công nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn-năm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1. GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH NHỰA KINH TẾ HỘI NHẬP Bộ thương mại dự báo năm 2006, xuất nhập khẩu sản phẩm nhựa của Việt Nam sẽ đạt 500 triêu USD và năm 2010 sẽ tăng lên 1,3 tỷ USD. Mặt hàng nhựa Việt Nam có khả năng xuất khẩu với qui mô lớn do nhu cầu nhập khẩu trên thế giới rất cao (200 tỷ USD năm 2005 tăng 8% so với năm trước). Theo qui hoạch phát triển ngành nhựa đến năm 2010 của bộ công nghiệp, ngành nhựa Việt Nam có được sự tăng trưởng ổn đònh và lâu dài. Trong những năm qua tăng trưởng của ngành nhựa vẫn giữ ở mức 20 – 25%/ năm và dự kiến sẽ giữ vững tốc độ này đến năm 2010. Đặt biệt từ nay đến năm 2010 ngành ô5i đòa hoá nguyên vật liệu nhựa lên trên 50% và dần dần thay thế nguyên liệu nhập khẩu. Ngoài ra, chính phủ cũng đã thông qua kế hoạch dành gần 1 tỷ USD để hỗ trợ việc xây doing và cải tạo nhà máy sản xuất nguyên vật liệu thô như PE và PP để có thể đáp ứng 50 -60% nhu cầu nguyên vật liệu thô ngành nhựa. 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN – THỔI 2.1. Công nghệ ép phun 2.1.1 Giới thiệu Công nghệ ép phun là công nghệ truyền thống của ngành sản xuất nhựa, được phát triển qua 4 thế hệ máy, thế hệ thứ 4 là các loại máy ép điện, ép gaz đang dược áp dụng phổ biến ở các quốc gia có công nghiệp nhựa tiên tiến như Mỹ, Đức, Nhật… đang thâm nhập vào thò trường Châu Á. Loại công nghệ này 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm phục vụ cho các ngành công nghiệp điện tử, điện dân dụng, sản xuất xe hơi và các ngành công nghiệp khác, đỉnh cao của công nghệ này là công nghệ nhựa vi mạch điện tử. Tại Việt Nam, hiện có gần 3000 thiết bò ép phun trong đó có 2000 máy ở thế hệ thứ 2, thứ 3. trước đây công nghệ ép phun được sử dụng sản xuất hàng gia dụng nay đã chuyển sang hàng nhựa công nghiệp phục vụ cho các ngành công nghiệp khác, sản phẩm của nó được thay thế các chất liệu khác như gỗ, sắt, nhôm, trong công nghiệp bao bì và hàng tiêu dùng. 2.1.2 Đặc điểm công nghệ • Ép phun (đúc dưới áp suất hay đúc tiêm) là phương pháp gia công chủ yếu trong công nghiệp gia công polymer. • Các nhựa nhiệt dẻo thường được gia công bằng phương pháp này. • Phương pháp ép phun thuộc nhóm 1 theo cách phân nhóm trạng thái vật liệu. • Sản phẩm gia công có kích thước khá chính xác theo 3 chiều vì được tạo hình trong khuôn kín. • Quá trình gia công gồm 2 quá trình: * Nhựa hoá trong xi lanh nguyên liệu. * Tạo hình trong khuôn. • Quá trình tạo hình chỉ tiến hành khi làm khít 2 nửa khuôn lại với nhau. • Tùy theo nguyên liệu đúc, chế độ nhiệt độ của khuôn đúc khác nhau (nhựa nhiệt dẻo khác nhựa nhiệt rắn). • Vật liệu chảy vào khuôn qua các rảnh, cửa tiết diện nhỏ. • Khi vùng tạo hình của khuôn đã được lấp đầy nguyên liệu thì khuôn mới chòu tác dụng của lực ép. 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm • Năng suất cao, chu kỳ ngắn. • Gia công bằng phương pháp ép phun tiết kiệm được nhiều nguyên liệu. Ít tốn công hoàn tất. • Quá trình ép phun không ổn đònh về nhiệt độ và áp suất. Đây là một đặc điểm không thuận lợi của phương pháp và chất lượng sản phẩm chòu ảnh hưởng rất lớn đặc điểm này. 2.1.3 Máy ép phun Các loại máy: Máy đúc piston, máy đúc có bộ phận gia nhiệt sơ bộ và máy đúc trục vít. 2.1.3.1 Phân loại máy Năng suất máy biểu diễn theo: Lượng nhựa đúc được tối đa 1 lần, theo công suất nhiệt và theo lực đóng khuôn. 2.1.3.2 Cấu tạo 2.1.3.2.1 Máy ép phun trục vít:  Cụm nhựa hoá trong xi lanh nguyên liệu: + Phễu nạp liệu: đưa nguyên liệu vào + Xy lanh nguyên liệu: * Cấu tạo:làm bằng thép đúc bề mặt trong được tôi cứng và xi mạ nhẵn bóng để thuận lợi cho việc thay đổi màu nguyên liệu không bám dính, giảm ma sát tránh tổn thất. Phía ngoài có gắn các vòng điện trở để gia nhiệt. Xylanh khá dài vì phải có chỗ chứa keo phía trước để phun ép. 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm * Nhiệm vụ quan trọng: tạo bề mặt truyền nhiệt. + Trục vít: * Cấu tạo:được chế tạo bằng thép cứng để chống mòn, được xy mạ tránh bám dính và giảm ma sát. Khe hở của vít thu hẹp dần để giảm thể tích nhờ đó áp suất kéo nén lên phía trên cũng tăng theo. Phía trước của vít có cơ cấu van một chiều chỉ cho phép nguyên liệu đi lên phía trên khi nạp liệu nhưng khi bơm sẽ đóng lại không cho nhựa đi về phía sau. * Trục vít quay để lấy nguyên liệu nhờ motor dầu ở phía sau xylanh thuỷ lực. * Trục vít chuyển động tònh tiến nhờ xylanh thuỷ lực nằm phía sau trục vít. * Nhiệm vụ: vừa làm nhiệm vụ nhựa hoá vừa giữ nhiệm vụ tạo áp suất đẩy vào vùng tạo hình của khuôn đúc, để thực hiện được nhiệm vụ này, bộ phận truyền động của bộ phận trục vít phải tạo được chuyển động quay tròn và chuyển động tinh tiến. + Bộ phận truyền động: Trục vít hoạt động nhờ hai bộ phận truyền động khác nhau: * Chuyển động tới lui nhờ vào xylanh thuỷ lực lắp sau xylanh nguyên liệu. * Chuyển động quay tròn có thể do động cơ điện truyền động qua bộ phận giảm tốc bằng bánh răng và cũng có thể nhờ vào bộ phận truyền động thuỷ lực. Hiện nay người ta dùng động cơ thuỷ lực, vì phạm vi điều chỉnh vận tốc rộng, mặt khác cơ cấu vận động kiểu này đơn giản hơn. 4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm + Đầu phun: Là bộ phận nối tiếp giữa xylanh nguyên liệu,nó giữ nhiệm vụ dẫn nguyên liệu từ xylanh nguyên liệu đến khuôn. Cấu tạo và hình dạng cua đầu phun có ảnh hưởng rõ rệt đến áp suất và nhiệt của nhựa, đồng thời nó cũng ảnh hưởng tới thời gian duy trì áp suất, nghóa là ảnh hưởng đến chu kì đúc. Cấu tạo của đầu phun phải đảm bảo 3 yêu cầu sau: * Không có điểm dừng trên đầu nguyên liệu. * Tổn thất áp suất nhỏ nhất. * Có khả năng ăn khớp với lỗ phun keo trên khuôn không cho nhựa lỏng trong xylanh nguyên liệu chảy ra ngoài trong khi phun ép đúc sản phẩm.  Cụm đóng mở khuôn: Bộ phận này rất đa dạng, gồm các loại thuỷ lực,cơ học, thuỷ lực kết hợp cơ học,cơ điện… Mỗi kiểu có những ưu điểm và nhược điểm của nó và hiện nay người ta có khuynh hướng sử dụng tổ hợp các xylanh thuỷ lực khác nhau và không dùng thuỷ lực cơ học. Dù kiểu nào đi nữa thì bộ phận này cũng phải đáp ứng hai yêu cầu sau: + Kết cấu gọn nhẹ. + Đảm bảo độ cứng vững, chòu được lực lớn khi đóng khuôn. - Ưu và nhược điểm của máy ép phun trục vít: + Ưu điểm: * Nguyên liệu được đốt nóng nhanh và điều, vì trong xylanh nguyên liệu, nguyên liệu vừa được tạo thành các lớp mỏng,vừa được trộn liên tục. * Thời gian lưu của nguyên liệu trong xylanh nguyên liệu ngắn. * Cấu tạo của máy gọn nhẹ nhất là bộ phận nạp liệu. 5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm * Tuy không đòi hỏi đo lường, nhưng lượng vật liệu đi vào máy khá đồng đều giúp cho việc đảm bảo áp suất đúc ổn đònh, chất lượng sản phẩm đồng đều. * Tổn thất áp suất trong vùng nguyên liệu trước trục vít ít do chúng đã được đốt nóng đến trạng thái chảy nhớt. + Nhược điểm: * Không tạo được áp suất lớn do có khe hở giữa răng vít và xylanh. 2.1.3.2.2 Máy ép phun pitton: - Ra đời sớm nhất. - Vật liệu được nhựa hóa trong xy lanh nguyên liệu gọi là xy lanh đốt nóng. - Bên trong xy lanh đốt nóng có đặt các lõi gia nhiệt giúp hiệu suất gia nhiệt tăng và nhiệt độ vật liệu đồng đều. 2.1.3.2.3 Máy đúc có bộ phận nhựa hóa sơ bộ - Mục đích: tăng hiệu suất gia nhiệt - Có một bộ phận nhựa hóa sơ bộ lắp kề với xy lanh nguyên liệu. - Vật liệu sau khi nhựa hóa ở phần rời này sẽ được nạp vào xy lanh nguyên liệu và sau đó được đẩy vào khuôn. - Thuận lợi: giảm được áp suất đúc do khi đúc pittông tác dụng lên khối nhựa lỏng không có sự tổn hao áp suất bởi nén các hạt vật liệu. - Bộ phận nhựa hóa sơ bộ có thể là dạng xy lanh đốt nóng với pittông đẩy hoặc dạng vít đùn. - Dạng vít đùn có nhiều thuận lợi hơn: + Trộn vật liệu tốt hơn + Hiệu quả gia nhiệt tốt 6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm + Sản phẩm tạo được có chất lượng tốt do tính đồng nhất của vật liệu tăng. 2.1.4 Khuôn đúc 2.1.4.1 Phân loại khuôn đúc. - Khuôn kết cấu khối: không có lỏi tạo hình + Khuôn 2 mảnh: Loại 1 lỗ khuôn và nhiều lỗ khuôn + Khuôn 3 mảnh: Loại 1 lỗ khuôn và nhiều lỗ khuôn. - Khuôn kết cấu rời. + Lắp ghép dùng chốt trượt. + Lắp ghép dùng mặt bích. + Lắp ghép dùng răng vít. + Các loại khác 2.1.4.2 Cấu tạo khuôn Hệ thống dẫn nhựa: là phần đường dẫn cơ bản trong khuôn ép phun nối liền đầu phun với vùng tạo hình. Hệ thống dẫn nhựa bao gồm: + Cổ phun. + Rãønh nhựa. + Cửa khuôn 2.1.4.2.1Cổ phun - Cổ phun: Kích thước phụ thuộc: + Khối lượng và bề dày của sản phẩm. + Loại vật liệu được sử dụng. - Góc thoát: + Tối thiểu là 15 0 để dễ lấy sản phẩm. 7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm + Được đánh bóng theo hướng bơm nhựa để tránh các đường khuyết (undercut) cản trở việc lấy sản phẩm. 2.1.4.2.2 Rãnh nhựa - Rãnh dẫn nhựa: chiều dài càng ngắn càng tốt để giảm tổn thất áp khi bơm nhựa vào khuôn. - Kích thước: + Nhỏ vừa phải để giảm lượng phế liệu và ngăn cản việc nén quá mức, nhưng cũng đủ lớn để điền đầy hiệu quả vùng tạo hình. + Đường kính nhỏ nhất của rãnh nhựa nên bằng 1.5 x bề dày thành sản phẩm. - Hình dạng rãnh nhựa: + Tròn: rãnh nhựa tròn được ưa chuộng hơn vì nó cho phép lượng tối đa nhựa chảy mà không giảm nhiệt độ nhiều. Chi phí cao nhất vì rãnh nhựa nằm ở hai bên đường tách khuôn. + Hình thang (góc tròn): Dòng nhựa chảy có thể chấp nhận nhưng sử dụng nhiều vật liệu hơn. + Hình thang (góc nhọn): Cũng phí nhiều vật liệu. + Vuông/chữ nhật: Tốn vật liệu + khó lấy. + Bán nguyệt: không thích hợp. - Bố trí: cân đối + Đối với khuôn nhiều lỗ khuôn rãnh nhựa được thiết kế sao cho các lỗ khuôn được điền đầy cùng tốc độ, tránh các vấn đề như nén quá mức, cong vênh, ứng suất dư …. 8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm + Sự cân đối cần đạt được để đảm bảo chiều dài chảy của vật liệu đến các lỗ khuôn như nhau. 2.1.4.2.3 Cửa khuôn - Cửa khuôn: Hệ thống cửa khuôn là một vấn đề có nhiều tranh luận. Khó có thể có một thiết kế chính xác. + Kích thước: * Cửa khuôn lớn cho dòng chảy tốt nhưng có vần đề là khi hoàn tất để lại vết lớn trên sản phẩm. * Thường thì cửa khuôn có kích thước tối thiểu và khi cần thì mở rộng ra. * Kích thước cửa khuôn thường nên bằng 60% bề dày thành sản phẩm. + Vò trí : * Vò trí cửa khuôn ảnh hưởng rất nhiều đến dòng nhựa chảy vào khuôn và cuối cùng là sản phẩm có thể có những khuyết tật bề mặt, cong vênh hoặc không được điền đầy. + Loại cửa khuôn: * Tuỳ theo thiết kế sản phẩm loại cửa khuôn được chọn lựa có thể không thích hợp với thiết kế và chế tạo khuôn. 2.1.4.2.4 Hệ thống làm nguội Hệ thống làm nguội: phải được bố trí thế nào để tạo một profil nhiệt độ đồng đều trên bề mặt khuôn. Chổ thành dày cần tải nhiệt nhiều phải được bố trí nhiều 9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm rãnh nước làm nguội. Chổ thành mỏng thoát nhiệt ít sẽ được bố trí ít rãnh nước làm nguội. Cách bố trí: * Nối tiếp. * Song song. 2.2 Công nghệ thổi khuôn 2.2.1 Đặc điểm công nghệ - Vật liệu ở trạng thái chảy nhớt hay mềm cao. - Bề dày sản phẩm không đồng đều. - Dùng sản xuất các sản phẩm rổng, bao bì: chai lọ, ngăn chứa … Ưu điểm của phương pháp là tránh được mối nối giữa hai phần của sản phẩm. 2.2.2 Phân loại: Công nghệ thổi khuôn gồm có 3 phương pháp: Đùn-thổi, ép phun-thổi và kéo-thổi 2.2.2.1 Phương pháp đùn thổi Phương pháp đùn thổi là một trong những phương pháp gia công vật thể rỗng. Phương pháp này thường dùng cho các loại nhựa nhiệt dẻo thông dụng: PE (LDPE, HDPE…), PET, PVC, PS, PP… Các yếu tố cần quan tâm trong phương pháp này là: + Độ nhớt của polime nóng chảy ở vận tốc trượt cao và thấp. + Cường lực của polime nóng chảy (điều này rất quan trọng đối với độ đồng đều bề dày sản phẩm tạo thành). 10 [...]... phun nhựa nhiệt dẻo: ép két  QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KÉT 30 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm Phế liệu Nguyên liệu Phụ gia Trộn p phun Băm Cưa Hoàn tất sản phẩm Không đạt Đạt Xử lý bề mặt In KCS Không đạt Đạt Thành phẩm Nhập kho 31 Mực in ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm  THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT KÉT 32 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản. .. acrylic đặc biệt sợi thủy tinh gia cường nhựa nhiệt dẻo gọi là nhựa nhiệt dẻo gia cường, sợi thủy tinh gia cường nhựa nhiệt rắn gọi là nhựa nhiệt rắn gia cường CHƯƠNG 2 : QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 2.1.1 Qui trình chung 28 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm PHỤ GIA PHẾ LIỆU NGUYÊN LIỆU TRỘN ÉP SẢN PHẨM HOÀN TẤT SẢN PHẨM KCS KHÔNG ĐẠT ĐẠT XỬ LÝ BỀ MẶT,... lùi và dự trữ phần nhựa lỏng trước đầu vít Sau khi lấy sản phẩm khỏi khuôn, vít 12 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm sẽ tiến đến đẩy nhựa qua đầu tạo hình tạo phôi đùn mới Trong phương pháp này phải tạo sự đồng bộ giữa lượng nhựa dự trữ, tốc độ lấy nhựa của vít và kích thước sản phẩm cùng tốc độ làm nguội của nhựa trong khuôn  Phương pháp dùng đầu dự trữ Nhựa từ máy đùn được... Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm + Trong phương pháp 1 giai đoạn: các công đoạn tạo phôi được tạo hình bằng phương pháp ép phun, ổn đònh nhiệt và thổi được thực hiện trên cùng thiết bò + Trong phương pháp 2 giai đoạn: các công đoạn tạo phôi, ổn đònh nhiệt và thổi được thực hiện trên các thiết bò riêng Do đó phương pháp cho năng suất cao 3 NGUYÊN LIỆU VÀ PHỤ GIA SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ... nhập liệu, nhựa hóa, đònh hướng trục vít quay chuyển khối vật liệu qua các giai đoạn trên cho đến khi lượng nhựa được chuyển vào khuôn là đủ Sau khi lượng nhựa trong khuôn đã đủ sẽ chuyển sang quá trình đúc sản phẩm Trong quá trình đúc sản phẩm trục vít chuyển động tònh tiến (dưới tác 34 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm dụng của xylanh bơm thủy lực) Quá trình đúc sản phẩm... ở nhiệt độ và áp suất nhất đònh trong thới gian 10 phút lượng nhựa chảy ra khỏi miệng dụng cụ xác đònh chỉ số chảy của nhựa Tiêu chuẩn đo chỉ số nóng chảy là ASTM D 1238 17 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm • Độ hút ẩm(độ hấp thụ nước) Độ hút ẩm được xác đònh bằng mức hút nước của nhựa Phương pháp đo: lấy một mẫu nhưa ïsấy khô, can trọng lượng Ngâm mẫu nhựa vào nước trong... trình công nghệ 29 KHÔNG ĐẠT ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm Hỗn hợp nguyên liệu bao gồm hạt nhựa, phế liệu, phụ gia sau khi được trộn với một tỉ lệ nhất đònh (tuỳ các loại sản phẩm khác nhau) sẽ được đưa vào phễu nạp liệu Trong khi trục vít quay tròn, nguyên liệu từ phễu nạp liệu rơi vào rãnh vít và được chuyển về phía trước đi vào vùng đốt nóng Do đầu phun kín nên nhựa. .. tạo hình sản phẩm trong khuôn Một thuận lợi của phương pháp này là lắp đặt khuôn và vận hành dễ dàng Quá trình di chuyển khuôn tương đối nhanh Giới hạn của phương pháp này là đối với các sản phẩm đòi hỏi khuôn lớn, thì không thể di chuyển khuôn nhanh được do khuôn nặng Do đó phương pháp này chỉ dùng sản xuất các bình chứa nhỏ hơn 8 lít 11 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm... giới hạn đối với phôi đùn có tiết diện thay đổi Sau đây là một số hình ảnh của sản phẩm được gia công bằng phương pháp đùn - thổi 13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm Hình: Các bình và chai làm bằng vật liệu PET Hình: Một số bình nhựa màu 2.2.2.2 Phương pháp ép phun - thổi Trong phương pháp này nhựa lỏng được ép phun vào khuôn tạo phôi có lỏi Phôi có dạng một ống nghiệm,... mòn: Biểu thò khả năng chống lại tác dụng bào mòn của lực làm hao mòn vật liệu, biểu thò bằng % Đối với các sản phẩm nhựa như đế giày dép, chỉ tiêu này rất quan trọng 19 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm 3.3 Một số loại nhựa thường dùng 3.3.1 3.3.1.1 PE ( Polyethlene ): Công thức cấu tạo: (- CH 2 - CH 2 -)n 3.3.1.2 Phân loại: STT TÊN TỈ TRỌNG Chỉ 1 (g/10phút) HDPE (high density . nguyên vật liệu thô ngành nhựa. 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN – THỔI 2.1. Công nghệ ép phun 2.1.1 Giới thiệu Công nghệ ép phun là công nghệ truyền thống của ngành sản xuất nhựa, được phát triển. MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1. GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH NHỰA KINH TẾ HỘI NHẬP Bộ thương mại dự báo năm 2006, xuất nhập khẩu sản phẩm nhựa của Việt. ở các quốc gia có công nghiệp nhựa tiên tiến như Mỹ, Đức, Nhật… đang thâm nhập vào thò trường Châu Á. Loại công nghệ này 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC : Cơng nghệ sản xuất nhựa năng suất 1100 tấn/năm phục