Chế tạo chai đựng nước, vỏ bút bi, bồn nước

BÀI TẬP 6: THÀNH PHẦN HỖN HỢP CHẤT DẺO QUY TRÌNH CHẾ TẠO CHAI ĐỰNG NƯỚC, VỎ BÚT BI, BỒN NƯỚC A CHẾ TẠO CHAI NƯỚC Thành phần hỗn hợp chất dẻo a Giới thiệu Polyethylene terephthalate viết poly(ethylene terephthalate ) hay gọi PET , PETE PETP cũ PETP nhựa nhiệt dẻo, thuộc loại nhựa polyester dùng tổng hợp sợi, vật đựng đồ uống , thức ăn loại chất lỏng; phun ép để tạo hình; kỹ nghệ thường kết hợp với sợi thủy tinh PET số nguyên vật liệu sử dụng việc sản xuất sợi thủ công Nó gọi tên thương hiệu Dacron ; Anh, Terylene ; Liên Xô , LAVSAN Đa số PET sản xuất giới cho sợi tổng hợp (> 60%), sản xuất chai chiếm khoảng 30% nhu cầu toàn cầu Nếu sử dụng dệt PET gọi tên thông thường polyester, từ viết tắt PET thường sử dụng việc sản suất chai lọ Nó Polyester chiếm 18% sản lượng polymer giới đứng thứ tư việc sản xuất polymer ; sau polymer : polyethylene (PE) , polypropylene (PP) polyvinyl clorua (PVC) tương ứng đầu tiên, thứ hai thứ ba PET gồm đơn vị polyme monomer ethylene terephthalate, lặp lặp lại với đơn vị (C 10 H O ) PET thường tái chế, biểu tượng số việc tái chế Hình vẽ mô hình 3D monome Polyethylene terephthalate b Tính chất vật lí Trạng thái tự nhiên PET không màu dạng nhựa bán tinh thể Dựa vào cách xử lý, PET dạng nửa cứng đến cứng, nhẹ Nó chứa khí đốt an toàn giữ ẩm hợp lí , vật đựng tốt để chứa cồn (yêu cầu bổ sung "rào cản" xử lý) dung môi Nó cứng chống va đập PET hóa thành màu trắng tiếp xúc với chloroform số hóa chất khác toluene Khoảng 60% kết tinh ngưỡng thủy tinh hóa nhiện liệu cho sản phẩm thương mại, ngoại trừ sợi polyester Rõ ràng sản phẩm sản xuất cách nhanh chóng làm lạnh polymer tan chảy bên nhiệt độ thủy tinh Tg để tạo thành chất rắn vô định hình Cũng giống thủy tinh, PET dạng vô định hình phân tử đủ thời gian để tự xếp theo trình tự, kết cấu tinh thể nóng chảy làm nguội Ở nhiệt độ phòng phân tử làm nguội chỗ, nhưng, lượng nhiệt đủ đưa trở lại vào chúng cách nung nóng Tg, chúng bắt đầu di chuyển lần nữa, cho phép tinh thể tạo hạt phát triển Quá trình gọi kết tinh thể rắn Khi để nguội từ từ, polymer nóng chảy tạo thành chất liệu kết tinh Vật liệu có chứa nhiều tinh thể spherulites (tinh thể cầu) nhỏ kết tinh từ chất rắn vô định hình, hình thành tinh thể đơn lớn Ánh sáng có xu hướng phân tán qua vượt qua ranh giới tinh thể vùng vô định hình chúng Tán xạ có cho ta PET tinh thể trắng đục hầu hết trường hợp Phương pháp kéo sợi số quy trình công nghiệp để sản xuất sản phẩm đơn tinh thể này.Hình cấu trúc tinh thể cầu spherulites c Sản xuất PET Polyethylene terephthalate sản xuất từ ethylene glycol dimethyl terephthalate (C H (CO CH ) 2) axit terephthalic Trước việc sản xuất từ phản ứng ester, Sau phản ứng este  Quá trình Dimethyl terephthalate Phản ứng Polyesterification sản xuất PET Trong trình Dimethyl terephthalate, hợp chất ethylene glycol dư phản ứng nhiệt độ nóng chảy khoảng 150-200 °C với chất xúc tác Methanol (CH3OH) lấy cách chưng cất cho phản ứng chuyển tiếp Ethylene glycol dư chưng cất nhiệt độ cao với trợ giúp phương pháp hút chân không Bước tiền transesterification thứ hai 270-280 ° C, với chưng cất liên tục ethylene glycol Hình Phản ứng Polyesterification sản xuất PET  Các phản ứng lý tưởng hóa sau: Bước đầu tiên: C H (CO CH ) + Hoch CH OH → C H (CO CH CH OH) + CH OH Bước thứ hai: n C H (CO CH CH OH) → [(CO) C H (CO CH CH O)] n + n Hoch CH OH  Quá trình axit terephthalic: Phản ứng trùng ngưng (polycondensation) sản xuất PET Trong trình axit terephthalic este hóa ethylene glycol acid terephthalic thực trực tiếp áp suất trung bình (2,7-5,5 bar) nhiệt độ cao (220260 ° C) Nước bị loại bỏ phản ứng, liên tục bị loại bỏ cách chưng cất: n C H (CO H) + n Hoch CH OH → [(CO)C H (CO CH CH O)] n + n H O Bảng thuộc tính PET Tên Tên IUPAC : poly (ethylene terephthalate) Định danh Số đăng ký CAS 25038-59-9 ChemSpider Thuộc tính Công thức hóa học (C 10 H O ) n Khối lượng phân tử biến số 1,38 g / cm (20 ° C), vô định hình : 1.370 g / cm , đơn tinh thể: 1.455 g / cm Tỉ trọng Điểm nóng chảy > 250 ° C, 260 ° C Điểm sôi > 350 ° C (phân hủy) Độ hòa tan nước Thực tế không tan 0.15 đến 0,24 W m -1 K -1 Độ dẫn nhiệt Chỉ số khúc xạ ( nD ) 1,57-1,58, 1,5750 Nhiệt hóa học công suất nhiệt ( C) 1,0 kJ / (kg · K) [ ] Hợp chất liên quan Liên quan Monomer Terephthalic axit , Ethylene glycol Bảng tính chất vật lí PET Mô đun Young (E) 2800-3100 MPa Độ bền kéo (σ t ) 55-75 MPa Giới hạn đàn hồi 50-150% test notch 3,6 kJ / m Nhiệt độ thủy tinh (Tg) 67 đến 81 ° C Vicat B 82 ° C hệ số giãn nở tuyến tính (α) × 10 -5 / K Độ hút nước (ASTM) 0.16 Sản xuất polyethylene terephthalate toàn cầu năm 2012 Quy trình chế tạo chai nước Sơ đồ quy trình sản xuất chai nhựa Pet Quy trình sản xuất phôi Pet: a) Nhựa hóa xi lanh nguyên liệu: Nguyên liệu(hạt nhựa Pet) đưa vào thiết bị sấy 180oC vòng 3-4h Sau đưa vào máy tạo phôi hoạt động bán liên tục Trong máy, qua vòng b) gia nhiệt, nhựa hóa lỏng Tạo hình khuôn: Dưới áp lực xilanh, nhựa bơm vào khuôn qua rãnh, cửa có tiết diện nhỏ.Vùng tạo hình phôi xác lấp trước – khuôn khép kín trước nhựa bơm vào Cuối nhờ hệ thống làm lạnh để hạ nhiệt độ phôi c) Chu kỳ ép phôi ngắn vài chục giây đến vài phút Mỗi chu kỳ cho số phôi tùy theo loại khuôn, từ đến d) 16 phôi Phôi tạo thành tự động cho thùng chứa, phôi kiểm tra bọt khí cắt bỏ bavia Những sản phẩm đạt yêu cầu để nguội không khí thời gian đóng bao sau chuyển qua khâu thổi chai Phế phẩm chuyển qua khâu xử lý nhựa tái chế 3.1 Sản xuất chai nước 3.2 Phương pháp thổi o Là phương pháp khí nén thổi vào “túi” nhựa dẻo để ép nhựa dẻo lên bề mặt khuôn o Đây phương pháp quan trọng để tạo chi tiết, sản phẩm chất dẻo có thành mỏng loại chai, lọ thùng chứa o Những loại sản xuất để dùng cho ngành thực phẩm dược phẩm đòi hỏi cao chất lượng o Tuỳ theo loại sản phẩm (phụ thuộc vào loại vật liệu nhựa gia công) mà ta có hai phương pháp thổi : phương pháp đùn phương pháp phun 10 Polystyrene (PS) sử dụng để sản xuất loại nhựa dùng lần dao kéo hộp đựng đồ ăn , vỏ đựng đĩa CD , vỏ máy phát khói thuốc, khung lái , dụng cụ mô hình lắp ráp nhựa, nhiều vật khác , vật cứng muốn tiết kiệm nhựa Phương pháp sản xuất bao gồm ép nóng (hình thành chân không) ép phun Hình: Máy phát khói thuốc  Polystyrene Petri dùng làm bát đĩa bình chứa phòng thí nghiệm , số ống nghiệm khay đựng mẫu vật chúng đóng vai trò quan trọng nghiên cứu y sinh học khoa học Đối với dụng cụ sử dụng này, chúng luôn phải thực cách ép đúc, thường tiệt trùng sau đúc, cách chiếu xạ cách xử lý với ethylene oxide Và biến tính bề mặt sau đổ khuôn, thường với tia plasma giàu oxy, thường thực để tạo nên nhóm phân cực Phần lớn nghiên cứu y sinh học đại dựa việc sử dụng sản phẩm đó; họ đóng vai trò quan trọng việc nghiên cứu dược phẩm  Dạng xốp 23 Polystyrene dạng xốp chất cách điện nhiệt tốt thường sử dụng vật liệu xây dựng dùng cách nhiệt, chẳng hạn hình thức cách nhiệt cụ thể bê tông kết cấu cách nhiệt xây dựng hệ thống bảng điều khiển polystyrene xốp màu xám, kết hợp với graphite có đặc tính cách nhiệt cao cấp Chúng sử dụng cho công trình kiến trúc không trọng lượng chịu lực (như trụ cột dùng để trang trí) PS dạng xốp thể đặc tính chống rung tốt, sử dụng rộng rãi bao bì Nhãn hiệu xốp Công ty hóa chất Dow thức sử dụng cho tất sản phẩm có nguồn gốc từ polystyrene xốp , nên sử dụng để " extruded closed-cell ” ( ép kín cell ) Tấm xốp polystyrene (EPS) Tấm xốp polystyrene (EPS) lớp xốp kín cứng bền Nó thường có màu trắng làm từ hạt polystyrene giãn nở trước Do có đặc tính kỹ thuật trọng lượng thấp , độ cứng cao, khả định hình ,vì EPS sử dụng loạt ứng dụng khác Giá trị ứng dụng thị trường có khả tăng đến 15 tỷ USD đến năm 2020 24 Một số nhà sản xuất EPS sản xuất loạt sản phẩm liên quan có khả kháng nhiệt EPS sử dụng sản phẩm khu vực Anh & EU Hệ số kháng khuếch tán nước (μ) EPS khoảng 30-70 Hợp chất EPS điển hình có hàm lượng oxy chiếm khoảng 18% khối lượng; đó, chất chống cháy thêm vào styrene polystyrene trình hình EPS Phun ép polystyrene dạng xốp Phun ép polystyrene xốp(XPS) cấu trúc bao gồm ô khép kín, giúp cải thiện độ nhám bề mặt độ cứng cao giảm tính dẫn nhiệt Mật độ khối khoảng 28-45 kg / m3 Được dùng làm đồ thủ công xây dựng mô hình, kiến trúc đặc biệt Hệ số kháng khuếch tán nước (μ) XPS khoảng 80-250 làm cho phù hợp với môi trường ẩm ướt EPS  Copolymers Polystyrene tinh khiết giòn, nên khó tạo sản phẩm hiệu suất tương đối cao tạo cách cho số thuộc tính vật liệu co giãn hơn, chẳng hạn cao su polybutadiene copolymers có số copolymers khác HIPS , ABS , SAN , SMA … 25 Polystyrene định hướng (OPS) Polystyrene định hướng (OPS) sản xuất việc kéo dài màng PS phương pháp ép đùn, cải thiện khả hiển thị thông qua vật liệu cách giảm bớt sai lệch tăng độ cứng Nó thường sử dụng bao bì mà nhà sản xuất gắn vào bảo vệ thiết bị cho người sử dụng OPS tốn để sản xuất so với loại nhựa khác PP, PET, HIPS, sai lệch HIPS PP Nhược điểm để OPS giòn Nó nứt rách cách dễ dàng  Vấn đề Polystyrene vấn đề môi trường không phân hủy tái chế Sản xuất vỏ nhựa bút bi a Quy trình sản xuất  Xử lí màu mực  Chế tạo hạt bi 26  Làm đầu ngòi bút  Làm vỏ bút Nguyên liệu đầu vào hạt polystyren qua xứ lí loại bỏ tạp chất chất độc hại , thêm số phụ gia vào để trình thủy tinh hóa trở nên mềm dẻo 27 Hệ thống máy phun ép nhựa Hạt nhựa polystyren nung nóng máy phun ép Máy phun ép vỏ nhựa 28 Kết phun ép 29 Khuôn máy phun ép Sau chi tiết lắp ghép lại tạo nên bút bi 30 31 CHẾ TẠO BỒN NƯỚC Thành phần hỗn hợp chất dẻo C Polyethylen (viết tắt PE ) polythene (Tên IUPAC polyethene poly(methylene) loại nhựa phổ biến Việc sản xuất toàn cầu hàng năm khoảng 80 triệu Hướng sử dụng bao bì ( túi nhựa , màng nhựa , geomembranes , thùng chứa , chai lọ , vv) Nhiều loại polyethylen biết, với hầu hết có công thức hóa học (C H ) n Như PE thường hỗn hợp tương tự hợp chất hữu mà khác giá trị n a Tính chất vật lý Polyethylene polymer nhiệt dẻo gồm chuỗi hydrocarbon dài Tùy thuộc vào độ kết tinh trọng lượng phân tử, nhiệt độ nóng chảy trình chuyến hóa thủy tinh quan sát Nhiệt độ thủy tinh hóa nhiệt độ mà xảy thay đổi mạnh mẽ với polyethylene Đối với loại Polyethylene dùng thương mại với mật độ trung mật độ cao Polyethylene có điểm nóng chảy thường khoảng 120-180 ° C (248-356 ° F) Điểm nóng chảy với loại polyethylene mật độ thấp 32 thường 105-115 ° C (221-239 ° F) b Tính chất hóa học Hầu hết lớp LDPE, MDPE, HDPE có tính chịu hóa chất tuyệt vời, có nghĩa không bị ăn mòn axit mạnh bazơ mạnh Nó có khả chống oxy hóa nhẹ chất khử Polyethylene cháy chậm với lửa màu xanh có lớp màu vàng tỏa mùi hôi dầu hỏa Nó tiếp tục cháy bỏ nguồn lửa tạo giọt nhựa Mẫu tinh thể không hòa tan nhiệt độ phòng Polyethylene (khác so với polyethylene liên kết theo phương ngang) thường hòa tan nhiệt độ cao hydrocacbon thơm toluene xylene, dung môi clo trichloroethane trichlorobenzene 33 Quy trình chế tạo bồn nước a Phương pháp quay (rotation molding): Phương pháp sử dụng trọng lực bên khuôn quay để nhận chi tiết có cấu trúc rỗng Còn gọi motomolding, lựa chọn khác phương pháp thổi để có loại sản phẩm có kích thước lớn Nó sử dụng chủ yếu nhựa nhiệt dẻo thermosets and elastomers trở nên phổ biến Rotomolding tạo chi tiết có cấu trúc hình học phức tạp, có kích thước lớn có chất lượng thấp phương pháp thổi Phương pháp bao gồm bước sau: (1)Một lượng bột nhựa định trước nạp vào khuôn (2) Khuôn sau gia nhiệt đồng thời quay xung quanh hai trục vuông góc với Do đó, bột nhựa đưa đến tất bề mặt bên khuôn chảy tạo thành lớp nhựa dẻo có độ dày bề mặt khuôn 34 (3) Trong quay, khuôn làm nguội, làm cho nhựa cứng lại (4) Khuôn mở sản phẩm lấy Tốc độ quay khuôn tương đối chậm Nó sử dụng trọng lượng nhựa ly tâm Điều tạo chi tiết có độ dày So với hai phương pháp khuôn phương pháp quay đơn giản rẻ Tuy nhiên, chu kỳ sản phẩm lại lâu hơn, có lên đến 10 phút xong sản phẩm Để khắc phục hạn chế này, người ta thường tiến hành máy có nhiều trạm, ví dụ hình vẽ máy có trạm làm việc  Trước hết cần phải làm khuôn tạo hình cách lau tạp chất gắn lại từ trình sản xuất trước Sau đổ hạt nhựa PE  vào đáy khuôn với hỗn hợp khối lượng đủ kết hợp với phụ gia chất tạo màu 35  Gắn vào đáy khuôn tạo hình Đem vào lò nung  Nung nhiều với máy quay li tâm nhiệt độ thích hợp làm cho hỗn hợp sau làm nguội hỗn hợp 36   Tháo sản phẩm kiểm tra gia công lại Kết quả: 37 [...]... đùn, phương pháp này cho năng suất thấp hơn do chu trình dài hơn Điều đó lý giải tại sao phương pháp này ít được sử dụng trong sản xuất 15 B CHẾ TẠO VỎ NHỰA BÚT BI Trong chiếc bút bi có khá nhiều chi tiết nhưng chúng ta chỉ đề cập tới vỏ nhựa bút bi chúng được chế tạo từ chất dẻo là polystyrene Thành phần hỗn hợp chất dẻo Giới thiệu Polystyrene (PS) là một polymer thơm được tổng hợp từ các monomer 1 a... được tái chế Sản xuất vỏ nhựa bút bi a Quy trình sản xuất  Xử lí màu mực  Chế tạo hạt bi 26  Làm đầu ngòi bút  Làm vỏ bút Nguyên liệu đầu vào là các hạt polystyren đã qua xứ lí loại bỏ các tạp chất và các chất độc hại , thêm một số phụ gia vào để quá trình thủy tinh hóa nó trở nên mềm dẻo hơn 27 Hệ thống máy phun ép nhựa Hạt nhựa polystyren được nung nóng trong máy phun ép Máy phun ép vỏ nhựa 28... tiết này được lắp ghép lại tạo nên chiếc bút bi 30 31 CHẾ TẠO BỒN NƯỚC Thành phần hỗn hợp chất dẻo C 1 Polyethylen (viết tắt là PE ) hoặc polythene (Tên IUPAC polyethene hoặc poly(methylene) là loại nhựa phổ biến nhất Việc sản xuất trên toàn cầu hàng năm khoảng 80 triệu tấn Hướng sử dụng chính của nó là trong bao bì ( túi nhựa , màng nhựa , geomembranes , thùng chứa , chai lọ , vv) Nhiều loại polyethylen... hộp đựng đồ ăn , vỏ đựng đĩa CD , vỏ máy phát hiện khói thuốc, khung bằng lái , bộ dụng cụ mô hình lắp ráp bằng nhựa, và nhiều vật khác , đối với một vật cứng và chúng ta muốn tiết kiệm nhựa Phương pháp sản xuất bao gồm ép nóng (hình thành chân không) và ép phun Hình: Máy phát hiện khói thuốc  Polystyrene Petri dùng làm bát đĩa và các bình chứa trong phòng thí nghiệm , một số ống nghiệm và khay đựng. .. tiếp tục cháy nếu bỏ nguồn lửa và tạo ra các giọt nhựa Mẫu tinh thể của nó thì không hòa tan ở nhiệt độ phòng Polyethylene (khác so với polyethylene liên kết theo phương ngang) thường có thể được hòa tan ở nhiệt độ cao trong các hydrocacbon thơm như toluene hoặc xylene, hoặc trong các dung môi clo như trichloroethane hoặc trichlorobenzene 33 2 Quy trình chế tạo bồn nước a Phương pháp quay (rotation... Phương pháp này được mô tả bằng hình vẽ sau: 13 o Vật liệu nhựa tạo ra thành một ống nhựa dẻo hay còn gọi là phôi Sau đó phôi còn nóng và dẻo được đưa vào khuôn, hệ thống thổi khí nén sẽ thổi phôi tạo áp lực làm cho phôi giãn ra và ép nhựa dẻo lên bề mặt trong của khuôn để tạo thành hình dáng o theo mong muốn Hệ thống làm nguội sẽ làm nguội cho chai cứng và không bị biến dạng Sau đó hệ thống khuôn sẽ mở...o 3.3 Bộ khuôn thổi chai nước: 3.4 Khâu thổi chai gồm 2 giai đoạn chính: Gia nhiệt làm mềm phôi: Phôi Pet sẽ được cấp nhiệt để trở nên mềm dẻo hơn chuẩn bị cho công đoạn kéo thổi o Thổi chai trong khuôn: -Phôi Pet sau khi được làm mềm sẽ được gắn lên ngàm kẹp của khuôn Khuôn được đóng kín, thanh đẩy sẽ... ngăn khá tốt với hơi nước và khí oxy Nó có điểm nóng chảy tương đối thấp Polystyrene là một trong số những chất dẻo được sử dụng rộng rãi nhất, quy mô sản xuất của nó là vài tỉ kg mỗi năm Polystyrene trong tự nhiên ở dạng trong suốt, nhưng có thể được thêm màu Sử dụng như các dạng bao bì bảo vệ (như bộ bọc và bảo vệ đĩa CD và các đĩa DVD), hộp đựng (chẳng hạn như "clamshells"), nắp, chai lọ, khay, lẫy,... được định hình hoàn toàn và được làm nguội(thường bằng nước lạnh) -Kết thúc là quá trình nhả áp, thanh đẩy sẽ được kéo lên, những phần của khuôn sẽ được tách ra, sản phẩm được lấy ra dễ dàng -Sản phẩm sẽ được kiểm tra, đóng bao và lưu kho Phế phẩm sẽ được chuyển qua khâu xử lý nhựa tái chế 4 Phương pháp đùn – thổi 4.1 Sơ đồ quy trình Vật liệu Tạo phôi Vào khuôn Khí Thổi Làm nguội Sản phẩm 12 4.2 Giải... trong làm đồ thủ công và xây dựng mô hình, kiến trúc đặc biệt Hệ số kháng khuếch tán hơi nước (μ) của XPS là khoảng 80-250 và như vậy làm cho nó phù hợp hơn với môi trường ẩm ướt hơn EPS  Copolymers Polystyrene tinh khiết là giòn, nên rất khó có thể tạo được một sản phẩm hiệu suất tương đối cao do vậy có thể tạo nó bằng cách cho nó một số thuộc tính của một vật liệu co giãn hơn, chẳng hạn như cao ... dài Điều lý giải phương pháp sử dụng sản xuất 15 B CHẾ TẠO VỎ NHỰA BÚT BI Trong bút bi có nhiều chi tiết đề cập tới vỏ nhựa bút bi chúng chế tạo từ chất dẻo polystyrene Thành phần hỗn hợp chất... Polystyrene vấn đề môi trường không phân hủy tái chế Sản xuất vỏ nhựa bút bi a Quy trình sản xuất  Xử lí màu mực  Chế tạo hạt bi 26  Làm đầu ngòi bút  Làm vỏ bút Nguyên liệu đầu vào hạt polystyren... polystyren nung nóng máy phun ép Máy phun ép vỏ nhựa 28 Kết phun ép 29 Khuôn máy phun ép Sau chi tiết lắp ghép lại tạo nên bút bi 30 31 CHẾ TẠO BỒN NƯỚC Thành phần hỗn hợp chất dẻo C Polyethylen