hệ thống thủy lực trong máy ép phun nhựa

Giới thiệu về chất dẻo.gọi là nhựa, là các hợp chất cao phân tử, được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hằng ngày như là : áo mưa, ống dẫn điện.... Sản phẩ

trong lĩnh vực sản xuất các sản phẩm nhựa Ép phun thích ứng tốt với đa dạng sản phẩm, năng lực sản xuất cao, và dễ dàng tự động hóa Trong ngày hôm nay với sự phát triển nhanh của ngành công nghiệp nhựa, số lượng máy ép phun và công nghệ sản xuất đóng vai trò quan trọng trong sự tăng trưởng của ngành nhựa.

 Để có sản phẩm tốt, phải có thiết bị tốt Thiết bị mài mòn và bị ăn mòn là quy luật tự nhiên, người sử dụng thiết bị có thể ngăn ngừa hoặc làm giảm hao mòn và ăn mòn thiết bị, kéo dài vòng đời và đảm bảo khả năng hoạt động của thiết bị Để tăng cường việc sử dụng máy móc thiết bị thì quản lý bảo trì thiết bị là một phần quan trọng và thực hiện: Sử dụng thiết bị phù hợp, bôi trơn hợp lý, bảo trì cẩn thận, bảo dưỡng thường xuyên, theo dõi lịch trình sản xuất, cải thiện tính sẵn sàng của thiết bị đảm bảo thiết bị luôn trong tình

II. Giới thiệu về chất dẻo.

gọi là nhựa, là các hợp chất cao phân

tử, được dùng làm vật liệu để sản xuất

nhiều loại vật dụng trong đời sống

hằng ngày như là : áo mưa, ống dẫn điện cho đến những sản

phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đại của con người Chúng lànhững vật liệu có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt ,

áp suất và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng

bằng: vải, gỗ, da, kim loại, thủy tinh Vì chúng bền, nhẹ, khó vỡ, nhiều màu sắc đẹp

Chất dẻo thường là các chất tổng hợp có nguồn gốc từ các sản phẩm hóa dầu

1. Thành phần

Hầu hết chất dẻo chứa các polyme hữu cơ Phần lớn các polyme

nguyên tử cacbon hoặc kết hợp

các đặc điểm của chất dẻo, các nhóm

phân tử khác nhau được liên kết vào

mạch cacbon tại những vị trí thích

ảnh hưởng đến tính chất của các polyme Việc can thiệp một cách tinh

vi như thế này vào tạo thành nhiều tính chất của polymer bằng cách lặp lại cấu trúc phân tử đơn vị cho phép chất dẻo trở thành một bộ phận không thể thiếu của thế kỷ 21

2. Phụ gia

Hầu hết chất dẻo chứa các chất hữu cơ hoặc hợp chất vô cơ khác Số lượng chất phụ gia từ 0% đối với các polymer dùng trong thực phẩm đến hơn 50% dùng trong các ứng dụng điện tử Thành phần chất phụ gia trung bình khoảng 20% theo khối lượng polymer Các chất độn làm cải tiến hiệu suất và/hoặc giảm chi phí sản xuất Phụgia ổn định bao gồm các chất chống cháy để làm giảm tính cháy của vật liệu Nhiều loại chất dẻo còn chứa chất độn, chất tương đối troi và vật liệu rẻ tiền khác để làm cho sản phẩm rẻ hơn trên một đơn vị trọnglượng Các chất độn thường là các loại khoáng như đá phấn Một số chất độn có độ hoạt động cao hơn và được gọi là các tăng độ bền Vì

có nhiều loại polyme hữu cơ quá cứng trong một số ứng dụng đặc

biệt, chúng phải được trộn với các chất tạo dẻo (nhóm phụ gia lớn nhất) là các hợp chất gốc dầu dùng để cải thiện tính lưu biến Phẩm màu là các chất phụ gia phổ biến mặc dù trọng lượng của chúng

chiếm tỉ lệ nhỏ Nhiều tranh cãi

liên quan đến nhựa được kết hợp

Nhựa nhiệt dẻo: Là loại

nhựa khi nung nóng đến nhiệt

polystyren (PS) , poly metyl

metacrylat (PMMA) , poly

butadien (PB) , poly etylen tere

ly chén hay chậu thau có thể tái sử

dụng … ( như hình vẽ)

Nhựa nhiệt rắn: là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển

sang trạng thái không gian 3 chiều dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và sau đó không nóng chảy hay hòa tan trở lại đượcnữa, không có khả năng tái sinh Một số loại nhựa nhiệt rắn: ure

focmadehyt [UF], nhựa epoxy, phenol focmadehyt [PF],

nhựa melamin, poly este không no

loại nhựa có tính đàn hồi như cao su.

b) Phân loại theo ứng dụng

Nhựa thông dụng: là loại nhựa được sử dụng số lượng lớn, giá

rẻ, dùng nhiều trong những vật dụng thường ngày, như : PP , PE ,

PS , PVC, PET, ABS,

Nhựa kỹ thuật: Là loại nhựa có tính chất cơ lý trội hơn so với

các loại nhựa thông dụng, thường dùng trong các mặt hàng công

nghiệp, như: PC, PA,

Nhựa chuyên dụng: Là các loại nhựa tổng hợp chỉ sử dụng riêng

biệt cho từng trường hợp

Ta sẽ xem qua lịch sử hình thành của các sản phẩm nhựa

Năm 1600 TCN, người Trung Mỹ

đã sử dụng cao su thiên nhiên làm

banh, dây, và các bức tượng nhỏ Các

chất dẻo có nguồn gốc sinh học đầu

tiên như trức và protein máu là các

polymer hữu cơ Sừng gia súc được xử

lý được dùng làm cửa cho những chiếc lồng đèn thời Trung Cổ hình

Chất dẻo đầu tiên được làm ra vào năm 1838 là vinyl clorua

Tiếp theo đó là chất styrene vào năm

1839, acrylic vào năm 1843

và polyeste vào năm 1847 Năm 1869, trong khi tìm kiếm một chất thay thế cho ngà voi, nhà phát minh John Hyatt đã phát hiện ra celluloid với đặc điểm dai và

dễ uốn Chất này đã mở đầu cho cuộc đột phá trong việc triển khai chất tổng hợp mới Hình trên là về các tấm nhưa acrylic

Tuy nhiên, chất dẻo được phát

triển mạnh nhất bởi nhà hóa học

người Mỹ Leo Baekeland, ông đã

khám phá ra phenol formaldehyd

vào năm 1909 Chất này có thể đổ

khuôn thành bất kỳ hình dạng nào

và có giá thành rẻ để sản xuất Sản phẩm này được Baekeland gọi

là Bakelite, là chất tổng hợp đầu tiên được sản xuất với số lượng lớn

để sử dụng một cách rộng rãi Hình trên là các vòng đeo tay làm bằng nhưa Bakelite

Năm 1933, polyethylene được các nhà nghiên cứu của Imperial Chemical

Fawcett phát hiện Hình bên là nhựa

xuất chai lọ …

Sau chiến tranh thế giới thứ nhất, những cải tiến về công nghệ hóa học đã dẫn đến sự bùng nổ các dạng chất dẻo mới; việc sản xuất

hàng loạt đã bắt đầu vào khoảng thập niên

1940 à 1950.Polypropylene được Giulio Natta tìm thấy vào năm 1954 và bắt đầu được sản xuất vào năm 1957.Trong số những mẫu chất dẻo dầu tiên dạng polymermới phải kể đến là polystyrene (PS)

được BASFsản xuất đầu tiên trong thập niên 1930và polyvinyl clorua (PVC), được tạo ra năm 1872 nhưng được sản xuất thương mại vào cuối thập niên 1920.Năm 1954,

polystyrene giãn nở (được dùng làm tấm cách nhiệt, đóng gói, và ly tách) được Dow Chemical phát minh.Việc phát hiện ra Polyethylene terephthalat (PET) đã tạo ra nhiều ứng dụng của Calico Printers'

Association ở Liên hiệp Anh vào năm 1941; nó được cấp phép

cho DuPont ở USA và các ICI khác, và là một trong số ít chất dẻo thích hợp cho việc thay thế thủy tinh trong nhiều trường hợp, tạo ra nhiều ứng dụng về chai nhựa ở châu Âu Hình về một túi nhựa PVC

Sự phát triển của chất dẻo đã tạo ra nhiều ứng dụng của vật liệu dẻo tự nhiên (như chewing gum, shellac) để dùng làm các vật liệu tự nhiên có sự can thiệp bằng hóa học (như cao su ,

nitrocellulose , collagen , galalit) và cuối cùng là các phân tử tổng hợphoàn toàn (như bakelite, epoxy, Polyvinyl clorua)

4. Tính chất vật lý của chất dẻo

Đối với các loại vật liệu có phân tử thấp người ta chia ra các loại vật liệu ở trạng thái rắn, trạng thái lỏng, trạng thái khí Sự phân chia đó dựa trên cơ sơ ứng xử của các loại vật liệu này khi có tác dụngcủa lực hoặc môi trường xung quanh

Mối quan hệ giữa năng lượng chuyển động nhiệt và năng lượngtác dụng tương hỗ giữa các phần tử tạo thành vật liệu (nguyên tử, ion, phân tử…) sẽ quyết định trạng thái của chúng

Vật liệu ở thể khí: năng lượng chuyển động nhiệt lớn hơn năng lượng tác dụng tương hỗ khi tác dụng ngoại lực, chất khí sẽ không giữ được hình dạng và thể tích của chúng

Vật liệu ở thể rắn: Năng lượng tác dụng tương hỗ lớn hơn rất nhiều so với năng lượng chuyển động nhiệt Vì vậy vị trí tương quan giữa các phần tử tạo nên vật rắn trở nên cố định, tạo ra độ dầy và được sắp xếp chặt chẽ với nhau Trong trạng thái rắn, các phần tử chỉ

giao động quanh vị trí cân bằng được hình thành Nhờ vậy mà chúng chống lại được lực làm thay đổi thể tích và hình dạng của vật liệu.

Vật liệu ở thể lỏng: Chiếm vị trí chung gian giữa các vật liệu ở thể rắn và thể khí Năng lượng chuyển động nhiệt và năng lượng tác dụng tương hỗ hầu như cùng một độ lớn

Dựa vào sự phân tích ở trên, người ta đưa ra kháiniệm về các pha tinh thể, pha vô định hình, pha khí:

+ Pha tinh thể: Các phần tử được sắp xếp theo một trình tự chặt chẽ, có quy luật và phát triển theo ba chiều

+ Pha vô định hình: Có sự sắp xếp gần như ổn định về kích cỡ của các phần tử, song tổ chức của chúng thiếu chặt chẽ, không phát triển dài (có nhiều khoảng trống)

+ Pha khí: các phần tử có trật tự hỗn độn, sự sắp xếp không ổn định

Các tính chất của chất dẻo.

• Độ bền đứt σ k

Được xác định khi kéo vật liệu chất dẻo trên máy thử có tốc độ kéo xác định 10÷500mm/phút tại thời điểm đứt xác đinh được lực, độ giãn

Độ bền đứt là tỷ số giữa lực kéo và tiết diện ngang nhỏ nhất của mẫu thử lúc chưa kéo, đo bằng N/mm2, còn độ dãn dài được tính theo phần trăm.

• Mô đun đàn hồi E[N/mm 2 ]

Mô đun đàn hồi đặc trưng cho độ cứng của vật liệu hay tính chấtcủa vật liệu mà dưới tác dụng của lực thì sự biến dạng của mẫu xảy ra

ở mức độ nào

Đối với vật liệu đàn hồi nếu theo định luật Huc thì ứng suất tỷ lệthuận với độ giãn dài σ = ε.E , với chất dẻo sự tỷ lệ thuận như trên chỉxảy ra khi tải trọng khá nhỏ Mô đun đàn hồi của chất dẻo thường nhỏ

• Các tính chất phụ thuộc vào thời gian

Đối với chất dẻo, có tính chất khác vật liệu khác đó là sự chảy lạnh (sự bò, sự trườn) Sau một thời gian chịu tải trọng không đổi biếndạng xảy ra và tăng lên theo thời gian

• Các tính chất nhiệt học

Đối với chất dẻo thì nhiệt độ đóng một vai trò rất quan trọng, quyết định đến tính chất cơ học và một loạt các tính chất khác nhau

- Độ bền nhiệt: Nhiệt độ của mẫu thử khi mẫu chịu một sự biến

dạng nhất đinh dưới tác dụng của tải trọng cơ học

- Độ bền lạnh: Độ bền lạnh rất quan trọng , độ bền lạnh của các

loại chất dẻo khác nhau đều có sự khác nhau rất lớn Để đặc trưng cho

độ bền lạnh thường xác định nhiệt độ rạn vỡ

- Độ dãn nở nhiệt: Hế số dãn nở nhiệt tuyến tính của chất dẻo so

với thép lớn hơn 7 - 15 lần vì vậy với chất dẻo khi thiết kế các sản phẩm khuôn mẫu luôn luôn phải để ý đến điều này

- Khả năng dẫn nhiệt: Trong một đơn vị thời gian, trên một mặt

cắt ngang trên vật liệu có một đơn vị chiều dày, dưới tác dụng của một đơn vị nhiệt độ có khối lượng nhiệt được truyền đi W/mk

- Nhiệt dung: Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ lên 10K cho

1 kg chất dẻo j(kg.K) Nhiệt dung của chất dẻo phụ thuộc vào nhiệt độ

• Độ bền hoá học

Là khả năng chống lại sự tác động của các chất hoạt hoá của cácchất dẻo

Độ bền hoá học của chất dẻo có thể được xác định bởi các vị trí

có thể bị tấn công một cách dễ dàng nhất của các mạch phân tử Xác

cho vào chất hoá học hay ngâm vào dung dịch có độ đậm đặc nhất định với nhiệt độ đã cho Sau một thời gian nhất định do sự thay đổi

về kích thước, khối lượng, sự thay đổi bề ngoài như màu sắc, sự rạn nứt

• Các tính chất lão hoá

Nếu khi sử dụng ngoài trời thì cần chú ý đến sự lão hoá vì dưới tác dụng đồng thời của độ ẩm không khí, ánh sáng, nhiệt độ, ô xy và các tia năng lượng làm giảm tuổi thọ của sản phẩm chất dẻo Để giảm lão hoá, thường cho thêm các chất phụ gia ổn định ánh sáng, ngăn cảnlão hoá

Kết luận : chất dẻo là một loại vật liệu đặc biệt có nhiệt độ nóng

chảy thấp hơn nhiều so với kim loại và có độ dẻo và độ dai lớn hơn được ứng dụng rất nhiều trong thực tế nên nó sẽ là nhiên liệu cho máy

ép phun Hiện nay, các sản phẩm nhựa được sử dụng rông rãi trong quốc phòng, điện tử, ô tô, giao thông vận tải, vật liệu xây dựng, bao bìnông nghiệp , văn hóa, vệ sinh hàng ngày, và tất cả các lĩnh vực của đời sống Công nghệ ép phun hiện nay đang được ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất các sản phẩm nhựa Ép phun thích ứng tốt với đa dạng sản phẩm, năng lực sản xuất cao, và dễ dàng tự động hóa.Trong ngày hôm nay với sự phát triển nhanh của ngành công nghiệp nhựa, số lượng máy ép phun và công nghệ sản xuất chi tiết nhựa từ máy ép phun sẽ đóng vai trò quan trọng trong sự tăng trưởng của ngành nhựa

III. Giới thiệu chung về máy ép phun nhựa.

1. Nguyên tắc làm việc của máy ép phun.

-Nguyên tắc làm việc của máy ép phun: là phun nhựa nóng chảy dưới một áp lực lớn vào bộ phận định hình (khuôn) đảm bảo nhựa nóng được điền đầy và được làm mát để tạo hình sản phẩm.

-Ép phun là một quá trình tuần hoàn, với mỗi chu kỳ bao gồm: định lượng - nhựa nóng chảy - phun áp lực điền đầy - làm mát - chế độ lấy Loại bỏ các nhựa thừa và sau đó lại chế độ khép kín, chu kỳ tiếp theo.

2. Các loại máy ép phun.

Máy ép phun được phun theo 2 cách của piston và trục vít máy ép phun Theo phương thức truyền dẫn máy có thể được chia làm

nhiều loại: điện, thủy lực, cơ khí-thủy lực (kết hợp) Theo cơ chế vận hành được chia làm tự động và bán tự động.

a Máy ép ngang.

Đây là loại máy phổ biến nhất Một phần của máy, bộ phận khuôn

và các bộ phận vòi phun nằm trên trục trung tâm và khuôn được

mở ra theo hướng nằm ngang.

Đặc điểm: kích thước máy ngắn gọn, dễ vận hành và bảo trì, trọng tâm máy thấp, cài đặt máy ổn định, sản phẩm sau khi hoàn thành

dễ dàng được lấy ra nhờ trọng lượng của sản phẩm do đó dễ dàng thực hiện hoạt động tự động hoàn toàn Hiện nay đa số máy ép phun sử dụng loại máy này.

c

c Máy ép phun nghiêng.

-Bộ phận khuôn và các bộ phận vòi phun không nằm trên trục trung tâm mà tạo thành một góc lệch tâm Hướng phun và giao diện nằm trên cùng bề mặt khuôn.

-Đặc điểm: Phù hợp cho các trung tâm gia công các sản phẩm có bề mặt phẳng không được để lại dấu vết trên bề mặt phẳng của sản phẩm -Máy ép phun nghiêng có diện tích nhỏ hơn máy ép phun ngang, nhưng nhựa được điền vào khuôn dễ dàng do góc nghiêng xuống Đây là loại máy ép phun được sử dụng nhiều cho các máy nhỏ.

d Máy ép phun nhiều chế độ quay.

-Máy đặc biệt nhiều khuôn được đặc trưng bởi cấu trúc thiết bị quay kẹp, khuôn bố trí xung quanh trục quay

-Đặc điểm: Đây là loại máy ép phun phát huy khả năng hóa dẻo để rút ngắn chu kỳ sản xuất và nâng cao năng lực sản xuất của máy, đặc biệt máy thích hợp cho làm mát và khối lượng nhựa lớn trong một thời gian dài, nó hỗ trợ thời gian làm mát và tăng lượng nhựa trong sản xuất sản phẩm -Tuy nhiên hệ thống khuôn kẹp lớn, phức tạp, lực khóa nhỏ do đó máy được sử dụng trong sản xuất đế, bệ và một số các sản phẩm khác.

3. Cấu tạo chung của máy ép phun nhựa.

 Khi làm việc với máy ép nhựa phun như: vận hành máy, bảo trì bảo dưỡng máy và sửa chữa máy rất cần biết 05 hệ thống cơ bản của máy ép nhựa phun sau:

làm cho trục vít quay và chuyển động tới lui tạo lực cho chốt đẩy và

sự trượt của lõi mặt bên Hệ thống này bao gồm: bơm, van, motor, đường ống đẫn và thùng chứa dầu v

cấp điện cho

Motor điện và hệ

thống điều khiển nhiệt cho khoang chứa nhựa thông qua các vòng nhiệt đảm bảo toàn hệ thống hoạt động ổn định thông qua hệ thống dây dẫn và tủ điều khiển.

Hệ thống làm nguội cung cấp nước hoặc dung dịch ethyleneglycol

để làm nguội khuôn, dầu thủy lực và ngăn không cho nhựa thô ở cuống phễu bị nóng chảy, vì khi nhựa bị nóng chảy thì phần nhựa thô phía trên khó chạy vào khoang chứa nhựa Nhiệt trao đổi cho dầu thủy lực vào khoảng 90-120 độ F Bộ điều khiển nhiệt nước (water temperature controller) cung cấp 1 lượng nhiệt, áp suất, dòng chảy thích hợp để làm nguội nhựa nóng trong khuôn.

IV. Giới thiệu khái quát về 1 số đặc điểm của hệ thống thủy lực trong máy phun ép.

1) Cấu tạo: Hệ thống thủy lực gồm có các phần chính và chức

năng của nó như sau:

a) Bơm nguồn: Có chức năng cung cấp năng lượng của dòng chất lỏng công tác cho cơ cấu chấp hành Thiết bị tạo năng lượng cho dòng chất lỏng ở đây là bơm thủy lực, với động cơ dẫn động là loại động

cơ điện xoay chiều ba pha.