các chất bẩn trong máy đùn làm ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm và hoạt động máy đùn, vì vậy yêu cầu phải có chất làm sạch để loại bỏ các chất bẩn đảm bảo tính chất sản phẩm và máy đùn hoạt động bình thường. Tùy vào người vận hành và thiết bị mà có thể sử dụng cách làm sạch khác nhau. Hỗn hợp làm sạch là một hỗn hợp hoạt động tốt được sản xuất đặc biệt cho vật liệu và không làm thay đổi màu sắc vật liệu khi ra khỏi máy đùn.
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS Dương Thế Hy MỤC LỤC NHIỄM BẨN MÁY ĐÙN 1.1 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động máy đùn trục vít 1.2 Các nguyên nhân hậu làm nhiễm bẩn máy đùn 2 GIỚI THIỆU VỀ CHẤT LÀM SẠCH MÁY ĐÙN 2.1 Khái niệm lợi ích chất làm máy đùn 2.2 Phân loại chất làm máy đùn 2.2.1 Chất làm học 2.2.2 Chất làm hóa học 2.2.3 Nhựa nguyên sinh tái sinh NHỰA NỀN TRONG CHẤT LÀM SẠCH .8 3.1 Đặc điểm 3.2 Tính chất 3.3 Ưu nhược điểm 10 CHẤT PHỤ GIA TRONG CHẤT LÀM SẠCH 11 4.1 Chức chất phụ gia 11 4.2 Các chất phụ gia hay sử dụng 11 4.2.1 Chất độn 11 4.2.2 Chất cọ rửa 12 4.2.3 Chất hỗ trợ gia công 13 4.2.4 Chất ổn định nhiệt độ 13 4.2.5 Chất hoạt động bề mặt .14 4.3 Trộn kết hợp phụ gia với Polymer 15 4.3.1 Trộn theo mẻ 15 4.3.2 Trộn liên tục .15 KẾT LUẬN 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO .16 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS Dương Thế Hy NHIỄM BẨN MÁY ĐÙN 1.1 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động máy đùn trục vít a Cấu tạo Moto Hộp số Phễu nạp liệu Xy lanh Trục vít Bộ phận cấp nhiệt Đầu tạo hình b Nguyên tắc hoạt động Vật liệu dẻo cấp từ phễu vào máy đùn Từ phễu vật liệu rơi xuống vít đùn, Trong máy đùn trục vít xoắn có chiều sâu rãnh vít giảm dần theo đoạn từ trục đến đầu trục, quay bên xi lanh Bao quanh xi lanh máy đùn lắp hệ thống gia nhiệt hệ thống làm nguội Khi trục vít quay đẩy ép vật liệu dẻo phía đầu đùn, q trình đó, vật liệu dẻo gia nhiệt, ép làm nhuyễn cuối đùn qua đầu đùn, lọc cắt vật liệu ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS Dương Thế Hy Hệ thống gia nhiệt phân bố quanh xi lanh thành vùng gia nhiệt, vùng cho nhiệt độ xác định điều chỉnh Trong số trường hợp, người ta lắp thêm hệ thống làm nguội để điều tiết nhiệt độ theo yêu cầu, tránh tượng dính liệu cửa nạp liệu, gây khó khăn cho việc cấp liệu vào máy 1.2 Các nguyên nhân hậu làm nhiễm bẩn máy đùn Các chất bẩn gây gián đoạn vấn đề chất lượng trình ép đùn Các chất bẩn bao gồm từ chất rắn đến chất lỏng khí tạo q trình ép đùn, chất bẩn phổ biến lắng đọng xi lanh q trình đùn là: a Nhựa khơng nóng chảy Nhựa khơng nóng chảy ngun nhân phổ biến nhiễm bẩn vấn đề chất lượng trình ép đùn, chúng hình thành máy đùn bơm nhựa với tốc độ nhanh tốc độ làm nóng chảy nhựa, gây đóng cặn nhựa rắn mềm xi lanh Nhựa khơng nóng chảy khó để phát giải Tuy nhiên, xác định cách xác định diện vật liệu đùn sử dụng trước sản phẩm đùn Ví dụ, loại nhựa có màu với nhựa đùn trước đó, nhựa ngun nhân gây nhiễm Cách khắc phục nhanh chóng để loại chất bẩn làm chậm máy đùn cố biến tăng trở lực lưới lọc để tăng áp suất ngược cải thiện q trình nóng chảy Những hình ảnh cho thấy trục vít với loại chất bẩn trước sau làm chất làm Hình 1: Vít có chứa nhựa chưa nấu chảy trước sau tẩy b, Cặn phân hủy Cặn phân hủy kết từ nhựa bị đọng lại bề mặt thiết bị phân hủy Các chất phân hủy sau giải phóng khỏi bề mặt làm nhiễm dịng chảy Khi nhựa chất phụ gia phân hủy trình ép đùn, ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS Dương Thế Hy sản phẩm tạo thành cacbon hợp chất khác Nếu chất bẩn từ máy đùn vết màu nâu đen vết khơng đến từ chất bẩn khác, cặn carbon Carbon hình thành nhựa nằm máy lâu nhiệt độ cao với có mặt khơng khí Độ kết dính với kim loại tăng lên q trình hình thành carbon tích tụ cacbon gây cặn bẩn hình thành xi lanh Các cặn carbon chất bẩn khác hình thành theo cách loại bỏ cách sử dụng chất làm thích hợp cách làm học Hình ảnh cho thấy hai trục vít có cặn phân hủy: Hình 2: Các trục vít có chứa nhựa bị phân hủy c, True gels True Gels định nghĩa loại nhựa có khối lượng phân tử cao có liên kết ngang nên độ nhớt cao khơng phân tán vào dịng nóng chảy True gels thường có đặc tính quang học tương tự phần nhựa nóng chảy, làm tắc nghẽn lưới lọc sư ép đùn bị biến động Các True gels chảy qua lớp lưới lọc kích thước hạt chúng lớn so với lớp lưới phía bên nên gây nghẽn lưới lọc Để khắc phục vấn đề bạn tìm hiểu xem nhựa sử dụng có phải chịu nồng độ cao hay không Một cách để kiểm tra gel dùng tia UV có nhiều true gel phát quang tia UV ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS Dương Thế Hy Trước làm Sau làm d, Các chất bẩn bên Các chất bẩn bên vật liệu gỗ từ pallet, giấy, nhựa phế liệu, bụi, vật liệu khác khơng phải thành phần vật liệu đùn vào máy đùn thời điểm q trình đùn Các chất bẩn phát cách kiểm tra nhựa đùn định kỳ kính hiển vi q trình sản xuất Hình 4: Phần trục vít chất bẩn e, Phụ gia không phân tán Thông thường, chất phụ gia thêm vào nhựa bao gồm dạng bột dạng viên master batch để phân tán vào nấu chảy Các chất phụ gia trộn nóng chảy, phân tán phân bố nhựa Khi phụ gia dạng bột trộn trực tiếp với nhựa máy đùn, chúng thường gặp áp suất cao tạo thành agglomerate agglomerate khó phá hủy sau hình thành Kết xuất chất bẩn màu trắng có màu trình ép đùn Thường nguyên liệu phụ gia dạng bột khơng chứa agglomerate nhìn thấy mắt thường , kiểm tra sàn để khẳng định điều Một loại bột phụ gia chất biến tính dạng bột, thơng thường chất biến tính dạng thêm vào thiết bị phản ứng bước ép đùn tạo compound để cải thiện tính chất nhựa Tuy nhiên, ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ GVHD: TS Dương Thế Hy phân tán khơng thích hợp chất biến tính nhựa nóng chảy gây nhiễm bẩn máy đùn Hình 5: Trực vít nhiễm bẩn với phụ gia khơng phân tán f, Độ ẩm Độ ẩm nguyên nhân phổ biến lỗi vật liệu sau đùn Một số loại nhựa gia công với độ ẩm cao miễn máy đùn có cửa khí Tuy nhiên, loại nhựa khác phản ứng khác với có mặt ẩm máy đùn Một số loại nhựa phân hủy có mặt độ ẩm, dẫn đến độ nhớt nóng chảy thấp loại khác tạo thành bọt khí ảnh hưởng đến trình tạo hình GIỚI THIỆU VỀ CHẤT LÀM SẠCH MÁY ĐÙN 2.1 Khái niệm lợi ích chất làm máy đùn Trước chất làm có mặt, người vận hành mở làm máy đùn tay dùng nhựa có khối lượng phân tử cao để đẩy chất bẩn khỏi máy đùn Hạn chế kỹ thuật tốn thời gian để mở làm máy tay, khơng có khả loại bỏ chất bẩn định cặn carbon phần cặn phân hủy xi lanh máy loại nhựa nhớt Chính lý mà chất làm đời để làm dạng chất bẩn khác hình thành trình ép đùn Chất làm máy đùn loại nhựa nhiệt dẻo sản xuất để loại bỏ chất gây nhiễm bẩn máy đùn làm máy đùn để đảm bảo sản phẩm khả hoạt động máy Bảng ví dụ số chất làm nhựa làm sạch: Nhựa cần làm Nhựa làm thông thường Acrylonitrin butadiene (ABS) ABS/PVC Acetal Cast Acrylic, Polystyrene, ABS, SAN ABS Polystyrene, HDPE ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Acrylic Fluoropolymer Polymer tinh thể lỏng (LCP), HIPS Nylon Poly Butylene terephthalate (PBT) Polycarbonate PC/ABS PC/PBT PEI PET Polyester Alloys Polyolefins PPO/PS PPS Polysulfone Polysulfone/ABS PVC linh động PVC Rigid TPE ( nhựa đàn hồi nhiệt dẻo) GVHD: TS Dương Thế Hy Làm Acrylic nghiền Cast Acrylic followed by HDPE PP Polystyrene, Low MFI HDPE, Cast Acrylic, PP Polystyrene, HDPE, Cast Acrylic, Polycarbonate, Polystyrene Cast Acrylic, Polystyrene, HDPE HDPE, Polystyrene HDPE, Glass Reinforced PC HDPE, Cast Acrylic, Low MFI HDPE HDPE HDPE Cast Acrylic, Polystyrene HDPE Polycarbonate, Low MFI PP Polycarbonate, Low MFI PP HDPE ABS, Acrylic, Polystyrene HDPE, PP 2.2 Phân loại chất làm máy đùn 2.2.1 Chất làm học Có loại: a, Chất làm mài mòn học Chất làm mài mòn học (chất làm học) loại nhựa độn khống thủy tinh có độ nhớt thấp vật liệu thủy tinh chịu mài mòn Loại ép nhựa khỏi máy đùn đồng thời cọ rửa trục vít, xi lanh khn Tùy thuộc vào kích thước hạt phụ gia mài mịn mà phải thảo lưới lọc máy đùn để tránh tắt nghẽn Phụ thuộc vào hệ thống nhựa chất độn mà chất làm học đắt tiền, ví dụ polycarbonate độn thủy tinh (PC), chất làm tuyệt vời để làm PC poly(ether amide) (PA) khỏi máy đùn Tuy nhiên, PC vật liệu đắt tiền để sử dụng cho chất làm Nhựa Acrylic đúc (cast acrylic) vật liệu sử dụng làm chất làm mài mịn, khơng nóng chảy hồn tồn máy đùn độ nhớt nóng chảy cao, nhiên tốt tháo khuôn trước làm Một Acrylic đúc nằm lại bên xi lanh phải đẩy phải tháo trục vít làm học b, Chất làm học khơng mài mịn ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS Dương Thế Hy Các chất làm học khơng mài mịn vật liệu cứng, thông thường PE chứa tác nhân làm giải phóng Nhựa HDPE có số chảy 0.1 – 20 (g/10 phút) chất làm học khơng mài mịn phạm vi nhiệt độ rộng Chất làm học phổ biến sử dụng HDPE Vật liệu cứng đẩy nhựa làm phía trước khỏi máy đùn Sau nhựa cần làm khỏi máy đùn, nhiệt độ xi lanh hạ xuống lượng nhiều vật liệu thêm vào để loại bỏ phần chất làm trước Khi trục vít kéo khỏi máy đùn, phần cịn lại chất làm trục vít loại bỏ bàn chải dây đồng để đảm bảo toàn nhựa làm Có nhiều chất làm học thị trường, ưu điểm HDPE rẻ, hoạt động tốt có vùng nhiệt độ hoạt động rộng 2.2.2 Chất làm hóa học Loại chất làm sử dụng hóa chất để loại bỏ cặn polymer máy cách làm giảm khối lượng phân tử (KLPT) độ nhớt chúng để loại bỏ chúng cách dễ dàng Chất làm hóa học phản ứng với vật liệu lại xi lanh cách hóa dẻo nhựa depolymer hóa nhựa thành thành phần có KLPT thấp, độ nhớt thấp để đẩy chúng ngồi Trong chất làm học đẩy vật liệu độ nhớt cao cách chà rửa chất làm hóa học phản ứng với vật liệu cịn dính lại loại bỏ chúng khỏi xi lanh cách dễ dàng Chất làm hóa học hoạt động bề mặt sử dụng chất hoạt động bề mặt để thấm vào làm lỏng lẻo phần cặn xi lanh, trục vít khn, phân tán chúng vào polymer nóng chảy Chất hoạt động bề mặt trộn với nhựa nóng chảy với hàm lượng từ 0.1-0.3 lần khối lượng nhựa nguyên để mang lại hiệu làm tối đa Cơ chế sử dụng loại chất hoạt động bề mặt ổn định nhiệt để công vào cặn polymer cịn lại polymer tích tụ để làm lỏng lẻo chúng khỏi xi lanh, trục vít khn phân tán chúng vào polymer nóng chảy Chức chất hoạt động bề mặt tạo liên kết anion non-ion với với polymer phân hủy gel, làm mềm làm lỏng hạt khỏi kim loại phép đẩy chúng polymer nóng chảy Thơng thường chất làm bán chất phụ gia dạng đậm đặc để trộn với nhựa trộn với PE, PS acylic đúc Chất làm hóa học có hiệu tốt giá cao, dễ bị phân hủy khơng hiệu việc loại bỏ carbon tích tụ máy đùn Do thời gian ngâm cần thiết lâu máy, trình tẩy hóa chất nhiều thời gian làm giảm suất thời gian Một số chất làm sinh mùi amoniac có hại cho sức khỏe Chất làm hóa học ngâm lâu máy có nhiệt độ cao nên dễ phân hủy polymer số thành phần phản ứng với phận máy móc gây vết ố, rỗ ăn mòn thiết bị 2.2.3 Nhựa nguyên sinh tái sinh Đây loại nhựa nguyên chất sử dụng làm hợp chất làm Chúng hợp chất làm thương mại hữu ích việc loại bỏ nhựa loại màu khỏi máy đùn Tuy nhiên, hợp chất làm đắt sử dụng hiệu hợp chất làm thương mại Nhựa ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS Dương Thế Hy nguyên chất nhựa tái sinh làm cặn carbon khu vực dòng chảy âm máy đùn, xảy tượng mòn sử dụng liên tục loại nhựa cần lượng lớn nhựa để loại bỏ chất gây nhiễm khỏi xi lanh trở thành chất gây ô nhiễm cho máy đùn NHỰA NỀN TRONG CHẤT LÀM SẠCH 3.1 Đặc điểm Vật liệu nhựa nhiệt dẻo HDPE (High-density polyethylene- PE mật độ cao) sử dụng nhựa chất làm để loại bỏ chất gây ô nhiễm từ máy đùn dễ dàng kết hợp với nhiều loại chất gây ô nhiễm đẩy chúng khỏi máy đùn Sự lựa chọn nhựa để làm chất làm phụ thuộc nhiều vào khả loại bỏ nhiều loại vật liệu cao phân tử chất gây ô nhiễm khác mà không gây hại cho máy đùn Khối lượng riêng nhựa làm chất làm thường cao so với nhựa cần làm làm học Hơn nữa, nhựa phải dễ dàng kết hợp mang theo chất gây ô nhiễm trình làm HDPE ứng dụng làm nhựa để sản xuất chất làm cho nhiều loại nhựa khác HDPE sử dụng để làm Acetal, Acrylonitrile Styrene Acrylate (ASA) blends, Fluoropolymers, Nylon, Polybutylene terephthalate, polycarbonates, Acrylonitrile butadiene styrene, Polyetherimide (PEI), Polyethylene terephthalate (PET), polyester alloys, polyolefins, Polyphenylene sulfide (PPS), Polyvinyl chloride (PVC) and Thermoplastic elastomers (TPE) Polyethylene polymer mạch dài cấu thành từ nhiều mắt xích ethylene Ethylene hydrocarbon đơn giản với cặp nguyên tử carbon tạo liên kết đôi bốn nguyên tử hydro, có cơng thức chung C2H4 PE có mạch mạch carbon ngun tử carbon liên kết với hai nguyên tử Hydrogen phân nhánh không phân nhánh phụ thuộc vào loại PE Các cấu trúc khác loại PE định chức chúng Cả HDPE LDPE chất dẻo thông dụng sản xuất từ dầu mỏ Dưới mơ hình cấu trúc ethylene polyethylene ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS Dương Thế Hy Công thức etylen C2H4 Công thức nhựa PE HDPE không phân nhánh nên mạch đại phân tử xếp chặt chẽ LDPE, điều làm HDPE nặng loại khác nhóm 3.2 Tính chất Mạch phân nhánh LDPE làm cho có khối lượng riêng thấp HDPE, mềm dẻo dễ làm Sự khác biệt cấu trúc khối lượng riêng làm cho HDPE cứng hơn, bền đục LDPE HDPE có khả chịu nhiệt chịu hóa chất cao LDPE Nhiệt độ nóng chảy LDPE thấp HDPE, đặc tính làm LDPE trở thành vật liệu tốt cho hợp chất làm khối lượng riêng đặc tính vật lí khác nên HDPE thích hợp Dưới bảng đặc tính PE Khối lượng Bảng tính chất lý Polyetylene Branched low Mediun Density High Density density (LDPE) (MDPE) (HDPE) 0.91-0.925 0.926-0.94 0.941-0.95 10 Linear High Density (UHDPE) 0.959-0.965 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ riêng (g/cm^3) Mức độ kết tinh (%) KLPT (g/mol) Độ bền kéo dài (MPa) Modun kéo dài (MPa) Độ dãn dài (%) GVHD: TS Dương Thế Hy 30 đến 50 50 đến 70 70 đến 80 80 đến 91 10K đến 30K 4.13-15.86 30K đến 50K 8.27-20.68 50K đến 250K 21.37-37.92 250K đến 1.5M 34.47-41.37 172.31-282.69 262-517.10 1034.21-1089.37 1034.21-1089.37 100-650 100-965 10-1300 10-1300 Bảng cho thấy bên cạnh UHD, HDPE có khối lượng riêng, độ kết tinh, khối lượng phân tử, độ bền kéo, môđun dãn dài, độ bền va đập độ cứng tốt loại khác nhóm Tính chất quang học Tm (⁰C) Tg (⁰C) Tính hấp thụ nước Kháng oxi hóa Kháng kiềm Kháng axit Bảng tính chất vật lý Polyetylene Branched low Mediun High Density density Density (HDPE) (LDPE) (MDPE) Trong suốt Trong suốt Trong suốt đến mờ đục 98-115 122-124 130-137 -100 -100 -100 Thấp