Chế tạo mô hình máy trộn hạt nhựa phục vụ nghiên cứu vật liệu composite

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY TRỘN HẠT NHỰA PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU COMPOSITE GVHD: Th.S LÊ BÁ TÂN SVTH: TRẦN ĐĂNG NGUYÊN DƯƠNG MINH NHỰT ĐÀO TẤN PHÁT SKL011028 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP “CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY TRỘN HẠT NHỰA PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU COMPOSITE” Đề tài: Giảng viên hướng dẫn : Th.S LÊ BÁ TÂN Sinh viên thực : TRẦN ĐĂNG NGUYÊN 19144161 DƯƠNG MINH NHỰT 19144171 ĐÀO TẤN PHÁT 19144172 Khóa : 2019 – 2023 Ngành : Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2023 I TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Học kỳ II/ năm học 2023 Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Bá Tân Sinh viên thực hiện: Đào Tấn Phát Dương Minh Nhựt Trần Đăng Nguyên ĐThoại: 0378148101 ĐThoại: 0356895800 ĐThoại: 0797153206 MSSV: 19144172 MSSV: 19144171 MSSV: 19144161 Mã số đề tài: 22223DT349 Tên đề tài: Chế tạo mơ hình máy trộn hạt nhựa phục vụ nghiên cứu vật liệu composite Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tài liệu hạt nhựa Tài liệu chế tạo máy Tài liệu nghiên cứu trình trộn hạt nhựa Nội dung đồ án: - Nghiên cứu tổng quan công nghệ trộn hạt nhựa với chất phụ gia Chế tạo mơ hình máy trộn hạt nhựa Thực nghiệm trộn, đánh giá trình trộn hạt nhựa Ép thử nhựa sau trộn Chụp SEM mẫu sản phẩm ép để đánh giá xác khả trộn máy Các sản phẩm dự kiến - Báo cáo đề tài Các video, poster giới thiệu máy, q trình thực nghiệm,… Mơ hình máy trộn hạt nhựa Kết thực nghiệm trộn Sản phẩm ép nhựa sau trộn mô hình Ảnh chụp SEM sản phẩm ép 5.Ngày giao đồ án: 20-3-2023 Ngày nộp đồ án: 29-7-2023 Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Trình bày bảo vệ: TRƯỞNG KHOA Tiếng Anh  Tiếng Việt  Tiếng Anh  Tiếng Việt  TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN  Được phép bảo vệ I LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Chế tạo mơ hình máy trộn hạt nhựa phục vụ nghiên cứu vật liệu composite - GVHD: Th.S Lê Bá Tân - Họ tên sinh viên: Đào Tấn Phát 19144172 Trần Đăng Nguyên 19144161 Dương Minh Nhựt 19144171 - Địa sinh viên: 185/63/42/2 đường Ngơ Chí Quốc, phường Bình Chiểu, TP Thủ Đức - Số điện thoại liên lạc: 0356895800 - Email: minhnhutduong02@gmail.com - Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): 25/07/2023 -Lời cam kết:” Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tơi không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp.Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 07 năm 2023 II LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực đề tài “Chế tạo mơ hình máy trộn hạt nhựa phục vụ nghiên cứu vật liệu composite”, nhóm thực đồ án nhận nhiều giúp đở đóng góp ý kiến quý thầy cơ, q doanh nghiệp bạn bè Để có thực đồ án cách tốt nhất, nhóm thực đề tài xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: - - Th.S LÊ BÁ TÂN, giảng viên hướng dẫn nhóm, đồng hành đưa lời khuyên định hướng hợp lý cho nhóm q trình thực đồ án Cám ơn nhiệt tình cởi mở việc truyền đạt kiến thức, giúp nhóm hồn thành đồ án cách tốt Tiếp đến, nhóm củng xin cám ơn thầy cô trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM, đặc biệt thầy cô khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy người hổ trợ nhóm thực quy trình đăng ký bảo vệ đồ án tốt nghiệp nhóm chúng em củng nhóm khác học kỳ đầy khó khăn, khoảng thời gian - dịch bệnh COVID 19 Cuối xin cảm ơn thành viên nhóm, lên ý tưởng, phân chia công việc, giải khó khăn lúc thực đồ án Một lần xin chân thành cám ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 07 năm 2023 Sinh viên thực Trần Đăng Nguyên Dương Minh Nhựt Đào Tấn Phát III TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đề tài: “CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY TRỘN HẠT NHỰA PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU COMPOSITE” Đồ án tốt nghiệp với đề tài: “CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY TRỘN HẠT NHỰA PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU COMPOSITE" mục tiêu đặt đề tài chế tạo máy trộn hạt nhựa với khả trộn hạt nhựa nguyên chất với phụ gia, với tác động nhiệt độ, phụ gia kết dính lượng định vào bề mặt hạt nhựa làm thay đổi tính chất ban đầu nhựa đem lại đặc tính cho nhựa giúp tạo loại nhựa tăng độ dai, tạo độ bóng Thêm chất phụ gia không giúp nhựa nhẹ khối lượng, mà màu sắc cải tiến hơn, chất lượng đến tay người sử dụng đảm bảo Yêu cầu đề tài sau chế tạo thành công mơ hình máy trộn hạt nhựa tiến hành thực nghiệm khả trộn máy cách trộn nhựa với bột than, đồng thời gia nhiệt mức nhiệt độ là: 80°, 120° 160° Nhựa sau trộn dùng để ép sản phẩm, sau tiến hành chụp SEM mẫu ép để đánh giá khả kết dính, phân bố tạo màu chất phụ gia sản phẩm Kết đạt sau tháng thực đề tài, chúng em hồn thiện cơng việc sau: - Báo cáo đề tài “Chế tạo mơ hình máy trộn hạt nhựa phục vụ nghiên cứu vật liệu - composite” Chế tạo thành cơng mơ hình máy trộn hạt nhựa Thực nghiệm trộn hạt nhựa với bột than ép sản phẩm sau thơng qua chụp - SEM mẫu ép để đánh giá khả trộn máy Mẫu sản phẩm ép IV ABSTRACT Graduation project with the topic: "MAKING PLASTIC GRILLING MACHINE MODEL FOR RESEARCH OF COMPOSITE MATERIALS" The goal of the project is to manufacture a plastic granule mixer with the ability to mix pure plastic granules with additives With the effect of temperature, the additive will adhere a certain amount to the surface of the resin, which will change the original properties of the plastic and bring new properties to the plastic to help create a plastic that increases the strength of the resin The addition of additives not only makes the plastic lighter in volume, but the color is also improved, the quality to the user is also more assured The requirement of the project is that after successfully manufacturing the plastic granules mixer model, the mixing ability of the machine will be tested by mixing plastic with coal powder, and at the same time heating at temperatures: 80°, 120° and 160° The plastic after being mixed will be used to extrude the product, then conduct SEM imaging of the pressed sample to evaluate the adhesion, distribution and coloration of the additive on the product As a result, after months of implementing the project, we have completed the following tasks: - Report on the topic "Manufacturing a model of a plastic particle mixer for research - on composite materials" Successfully manufactured a model of a plastic granule mixer Experimentally mixing plastic beads with coal powder and pressing the product, then - through SEM imaging of the pressed sample to evaluate the mixing ability of the machine Samples of pressed products V MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I LỜI CAM KẾT II LỜI CẢM ƠN III TÓM TẮT ĐỒ ÁN IV ABSTRACT V CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Cách thức nghiên cứu 1.5.2 Phương tiện nghiên cứu 1.6 Kết cấu đồ án CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan nhựa 2.1.1 Sơ lược nhựa 2.1.2 Phân loại nguyên liệu nhựa 2.2 Bối cảnh đời thiết bị trộn hạt nhựa 2.3 Giới thiệu chung máy trộn hạt nhựa 2.3.1 Các loại máy trộn hạt nhựa có thị trường 2.3.2 Những ưu điểm máy trộn hạt nhựa 2.4 Ứng dụng phân loại máy trộn hạt nhựa 2.4.1 Ứng dụng máy trộn hạt nhựa 2.4.2 Phân loại máy trộn nhựa CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 3.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy trộn hạt nhựa 10 3.1.1 Cấu tạo hai loại máy trộn hạt nhựa điển hình 10 3.1.2 Nguyên lý hoạt động hai loại máy trộn hạt nhựa điển hình 11 VI 3.2 Mơ hình máy trộn hạt nhựa dạng thùng xoay nằm ngang 11 3.2.1 Nguyên lý hoạt động 11 3.3 Chọn sơ nhựa dùng để trộn 14 3.3.1 Tiêu chí chọn nguyên liệu 14 3.3.2 Cấu tạo đặc tính nhựa PP 15 3.4 Chọn phụ gia để trộn 16 3.5 Cách pha màu cho nhựa 17 3.6 Mục đích cơng nghệ q trình trộn 18 CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP 20 4.1 Những yêu cầu đề tài 20 4.2 Cơ sở lựa chọn phương án thiết kế 20 4.3 Lựa chọn phương pháp chế tạo 22 4.3.2 Phương pháp chọn động 24 4.3.3 Phương Án chọn cớ cấu truyền 25 CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO KHỐI CƠ KHÍ CỦA MƠ HÌNH MÁY TRỘN HẠT NHỰA 26 5.1 Chế tạo mơ hình máy trộn hạt nhựa 26 5.1.1 Cụm động cơ: 26 5.1.2 Thùng trộn 32 5.1.3 Cụm tay quay 37 5.1.4 Khung nhơm định hình 39 5.2 Mơ hình máy trộn hạt nhựa 40 5.2.1 Mơ hình dạng 3D 40 5.2.2 Mơ hình thực tế 42 CHƯƠNG 6: THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 43 6.1 Cách vận hành máy 43 6.2 Các vật liệu sử dụng thực nghiệm 45 6.2.1 Thông số vật liệu sử dụng thực nghiệm 45 6.3 Quá trình thực nghiệm 47 6.4 Đánh giá - Kết 49 KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 VII 6.3 Quá trình thực nghiệm Bước 1: chuẩn bị vật liệu Nhựa PP bột than hoạt tính trộn với tỉ lệ – (300g hạt nhựa – 200g bột than) Hình 6.5: Hạt nhựa bột than cần trộn Bước 2: Tiến hành trộn thực nghiệm Cho bột than nhựa vào mô hình máy trộn nhựa để bắt đầu trộn thực nghiệm - Nhiệt độ trộn: 80℃ - 120℃ - 140℃ Thời gian trộn: 45 phút Tốc độ thùng quay: 90 vòng/phút Hình 6.6: Nguyên liệu đưa vào thùng trộn 47 Bước 3: Lọc hạt nhựa bột than Vật liệu sau trộn xong lọc để tách phần nhựa tiếp tục mang ép bước Hình 6.7: Vật liệu sau trộn Bước 4: Ép thử nghiệm hạt nhựa sau trộn Nhựa sau lọc bước tiếp tục mang ép thành sản phẩm để đánh giá khả trộn mơ hình máy trộn hạt nhựa Hình 6.8: Kích thước sản phẩm ép 48 Hình 6.9: Sản phẩm sau ép 6.4 Đánh giá - Kết Hình 6.10: So sánh sản phẩm ép chưa trộn sau trộn Dựa việc so sánh hai mẫu sản phẩm ép, thấy sản phẩm sau trộn mơ hình máy trộn hạt nhựa có màu sắc phủ tồn sản phẩm, chứng tỏ khả trộn máy tốt Nhưng để đánh giá kỹ hơn, nhóm tiền hành chụp SEM mẫu thử Dưới vài hình ảnh kết chụp SEM: 49 • Trộn gia nhiệt 80℃ Nhiệt độ tương đối thấp để làm cho hạt nhựa hóa dẻo, thấy thấy hạt than cịn tương đối to có phân bố khơng đồng đều, khả kết dính liên kết khơng q tốt Hình 6.11: Ảnh chp SEM gia nhit trn 80 x100àm ã Trn gia nhiệt 120℃ Đối với việc gia nhiệt 120℃ thấy màu đen ảnh SEM phân bố cho thấy bột than trộn tốt với nhựa, khả kết dính liên kết với nhựa bột than tốt so với việc gia nhiệt trộn 80℃ Hình 6.12: Ảnh chp SEM gia nhit trn 120 x100àm ã Trn gia nhiệt 160℃ Khi nhìn vào ảnh chụp SEM nhiệt độ này, phân bố khả kết dính bột than có tốt không khác biệt so với việc trộn gia nhiệt 120℃ Ngồi ảnh chụp quan sát rõ kết cấu hạt than bên sản phẩm 50 Bên cạnh hạt than có chấm đen, chấm đen bọt khí ẩm từ bột than ngồi q trình ép (do khơng sấy khơ trước ép, bảo quản bột than không kỹ lưỡng,…) làm cho khả liên kết hạt than với nhựa giảm khơng đáng kể Hình 6.13: Ảnh chụp SEM – gia nhiệt trộn 160℃ x100µm 51 KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN Thơng qua q trình thực Đồ án tốt nghiệp, nhóm hồn thành yêu cầu đề tổng hợp báo cáo theo format với đầy đủ hình thức nội dung, bao gồm tính cấp thiết, mục tiêu, nhiệm vụ tổng quan đề tài Nhìn chung, nội dung ĐATN hồn thành vấn đề sau: • Ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội thể việc tính tốn chức khí máy, sử dụng loại máy CNC để gia cơng chi tiết mơ hình, có thêm kiến thức ngành nhựa nhờ vào việc tìm hiểu sâu loại nhựa nay… • Thực phân tích tổng hợp, đánh giá thể việc nghiên cứu khảo sát tìm hiểu loại máy trộn nhựa để tìm mơ hình máy đáp ứng yêu cầu người dùng, cịn tìm hiểu sản phẩm nhựa ép để đưa đánh giá xác cho sản phẩm nhóm • Vấn đề thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế thể việc kết hợp khả quay theo nhiều góc độ thùng trộn, điều chỉnh tốc độ quay thùng nhiệt độ thiết bị gia nhiệt • Khả cải tiến phát triển thể việc tìm cách thay đổi độ nghiêng thùng trộn giúp tăng thể tích trộn thay đổi cánh trộn thành dạng thay dạng hình xoắn ốc để giảm giá thành tăng khả trộn máy, giải vấn đề bất tiện lợi mà loại máy trộn hạt nhựa dạng nằm ngang gặp phải • Khả sử dụng cơng cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành thể việc lên vẽ thiết kế thành cơng mơ hình máy trộn hạt nhựa, nhóm sử dụng đa dạng phần mềm Inventor, Autocad, Creo tùy nhu cầu mà lựa chọn phần mềm phù hợp Với sau trình thực đề tài này, kết đạt ứng dụng việc nghiên cứu vật liệu composite, khả trộn máy trộn hạt nhựa dạng thùng quay tạo dạng máy cho thị trường máy trộn nhựa Cuối cùng, q trình thực đề tài nhóm đạt sản phẩm cụ thể sau: • Báo cáo đề tài • Poster, ảnh clip giới thiệu đề tài, trình thực nghiệm, cách vận hành máy… • Mơ hình máy trộn hạt nhựa dạng thùng quay • Sản phẩm ép trộn mơ hình máy trộn hạt nhựa • Kết khả trộn máy thông qua ảnh chụp SEM mẫu sản phẩm ép 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bảo Trân, Nhựa đời nào?, Báo khoa học, 11/9/2019 [2] Nguyễn Hải Đăng, Trộn vật liệu rời, 2014-MGC-Tronvatlieuroi_2.pdf, 11/8/17 [3] carnovn.com, Tìm hiểu nguyên lý hoạt động máy phối trộn công nghiệp, Nguyên Lý Hoạt Động Máy Trộn Công Nghiệp - Carno Việt Nam (carnovn.com), 20/04/2022 [4] lorric.com.vn, Tính chất vật lý hóa học vật liệu PP – LORRIC, https://www.lorric.com/vn/WhyLORRIC/Material/material-chemical-resistancechart-PP (accessed 2023-02-15) [5] wikiplastic.org, nhựa PP gì?, Đặc tính kỹ thuật, ưu nhược điểm ứng dụng, https://wikiplastic.org/nhua-ky-thuat/nhua-pp-polypropylene-la-gi-dac-tinh-ky-thuat-uunhuoc-diem-va-ung-dung/, 31/05/2021 [6] Dương Thế Hy, Giáo án sơn vecni, đại học bách khoa Đà Nẵng, 23/06/2018 [7] europlas.com.vn, Tổng quan nhựa cách pha màu cho nhựa, https://europlas.com.vn/tong-quan-ve-nhua-va-cach-pha-mau-cho-nhua, 05/08/2021 [8] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh ngày 30/08/2014 [9] giadungplus.com, Nhựa PP (Polypropylene) Là Gì? Cách Tổng Hợp, Đặc Tính Của Nhựa PP & Ứng Dụng Của Nó Trong Cuộc Sống, https://giadungplus.com/nhua-pp (accessed 2023-02-15) [10] Than hoạt tính Trúc Vàng, Bột than hoạt tính Trúc Vàng, https://thanhoattinhtrucvang.com/than-hoat-tinh-truc-vang, 13/05/2019 53 PHỤ LỤC Bản vẽ lắp 54 Bản vẽ phân rã 55 Bản vẽ truyền bánh 56 Bản vẽ cánh trộn 57 Bản vẽ khung xoay 58 Bản vẽ nắp thùng trộn 59 Bản vẽ thùng trộn 60 S K L 0