Công nghệ ép nhựa

Chúng được dùng làm vật liệu để sản xuấtnhiều loại vật dụng trong đời sống hàng ngày cho đến những sản phẩm công nghiệp, gắnvới đời sống hiện đại của con người.. Nhựa kỹ thuật dùng để ch

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.s Ngô Tấn Thống

1 SVTH: Huỳnh Nhất Rin

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xã hội hiện nay, với sự phát triển của các ngành công nghiệp, sự đòi hỏi, cũngnhư nhu cầu của người dân ngày càng tăng cao.Thì ngành công nghiệp gia dụng là rấtquan trọng.Nó góp phần nâng cao chất lượng đời sống của mỗi người dân, giúp đỡ và hỗtrợ trong cuộc sống con người

Hiện nay, chúng ta cũng có thể dễ dàng nhận thấy, những sản phẩm làm từ nhựaxuất hiện khá rộng rãi và phổ biến, chiếm phần lớn trong những sản phẩm gia dụng xuấthiện trong mỗi hộ gia đình

Vì lý do đó, nên chúng em đã thực hiện đề tài tốt nghiệp về công nghệ ép nhựa, cụthể hơn là về Co Nước Có Ren

Chúng em mong đề tài này sẽ giúp ích hơn cho ngành công nghiệp nói chung, vàngành công nghiệp nhựa gia dụng nói riêng

Vì những kiến thức của chúng em là còn rất hạn chế, thiếu những va chạm thực tiễn,chỉ dựa trên nền tảng sách vở và một số kiến thức trong quá trình đi thực tập, nên có thể

đề tài của chúng em còn rất nhiều thiếu sót, không đầy đủ Nên chúng em kính mongquý thầy cô thông cảm và chỉ dạy thêm để chúng em hoàn thiện được đề tài, cũng nhưkiến thức của chính bản thân mình

Em xin chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

- -

Trang CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO

Chương 2: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY ÉP PHUN NHỰA VÀ KHUÔN ÉP

NHỰA

MÁY ÉP PHUN

1 Cấu tạo chung 25

4 Thời gian chu kỳ ép phun và cách rút ngắn chu kỳ 39

5 Đo và điều khiển nhiệt độ trong quá trình ép phun 41

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, LỰA CHON CÁC

CHI TIẾT KHUÔN

CHƯƠNG 5: LẮP ĐẶT VÀO BẢO QUẢN KHUÔN

2 Bảo Quản Khuôn 67

CHƯƠNG 6: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO

1 Khái niệm

Chất dẻo, hay còn gọi là nhựa polyme, là các hợp chất cao phân tử, mà trong phân tửcủa chúng gồm nguyên tử được nối với nhau bằng những liên kết hoá học thành nhữngmạch dài và có khối lượng phân tử lớn.Trong mạch chính của polymer những nhómnguyên tử này được lặp đi lặp lại nhiều lần Chúng được dùng làm vật liệu để sản xuấtnhiều loại vật dụng trong đời sống hàng ngày cho đến những sản phẩm công nghiệp, gắnvới đời sống hiện đại của con người Chúng là những vật liệu có khả năng bị biến dạngkhi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng.Ngày nay, những loại nhựa mà có thể tái sử dụng hay tái chế, đã dần trở nên thânthiết với cuộc sống con người Tuy nhiên, quá trình tái chế được lặp đi lặp lại nhiều lần

sẽ làm giảm cơ tính của vật liệu ( như độ bền, độ dẻo, màu sắc của vật liệu….)

Nếu không sử dụng nhựa thì tổng cân nặng của hàng hóa sẽ gia tăng đáng kể, chi phísản xuất và năng lượng sẽ tăng gấp đôi, và sự tiêu hao nguyên vật liệu cũng sẽ tăng lênrất đáng kể

2 Phân loại

Trong sản xuất, vật liệu nhựa được chia thành 2 loại: nhựa nhiệt dẻo và nhựa phản ứng nhiệt (nhựa nhiệt rắn).

Hình 1.1 Phân loại vật liệu nhựa

a Nhựa nhiệt dẻo được sử dụng rất phổ biến, có thể tái sử dụng nhiều lần tuy nhiên

sẽ mất dần chất lượng

Hình 1.2 Cấu Trúc Nhựa Nhiệt Dẻo

b Nhựa phản ứng nhiệt ít sử dụng trong sản xuất Khi nung nóng, lúc đầu nhựa phản

ứng nhiệt chảy dẻo ra nhưng sau đó thì đông cứng lại và không có khả năng tái sinh như nhựa nhiệt dẻo

Theo trạng thái pha chúng ta có thể chia nhựa nhiệt dẻo thành 2 loại: nhựa có cấu trúc vôđịnh hình và nhựa có cấu trúc tinh thể Ngoài ra, theo phạm vi sử dụng chúng ta cũng cóthể chia nhựa nhiệt dẻo thành 2 loại: nhựa gia dụng và nhựa kỹ thuật

c Nhựa có cấu trúc vô định hình (PS, PC…) dễ dàng nhận thấy bởi tính chất cứng và

trong suốt Màu sắc tự nhiên của loại này là trong như nước hoặc gần như cát vàng hoặcmàu mờ đục Loại nhựa này có độ co rút rất nhỏ, chỉ bằng 0,5 - 0,8%

Nhựa có cấu trúc tinh thể (PP, PE, PA…) loại nhựa này thường cứng và bền dai, nhưngkhông trong suốt, thường được dùng trong làm đồ gia dụng

d Nhựa gia dụng dùng để chế tạo các chi tiết hay các sản phẩm có độ chính xác và cơ

tính không yêu cầu cao như vỏ bọc dây điện, dép nhựa, thau giặt đồ, ống nước…

e Nhựa kỹ thuật dùng để chế tạo các chi tiết máy, các chi tiết lắp hay các sản phẩm có

yêu cầu về độ chính xác và cơ tính cao như bánh răng, bu lông, đai ốc, vỏ máy…

 Một Số Loại Nhựa Thông Dụng

2.1 Nhựa PE (polyethylene)

- Không màu, độ cứng không cao, dạng tinh thể, oxy hoá chậm ở nhiệt độ thấp

nhưng tương đối nhanh ở nhiệt độ cao PE bền trong nước, chống thấm khítốt

- Do độ bền không cao nên dùng để chế tạo các sản phẩm dạng màng, các sợi,

dây bọc dây điện, các ống dẫn nước chịu áp lực không cao, chế tạo các chai lọbằng phương pháp thổi …

Các ứng dụng của nhựa PE:

Những sản phẩm cần có độ bền kéo cơ học.

 Búa nhựa, vật liệu cách điện và nhiệt, bồn tấm, ống dẫn nước, chi tiết xe hơi

Sản phẩm cần kháng dung môi và dầu nhớt.

 Thùng chúa dung môi, chai lọ, màng mỏng bao bì

Sản phẩm dung cho cách điện.

 Làm vật liệu điện chịu tần số cao, băng keo cách điện, tấm

2.2 Nhựa PP (polypropylene)

a Đặc tính :

Giống như PE nhưng cứng hơn

Cách điện tần số cao, lực va đập ở nhiệt độ thấp

Tính chất tuỳ thuộc vào cấu trúc đồng phân lập thể

 Tính chất bám dính kém.

 Tính chất gia công ép phun tốt

 Các tính chất khác : không mùi, không vị, không độc, rẻ

 Tính chất nhiệt: nhiệt độ biến dạng thấp - tạo khí đen

 Tính chất điện: tính chất cách điện ở tần số cao tốt

 Hoà tan trong benzen, aceton, …

 Ép phun : dễ cháy và ổn định ở nhiệt độ cao - dễ gia công ép phun loại

GP (General purpose) = sản phẩm thông dụng

 HG (kháng nhiệt) : sản phẩm kháng nhiệt

 HI (kháng va đập) sản phẩm chịu va đập

c Ứng dụng:

 Sản phẩm rẻ tiền, sản phẩm nhựa tái sinh như ly, hộp

 Cách điện tần số cao dùng để làm vỏ hộp thùng điện, ống, vật liệu cách điện

2.4. Nhựa ABS (Poly acrylonitrile butadien styrene)

a Tính chất :

Tuỳ thuộc vào thành phần của các tính chất đồng trùng hợp

Tính chất ABS : thường (25:25:50 )

Khi hàm lượng Acrylonitrile tăng :(25:25:50)

+ Giảm độ bền kéo, modun đàn hồi Độ cứng và độ cách nhiệt tần số cao

+ Tăng độ bền va đập, kháng dung môi và kháng nhiệt

Khi hàm lương butadiene tăng :

+ Giảm độ bền kéo modun đàn hồi độ cứng

+ Tăng độ bền va đập kháng mài mòn và độ giản dài

Khi hàm lượng styrene tăng: Tăng độ bền chảy khi gia nhiệt cứng nhưng dòn

b Độ phân cực và kết tinh: có phân - độ kết tinh thấp.

c Tính chất cơ học: có màu trắng đục – bán trong suốt, có độ nhớt và độ bền va

 Trọng lượng nặng hơn so với một số chất dẻo khác

 Cách điện tần số cao kém, độ bền ổn định nhiệt kém

 Độc (khí HCL thoát ra trong quá trình do phân hủy nhiệt)

 Độ bền va đập kém, độc với chất độn, chất monomer còn lại trong PVC

2.6. Nhựa PA (Polyamide):

a Các loại PA được sử dụng : nylon 6, 66; 610; 612; 11;12.

 Hóa tính : kháng hoá chất tốt, độ hấp thu nước cao

 Ép phun : tạo nhanh độ kết tinh cao, làm giãm độ nhớt ở điểm nóng chảy

 Các tính chất khác : không vị, không độc

c Một vài ứng dụng của nhựa PA:

Dùng để sản xuất các chi tiết chịu cơ học, chi tiết cho phụ tùng xe hơi, ống dẫn, tấm, sợI Nylon

2.7. Nhựa PC (Plycarbonate)

a Cấu trúc phân tử và tính chất.

Phân cực phân tử : chứa nhóm phân cực mạnh

Có độ kết tinh cao

Tính chất cơ lý : độ giãn dài cao, độ bền uốn, độ nén ép cao

Tính chất nhiệt : độ bền nhiệt rất tốt, chịu lạnh ở -100 °C, về độ cháy, không cháy và tự tắt

Tính chất điện : vật liệu cách điện tốt ở nhiệt độ cao

Tính chất hoá học : kháng hoá chất tan trong dung môi thơm , ép phun độ nhớt cao, chảy chậm

b Một vài ứng dụng của nhựa PC :

Thường làm nắp motor, hộp điện thoại, vật liệu cách điện cho đường ray xe lửa, bảng hiệu chỉ nối đi, vỏ tivi và radio

3 Phân biệt các chất dẻo :

STT Nhựa Mềm

ra

Bắt lữa

Màu lữa Cháy

tiếp

Khói Mùi Dấu

hiệu

khi bắtlửa

4.Các thông số quan trọng của vật liệu :

Bảng nhiệt độ gia công

khuôn

Nhiệt độ ở cuối piston- vít o C

Ghi chú :Nhựa ABS dễ bị oxy hóa trong khuôn nếu gián đoạn sản xuất quá 15 phút.

Sản phẩm nhựa nhiệt dẻo sẽ dễ bị phá hủy, rửa nát nếu gặp nhiệt độ cao Dưới đây là bảng nhiệt độ phá hủy của một số chất dẻo :

- Chủ yếu dùng cho nhựa PVC cứng và mềm, chất ổn định nhiệt nhằm tránh tạo

thành nốI đôi trong quá trình gia công

- Sản phẩm chất dẻo được gia công ở nhiệt độ giữa nhiệt độ chảy và nhiệt độ phân

huỷ Chất ổn định nhiệt được thêm vào chất dẻo để đảm bảo gia công được ởkhoảng nhiệt độ trên

- Các loại chất ổn định nhiệt như: chất hữu cơ, muốI CADMIUN, CALCIUM,

kẽm , v.v… dùng cho PVC, thường chất ổn định sử dụng dưới dạng một hỗnhợp

5.2 Chất bôi trơn :

- Chất bôi trơn kiểm soát đặc tính ma sát và bám dính của nhựa trong suốt quá

trình gia công và sử dụng Chất bôi trơn cũng đồng thời cải thiện sự phân táncủa bột màu và chất độn trong nhựa, giúp sản phẩm có màu đồng nhất, không cócác hạt màu vón cục, kết tủa Sự phân tán tốt hơn của chất độn giúp cải thiệngiới hạn chảy và đặc tính của vật liệu

- Chất bôi trơn được phân thành 2 loại: chất bôi trơn trong và chất bôi trơn ngoài.

Chất bôi trơn trong giúp giảm ma sát giữa các phân tử polime trong suốt quátrình nóng chảy của nhựa và chuyển thành dạng nóng chảy Như vậy, chúnggiúp giảm năng lượng tiêu thụ trong quá trình dẻo hóa, giảm độ nhớt nóng chảy,cải thiện đặc tính chảy, cải thiện đầu ra của máy gia công và cho phép gia công

ở các điều kiện khó khăn

- Chất bôi trơn ngoài giảm ma sát và sự kết dính của polime nóng chảy với bề mặt

khuôn kim loại nóng trong quá trình gia công Điều này giúp giảm mài mòn giữapolime nóng chảy và kim loại, cải thiện đặc tính chảy Nó cũng cải thiện độbóng, độ phẳng và sự đều đặn của bề mặt sản phẩm

- Lượng dùng tác nhân bôi trơn phụ thuộc vào sản phẩm cuối PVC cứng thường

yêu cầu tác nhân bôi trơn trong qua trình gia công (hàm lượng 1-4 %) và thường

sử dụng kết hợp cả 2 loại Sự lựa chọn chất bôi trơn dựa vào chất ổn nhiệt, ví dụ:

axit stearic dùng với ổn chì, axit 12-hydoxystearic dùng với ổn Ba-Ca, glycerolmono-stearat, montan wax hoặc PE wax đã được oxi hóa được sử dụng với ổnthiếc, hỗn hợp các este của axit béo sử dụng với ổn Ca/Zn,… Nhựa PVC dẻoyêu cầu ít tác nhân hóa dẻo hơn (0,5%) và thường là dạng lỏng như glucerolmonooleat hoặc dầu paraffin.

5.3 Chất tác nhân chịu va đập :

- Một số lượng lớn các loại nhựa như PVC, polyolefin hay polistyren có độ cứng

cao nhưng giòn Do đó cần sử dụng tác nhân chịu va đập (impact modifier) đểcải thiện độ bền chịu va đập, đặc biệt ở nhiệt độ thấp Ngược lại với tác nhânhóa dẻo, tác nhân chịu va đập phải không được làm giảm mà làm tăng nhiệt độbiến dạng nhiệt Các tiêu chuẩn khác để lựa chọn tác nhân chịu va đập dựa trênhiệu quả kháng thời tiết và tính trong suốt của nó

- Tác nhân chống va đập là các loại copolime với nhiệt độ chuyển trạng thái thủy

tinh thấp Chúng được phân tán như một pha riêng biệt trong nhựa nhiệt dẻo

- Tác nhân chịu va đập chỉ được sử dụng cho nhựa cứng, lượng dùng tối đa là 5%.

Nếu CPE được sử dụng thì lượng dùng tốt nhất là 3-5 % Còn đối TiO2, lượngdùng thích hợp là 1-2 % Khi dùng MBS, lượng dùng phù hợp nhất là 3-5% tổngkhối lượng hỗn hợp

5.4 Chất bột nở :

Các loại nhựa thường được chuyển thành dạng xốp nhờ sử dụng tác nhân nở vật

lý hoặc hóa học với khối lượng gần như không đổi và đặc tính cách điện đượccải thiện Ngày nay, các tác nhân nở hóa học phổ biến hơn nhiều so tác nhân nởvật lý Các tác nhân nở thông thường không hòa tan trong polime mà trải quaquá trình phân hủy nhiệt hoặc phản ứng hóa học, cung cấp các sản phẩm khí

Các tiêu chuẩn quan trọng đối với bột nở là:

- Nhiệt độ phân hủy của chúng phải phù hợp nhiệt độ của quá trình gia công nhựa

(150-250oC) Sự phân hủy cần được diễn ra tự phát, chỉ thu nhiệt hoặc tỏa nhiệtrất ít, và cần phải xảy ra ở 1 khoảng nhiệt độ hẹp (5 – 15oC)

- Khí cần được sinh ra với hiệu suất cao (100 – 225 ml/g), không độc, không dễ

cháy và không ăn mòn

- Các sản phẩm phân hủy rắn cần không gây ảnh hưởng tới quá trình gia công.

- Chúng nên có kích thước hạt bé, sự phân bố kích thước hạt hẹp và dễ dàng phân

tán trong polime

Bột nở phổ biến trên thị trường Việt Nam là bột nở AC (Azodicarbonamide).Bột nở AC có nhiệt độ phân hủy 205-215oC, thể tích khí 220 ml/g, khí thu đượcthường gồm N2, CO (tỷ lệ khoảng 2:1), và một lượng nhỏ khí NH3, CO2 Nhiệt

độ phân hủy có thể được giảm thấp hơn tới 155oC khi sử dụng chất kích nở Cácchất kích nở có thể là các hơpk chất của kim loại (như ZnO, ZnSt, hệ Ba-Zn vàK-Zn hoặc muối chì) hoặc các hợp chất hữu cơ (như axit, ure) Bột nở AC được

sử dụng trong PVC, polyolefin, polistyren, ABS, poliamide, poli (phenlylenoxit), Acrylat và các loại nhựa khác

- Lượng dùng bột nở phụ thuộc và loại sản phẩm xốp cần sản xuất.

5.5 Chất phụ trợ gia công :

- Chất trợ gia công ACR là copolime của acrylic Chức năng quan trọng nhất của

trợ gia công ACR là cải thiện quá trình ông và thúc đẩy sự nóng chảy của hỗnhợp PVC để thu được trạng thái nóng chảy ở nhiệt độ thấp nhất có thể, đảm bảochất lượng sản phẩm cuối

- Trợ gia công ACR có rất nhiều loại, có thể đáp ứng được các yêu cầu khác nhau

của khách hàng Ở thị trường Việt Nam, phổ biến một số loại trợ gia công ACRnhư: ACR 401, ACR 201, PA-20, P551J,…Trong đó, công ty CP thương mại-

công nghiệp Thịnh Phát chỉ tập trung kinh doanh 2 loại sản phẩm là ACR 201 và ACR 401.

5.6 Chất hoá dẻo :

- Chất hóa dẻo là chất mà khi được đưa vào vật liệu, nó giúp cải thiện độ dẻo, khả

năng làm việc và khả năng căng phồng Chất hóa dẻo có thể làm giảm độ nhớtnóng chảy, nhiệt độ chuyển trạng thái thấp hơn, modul đàn hồi của sản phẩmthấp hơn Các tác nhân dẻo hóa là các hợp chất hữu cơ trơ với áp suất hơi thấp,với đa số các este, là những tác nhân tương tác vật lý với các polime cao tạothành các một thể đồng nhất

- Loại chất hóa dẻo phổ biến trên thị trường Việt Nam là DOP (dioctyl phthalat)

và Paraffin đã được clo hóa DOA (Dioctyl Adipate) cũng được sử dụng tại ViệtNam, nhưng lượng dùng rất ít

- Lượng dùng của chất hóa dẻo phụ thuộc vào loại chất hóa dẻo và yêu cầu của

sản phẩm cuối

5.7 Chất tăng trắng quang học :

- Chất tăng trắng quang học tăng cường độ trắng sáng cho các loại nhựa có màu

vàng nhạt Chúng hấp thụ các tia UV và phát xạ một phần năng lượng thu đượcdưới dạng huỳnh quang ở vùng xanh tím của bước sóng sau 10-7 – 10-9 s

- Tiêu chuẩn quan trọng đối chất tăng trắng quang học là màu sắc của bước sóng

được phát xạ (hơi xanh, hơi lục hoặc hơi đỏ) và độ bền sáng của chúng Chúngcũng cần được hòa tan trong nhựa, bền nhiệt trong suốt quá trình gia công vàkháng di chuyển Chúng được sử dụng trong rất nhiều loại nhựa, với hàm lượngthuộc khoảng 0,005 – 0,1 %; khi được sử dụng cùng với TiO2, đặc biệt là dạngrutile, chúng cần được sử dụng với hàm lượng cao hơn Sử dụng quá hàm lượng

sẽ tạo màu trên sản phẩm cuối Chất tăng trắng quang học cũng có thể được sửdụng như chất hòa tan trong chất độn hoặc chất hóa dẻo dưới dạng masterbatch.

5.8 Chất chống tia UV :

- Chất hóa dẻo là chất mà khi được đưa vào vật liệu, nó giúp cải thiện độ dẻo, khả

năng làm việc và khả năng căng phồng Chất hóa dẻo có thể làm giảm độ nhớtnóng chảy, nhiệt độ chuyển trạng thái thấp hơn, modul đàn hồi của sản phẩmthấp hơn Các tác nhân dẻo hóa là các hợp chất hữu cơ trơ với áp suất hơi thấp,với đa số các este, là những tác nhân tương tác vật lý với các polime cao tạothành các một thể đồng nhất

- Loại chất hóa dẻo phổ biến trên thị trường Việt Nam là DOP (dioctyl phthalat)

và Paraffin đã được clo hóa DOA (Dioctyl Adipate) cũng được sử dụng tại ViệtNam, nhưng lượng dùng rất ít

- Lượng dùng của chất hóa dẻo phụ thuộc vào loại chất hóa dẻo và yêu cầu của

sản phẩm cuối

6 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CHẤT DẺO

a Công nghệ cán

- Là quá trình mà vật liệu chất dẻo được chế tạo thành từng tấc hoặc thành từng

màng mỏng sau khi đi qua khe hở giữa các trục cán

- Người ta thường dùng để chế tạo vật liệu như PVC Ngoài ra còn có thể chế tạo

thành màng mỏng PVC cả loại cứng và mềm trong công nghiệp xây dựng, đồdùng dân dụng và đồ chơi

- Các máy cán được sử dụng nhất là máy cán 4 trục và máy cán 5 trục Các trục

cán được xếp theo dạng chữ I, L, F và Z

b Công nghệ đùn

- Là quá trình đùn trục vít quay quanh mặt phẳng xylanh, trụ tròn được nung

nóng, giữa trục vít và xylanh và được trục vít vận chuyển lên phía trước qua khe

hở định hình của đầu đùn, đẩy ngoài thành sản phẩm

- Máy đùn có nhiều loại đầu đùn khác nhau trong đó phổ biến là máy đùn một

trục vít và máy đùn hai trục vít Đặc biệt là máy đùn hai trục vít được sử dụngtrong công nghệ chất dẻo dạng bột, đặc biệt với vật liệu PVC

- Gia công đùn được sử dụng để gia công với sản lượng lớn chủ yếu các chất dẻo

như PVC cứng, PVC mềm, PE và PP

c Công nghệ đùn thổi

- Phương pháp này dùng để gia công các sản phẩm rỗng.

- Máy thổi bao gồm : máy đùn, đầu đùn, khuôn thổi, cụm dịch chuyển, lõi, cơ cấu

lập sản phẩm và các thiết bị hỗ trợ khác Đầu tạo hình được lắp vào đầu đùn màhình dáng hình học phụ thuộc vào hình dáng hình học sản suất

- Công nghệ này thường được sử dụng để sản xuất ra chai nhựa ví dụ như chai

nước khoáng…., ngoài ra còn để dùng bọc dây điện…

d Công nghệ ép và ép phun

- Quá trình ép phun : sau khi vật liệu vào trong phễu nó dịch chuyển dần vào

trong xylanh, tại đây vật liệu được hóa dẻo và nóng chảy, dòng chất lỏng nóngchảy sẽ qua vòi phun của máy ép phun và được phun vào trong lòng khuôn khihai nửa khuôn được ép chặt vào với nhau nhờ 1 hệ thống thủy lực và sau khi sảnphẩm được điền đầy vào trong lòng khuôn, nó được giữ lại trong lòng khuônmột thời gian để hình thành sản phẩm và được làm mát bởi một hệ thống làmmát, thường là được làm mát bằng nước Đây là giai đoạn quan trọng vì nó ảnh

hưởng trực tiếp đến chất lượng và năng suất lao gia công Nếu làm mát trongkhuôn nhanh thì năng suất cao nhưng sản phẩm làm mát đột ngột sẽ sinh ra nộiứng suất, dẫn tới bị co hoặc bị nứt nếu làm mát chậm quá năng suất sẽ khôngcao, nên giai đoạn này cần quan tâm đến tính chất vật liệu và tính toán khuônhợp lý.

- Vật liệu dùng ép phun : vật liệu dùng trong công nghệ ép phun dưới áp lực

thường là dạng hạt

- Máy phun nhựa bao gồm bao gồm các cơ cấu chính : cụm làm nóng chảy và tạo

áp lực cần thiết để đẩy ép chất dẻo vào khuôn Cụm khuôn và cơ cấu kẹp khuôn

- Phương pháp này có thể gia công các chất dẻo nhiệt dẻo cũng như nhiệt cứng.

Chất dẻo nhiệt được gia công ở dạng nguyên hoặc dạng pha màu, pha thêm phụgia hoặc tạo thành xốp Phương pháp ép phun có lợi về mặt kinh tế khi sử dụng

để sản xuất các sản phẩm định hình với sản lượng lớn

Chương 2: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY ÉP PHUN

NHỰA VÀ KHUÔN ÉP NHỰA

1 Cấu tạo chung :

Một máy ép phun cơ bản bao gồm các hệ thống sau :

• Hệ thống kẹp ( cụm kẹp )

• Hệ thống khuôn ( cụm khuôn )

- Hệ thống kẹp có chức năng đóng, mở khuôn, tạo lực kẹp giữ khuôn trong quá

trình làm nguội và đẩy sản phẩm thoát khỏi khuôn khi kết thúc 1 chu kỳ épphun

- Hệ thống này bao gồm các bộ phận:

 Cụm đẩy của máy (Machine ejectors): gồm xylanh thủy lực, tấm đẩy và cầnđẩy Chúng có chức năng tạo ra lực đẩy tác động vào tấm đẩy trên khuôn đểđẩy sản phẩm rời khỏi khuôn

Khuôn đóng

Khuôn mở Cụm kìm dùng Xylanh thủy lực

 Ưu nhược điểm của cụm kìm dùng cơ cấu khuỷu và xylanh thủy lực

- Tốn nhiều năng lượng

- Chịu ảnh hưởng bởi hệ số

khuỷu - Tự hãm để giảm va đập vào giữa tấm khuôn

- Khó điều chỉnh.

 Tấm di động (Moveble planten): là một tấm thép lớn với bề mặt có nhiều lỗthông với tấm di động của khuôn Chính nhờ các lỗ thông này mà cần đẩy có thểtác động lực vào tấm đẩy trên khuôn Ngoài ra, trên tấm di động còn có các lỗ ren

để kẹp tấm di động của khuôn Tấm này di chuyển tới lui dọc theo 4 thanh nốitrong quá trình ép phun

Tấm di động và vị trí của nó trên thân máy

 Tấm cố định (Stationary planten): cũng là một tấm thép lớn có nhiều lỗ thôngvới tấm cố định của khuôn Ngoài 4 lỗ dẫn hướng và các lỗ có ren để kẹp tấm

cố định của khuôn tương tự như tấm di động, tấm cố định còn có thêm lỗ vòngđịnh vị để định vị tấm cố định của khuôn và đảm bảo sự thẳng hàng giữa cầnđẩy và cụm phun (vòi phun và bạc cuống phun)

Tấm cố định và vị trí của nó trên thân máy

 Thanh nối (tie bars): có khả năng co giản để chống lại áp suất phun khi kìm tạolực Ngoài ra chúng còn có tác dụng dẫn hướng cho tấm di động

Vị trí của thanh nối trên thân máy

- Dưới đây là cấu tạo chung của hệ thống kẹp

1.2 Hệ thống khuôn (xem phần tìm hiểu chung về khuôn)

1.3 Hệ thống phun : Hệ thống phun có nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thong qua các

quá trình : cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy dẻo nhựa, phun nhựa lỏng và định hình sản phẩm

Hệ thống phun

- Hệ thống này gồm các bộ phận

 Phễu cấp liệu (Hopper): chứa vật liệu nhựa dạng viên để cấp vào khoang trộn

 Khoang chứa liệu (Barrel): chứa nhựa và để vít trộn di chuyển qua lại bêntrong nó Khoang trộn được gia nhiệt nhờ các băng cấp nhiệt Nhiệt độ xungquanh khoang chứa liệu cung cấp từ 20 đến 30% nhiệt độ cần thiết để làm chảylỏng vật liệu nhựa

 Các băng gia nhiệt (Heater Band) : giúp duy trì nhiệt độ khoang chứa liệu đểnhựa bên trong khoang luôn ở trạng thái chảy dẻo Thông thường, trên mộtmáy ép nhựa có thể có nhiều băng gia nhiệt ( ≥ 3 băng) được cài đặt với cácnhiệt độ khác nhau để tạo ra các vùng nhiệt độ thích hợp cho quá trình épphun

Băng gia nhiệt

 Trục vít (Screw): có chức năng nén, làm chảy nhựa dẻo và tạo áp lực đẩy nhựadẻo vào khuôn.

Cấu tạo trục vít

 Vùng cấp liệu: là vùng gần phễu cấp liệu nhất, chiếm khoảng 50% chiều dàihoạt động của trục vít (có tài liệu là 60%) và có chức năng làm cho vật liệu đặclại thành khối và chuyển vật liệu qua vùng nén Chiều sau của các cánh vít ởvùng này là lớn nhất và hầu như không đổi

 Vùng nén hay vùng chuyển tiếp: chiếm khoảng 25% chiều dài hoạt động củatrục vít Ở vùng này, đường kính ngoài của trục vít không đổi như chiều sâucủa các cánh vít thay đổi nhỏ dần từ vùng cấp liệu đến cuối vùng định lượng.Chính nhờ cấu tạo đặc biệt này mà các cánh vít làm cho nhựa bị nén chặt vàothành trong của khoang chứa liệu, điều này tạo ra nhiệt ma sát Nhiệt ma sátnày cung cấp khoảng 70% đến 80% lượng nhiệt cần thiết để làm chảy dẻo vậtliệu

 Vùng định lượng: chiếm khoảng 25% chiều dài hoạt động của trục vít, cóchức năng cung cấp nhiệt độ để vật liệu chảy dẻo một cách đồng nhất và làmbắn vật liệu chảy dẻo vào khuôn qua cuống phun Chiều sâu cánh vít ở vùngnày là bé nhất và hầu như không đổi

 Để đánh giá được khả năng làm chảy dẻo vật liệu của trục vít cao hay thấpngười ta dựa vào 2 thông số chính đó là: L/D và Df/Dm Tỉ lệ L/D nhỏ nhất là20:1, tỉ lệ Df/Dm thường là 3:1; 2,5:1; và 2:1.

 Bộ hồi tự hở (Non-return Assembly): bộ phận này gồm vòng chắn hình nêm,đầu trục vít và seat Chức năng của nó là tạo ra dòng nhựa bắn vào khuôn

Khi trục vít lùi về thì vòng chắn hình nêm di chuyển về hướng vòi phun và cho phép nhựa chảy về phía trước đầu trục vít Còn khi trục vít di chuyển về phía trước thì vòng chắn hình nêm sẽ di chuyển về hướng phễu và đóng kín với seat không cho nhựa chảy ngược về phía sau

 Vòi phun (Nozzel): có chức năng nối khoang trộn với cuống phun và phải cóhình dạng đảm bảo bịt kín khoang trộn và khuôn Nhiệt độ ở vòi phun nênđược cài đặt lớn hơn hoặc bằng nhiệt độ chảy của vật liệu (đây là lời khuyêncủa các nhà cung cấp vật liệu) Trong quá trình phun nhựa lỏng vào khuôn, vòiphun phải thẳng hàng với bạc cuống phun và đầu vòi phun nên được lắp kínvới phần lõm của bạc cuống phun và đầu vòi phun nên được lắp kín với phầnlõm của bạc cuống phun thông qua vòng định vị để đảm bảo nhựa không bịphun ra ngoài và tránh mất áp

Có nhiều loại vòi phun khác nhau, tùy vào từng trường hợp ứng dụng cụ thể mà tadùng loại vòi phun nào cho thích hợp Thông thường người ta quan tâm đến mốt

số thông số như:

Đường kính lỗ của đầu vòi phun phải nhỏ hơn đường kín lỗ của bạc cuống phun một chút (khoảng 0.125 – 0.75mm) để cuống phun dễ thoát ra ngoài và tránh cản dòng

Chiều dài của vòi phun nên dài hơn chiều sâu của bạc cuống phun (tạo dòng ổn định trước khi vào bạc cuống phun)

Độ côn tùy thuộc vào vật liệu ép phun

1.4 Hệ thống hỗ trợ ép phun : Là hệ thống vận hành máy ép phun.

Hệ thống hỗ trợ ép phun

- Hệ thống này bao gồm:

 Thân máy: làm giá đỡ liên kết các chi tiết trên máy với nhau

 Hệ thống thủy lực: cung cấp lực đóng mở khuôn, tạo ra và duy trì lực kẹp, làmcho trục vít quay và chuyển động tới lui, tạo lực cho chốt đẩy và sự trượt củalõi mặt bên Hệ thống này bao gồm bơm, van, motor, hệ thống ống, thùng chứadầu…

 Hệ thống điện: cấp nguồn cho motor điện (electric motor) và hệ thống điềukhiển nhiệt cho khoang chứa vật liệu nhờ các băng gia nhiệt và đảm bảo sự antoàn điện cho người vận hành máy bằng các công tắc Hệ thống này gồm tủđiện (electric power cabinet) và hệ thống dây dẫn

 Hệ thống làm nguội: cung cấp nước hay dung dịch ethyleneglycol… để làmnguội khuôn, dầu thủy lực và ngăn không cho nhựa thô ở cuống phễu bị nóngchảy Vì khi nhựa ở cuống phễu bị nóng chảy thì phần nhựa thô phía trên khóchạy vào khoang chứa liệu Nhiệt trao đổi cho dầu thủy lực vào khoảng 90 –

120oF Bộ điều khiển nhiệt nước cung cấp một lượng nhiệt, áp suất, dòng chảythích hợp để làm nguội nhựa nóng trong khuôn

2 Hệ thống điều khiển :

Hệ thống điều khiển giúp người vận hành máy theo dõi và điều chỉnh các thông số gia công như: nhiệt độ, áp suất, tốc độ phun, vận tốc và vị trí của trục vít, vị trí của các bộ phận trong hệ thống thủy lực Quá trình điều khiển có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sau cùng của sản phẩm và hiệu quả kinh tế của quá trình Hệ thống điều khiển giao tiếp với người vận hành máy qua bảng nút điều khiển (control panel) và màn hình máy tính (computer screen)

- Màn hình máy tính : cho phép nhập các thông số gia công, trình bày các dữ

liệu của quá trình ép phun, cũng như các tín hiệu báo động và các thông điệp

Một trang hiển thị các thông số ép phun trên máy

- Bảng điều khiển : gồm các công tắc và nút nhấn dùng để vận hành máy Một

bảng điều khiển điển hình gồm có: nút nhấn điều khiển bơm thủy lực, nút nhấntắt nguồn điện hay dừng khẩn cấp và các công tắc điều khiển bằng tay

Bảng điều khiển điển hình trên máy ép phun

Bên trong hệ thống điều khiển là bộ vi xử lý các rơle, công tắc hành trình, các bộ phận điều khiển nhiệt độ, áp suất, thời gian…v…v…

Các bộ phận bện trong của hệ thống điều khiển trên khuôn và trên máy

Các công tắc hành trình trên máy ép phun

3 CHU KỲ ÉP PHUN:

- Chu kỳ ép phun gồm 4 giai đoạn:

 Giai đoạn kẹp (clamping phase): khuôn được đóng lại

 Giai đoạn phun (Injection phase): nhựa điền đầy vào khuôn

 Giai đoạn làm nguội (Cool phase): nhựa được làm đặc lại trong khuôn

 Giai đoạn đẩy (Ejector phase): đẩy sản phẩm nhựa ra khỏi khuôn

Chu kỳ ép phun

a.Giai đoạn kẹp: lúc đầu cụm kìm đóng khuôn lại rất nhanh nhưng sau đó chậm

dần cho đến khi khuôn đóng hoàn toàn (không xảy ra tiếng động lớn) Một khikhuôn đã đóng cũng là lúc áp lực kìm rất lớn được tạo ra để chống lại áp cao từdòng nhựa bắn vào khuôn Điều này rất quan trọng vì nếu lực kìm không chốnglại nổi áp lực phun thì khuôn sẽ bị hư hại và sản phẩm nếu có ép phun được đi nữathì cũng gặp nhiều khuyết tật

Diễn biến giai đoạn kẹp

b Giai đoạn phun: trong suốt giai đoạn này xảy ra 3 quá trình Đầu tiên, nhựa

nóng chảy được phun vào khuôn rất nhanh do trục vít tiến về phía trước Một khicác lòng khuôn gần như được điền đầy (khoảng 95% lòng khuôn) thì quá trìnhdịnh hình sản phẩm diễn ra do lòng khuôn có nhiệt độ thấp hơn Nhựa nóng sẽnguội dần và xảy ra hiện tượng co rút Do đó, một lượng nhựa nữa (khoảng 5%)

sẽ tiếp tục được phun vào để bù trừ vào sự co rút cho đến khi miệng phun bị đặccứng lại Ta gọi đây là quá trình giữ hay quá trình kìm Quá trình này giúp ngăndòng chảy ngược của nhựa qua miệng phun.

a Quá trình phun nhanh

b Quá trình định hình và quá trình giữ

c Giai đoạn làm nguội: giai đoạn này bắt đầu ngay sau khi quá trình giữ kết thúc.

Khuôn vẫn được đóng và nhựa nóng trong lòng khuôn được làm nguội cho đếnkhi đủ độ cứng để có thể được đẩy rời khỏi khuôn Trong suốt giai đoạn này trụcvít vẫn quay và lùi dần lại để chuẩn bị cho lần phun kế tiếp Thời gian tiêu tốntrong giai đoạn này phụ thuộc vào loại vật liệu nhựa mà ta ép

d Giai đoạn đẩy: đây là giai đoạn cuối cùng của 1 chu kỳ ép phun Trong giai

đoạn này cụm kìm làm chức năng mở khuôn ra một cách nhanh chóng và antoàn Lúc đầu, cụm kìm mở khuôn một các chậm chạp và sau đó là nhanh dầncho đến gần cuối hành trình thì nó chuyển động chậm lại để tránh va đậpmạnh Khi khuôn mở ra thì tấm đẩy của khuôn bị cần đẩy của máy đẩy về phía