dự án chưa thật sâu sắc Khả tuyên truyền, marketing thương hiệu chưa thật đầu tư mức Bên cạnh đó, nhà sản xuất, kinh doanh chưa mạnh dạn đầu tư công nghệ tiên tiến, dẫn đến hạn chế chất lượng, mẫu mã, chuẩn loại sản phẩm Xu hướng cơng nghiệp hóa, đại hóa cao, yêu cầu đặt quan tâm nhiều nhà quản lý, thiết lập dự án Với điều kiện mà đất nước có: cát, mỏ dầu, nhà máy lọc hóa dầu đưa vào hoạt động, tiền đề thuận lợi cho hình thành phát triển nhà máy sản xuất sợi thủy tinh polyester cho công nghệ composite Nếu quan tâm cấp quản lý vĩ mô, nhà sản xuất mạnh dạn đầu tư công nghệ tiên tiến, với nguyên liệu sản xuất nước, chắn vật liệu composite nước ta phát triển mạnh trở thành ngành vật liệu có ý nghĩa, đóng gióp cho phát triển kinh tế xã hội, động lực thúc đẩy ngành khác phát triển, giải việc làm cho người lao động [2] 1.4 Khái niệm vật liệu composite Vật liệu composite tên gọi chung vật liệu tạo nên pha trộn thành phần riêng lẻ trước sử dụng vào chế tạo sản phẩm cụ thể Ví dụ: cát, sỏi đá, xi măng, nước hòa trộn với với cốt thép, đóng rắn lại thành bê tông, bê tông thực chất dạng composite Tên composite xuất phát từ gốc tiếng Anh compos có nghĩa hợp chất nhiều thành phần, nhiều chất riêng lẻ tạo thành cách hòa trộn chúng trước sử dụng Những thành phần riêng lẻ đặc tính cơng dụng hồn tồn khác Nhưng chúng kết hợp với quy trình hợp lý cho ta loại vật liệu hồn khác có đặc tính sức bền lý hẳn (bê tơng ví dụ điển hình) Đó vật liệu composite Nói cách khác composite vật liệu đa thành phần [2] 1.5 Cấu tạo phân loại vật liệu composite Composite có nhiều loại, tạo tùy theo chất liệu thành phần mục đích sử dụng Ví dụ: cơng nghệ gốm sứ, cơng nghệ polymer…đều có vật liệu SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN gọi composite Ta đề cập đến loại composite thuộc chất dẻo nhiệt rắn (thermosetting plastics) Thành phần vật liệu composite gồm có: Thành phần phân bố liên tục tồn thể tích vật liệu gọi Thành phần phân bố ngẫu nhiên vật liệu gọi cốt Tuỳ theo chất vật liệu người ta chia vật liệu composite thành loại khác nhau: Vật liệu composite polymer: PMC Vật liệu composite vô ceramic: CMC Vật liệu composite kim loại: MMC Trong phần ta đề cập đến loại PMC, loại composite nghiên cứu ứng dụng rộng công nghệ vật liệu composite Ta tìm hiểu composite thuộc chất dẻo nhiệt rắn (Thermosetting plastics), bao gồm thành phần chủ yếu polyme loại sợi gia cường Polyme: Polyeste, vinyleste, epoxy,… Các loại sợi: Thủy tinh, aramid, polyeste, cacbon,… Các chất: Xúc tiến (accelator), xúc tác (catalyst) phụ gia khác với tỷ lệ trọng lượng nhỏ thiếu Composite cấu tạo từ loại sợi mang tên loại sợi Ví dụ: composite cacbon với sợi cacbon; composite thủy tinh với sợi thủy tinh,…Sợi thủy tinh loại sợi gia cường sử dụng rộng rãi vật liệu composite Nó đóng vai trị gia cường (tăng sức bền) cho chất dẻo nên composite thủy tinh viết tắt FRP (Fibreglass reinforced plastics) GRP (Glass reinforced plastics) Trên thị trường sản xuất vật liệu thường gọi tắt FRP, đơi ngắn gọn: sợi thủy tinh Ví dụ: canô làm sợi thủy tinh,… 1.6 Ưu điểm, nhược điểm chủ yếu vật liệu composite Có nhiều loại polyeste, nhiều loại sợi gia cường sử dụng để chế tạo loại composite Mỗi loại polyeste sợi lại có chủng loại cụ thể với đặc tính ưu tiên khác Do cần có lựa chọn tiêu chuẩn kỹ thuật để áp dụng cho sản phẩm có mục đích phù hợp SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN Trong điều kiện sử dụng vật liệu tiêu chuẩn, vật liệu composite nói chung có ưu điểm chủ yếu sau đây: Nhẹ cứng vững, chịu va đập, uốn, kéo tốt, nhẹ nhơm (nhẹ 2050%) Chịu hố chất, khơng sét gỉ, chống ăn mịn Đặc tính đặc biệt thích hợp cho biển khí hậu vùng biển (tàu thuyền, bồn chứa nước, dung mơi, bể xí tự hoại, ống nước thải, cấu kiện nhà máy hoá chất, phịng thí nghiệm…) Chịu thời tiết, chống tia tử ngoại, chống lão hoá nên bền (mái che, ghế sân vận động, cơng trình ngồi trời,…) Chịu lạnh, chịu nhiệt, chống cháy (ống xả động diesel, panel kho lạnh, xuồng cúư hoả,…) Cách điện, cách nhiệt tốt (thang cách điện, cấu kiện máy điện tử, vách cách nhiệt,…) Chịu ma sát, cường độ lực, nhiệt độ cao (vỏ máy bay, bệ phóng tên lửa cấu kiện khác cho hàng khơng, vũ trụ,…) Đặc tính đặc biệt phát huy composite – carbon Composite - thủy tinh hấp thụ sóng điện tử tốt (các vịm che rađa hệ thống điện tử khác) Không thấm nước, không độc hại (bồn chứa nước, chống thấm, dột, bọc vỏ tàu gỗ,…) Bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, chi phí thấp Màu sắc đa dạng, đẹp, bền pha nguyên liệu Thiết kế, tạo dáng thuận lợi, đa dạng, có nhiều cơng nghệ để lựa chọn Đầu tư thiết bị tổ chứa sản xuất không phức tạp, không tốn kém, khơng ảnh hưởng mơi trường, chi phí vận chuyển sản xuất không cao Tất ưu điểm dẫn đến giá trị sử dụng cao [2] Nhược điểm chủ yếu vật liệu composite lại xuất phát từ tính chất bền bỉ Dẫn đến sản phẩm qua xử dụng khó phân hủy Đó vấn đề cấp bách cần phải tính tới điều kiện môi trường giới ngày xấu Phải tốn chi phí lớn để xử lý loại vật liệu 1.7 Các liên kết vật liệu composite SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN Đó liên kết cốt vùng ranh giới hai pha cốt Xét nguyên lý cốt khơng có hịa tan khuếch tán vào Tuy nhiên điều kiện công nghệ chế tạo trạng thái nhiệt độ, áp suất khác xảy tương tác cốt Có dạng tương tác composite: Nền cốt khơng hịa tan lẫn vào khơng tạo thành hợp chất hóa học Nền cốt tương tác tạo dung dịch rắn có độ hịa tan nhỏ khơng thành hợp chất hóa học Nền cốt phản ứng với tạo thành hợp chất hóa học Tùy thuộc vào dạng tương tác mà hình thành nên mối liên kết nền-cốt xác định ảnh hưởng nhiều đến độ bền composite Liên kết cốt: Liên kết học Liên kết nhờ thấm ướt hòa tan Liên kết phản ứng Liên kết phản ứng phân đoạn Liên kết oxit Liên kết hỗn hợp 1.8 Các công nghệ tạo sản phẩm composite Khác với vật liệu truyền thống, cơng nghệ composite thiết phải có khn Sau tách khỏi khn sản phẩm có bề mặt (một mặt hai mặt) bóng láng, màu sắc đa dạng, đẹp, hồn chỉnh khơng phải sơn phủ hay trang trí thêm (với gỗ, sắt thép,… phải đánh vecni sơn phủ) đồng thời bền màu Khuôn yếu tố quan trọng định chất lượng, vẻ đẹp sản phẩm Công nghệ điển hình áp dụng rộng rãi cơng nghệ đúc tiếp xúc, gồm loại: Trải lớp tay (Hand lay-up): hoàn toàn thao tác tay Trải lớp phun bắn (spray up): chất xúc tác, resin sợi thủy tinh phun bắn đồng thời bề mặt khuôn để tạo lớp gia cường nhờ thiết bị chuyên dùng gọi “súng phun” SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN 9.2.3 Đối với nguồn nhiệt Nguồn nhiệt đánh lửa nguyên nhân gây cháy, nguồn nhiệt bật lửa, thuốc lá, bóng đèn, bình sưởi ấm, ánh sáng tập trung, bề mặt kim loại tích tĩnh điện, tia hồ quang mô tơ điện… Tất nguồn nhiệt phải cách xa kho lưu trữ, xa nơi sản xuất kiểm tra thường xuyên Nguồn nhiệt có phản ứng hóa học hịa xúc tác với resin, khơng kiểm sốt được, làm cho dạng hóa chất thể lỏng bốc cháy, axeton Để phòng cháy tốt, phải biết nhiệt độ phát lửa (điểm phát lửa) hóa chất sử dụng cho bảng đây: Bảng 9.1: Điểm phát lửa số vật liệu Khi bình chứa hở 0C (0F) Khi bình đậy kín 0C (0F) -10 0C (15 0F) -18(0) Dung môi MEK -1( 30) -7(20) Ethyl axetat (40) -4(24) Styren 37 (98) 31(88) Styren polyeste 63 (145) - - 28(33) Gelcoat 3% axeton 39 (112) 11(52) Chất xúc tác MEKP Khác 82(180) DAP/1 MEKP 121(250) - Diallyl phthalat 166 (330) - Dimethyl phthalat 149 (300) - Tên nguyên liệu Axeton Gelcoat resin Chú ý: Điểm phát sáng nhiệt độ thấp mà bồn chứa hở dung dịch bay đủ để với khơng khí hình thành hỗn hợp bắt lửa phạm vi bề mặt nguyên liệu Phải thận trọng sử dụng polyeste, chất xúc tác, xúc tiến dung mơi, thường xun vệ sinh sẽ, thơng gió tốt, lưu trữ nguyên liệu kỹ thuật, tránh rủi ro hỏa hoạn sản xuất FRP 9.2.4 Phịng ngừa đặc tính gây cháy Đối với chất xúc tác (MEKP BOP) SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA 94 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN Đây chất xúc tác dùng công nghệ composite Chúng peroxit hữu cơ, dễ bị phân tách, dễ cháy gây nổ Sự phân tách khơng dễ gây cháy, mà cịn làm cho chóng hư hỏng Chỉ cần hàm lượng nhỏ khởi đầu biến đổi nhanh chóng đặc tính polyeste Cho nên chất xúc tác cung ứng thị trường phải kiểm tra kỹ lưỡng vấn đề: khả chịu nhiệt, chịu va đập, cháy, điểm phát lửa, tính ổn định lưu kho phản ứng gây nổ Phải lưu ý điểm quan trọng sau đây: Không để chất xúc tác tiếp xúc trực tiếp với chất xúc tiến Chất xúc tiến phải pha trộn vào resin trước, sau pha xúc tiến Phải lưu trữ cách xa chỗ lưu trữ chất xúc tiến Không để chất xúc tác hở trước nguồn nhiệt ánh sáng mặt trời, ống nước, tản nhiệt, lửa, tia lửa hở Phải đảm bảo nhiệt độ nơi lưu giữ theo quy định nhà cung ứng Không để chất xúc tác dễ dàng tiếp xúc với kim loại như: đồng đỏ, đồng thau, thép mềm, thép lưu hóa Ln giữ chất xúc tác riêng biệt, cách xa hẳn với chỗ thường xuyên sử dụng hàng ngày Khi sử dụng phải lấy xúc tác bình lớn, dùng chai lọ làm polyethylen, polypropylen thép không gỉ…tất phải Nhớ khơng để chất xúc tác cịn dư sau sử dụng vào bình chứa dễ bị ô nhiễm Cấm hút thuốc khu vực sử dụng chất xúc tác Đối với chất xúc tiến Không trộn chất xúc tiến vào chất xúc tác gây nổ Khơng để resin rây rớt vào chất xúc tác resin có chất xúc tiến Khơng để chất xúc tiến rây rớt vào da, khơng hít chất xúc tiến Cần có trang bị bảo hộ lao động đầy đủ làm việc: mặt nạ, găng tay, quần áo bảo hộ… Đối với dung môi SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA 95 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN Dung môi sử dụng để làm peroxit hữu bám thiết bị Nhưng sau phải đảm bảo thiết bị thật khô đem sử dụng lại dung mơi (axeton chẳng hạn), cần hàm lượng nhỏ axeton lẫn peroxit (chất xúc tác) làm hỏng giảm chất lượng peroxit Khơng tự ý pha lỗng peroxit duung môi, dung môi ô nhiễm có hãng sản xuất làm việc Khơng dùng phễu dính resin để đổ xúc tác vào bình chứa có hàm lượng nhỏ chất xúc tiến, đồng thể có nhiều tạp chất, bụi bẩn làm phân hủy peroxit Không dùng dung môi bị ô nhiễm (bẩn) không tùy tiện dùng dung mô khác chưa hãng cung cấp dẫn Tốt sử dụng dung môi nhà sản xuất cung cấp trực tiếp Khi styren dung mơi tích tụ nhiều chỏ cần tia lửa nhỏ gây cháy phát nổ Vì khu vực sản xuất lưu trữ phải thơng khí thật tốt vệ sinh sẽ, khô Đối với Styren Styren cần thiết cho đóng rắn dạng lỏng bốc nồng độ cao hại cho sức khỏe môi trường Hơi styren phát sinh nhiều phun gelcoat thời gian gelcoat ướt nằm khuôn Lượng bay styren tùy thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm, độ đậm đặc khơng khí, mức độ phân tán phun sương, cịn khn tùy thuộc vào thời gian đông đặc, nhiệt độ chiều dày diện tích laminat, hình dáng khn lưu thơng khơng khí Trong kiện thường styren từ gelcoat, resin từ 1423% Khn kín hạn chế bay nhiều so với khn hở Hỗn hợp styren với khơng khí mức 1,1 -6,1% thể tích gây nổ với tia lửa nhỏ Điểm phát sáng styren 310C điểm tự cháy 4900C Với tính chất nguy hiểm nêu trên, u cầu phải có hệ thống thơng gió tốt khu vực sản xuất lưu trữ để tránh tích tụ styren 9.3 Phòng ngừa cho sức khỏe người lao động SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA 96 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN Phải tuân thủ quy phạm COSHH (control of subtances Hazardous tho health) an toàn sức khỏe chất nguy hại Chúng ta cần lưu ý nhớ ký hiệu phân biệt độc hại đây: Explosive (nổ) Highly flammable (dễ cháy) Extranly flammable (rất dễ cháy) Toxic (độc hại) Very toxic (rất độc hại) Harmful (có hại) Sensitising (nhạy bỏng) Carsinogenic (có hại- gây ung thư) Irritant (khó chịu) Coresinosive (ăn mịn) Dangerous to the environment (có hại cho mơi trường) Sự cảnh báo nhãn hiệu giúp cho người sử dụng phải cẩn trọng Hiểu tính chất độc hại nguy hiểm này, người phải ý thức tầm quan trọng vấn đề an toàn lao động sức khỏe, đồng thời có biện pháp hữu hiệu để tránh rủi ro xảy 9.4 An toàn điện thiết bị nhà máy Chúng ta biết, công nghệ composite hầu hết sử dụng động điện, hệ thống máy nén khí súng phun Các động điện phát tia lửa điện Trong máy nén khí hệ thống khí nén tạo áp lực khí nén tăng Dưới áp lực cao đủ làm cho nguyên liệu phun từ súng phun thấm qua da người Vì phải có biện pháp phịng ngừa cách phải tuân thủ nguyên tắc an toàn lao động, mặc quần áo bảo hộ, đeo găng tay Trước sửa chữa thiết bị phun cần phải cắt chúng khỏi nguồn động lực nguồn áp suất từ khí nén Phải cẩn thận thiết bị phun có cắt sợi thủy tinh cắt vật lạ khác lọt vào Về môi trường, quản lý hữu hiệu môi trường coi phận quản lý doanh nghiệp Styren chất dễ bay khơng khí nên ảnh hưởng đến mơi trường, phải có biện pháp đo lượng styren bay đảm bảo SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA 97 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN giới hạn cho phép, lượng styren bay tùy thuộc vào quy trình sản xuất FRP Biện pháp hữu hiệu để giảm lượng styren sử dụng cơng nghệ khn kín, dùng resin chứa hàm lượng styren thấp loại bay giữ gìn xưởng 9.5 Thiết kế xây dựng – hệ thống thơng gió 9.5.1 Hệ thống thơng gió Q trình sản xuất tỏa nhiều dung môi, tỏa nhiều nhiệt dung môi , độc hại cho thể người , gây ô nhiễm môi trường sản xuất nhà máy Vì , ta cần thiết kế hệ thống thơng gió thật tốt nhằm giảm lượng nhiệt khí thải tồn t phân xưởng Có cách : Cách tự nhiên : tận dụng nguồn khí thiên nhiên để trao đổi khơng khí phân xưởng cách thiết kế nhiều cửa sổ , cửa vào , cao hướng phía đón gió tạo mơi trường trong phân xưởng Bố trí thêm quạt hút đặt vị trí gần khu pha trộn hóa chất 9.5.2 Thiết kế xây dựng Để tránh tình trạng có hỏa hoạn xảy ,loại trừ độc hại hạn chế nhiệt độ cao phân xưởng , ta thiết kế phân xưởng với nhiều cửa vào , thơng gió cho phân xưởng sản xuất Thiết bị phân xưởng phải đặt cách khoảng cách hợp lý để dễ dàng vận chuyển , khoảng cách phân xưởng , kho , phòng ban lối đủ rộng để vận chuyển nguyên liệu dễ dàng Ngoài xung quanh nhà máy nên trồng nhiều xanh để giảm lượng chất thải tạo môi trường xanh cho phân xưởng 9.6 Một số quy định phân xưởng Khi làm việc , công nhân phải tuân theo số quy định phân xưởng : mặc quần áo bảo hộ lao động , ủng , mang găng tay , trang Cấm hút thuốc phân xưởng Khi thao tác phải nhẹ nhàng , kỹ thuật , liều lượng Phải làm vệ sinh phân xưởng ngày , tránh để dung môi rơi vãi dễ gây cháy nổ Tạo mơi trường làm việc thơng thống , an tồn lao động phân xưởng Các nguyên liệu sau sử dụng phải đậy kín đặc biệt dung môi SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA 98 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN 9.7 Các biện pháp phòng chống cháy nổ Trang bị đầy đủ thiết bị phòng cháy chữa cháy ( bồn nước chữa cháy , bình CO2 , ống nước ) đặt nơi dễ nhìn thấy Phân bố thiết bị chữa cháy khu vực Liên hệ nhờ cố vấn đơn vị phòng cháy chữa cháy để giúp đỡ mặt chuyên môn công tác chữa cháy Thường xuyên tổ chức lớp tập huấn cho nhân viên biết cách sử dụng phương tiện chữa cháy có ý thức cảnh giác cao Nhắc nhở người nhiệm vụ phòng cháy có biện pháp thích đáng với người vi phạm 9.8 Một số trường hợp xử lý xảy cháy nổ Nếu cháy chập điện : dùng bình CO2 , khơng dùng nước bình bọt để chữa điện Nếu cháy xăng dầu , dung mơi : dùng bình bọt , khí CO2 , cát Nếu cháy giấy , vải , gỗ tre : dùng nước , bình bọt khí CO2 , cát SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA 99 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN KẾT LUẬN Thời gian tháng vừa qua, với giúp đỡ tận tình Thầy hướng dẫn, kết hợp với kiến thức học tháng năm đại học em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Qua luận văn em tiếp thu nhiều kinh nghiệm quý báu, trau dồi thêm kiến thức cho trình làm việc tới em Đó trải nghiệm thực tế, mang tính tổng hợp suốt thời gian dài Em chân thành gửi lời cảm ơn đến Thầy huớng dẫn, Thầy Cô bạn giúp đỡ thời gian qua Qua q trình tìm hiểu tính tốn, luận văn em nêu yêu cầu cần thiết việc thiết kế nhà máy sản suất bồn composite lắp ghép công nghệ RTM với suất 300 bồn/năm Theo số liệu tính việc thiết kế nhà máy sản xuất bồn lắp ghép khả thi, chi phí đầu tư thấp, sử dụng nhân cơng Khả hồn vốn thời gian ngắn vấn đề quan trọng Trong đề tài tính thời gian sản xuất ca ( 8h), tăng thêm thời gian sản xuất đầu tư thêm thiết bị đồng nghĩa với việc tăng suất thời gian hồn vốn giảm nhiều Tuy nhiên số liệu tính tốn mang tính tương đối, q trình sản xuất lắp đặt có nhiều vấn đề nảy sinh ( giá nguyên vật liệu, thiết bị, tỷ giá…) Do cần kiểm tra lại trước áp dụng vào sản xuất Đây đề tài lớn quan trọng em từ bước vào giảng đường Đại học Tuy nhiên suốt q trình tính tốn tìm hiểu, khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận góp ý dẫn thêm Thầy cô, để em hiểu thêm vấn đề Em chân thành cảm ơn quý Thầy Cô! SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA 100 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN QUANG KHUYẾN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thái Hoàng Phong, Bài Giảng Sức Bền Vật Liệu, ĐH Đà Nẵng, 2007 [2] Nguyễn Đăng Cường, Comopzit Sợi Thuỷ Tinh Và Ứng Dụng, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, 2005 [3] Vũ Duy Cừ, Quy Hoạch Khu Công Nghiệp-Thiết Kế Tổng Thể Mặt Bằng Nhà Máy- Nhà Cơng Trình Cơng Nghiệp, NXB Xây Dựng Hà Nội, 2003 [4] Hồng Minh Nam-Vũ Bá Minh, Bài Giảng Thiết Kế Nhà Máy Hố Chất, Trường Đại Học Tơn Đức Thắng, 2007 [5] Trần Xoa tác giả, Sổ Tay Quá Trình Và Thiết Bị Cơng Nghệ Hố Chất Tập 1, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1999 [6] Güneri Akovali , Handbook of Composite Fabrication, Rapra Technology LTD, 1988 [7] A.P Mouritz and A.G Gibson, Fire Properties of Polymer Composite Materials, Springer, 2006 [8] Sanjay K Mazumdar, Composites Manufacturing Materials, Product and Process Engineering, CRC Press LLC, 2002 SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA 101 MỤC LỤC Lời cảm ơn Mục lục Lời mở đầu Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH VẬT LIỆU COMPOSITE 1.1 Lịch phát triển ngành vật liệu composite 1.2 Tình hình phát triển ngành vật liệu composite giới 1.3 Tình hình phát triển ngành vật liệu composite Việt Nam 1.4 Khái niệm vật liệu composite 1.5 Cấu tạo phân loại vật liệu composite 1.6 Ưu điểm, nhược điểm chủ yếu vật liệu composte 1.7 Các liên kết vật liệu composite 1.8 Các công nghệ tạo sản phẩm composite Chương 2: NGUYÊN LIỆU 2.1 Polyester 8 2.1.1 Khái niệm Polyester 2.1.2 Phân loại polyester 2.1.2.1 Phân loại theo chất dẻo 2.1.2.2 Phân loại theo polymer 2.1.2.3 Phân loại theo khả phản ứng 2.1.3 Phương pháp tổng hợp polyester 10 2.1.3.1 Nguyên liệu tổng hợp polyester 10 2.1.3.2 Phương pháp tổng hợp 11 2.2 Sợi thủy tinh 12 2.2.1 Khái niệm 12 2.2.2 Công nghệ chế tạo sợi thủy tinh 12 2.2.2.1 Nguyên liệu chế tạo 12 2.2.2.2 Quy trình tạo sợi 13 2.2.2.3 Chất tẩm dính 13 2.2.3 Cấu tạo loại sợi thủy tinh 14 2.2.3.1 Sợi đơn (Filament) 14 2.2.3.2 Tao sợi (strands) 14 2.2.3.3 Roving 14 2.2.3.4 Chỉ (Yarn) 15 2.2.4 Các sản phẩm gia cường 15 2.2.4.1 Mat cắt ngắn – CSM 15 2.2.4.2 Mat liên tục 15 2.2.4.3 Rovimat 16 2.2.4.4 Vải roving dệt 16 2.2.4.5 Vải dệt từ 17 2.2.4.6 Khăn bọc 17 2.2.4.7 Sản phẩm gia cường liên kết 17 2.2.4.8 Băng vải thủy tinh 17 2.2.5 Các loại vải Tissue 17 2.2.6 Thành phần hóa học đặc tính loại sợi thủy tinh 18 2.2.7 Ý nghĩa công dụng số loại sợi thủy tinh thông dụng 19 2.2.7.1 Sợi thủy tinh E 19 2.2.7.2 Thủy tinh loại A 20 2.2.7.3 Thủy tinh C 20 2.2.7.4 Thủy tinh loại R, S 20 2.2.7.5 Thủy tinh D 20 2.3 Chất xúc tác 21 2.3.1 Khái niệm 21 2.3.2 Chất xúc tác MEKP 22 2.3.3 Chất xúc tác BPO 22 2.3.4 Tuổi thọ chất xúc tác 23 2.4 Chất xúc tiến 23 2.4.1 Khái niệm 23 2.4.2 Chất xúc tiến coban 24 2.4.3 Chất xúc tiến DEA 24 2.4.4 Chất xúc tiến DMA 24 2.5 Các loại Resin khác 24 2.6 Gelcoat 25 2.6.1 Chức Gelcoat 25 2.6.2 Yêu cầu chủ yếu gelcoat 26 2.6.3 Đặc tính gelcoat 26 2.6.4 Thời gian đơng đặc gelcoat 27 2.6.5 Đóng rắn gelcoat 27 Chương 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VẬT LIỆU COMPOSITE 29 3.1 Công nghệ phun bắn Spray up 29 3.2 Công nghệ đúc chuyển resin RTM 31 3.3 Công nghệ đúc nén 32 3.4 Công nghệ sợi 32 3.5 Công nghệ đúc kéo 33 3.6 Công nghệ tạo lớp liên tục 33 3.7 Công nghệ đúc vữa thủy tinh 34 3.8 Công nghệ ép phun 34 3.9 Lựa chọn cơng nghệ 34 Chương 4: TÌM HIỂU VỀ BỒN LẮP GHÉP COMPOSITE 35 4.1 Đặc điểm bật sản phẩm 35 4.2 So sánh ưu điểm bồn nước lắp ghép nhựa composite (FRP) 36 4.3 Đặc điểm thiết kế bồn lắp ghép nhựa composite (FRP) 36 4.3.1 Các kiểu miếng ghép bồn 36 4.3.2 Các gằng gia cố 37 4.3.3 Chân đế 38 4.3.4 Các kiểu liên kết lắp đặt panel 38 Chương : CÔNG NGHỆ HAND LAY-UP 39 5.1 Đặc điểm cơng nghệ 39 5.2 Quy trình cơng nghệ Hand lay-up 40 5.3 Các bước q trình cơng nghệ 41 5.3.1 Chuẩn bị khuôn 41 5.3.2 Tạo lớp gelcoat 42 5.4 Một số dụng cụ, thiết bị sử dụng công nghệ Hand Lay-Up 45 5.4.1 Chỗi, cọ quét 45 5.4.2 Con lăn 45 5.4.3 Các dụng cụ dùng để cắt 47 5.4.4 Các dụng cụ, thiết bị khác 48 Chương 6: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 50 6.1 Đặt vấn đề 50 6.1.1 Các liệu cần biết trước thiết kế 50 6.1.2 Định luật thuỷ tĩnh học 50 6.2 Tính tốn thiết kế 52 6.2.1 Tính cho vách bồn 52 6.2.2 Tính tốn cho đáy bồn 56 6.2.3 Tính tốn cho bồn 57 6.2.4 Tính tốn cửa vào thang 57 6.3 Tính lượng ngun liệu sử dụng 57 6.3.1 Lượng nguyên liệu dùng cho vách 58 6.3.2 Lượng nguyên liệu dùng cho đáy 59 6.3.3 Lượng nguyên liệu dùng cho bồn cửa vào 59 6.3.4 Tổng lượng nguyên liệu sử dụng làm thành bồn hoàn chỉnh 59 Chương 7: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 60 7.1 Tính thời gian sản xuất 60 7.2 Tính suất 61 7.2.1 Tính lượng nguyên liệu cho năm 62 7.2.2 Tổng nguyên liệu sử dụng tháng 62 7.2.3 Tổng nguyên liệu sử dụng ngày 62 7.3 Thống kê nguyên liệu sử dụng 64 7.4 Kiểm tra chất lượng sản phẩm 64 7.4.1 Kiểm tra ứng suất kéo 64 7.4.2 Kiểm tra ứng suất uốn 64 7.4.3 Kiểm tra ứng suất nén 64 7.4.4 Kiểm tra va đập 65 7.4.5 Kiểm tra mức thẩm thấu nước 65 7.5 Thiết bị 65 7.5.1 Khn 65 7.5.1.1 Cấu tạo 65 7.5.1.2 Tính tốn 66 7.6 Thiết bị phụ 69 7.6.1 Thùng chứa nhựa 69 7.6.2 Máy khuấy 70 7.6.3 Máy khoan 70 7.6.4 Các loại dụng cụ 70 Chương 8: TÍNH XÂY DỰNG, KINH TẾ BỐ TRÍ MẶT BẰNG NHÀ MÁY 71 8.1Các nguyên tắc thiết lập mặt nhà máy 71 8.2 Chọn địa điểm xây dựng 71 8.3 Tính tốn mặt phân xưởng 73 8.3.1 Kho nguyên liệu 74 8.3.2 Kho thành phẩm 75 8.3.3 Phân xưởng sản xuất 76 8.3.4 Khu cơng trình phục vụ sản xuất 76 8.3.4.1 Nhà hành 76 8.3.4.2 Các cơng trình phụ trợ 76 8.4 Tính tốn cung cấp điện 77 8.4.1 Tính điện tiêu thụ thiết bị 77 8.4.2 Tính điện dùng cho chiếu sáng 78 8.5 Tính tốn lượng nước tiêu thụ 79 8.5.1 Nước sinh hoạt cho lao động trực tiếp 79 8.5.2 Nước sinh hoạt cho lao động gián tiếp 80 8.5.3 Nước tưới cây, vệ sinh rửa dụng cụ 80 8.5.4 Nước dùng cho phòng cháy chữa cháy 80 8.6 Tổ chức nhân 81 8.6.1 Sơ đồ tổ chức 81 8.6.2 Nhiệm vụ phòng ban 81 8.7 Bố trí nhân 83 8.7.1 Nhân viên làm việc theo hành 83 8.7.2 Nhân viên làm việc theo ca 84 8.8 Chi phí đầu tư tài sản cố định 84 8.8.1 Chi phí đầu tư cho xây dựng 84 8.8.2 Chi phí đầu tư cho máy móc thiết bị 85 8.9 Chi phí sản xuất kinh doanh 86 8.9.1 Tiền thuê đất 86 8.9.2 Chi phí nguyên vật liệu 86 8.9.3 Chi phí tiền lương 87 8.10 Nguồn vốn 89 8.10.1 Nguồn vốn đầu tư 89 8.10.2 Vốn lưu động 89 8.10.3 Chi phí lượng 89 8.10.4 Tiền lãi vay ngân hàng 89 8.10.5 Tiền bảo hiểm xã hội 90 8.10.6 Các chi phí ngồi sản xuất 90 8.10.7 Doanh thu năm 90 8.10.8 Các tiêu kinh tế 91 Chương : AN TOÀN LAO ĐỘNG – QUY ĐỊNH NHÀ MÁY 92 9.1 Các yêu cầu an toàn lao động 92 9.2 Yêu cầu việc phòng cháy 92 9.2.1 Đối với chất cháy 93 9.2.2 Đối với vấn đề Oxy 93 9.2.3 Đối với nguồn nhiệt 94 9.2.4 Phịng ngừa đặc tính gây cháy 94 9.3 Phòng ngừa cho sức khỏe người lao động 96 9.4 An toàn điện thiết bị nhà máy 97 9.5 Thiết kế xây dựng – hệ thống thơng gió 98 9.5.1 Hệ thống thơng gió 98 9.5.2 Thiết kế xây dựng 98 9.6 Một số quy định phân xưởng 98 9.7 Các biện pháp phòng chống cháy nổ 99 9.8 Một số trường hợp xử lý xảy cháy nổ 99 KẾT LUẬN 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 ... đưa dẫn chứng lạ giúp Em bạn lớp hiểu rõ vấn đề thắc mắc Em chân thành cảm ơn toàn thể Thầy Cô Khoa Khoa Học Ứng Dụng Trường Đại Học Tôn Đức Thắng tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm... Mặc dù composite vật liệu có từ lâu, ngành khoa học vật liệu composite hình thành gắn với xuất công nghệ chế tạo tên lửa Mỹ từ năm 1950 Từ đến nay, khoa học cơng nghệ vật liệu composite phát... ống chịu lực, khoang động lực tên lửa,… Nguyên lý công nghệ là: Các sợi thủy tinh filament quanh khn máy, thấm resin hịa xúc tác sau đóng rắn cho ta ống cứng vững SVTH: NGUYỄN ĐỨC KHOA 32 LUẬN
Ngày đăng: 30/10/2022, 13:27
Xem thêm: