GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Trong thời đại 4.0 hiện nay, công nghệ đóng vai trò then chốt trong sự phát triển của đất nước Việt Nam đang hướng tới mục tiêu trở thành nước phát triển, vì vậy việc ứng dụng công nghệ trong sản xuất ngày càng trở nên quan trọng Điều này giúp các doanh nghiệp tăng năng suất và giảm giá thành sản phẩm thông qua việc áp dụng các giải pháp công nghệ hiện đại.
Qua nghiên cứu và đánh giá thị trường máy trộn nhựa, nhận thấy rằng cần đa dạng hóa cấu tạo và cơ chế hoạt động của sản phẩm Nhóm đã đề xuất thực hiện đề tài máy trộn hạt nhựa với mục tiêu tạo ra sản phẩm có kết cấu đơn giản, dễ vận hành và giá thành hợp lý, từ đó nâng cao hiệu quả và năng suất cho các doanh nghiệp.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Mô hình máy trộn hạt nhựa được phát triển để giảm thiểu tiếp xúc với hóa chất độc hại, bảo vệ sức khỏe người lao động khỏi việc hít phải các chất độc hại Thiết bị này không chỉ giúp tiết kiệm sức lực cho nhân công mà còn đảm bảo hiệu suất trộn hạt nhựa đạt mức cao.
Máy trộn hạt nhựa còn giúp tăng năng suất, kết cấu trộn, đảm bảo nhựa sau khi trộn vẫn ổn định trên hàng loạt sản phẩm.
Mục tiêu nghiên cứu đề tài
Đề tài nghiên cứu: ” Chế tạo mô hình máy trộn hạt nhựa phục vụ nghiên cứu vật liệu composite ” được dựa theo các mục tiêu sau:
- Khả năng trộn của máy
- Tỉ lệ nhựa và chất phụ gia cần trộn
- Nhiệt độ trộn thích hợp
- Sự phân bố và kết dính của chất phụ gia trong hạt nhựa
Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu tìm hiểu máy móc thiết bị ở phòng thí nghiệm nhà trường có liên quan đến đề tài
- Những sách chuyên ngành trong thư viện trường
- Các trang tài liệu về một số máy móc thiết bị của công ty có liên quan
- Nghiên cứu trên các lĩnh vực các máy tự động, phục vụ trong nhà trường, trong phòng thí nghiệm.
Phương pháp nghiên cứu
- Khảo sát thực tế, tham khảo nghiên cứu cơ cấu dựa trên mô hình máy trộn bê tông đang được sử dụng phổ biến trên thị trường
- Tìm hiểu một số đề tài nghiên cứu khoa học, có liên quan đến đề tài của nhóm
- Tham khảo các tài liệu trên các trang web về cấu tạo, nguyên lí hoạt động
- Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor 2023 để dựng khối và xuất bản vẽ
- Sử dụng máy tiện và máy phay để gia công các chhi tiết phi tiêu chuẩn
- Mô hình máy trộn hạt nhựa
Kết cấu của đồ án
Đồ án gồm các chương với các nội dung sau:
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Tổng quan về nhựa
Vật liệu dẻo hiện diện trong cuộc sống hàng ngày và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất, từ đồ dùng sinh hoạt đến sản phẩm công nghiệp Chúng có khả năng biến dạng dưới tác động của nhiệt và áp suất, nhưng vẫn giữ được hình dạng khi không còn tác động Vật liệu dẻo thay thế các sản phẩm từ vải, gỗ, da, kim loại và thủy tinh nhờ vào đặc tính bền, nhẹ, khó vỡ, dễ tạo hình và đa dạng màu sắc Chúng được phân loại thành hai nhóm chính: nhựa (bao gồm nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn) và vật liệu đàn hồi (như cao su và silicon).
Nhựa là thuật ngữ chỉ các vật liệu dẻo tổng hợp và bán tổng hợp, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp Chúng ta dễ dàng gặp nhựa trong cuộc sống hàng ngày, giúp các hoạt động trở nên an toàn và thú vị hơn Ngoài ra, nhựa cũng là hợp chất hữu cơ tương tự như gỗ, giấy và len.
Nguyên liệu sản xuất nhựa chủ yếu bao gồm các sản phẩm tự nhiên như xenlulozơ, than đá, khí thiên nhiên, muối, và đặc biệt là dầu mỏ, đóng vai trò quan trọng nhất trong quá trình này.
Hình 2.1: Vòng đời sản phẩm nhựa
2.1.2 Phân loại nguyên liệu nhựa
Nhựa nhiệt dẻo là loại nhựa có khả năng mềm ra khi được nung nóng và cứng lại khi nguội, tuy không có tính cơ học cao như nhựa nhiệt rắn nhưng có thể tái sinh nhiều lần Các loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến bao gồm PolyEthylen (PE) cùng với các dẫn xuất như HDPE, LDPE, LLDPE, PolyPropylen (PP), PolyStyren (PS) và PolyVinyl Clorua (PVC) Sản phẩm chính từ nhựa nhiệt dẻo thường là bao bì nhựa, vật liệu xây dựng, sản phẩm tiêu dùng, thiết bị điện/điện tử và đồ nội thất/gia dụng.
Nhựa nhiệt rắn là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng thái không gian 3 chiều dưới tác động của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học, và sau đó không thể nóng chảy hay hòa tan trở lại, đồng thời không có khả năng tái sinh Các loại nhựa nhiệt rắn phổ biến bao gồm nhựa epoxy, melamine, phenolic, polyurethane và nhựa urea Vật liệu này chủ yếu được ứng dụng trong xây dựng, đồ nội thất, vận tải, chất kết dính, thiết bị điện tử, mực in và các loại chất phủ.
Hình 2.2: Vòng đời sản phẩm nhựa
Bối cảnh ra đời của thiết bị trộn hạt nhựa
Từ xa xưa, con người đã sử dụng đôi tay để trộn các vật liệu với số lượng nhỏ, nhưng với nhu cầu ngày càng cao, cần giảm nhẹ sức lao động, ngành chế tạo máy đã ra đời Hiện nay, có nhiều loại máy trộn hạt nhựa được nghiên cứu, chủ yếu tập trung vào máy trộn cánh gạt nằm ngang, làm việc gián đoạn hoặc liên tục, đặc biệt là kiểu hai trục cánh trộn Tuy nhiên, nghiên cứu về máy trộn vẫn chưa toàn diện và chủ yếu mang tính chất thực nghiệm Việc xác định các thông số và quy luật trộn gặp nhiều khó khăn do ảnh hưởng của các yếu tố biến đổi đến động lực học của máy trộn, bao gồm cơ lý tính của các thành phần vật liệu, nguyên lý trộn và các chỉ số công nghệ khác.
Hình 2.3: Các dạng máy trôn hạt nhựa
Yêu cầu của xã hội đối với máy trộn hạt nhựa tại Việt Nam đang gia tăng, nhưng phần lớn thiết bị này vẫn được nhập khẩu hoặc chế tạo dựa trên kinh nghiệm mà chưa có nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đầy đủ từ các nhà khoa học trong nước Máy trộn hạt nhựa đóng vai trò quan trọng trong việc trộn và khuấy đều nhiều loại nguyên liệu thành hợp chất đồng nhất, sau đó được vận chuyển qua hệ thống vít tải Độ đồng đều của sản phẩm sau khi trộn là chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng và hiệu quả của máy trộn hạt nhựa.
Giới thiệu chung về máy trộn hạt nhựa
Máy trộn hạt nhựa là thiết bị thiết yếu trong ngành công nghiệp nhựa, bao gồm các bộ phận chính như nắp, than, chân đế, bộ phận truyền động và nhiều chi tiết khác.
Hình 2.4: Các mẫu máy trộn hạt nhựa trên thị trường
Máy trộn hạt nhựa thường được sử dụng để trộn và tạo màu cho nhựa, bao gồm các loại hạt polyetylen, polypropylen, hút ẩm ABS và nhựa polycarbonate Ngoài ra, máy còn có khả năng trộn nhựa phenolic và làm khô hạt nhựa Ưu điểm nổi bật của máy trộn hạt nhựa là khả năng cải thiện chất lượng sản phẩm và tiết kiệm thời gian trong quy trình sản xuất.
• Trộn nhanh, hấp thụ nhựa tốt, các vận hành đơn giản
• Dễ vệ sinh khi cần, cấu trúc chắc chắn và bền bỉ
2.3.1 Các loại máy trộn hạt nhựa hiện có trên thị trường
Hiện nay, thị trường máy trộn hạt nhựa rất đa dạng với nhiều kích thước, hình dáng và mẫu mã khác nhau Doanh nghiệp và công ty cần lựa chọn loại máy phù hợp dựa trên nhu cầu và lĩnh vực của mình Dưới đây là một số loại máy trộn hạt nhựa phổ biến.
7 a) Máy trộn nhựa nhào lộn
Máy trộn chữ V là thiết bị phổ biến trong các nhà máy sản xuất nhựa, đặc biệt trong quy trình sản xuất taical và thổi túi PE Thiết bị này được thiết kế chuyên dụng để trộn đều các hóa chất và phụ gia nhựa ở dạng bột và hạt.
Hình 2.5: Máy trộn nhựa chữ V b) Máy trộn nhựa nằm ngang
Máy trộn hạt nhựa nằm ngang là thiết bị lý tưởng để trộn hạt nhựa với hạt màu, bột màu hoặc nhựa tái chế Với trục cánh trộn bên trong, máy có khả năng đảo và trộn nguyên liệu hiệu quả Khi nguyên liệu được đưa vào, cánh trộn xoay 360 độ để đảm bảo sự đồng nhất trong quá trình trộn và tạo ra thành phẩm chất lượng Điểm khác biệt so với máy trộn đứng là máy nằm ngang được trang bị motor giảm tốc, giúp giảm tốc độ vòng quay của trục, từ đó nâng cao hiệu quả trộn nguyên liệu.
Hình 2.6: Máy trộn nhựa nằm ngang c) Máy trộn nhựa kiểu đứng
Máy trộn nhựa kiểu đứng, hay còn gọi là máy trộn nhựa trục vít, có thiết kế hình trụ đứng với thân phễu Trục vít bên trong là bộ phận quan trọng, quyết định tốc độ trộn và chất lượng thành phẩm Cấu trúc máy được trang bị 4 chân trụ, giúp đảm bảo sự ổn định trong quá trình vận hành.
Hình 2.7: Máy trộn nhựa đứng
2.3.2 Những ưu điểm của máy trộn hạt nhựa
• Thành phẩm chất lượng cao
Vận hành máy trộn nhựa giúp nguyên liệu được trộn đều hơn, mang lại hiệu ứng trộn tốt và hoàn toàn tự động Tỉ lệ trộn cao góp phần tạo ra những sản phẩm có chất lượng tuyệt vời.
Với kích thước nhỏ gọn nhưng công suất lớn và tiêu thụ năng lượng thấp, thiết bị này không chỉ tiết kiệm lao động mà còn nâng cao hiệu suất sản xuất một cách ấn tượng, đạt được mức tăng gấp 4-5 lần so với phương pháp trộn thủ công truyền thống.
• Thiết kế hiện đại, tiện lợi
Có thể dễ dàng vệ sinh và bảo dưỡng nhờ có thiết kế thông minh, thuận tiện cho việc tháo lắp, di chuyển,…
Máy trộn hạt nhựa nổi bật với độ bền cao, nhờ được trang bị động cơ giảm tốc giúp giảm tiếng ồn và mang lại sự ổn định Chính vì vậy, sản phẩm này được nhiều doanh nghiệp ưa chuộng.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy trộn hạt nhựa
3.1.1 Cấu tạo của hai loại máy trộn hạt nhựa điển hình
Mỗi loại máy trộn hạt nhựa đều có cấu tạo và công suất hoạt động riêng biệt, trong đó hai loại máy trộn nhựa phổ biến nhất là máy trộn đứng và máy trộn nằm.
• Đối với máy trộn nhựa đứng:
Thân hình tròn với phần giữa dạng phễu và phần cuối là hình lăng trụ, bên trong được gắn trục vít, là bộ phận quan trọng nhất quyết định năng suất và chất lượng của thành phẩm.
Hình 3.1: Cấu tạo máy trộn nhựa đứng
Bên ngoài trục vít, nòng ống hình trụ giúp tải nguyên liệu theo phương thẳng đứng và phun trào lên đế trộn, trong khi 4 chân trụ vững chắc giữ cho máy trộn ổn định, giảm rung lắc trong quá trình vận hành Motor là bộ phận quan trọng thứ hai, với động cơ mạnh mẽ đảm bảo máy trộn hoạt động hiệu quả mà không bị đứng máy trong suốt quá trình trộn.
• Đối với máy trộn nhựa nằm:
Máy có trục cánh trộn xoắn hoạt động theo vòng tròn cố định, giúp đảo nguyên liệu hiệu quả Thiết kế chân trụ vững chắc ngăn chặn rung lắc trong quá trình vận hành Motor giảm tốc cho phép vòng tua chạy chậm, nâng cao độ bền và cải thiện chất lượng sản phẩm.
Hình 3.2: Cấu tạo máy trộn nhựa nằm ngang
3.1.2 Nguyên lý hoạt động của hai loại máy trộn hạt nhựa điển hình
Nguyên lý hoạt động của máy trộn nhựa rất đơn giản: nhựa nguyên liệu được đưa vào thùng chứa qua cửa cấp liệu Các lưỡi dao trộn sẽ liên tục xoay và lắc để xóc đảo nguyên liệu Quá trình này khiến các hạt vật liệu va đập với nhau và với thành thùng chứa, tạo ra ma sát và giúp hòa trộn các nguyên liệu hiệu quả.
Một số loại máy công nghiệp không chỉ sử dụng chuyển động của các lưỡi trộn mà còn kết hợp thêm chuyển động lắc đều hoặc quay 360° của thùng chứa, giúp tăng cường khả năng đảo trộn nguyên liệu Sau khi quá trình trộn hoàn tất, nguyên liệu sẽ được xả ra qua cửa tháo liệu nằm ở đáy thiết bị.
Mô hình máy trộn hạt nhựa dạng thùng xoay nằm ngang
Thùng trộn hạt nhựa hoạt động dựa trên 2 truyền động chính là ( truyền động đai và truyền động bánh răng…)
Hình 3.3: Cấu tạo mô hình máy trộn hạt nhựa
Hình 3.4: Góc ôm và lực căng đai Đai chuyền là 1 cơ cấu truyền động thường gặp và phổ biến trên thụ trường thiết máy hiện nay ( Hình 3.3)
Chuyển động được truyền từ khâu 1 đến khâu 2 thông qua lực ma sát giữa dây đai và bánh đai Khi chuyển động diễn ra, lực căng giữa hai nhánh dây đai sẽ thay đổi, trong đó nhánh căng có lực căng là S1 và nhánh chùng có lực căng là S2.
Lý do chọn bộ truyền đai:
- Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau ( nhỏ hơn 15m)
- Làm việc êm, không ây tiếng ồn nhờ vào độ dẻo dai của dây đai nên có thể truyền động với vận tốc lớn
- Nhờ vào sự trượt trơn của đai nên đề phòng sự quá tải xảy ra trên động cơ
- Kết cấu và vận hành đơn giản
Kết luận, nhóm đã quyết định chọn bộ truyền đai thang để truyền lực từ motor đến thùng trộn, với phạm vi sử dụng tuổi thọ của bộ truyền cho phép (đai thang u ≤ 10) và tải trọng tối đa là 15kg (bao gồm 5kg hạt nhựa và 10kg thùng trộn cùng các chi tiết tiêu chuẩn) Để xác định bộ truyền đai phù hợp cho máy trộn hạt nhựa, nhóm đã thực hiện các tính toán cần thiết về các thông số kỹ thuật.
- D1,D2 : Dường kính tính toán của bánh dẫn và bánh bị dẫn
- 𝛼1, 𝛼2 : Góc ôm của đai trên bánh dẫn và bánh bị dẫn
- 𝛽 = 𝛾/2 , 𝛾: góc giữa hai nhánh đai
Hình 3.5: Thông số hình học bộ truyền đai
• Đường kính bánh đai: Đường kính d1 có thể xác định theo công thức thực nghiệm Xaverin: d1= (1100/1300)√ 𝑃1
3 = 1.2 (mm) n1= 50hz bởi vị động cơ được đồng bộ tại tần số 50 Hz:3000 𝑚𝑖𝑛 −1
Với tốc độ trục ra là 28 (1400/i)
Xác định đường kính d2 theo công thức d2u(1-𝛿) =1.2.50/50.(1-0.01)=1.2 (mm)
𝑛2 : tỉ số truyền 𝛿=(0.01/0.02) : hệ số trượt
700 0 ( độ ) Đối với đai thang 𝛼1 ≥120 ( độ) đủ điều kiện
➔ Đối với đai thang thì chiều dài đai được chọn theo tiêu chuẩn Sau đó tính lại khoảng khắc cách trục a (700mm)
Sau khi có chiều dài L, ta tính lại khoảng cách trục a theo l:
Khoảng cách trục a càng lớn thì 𝛼1 càng lớn, dẫn đến tần số thay đổi ứng suất trong đai giảm Đối với đai thang, khoảng cách trục tối thiểu được xác định bằng công thức amin = 0.55(d1 + d2) + h, trong đó h là chiều cao của đai thang.
Mặt khác để hạn chế kích thước, giảm giá thành và ngăn ngừa dao động ngang của dây đai, đối vối đai thang cần hạn chế a≤ 𝑎𝑚𝑎𝑥 = 2(𝑑1 + 𝑑2)
Chọn sơ bộ về nhựa dùng để trộn
3.3.1 Tiêu chí chọn nguyên liệu
Khi lựa chọn loại nhựa cho vật liệu tổng hợp nhựa - than, cần xem xét nhiều yếu tố, trong đó nhiệt độ là yếu tố quan trọng Chất lượng phụ gia có thể bị suy giảm ở nhiệt độ cao, vì vậy các loại nhựa có khả năng xử lý ở nhiệt độ dưới 200°C thường được ưu tiên sử dụng.
Lựa chọn loại nhựa phù hợp cho ứng dụng cụ thể là rất quan trọng Dựa trên công nghệ WPC hiện tại, các vật liệu polymer như Polyetylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylclorua (PVC) và Polystiren (PS) thường được sử dụng trong sản xuất WPC Trong số đó, Polypropylen (PP) là loại nhựa phổ biến cho các sản phẩm ngoài trời.
Qua sự phân tích và kết quả so sánh về tính chất cơ lý nhóm nghiên cứu đã chọn nhựa PP làm vật liệu nền trong composite gỗ - than
3.3.2 Cấu tạo và đặc tính của nhựa PP a) Cấu tạo của hạt nhựa PP
Nhựa PP, hay còn gọi là Polypropylen, là một loại polymer có độ bền cơ học cao với công thức hóa học (C3H6)n Nhựa PP có đặc điểm nhận dạng là sản phẩm màu trắng trong suốt, không màu, không mùi, không vị và không độc hại Để tạo ra các sản phẩm có màu sắc hấp dẫn hơn, nhựa PP có thể được pha trộn với các hạt tạo màu.
Hình 3.7: Nhựa PP nguyên sinh (Polypropylene)
Sản phẩm từ nhựa PP nổi bật với bề mặt bóng bẩy, khả năng chống thấm nước và khí, không dễ bị oxy hóa hay tác động bởi hơi nước và dầu mỡ Chính vì vậy, nhựa PP thường được sử dụng để sản xuất các loại hộp, hũ, can, bình đựng và bao bì, trở thành lựa chọn phổ biến trong đời sống hàng ngày.
Nhựa PP là một trong những loại nhựa phổ biến nhất với khả năng bền nhiệt cao, chịu được nhiệt độ lên tới 130 - 170 độ C Khi vượt quá giới hạn nhiệt này, nhựa PP sẽ bắt đầu nóng chảy hoặc có nguy cơ cháy, phát ra mùi giống như mủ cao su và tạo ra ngọn lửa màu xanh cùng dòng chảy dẻo.
Để đảm bảo an toàn, các nhà sản xuất khuyến cáo không nên để sản phẩm từ nhựa PP tiếp xúc với nhiệt độ cao và liên tục Nhựa PP có thể sử dụng để hâm nóng thức ăn trong lò vi sóng, nhưng chỉ nên quay từ 2 - 3 phút để giữ an toàn.
Việc hiểu rõ các đặc tính của nhựa nhiệt dẻo là rất quan trọng để lựa chọn loại nhựa phù hợp cho từng ứng dụng Dưới đây là những đặc tính chính của polypropylene.
- Điểm nóng chảy của Polypropylene - Điểm nóng chảy của polypropylene xảy ra ở một khoảng:
Mật độ của Polypropylene (PP) là một trong những loại polyme nhẹ nhất trong số các nhựa hàng hóa, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu trọng lượng nhẹ.
• Khả năng chống axit, rượu và bazơ pha loãng và đậm đặc
• Khả năng chống chịu tốt với andehit, este, hydrocacbon béo, xeton
• Khả năng chống chịu hạn chế với các hydrocacbon thơm và halogen hóa và các chất oxy hóa
- Khả năng cháy: Polypropylene là vật liệu rất dễ cháy
Polypropylene (PP) có khả năng duy trì các đặc tính cơ học và điện ở nhiệt độ cao, trong môi trường ẩm ướt và khi tiếp xúc với nước Đây là loại nhựa không thấm nước, giúp tăng cường độ bền và tính ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.
Khả năng chống nứt ứng suất môi trường của vật liệu rất tốt, giúp nó chống lại sự tấn công của vi sinh vật như vi khuẩn và nấm mốc Đặc biệt, vật liệu này còn có khả năng tiệt trùng hiệu quả bằng hơi nước.
Chọn phụ gia để trộn
Chọn bột màu làm phụ gia cho thực nghiệm, vì nó không tan trong dung môi hoặc dầu Trong quá trình trộn, bột màu được nghiền đều với nhựa PP, giúp che phủ bề mặt, tăng khả năng chống nước, nâng cao độ cứng và độ mài mòn.
Bột màu là những chất có màu sắc, có nhiều cách phân loại chất màu: theo màu sắc, theo thành phần, theo tính chất,
Tên gọi T.Phần chủ yếu
Trọng lượng riêng g/cm3 Tác dụng phạm vi sử dụng
94% C 1,6-2 Dùng cho nhiều loại sơn
Bột chì Pb 11,344 Làm sơn nền chống gỉ
Bảng 3.1: Một số bột màu đen vô cơ thường dung.[6]
- Muội ống dẫn khói, muội lò thuộc loại than muội
- Muội ống dẫn khói có màu đậm
- Muội lò có màu đen xám
Hình 3.8: Bột than hoạt tính
Than muội là nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp nhựa, chiếm khoảng 90% sản phẩm Nó không chỉ đóng vai trò là tác nhân gia cường mà còn được sử dụng chủ yếu để tạo màu đen cho sản phẩm.
- Kích thước càng bé thì càng đen và lực phủ càng lớn Ngược lại thù có màu đen xám
- Thành phần C từ 83 - 95 % tạp chất là một lượng nhỏ khoáng
- Than muội cú dạng hạt cầu rất nhỏ ( bột cực mịn) 0,01 - 0,6 àm bề mặt riờng lớn 5-
30 m2/g, độ thấm dầu cao 50-250g dầu 100g muội Tỷ trọng thực 1,75 - 2g/cm3, tỷ trọng biểu kiến 0,1 - 0.4 g/cm3 ( do xốp)
Cách pha màu cho nhựa
Pha màu là quá trình thay đổi màu sắc của một đối tượng hoặc tạo ra màu cho một vật không màu Màu sắc xuất hiện do sự hấp thụ và phản xạ có chọn lọc của các sóng ánh sáng.
18 sáng có màu nhất định, theo quy ước, màu có thể phân thành bột màu (pigment) và thuốc nhuộm (dye)
Thuốc nhuộm là hợp chất hữu cơ tổng hợp có khả năng tan trong nhiều dung môi và chất nhuộm, mang lại độ trong tốt và khả năng pha màu mạnh Khác với thuốc nhuộm, bột màu không hòa tan trong nước, dầu hay nhựa, mà chỉ phân tán trong nhựa để tạo màu cho vật thể mà không phản ứng với chúng Bột màu cần được phân tán đồng đều trong nhựa bằng phương pháp vật lý để đạt hiệu suất pha màu tối ưu Mặc dù có sự khác biệt giữa thuốc nhuộm và bột màu, việc phân loại bột màu vẫn chưa rõ ràng, với một số loại bột màu vô cơ có khả năng tan trong một số polyme nhất định, như red 254 (DDP red), là màu đỏ tươi không tan trong hầu hết các loại polyme.
Tóm lại, màu dùng cho nhựa bao gồm bột màu hữu cơ, bột màu vô cơ và thuốc nhuộm
Nhựa Phương pháp pha màu
PP, PVC cứng Màu bột
PVC, PVC mềm Màu lỏng
GPPS, HIPS, Poly styren Hạt màu
Bảng 3.2: Những phương pháp pha nhựa.[7]
PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP
Những yêu cầu cơ bản của đề tài
Để sử dụng mô hình vào trong thực tế, máy cần có những yêu cầu cơ bản sau:
• Máy phải có độ an toàn cao
• Đáp ứng được nhu cầu cần sử dụng trong cuộc sống
• Thao tác dễ dàng, điều khiển đơn giản
Cơ sở lựa chọn phương án thiết kế
Chọn phương án thiết kế là bước quan trọng trong quy trình thiết kế, bao gồm việc nghiên cứu, tính toán kinh tế và phân tích các lựa chọn để xác định phương án tối ưu và hiệu quả nhất.
Thiết kế mô hình dạng thùng trộn nằm ngang, cánh trộn xoay
Thùng trộn được cố định song song với mặt đất, sử dụng chuyển động quay từ động cơ qua truyền động đai và bánh răng để xoay cánh trộn bên trong, đảm bảo việc trộn đều vật liệu Ưu điểm của thiết bị này là khả năng tạo ra sự đồng nhất trong quá trình trộn, nâng cao hiệu quả sản xuất.
- Khó bảo trì, sửa chữa
Thiết kế mô hình dạng thùng trộn xoay, cánh trộn đứng yên
Máy trộn nhựa hoạt động dựa trên nguyên lý tương tự như máy trộn bê tông phổ biến, với cánh trộn được điều chỉnh để phù hợp với việc trộn nhựa Thiết kế thêm nắp đậy cho phép máy trộn nằm ngang, từ đó tăng thể tích trộn hiệu quả.
- Dễ dàng bảo trì, sửa chữa
Sau khi xem xét kỹ lưỡng các ưu điểm và nhược điểm của hai phương án, nhóm đã quyết định chọn phương án 2 Phương án này không chỉ có nhiều lợi thế mà còn đáp ứng tốt các yêu cầu của đồ án Nó có chi phí thấp, dễ gia công, bảo trì và vận hành, đồng thời có khả năng tăng năng suất sản xuất.
Lựa chọn phương pháp chế tạo
4.3.1 Phương pháp chọn vật liệu chế tạo
Vật liệu Nhôm Thép Inox 304 Ưu điểm
- Khả năng chống ăn mòn
- Tuổi thọ cao, ít bảo trì
- Than thiện với môi trường
- Có khả năng chịu lực lớn và độ tin cậy cao: kết cấu thép khó biến dạng trong quá trình sử dụng
- Cấu trúc đơn giản, trọng lượng nhẹ hơn bê tông
- Dễ dàng trong vận chuyển, thi công và sửa chữa
- Tính công nghiệp hóa cao
- Chống chịu ăn mòn cao
- Khả năng làm việc ở môi trường nhiệt độ khắc nghiệt
- Khả năng tạo hình, gia công
- Độ dẻo cao: dễ uốn và
- Tính kín, không thấm nước
- Tiết kiệm chi phí: do kết cấu khung thép đơn giản nên giảm thời gian, chi phí thi công cũng như chi phí cho bảo dưỡng sửa chữa
- Thi công nhanh dễ cán
- Bị ăn mòn nhanh nếu không có biện pháp phồng ngừa chống điện phân
- Hàn nhôm đòi hỏi thiết bị chuyên dụng, do đó tốn kém
Các công trình xây dựng sử dụng kết cấu thép thường phải đối mặt với nguy cơ xâm thực do tác động của môi trường và nhiệt độ Để bảo vệ và chống gỉ cho thép, những công trình này thường được phủ một lớp sơn bảo vệ.
- Giá thành khá cao so với một số vật liệu thô khác như gỗ, sắt…
Nó dễ bị ăn mòn bởi các dung dịch clorua và môi trường nước muối như bờ biển Các ion clorua có khả năng tạo ra các khu vực ăn mòn, có thể lan rộng dưới các rào cản crôm bảo vệ, dẫn đến sự suy giảm cấu trúc bên trong.
- Sau khi hàn inox có sự ăn mòn nhạy cảm trên bề mặt
- Cường độ cơ học thấp, chẳng hạn như hiệu năng cắt kém Bảng 4.1: Ưu nhược điểm của các loại vật liệu
4.3.2 Phương pháp chọn động cơ Động cơ Động cơ bước Động cơ điện một chiều Động cơ sevor công nghiệp Ưu điểm
- Thời gian đáp ứng nhanh
- Điều khiển động cơ bước đơn giản, có thể điều khiển mạch hở mà không cần đến phản hồi vị trí
- Điều khiển chính xác góc quay
- Góc quay của động cơ tỉ lệ với xung vào
- Dễ dàng thay đổi tốc độ, chiều quay
- Moment khởi động và làm việc lớn ổn định khi tải thay đổi
- Có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện
- Mạch điều khiển đơn giản
- Có thể hoạt động ở tốc độ cao
- Khi tải tăng không xảy ra hiện tượng trượt bước
- Tốc độ đáp ứng nhanh, độ chính xác cao
- Khả năng chống nhiễu cao
- Không có phản hồi nên có thể xảy ra các sai số
- Không dễ dàng hoạt động ở tốc độ cao
- Nếu bị quá tải động cơ sẽ bị trượt bước, gây sai lệch trong điều khiển
- Gây nhiễu và rung động
- Phải bảo dưỡng định kỳ
- Dễ phát sinh tia lửa điện
- Phải có mạch phản hồi thì mới nâng cao độ chính xác
- Đáp ứng chậm trong khi mạch điều khiển lại phức tạp
- Mạch điều khiển phức tạp
- Khi dừng lại, động cơ thường dao động tại vị trí dừng gây rung lắc
Bảng 4.2: Ưu và nhược điểm của các loại động cơ
4.3.3 Phương Án chọn cớ cấu bộ truyền
Bộ truyền vít me – đai ốc Cần gạt
Trục vít –bánh vít kết hợp thanh răng – bánh răng Ưu điểm
- Truyền động giữa các trục cách xa nhau
- Làm việc êm, không gây ồn nhờ vào độ dẻo của đai nên có thể truyền động với vận tốc lớn
- Nhờ vào sự trượt trơn của đai nên đề phòng sự quá tải xảy ra trên động cơ
- Kết cấu và vận hành đơn giản
- Cấu tạo đơn giản, thắng lực lớn, dịch chuyển chậm
- Kích thước nhỏ gọn, chịu lực lớn
- Dịch chuyển với độ chính xác cao
- Tốc độ di chuyển nhanh
- Dễ lắp đặt, cấu tạo đơn giản
- Làm việc êm, không ồn
- Có khả năng tự hãm
- Kích thước bộ truyền đai lớn so với các bộ truyền khác
- Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn, do phải có lực căng ban đầu
- Tuổi thọ của bộ truyền thấp
- Hiệu suất thấp do ma sát trong ren
- Khoảng cách di chuyển ngắn
- Đòi hỏi lực để gạt
- Sinh nhiệt nhiều do có vận tốc trượt lớn
- Đòi hỏi độ chính xác lắp ghép cao
Bảng 4.3: Ưu điểm và nhược điểm của các bộ truyền
CHẾ TẠO KHỐI CƠ KHÍ CỦA MÔ HÌNH MÁY TRỘN HẠT NHỰA 26
Chế tạo mô hình máy trộn hạt nhựa
Hình 5.1: Mô hình máy trộn hạt nhựa
Mô hình máy trộn hạt nhựa gồm có 4 thành phần quan trọng chủ yếu sau đây:
Gồm motor(1), dây đai(2), bánh răng 1(3) và bánh răng 2(4)
Hình 5.2: Cấu tạo cụm động cơ
Nguyên lí hoạt động và chức năng:
- Gồm có các bộ phận: Motor(1), Dây đai(2), Pully 1(3) và Pully 2(4)
- Đây là cụm thiết bị quan trọng nhất, có chức năng truyền động quay chính cho cả mô hình
Khi khởi động thiết bị, motor quay sẽ truyền động cho pully 1 gắn trên trục motor Qua đai, pully 1 sẽ truyền động cho pully 2 với tỉ số truyền 1.
Nhóm sử dụng motor kết hợp với hộp giảm tốc và biến tần, cho phép thay đổi tốc độ quay một cách linh hoạt và dễ dàng điều chỉnh theo nhu cầu của người sử dụng.
Motor 120W với điện áp 220V, sử dụng điện AC xoay chiều 1 pha, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền động quay cho các thiết bị khác Nhóm đã chọn loại động cơ này vì nó phù hợp với thiết kế đã đề ra.
Ngoài ra loại motor này còn có một số ưu điểm như:
- Tỉ số truyền đa dạng từ 1:3 tới 1:1000
Hình 5.3: Motor 120W trục 15mm và biến tần
Có thể chỉnh chậm đi 140
Bảng 5.1 Thông số của Motor
Bộ truyền đai thường được sử dụng trong máy móc có cấu trúc đơn giản, nhưng đối với máy trộn hạt nhựa có tải trọng nhỏ, việc lắp đặt bộ truyền đai theo tiêu chuẩn không chỉ không cần thiết mà còn tốn kém Ngoài ra, khi cần truyền chuyển động giữa các trục xa nhau, việc lắp đặt bộ truyền đai một cách vững chắc trên khung máy gặp nhiều khó khăn.
Chúng tôi đã chọn bộ truyền đai răng để giải quyết vấn đề lắp đặt dễ dàng hơn, vì không yêu cầu lực căng dây, giúp quá trình lắp đặt trở nên thuận lợi Đồng thời, bộ truyền này cũng được sử dụng như một cơ cấu an toàn, bảo vệ động cơ khỏi những rủi ro không mong muốn.
Với tốc độ quay 1400 vg/ph chọn bộ truyền đai có rãnh đồng bộ để truyền lực từ motor lên trục dẫn
Hình 5.4: Góc ôm và lực căng đai Đai chuyền là 1 cơ cấu truyền động thường gặp và phổ biến trên thị trường chi tiết máy hiện nay
Chuyển động được truyền từ khâu 1 sang khâu 2 thông qua lực ma sát giữa dây đai và bánh đai Khi diễn ra chuyển động, lực căng giữa hai nhánh dây đai sẽ thay đổi, với lực căng ở nhánh căng là S1 và lực căng ở nhánh chùng là S2.
Lý do chọn bộ truyền đai:
- Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau ( nhỏ hơn 15m)
- Làm việc êm, không ây tiếng ồn nhờ vào độ dẻo dai của dây đai nên có thể truyền động với vận tốc lớn
- Nhờ vào sự trượt trơn của đai nên đề phòng sự quá tải xảy ra trên động cơ
- Kết cấu và vận hành đơn giản
Kết luận, nhóm đã quyết định chọn bộ truyền đai thang để truyền lực từ motor đến thùng trộn, với phạm vi sử dụng tuổi thọ cho phép và tải trọng tối đa là 15kg (bao gồm 5kg hạt nhựa có phụ gia và 10kg thùng trộn) Để xác định bộ truyền đai phù hợp cho máy trộn hạt nhựa, nhóm đã tiến hành tính toán các thông số cần thiết.
- D1,D2 : Dường kính tính toán của bánh dẫn và bánh bị dẫn
- 𝛼1, 𝛼2 : Góc ôm của đai trên bánh dẫn và bánh bị dẫn
- 𝛽 = 𝛾/2 , 𝛾: góc giữa hai nhánh đai
Hình 5.5: Thông số hình học bộ truyền đai
Ta có thông số đầu vào:
Chọn dạng đai ( tiết diện đai) được dựa theo sông suất P1 và số vòng quay n1 theo đồ thị hình 4.3 [8]
Hình 5.6: Lựa chọn loại đai theo công suất và số vòng quay
Dựa vào thông số đầu vào ta chọn dạng thang A
Ta có dmin= 30(mm) theo bảng 3.4
Ta tính được d1=1.2.dmin=1.2*306 (mm)
Chọn d1 theo giá trị tiêu chuẩn:35(mm) (Sách cơ sở thiết kế máy,143)
Giả sử ta chọn hệ trượt tương đối 𝛿 = 0.01 Đường kính bánh đai bị dẫn d2 = ud1.(1- 𝛿)= 1.35.(1- 𝛿)4.65mm
Theo tiêu chuẩn ta chọn d25mm
Sai lệnh so với giá trị chọn trước 0.01%
Bảng 5.2: Kích thước mặt cắt đai, chiều dài đai, đường kính bánh đai các loại đai thang[7] Khoảng cách trụ nhỏ nhất xác định theo công thức:
Ta có thể chọn sơ bộ aP khi u=1 [8]
Chiều dài tính toán của đai:
Theo bảng 3.4 ta chọn đai có chiều dài L!0mm
Số vòng chạy của đai trong một giây :
0.21= 12.1𝑠 −1 , do đó điều kiện được thỏa
Với tốc độ quay 1400 vòng/phút, nên chọn bộ truyền đai có rãnh đồng bộ để truyền lực từ motor lên trục dẫn, và sử dụng bộ truyền đai Puly 5M có sẵn trên thị trường.
Chất liệu Hợp kim nhôm
Bản rộng đai 16mm Ốc siết Lục giác âm M4 Đường kính trục 15mm
Bảng 5.3: Thông số bộ truyền đai Tốc dộ quay của motor sau khi được bộ truyền bánh đai dẫn sẽ bằng :
Gồm các thành phần: Thùng trộn (1), Nắp thùng (2), Bánh răng côn (3), Vòng răng (4)
Hình 5.8: Thùng trộn, bánh răng côn và vòng răng a) Thùng trộn
Thùng trộn là bộ phận quan trọng trong việc lưu trữ và trộn các loại vật liệu Với cơ chế truyền động quay vuông góc từ bánh răng côn lên vòng răng gắn trên thùng, cùng với cánh trộn bên trong, thùng trộn có khả năng quay để đảm bảo quá trình trộn diễn ra hiệu quả.
- Với thông số đầu vào thùng trộn tối đa với thể tích 5kg thiết kế thùng trộn với kích thước có thể tích thùng ≤ 5k
- Sử dụng vật liệu Inox 304
- Là một hợp kim thép có hàm lượng crom tối thiểu 10.5% theo khối lượng và tối đa 1,2% cacbon theo khối lượng
- Với đặc tính vật lý của thép 304 bền bỉ cứng chắc, chống gỉ và khả năng chịu nhiệt cao
- Nó thể hiện được khả năng oxi hóa tốt ở nhiệt độ 1010 độC có thể lên tới 1120 độC
Hình 5.9: Kích thước thùng trộn
Cần 4 bước để gia công được thùng trộn:
Tính toán kích trước inox gò bằng chu vi của viền thùng trộn
Thiết kế đồ cái đe trong gò thủ công yêu cầu đường kính uốn phải tương đương với đường kính của thùng Khi tác dụng một lực vừa đủ từ đầu tấm inox đến cuối, hình dạng của thùng trộn sẽ được hình thành.
Lực Fx tác động từ tấm nhôm có đường kính tương đương với đường kính viền thùng trộn sẽ tạo ra ảnh hưởng lên tâm tấm nhôm, dẫn đến việc hình thành miệng và đáy của thùng trộn.
Tiến hành hàn mép của đáy với thành thùng, và nắp thùng với thành thùng ta được kết quả
Hình 5.12: Hàn mép thùng trộn
Phương pháp hàn được lựa chọn là hàn TIG, sử dụng vật liệu Inox 304 giống với vật liệu thùng trộn Để đảm bảo mối hàn chắc chắn, hai vật liệu cần được xếp khít vào nhau Do đó, trước khi tiến hành hàn, cần mài bavia ở đầu vật hàn để đảm bảo sự khít chặt giữa các phần.
35 b) Bánh răng côn và vòng răng
Hình 5.13: Bộ truyền bánh răng côn
Lý do chọn bộ truyền bánh răng côn là:
Bánh răng côn là lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống có vận tốc chạy không cao và tỷ số truyền nhỏ Với thiết kế lắp ráp đơn giản, bánh răng côn đảm bảo sự ăn khớp mượt mà và ổn định khi đạt vận tốc tối đa, đồng thời giảm thiểu tiếng ồn và tăng khả năng tải cao.
- Tuy nhiên đi ngược lại với các ưu điểm trên là:
Các trục bố trí ổ gặp khó khăn do lực dọc trục lớn, dẫn đến kết cấu ổ phức tạp Việc lắp bánh răng dẫn công xôn làm tăng sự phân bố không đều tải trọng theo chiều rộng vành răng, gây ra tiếng ồn lớn khi hoạt động Để điều chỉnh sự ăn khớp giữa các bánh răng, các ổ lăn trục dẫn động được lắp trên ổ đỡ.
Hình 5.14: Kết cấu bộ truyền bánh răng côn
Chọn hệ số chiều rộng vành răng 𝜓 𝑏𝑒 = 0,285 Mà trục được lắp trên ổ đỡ có ổ bi đỡ chặn, ta chọn sơ bộ hệ tải trọng tính 𝐾 𝐻𝛽 =1,14 theo bảng 3.3.3 với 𝜓 𝑏𝑒 u/(2-
Bảng 5.4: Hệ số 𝐾 𝐻𝛽 bộ truyền bánh răng côn răng thẳng
Moomen xoắn trên trục của bánh dẫn T1= 9,55.10 6 𝑃 1
1400 = 818571,428 tỉ số truyền u=3.5 Số vòng quay n00 vg/ph
Chúng tôi chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn là thép 45Cr đã được cải thiện Theo tài liệu, độ rắn trung bình của bánh dẫn là HB1 = 250, trong khi bánh bị dẫn có độ rắn trung bình là HB2 = 280 Vật liệu này cho khả năng hoạt động trơn tru và hiệu quả.
𝑚 𝑒 ( Mô đun vòng ngoài được tiêu chuẩn hóa, Mô đun vòng trung bình 𝑚 𝑚 ,Đẻ xác định 𝑚 𝑒 cần có DK chia vòng ngoài có 𝑑 𝑒1= 70mm
Số chu kỳ làm việc cơ sở:
Số chu kỳ làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng:
𝑇 ) 3 𝑡 3 ] Theo bảng 3.3.3 theo 𝑑 𝑒1 và u ta chọn số răng z1p = 14 Theo độ rắn ta chọn z1= 1,6 z1p = 1,6.14",4, chọn z1= 23; khi đó z2 = 79.5 chọn z2 Moodun vòng chia ngoài tại 𝑚 𝑒 = 𝑑 𝑒1
Tính toán lại tỷ số truyền u= 𝑍2
𝑢) = 16,04 ° và 𝛿 2 = 73,96 ° Tính toán lại các kích thước chủ yếu củ bộ truyền bánh răng côn: Đường kính vòng chia ngoài 𝑑 𝑒1= 9.23 7mm Đường kính vòng chia trung bình 𝑑 𝑚1= 𝑑 𝑒1 (1-0.5 𝜓 𝑏𝑒 ) = 55,3 mm
Chiều dài côn ngoài R 𝑒 = 0,5 𝑚 𝑒 √𝑍 1 2 + 𝑍 2 2 = 124,8 mm
Sau khi tính toán các thông số cần thiết, tiến hành nhập thông số vào phần mềm theo bảng 4.7
Số liệu thiết kế Bánh dẫn Bánh bị dẫn
Bề mặt tiếp xúc 14mm 14mm
Bảng 5.5: Thông số thiết kế bộ truyền bánh răng côn
Cụm này gồm có các chi tiết: Tay quay (1), Lò xo (2), Cữ giữ (3), Bạc đạn (4), Thanh chữ U
Hầu hết các chi tiết đều sử dụng chi tiết tiêu chuẩn, chế tạo từ thép và nhôm
- Giữ Thùng trộn khỏi mặt đất
- Điều chỉnh độ nghiêng của thùng
- Giúp xoay thùng để lấy vật liệu sau khi trộn
Nhiệm vụ của từng chi tiết:
- Tay quay: Quay điều chỉnh cụm
- Lò xo: tạo đàn hồi cho cữ giữ
- Cữ giữ: Cố định vị trí nghiêng
- Bạc đạn: Cố định thùng trên thanh chữ U mà vẫn giúp thùng có thể xoay
- Thanh chữ U: Nâng đỡ thùng và được điều chỉnh bởi tay quay
- Ổ đỡ: Đỡ các chi tiết, giúp trục có thể xoay a) Ổ đỡ trục
THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
Cách vận hành máy
Các bước vận hành máy:
Bước 1: Cho vật liệu cần trộn vào thùng trộn sau đó đóng nắp
Hinh 6.1: Cách vận hành máy bước 1
Bước 2: Kết hợp kéo cữ giữ và xoay tay quay để điều chỉnh độ nghiêng của thùng tùy theo nhu cầu người sử dụng
Hinh 6.2: Cách vận hành máy bước 2
Bước 3: Bật công tắc để thùng trộn hoạt động và điều chỉnh tốc độ quay theo nhu cầu thông qua biến tần
Hinh 6.3: Cách vận hành máy bước 3
Bước 4: Di chuyển súng gia nhiệt vào gần với thân thùng trộn, điều chỉnh nhiệt độ gia nhiệt mong muốn
Hinh 6.4: Cách vận hành máy bước 4
Các vật liệu được sử dụng thực nghiệm
6.2.1 Thông số các vật liệu sử dụng thực nghiệm
Sử dụng hạt nhựa PP (Polypropylene) và bột than hoạt tính để thử nghiệm khả năng trộn của máy
Sau khi nghiên cứu và so sánh các loại phụ gia hiện có trên thị trường, nhóm đã quyết định chọn bột than để kết hợp với hạt nhựa do tính phổ biến và khả năng ứng dụng đa dạng của nó trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Nhựa PP ( Polypropylene ) cũng được nhóm lựa chọn để thực nghiệm trộn cùng bột than vì những ưu điểm sau:
- Có sẵn và tương đối rẻ
- Có độ bền uốn cao do bản chất bán tinh thể của nó, có bề mặt tương đối trơn
- Có khả năng hút ẩm rất tốt
- Polypropylene có khả năng kháng hóa chất tốt trên nhiều loại bazơ và axit
- Khả năng chống mỏi tốt
- Chịu lực va đập tốt
- Polypropylene là chất cách điện tốt
Polypropylene có thể được chế biến bằng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó các phương pháp phổ biến nhất bao gồm ép phun, ép đùn và thổi khuôn.
Các thông số của hạt nhựa PP:
Các tiêu chí Giá trị
Tên kỹ thuật Polypropylene (PP)
Mã nhận dạng nhựa (Được sử dụng để tái chế)
Nhiệt độ khuôn phun điển hình 32 – 66 C (90 – 150°F)
Nhiệt độ lệch nhiệt (HDT) 100°C (212°F) ở 0,46 Mpa (66 PSI)
Sức căng 32 Mpa (4700 PSI) Độ bền uốn 41 MPa (6000 PSI)
Trọng lượng riêng PP vô định hình: 0.85 g/cm³
Tỷ lệ co lại 1,5 - 2,0% (0,015 - 0,02 in / in) Sức mạnh tác động ~ 0,7 ft-lb / kiểu đo Izod
Bảng 6.1: Bảng các thông số hạt nhựa PP[9]
Các thông số bột than hoạt tính:
Cỡ hạt 08x20 Mesh (tương đương 0.85 – 2.38 mm)
Lodine 200mg/g Độ pH 9 - 11 Độ ẩm 5% max Độ tro 4% max
Bảng 6.2: Bảng thông số bột than hoạt tính[10]
Quá trình thực nghiệm
Bước 1: chuẩn bị vật liệu
Nhựa PP và bột than hoạt tính được trộn với tỉ lệ 6 – 4 (300g hạt nhựa – 200g bột than)
Hình 6.5: Hạt nhựa và bột than cần trộn
Bước 2: Tiến hành trộn thực nghiệm
Cho bột than và nhựa vào mô hình máy trộn nhựa để bắt đầu trộn thực nghiệm
- Tốc độ thùng quay: 90 vòng/phút
Hình 6.6: Nguyên liệu được đưa vào thùng trộn
Bước 3: Lọc hạt nhựa và bột than
Vật liệu sau khi trộn xong sẽ được lọc để tách phần nhựa tiếp tục mang đi ép ở bước tiếp theo
Hình 6.7: Vật liệu sau khi trộn
Bước 4: Ép thử nghiệm hạt nhựa sau khi trộn
Nhựa sau khi được lọc ra ở bước 3 tiếp tục được mang đi ép thành sản phẩm để đánh giá khả năng trộn của mô hình máy trộn hạt nhựa
Hình 6.8: Kích thước sản phẩm ép
Hình 6.9: Sản phẩm sau khi ép
Đánh giá - Kết quả
Hình 6.10: So sánh giữa sản phẩm ép chưa trộn và sau khi trộn
So sánh giữa hai mẫu sản phẩm ép cho thấy máy trộn hạt nhựa tạo ra màu sắc đồng đều trên toàn bộ sản phẩm, chứng minh khả năng trộn của máy rất tốt Để đánh giá chi tiết hơn, nhóm đã tiến hành chụp ảnh SEM cho mẫu thử.
Dưới đây là một vài hình ảnh về kết quả chụp SEM:
Nhiệt độ hiện tại vẫn chưa đủ cao để làm cho hạt nhựa hóa dẻo, dẫn đến việc hạt than vẫn còn lớn và phân bố không đồng đều Điều này ảnh hưởng đến khả năng kết dính và liên kết của chúng.
Hỡnh 6.11: Ảnh chụp SEM – gia nhiệt trộn 80℃ x100àm
Gia nhiệt ở 120℃ cho thấy màu đen trên ảnh SEM phân bố đồng đều, chứng tỏ bột than đã trộn tốt với nhựa Sự kết dính và liên kết của bột than với nhựa ở nhiệt độ này cũng tốt hơn so với gia nhiệt ở 80℃.
Hỡnh 6.12: Ảnh chụp SEM – gia nhiệt trộn 120℃ x100àm
Khi phân tích ảnh chụp SEM ở nhiệt độ này, sự phân bố và khả năng kết dính của bột than được cải thiện nhưng không khác biệt nhiều so với việc trộn gia nhiệt ở 120℃ Hơn nữa, ảnh chụp cho thấy rõ cấu trúc hạt than bên trong sản phẩm.
Hạt than có thể xuất hiện các chấm đen, thường là bọt khí do hơi ẩm thoát ra trong quá trình ép, nguyên nhân có thể là do không sấy khô bột than trước khi ép hoặc bảo quản không kỹ lưỡng Mặc dù điều này làm giảm khả năng liên kết của hạt than với nhựa, nhưng mức độ giảm sút không đáng kể.
Hỡnh 6.13: Ảnh chụp SEM – gia nhiệt trộn 160℃ x100àm
KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Qua quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp, nhóm đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu và tổng hợp kết quả trong báo cáo này, đảm bảo đúng format về cả hình thức lẫn nội dung Báo cáo bao gồm tính cấp thiết, mục tiêu và nhiệm vụ tổng quan của đề tài Nhìn chung, nội dung ĐATN đã hoàn thành các vấn đề chính một cách hiệu quả.
Ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật trong việc tính toán chức năng cơ khí của máy móc, cùng với việc sử dụng máy CNC để gia công các chi tiết mô hình, giúp mở rộng hiểu biết về ngành nhựa thông qua việc tìm hiểu sâu hơn về các loại nhựa hiện nay.
Chúng tôi đã tiến hành phân tích tổng hợp và đánh giá thông qua việc khảo sát các loại máy trộn nhựa nhằm tìm ra mô hình phù hợp với yêu cầu của người dùng Bên cạnh đó, chúng tôi cũng nghiên cứu các sản phẩm nhựa được ép để đưa ra những đánh giá chính xác cho sản phẩm của nhóm.
Việc thiết kế và chế tạo một hệ thống hoặc quy trình cần đáp ứng các yêu cầu cụ thể, đồng thời phải tuân thủ các ràng buộc thực tế Điều này bao gồm khả năng điều chỉnh góc quay của thùng trộn, kiểm soát tốc độ quay và điều chỉnh nhiệt độ trên thiết bị gia nhiệt.
Khả năng cải tiến và phát triển của máy trộn hạt nhựa được thể hiện qua việc điều chỉnh độ nghiêng của thùng trộn, nhằm tăng thể tích trộn Bên cạnh đó, việc thay đổi thiết kế cánh trộn thành dạng tấm thay vì dạng xoắn ốc không chỉ giúp giảm giá thành mà còn nâng cao hiệu quả trộn Những cải tiến này giải quyết triệt để những bất tiện mà các loại máy trộn hạt nhựa dạng nằm ngang thường gặp phải.
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật và phần mềm chuyên ngành của nhóm được thể hiện rõ qua việc thiết kế thành công mô hình máy trộn hạt nhựa Nhóm đã áp dụng đa dạng các phần mềm như Inventor, Autocad và Creo, lựa chọn phần mềm phù hợp tùy theo từng nhu cầu cụ thể.
Sau khi thực hiện đề tài này, các kết quả đạt được có thể ứng dụng trong nghiên cứu vật liệu composite và khả năng trộn của máy trộn hạt nhựa dạng thùng quay, đồng thời góp phần phát triển một loại máy trộn nhựa mới cho thị trường.
Cuối cùng, quá trình thực hiện đề tài nhóm đã đạt được các sản phẩm cụ thể sau:
• Báo cáo của đề tài
• Poster, ảnh và các clip giới thiệu về đề tài, quá trình thực nghiệm, cách vận hành máy…
• Mô hình máy trộn hạt nhựa dạng thùng quay
• Sản phẩm ép được trộn bởi mô hình máy trộn hạt nhựa
• Kết quả về khả năng trộn của máy thông qua ảnh chụp SEM mẫu sản phẩm ép