Khảo sát về vật liệu nhựa gỗ đặc biệt là quy trình sản xuất nhựa gỗ bằng máy đùn trục vít

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: NGUYỄN QUANG KHUYẾN MỤC LỤC Mục Trang CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHƯƠNG II: TỔNG QUAN 2.1 Composite 2.2 Composite nhựa-gỗ 2.2.1 Lịch sử 2.2.2 Khái niệm 2.2.3 Tính chất Composite nhựa-gỗ 2.2.4 Ưu-nhược điểm vật liệu nhựa-gỗ 2.3 Ứng dụng vật liệu nhựa gỗ 2.3.1 Trong xây dựng 2.3.2 Trang trí nội thất 2.3.3 Đồ gia dụng 2.4 Nguyên liệu sản xuất vật liệu nhựa gỗ 2.4.1 Polyetylen – PE 2.4.2 Polypropylene – PP 11 2.4.3 Polyvinylclorua – PVC 12 2.4.4 Cellulose-gỗ 20 2.5 Thiết bị sản xuất nhựa-gỗ 23 2.5.1 Định nghĩa 23 2.5.2 Phân loại 23 2.5.3 Ứng dụng 24 ~1~ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: NGUYỄN QUANG KHUYẾN 2.5.4 Nguyên lý làm việc 25 2.5.5 Máy đùn trục vít 25 CHƯƠNG III: QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHỰA GỖ 3.1 Dây chuyền máy đùn trục vít đơn 32 3.1.1 Cấu tạo 33 3.1.2 Hoạt động 33 3.2 Dây chuyền máy đùn trục vít đơi 34 3.1.1 Cấu tạo 34 3.1.2 Hoạt động 34 3.3 Dây chuyền kết hợp 34 3.1.1 Cấu tạo 34 3.1.2 Hoạt động 34 3.4 Dây chuyền Woodstruder 35 3.1.1 Cấu tạo 35 3.1.2 Hoạt động 35 3.5 Yêu cầu nguyên liệu 35 3.5.1 Nguyên liệu gỗ 35 3.5.2 Nguyên liệu polymer 35 3.5.3 Dây chuyền sản xuất 35 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 ~2~ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: NGUYỄN QUANG KHUYẾN CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU Theo đà phát triển kinh tế, nhu cầu đáp ứng sống người ngày không đáp ứng đủ mà đáp ứng mỹ quan Nền khoa học cơng nghệ từ mà phát triển mạnh không ngừng Việc chế tạo vật liệu composite với nhiều ưu điểm đáp ứng nhu cầu nhiều lĩnh vực Trong số đó, vật liệu composite nhựa-gỗ đời, ứng dụng xây dựng, mỹ nghệ, kỹ thuật ôtô,… Mục đích đồ án khảo sát vật liệu nhựa-gỗ, đặc biệt quy trình sản xuất nhựa-gỗ máy đùn trục vít Trong q trình nghiên cứu, khảo sát, hiểu biết tài liệu có hạn nên tập đồ án khơng tránh khỏi điều thiếu sót Chúng em mong thầy mở rộng, hướng dẫn thêm cho chúng em kiến thức chưa biết Chúng em xin chân thành cảm ơn ~3~ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: NGUYỄN QUANG KHUYẾN CHƯƠNG II: TỔNG QUAN ~4~ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: NGUYỄN QUANG KHUYẾN 2.1 Composite: Composite loại vật liệu chế tạo từ hai hay nhiều thành phần khác nhau, thành phần có đặc trưng cơ, lý, hóa riêng biệt Khi tổng hợp lại cho vật liệu hoàn tồn mới, có tính hẳn vật liệu ban đầu Composite loại vật liệu có nhiều pha khác mặt hóa học, khơng tan vào nhau, phân cách ranh giới pha, kết hợp lại kĩ thuật theo sơ đồ thiết kế trước, nhằm tận dụng phát triển tính ưu việt pha composite cần chế tạo Vật liệu composite polymer hữu thuật ngữ cấu trúc hai pha nhiều pha, pha liên tục polymer hữu cơ, pha phân tán khác hợp chất vô hữu 2.2 Composite nhựa-gỗ: 2.2.1 Lịch sử: Sản xuất vật liệu nhựa gỗ (WPCs) ứng dụng công nghiệp khoảng 80 năm trở lại Hầu hết ứng dụng nhựa gỗ xảy hệ thống nhựa nhiệt rắn phenol-formaldehyde Ứng dụng công nghiệp công nghiệp nhựa nhiệt dẻo chứa cellulosic ligno báo cáo cuối năm 1960 Một số lượng lớn tài liệu khoa học bắt đầu xuất chủ đề xảy thời gian năm 1980 vào năm 1990 Trong năm 1990, sản xuất công nghiệp WPCs polyme nhựa nhiệt dẻo trở nên lây lan rộng Ngoài ra, suốt thời gian hội nghị Bắc Mỹ bao gồm chủ đề vật liệu tổng hợp nhựa sợi gỗ bắt đầu tổ chức sở hàng năm Cuối tổ chức Toronto, Canada tháng năm 2002 WPCs lĩnh vực phổ biến ngành công nghiệp nhựa với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm khoảng 18% Bắc Mỹ 14% châu Âu ~5~ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: NGUYỄN QUANG KHUYẾN 2.2.2 Khái niệm: Vật liệu tổng hợp nhựa gỗ (WPCs) vật liệu composite làm sợi gỗ, bột gỗ, nhựa nhiệt dẻo chất phụ gia chế biến Ngoài sợi gỗ, nhựa, WPCs chứa vật liệu phụ khác-cellulosic ligno vơ WPCs gọi chất xơ tự nhiên, vật liệu tổng hợp nhựa sợi tự nhiên gia cố plastic…được sản xuất qua trình đùn - - - Các gỗ sử dụng chủ yếu dạng bột gỗ (thường qua lướ 40 mesh thấp hơn), sợi giấy tái chế như: mùn cưa, dăm bào, rơm rạ, tre, xơ dừa, vỏ đậu, bột giấy,… Các polymer sử dụng thường có mật độ cao, thường cần có nhiệt độ nóng chảy thấp nhiệt độ phân hủy nhiệt gỗ (~2250C) Những chất dẻo lấy từ hai nguồn nguyên tái chế nhựa polymer: PE, PVC, PP,… Phụ gia bao gồm chất hỗ trợ chế biến dầu nhờn, chất chống oxy hóa, chất độn vơ cơ, chất màu,… Tùy theo loại nhựa mà ta chọn loại chất phụ gia cho thích hợp Hàm lượng cellulose nhựa gỗ chiếm từ 20-75% Tuy nhiên, tỉ lệ nhựa/ cellulose dùng phổ biến 50/50 Khi hàm lượng bột gỗ cao hàm lượng polymer thành phần polymer khơng đủ để bao phủ sợi gỗ, nên sản phẩm tạo thành có khả hút nước cao, dẫn đến khó bền Ngược lại, hàm lượng polymer nhiều chúng đủ bao phủ sợi gỗ, song, vật liệu bền hơn, khó thấm nước WPCs sản xuất cách thêm xơ gỗ chất độn nhựa polymer ép đúc áp suất nhiệt độ cao Chất phụ gia thêm vào màu, chất gắn kết, chất ổn định, chất tạo khí, chất gia cố, chất tạo bọt, chất bơi trơn 2.2.3 Tính chất composite nhựa gỗ: Vật liệu composite nhựa gỗ có ưu điểm nhẹ, độ bền lý cao, bền với mơi trường hóa học, độ dẫn điện, dẫn nhiệt thấp, công nghệ chế tạo tương đối đơn giản Composite tạo sợi cellulose có nhiều ưu điểm độ cứng độ bền cao, tỷ trọng thấp, tăng khoảng chịu nhiệt Vật liệu nhựa gỗ có tính chất kết hợp tính tính vật lý cao sợi polymer như: - Ổn định kích thước, bền, ngoại quan giống gỗ Chống mục rạn nứt ~6~ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH - GVHD: NGUYỄN QUANG KHUYẾN Bền khoảng nhiệt độ rộng Chịu ẩm, chịu thời tiết Dễ sản xuất, khơng chứa hóa chất độc hại chất bảo quản Bắt cháy Có độ bền cắt, độ bền kéo, độ bền nén, chịu va đập cao Khả chống trượt cao Thân thiện mơi trường, tái chế 2.2.4 Ưu-nhược điểm vật liệu nhựa-gỗ: 2.2.4.1 Ưu điểm: - Có khả hút ẩm gỗ, kháng nấm mốc, mối mọt… Dễ gia cơng, khoan, cắt, bào…giống gỗ Giá thành rẻ Thân thiện với mơi trường Có khả tạo hình phương pháp gia cơng ép đùn, ép phun… Giá thành rẻ so với gỗ tự nhiên Giúp giảm thiểu nạn phá rừng Có thể sản xuất gỗ có khả chống tia cực tím 2.2.4.2 Nhược điểm: Vẫn cịn khả hút ẩm gỗ Khi sử dụng trời vật liệu nhựa gỗ bị biến màu theo thời gian 2.3 Ứng dụng vật liệu nhựa-gỗ: 2.3.1 Trong xây dựng: ~7~ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: NGUYỄN QUANG KHUYẾN 2.3.2.Trong trang trí nội thất: 2.3.3 Đồ gia dụng: ~8~ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: NGUYỄN QUANG KHUYẾN 2.4 Nguyên liệu sản xuất vật liệu nhựa-gỗ: 2.4.1 Polyetylen – PE 2.4.1.1 Cấu tạo: Phân tử polyetylen có cấu tạo mạch thẳng, dài gồm nhóm etylen, ngồi cịn có mạch nhánh PE polymer khơng phân cực, monomer lưỡng cực µ0=0 Nếu mạch nhánh nhiều dài độ kết tinh PE có độ kết tinh tương đối cao khác loại Trong PE phần tinh thể làm cho mạch cứng nên bền nhiệt độ, bền với tác dụng học, phần vơ định hình làm cho mạch mềm Cấu tạo PE phụ thuộc vào phương pháp sản xuất Có nhiều loại PE: HDPE, LDPE, LLDPE… LDPE HDPE sử dụng phổ biến LDPE có khối lượng riêng nhỏ sản xuất theo phương pháp áp suất cao (1500÷2500 atm): trùng hợp etylen pha khí áp suất cao nhiệt độ cao (180÷2000C) cso chất khởi đầu Oxi phương pháp để sản xuất PE có tỷ trọng thấp, trọng lượng phân tử từ 10000÷45000 HDPE có khối lượng riêng lớn sản xuất theo hai phương pháp: áp suất trung bình (30÷40 atm), áp suất thấp (3÷4 atm) - - Sản xuất HDPE theo áp suất trung bình: trùng hợp etylen xúc tác ocid crom tiến hành theo phương pháp gián đoạn liên tục dung môi pha khí trùng hợp cation Sản xuất HDPE theo áp suất thấp: trùng hợp etylen dung môi thực với loại xúc tác chất khởi đầu khác nhau, phụ thuộc vào hệ thống khởi đầu mà điều kiện trùng hợp tính chất polymer thu thay đổi 2.4.1.2 Tính chất:     LDPE d=0,92 ÷0,93 (g/cm3) Không hút ẩm Mức hấp thụ nước < 0,02% Độ kết tinh 60 ÷70% Sản phẩm    ~9~ HDPE d= 0,95 ÷0,96 (g/cm3) Khơng hút ẩm, mức hấp thụ nước 24h < 0,01% Độ kết tinh85 ÷95% ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH            GVHD: NGUYỄN QUANG KHUYẾN HDPE Ở 110oC LDPE hoàn toàn trạng thái vơ định hình, suốt Điểm hố mềm thấp (90oC), dễ gia cơng Chịu hố chất tốt Cách điện tốt Lực kéo đứt 114 ÷150 kg/cm2 Độ giãn dài 400 ÷600% Nhiệt Tg: -80oC Lực uốn: 60 kg/cm2 Độ cứng shore (ASTM – D2240): 30÷35 Độ cứng Brinel: 1.8÷2.5 kg/cm2 Chỉ số chảy MI: 0.1÷60 gr/10 phút Tính bám dính kém, dễ chảy, khơng mùi, khơng vị, khơng độc            Sản phẩm đục mờ Độ hoá mềm thấp (120oC), dễ gia cơng Chịu hố chất tốt Cách điện tốt Lực kéo đứt 220 ÷300 kg/cm2, có loại tốt cường độ kéo đứt đạt 600 kg/cm2 NhiệtTg: -80oC Lực uốn: 170 kg/cm2 Độ cứng shore (ASTM – D2240): 60÷65 Độ cứng Brinel: 4÷5 kg/cm2 Chỉ số chảy MI: 0.1÷20 gr/10 phút Tính bám dính kém, dễ cháy, khơng mùi, không vị, không độc 2.4.1.3 Ứng dụng: LDPE: - Sản xuất loại màng trong, màng che phủ, màng co,… Sản phẩm thổi loại chai lọ,… Sản xuất loại ống,… HDPE: - Sản xuất loại màng (túi xốp, túi đựng hóa chất, thực phẩm,…) Sản xuất sợi dệt, sợi đơn, làm bao dệt,… Sản phẩm thổi, loại ống dẫn nước, dẫn hóa chất,… 2.4.2 Polypropylene – PP 2.4.2.1.Cấu tạo: Propylene hydrocacbon không no, họ anken 2.4.2.2 Tính chất hóa lý: ~ 10 ~