Hình 11.Sơ đồ công nghệ ép phun 3.3.2. Quy trình sản xuất 3.3.2.1. Nguyên liệu Hạt nhựa uPVC Nhựa tái chế ≤ 10% 3.3.2.2. Quy trình ép phun
Phụ kiện ống luồn được sản xuất bằng công nghệ ép phun.
Sau khi trộn nguyên liệu sẽ được hút lên bồn chứa nguyên liệu. Từ bồn chứa nguyên liệu sẽ được đưa vào máy theo từng chu kỳ ép.
Chu kỳ một quá trình ép phun bao gồm 4 giai đọan chính sau: Đóng khuôn, phun và làm đầy, làm nguội (thực ra quá trình làm nguội bắt đầu từ lúc vật liệu được phun vào khuôn), mở khuôn và lấy sản phẩm.
Hình 12. Chu kỳ ép phun
- Đóng khuôn: Sau khi cửa của máy được đóng lại, nhờ lực kẹp khuôn khuôn sẽ được đóng lại
- Phun – làm đầy: Sau khi khuôn đóng lại, trục vít sẽ chuyển động về phía trước đẩy nhựa vào khuôn và điền đầy khuôn, nhựa trong khuôn bắt đầu nguội và hóa rắn khi tiếp xúc với bề mặt nguội của khuôn. Sản phẩm cũng được làm nguội ngay từ giai đoạn này, sử dung nước để làm nguội, nhiệt độ nước làm nguội là 170C.
- Nhựa hoá: Trục vít sẽ chuyển động xoay tròn và lùi về phía sau, lượng nhựa lỏng sẽ chảy về phần đầu trục vít đồng thời hạt nhựa từ trên phễu đựng nguyên liệu sẽ chảy xuống rơi vào rãnh vít. Hạt nhựa trong thời gian di chuyển tới đầu trục vít sẽ được làm nóng chảy từ từ.
Trong thời gian này thì sản phẩm trong khuôn vẫn tiếp tục được làm nguội.
-Mở khuôn và lôi sản phẩm: Sau khi sản phẩm đã được làm nguội, khuôn sẽ được mở ra và sản phẩm sẽ được lối ra ngoài. Sau khi sản phẩm được lấy ra, khuôn sẽ lại được đóng lại bắt đầu một chu kỳ mới.
CHƯƠNG 4.MÁY MÓC SỬ DỤNG TRONG XƯỞNG NHỰA
4.1. Dây chuyền sản xuất ống HDPE
Dây chuyền sản xuất ống đàn hồi bao gồm : -Máy trộn
-Máy sấy nguyên liệu -Máy đùn
-Downstream -Máy cuốn
Hình 13. Dây chuyền sản xuất ống HDPE
4.1.1. Thiết bị trộn
Thiết bị trộn là 1 bồn trộn có công suất khoảng 50kg nguyên liệu/mẻ trộn,cánh khuấy,động cơ điện và bộ phận giảm tốc được đặt gần dây chuyền sản xuất.
Mục đích : Do nguyên liệu là các hạt có kích thước lớn và không có chất phụ gia. Do đó, quá trình trộn chỉ đơn thuần là quá trình trộn cho đều nhựa mới và nhựa phế phẩm mà thôi.
Nguyên liệu sau khi trộn đều, được chuyển sang máy sấy.
4.1.2. Thiết bị sấy
-Thiết bị sấy: nguyên liệu được cho vào thùng chứa và sấy bằng không khí nóng do bộ phận cấp nhiệt và quạt thổi gắn bên hông thùng chứa cung cấp.Nguyên liệu được sấy ở nhiệt độ 90oc trong vòng 30-60 phút.
-Mục đích: làm bay hơi nước cũng như các hợp chất bay hơi còn sót trong hỗn hợp đồng thời tạo nền nhiệt cho nguyên liệu trước khi cho vào máy gia công.
Máy trộn và máy sấy được bố trí ở gần máy đùn để thuận tiện cho quá trình sản xuất.
4.1.3. Máy ép đùn 1 trục vít4.1.3.1. Chức năng: 4.1.3.1. Chức năng:
Máy ép đùn có nhiệm vụ tạo ra ống nhựa từ hỗn hợp nguyên liệu.
4.1.3.2. Cấu tạo:
-Hệ thống cấp liệu: gồm 1 phễu chứa và hệ thống quạt hút liệu từ máy sấy. Do nguyên liệu ở dạng hạt có kích thước lớn nên nguyên liệu được đưa vào xylanh qua cửa tiếp liệu có then đóng mở chứ không có vít cấp liệu.Bên dưới phễu còn có 1 cửa
phụ, dùng để xả nguyên liệu khi có trục trặc kĩ thuật hoặc thay đổi phương pháp sản xuất.
- Thân máy: nâng đỡ và liên kết toàn bộ hệ thống.
- Động cơ hộp số và bộ phận giảm tốc :điều khiển quá trình làm việc của vit
- Xylanh: hình trụ gồm hai lớp kim loại: Bên trong là lớp kim loại có khả năng chịu mài mòn cao. Bên ngoài: được chia thành các khoang nhiệt tại đó được bố trí các băng nhiệt là các vòng dây điện trở lồng trong ống sứ, trên thân các băng nhiệt có các lỗ giắc để cắm nhiệt ngẫu (thermocouple) để cảm biến và điều khiển giới hạn nhiệt độ công tác.
- Vít đùn : vít đơn, trục vít được lai bởi động cơ 1 chiều kích từ độc lập thông qua hộp số, các bánh răng trung gian. Trong lòng trục vít có đường dẫn dầu cân bằngnhiệt trục vít trong trường hợp nhiệt độ tăng quá mức cho phép. Các trục vít được định vị bằng các ổ đỡ đặt trong xilanh nhiệt.Khe hở giữa xilanh và trục vít là rất nhỏ.Động cơ chính được làm mát bằng quạt gió trong điều kiện làm việc dài hạn.
Thông số kỹ thuật của vít : + Tỉ lệ L/D = 25 + Tỉ lệ nén ép : 3
+ Tốc độ quay 20 vòng/phút
Về mặt cơ khí: xilanh nhiệt và trục vít phối hợp với nhau như bơm trục vít bơm hỗn hợp nhựa hoá lỏng tới cổ đùn (đầu ra) mà cửa hút (đầu vào) là chân phễu cấp liệu.
Bên ngoài thành xilanh nhiệt còn bố trí thiết bị làm mát bằng dầu dùng để cân bằng nhiệt cho xilanh trong trường hợp nhiệt độ tăng quá mức cho phép.
Máy ép đùn còn có cảm biến áp suất (hai mức) để cấp tín hiệu điều khiển báo động, bảo vệ khi áp suất dòng nhựa tăng cao.Với các máy khác nhau thì giá trị áp suất cần bảo vệ, báo động khác nhau.
Gần phía cổ đùn có lưới lọc bằng kim loại để nâng cao chất lượng của sản phẩm.
-Đầu tạo hình: Có cấu tạo tương tự như đầu định hình trong dây chuyền sản xuất ống tròn.Điểm khác biệt là bộ phận tạo hình ống gân có dạng cổ lọ,bên trong là một
ống thép rỗng để tạo hình dạng ống.Ngoài bộ phận gia nhiệt và các đầu dò,trên đầu tạo hình còn có hệ thống thổi khí nén vào trong ruột ống tạo hình tạo điều kiện cố định hình dạng sản phẩm sau này
Hình 14.Đầu tạo hình
Hình 15.Khuôn tạo hình
4.1.3.3. Các thông số làm việc của máy
- Nhiệt độ : Nhiệt độ làm việc trên xylanh của máy được chia làm nhiều vùng nhiệt có nhiệt độ nhiệt độ 120-160oC.
- Công suất máy : 0,1m/s
4.1.3.4. Cơ chế làm việc
Nguyên liệu được bộ phân cấp liệu đưa vào máy.Các đai gia nhiệt ở bên ngoài liên tục cung cấp nhiệt đốt nóng xylanh làm nóng chảy các hạt nhựa.Lúc này,vít đùn vừa đóng vai trò tạo ra áp lực đẩy dòng nhựa nóng chảy về phía đầu đùn vừa có vai trò góp phần trộn đều và định hướng cho dòng nhựa.Khi tới đầu tạo hình,dòng nhựa đi qua đĩa lọc để lọc lại một lần nữa các hạt nhựa chưa nóng chảy để đảm bảo chất lượng của sản phẩm.Khi qua đầu định hình,nhựa có hình dạng ống,nhưng chưa phải là hình dạng sản phẩm cuối cùng.Do đó,phải qua một giai đoạn định hình nữa mới có sản phẩm như mong muốn.
4.1.4. Thiết bị định hình khí nén (downstream)
Hình 16.Cấu trúc Downstream
Bao gồm
- Khung máy : nâng đỡ và liên kết toàn bộ hệ thống. - Động cơ
- Bàn trượt : tạo cơ cấu chuyển động cho khuôn dịch chuyển tới đầu máy đùn.
-Dây chuyền chạy khuôn: có chức năng định hình ống,làm mát cố định hình dạng ống và kiêm luôn vai trò máy kéo ống.
Khuôn bao gồm 81 khuôn nhỏ bằng thép không gỉ, có các rãnh để tạo hình gân cho ống, được xếp khít nhau và lai dẫn bởi hệ thống moto và băng chuyền.
Hình 17.Khuôn
Vì ống được sản xuất theo dây chuyền liên tục nên để ổn định áp suất trong lòng ống người ta sử dụng 1 thiết bị là 1 cây kim loại dài xuyên suốt dây chuyền khuôn tới máy cắt được lắp ren nhựa nối trực tiếp với khuôn đùn, phần ren nhựa sẽ hạn chế khí trong long ống thoát ra ngoài để giữ áp suất bên trong ống. Ngoài ra cây kim loại còn có chức năng cố định đường đi của ống giúp ống đi thẳng đến máy cắt mà không bị gập hay dính vào khuôn quay trở lại máy làm kẹt khuôn.
Hình 18. Thanh cố định ống
Được đặt cuối qui trình.Gồm lưỡi dao cắt bằng khí nén và được điều khiển bởi hệ thống sẽ cắt ống thành các đoạn có độ dài theo yêu cầu.Sản phẩm sau khi cắt sẽ được quấn thành từng bó,dán nhãn và đem đi tiêu thụ.
4.2. Dây chuyền sản xuất ống PVC
Hệ thống máy móc sử dụng trong dây chuyền sản xuất ống tròn bao gồm -Hệ thống trộn nguyên liệu
-Máy đùn
-Máy tạo hình chân không -Máy in nhãn
-Máy kéo -Máy cắt
Hình 19.Sơ đồ bố trí thiết bị của dây chuyền sản xuất ống tròn
4.2.1. Hệ thống trộn nguyên liệu
Mục đích chủ yếu của quá trình là trộn đều hạt nhựa và phụ gia, nghiền nguyên liệu thành dạng hạt mịn (phụ gia ban đầu có kích thước lớn) sau đó đưa nguyên liệu vào các cyclone chứa.
Ngoài ra quá trình trộn nóng còn giúp đuổi bớt hơi nước và các hợp chất bay hơi tồn đọng trong hỗn hợp nguyên liệu có thể gây ảnh hương xấu tới quá trình gia công cũng như chất lượng sản phẩm. Quá trình trộn cao tốc hỗn hợp nhựa PVC gần như chỉ là quá trình trộn đều các chất với nhau (quá trình cơ lý).Nếu xét cặn kẽ, tường tận các vấn đề nhỏ thì cũng có quá trình hóa học xảy ra nhưng là rất nhỏ.Quá trình hoá học đó là phản ứng đứt mạch của phân tử nhựa và phản ứng ngăn cản sự đứt mạch, sự cháy nhựa PVC của các chất ổn định nhiệt. (tuy nhiên ở nhiệt độ trộn thường nhỏ hơn nhiệt độ gia công của nhựa pvc rất nhiều nên quá trình này rất nhỏ gần như không có.)
Lưu ý: vì quá trình trộn ở nhiệt độ cao,cần thường xuyên chú ý tới nhiệt độ của bồn trộn, tránh hiện tượng làm cháy nguyên liệu. Đồng thời, môi trường làm việc rất bụi cũng như có thể có khí hcl thoát ra do PVC bị phân hủy trong quá trình trộn, vì vậy, cần có các biện pháp bảo hộ sức khỏe thích hợp.
- Cấu tạo
-Bộ phận cấp liệu :
+ Máng cấp nhựa PVC : chứa PVC dạng bột để hút lên máy trộn + Phễu nhập phụ gia : nơi chứa chất phụ gia cho vào bồn trộn nóng
+ Motơ cấp liệu : hút bột nhựa lên bồn trộn, bên trong ống hút liệu có thanh dẫn lò xo giúp cho quá trình hút liệu được nhanh chóng đồng thời chúng cũng có chức năng trộn lẫn và nghiền nhỏ những hạt nhựa PVC có kích thước lớn còn sót lại.
Hình20. Hệ thống trộn nguyên liệu
-Bồn trộn nóng : là loại bồn kín, 2 lớp, bên trong bồn có bộ phận gia nhiệt và hệ 2 cánh trộn đồng tâm quay ngược chiều nhau để đảm bảo nguyên liệu được trộn đều và tăng năng suất máy trộn.
-Bồn trộn nguội : tương tự như bồn trộn nóng nhưng không có bộ phận gia nhiệt. -Bồn chứa : chứa nguyên liệu sau khi được trộn trước khi vào máy đùn.
-Hệ thống làm mát: giảm nhiệt bằng nước, nước lạnh được hệ thống ống dẫn bơm vào phần rỗng giữa 2 lớp vỏ nhằm tránh tình trạng nhiệt độ trong bồn trộn nóng tăng cao làm cháy nguyên liệu.
-Cyclone chứa: chứa hỗn hợp nguyên liệu sau khi trộn
4.2.2. Máy đùn 2 trục vít
Hình 21. Máy đùn bausano 2 vít 1 đầu đùn
4.2.2.1. Chức năng
Bao gồm tất cả 5 công dụng chính:
-Ép ra dải chất dẻo liên tục có tiết diện không đổi và chiều dài không hạn chế; -Tạo dòng chảy vật liệu với áp suất cao và tốc độ ổn định hoặc thay đổi theo nhu cầu;
-Trộn đều vật liệu với các hỗn hợp hóa chất khác;
-Gia nhiệt cho vật liệu để tạo thuận lợi cho các nguyên công khác;
-Loại trừ các pha khí (bọt khí) hoặc chất rắn có trong vật liệu để tránh rỗ xốp và tăng độ tinh khiết cho sản phẩm hoặc bán thành phẩm
4.2.2.2. Cấu tạo
Hình 23. Cấu trúc máy đùn titan58
-Thân máy: Làm khung đỡ cho toàn bộ hệ thống
-Động cơ chính
-Bộ phận giảm tốc:Do tốc độ quay của động cơ chính thường lớn hơn rất nhiều so với tốc độ làm việc của vít đùn.Do đó cần phải có bộ phận giảm tốc để đảm bảo hiệu quả sản xuất.
-Xylanh :Là bộ phận chứa vít và được gia nhiệt trực tiếp trong quá trình gia công nên xylanh thường được làm bằng thép chịu được nhiệt độ cao và ăn mòn hóa học cũng như do mát sát nảy sinh trong quá trình gia công.
Bên trên xylanh còn có
.Cửa nhập liệu có tấm chắn đóng mở để có thể điều khiển lượng nguyên liệu vào xylanh.
. Lỗ thoát hơi
. Các đai gia nhiệt : nhiệt độ làm việc của máy được cung cấp thong qua các đai gia nhiệt này.Thông thường,để đạt tới nhiệt độ sản xuất phải tiến hành gia nhiệt trong 45 phút.
. Các đầu dò nhiệt độ : kiểm soát nhiệt độ làm việc của thiết bị.
Hình 24. Xylanh và các đai gia nhiệt
-Vít đùn
Là loại vít đôi côn,có đường kính trục vít phần cấp liệu lớn hơn phần định lượng.Cánh vít của trục vít ăn sâu hoàn toàn vào các rãnh vít của nhau.2 vít quay cùng tốc độ nhưng ngược chiều nhau cho khả năng phôi trộn và vận chuyển nguyên liệu tốt hơn.
Hình 25. Vít đùn máy titan58
Cấu tạo vít đùn gồm 5 phần :
+ (1) Phần nhập liệu : nắm ngay bên dưới cửa nhập liệu.Nguyên liệu ở phần này vẫn còn ở thể rắn.
+ ( 2) Phần nhựa hóa ( nén ép ) gồm hỗn hợp nhựa nóng chảy và các hạt rắn.
+ (3) Khu vực tiết lưu + (4) Khu vực thông hơi + (5) Khu vực đầu ra
3 vùng (3) (4) (5) được gọi chung là vùng định lượng,vùng định lượng có kích thước càng dài thì máy làm việc càng ổn định.Ở phần này,do nhựa ở trạng thái mềm cao nên kích thước vít đùn nhỏ lại,độ sâu của rãnh vít giảm,bề dày cánh vít tăng làm tăng khả năng nén ép,đồng thời giúp nhựa trộn và chín đều hơn.
Thông số kỹ thuật + Tỉ lệ L/D = 24
+ Tốc độ quay 26 vòng/phút + Hệ số nén ép : 2.5
-Hệ thống làm mát
Hình 26. Hệ thống quạt làm mát
Được gắn ngay bên hông xylanh,nhằm hạ nhiệt độ khi có sự thay đổi đột ngột.
-Hệ thống thông hơi
Dùng để lấy đi hơi ẩm để cũng như hơi của các hợp chất bay hơi phát sinh trong quá trình gia công.Để quá trình thoát hơi nhanh người ta tạo một vùng chân không quanh khu vực thoát hơi nhằm giảm áp suất tại khu vực này.Khi vật liệu nóng chảy qua vùng thoát hơi,áp suất sẽ giảm,tới vùng định lượng áp suất sẽ ổn định trở lại.
-Phễu cấp liệu
Gồm 1 phễu chứa và hệ thống bơm hút liệu từ bồn chứa.1 vít cấp liệu và 1 cửa nhập liệu phụ dùng để đưa bột máy trong quá trình khởi động và tắt máy ( loại bột này có công thức riêng ). Bộ phận cấp liệu được nối vào thân máy đùn.Họng cấp liệu (feed throat) có hệ thống nước làm mát tránh hiện tượng nóng chảy vật liệu, dính vào thành thiết bị.
-Tủ điều khiển
Điều khiển toàn bộ quá trình gia công
-Bộ phận cấp liệu
Gồm 1 hệ môtơ và vít cấp liệu vừa có chức năng cung cấp và điều khiển lượng nguyên liệu vào máy còn góp phần trộn đều nguyên liệu trước khi tiến hành gia công.
-Bơm chân không
Hợp với hệ thống thông khí tạo môi trường chân không tại khu vực thoát hơi của vit đùn.
-Bộ điều nhiệt: gồm các đai gia nhiệt có tác dụng gia nhiệt và duy trì nhiệt độ để gia công nhựa.
-Đầu tạo hình
Đầu tạo hình được đặt ở đầu ra của máy đùn,bên trong mạ crom nhằm tạo bề mặt trơn bóng cho sản phẩm
Chức năng : Giúp cho nguyên vật liệu đang nóng chảy có hình dạng cuối cùng khi qua máy đùn, là một bộ phận quan trọng nhất trong sản xuất vì nó liên quan rất lớn đến chất lượng sản phẩm.Mọi khuyết tật của đầu định hình gây ra không thể sửa chữa được ở các công đoạn sau.
Hình 28. Đầu tạo hình máy tintan58
Cấu tạo gồm 3 phần : + Đầu vào +Cánh đỡ
+ Phần định hình có dạng vành khuyên nhắm tạo sản phẩm dạng ống.