CHƯƠNG 3 : NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.3. Xác định khoảng tối ưu của các yếu tố trong điều chế sản phẩm
Xây dựng thí nghiệm theo ma trận Taguchi
Bài tốn cực đại: xác định bộ tham số để điều chế phế phẩm thành sản phẩm đĩa dùng một lần.
Bước 1: Chọn các biến độc lập.
Có 4 biến độc lập:
A: Nồng độ Na2CO3 (C%).
B: Thời gian nấu (phút).
C: Phần trăm bột (g/g %).
D: Khối lượng vật liệu ban đầu (g).
Chỉ tiêu tối ưu:Sản phẩm của từng thí nghiệm sẽ được đem đi đo các chỉ tiêu để xác định giá trị tối ưu.
Chỉ tiêu lực kéo và chỉ tiêu sức căng bề mặt: Đo sức giá trị lực kéo và sức căng bề mặt bằng máy thử kéo nén M500-50 Testometric (hình 3.2) tại phịng thí nghiệm polymer của trường Đại học Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh. Sản phẩm được cắt thành mẫu có kích thước 6x3cm, mỗi thí nghiệm cắt ra 3 mẫu để đo lặp lại 3 lần lấy sai số thí nghiệm.
Chỉ tiêu tải trọng: Đánh giá khả năng chịu được vật nặng của sản phẩm đĩa làm ta trong từng thí nghiệm. Đặt đĩa lên giá đỡ có khoảng rỗng phía dưới, đặt vật nặng lên mẫu cho tới khi mẫu bị biến dạng, khơng cịn đỡ được vật nặng. Ghi nhận lại khối lượng vật liệu trước khi mẫu bị biến dạng.
23
Hình 3.2: Máy thử kéo nén M500-50 Testometric
Bước 2: Phân chia mức độ tác động của các biến
Các biến được chia thành 4 mức cách đều nhau.
Bảng 3.1. Phân mức tác động của các biến
Tham số Mức 1 Mức 2 Mức 3 Mức 4
A 1 2 3 4
B 1 2 3 4
C 1 2 3 4
D 1 2 3 4
Bước 3: Xây dựng cấu trúc (tạo mảng trực giao)
Kích thước của mảng phụ thuộc vào số yếu tố và số mức của từng yếu tố. Với 4 yếu tố, mỗi yếu tố có 4 mức tác động, mảng trực giao cấu trúc L16.
Bảng 3.2. Cấu trúc mảng trực giao thực nghiệm
Thí nghiệm NaNồng độ2CO3(C%) Thời gian nấu(phút) Phần trăm bột(g/g %) vật liệu banKhối lượng đầu (g)
1 5 15 5 30
2 5 30 10 45
3 5 45 15 60
24 5 10 15 5 60 6 10 30 10 75 7 10 45 15 30 8 10 60 20 45 9 15 15 5 75 10 15 30 10 60 11 15 45 15 45 12 15 60 20 30 13 20 15 5 45 14 20 30 10 30 15 20 45 15 75 16 20 60 20 60
Bước 4: Tiến hành thí nghiệm để thu thập số liệu
Tiến hành 16 thí nghiệm với các bộ tham số theo từng mức.
Thực hiện thí nghiệm như các bước trong sơ đồ thí nghiệm đã nêu ở phần 3.2.2, ứng với mỗi thí nghiệm thay đổi các thơng số cảu các yếu tố tác động lên thí nghiệm là nồng độ Na2CO3 (C%), thời gian nấu (phút), phần trăm khối lượng bột năng trên khối lượng phế phẩm nông nghiệp (g/g %), khối lượng vật liệu ban đầu (g).
Ví dụ thí nghiệm 1: Nồng độ Na2CO3 là C% = Na2CO3 5% với tỉ lệ khối lượng phế phẩm đã được sơ chế trên thể tích dung dịch Na2CO3(g/ml) = 2/10, thời gian nấu vật liệu là 15 phút, khối lượng bột thêm vào vật liệu với tỉ lệ khối lượng bột năng trên khối lượng vật liệu (g/g) = 5%, khối lượng vật liệu ban đầu = 30 g.
Bước 5: Phân tích số liệu theo S/N và xác định giá trị tối ưu của các tham số
Sử dụng phần mềm tối ưu hóa, sử dụng phương pháp Taguchi để tạo mảng trực giao, chạy chương trình Taguchi để được ra giá trị S/N của các chỉ tiêu, từ đó xác định các yếu tố tối ưu. Bước 6 và Bước 7 khơng cần thiết sử dụng vì kết quả tối ưu khơng thay đổi khi thực hiện.