Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết kế khuôn ép nhựa bằng phần mềm công nghiệp

từ nhựa bằng nhiều công nghệ khác nhau đặc biệt trong đó phải kể đến công nghệ ép phun và ngành công nghiệp thiết kế, chế tạo khuôn ép phun sản phẩm nhựa ra đời và tạo ra vô số các sản p

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

nguyÔn duy huÊn

Nghiªn cøu thiÕt kÕ khu«n Ðp nhùa

b»ng phÇn mÒm c«ng nghiÖp

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá

nông, lâm nghiệp

Mã số : 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: TS Phan chÝ ChÝnh

HÀ NỘI - 2010

Lêi cam ®oan

Tôi xin cam ñoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này

ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

NguyÔn Duy HuÊn

Lêi c¶m ¬n

hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong quá trình làm ñề tài và hoàn thành Luận văn cùng tập thể các thầy cô trong Bộ môn Cơ khÝ – Khoa Cơ ðiện - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện ñề tài

Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo trong khoa Cơ ðiện ñã trực tiếp giảng dạy tôi trong suốt quá trình học tập tại trường Cảm ơn

mọi ñiều kiện thuận lợi và giúp ñỡ tôi hoàn thành Luận văn này

Tác giả luận văn

NguyÔn Duy HuÊn

1.3.2 TÝnh chÊt lý häc, c¬ häc, hãa häc, c«ng nghÖ vµ øng dông cña

Ch−¬ng 2 ThiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ Ðp phun chÊt dÎo nhiÖt dÎo 28

3.2.1 thiÕt kÕ m« h×nh chi tiÕt nhùa vá cøng mò b¶o hiÓm theo Tiªu

3.2.2 ThiÕt kÕ 3D phÇn miÕng ghÐp lßng khu«n vµ lâi khu«n cho s¶n

4.1 M« pháng thiÕt kÕ khu«n 73

Danh môc b¶ng

2.12 khu«n kh«ng rtnh dÉn 35

4.7 Thời gian đông đặc 27,9 s 78

từ nhựa bằng nhiều công nghệ khác nhau đặc biệt trong đó phải kể đến công nghệ ép phun và ngành công nghiệp thiết kế, chế tạo khuôn ép phun sản phẩm nhựa ra đời và tạo ra vô số các sản phẩm với đủ kiểu dáng chủng loại phục vụ

đời sống của con người ở nước ta việc sản xuất các sản phẩm từ nhựa phục vụ

đời sống cũng như trong kỹ thuật đang được phát triển rất mạnh mẽ, số lượng các cơ sở sản xuất ứng dụng phương pháp gia công mới ngày càng nhiều, gia công được các chi tiết có biên dạng ngày càng đa dạng

Tại Thái Bình đt nhập về nhiều máy ép phun nhựa hiện đại, nhưng các khuôn đều không thể thiết kế được Các doanh nghiệp đều phải đặt mua của

Tp Hồ Chí Minh hoặc của Trung Quốc Nhu cầu về số lượng và chủng loại rất lớn Thái Bình có thể gia công trên máy CNC với các mẫu có sẵn, nhưng do chưa nắm được công nghệ thiết kế Trong đó, vấn đề quan trọng nhất là chưa nắm được tính chất dòng chảy của nhựa trong lòng khuôn, nên khi chế tạo xong phải ép thử rất nhiều lần, rất tốn kém về tiền khuôn chế thử Từ đó làm tăng giá thành sản phẩm

Trước tình hình đó, để góp phần tăng trưởng kinh tế của Thái Bình, giảm giá thành sản phẩm và tăng chủng loại tạo thế cạnh tranh cao cho các

doanh nghiệp, cần thiết phải nắm đ−ợc công nghệ thiết kế chế tạo khuôn ép phun nhựa, một công nghệ hiện đại và có nhiều bí quyết kỹ thuật

Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế khuôn ép nhựa bằng phần mềm công nghiệp” mong muốn làm rõ các vấn đề cơ sở khoa học về công nghệ ép phun,

về sử dụng công nghệ mô hình hoá để thiết kế khuôn và công nghệ mô phỏng

để kiểm tra chất l−ợng khuôn

1 Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài

- Cơ sở khoa học: Đề tài nghiên cứu các thuộc tính của nhựa, các yêu cầu công nghệ khi ép phun các chủng loại nhựa, làm cơ sở định ra chế độ công nghệ ép phun Đồng thời cần khảo sát dòng chảy của nhựa trong khuôn qua các rtnh dẫn, đậu đến điền đầy lòng khuôn, từ đó tìm cách điều chỉnh dòng chảy, để điền đầy lòng khuôn tốt nhất

- Tính thực tiễn: Đề tài sử dụng công nghệ thiết kế khuôn 3D để dựng hình sản phẩm, tạo lòng khuôn ép và công nghệ mô phỏng số phân tích dòng chảy và nhiệt từ đó phân tích các tham số Đây là một công nghệ thiết kế hiện

đại, tiết kiệm giai đoạn chế thử và mang lại tính cạnh tranh cao cho sản phẩm

2 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu đề tài nghiên cứu công nghệ thiết kế hiện đại sử dụng phần mềm công nghiệp để thiết kế khuôn và mô phỏng quá trình ép, tối −u hoá thiết

kế khuôn

Các kết quả phải đạt đ−ợc:

a Nắm chắc các đặc tính của nhựa sử dụng trong sản xuất hàng dân sinh

b Nắm chắc kết cấu khuôn, máy ép phun và cách vận hành máy

c Sử dụng phần mềm công nghiệp Solidworks - Moldworks để mô hình hoá 3D và phần mềm Moldflows mô phỏng dòng chảy của nhựa

d Nắm đ−ợc công nghệ thiết kế khuôn và tối −u hoá các thông số lòng khuôn;

4 Néi dung nghiªn cøu

Më ®Çu: T×nh h×nh Ðp nhùa t¹i Th¸i B×nh

Ch−¬ng 1: Tæng quan vÒ vËt liÖu nhùa vµ øng dông

Ch−¬ng 2: ThiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ Ðp phun Ðp vËt liÖu nhùa

Ch−¬ng 3: ThiÕt kÕ khu«n Ðp phun b»ng c«ng nghÖ 3D

Ch−¬ng 4: M« pháng kh¶o s¸t dßng ch¶y nhùa vµ tèi −u kÕt cÊu lßng khu«n b»ng Moldflows

KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ

Chương 1 Tổng quan về chất dẻo nhiệt dẻo và ứng dụng

1.1 Chất dẻo nhiệt dẻo

1.1.1 Định nghĩa chất dẻo

Chất dẻo là loại vật liệu nhân tạo được sản xuất từ các chất hữu cơ ở nhiệt độ nhất định chất dẻo trở lên mềm dẻo và có thể tạo hình được dưới áp suất cao Đa số các loại chất dẻo đều có cấu tạo hóa học phức tạp mà cơ sở của

nó là các liên kết hữu cơ cao phân tử được gọi là polyme (Polyme là một hợp chất gồm các phân tử được hình thành do sự lặp lại nhiều lần của một loại hay nhiều loại nguyên tử hay một nhóm nguyên tử (đơn vị cấu tạo monome) liên kết với nhau với số lượng khá lớn để tạo lên một loạt các tính chất mà chúng thay

đổi không đáng kể khi lấy đi hoặc thêm vào một vài đơn vị cấu tạo)

Hình 1.1 Công thức viết cho Polyme (polyethylene PE )

1.1.2 Chất dẻo nhiệt dẻo

Chất dẻo có rất nhiều loại, trong chế tạo máy thường sử dụng hai loại chính là: chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt cứng

- Chất dẻo nhiệt dẻo là loại vật liệu mềm hoặc chảy nếu ủược ủốt núng Chất dẻo ủạt ủến trạng thỏi mềm hoặc tan chảy ủược phun vào hốc khuụn trong quỏ trỡnh ủỳc Khi làm nguội nhựa sẽ ủụng cứng lại Chất dẻo nhiệt dẻo ủụng cứng cú thể mềm trở lại dưới tỏc ủộng của nhiệt Loại nhựa này có cấu trúc mạch phân tử là dạng đường và dạng nhánh (hình 1.2, 1.3), chúng có thể chuyển động khi nhiệt độ tăng Các loại chất dẻo nhiệt dẻo như: PE, PP, PS,

PVC, PA, PMMA, POM, ABS, PC, PAN, SAN

Hình 1.2 Polyme dạng đường

Hình 1.3 Polyme dạng nhánh

- Chất dẻo nhiệt cứng là loại nhựa mềm ủi khi chịu nhiệt nhưng khụng tan chảy Chất dẻo này ủược ủựn vào phớa trong hốc khuụn khi nú mềm Vật liệu này ủúng cứng chậm hơn do cú phản ứng hoỏ học bởi sự gia tăng nhiệt ủộ

Chất dẻo nhiệt rắn khi bị cứng lại nú sẽ khụng mềm như cũ cho dự ủược nung núng Là loại chất dẻo phân tử có cấu trúc mạng lưới 3 chiều (hình 1.4) Các Chất dẻo nhiệt cứng không thể tái chế.Các loại chất dẻo nhiệt cứng như: Epoxy, Phenolic, Polyeste, Silicon

Hình 1.4 Polyme mạng 3D

1.2 Phân loại chất dẻo nhiệt dẻo

Chất dẻo nhiệt dẻo có thể phân thành hai loại: chất dẻo kết tinh và chất dẻo vô định hình

1.2.1 Chất dẻo kết tinh

trong điều kiện nhất định, có cấu trúc theo quy luật, có mầm kết tinh, nguội chậm, có tính định hướng Chuỗi các phân tử các chất dẻo đặc được liên kết đều đặn, nhiều chuỗi phân tử này không cho phép đảm bảo chính xác kích thước Các loại chất dẻo này gồm có: Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polyamide (PA)

1.2.2 Chất dẻo vô định hình

có cấu trúc gần cấu trúc chất lỏng, đặc trưng là không có sự sắp xếp theo thứ tự ở khoảng cách xa, cấu trúc không đồng nhất và không đẳng hướng Các chất dẻo này không hợp thành chuỗi liên kết đều đặn, chỉ có ở trạng thái rắn Dễ đảm bảo kích thước chính xác hơn so với chất dẻo kết tinh Các loại chất dẻo vô định hình gồm có: Polyvinylchloride (PVC), Polystyrene (PS), Polycarbonate (PC), Acrynonitrilebutadienstylene (ABS)

Hình 1.5 Cấu trúc rối Hình 1.6 Cấu trúc định hướng

1.3 Tính chất cơ học, lý học, hóa học của chất dẻo nhiệt dẻo

1.3.1 Tính chất chung của chất dẻo nhiệt dẻo

1 Tính chất cơ học: Cơ tớnh là sự biến dạng hoặc bị ủứt vỡ của chất dẻo do tải trọng Cơ tớnh của chất dẻo phụ thuộc vào nhiệt ủộ, tải trọng tỏc dụng và khoảng thời gian chịu tải trọng ủặt vào Nú cũng cú thể bị tỏc ủộng do bức xạ

tia cực tớm khi sử dụng ngoài trời

a Độ bền ngắn hạn : Độ bền cũng được xác định bằng tỷ số giữa lực kéo và diện tích tiết diện ban đầu Các vật liệu dẻo cũng cho biểu đồ có giới hạn chảy

rõ rệt, vật liệu dòn cho độ dtn dài nhỏ

Hình 1.7 Các dạng giới hạn chảy của vật liệu dẻo

nhiệt độ , vì sự thay đổi nhiệt độ làm các nhánh hoặc đoạn phân tử Polyme chuyển động Trên nhiệt độ Tv sự chuyển động của các chuỗi phân tử dễ dàng hơn Sự giảm môdun có thể đạt đén hàng ngàn lần

Hình 1.8 ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất của Polyme

ảnh hưởng của độ kết tinh

Đối với polyme nửa kết tinh , độ kết tinh có ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học của vật liệu Vật liệu vô định hình dễ quá độ sang trạng thái dẻo Độ

kết tinh càng lớn khi T > TV môdun đàn hồi càng cao

Hình 1.9 ảnh hưởng của độ kết tinh đến tính chất của Polyme ảnh hưởng của khối lượng phân tử

Khối lượng phân tử đặc trưng bằng chiều dài phân tử tăng, do ảnh hưởng của độ rối của các phân tử ở trạng thái vô định hình và độ nối liên kết với tinh thể, độ bền của polyme tăng

Hình 1.10 ảnh hưởng của khối lượng phân tử đến độ bền

b Độ bền dài hạn - hoá già: mô đun đàn hồi giảm theo thời gian, gây nứt

- Hoá già vật lý là sự biến đổi tính chất không thuận nghịch của chất dẻo, khi không làm thay đổi thành phần hoá học của phân tử

- Hoá già nhiệt là sự biến đổi chậm không thuận nghịch của cấu trúc, thành phần và sự chuyển biến thù hình của chất dẻo dưới tác dụng của nhiệt Chúng

có thể gồm cơ chế hoá già vật lý và hoá già hoá học, trong đó quá trình ôxy

- Hoá già khí hậu là quá trình phá huỷ vật liệu theo thời gian do tác dụng của các yếu tố nhiệt độ và môi trường

Bò là quá trình mất dần trạng thái chịu lực khi giữ một độ biến dạng nhất định, có nghĩa là với một lượng biến dạng nhất định, ứng suất giảm dần theo thời gian

2 Tính chất nhiệt: Thông thường chất dẻo tồn tại ở 3 trạng thái tuỳ theo điều kiện nhiệt độ, khối lượng phân tử: Trạng thái dòn hay còn gọi trạng thái tủy tinh, chất dẻo cứng và dòn; Trạng thái Cao su hay trạng thái dẻo, chất dẻo chảy dẻo, độ nhớt cao và Trạng thái lỏng, chất dẻo chuyển thành thể lỏng (H1.11)

Hình 1.11 Quan hệ nhiệt độ và trạng thái của chất dẻo

Tv – nhiệt độ hóa dòn của chất dẻo;

Tf – Nhiệt độ kết tinh của chất dẻo

ðặc tớnh về nhiệt còn bao gồm khả năng chịu nhiệt và khả năng bắt lửa của chất dẻo Nhựa nhiệt dẻo cú hệ số gión nở nhiệt lớn, cú tớnh dễ bắt lửa và tớnh dẫn nhiệt hay nhiệt dung nhỏ hơn vật liệu khỏc như kim loại

3 Tính chất hóa học: ðộ bền húa học, khả năng chống nứt do mụi trường hoặc khả năng chịu ủược sự thay ủổi của mụi trường Khi nhựa tiếp xỳc với cỏc húa chất, cú sự thay ủổi khối lượng và kớch thước cú thay ủổi

4 Đặc tính về điện: Tớnh chất ủiện bao gồm tớnh cỏch ủiện, ủộ dẫn ủiện, ủộ tớch ủiện tĩnh Nhờ cú tớnh cỏch ủiện tốt, nờn nhựa thường ủược sử dụng trong cỏc lĩnh vực ủiện Tuy nhiờn, nếu chất dẻo cú những khuyết tật, chỳng dễ bị nhiễm ủiện

5 Lý tính: Trọng lượng riờng, hệ số khỳc xạ và tớnh hỳt ẩm là tớnh chất vật

lý của chất dẻo Trọng lượng riờng của chất dẻo thường là nhỏ và nú thay ủổi phụ thuộc vào ủặc tớnh của Polyme cao, hoặc tỏc ủộng nhiệt và cơ ủối với chất dẻo

1.3.2 TÝnh chÊt lý häc, c¬ häc, hãa häc, c«ng nghÖ vµ øng dông cña c¸c

lo¹i chÊt dÎo nhiÖt dÎo th«ng dông

2 Tính chất cơ học

mđt ở nhiệt độ thường rất nhạy với sự dto so với PE mđc PE mđt ở nhiệt độ thường rất mềm cho phép tạo ra các sản phẩn dạng ống, màng túi, sợi, ống mềm PE mđc có môdun lớn hơn PE mđt nhưng độ dtn dài nhỏ hơn Tính chất cơ học nhạy cảm với khối lượng phân tử, khối lượng tăng cơ tính tăng

a b

Hình 1.12 Cơ tính của PE phụ thuộc nhiệt độ (a) và khối lượng phân tử (b)

- Tính chịu va: Các polyme tinh thể có tính chịu va tốt, nếu nguội nhanh độ tinh thể thấp tính chịu va giảm Các Copolyme của PE có tính chịu

Modun kéo: 150-300 MPa

Modun uốn: 60-400 MPa

3 Tính chất hoá học

tác dụng với axít và badơ không hòa tan muối

- Không hòa tan trong nước, khi có xà phòng và rượu dễ sinh vết nứt khi chịu lực

- Nhạy cảm với tia tử ngoại và ôxy

- Duy trì áp suất thấp sau khi điền đầy khuôn

- Đặc tính nhiệt độ và áp suất ép phun

- PE tỷ trọng thấp thường sản xuất chi tiết có hình dáng phức tạp mềm

dễ uốn: ðồ ủựng thực phẩm, ủồ uống, lọ ủựng thuốc, màng ủúng gúi, vỏ dõy ủiện, ủồ chơi, ủồ gia dụng

- PE tỷ trọng cao để sản xuất chi tiết lớn như các thùng chứa Tỳi sỏch hàng, tỳi ủựng rỏc, Hộp ủựng xà phũng bột, ống thoỏt nước, ống dẫn khớ Bánh răng, vít, cút xinê

- Tính chất nhiệt: PP cháy khi không có ngọn lửa Chịu nhiệt khi không

- Kích thước: độ ổn định kích thước không phụ thuộc độ ẩm <0.2% Các chất dẻo kết tinh cao có độ co ngót lớn

Modun kéo: 1100-1600 MPa

Modun uốn: 100-1500 MPa

hòa tan không tác dụng với axít và badơ không hòa tan muối

4 Tính chất công nghệ

- Có độ chảy lotng tốt nên có thể ép phun với các dạng hệ thống cấp liệu khác nhau Không cần sấy trước khi ép phun

- Có độ co ngót cao lên cần điều khiển nhiệt độ nguội hợp lý để tránh

co và âp suất phun cần cao

- Đặc tính nhiệt độ và áp suất ép phun

- Vì có độ bền mỏi tốt lên thường dùng cho chi tiết khớp nối hoặc bản

lề chịu uốn nhiều lần

2.3.2.3 Polyvinylchloride (PVC)

PVC được tổng hợp từ chất khí Clorua Vynin không mầu; hoá lỏng ở

1 Tính chất lý học

- Thường ở trạng thái vô định hình, độ tinh thể không quá 10-15%

- Tính điện: Cách điện tốt, tổn hao điện lớn, dễ hàn tần số

- Tính nhiệt: PVC phân hủy dưới tác động của lửa để giải phóng khí axit clohydric

- PVC có tính ổn định kích thước cao

- Một số đặc tính lý học

Modun kéo: 2400 MPa

Modun uốn: 2000 MPa

3 Tính chất hóa học

PVC chưa tăng dẻo chịu axít, badơ, dầu, rượi tốt, nhưng chịu tác động của hydro cacbua thơm, clo hóa, Este, Axeton, chịu tác động của không khí và bức xạ mặt trời

4 Tính chất công nghệ

- Cán: Công nghệ cán cho phép sản xuất tấm PVC

- ép đùn: Người ta dùng ép đùn tạo các sản phẩm dạng ống hoặc tấm mỏng

- nhúng trong PVC nóng chảy có thể tạo trên mẫu một lớp mỏng Sau khi nguội, ta được sản phẩm dạng màng mỏng : như găng tay

- PVC có thể đem đúc trong khuôn để tạo hình Có thể hàn - dán, PVC

có tính bám dính tốt với nhiều kim loại, có thể dùng các chất keo dán lên các vật liệu khác

- Đặc tính nhiệt độ và áp suất ép phun

5 øng dông

- VËt liÖu cã øng dông réng rti, cã tÝnh chÞu hãa häc rÊt cao kh«ng ch¸y Dùng trong nông nghiệp, ống dẫn và thoát nước, ống dây ñiện, lớp vách cho cabin bồn tắm, khung cửa sổ, ống nối, chụp ñèn

- th−êng dïng lµm th¶m tr¶i sµn, èng dÉn chÊt láng nãng, bäc d©y

®iÖn, b¨ng ghi ©m, Dïng chøa d−îc phÈm

2.3.2.4 Acrylonitrile butadienstylene (abs)

Lµ polyme t¹o thµnh tõ ba lo¹i ph©n tö Acrylonitrile, Butadiene,

Modun kÐo (MPa): 2500

Modun uèn (MPa): 2500

3 Tính chất hóa học: ABS chịu hydro cácbua, dầu

4 Tính chất công nghệ

- Đạt độ chính xác và ổn định kích thước Dể thực hiện gia công tiếp theo (gia công cơ, mạ điện, hàn)

- Có đặc tính hút ẩm và tính chảy lotng kém lên phải sấy trứơc khi ép phun và

sử dụng nhiệt độ khuôn và áp suất phun cao

- Đặc tính nhiệt độ và áp suất ép phun

Loại nhựa

Nhiệt độ sấy

Thời gian sấy (h)

- Tính điện: tính cách điện tốt, độ tổn hao điện nhỏ

- Một số đặc tính lý học

Modun kéo (MPa): 300

Modun uốn (MPa): 3100

3 Tính chất hóa học

- PS chịu axít, muối và các badơ tốt Không chịu các axít mạnh

- PS chịu va, nhạy cảm với mài mòn

4 Tính chất công nghệ

- Có tính chảy lotng tốt, co ngót ít, không hút ẩm

- Nhiệt độ ép phun không thích hợp có thể gây nứt chi tiết

- Đặc tính nhiệt độ và áp suất ép phun

5 ứng dụng

Hộp nhựa trong suốt ủựng thức ăn (HIPS), cỏc bộ phận cho thiết bị ủiện gia dụng lớn như tivi, tủ lạnh, mỏy giặt, mỏy ủiều hoà, vật liệu cỏch nhiệt, bỡnh chứa, tấm ốp tường

2.3.2.6 Polycarbonate (pC)

1 Tính chất cơ học, lý học, hóa học

- Một số tính chất cơ học

Biến dạng khi đứt (%): 100 -130

Modun kéo (MPa): 559 - 735

Modun uốn (MPa): 950

- Nhiệt độ chảy cao, độ nhớt cao, không ảnh hưởng bởi miệng phun

- Nhiệt độ khuôn và áp lực phun cần cao

- Đặc tính nhiệt độ và áp suất ép phun

3 ứng dụng

Mỏy tớnh cỏ nhõn, mỏy in, mỏy Fax, ủiện thoại di ủộng, ủĩa cứng như

CD và DVD, pha ủốn xe ụ tụ, mặt ủồng hồ, vật liệu lợp, nhà ủể xe, vật liệu cỏch õm trong xõy dựng

Dùng để chế tạo chi tiết có yêu cầu về độ bền, các chi tiết có yều cầu tải trọng động lớn

7 Polyamide (pa)

1 Tính chất cơ học, lý học, hóa học

- PA có độ hút ẩm cao Độ hút ẩm của PA ảnh hưởng đền cơ tính như hình 1.13

- PA có độ bền cao Dòn trong môi trường khô Dẻo và kém bền trong môi trường

ẩm Giới hạn bền mỏi và tính chịu mài mòn cao PA6.6 có tính chịu va tốt

- Một số tính chất cơ học PA6.6 PA6.6 b/tính PA6-10 PA6-12 G.h bền (MPa): 83-77 52-41 60 61-52 Biến dạng khi đứt (%): 60-300 40-210 300 100-250 Modun kéo (MPa): 1200-1900

Modun uốn (MPa): 2840-1200 1760-860 2500 2000-1240

Độ cứng HRA 118 112 111 118

- PA chịu nước tốt, kém bền trong nước sôi có chất ôxy hóa, chịu được nước muối

- PA chịu được tác dụng của khí hậu nóng ẩm, chịu bức xạ mặt trời, chịu

được dầu và hydro cácbua, sơn, thực phẩm, este, axêton Chất hòa tan của PA

là phenôn và axít poocmic, rượu fluo hóa, axít hữu cơ, các axít và chất oxy

hóa ở nhiệt độ cao

2 Tính chất công nghệ

- Độ hút ẩm cao lên phải sấy khô trước khi đúc phun

- Độ nhớt khi chẩy lotng thấp lên có thể tạo ba via

- Đặc tính nhiệt độ và áp suất ép phun

3 ứng dụng

Cỏc chi tiết chuyển ủộng của mỏy (bạc lút, bỏnh răng, cam …vv) kẹp tài liệu, bulụng

1.4 Tình hình sử dụng chất dẻo ở Việt Nam và Thái Bình

1.4.1 Tình hình sử dụng chất dẻo tại Việt Nam

a Tổng quan ngành nhựa Việt Nam:

- Hiện có khoảng 2000 doanh nghiệp

- Tốc độ tăng trưởng: 15 - 20%/năm

- Sản lượng nhựa tiêu thụ/người: 22kg/người

- Mục tiêu 2010: 32kg/người

- Hầu hết nguyên liệu nhập khẩu

- Xuất khẩu cả năm 2009: 845 triệu USD

- Công nghệ:

+ ép phun (Injection Technology)

+ Đùn thổi (Blow injection technology)

+ Đùn đẩy liên tục (Profile)

(Sè liÖu theo http://

www.vinpas.vn/HyperEdit/lcms.viewimage.aspx?imageid=446)

b Sờn xuÊt nguyến liỷu nhùa

Năm 1998 cơ sở sản xuất sản phẩm hoị dầu ựầu tiến của Việt Nam ựt

ựi vộo hoạt ựộng đã lộ nhộ mịy sản xuất bột nhựa PVC, một liến doanh giọa Tổng cềng ty Hoị chất Việt Nam, Cềng ty Nhựa Việt Nam vộ Cềng ty Nhựa

vộ Hoị chất Thịi Lan, tại khu Cềng nghiệp gư Dầu, huyện Long Thộnh, tửnh đồng Nai, cềng suất lộ 80 nghừn tấn/năm Năm 2003, một nhộ mịy sản xuất

nghừn tấn một nhựa PVC, hai nhộ mịy nộy ựt ựịp ứng gần 90% nhu cầu bột nhựa PVC hộng năm của nước ta

Bảng dưới ựẹy cho ta thấy hiện trạng vộ tương lai gần của ngộnh sản xuất nguyến liệu cho cềng nghiệp chất dẻo của nước ta:

Năm ựi vào hoạt ựộng

1.4.2 Tình hình sử dụng và sản xuất chất dẻo của Thái Bình

Tại Thái Bình Chất dẻo ngày càng được sử dụng rộng rti trong công nghiệp và trong đời sống Đối với sản phẩm phục vụ tiêu dùng sản phẩm nhựa đt

có mặt trong tất cả các lĩnh vực đồ dùng như bàn ghế thay thế vật liệu gỗ, dụng

cụ chứa nước các loại thay thế vật liệu bằng hợp kim mầu, Các loại tủ, hộp đựng

đồ thay thế vật liệu gỗ Trong lĩnh vực vật liệu xây dựng đt có các sản phẩm nhựa như tấm lợp, tấm ốp tường, đặc biệt hệ thống cấp nước sinh hoạt gồm có bồn chứa nước, đường ống dẫn nước các loại, van vòi đóng mở các loại thay thế kim loại và hợp kim màu vừa bền nhẹ và mang lại hiệu quả kinh tế cao Do có tính cách điện tốt các sản phẩm nhựa sử dụng nhiều trong các thiết bị điện và hệ thống cấp điện Các sản phẩm nhựa kỹ thuật cũng được sử dụng nhiều trong công nghiệp như các chi tiết bao che, vỏ bọc ôtô, xe máy, thiết bị vệ sinh môi trường ( các loại thùng chứa, xe gom rác), tủ lạnh, ti vi, bình nóng lạnh, các chi tiết trong các thiết bị máy móc khác (cánh quạt, bầu quạt các loại quạt gió, cánh bơm các loại bơm nước thay thế kim loại vừa nhẹ vừa bền không bị phá hủy bởi môi trường) Các sản phẩm nhựa còn dùng rộng rti làm bao bì chứa các sản phẩm nông nghiệp và các loại sản phẩm khác với số lượng lớn

sản phẩm nhựa tiêu thụ tính trên đầu người tại tỉnh Thái Bình là 12 Kg/người, nhưng năng lực sản xuất sản phẩm nhựa tại Thái Bình còn rất nhỏ

ước tính chỉ đạt 0.2Kg/người Hiện nay tại địa bàn tỉnh Thái Bình các cơ sở sản xuất sản phẩm nhựa lớn gồm có: dây chuyền tự động khuôn quay thiết bị

và công nghệ của ấn Độ sản xuất các loại bồn chứa nước có dung tích từ

phun thiết bị Nhật Bản sản phẩm chủ yếu các chi tiết nhựa của xe máy, dụng

cụ phòng hộ cá nhân, mũ bảo hiểm và các chi tiết nghành điện, công suất 200 tấn/năm Ngoài ra còn một số cơ sở vừa và nhỏ khác sản xuất ống nước PVC

và các phụ kiện và các sản phẩm nhựa khác Trình độ công nghệ chế tạo khuôn nhựa còn thấp chủ yếu sản xuất thủ công đối với các sản phẩm đơn giản

có yêu cầu không cao, đối với các sản phẩm phức tạp có yêu cầu kỹ thuật cao phải đặt mua

Vì vậy nhu cầu sản xuất sản phẩm nhựa tại Thái Bình là rất lớn Để nâng cao năng lực sản xuất sản phẩm nhựa tại Thái Bình cần phát triển công nghệ và thiết bị sản xuất sản phẩm nhựa và nâng cao trình độ thiết kế khuôn chi tiết nhựa và đầu tư thiết bị chế tạo khuôn nhựa trong đó trọng tâm là công nghệ ép phun sản phẩm nhựa

Kết luận chương

Chất dẻo nhiệt dẻo là loại vật liệu nhựa sử dụng quan trọng nhất trong các loại chất dẻo, chiếm số lượng lớn (60% - 70%) trong tổng cộng các loại chất dẻo đang sử dụng để sản xuất các loại sản phẩm nhựa phục vụ đời sống

Chương 2 Thiết bị và công nghệ ép phun chất dẻo nhiệt dẻo

2.1 Nguyên lý thiết bị ép phun

2.1.1 Hệ thống dây chuyền công nghệ

dùng một dây chuyền công nghệ gồm nhiều loại thiết bị riêng biệt hoặc một

hệ thống thiết bị liên hoàn Hệ thống thiết bị đó phục vụ cho nhiều sản phẩm khác nhau Tuỳ theo mục đích ta thay đổi các thiết bị công tác phía sau

Hình 2.1 Hệ thống sản xuất sản phẩm bằng chất dẻo với công nghệ ép phun 2.1.2 Nguyên lý làm việc của thiết bị: (Hình 2.2)

Hình 2.2 Sơ đồ máy ép phun và cụm khuôn

Vật liệu dẻo được cấp từ phễu vào máy ép phun Trong máy ép phun bố trí một (hoặc hai) trục vít xoắn có chiều sâu rtnh vít giảm dần theo từng đoạn

từ chuôi trục đến đầu trục, quay bên trong xi lanh Bao quanh xi lanh máy ép phun lắp hệ thống gia nhiệt và hệ thống làm nguội Khi trục vít quay sẽ đẩy ép vật liệu dẻo về phía đầu đùn, trong quá trình đó, vật liệu dẻo được gia nhiệt,

được ép và làm nhuyễn và cuối cùng được ép phun qua miệng phun

nhiệt, mỗi vùng cho một nhiệt độ xác định và có thể điều chỉnh được Trong một số trường hợp, người ta còn lắp thêm hệ thống làm nguội bằng nước, để

điều tiết nhiệt độ vật liệu theo yêu cầu, đồng thời, để tránh gây hiện tượng dính liệu ở cửa cấp liệu, gây khó khăn cho việc cấp liệu vào máy

2.2 Kết cấu thiết bị ép phun chất dẻo nhiệt dẻo

Hệ thống ép phun nhựa định hình bao gồm: Khối ép phun nhựa và khối

đóng mở khuôn - khuôn ép (hình 2.2)

2.2.1 Khối ép phun nhựa

Khối ép phun có hai loại: loại ép phun bằng chính trục vít xoắn và loại

ép phun nhờ cơ cấu pitton-xilanh

a ép phun bằng chính trục vít xoắn

Cơ cấu có 2 chức năng: hoá dẻo và ép phun vật liệu Ban đầu, vít xoắn vừa quay vừa đẩy liệu lên phía trước vừa làm vật liệu hoá dẻo như máy đùn Các hạt nhựa qua các giai đoạn nung nóng, nóng chảy và làm nhuyễn Để tích luỹ đủ lượng chất dẻo cho 1 sản phẩm, phía đầu vít có buồng tích liệu Khi liệu đt đầy buồng tích luỹ, hệ thống pittôn gắn với trục vít làm việc, đẩy trục vít xoắn lên phía trước, ép và bơm liệu từ buồng tích sang lòng khuôn

đường kính và hành trình nhất định, sao cho quá trình nguội vật liệu không

ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Đầu vít có lắp van Van này có nhiệm vụ khoá đường dẫn vật liệu dẻo lỏng, không cho chúng chảy ngược về rtnh vít

khi phun (hình 2.3)

Hình 2.3 Cơ cấu phun ép bằng đẩy trục vít

b ép phun nhờ cơ cấu pitton-xilanh

Cơ cấu ép phun pitton-xilanh có thể thiết kế thành cơ cấu riêng, lắp thành một góc với vít xoắn Cơ cấu này có thể dùng cho trường hợp phun nhiều loại vật liệu dẻo Cơ cấu pitton-xilanh, được truyền động nhờ hệ thuỷ lực riêng Để giữ nhiệt, bên ngoài xi lanh có cơ cấu nung

Buồng tích liệu là nơi tích tụ vật liệu dẻo đt nóng chảy và làm nhuyễn Trong buồng tích liệu, người ta đặt bên trong một lõi hay đầu béc, tạo dòng chảy khi phun Do có lõi, vật liệu được đẩy sát khuôn và được nung nóng liên tục Lỗ phun được thiết kế với kích thước nhất định Dạng hệ thống Pitton-Xilanh phun đặt vuông góc với vít được dùng cho sản phẩm có kích thước lớn (hình 2.4)

Hình 2.4 Cơ cấu phun pitton-xilanh

đặt vuông góc

c Kết cấu trục vít xoắn

Trục chịu lực xoắn lớn, bảo đảm chuyển liệu từ phễu nhập liệu đến đầu