Ngành nhựa chính là một trong những ngành công nghiệp phụ trợ quan trọng, là nền tảng để phát triển các ngành công nghiệp khác. Vì vậy, ngành nhựa luôn được thế giới quan tâm, từng bước được phát triển và đổi mới theo hướng tự động hóa, áp dụng những công nghệ mới tiên tiến giúp nâng cao năng suất, nâng cao chất lượng sản phẩm đến tay người tiêu dùng.
Hiện nay, để tăng chất lượng và tuổi bền cho sản phẩm nhựa, các công ty đa phần đều sử dụng các chất phụ gia, điều này có thể làm thay đổi một số tính chất của nhựa ban đầu, một số chất phụ gia có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng và gây ỗ nhiêm mỗi trường. Hiểu được những khó khăn mà ngành nhựa đang gặp phải, đó là giảm giá thành sản xuất nhưng phải tăng chất lượng sản phẩm đến tay người tiêu dùng nên các nhà nghiên cứu đã đưa ra hàng loạt các giải pháp công nghệ mới. Một trong những giải pháp đang được các nhà khoa học nghiên cứu và áp dụng chính là ứng dụng công nghệ siêu âm trong ép phun để tăng độ bền đường hàn cho sản
phẩm ép phun.
Có một số nghiên cứu về sử dụng dao động để tăng độ bền đường hàn và đã đạt được những kết quả rất khả quan. Một trong những phương pháp đó là Moving Boundary Technique. Kỹ thuật điều kiện thay đổi đã được cấp bằng sáng chế tại Hoa Kỳ vào năm 1996 (Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 5,538,413). Gardner và cộng sự tại Đại học Massachusetts, Lowell, Ma, đã nghiên cứu phương pháp này.
Hình 1: Sơ đồ đơn vị kỹ thuật ranh giới di chuyển (hai pin)
Như đã thấy trong các hình này, các pin được đặt trong khoang và gần với nơi đường hàn được hình thành. Đầu tiên, nhựa được bơm vào trong lòng khuôn và các pin bắt đầu được kích hoạt để dao động, tạo sự tan chảy tại mặt trước của 2 dòng nhựa giao nhau. Các pin gây ra sự dịch chuyển bên trong của polymer nóng chảy trong quá trình điền đầy lòng khuôn, giúp cải thiện độ bền tại đường hàn. Kỹ thuật này gây ra sự rối dòng, giúp tạo ra liên kết tốt hơn tại các mặt dòng chảy.
Một khảo sát nghiên cứu đã được thực hiện bởi Gardner, kết quả kiểm nghiệm đã cho thấy sự cải thiện đáng kể độ bền của dòng chảy, hoặc Loại II, đường hàn của vật liệu FF. Hỗn hợp PC/ABS được gia cường bằng sợi thủy tinh 40% đã được sử dụng trong trường hợp 2 pin được thiết lập để chuyển động qua lại. Như có thể thấy trong hình 2, phương pháp này đã cải thiện độ bền gần như 100% so với các sản phẩm ép phun thông thường.
Hình 2: So sánh độ bền kéo
PP được gia cường sợi thủy tinh 40% đã được sử dụng trong nghiên cứu thứ hai được thực hiện bởi Gardner. Thí nghiệm này tập trung vào các tác động của việc chỉ sử dụng một pin với nguyên lý hoạt động tương ứng như thí nghiệm đầu tiên. Trong trường hợp này, độ bền không được cải thiện đáng kể như với kỹ thuật hai pin. Tuy nhiên, hệ thống một pin vẫn cho thấy sự cải thiện cường độ đường hàn trong sản phẩm ép phun.
Qua những thí nghiệm trên, nhóm nhận thấy công nghệ sử dụng dao động trong ép phun là một công nghệ rất tiềm năng, có thể thay thế được các chất phụ gia trong ép phun. Bằng công nghệ và những thiết bị sẵn có nhóm đã thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của dao động đến độ bền đường hàn trong sản phẩm khuôn ép phun.
1.6.Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu để làm rõ những ảnh hưởng dao động đến độ bền của đường hàn trong sản phẩm ép phun thông qua các yếu tố như: tần số, biên độ dao động, vật liệu nhựa.
Phân tích, so sánh những kết quả kiểm nghiệm thu được từ đó đưa ra những đánh giá về sự ảnh hưởng của dao động đến độ bền đường hàn.