I. Máy ép phun
1.3 Giới thiệu về công nghệ ép phun
Phương pháp gia công sản phẩm nhựa trên máy ép phun là công nghệ phun
nhựa nóng chảy đựơc định lượng chính xác vào trong lòng một khuôn đóng kín (thường làm nguội bằng nước) với áp lực cao và tốc độ nhanh, sau một thời gian ngắn sản phẩm được định hình, sản phẩm được lấy ra ngoài. Ta lại tiếp tục cho một chu kỳ tiếp theo cho sản phẩm thứ hai, thời gian từ lúc đóng khuôn, phun nhựa, thời gian định hình sản phẩm , lấy sản phẩm ra khỏi khuôn, đóng khuôn gọi là một chu kỳ của một lần ép khuôn.
1.3.1 Các nguyên liệu thông thường gia công trên máy ép phun
Các nguyên liệu thường dùng ép phun như HDPE, PP, ABS, PA, LDPE, LLDPE, SANTOREN.
Các chỉ số kỹ thuật của nguyên liệu máy ép phun :
-Chỉ số chảy : Trong quá trình gia công nhựa dẻo ta phải biết chỉ số chảy của loại nhựa đó để lựa chọn. Chỉ số chảy càng lớn tỉ trọng phân tử càng thấp, dễ gia công dưới điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất thấp và ngược lại. Chỉ số chảy của sản phẩm ép phun từ 4-60g/phút.
-Tỷ trọng : Tỷ trọng thể hiện một phần tính chất của nguyên liệu nhựa. Tỷ trọng tăng thì độ dãn dài, độ cứng, lực va đập, lực kéo đứt và độ chịu hóa chất thường tăng. Tỷ trọng giảm thì ngược lại.
-Các thông số kỹ thuật khác : nhiệt độ sấy, thời gian sấy, nhiệt độ gia công. 1.3.2 Cơ chế vận hành
Phương pháp đúc phun hoạt động với tiến trình không liên tục để sản suất ra vật thể chất dẻo. Nguyên liệu được nấu chảy trong xy-lanh bởi các vòng băng điện trở bọc chung quanh và bởi lực ma sát của thành trục trôn ốc trong lúc quay chung quanh trục của chính nó. Sau đó nhựa nóng chảy được trục trôn ốc đẩy vào bên trong hốc khuôn với áp suất thật cao. Trong khi rót đầy khỏang trống trong hốc khuôn nhựa nóng chảy cũng dược làm nguội và đông cứng dần theo
một tiến trình thời gian làm nguội được xác định để cuối cùng biến thành sản phẩm và được dẩy rời khỏi khuôn. Những giai đọan của tiến trình trong phương pháp đúc phun (đơn vị đóng và đơn vị phun) được diễn tả trong biểu đồ chu trình đúc phun bên dưới :
Hình 26 : Biểu đồ diễn tả các giai đoạn của tiến trình đúc phun
1.3.2.1 Giai đoạn nạp nguyên liệu
Sự chế tạo ra vật thể (thành phẩm) khởi đầu với giai đoạn nạp nguyên liệu. Hình dáng to hay nhỏ của vật thể xác định bởi thể tích khối lượng nhựa nạp vào. Trục trôn ốc quay chung quanh trục của chính nó, các vòng xoắn quay theo kéo nguyên liệu từ trên phễu
vào bên trong xylanh và cũng chính trục trôn ốc đẩy dần nguyên liệu ra phía trước. Sự chuyển động thụt lùi của trục trôn ốc tạo ra lực dồn nén tác động trực tiếp vào hiện tượng chảy lỏng của khối nguyên liệu Trục trôn ốc sẽ ngừng quay khi thể tích khối nguyên liệu đạt đến lượng cần thiết nơi vùng đầu mũi của nó.
Khoảng cách nạp nguyên liệu dài nhất của trục trôn ốc không được lớn hơn 4D (4 lần lớnhơn bán kính của trục trôn ốc). Nếu khoảng cách này lớn hơn 4D sẽ xảy ra hiện tượng sai phạm trong quá trình gia công. thí dụ : Hiện tượng bọt khí nổi trên bề mặt của thành phẩm. Nguyên nhân do trong lúc nạp nguyên liệu không khí cũng được kéo theo vào bên trong cùng với nguyên liệu. Mặt khác khoảng cách nạp nguyên liệu cũng không được nhỏ hơn 1D để kéo dài thời gian không được xử dụng của khối nguyên liệu. Nếu thời gian này quá dài nhựa lỏng sẽ bị đốt cháy bên trong xylanh, tạo ra nhiều gợn đen trên bề mặt của thành phẩm.
Hình 27: Khoảng cách nạp liệu được sử dụng 1.3.2.2 Giai đoạn phun
Đơn vị phun chuyển động về phía trước cho đến khi đầu phun áp sát vào miệng ống cuốn nối phía sau của khuôn. Trục trôn ốc lúc này đóng vai trò như một pít-tông , chuyển động tịnh tiến về phía trước tạo nên áp suất phun đẩy lượng nhựa nóng chảy đi qua cuốn nối vào bên trong hốc khuôn. Sau đó áp suất
sau khi phun được khởi động để dung hoà hiện tượng co rút của sản phẩm, thời
gian này này kéo dài cho đến khi lượng nhựa lỏng nơi điểm nối (giữa kênh phân nhánh và mặt tiếp giáp của vật thể) đông cứng.
Hình 28 : Vị trị trục trôn ốc trong giai đoạn phun và giai đoạn áp suất sau khi phun.
1.3.2.3 Giai đoạn làm nguội
Ngay sau khi áp suất sau khi phun chấm dứt giai đoạn làm nguội được bắt đầu. Trong suốt thời gian vật thể được làm nguội bên tong hốc khuôn, trục trôn ốc chuyển động quay và tịnh tiến về phía sau trở lại vị trí lúc khởi đầu, sự chuyển động này tạo ra lực đẩy lượng nhựa lỏng cần thiết ra phía trước để khởi đầu lại chu trình của gia đoạn phun. Sau khi lượng nhựa lấp đầy khoảng trống giữa đầu trục trôn ốc và đầu phun, đơn vị phun sẽ chuyển động về phía sau, đầu phun cách rời xa khỏi miệng cuốn nối.
1.3.2.4 Giai đoạn tách rời sản phẩm
Sau khi giai đoạn làm nguội chấm dứt, khuôn mở ra thành phẩm được tách rời khỏi khuôn bởi hệ thống đinh dẩy. Sau đó khuôn đóng lại, đơn vị phun bắt đầu chuyển động về phía trước đưa đầu phun áp sát vào miệng cuốn nối của khuôn và chu kỳ phun khởi đầu lại từ đầu.
Hình 29 : Chu trình sản xuất một đơn vị sản phẩm trên máy ép phun
1.3.3 Điều chỉnh máy ép phun
Bốn yếu tố sau đây của trị số điều chỉnh xác định chất lượng của một thành phẩm :
1.Nhiệt độ (nhiệt độ của khối lượng nhựa và nhiệt độ của khuôn) 2.Thời gian (phun, áp suất sau khi phun, lam nguội và chu kỳ) 3.Ap suất (phun, sau khi phun,dồn ứ và áp suất bên trong khuôn) 4.Vận tốc ( -phun, -vòng quay của trục trôn ốc ).
Những trị số điều chỉnh nói trên lệ thuộc vào : - Nhóm (họ) của chất dẻo đưọc sử dụng - Máy ép phun được sử dụng và
- Khuôn được sử dụng.
Những trị số này lệ thuộc rất nhiều vào các cơ phận điều khiển tự động của máy được xử dụng ví dụ : hệ thống kiểm soát và điều chỉnh ( nhiệt độ, thời gian chuẩn định và các cơ phận thuộc về hệ thống thủy lực ). Tất cả những trị số chuẩn định được ghi lại trong một bảng ghi nhớ hay bằng tấm cát điều chỉnh và có thể nhanh chóng điều chỉnh lại các tiến trình hoạt động của máy nếu có sự cố
không đồng bộ hay va chạm mạnh của khuôn xảy ra. Đối với các loại máy đẩy được điều khiển bởi các chương trình và mạch vi tính ( micro processor ) các trị số chuẩn định được ghi vào trung tâm điều khiển thông qua các bộ phận ngoại vi như bàn phím và các tiến trình được theo dõi qua màn hình, các báo cáo về số liệu cũng như kết quả sẽ được in ra giấy và có thể lưu trữ bằng băng từ, đĩa cứng..vv..
1.3.4 Vận hành sản xuất trên máy ép phun (bằng tay - bán tự động - tự động)
Hiện nay tất cả các máy ép phun trong công ty đều sử dụng bộ điều khiển bằng màn hình trên máy, do đó các thông số cần điều chỉnh đều thể hiện trên màn hình. Các điều cần chú ý khi vận hành máy :
- Kiểm tra các thiết bị phụ trợ đã gắn đủ chưa, có hoạt động tốt không. - Kiểm tra các đường nước làm mát khuôn, dầu đã bắt chắc chắn chưa - Kiểm tra nhiệt xylanh, nhiệt khuôn (nếu có) đã đủ chưa
- Kiểm tra và vệ sinh trong khuôn (có vật lạ trong khuôn không) Các chế độ vận hành :
- Vận hành bằng tay (MANULL) : Điều kiện nhiệt độ khuôn, nhiệt độ xylanh đã đủ --> ấn nút khởi động motor (MOTORON) (trên màn hình các nút đều có ký hiệu của từng mục đích). Muốn máy họat động ở phần nào thì dùng tay ấn vào nút đó trên màn hình, máy sẽ hoạt động theo phần đó.
- Vận hành bán tự động : ấn nút SENIAUTO, sau đó mỗi chu kỳ làm việc phải đóng cửa an toàn phía trước máy mới hoạt động ở chu kỳ tiếp theo. Ỏ chế độ này cửa an toàn phía sau mở thì máy cũng không hoạt động.
- Vận hành tự động : ấn nút AUTO, nút này máy sẽ hoạt động tự động hòan toàn theo các thông số trước đó người vận hành đã cái đặt (trong trường hợp này khi mở khuôn sản phẩm và đuôi keo tự rớt - cửa an toàn phía trước và sau đều đóng)
Chú ý : Khi chọn chế độ hoạt động cho máy chỉ chọn một trong ba chế độ trên máy thì máy mới hoạt động. Trong sản xuất, dù máy có hoạt động ở chế độ nào thì cũng cần có người giám sát tránh bị dính sản phẩm, đuôi keo làm hư khuôn. Vì vậy tuyệt đối không được bỏ máy đi làm việc khác (khi đã được phân công coi máy).
1.3.5 Các thông số của máy và thông số của tiến trình
Bảng 5 : Các thông số của máy và tiến trình làm việc của máy ép phun
Thông số của máy Thông số của tiến trình Nhiệt độ của xylanh
Nhiệt độ của đầu phun
Chỉ số vòng quay của trục trôn ốc Áp suất dồn ứ
Lực đóng kín khuôn Vận tốc phun
Áp suất phun và áp suất sau khi phun
Tiêu chuẩn thay đổi Các thông số thời gian Các thông số khoảng cách
Nguyên liệu làm nguội (nhiệt độ và
dung lượng luân lưu)
Nhiệt độ lượng nhựa lỏng Nhiệt độ trên bề mặt của khuôn Vận tốc chảy của nhựa lỏng Thời gian lấp đầy hốc khuôn
Quá trình thay đổi áp suất bên trong
khuôn
Thời gian nén ép của trục trôn ốc Lượng nhựa lỏng còn lại
Ví dụ : Thông số công nghệ của một vài máy ép phun trong công ty : -Máy ép phun 550T dùng sản xuất thân thùng bột giặt
+ Tên sản phẩm : GD01 (K1 - HD) + Màu sản phẩm : trắng - xanh + Khối lượng : 870 - 880 kg + Nguyên liệu : HDPE + Số Cavity : 1
+ Chu kỳ quay : 72 ± 3s + Năng suất máy : 48 cái/h
+ Nhiệt độ làm mát khuôn : 25 - 30 0C
+ Nhiệt độ gia công (± 300C) : T1= 260 T2=240 T3=240 T4=230 T5=200
+ Tốc độ bơm : 55 - 80% + Áp lực bơm : 35 - 90 kg/cm2
+ Vị trí lấy keo : 345 - 350mm
-Máy ép phun 450IJ sản xuất nắp bột giặt + Tên sản phẩm : GE03
+ Màu sản phẩm : trắng đục + Khối lượng : 225 - 230 kg + Nguyên liệu : HDPE + Số Cavity : 1
+ Chu kỳ quay : 40 ± 3s + Năng suất máy : 83 cái/h
+ Nhiệt độ làm mát khuôn : 25 - 30 0C
+ Nhiệt độ gia công (± 300C) : T1= 215 T2=215 T3=210 T4=200 T5=180
+ Tốc độ bơm : 28 - 43% + Áp lực bơm : 28 - 43 kg/cm2
+ Vị trí lấy keo : 120 - 130mm
1.3.6 Các sai hỏng của sản phẩm nhựa trong công nghệ ép phun, nguyên nhâ và hướng khắc phục
Bảng 6 : Nguyên nhân và hướng khắc phục sự cố
Các khuyết tật
Nguyên nhân Hướng khắc phục (xử lý)
Sản phẩm bị thiếu
Lượng keo vào khuôn không đủ
Tăng áp lực bơm keo Tăng tốc độ bơm keo Tăng nhiệt đầu khuôn Tăng nhiệt độ khuôn
Kiểm tra lượng nước làm mát khuôn
Kiểm tra thước keo có đủ không
Kiểm tra đầu phun, lỗ phun
Do sự hồi phục trở lại của nhựa
Tăng áp lực bơm keo
Nhiệt độ làm mát không đủ Tăng áp lực giữa áp lực (áp nén)
Đường gân và thân sản phẩm quá dày
Lượng keo còn thiếu Áp lực phun quá thấp Giảm nhiệt độ khuôn Thời gian phun quá ngắn Giảm nhiệt xylanh
Tăng lượng nước làm mát
Sản phẩm bị bavia
Độ cứng khuôn kém (khóa kìm chưa căng)
Tăng áp lực đóng khuôn Trong khuôn có vật lạ Giảm áp lực bơm keo Thời gian giữ áp lực quá Giảm tốc độ bơm keo
dài
Áp lực giữ áp lực quá cao Giảm nhiệt độ xylanh Nhiệt độ xylanh quá cao
Giảm thời gian bơm keo Tăng thời gian làm mát Giảm nhiệt độ khuôn Sản phẩm bề
mặt có bọt khí
Do độ ẩm chưa thoát hết ra khỏi nhựa (nguyên liệu bị ẩm)
Tăng áp giữa áp lực
Tốc độ phun quá cao Giảm vận tốc bơm keo Lỗ phun keo quá nhỏ Giảm nhiệt độ vùng giữa
xylanh
Nhiệt độ khuôn quá thấp Tăng thời gian giữ áp
Sản phẩm có vết xước (vét ghép mí keo)
Nhiệt độ khuôn quá thấp Kiểm tra nhiệ độ nước làm mát khuôn
Lượng keo đến không đủ Tăng áp lực phun keo Áp lực phun không đủ Tăng thời gian giữ áp
Nhiệt độ xylanh quá thấp Tăng nhiệt độ xylanh và đầu phun
Thời gian giữ áp không đủ Kiểm tra lỗ phun keo
Tốc độ phun quá nhanh Kiểm tra khối lượng sản phẩm
Lỗ đầu phun quá nhỏ Sản phẩm giòn
dễ vỡ
Do nguyên liệu không đồng nhất
Kiểm tra độ đồng nhất của nguyên liệu
Nhiệt độ xylanh quá thấp Giảm độ góc cạnh trên đường chảy nhựa vào khuôn
Tăng nhiệt độ nguyên liệu Tăng nhiêt độ khuôn Sản phẩm bị
dính khuôn
Giảm áp suất ép khuôn Kiểm tra các hộc khuôn cần đánh bóng
Kiểm tra bộ phận lói sản phẩm
Kiểm tra các góc cạnh của khuôn