Thiết kế nhà máy sản xuất ghế composite phục vụ cho bệnh viện, trường học,… năng suất 100 000 sản phẩm trên năm

Thiết kế nhà máy sản xuất ghế composite phục vụ cho bệnh viện, trường học,… năng suất 100 000 sản phẩm trên năm

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

LỜI MỞ ĐẦU

Composite là vật liệu truyền thống có từ lâu đời, không những được sử dụngrộng rãi từ lâu ở các nước trên thế giới, mà chúng còn được sử dụng nhiều ở ViệtNam trong hầu hết các ngành, lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân.Đến nay,composite đã có mặt trên hầu hết mọi lĩnh vực của nền kinh tế Từ công nghiệp dândụng, y tế, thể thao, giao thông vận tải, cho đến các ngành công nghiệp nặng ( chếtạo máy bay, đóng tàu,điện lực, hóa chất,…) đặc biệt là trong ngành hàng không vũtrụ

Sở dĩ composite được ứng dụng và phát triển rộng rãi như vậy, vì chúng rất bền

và nhẹ Muốn thiết kế xây dựng, sản xuất bất cứ một cái gì, thì câu hỏi đầu tiên đặt

ra là kết cấu của sản phẩm đó được làm từ vật liệu gì? Rất nhiều đòi hỏi khắt khecủa kĩ thuật và công nghệ hiện đại, chỉ có vật liệu composite mới đáp ứng nổi.Vìthế, ngành khoa học công nghệ vật liệu là ngành mũi nhọn của sự công nghiệp hóa,hiện đại hóa Vật liệu composite là vật liệu của tương lai

Từ những ứng dụng và tầm quan trọng của composite, em đã chọn đề tài: Thiết

kế nhà máy sản xuất ghế composite phục vụ cho bệnh viện, trường học,… năng suất 100.000 sản phẩm/năm Nhằm tạo ra sản phẩm nhẹ, bền, đơn giản thích hợp

đặt ở những nơi công cộng phục vụ con người

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE1.1 Lịch sử hình thành và phát triển vật liệu composite

Vật liệu composite đã được phát hiện từ rất lâu đời và phổ biến cho đến hiệnnay Với những tính năng ưu việt của nó, con ngời không ngừng tìm tòi và tối ưuhóa những khả năng ứng dụng rất rộng rãi của nó, hiện đại hóa loại chất liệu này.Với một bề dày lịch sử rất lớn (từ khoảng 5000 năm trước công nguyên đến hiệnnay) Composite đã mang đến cho loài người nhiều ứng dụng tiện nghi, tô màu chocuộc sống có những công trình đẹp, những vật dụng đẹp,…

Từ thời cổ đại, con người đã biết vận dụng chất liệu này vào cuộc sống như làmgốm, làm nhà bằng đất sét và đá trộn lại với nhau Sự phát triển của vật liệucomposite thật sự được khẳng định, chứng minh vị thế của mình vào những năm

1930, khi mà hai nhà khoa học Stayer và Thomat đã nghiên cứu và ứng dụng thànhcông sợi thủy tinh Còn nhà khoa học Fillis và Foster đã biết ứng dụng sợi thủy tinh

để gia cường cho polyester không no Với phát minh này đã ứng dụng vào việc chếtạo máy bay, tàu chiến cung cấp cho cuộc tranh đấu của thế chiến thứ hai trên thếgiới

Cho đến năm 1950 nhựa epoxy cùng với các sợi polyester, sợi nylon đã ra đời

mở ra bước đột phá cho ngành vật liệu composite

Và cho đến hiện nay vật liệu composite đã đa dạng về thành phần chất nền vàchất cốt Có rất nhiều loại để nhà sản xuất lựa chọn phù hợp với yêu cầu của sảnphẩm [1]

1.1.1 Tình hình phát triển vật liệu composite trên Thế giới

Chính vì những đặc tính tốt của vật liệu composite nên đã được các nhà nghiêncứu trên thế giới chú tâm Việc nghiên cứu đã có những ứng dụng rất thành côngđược thế giới áp dụng Trong cuộc chiến tranh thế giới thứ hai, nhiều nước đã biếtchế tạo máy bay, tàu chiến, vũ khí để phục vụ thế chiến của họ

Đến nay, vật liệu composite đã được sử dụng để chế tạo nhiều chi tiết, linh kiệntrong các ngành công nghiệp Từ công nghiệp máy móc thiết bị đến công nghiệpdân dụng trong đời sống Dựa trên những tính năng đa dạng, đặc biệt như giảmđược trọng lượng, tăng khả năng chịu mài mòn, mẫu mã đẹp, tiết kiếm nhiên liệu,…Ngoài ra nó còn được ứng dụng vào ngành y tế như hệ thống chân, tay giả, ghép sọ,răng giả,…Composite đã góp phần vào nền kinh tế quốc dân.

Biểu đồ dưới đây cho thấy phần nào ngành vật liệu composite ngày càng có vịtrí trong ngành công nghiệp hàng không

Hình 1.1:Tiêu thụ các loại vật liệu trong ngành công nghiệp hàng không năm 2010 [2]

1.1.2 Tình hình phát triển vật liệu composite

Công nghệ chế tạo các sản phẩm từ composite ở Việt Nam chưa thật sự hiện đạinhư các nước trên thế giới Nhưng cũng đã tạo ra những sản phẩm rất chất lượng,mẫu mã đẹp, bền, chắc,…có tính ứng dụng rất cao, được nhiều nhà đầu tư sản xuấtchọn lựa.

1.2 Các thành phần của vật liệu composite

1.2.1 Khái niệm

Vật liệu composite là được chế tạo bằng cách trộn từ hai hay nhiều thành phầnkhác nhau, nhằm tạo ra loại vật liệu hoàn toàn mới có tính năng ưu việt hơn hẳnnhững vật liệu thành phần ban đầu (tốt về cơ lý, độ bền) Vật liệu composite có cơtính và lí tính thay đổi nhưng hóa tính không thay đổi do các thành phần chỉ bấu vàonhau chứ hai pha không tham gia phản ứng với nhau

Vật liệu composite bao gồm: thành phần cốt (các sợi, hạt,…) nhằm đảm bảo chocomposite có những tính năng cơ học cần thiết, và vật liệu nền kết dính đảm bảocho sự liên kết giữa các thành phần với nhau Muốn sử dụng vật liệu composite loạinào thì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố trước hết vào đặc tính cơ, lý, hóa của cácnguyên liệu thành phần, cách phân bố của vật liệu cốt, độ bền vững của sự liên kếtgiữa nền và cốt [3]

Vật liệu composite cơ bản gồm có năm thành phần sau: thành phần nền, chấtđộn, chất pha loãng, chất tách khuôn, chất làm kín và các phụ gia khác, chất xúc tác,chất xúc tiến

Composite có một số tính năng ưu việt sau:

- Khả năng chế tạo thành các kết cấu sản phẩm theo những yêu cầu kỹthuật khác nhau mà ta mong muốn

- Phần cốt của composite có độ cứng, độ bền cơ học cao

- Vật liệu nền luôn đảm bảo cho các thành phần liên kết hài hoà tạo nêncác kết cấu có khả năng chịu nhiệt và chịu sự ăn mòn của vật liệu trongđiều kiện khắc nghiệt của môi trường [3]

Bên cạnh đó cũng có một số nhược điểm: khó tái chế, tái sử dụng khi bị hưhỏng, giá thành nguyên liệu thô tương đối cao, phương pháp gia công tốn nhiều thờigian, phức tạp trong phân tích cơ, lý, hóa tín của mẫu vật, chất lượng sản phẩm phụthuộc nhiều vào trình độ công nhân.

1.2.2 Phân loại

Vật liệu composite có rất nhiều loại, do chúng được cấu thành từ các thành phầnngiêu liệu khác nhau Về mặt công nghệ, chúng ta phân loại composite theo bảnchất của vật liệu nền Dựa vào pha nền vật liệu composite có bốn loại cơ bản sau:

- Vật liệu composite polymer.

- Vật liệu composite kim loại.

- Vật liệu composite gốm.

- Vật liệu composite cacbon.

Ngoài ra dựa vào vật liệu cốt sợi thì được phân loại như sau: composite cốt sợithủy tinh, composite cốt sợi bor, composite cốt sợi bazan, composite cốt sợi cacbon,

…[3] Sợi thủy tinh có thể kết lại thành vải thủy tinh, tấm thủy tinh,…những vậtliệu này cũng độn được trong composite

1.2.3 Vật liệu nền của composite

Vật liệu nền giữ vai trò cực kì quan trọng trong việc chế tạo ra vật liệucomposite Chính vì vậy, chúng phải đáp ứng được những yêu cầu mà sản phẩm cầncó

Không thể không kể đến những yêu cầu về cơ lí đối với vật liệu nền, đòi hỏi vậtliệu nền phải đảm bảo được cho vật liệu composite làm việc tốt trong những điềukiện khác nhau (thời tiết, tia UV, hóa chất,…), đảm bảo sự làm việc đồng đều, bềnvững khi chịu tải

Yêu cầu về công nghệ vật liệu nền phải đảm bảo có độ nhớt phù hợp (nếu quáđặc thì có thể dùng chất pha loãng), có khả năng phân bố đều vật liệu cốt và kếtdính được với chúng, bảo tồn được những tính năng vốn có của của dầm cốt, các hạtđộn, đảm bảo sự kết dính vững chắc, đảm bảo độ co tối thiểu [3]

Đối với composite polymer, vật liệu nền thường sử dụng là nhựa nhiệt rắn vànhựa nhiệt dẻo

Nhựa nhiệt dẻo là các polymer mạch thẳng, khi nung nóng sẽ chảy ra, nếu sau đólàm nguội thì chúng sẽ cứng lại và chúng ở trạng thái thuận nghịch (tức có khả năngtái chế được) Một số loại như: PE, PS, ABS, PVC,

Vật liệu nền nhiệt rắn có độ nhớt thấp, dễ hòa tan và đóng rắn lại khi nung nóng

và sau khi đóng rắn tạo thành cấu trúc mạng lưới không thuận nghịch (nếu ta nunglại thì nó sẽ không chảy ra, không thể tái chế được) Một số loại như: PU, epoxy,polyester không no, Nhìn chung nhựa nhiệt rắn cho vật liệu có cơ tính cao hơnnhựa nhiệt dẻo

Trong một số trường hợp người ta thêm các dung môi vào vật liệu nền, nhằmgiảm độ nhớt, làm quá trình phối hợp giữa vật liệu nền và vật liệu cốt được dễ dànghơn

Chất độn đóng vai trò là chất chịu ứng suất tập trung vì chúng thường có tínhchất cơ lý cao hơn nhựa.

Hình 1.2: Vải sợi thủy tinh (Nguồn: Công ty vật liệu composite Toàn Tiến)

Hình 1.3: Sợi cacbon (Nguồn: Công ty NECON)

Hình 1.4: Sợi aramid (Nguồn: The Olymsafety Solution)

Độn dạng hạt, thường dùng là: silica, CaCO3, cao lanh, đất sét,…ưu điểm củađộn hạt là:

- Giá thành thấp hơn độn sợi.

- Tăng khả năng tiếp xúc với vật liệu nền.

- Tăng độ bền cơ lí, hóa, nhiệt, điện, khả năng chậm cháy đối với độn tăng

cường

- Giảm sự tạo bọt khí trong nhựa có độ nhớt cao.

- Bề mặt vật liệu đẹp, hạn chế co rút khi đóng rắn.

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SẢN PHẨM2.1 Giới thiệu sản phẩm

Sản phẩm của nhà máy sản xuất là ghế dùng để cung cấp cho trường học, bệnhviện, hay sân vận động

Ngày nay tại các bến bãi, hành lang trường học, bệnh viện, công ty hay ở nhữngnơi công cộng, việc sử dụng ghế băng chờ là giải pháp tốt nhất và không thể thiếu

để phục vụ con người Thiết kế của dòng sản phẩm này được tính toán tối ưu nhấtcho việc sử dụng ở những nơi công cộng về độ bền, mẫu mã đẹp mắt cũng như tínhnăng và giá thành phù hợp Ghế băng chờ bằng nhựa composite với nhiều màu sắc,chất liệu nhựa bền đẹp, dễ dàng lau chùi Chân ghế chữ vòng cung mới lạ mang lại

sự chắc chắn, vững chãi khi sử dụng

Kích thước của khung sắt: dài 2m6 x cao 80cm x rộng 60cm Chất liệu: khungsắt sơn tĩnh điện, lưng nhựa Một dãy băng gồm có 5 ghế

Với vật liệu bằng nhựa composite có thể tạo ra rất nhiều mẫu mã đẹp, tùy theo

sở thích của cơ quan yêu cầu

Hình 2.5: Băng ghế chờ ở bệnh viện, trường học (Nguồn: Công ty Hòa Phát)

Hình 2.6: Ghế băng chờ (Nguồn: Công ty Foshan Suniver Furiture Industry co,ltd).

Bavia: sản phẩm phải được gọt sạch các góc cạnh trên bề mặt sản phẩm

Màu: đúng theo màu yêu cầu của khách hàng

Kích thước: Theo tiêu chuẩn đã chọn

CHƯƠNG 3 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT

Nguyên liệu dùng để sản xuất ghế composite của nhà máy là loại nhựa đi từ nhựapolyester không no (UPE) và chất cốt gia cường là sợi thủy tinh

ra chúng còn có ưu điểm là độ nhớt thấp, đảm bảo dễ thao tác với các sợi cốt, khảnăng đóng rắn có thể xảy ra trong một khoảng rộng các mức dộ nhiệt độ khác nhau

và không cần phải thêm áp lực, trong quá trình polymer hóa không có các chất thấpphân tử thoát ra

Nhưng UPE cũng có nhược điểm là các đặc tính cơ học không cao khi đóng rắn,khi đóng rắn tỏa ra lượng nhiệt Để khắc phục hiện tượng này ta dùng sợi thủy tinh

để độn gia cường Sợi thủy tinh được sử dụng rộng rãi để chế tạo vật liệu compositepolymer Sợi thủy tinh có nhiều tính năng ưu việt như là nhẹ, chịu nhiệt khá, ổnđịnh với các tác động hóa sinh, có độ bền cơ lí cao và độ dẫn nhiệt thấp, dễ thấmướt nhựa, giá thành rẻ, có nhiều nhà cung cấp với chủng loại đa dạng trên thịtrường

3.2 Nhựa polyester không no (UPE)

Polyester không no là loại nhựa nhiệt rắn, sử dụng rất rộng rãi trong ngành vậtliệu composite Là một chất nền trong composite, với vai trò cực kì quan trọng.Chúng là chất kết dính, tạo môi trường phân tán, đóng vai trò truyền ứng suất sang

3.2.1 Khái niệm polyester không no

Nhựa polyester không no là sản phẩm đa tụ của acid hữu cơ không no hoặcanhydrite của chúng với các ancol đa chức (glycol) Những nhựa này là những chấtrắn (hay là nhựa nhiệt rắn), dễ hòa tan trong những dung môi khác nhau

Nhựa polyester là loại nhựa nhiệt rắn, tỏa nhiệt trong quá trình đóng rắn Khi sửdụng chất xúc tác quá mức sẽ dẫn đến hiện tượng bốc cháy trong quá trình đóngrắn

Công thức cấu tạo: -R-COO-R- Với R là nhóm có nối đôi, không no

3.2.2 Phân loại

Polyester có nhiều loại, đi từ các acid, glycol và monomer khác nhau, mỗi loại

có những tính chất khác nhau Nó có tính chất khác nhau do polyester tổng hợp phụthuộc vào nhiều yếu tố khác nhau về phương pháp tổng hợp, thành phần nguyênliệu, trọng lượng phân tử, chất đóng rắn, chất độn,…

Có thể phân loại polyester theo hai cách sau:

Cách 1:

- Polyester no: là polyester được điều chế từ axit và rượu đa chức no.

- Polyester không no: là polyester được điều chế từ hoặc axit hoặc rượu đã

chức không no

Cách 2:

- Polyester nhiệt dẻo: thu được từ axit và rượu hai chức.

- Polyester nhiệt rắn: thu được từ hoặc axit hoặc rượu ba chức trở lên.

Theo cấu trúc đơn vị thì polyester có sáu loại sau: orthophthalic, isophthalic,terephthalic, chlorendic, bisphenol A fumarate, dicyclopentadien Nhưng có hai loạipolyester thường được sử dụng trong công nghệ composite:

- Nhựa orthophthalic cho tính kinh tế cao, được sử dụng rộng rãi, dùng làm các sản phẩm composite đa dụng, ít có khả năng chịu ảnh hưởng thời tiết và ánh sáng mặt trời, tia UV

- Nhựa isophthalic có khả năng chịu môi trường ngoài trời, tia UV, chịu hoáchất tốt hơn orthophthalic Loại này ứng dụng làm Gelcoat, làm khuôn, cácsản phẩm đặt ngoài trời [5].

3.2.3 Tính chất

Khi đã đóng rắn, polyester rất cứng và có khả năng kháng hoá chất Quá trìnhđóng rắn hay tạo liên kết ngang được gọi là quá trình polymer hóa Đây là phản ứnghoá học chỉ có một chiều Cấu trúc không gian này cho phép nhựa chịu tải được màkhông bị giòn

Bằng cách thay đổi các yếu tố về nguyên liệu tổng hợp, phương pháp sản xuất,trọng lượng phân tử, hệ đóng rắn, hệ chất độn Người ta sẽ tạo ra nhiều loại nhựaUPE có các tính chất đặc biệt khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng

Polyester đóng rắn bằng axit, dung dịch muối axit và trung tính, các dung môi

có cực, nhưng không bền kiềm,keton, anilin, CS2…

Ở trạng thái không đóng rắn các polyester có độ nhớt thấp trung bình hoặc cao

Ở trạng thái rắn trong suốt hoặc không trong suốt

Nhược điểm: độ co ngót lớn, chịu nhiệt không cao, độ bền va đập không đạt.Cần phải chuẩn bị hỗn hợp nhựa trước khi sử dụng Nhựa và các phụ gia khácphải được phân tán đều trước khi cho xúc tác vào Phải khuấy đều và cẩn thận đểloại bỏ bọt khí trong nhựa ảnh hưởng quá trình gia công Điều này rất quan trọng dobọt khí còn trong nhựa sẽ ảnh hưởng tính chất cơ lý, làm cấu trúc sản phẩm bị yếu.Cần phải chú ý việc dùng xúc tác và xúc tiến với hàm lượng vừa đủ sẽ cho vật liệunhững tính chất tốt nhất Nếu quá nhiều xúc tác sẽ làm quá trình gel hoá xảy ranhanh hơn, quá trình đóng rắn tỏa ra lượng nhiệt lớn làm cháy sản phẩm, sản phẩmtrở nên giòn, nứt, dễ gãy vở, bị vàng màu không được màu như mong muốn Ngượclại, nếu ít xúc tác thì quá trình đóng rắn sẽ bị chậm lại, làm sản phẩm không có độbền tốt Vì vậy, ta phải tính toán để có được lượng xúc tác vừa phải để những sảnphẩm làm từ vật liệu composite được chất lượng tốt hơn [5]

3.2.4 Sản xuất

Để sản xuất ra polyester trước đây người ta dùng phương pháp một giai đoạntức là đun nóng hổn hợp ở nhiệt độ cao Ưu điểm là tổng thời gian phản ứng giảm,còn nhược điểm là tổn thất nhiều nguyên liệu (nhất là các anhydrite và axit thănghoa) Vì vậy phương pháp này ít được sử dụng

Ngày nay người ta đã thay thành phương pháp hai giai đoạn để tổng hợppolyester như sau:

Giai đoạn đầu: đun nóng hổn hợp ở nhiệt độ thấp 98 -120ºC phần lớn là tạo racác monoester, giữ thời gian thích hợp

Giai đoạn sau: nâng nhiệt độ lên đến 260 - 280ºC và giữ nhiệt độ này đến khi CA

từ 1 -25 thì ngừng phản ứng Cuối cùng làm lạnh đến nhiệt độ 150 - 180ºC, nếudùng polyester lỏng thì đem đóng thùng còn nếu dùng polyester rắn thì rót ra băngtải kim loại, làm nguội, đem đập, nghiền, sàng

3.2.5 Ứng dụng

Nhựa polyester chủ yếu dùng làm vật liệu nền trong sản phẩm composite: Chậucomposite, bàn ghế composite, thùng chứa hàng composite, cano, máy bay, xâydựng, hàng không vũ trụ,…

Nhựa polyester không no được dùng phổ biến để sản xuất chất kết dính (phụ giacho xi măng), màng phủ, vật liệu ép, chất dẻo thủy tinh,…

3.2.6 Yêu cầu của UPE khi làm ghế

Khi làm ghế thì polyester cần phải có một số đặc tính:

- Bền, vững chắc về cơ, lí, hóa tính.

- Độ nhớt phù hợp để sợi thủy tinh được thấm ướt dễ dàng, tạo điều kiện

cho gia công tốt hơn

- Thời gian đóng rắn phải nhanh, tăng năng suất.

- Có khả chịu được môi trường, tia UV, thời tiết khắc nghiệt.

Chính vì những đặc tính này nên nhà máy sản xuất ghế composite sẽ chọn loạipolyester resin qualipoly 8120 8120 là nhựa polyester không bão hòa, đóng rắn rấtnhanh, thích hợp cho việc sản xuất các sản phẩm composite bằng phương pháp đắptay và bằng súng phun, như tàu biển, thuyền buồm, đồ nội thất, đồ gia dụng, chậucomposite, tủ điện composite, tàu thuyền composite, du thuyền composite, bình gascomposite, bồn chứa composite Bọc phủ nền composite (các công trình liên quantới hóa chất), nhà vệ sinh công cộng composite, thùng rác composite, canocomposite, thùng xe đông lạnh composite, các linh kiện thay thế xe bán tải, đồ chơingoài trời composite, ống dẫn khí composite, ống dẫn nước composite, thùng chứahàng composite, bàn ghế composite, bể bơi composite,…

- Hiệu quả thixotropic cao.

- Là nhựa không bão hòa, thời gian đóng rắn nhanh.

- Là loại nhựa nhiệt rắn, tỏa nhiệt trong quá trình đóng rắn Sử dụng chất

xúc tác quá liều có thể dẫn đến hiện tượng bốc cháy trong quá trình đóngrắn ngoài ra sản phẩm tạo thành sẽ bị giòn và dễ gãy, vỡ

- Thời gian sử dụng giảm nếu nhiệt độ bảo quản tăng ( Chú ý: không để

trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời hoặc gần các ống dẫn hơi nước Đậy kínhthùng chứa để ngăn chặn việc thất thoát đơn phân tử và độ ẩm

Bảng 3.1: Một số thông số kĩ thuật của loại nhựa 8120

Nguồn cung cấp polyester chủ yếu là: Đài Loan, Trung Quốc, Hàn Quốc,Malaysia,…Nguyên liệu nhựa polyester nhà máy sử dụng là loại 8120 nhập từ ĐàiLoan.

3.3 Sợi thủy tinh

3.3.1 Khái niệm

Bằng cách kéo sợi các sợi thủy tinh có khả năng kéo sợi được (thủy tinh dệt) sẽtạo ra được sợi thủy tinh Những sợi thủy tinh kéo sợi được có đường kính nhỏ vàichục micro mét (mảnh hơn sợi tóc) Khi đó các sợi thủy tịn sau khi kéo sẽ mấtnhững nhược điểm của thủy tinh khối như: giòn, dễ nứt gẫy, mà trở nên có nhiều ưuđiểm về cơ học hơn

Sợi thủy tinh được sử dụng rộng rãi để chế tạo vật liệu composite polymer.Những đặc điểm không thể bỏ qua của sợi thủy tinh là nhẹ, chịu nhiệt khá, ổn địnhvới các tác động hóa sinh, có độ bền cơ lí cao và độ dẫn nhiệt thấp [3]

Sợi thủy tinh có các đặc tính sau: là chất vô cơ dẻo hơn sợi thực vật hoặc độngvật, không thể thắt nút, không cháy, không đàn hồi hay dãn rộng ra, không dẫn điện,chúng không mục nát, không thấm nước, bền với hầu hết các axit

3.3.2 Phân loại

3.3.2.1 Sợi MAT cắt ngắn

Sợi MAT là sợi được làm từ các tao sợi cắt ngắn có chiều dài khoảng 50mm.Chúng được liên kết lại với nhau bằng chất tẩm dính, và phân bố ngẫu nhiên theonhiều chiều hướng khác nhau MAT có độ bền cơ học trung bình Do phân bố ngẫunhiên theo nhiều hướng nên cường độ không ưu tiên cho hướng nào

Hình 3.7 Sợi thủy tinh cắt ngắn (Nguồn: Alibaba)

MAT được sản xuất và cung ứng trên thị trường với trọng lượng đơn vị khácnhau, tức chiều dày khác nhau: 200, 300, 450 g/m2, chiều rộng 1÷2.3m [5]

3.3.2.2 Sợi MAT liên tục

Sợi MAT liên tục được làm từ các tao sợi liên tục được tẩm dính lại với nhauchứ không dùng phương pháp dệt Sợi MAT này dùng để gia cường cho các vật liệucomposite loại xoay và rất phù hợp khi sử dụng khuôn kín Nó có độ bền cơ họccao, các lớp nhất quán đều nhau [5]

3.3.2.3 Băng vải thủy tinh

Băng vải thủy tinh là loại băng vải dệt dài, chiều rộng nhỏ (hẹp) dùng để giacường ở chỗ có tiết diện khó (nhỏ, hẹp, dài, sâu, xoắn) cho sửa chữa và công nghệsúng phun bắn Nó được sản xuất với các chiều rộng và dày khác nhau [5]

Hình 3.8: Băng vải thủy tinh ( Nguồn: Công ty Hưng Thịnh).

3.3.2.4 Vải roving dệt

Hình 3.9: Vải roving dệt thôi ( Nguồn: Công ty Hưng Thịnh)

Đây là vải dệt từ các sợi roving với các chiều dày khác nhau: từ 300g/m2 đến gần1000g/m2 Loại vải roving dày trên 500g/m2 – 1000g/m2 thường được áp dụng chocác sản phẩm lớn, laminat dày như: bồn hứa, tàu thuyền,…Vải roving dễ thấmresin, giá thành rẻ hơn, thường được kết hợp với MAT (CSM) để tăng cường độchịu uốn, va đập và tiết kiệm lao động, resin

3.3.3 Tính chất

Đặc trưng cơ lí hóa của sợi thủy tinh phụ thuộc chủ yếu vào các nguyên liệuthành phần dùng để kéo sợi

Bảng 3.2: Đặc tính điển hình của sợi thủy tinh [3].

Sợi thủy tinh được sản xuất chủ yếu theo ba phương pháp sau:

- Kéo sợi từ dung dịch nóng chảy qua khuôn: quá trình này chỉ có một giai

đoạn

- Kéo sợi từ những phôi thủy tinh được sấy nóng: quá trình này thực hiện

trong hai giai đoạn

- Nhận được những sợi ngắn từ các tia dung dịch nóng chảy bằng cách thổi

bằng không khí, gas, hơi,…[3]

Sợi thủy tinh vừa cách điện lại chịu được nhiệt độ cao nên có thể kết hợp vớichất liệu nhựa tạo thành các nguyên liệu tổ hợp sợi thủy tinh

Tính hút âm thanh của bông thủy tinh cũng rất tốt, do vậy nó được dùng làm cácnguyên liệu giữ nhiệt, cách nhiệt, cách âm, chống chấn động và lọc trong nhiềungành công nghiệp

Sợi thủy tinh còn được sử dụng trong các lĩnh vực y học, thông tin liên lạc gópphần mang lại nhiều thành tựu to lớn trong sự phát triển chung của xã hội

3.4 Một số loại sợi khác

3.4.1 Sợi bor

S i Bor hay Bore (ký hi u hóa h c là B), là m t d ng s i g m thu ợ ệ ọ ộ ạ ợ ố được nhờ

phương pháp k t t a S i bor bán th trế ủ ợ ở ị ường có hai d ng: dây s i dài g m nhi uạ ợ ồ ề

s i nh song song, b ng ã t m th m dùng ợ ỏ ă đ ẩ ấ để qu n ng, v i ấ ố ả đồng phương

Hình 3.10: Sợi bor (Nguồn: Specialty Materials)

Khi dùng sợi bor trong vật liệu composite có tác dụng làm tăng độ bền, tăngmodul đàn hồi của vật liệu Một đặc tính nổi bật của sợi bor so với các sợi khác là

độ cứng trượt cao, modul trượt của sợi bor có thể vượt quá 180 GPa [3] Bên cạnh

đó cũng có nhược điểm là đặc tính cơ lý sẽ giảm rất nhanh khi làm việc ở nhiệt độ400ºC Sợi bor có tính bán dẫn nên sẽ làm giảm đi tính dẫn nhiệt, dẫn điện của vậtliệu compsite Nó được dùng trong sản xuất composite với vật liệu nền là nhômhoặc polymer

3.4.2 Sợi hữu cơ

Sợi hữu cơ aramit có độ bền rất cao và modul đan hồi cao Chúng có độ bền caokhi kéo, ổn định tốt với nhiệt độ, có độ bền va đập cao, không cháy, cách điện, cáchnhiệt tốt Vật liệu composite sử dụng cốt sợi hữu cơ có độ bền khi nén và khả năngtương thích với nền polymer thường kém hơn so với sợi thủy tinh Sợi hữu cơ hút

ẩm nhiều nên làm cho đặc tính cơ lí của sợi giảm đi 15 -20% [3]

3.4.3 Sợi cacbon

Sợi cacbon dùng trong vật liệu composite với ưu điểm rất nhẹ, có khả năng chịuđược nhiệt đó cao lên đến vài nghìn độ ở môi trường trơ, hệ số ma sát và dãn nởnhiệt rất thấp, rất bền với điều kiện khắc nghiệt của khí hậu, hóa chất, có độ cứngrất cao Nhưng sợi cacbon có giá thành rất cao

Hình 3.11: Vải sợi cacbon (Nguồn: Specialty Materials)

3.4.4 Sợi kim loại

Để có hiệu quả và tăng tính kinh tế, người ta dùng sợi kim loại làm cốt sợi trongvật liệu composite Tùy theo composite làm việc ở điều kiện nào mà ta chọn kimloại làm sợi khác nhau Chẳng hạn như, với composite dùng ở nhiệt độ cao thì tadùng cốt sợi vonfram hoặc molipđen, còn với composite làm việc ở điều kiện nhiệt

độ thấp thì dùng sợi thép hoặc sợi berilic Mỗi loại sợi kim loại tùy vào cái kim loại

mà ta có tính chất của sợi khác nhau

Hình 3.12: Sợi thép micro (Nguồn: Công ty VHATECHNO).

3.5 Chất pha loãng

Khi sử dụng polyester người ta có cho styrene vào nhựa nhằm mục đích để phaloãng hổn hợp để có thể kiểm soát độ nhớt chính xác hơn và nhựa có thể thấm ướtđược các sợi cốt gia cường, ngoài ra nó còn là cầu nối ngang trong phản ứng kếtmạng của nhựa Những styrene đáp ứng được những yêu cầu này thì được gọi là tácnhân pha loãng hoạt tính Styrene có khả năng đáp ứng được yêu cầu trên với chiphí thấp và cải thiện được tính chất vật lí của nhựa, làm tăng hiệu quả sản xuất, làmtăng độ cứng của vật liệu

Hình 3.13: Styrene monomer (Nguồn: Công ty NB Chemical)

Styrene cũng là một chất pha loãng hiệu quả và tương đối rẻ tiền Nó rất dễ phaloãng với hầu hết các loại nhựa hiện nay, làm cho hỗn hợp nhựa dễ thấm ướt sợi giacường Tuy nhiên, styrene là một trong các chất gây ô nhiễm không khí khí, nó bayhơi độc ra môi trường Vì vậy, chúng ta phải giảm lượng hơi styrene bay ra trongquá trình sản xuất composite.

Ngoài ra còn có các chất pha loãng khác như: metyl mate acrylate (MMA),vinyl, triallil xianuarat,…nhưng styrene vẩn là chất được sử dụng nhiều nhất [6]

Chất xúc tác đóng rắn được cho vào nhựa trước khi gia công Được cho với hàmlượng từ 1 – 2%, nếu cho quá liều sẽ dẫn đến không đạt được sản phẩm mongmuốn, cho ít hơn thì cũng không được vì quá trình đóng rắn chậm làm tính chất sảnphẩm xấu đi Vai trò của chất xúc tác là tạo gốc tự do kích động cho quá trình xúctác phản ứng đồng trùng hợp

Chất xúc tác được sử dụng phổ biến trong công nghệ gia công vật liệu composite

là : MEKP, butanox, BPO,…

Hình 3.14: Chất xúc tác đóng rắn MEKP.

Nếu cần thiết có thể dửa dụng thêm chất xúc tiến ( cobalt, các amin bậc ba,MEKP,…) dùng để thúc đẩy nhanh quá trình đóng rắn của nhựa và gelcoat Dùngchất xúc tiến có thể giảm được nhiệt độ và thời gian đóng rắn một cách đáng kể [6]

3.7 Gelcoat

Gelcoat là nhựa polyester bất bão hòa trong monomer styrene ở dạng chất lỏngthường được sử dụng để làm lớp bề mặt cho sản phẩm composite Gelcoat thường

có tính chất tốt hơn so với nhựa polyester thông thường

Gelcoat có các công dụng chính như sau:

gelcoat có tính chất tốt, chống thấm nước

Gelcoat có hai dạng màu là màu trắng và màu trong

Một số đặc tính của gelcoat:

- Bền với thời tiết, kháng UV, khả năng duy trì độ bóng lâu.

- Có khả năng chống nước, chịu ẩm tốt

- Có tính thẩm mĩ, có thể phối màu cho các sản phẩm composite

3.8 Chất tách khuôn

Trong ngành kỹ thuật khuôn, có rất nhiều loại khuôn giúp tạo ra những sản phẩmrất đa dạng trên thị trường Nó được làm theo nhiều phương pháp gia công khácnhau gồm có : Ép phun, ép nén, ép đùn, thổi và đổ khuôn, Ngoài vật liệu làmkhuôn và vật liệu tạo ra sản phẩm, người ta còn phải sử dụng chất chống dínhkhuôn, hay còn gọi là chất tách khuôn Chất tách khuôn là lớp giữa khuôn và sảnphẩm, tạo ra hiệu ứng trượt để tách sản phẩm ra khỏi khuôn một cách dễ dàng.Chất chống tách khuôn thường là một loại dầu Silicone được quét lên mặt trongcủa khuôn, hay có thể là dầu mỏ, mỡ heo, Wax Tuy nhiên, với các vật liệu và kỹthuật gia công khác nhau thì các thành phần hóa chất phối hợp trong công thứcchống dính phải khác nhau để đạt được hiệu quả tách khuôn cao nhất

Khi lựa chọn chất chống dính khuôn thì phải quan tâm đến vật liệu khuôn và loạinguyên liệu sản xuất ra sản phẩm là gì Nếu cấu trúc tạo thành khuôn có nhiều thànhphần phức tạp thì chất chống dính cũng phức tạp

Một yếu tố quan trọng là chất chống dính không bám dính lên bề mặt khuôncũng như sản phẩm

Ngoài ra nếu cần thiết và nhằm tăng thêm tính thẩm mĩ cho sản phẩm người tacòn dùng thêm các phụ gia khác như: chất làm kín sản phẩm, chất thấm ướt sợi thủytinh (phần cốt), chất tăng độ phân tán, chất ngăn cản việc thoát hơi styrene

Chất tách khuôn có thể sử dụng là Paintable Release B-11

CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT4.1 Giới thiệu công nghệ RTM

4.1.1 Công nghệ RTM

RTM (Resin Transfer Molding) là một công nghệ sản xuất vật liệu compositedựa trên nguyên tắc nhựa được chuyển vào trong khuôn ở điều kiện áp suất thấp,khuôn kín tạo ra sản phẩm có kích thước chính xác, chất lượng bề mặt cao RTMcòn được gọi là công nghệ hút chân không, phương pháp này rất hay được sử dụngtrong chế tạo vật việu composite Khi sử dụng công nghệ này thù hàm lượng sợitrong hổn hợp có thể lên đến 40 -50%

Công nghệ này thường sử dụng để chế tạo các sản phẩm có kích thước lớn, hìnhdạng phức tạp và có chất lượng bề mặt đẹp Thường được ứng dụng trong ngành ô

tô, hàng không

Hình 4.15: RTM trong gia công composite (Nguồn: Composite Thuận Phú).Trong công nghệ này, chúng ta cần phải đảm bảo độ nhớt của nhựa UPE ở mộtgiới hạn cho phép nhằm để nhựa được điền đày khuôn mà không bị khuyết tật nào ởmột thời gian ngắn nhất Điều đó làm tăng năng suất của nhà máy lên cao Để làmđược, chúng ta nên duy trì nhiệt độ của nhựa và khuôn hợp lí Nếu nhiệt độ quá cao

sẽ dẫn đến hiện tương UPE đóng rắn rất nhanh và bị oxi hóa, nứt, gây ra lỗi sảnphẩm.

4.1.2 Lí do chọn công nghệ RTM

Có rất nhiều công nghệ gia công vật liệu composite từ truyền thống cho đến hiệnđại Vậy tại sao chúng ta lại chọn công nghệ này Là vì trong quy trình của RTM córất nhiều ưu điểm Chế tạo khuôn đơn giản, chi phí không cao so với phương án đúcchuyển nhựa truyền thống, RTM tạo ra sản phẩm đẹp, đồng nhất về kích thước, thểtích, ít phế phẩm và ít ảnh hưởng đến sức khoẻ và ít gây hại cho môi trường

Bên cạnh đó nó cũng có nhược điểm là chỉ kiểm soát được chất lượng một bềmặt của chi tiết sản phẩm vì nó sử dụng khuôn một mặt, khó kiểm soát được bề dày

có đồng đều hay chưa cũng như tỉ lệ của các sợi gia cường độn trong vật liệu

Hình 4.16: Một số sản phẩm gia công bằng RTM [7]

Sợi thủy tinh

MEKP Nhựa + phụ gia

Khuấy Tạo preform

Khuôn

4.2 Quy trình công nghệ sản xuất

4.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

Hình 4.17: Sơ đồ quy trình công nghệ RTM

Lấy sản phẩm

Kiểm tra

Sản phẩm

4.2.2 Thuyết minh quy trình

Hình 4.18: Gia công vật liệu composite bằng phương pháp RTM [4]

Chuẩn bị nguyên liệu bao gồm nhựa UPE, sợi thủy tinh, gelcoat, phụ gia đượcvận chuyển từ kho nguyên liệu đến nơi thực hiện

Hệ thống hút chân không RTM với mục đích đưa khí ra khỏi khuôn và duy trìđược áp suất chân không cần thiết cho khuôn Hệ thống này bao gồm có các máymóc, thiết bị như là bơm chân không, bẫy nhựa, hệ thống ống để hút khí, khuôn,băng keo, màng hút chân không, màng tách sản phẩm, màng hút khí, kẹp, giá đỡ.Quy trình làm ghế composite theo công nghệ RTM gồm có các bước như sau:

- Quét phủ một lớp chống dính, quét lớp gelcoat nhằm tạo bề mặt cho sản

phẩm

- Đặt lớp gia cường vào: sợi thủy tinh dạng mat.

- Đặt các lớp hỗ trợ dẫn nhựa.

- Tiến hành hút chân không, khi độ chân không đạt yêu cầu thì mở van

nhựa để nhựa điền đầy khuôn

- Sản phẩm đã được đông kết và định hình sau một thời gian (khoảng 45

phút) thì chúng ta tiến hành tháo sản phẩm ra khỏi khuôn

4.3 Các sự cố thường gặp

Bảng 4.3 Các khuyết tật thường gặp trong vật liệu composite (Nguồn: Công ty hóa

Hiện tượng Nguyên nhân Khắc phục

Vết nhăn - Lớp gelcoat quá mỏng

-Lớp gelcoat chưa khô

mà cho nhựa vào

-Tăng độ dày, thường là 0.25 –0.5 mm

-Kiểm tra độ dính bằng cách ấntay

Lỗ li ti Hệ thông súng phun Kiểm tra và vệ sinh súng phun

Bọt khí Súng phun quá áp Điều chỉnh lại áp thường là 40

– 80 PSI

Phòng dộp khi ngâm

nước

-Đóng rắn chưa hoàntoàn

-Sợi chưa thấm ướt tốt

-Lớp gelcoat mỏng

-Liên kết giữa các thànhphần chưa tốt

-Tăng thời gian hay chấtMEKP (1 -1.5%)

-Phun gelcoat dày hơn khoảng0.25 – 0.5 mm

Sợi bị lòi ra ngoài -Gelcoat quá mỏng

-Gelcoat chưa hoàn toànđóng rắn

- Tăng bề dày gelcoat

- Tiến hành đắp sợi khi gelcoat

đã hơi khô bề mặt

Đóng rắn chậm - Nhiệt độ thấp dưới 25

ºC-MEKP thấp

-Độ ẩm cao

-Tăng lượng MEKP

Lỗ thủng, vết sẹo Tỷ lệ nhựa và xúc tác, áp

suất chưa phù hợp, vếtdầu hoặc ẩm trên bề mặtkhuôn

Điều chỉnh lại cho phù hợp, vệsinh khuôn sạch sẽ trước khisản xuất

Mắt cá Tạp chất trên khuôn như:

bụi, ẩm, dầu,…

Vệ sinh các đường dẫn vàkhuôn

Tách màu Kỹ thuật phun Giảm hàm lượng chất pha

loãng, tránh phun chồng lênnhau, giảm bề dày mỗi lầnphun

Gelcoat bị dính sang

sản phẩm khác Sử dụng chất tách khuônchưa đúng, không tốt Chọn chất tách khuôn phù hợp.

4.4 Đơn công nghệ

Bảng 4.4: Đơn công nghệ sản xuất ghế composite

Tên nguyên liệu Phần trăm theo khối lượng

Số ngày làm việc thực tế trong một năm của nhà máy

- Một năm có tất cả 365 ngày.

- Số các ngày nghĩ trong năm bao gồm lễ, tết và ngày chủ nhật ( 1/1, 10/4

âm lịch, 30/4, 1/5, 2/9, 8 ngày tết, 52 ngày chủ nhật) Vậy có tất cả 65 ngày nghĩ trong một năm

- Số ngày bảo trì máy móc định kì: 6 ngày ( 2 tháng 1 lần).

- Số ngày gặp sự cố, rủi ro do mất điện, lỗi kĩ thuật: 4 ngày.

 Số ngày làm việc thực tế trong năm của nhà máy: 365 – 65- 6 – 4 = 290 ngày.

 Chọn phần trăm hao hụt của UPE trong quá trình sản xuất là 1,5%

 Số sản phẩm mà nhà máy sản xuất trong một ngày NSP:

 Số khuôn cần có là: NKhuôn = = 11 khuôn

 Số bơm chân không là 11 bơm

5.3 Khối lượng nguyên liệu lý thuyết

Tỷ trọng của sợi thủy tinh là: 2,5 mg/cm3

Khối lượng riêng của UPE là: 1,38 mg/cm3

Thường sử dựng UPE làm nền nhựa và gia cường bằng sợi thủy tinh thì sẽ tạo racomposite có tỷ trọng là: 1,5 mg/cm3

Diện tích của lưng ghế:

Diện tích của mặt ghế: 40 x 45 = 1800 cm2

Diện tích của chiếc ghế: SGhế = 1600 + 1800 = 3400 cm2

Khối lượng của chiếc ghế lý thuyết:

Mnhựalt = D x V = 1,5 x 3400 x 0,5 = 2550 mg = 2,6 kg

Năng suất của nhà máy là 100000 sản phẩm/năm Nếu tính theo lí thuyết thì 1năm lượng nhựa dùng để sản xuất là: mLT = 2,6 x 100000 = 260000 kg/năm = 260tấn/năm

5.4 Khối lượng của các thành phần nguyên liệu thực tế

Trong quá trình sản xuất luôn xảy ra tình trạng hao hụt nguyên liệu Vì vậy, cầnphải tính cân bằng vật chất nhằm xác định lại khối lượng nguyên liệu cần sử dụng.Việc tính toán cân bằng vật chất cần tuân theo quy tắc tổng vật chất đầu vào bằngtổng của vật chất đầu ra và tổng hao tổn

Gọi a: hao hụt nguyên liệu trong quá trình cân, %

b: hao hụt nguyên liệu trong quá trình trộn, %

c: hao hụt nguyên liệu trong quá trình chuyển nhựa vào khuôn, %

d: hao hụt nguyên liệu trong quá trình tách khuôn,%

e:hao hụt nguyên liệu trong quá trình kiểm ra, %

Giả sử nguyên liệu đầu vào MĐ=1 kg

Ta có công thức tính hao phí: MS= MĐ x (MĐ -% hao phí)

Đối với công đoạn cân: MS= 1 x = 0,999

Tương tự đối với các quá trình hao hụt khác thì ta được bảng sau

Bảng 5.5: Phần trăm hao hụt của quy trình sản xuất

Hao hụt trong quá trình MĐ % hao phí MS

Chuyển nhựa vào

khuôn bằng bơm chân

Định mức sản phẩm = năng suất yêu cầu x (100% + hệ số tổn hao)

Lượng nhựa sử dụng thực tế trong năm là: N = 260 x (1+ 0,042) = 270,92

Lượng nhựa thực tế trong ngày là M= 270,92 / 290 =0,934 tấn = 934,2 kg.

Lượng nhựa sử dụng trong một giờ: G = 270,92/6720 = 0,039 tấn = 39 kg

Lượng nhựa sửa dụng trong 1 ca sản xuất: 39 x 8 = 312 kg

Lượng nhựa sử dụng cho 11 sản phẩm sau khi tính hao hụt là L:

L= 2,6 x (1 + 0,042) x 11= 29,8 kg

5.5 Định mức từng loại nguyên liệu

Dựa vào đơn pha chế ta xác định được hàm lượng từng loại nguyên liệu trongquá trình sản xuất

Chẳng hạn: năng suất thực tế của nhựa UPE trong 1 năm:

= lượng UPE sử dụng thực tế x % khối lượng = 270,92 x 64% =173,4 tấn/năm.Tính toán tương tự ta được bảng sau:

Bảng 5.6: Tổng kết khối lượng từng loại nguyên liệu sử dụng

Tên nguyên

liệu

%khốilượng

Lượngnhựa LTcho 1 ghếkg

Lượngnhựa TTcho 1 ghếkg

Năng suấtTTtấn/năm

Năngsuất TTkg/ngày

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ

Một số máy móc, thiết bị cần thiết cho một phân xưởng sản xuất vật liệucomposite bằng công nghệ RTM

6.1 Máy khuấy

6.1.1 Nguyên lí hoạt động

Do nguyên liệu sửa dụng cho quá trình sản xuất có nhiều loại khác nhau Nênchúng ta sử dụng máy khuấy để khuấy các nguyên liệu thành hổn hợp đồng nhất.Máy khuấy dùng để khuấy nhựa, phụ gia và xúc tác MEKP Đây là những chất lỏng

có độ nhớt cao Vì chất lỏng nên ta sử dụng máy khuấy có tốc độ cao

Lựa chọn máy khuấy dựa vào định mức sản phẩm và lượng nhựa cần khuấy chomột ngày

6.1.2 Chọn máy

Hình 6.19: Máy Inoue Dissolver

( Nguồn: Inoue MFG.INC)

(Nguồn: Laizhou Yuanda chemicalindustry machinery factory)

Hình 6.21: Máy khuấy GFJ (Nguồn: TMS Thai Machinery Supply)

Bảng 6.7: Thông số của máy khuấy

Ta chọn máy khuấy Inoue Dissolver vì có sức chứa phù hợp với thế tích cần khuấy 11 khuôn/1 mẻ Trong quy trình thì cần chọn 1 máy khuấy và chọn thêm 1 máy dự phòng Nên số máy khuấy là 2 máy

6.2 Bơm chân không

6.2.1 Nguyên lí hoạt động

Bơm hút chân không là một thiết bị chuyên dùng để loại bỏ các chất khí, chấtlỏng, hơi nước ra khỏi một phạm vi không gian giới hạn, khép kín nhằm tạo ra mộtmôi trường chân không hoặc gần chân không

Môi trường chân không là môi trường không có áp suất và thực tế rất khó để mà

tạo ra được môi trường như thế này Cho nên hiện nay các máy bơm chân không chỉ

có thể tạo ra môi trường gần chân không, là môi trường có tồn tại áp suất nhưng ápsuất ở mức độ thấp hơn rất nhiều so với áp suất của khí quyển và nó đủ điều kiện đểđáp ứng tối ưu nhu cầu sản xuất, làm việc, nghiên cứu của người dùng trong mọilĩnh vực, ngành nghề

Muốn hoạt động được bơm hút chân không thì cần sử dụng một nguồn nănglượng (có thể là điện năng, piston hoặc khí nén) Sau khi máy đã được cung cấpnăng lượng sẽ bắt đầu vận hành Các khoang công tác của máy sẽ tiến hành hútchân không (hút khí, hút hơi nước) rồi đẩy ra môi trường không khí bên ngoài Thểtích của các khoang công tác trong khi máy hoạt động sẽ được thay đổi tuần hoàn