giáo trình Công nghệ chất dẻo phần 5

Chia sẻ: Thái Duy Ái Ngọc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

301
lượt xem 131
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bảng điều chỉnh nhiệt độ đối với một vài loại nhựa điển hình 3.1.7.1 Bộ phận đốt nóng Là những vòng băng điện trở bọc bên ngoài xi-lanh, liên kết truyền nhiệt sao cho nhiệt độ yêu cầu luôn cố định và chính xác giữa các vùng nhiệt độ. Hệ thống đốt nóng phải được cung ứng thật nhiều nhiệt lượng ( kể cả nhiệt lượng mất đi do hiện tượng toả nhiệt ) để thoả với tiến trình nấu chảy nhựa bên xác định đuợc trị số giữa năng lượng cần thiết phải cung ứng cho vật liệu...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: giáo trình Công nghệ chất dẻo phần 5

15 Hình 27: Bảng điều chỉnh nhiệt độ đối với một vài loại nhựa điển hình 3.1.7.1 Bộ phận đốt nóng Là những vòng băng điện trở bọc bên ngoài xi-lanh, liên kết truyền nhiệt sao cho nhiệt độ yêu cầu luôn cố định và chính xác giữa các vùng nhiệt độ. Hệ thống đốt nóng phải được cung ứng thật nhiều nhiệt lượng ( kể cả nhiệt lượng mất đi do hiện tượng toả nhiệt ) để thoả với tiến trình nấu chảy nhựa bên trong xi-lanh. Độ lớn của bộ phận đốt nóng cũng thay đổi để thích hợp với năng suất đòi hỏi. Năng suất của một bộ phận đốt nóng được xác định thông qua nhiều hệ số khác nhau. . Một câu hỏi được đặt ra ở đây là làm thế nào để xác định đuợc trị số giữa năng lượng cần thiết phải cung ứng cho vật liệu nhựa và hệ số nhiệt riêng của nó. Người ta hiểu hệ số nhiệt riêng của mổi loại nhựa là nhiệt lượng cần thiết để đốt nóng 1 g vật liệu tăng lên 1 °C. Câu hỏi này thường được đặt ra cho các loại hạt nhựa nhiệt rất khó trả lời, vì các vấn đề phương pháp kỹ thuật chuẫn định khác nhau ( phương pháp chế biến liên tục hay chế biến từng giai đoạ n hay kết hợp cả hai ) cũng như sự thay đổi khác nhau của điểm nóng chảy giữa các loại nhựa. ( năng lượng quá lớn sẽ làm cháy hạt nhựa ảnh hưởng đến chất lượng của thành phẩm ). . Nhiệt dung cần thiết để cường nhiệt là yếu tố thứ hai để xác định năng suất của bộ phận đốt. Yếu tố này được hiểu bao gồm cấu trúc của bộ phận đốt cùng với các cơ phận để tạo nên nhiệt lượng cần thiết. . Yếu tố thứ ba phải được nói đến ở đây là năng suất của hệ thống điều chỉnh, có nhiệm vụ cung ứng nhiệt lượng thường xuyên cần thiết cho hạt nhựa và kiểm định mức độ tác dụng của hiện tượng mất nhiệt. . Yếu tố thứ tư cũng không kém phần quan trọng được nhắc đến đó là hình thức truyền nhiệt. Điều này có nghĩa là phần lõi của bộ phận đốt được cấu thành từ những dây điện trở được bao bọc bởi lớp cách điện bằng chất mi-ca hay hợp chất với thành phầ n cơ bản từ mi-ca. Trong mổi bộ phận đốt bắt buộc phải có một lớp cách nhiệt thích ứng với ảnh hưởng của nhiệt độ cung ứng. Nếu không hội dủ điều kiện đòi hỏi này sẽ tạo nên nhiệt trường với nhiệt độ rất cao dẫn đến hiện tượng phá hũy lớp cách nhiệt. Mi-ca là loại khoáng chất cơ bản được ứng dụng để làm lớp cách nhiệt, dưới tác dụng của nhiệt độ cao trên 500 °C mi-ca sẽ bị thiêu hũy và bộ phận đốt không còn hoạt động được nữa. Hình 28: Cấu tạo của một vòng băng đốt nóng Hình 29: Vòng băng đốt nóng với lớp cách nhiệt PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
16 Hình 28: mô tả cấu tạo của một vòng băng đốt nóng không có lớp vỏ bảo vệ nhiệt bọc chung quanh, bao gồm các phần: (1) bộ phận tiếp nối điện. (2) ốc giữ lớp vỏ bọc bên ngoài. (3) lớp vỏ bọc bên ngoài. (4) lớp kim loại bọc giữa . (5, 7, 9) lớp mi-ca cách nhiệt. (6, 8) dây điện trở được cấu tạo nằm trên lớp mi-ca. (10) lớp vỏ kim loại bọc bên trong. Hình 29: mô tả cấu tạo của một vòng băng đốt nóng với lớp mi-ca cách nhiệt, bao gồm một số cơ phận có chức năng giống như trong hình 25, nhưng có thêm (1) lớp vỏ bảo vệ nhiệt bọc bên ngoài. (2) ốc giữ lớp vỏ bọc bên ngoài. (3) lớp phản chiếu dợn sóng. (4) lớp vỏ kim loại của băng đốt nóng. (5) bộ phận tiếp nối điện 3.1.7.2 Vòng băng đốt nóng có thêm bộ phận làm nguội. Loại vòng băng này có thể điều hoà được nhiệt độ của nhựa nhão bên trong xi-lanh thông qua các sợi điện trở đốt nóng và chất lỏng (nước) được dẫn trong những kênh cấu trúc theo chiều dọc, hay vòng xoắ n bên trong lớp vỏ bọc. Hình 30: Vòng băngđốt nóng có bộ phận làm nguội (1) Lớp vỏ cách nhiệt. (2) dây dẫn điện. (3) Lớp bao bọc bên trong có những kênh dẫ n nước, chất lỏng làm nguội. (A) Bộ phận nối với ống dẫn chất lỏng làm nguội từ ngoài vào cũng như từ trong ra ngoài. Bảng kê khai số liệu điều chỉnh đối với một vài loại nhự a quan trọng cho pương pháp đẩy liên tục Vật liệu Sản phẩm Nhiệt độ ( °C) Áp suất Đầu Khuôn Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 Vùng 4 (bar) ống cứng, tấm 150 đến 200 175 195 205 205 200 210 ABS thanh 170 175 180 180 180 190 200 ---- 250 tấ m 170 180 195 200 195 205 150 ---- 250 SB ống (cứng), vật rỗng 125 125 130 130 130 135 100 ---- 150 PE LD màng thổi 125 135 135 145 145 145 100 ---- 170 màng phẳng 155 165 180 195 195 200 150 ---- 250 vỏ bọc dây dẫ n điện 160 210 230 240 230 235 250 ---- 350 ống (mềm), vật rỗng 140 160 165 165 165 170 100 ---- 170 PE HD tấ m 220 190 170 165 165 170 100 ---- 170 màng thổi 140 160 170 180 180 185 150 ---- 200 vỏ bọc dây dẫ n điện 200 210 240 250 240 245 250 ---- 400 ống (cứng) 180 200 215 225 225 235 150 ---- 200 PP màng phẳng 190 220 245 265 265 265 200 ---- 300 PVC mềm (bột) hạt nhựa 140 150 160 160 155 155 50 ---- 100 vỏ bọc dây dẫ n điện 210 185 175 155 180 190 150 ---- 250 PVC mềm (hạt) ống (mềm), thanh 180 170 160 150 160 160 60 ---- 120 vỏ bọc dây dẫ n điện 200 180 170 150 180 190 150 ---- 250 PVC cứ ng (bột) hạt nhựa 180 175 165 165 160 160 75 ---- 150 ống cứng, thanh 190 180 170 165 170 180 100 ---- 200 PVC cứ ng (hạt) ống cứng, thanh, tấm 155 165 175 190 180 185 100 ---- 200 ống cứng, 275 245 235 225 225 225 150 ---- 250 PA (diểm chảy 215 °C) vỏ bọc dây dẫ n điện, 260 270 280 290 290 300 250 ---- 300 sợi, 265 275 290 300 300 300 250 ---- 350 màng phẳng 160 175 195 200 200 205 170 ---- 200 CA PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
17 tấ m 160 165 170 170 170 180 50 ---- 100 PMMA ống cứng, thanh 170 190 205 200 200 200 50 ---- 100 POM 3.1.8 Trang thiết bị cho máy đẩy nhự a: Thiết bị cho máy đẩy là phần tiếp nối với bộ chắn, có nhiệm vụ đổi hướng dòng chảy của nhựa chảy lỏng theo hướng và dạng yêu cầu của sản phẩm , hay từ chiều thẳng nằ m ngang sang chiều thẳng đứng. Sau đây là một vài loại và dạng trang thiết bị thông thường: . Thanh đặc ( dạng tròn, dạng nhiều cạnh, dạng đặc biệt bất định theo yêu cầu ứng dụng..v.v..) . Thanh rỗng ( mành mành cuốn, vành cửa sổ..v.v… ) . Thanh lắp ghép ( dạng chữ U, I hay dạ ng bất kỳ ..vv..) . Ống . Phim mỏng, màng thổi. . Tấm . Sợi Từ đây có thêm những trang thiết bị để tạo nên sản phẩm bao bọc, ví dụ như vỏ bọc dây dẫn điện với một hay nhiều lớp khác nhau. Theo nguyên tắc này nhựa chảy lỏng thoát ra từ xi-lanh, xuyên qua bộ chắn, đi vào khuôn, bên trong được thiết kế có dạng đặc biệt để hướng dẫn ( hay phân chia ) dòng chảy nhựa lỏng để tạo nên hình dáng sản phẩ m. 3.1.8.1 Đầu khuôn tạo dáng Đây là bộ phận phân định dòng chảy, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo dáng sản phẩ m, biến đổi dòng chả y của lượng nhựa lỏng từ chưa định dạng sang dạng ống, thanh (đặc, rỗng), sợi, tấm, màng..vv... Phần lõi bên trong khuôn ( chốt ) còn được gọi là trái thủy lôi ( Hình 31 ), giữ vai trò rất quan trong việc phân luồn và biến đổi dòng chảy của nhựa lỏng từ chưa định dạ ng sang dạ ng ống thông qua các cầu nối giữa phần bên trong (chốt) và phần bên ngoài của khuôn. Nhựa lỏng chảy xuyên qua các cầu nối, vẫn có thể kết dính liên tục khi đi vào vùng nối tiếp hình nón có đường kính nhỏ dầ n cho đến khi thích nghi với hình dạng và kích thước yêu cầu của sản phẩm ( ống, thanh ..vv..). Hình 31: Tiết diện của một đầu khuôn cho sản phẩm ống dẫn nước PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
18 Hình 32: Vỉ nâng chốt với các lổ khoang nhỏ phân luồng Hình 33: Vỉ nâng chốt có kênh dẫn khí nén Dòng chảy, tính nhờn, tính bám dính của mổi loại nhựa cũng thay đổi khác nhau do đó thiết kế của khuôn tạo dáng cũng thay đổi theo (mặc dù cho cùng sản phẩm có hình thể giống nhau). Giai đoạn từ lúc nhựa lỏng bắt đầu vào khuôn đến khi ra khỏi để đi vào vòi phun được gọi là quá trình mặt cắt ngang. Áp suất của nhựa lỏng chả y qua rãnh cũng thay đổi theo cấu trúc của rãnh , kích thước khoảng trống giữa chốt và phần ngoài của khuôn ( hình 31 ), từ vỉ nâng chốt đến vòi phun phải luôn luôn cố định để tạo ổn định cho bề dầy của thành ống nhựa khi đi vào vùng nóng của vòi phun. Áp suất của dòng chảy cũng giả m dần khi nhựa lỏng chả y xuyên qua các bộ phận chắn bên trong của khuôn tạo dáng ( Hình 32 ). Do đó kích thước độ lớn và bán kính của vùng nén phẳng phả i được thiết kế thích nghi với hiện tượng giả m áp suất của dòng chả y. Áp suất khi vào vùng nén phẳ ng phải còn đủ lớn để các phần bên trong nhựa kết dính lại với nhau, điều này có liên quan đến kích thước của bộ phận đầu ống và mổi bộ phận này chỉ thích nghi cho một độ lớn, bán kính, nhất định của sản phẩm (ống nhựa). Với điều kiện này người ta phải nghĩ đến phương cách thiết kế có thể thay thế bộ phận đầu ống tuỳ theo bán kính của sản phẩm. Tuy nhiên phương cách này cũng có giới hạn vì không thể thay đổi độ lớn quá giới hạn cho phép của kích thước tiếp giáp giữa phần bên ngoài của khuôn tạo dáng và bộ phận đầu ống. a) b) c) Hình 34: a) sơ đồ dòng chảy của nhựa lỏng trong quá trình mặt cắt ngang. b) cấu trúc khoả ng cách bên trong giữa chốt và phần bên ngoài của khuôn c) tiết diện thẳ ng góc ( mặt bên hông ) của khoảng cách trong phần b) PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
19 Hình 35: Sơ đồ tiến trình tạo áp suất của nhự a tư vùng đưa vào đến vòi phun của đầu khuôn Hình 36: Hình dáng bên ngoài của một khuôn chế tạo ống dẫn nước 3.1.8.2 Khuôn phun đ uôi cá Được ứng dụng như một vòi phun liên tục để sản suất các sản phẩm như tấm nhựa, màng nhựa..vv.. Trước tiên nhựa lỏng sau khi ra khỏi bộ chắn (thuộc phần cuối của xi-lanh) được đưa vào kênh phân luồng được thiết kế giống như đuôi cá ( hay cái máng áo ), có tiết diện nhỏ dần ở hai đầu (Hình 34). Lượng nhựa lỏng được phân điều ra hai nhánh kênh phân luồng, tràn vào vùng chả y trước, vùng này được thiết kế cơ bản gồm hai phần gọi là môi trên và nôi dưới . Môi trên có thể điều chỉnh lên xuống thông qua các hệ thống ốc nén, môi dưới có thể thay thế với nhiều dạng khác nhau. Vùng chảy trước giữ nhiệm vụ điều lưu dòng chả y thích nghi để đạt được độ chính xác theo yêu cầu chiều dầy của sản hẩm ( tấm hay màng nhựa ). Phần cuối của khuôn phun là vùng rãnh ngang có nhiệm vụ chuẫn định cho kích thước chiều ngang của sản phẩ m. Tùy theo quy trình sản suất hay thiết kế của hệ thống thiết bị chúng ta sẽ có các loại khuôn phun đuôi cá khác nhau : Khuông phun nằ m ngang và khuông phun đứng ( hay có góc độ thay đổi ). Hình 37: Cấu trúc giản đơn một khuôn phun đ uôi cá Hình 38: Hình thể tổng quát PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
20 Hình 39: Tiết diện khuôn phun dạng nằm ngang I: Tiết diện khuôn phun khe hở có khoảng cách cố định (1) môi trên ( cố định ), (2) phần trên của khuôn, (3) lỗ khoang cho bộ phận đốt nóng, (4) phần dưới của khuôn, (5) ốc điều chỉnh, (6) môi dưới ( có thể thay đổi được ), II: Tiết diện khuôn phun khe hở có bộ phậ n điều chỉnh khoảng cách khe hở. (1) môi trên có thể điều chỉnh khoảng cách, (2, 3, 7) ốc điều chỉnh, (4) bộ phận điều lưu, (5) phần trên khuôn, (6) phần dưới khuôn, (8) môi dưới cố định. Hình 40: Tiết diện khuôn phun dạng đứng ( hay nghiêng góc ) I: Thí dụ tiêu biểu với khuôn phun dạng nghiên góc 60°. (1) bộ phận tiếp nối, (2) kênh chính phân nhánh, (3) phần trên khuôn, (4), môi trên, (5) ốc điều chỉnh, (6) tấm lót có kênh dẫn và được điều chỉnh bởi ốc điều chỉnh, (7) môi dưới cố định có kênh dẫ n. II: Thí dụ tiêu biểu với khuôn phun dạng đứng 90° (1) ốc giữ, (2) phần khuôn có thể thay đổi được, (3) ốc điều chỉnh, (4) ốc giữ, (5) môi khuôn có thể thay đổi vị trí, (6) phần khuôn cố định. Còn tiếp tục với các chương máy đẩy kết hợp với các phương pháp khác trong . Dây chuyền thiết bị sản suất thanh nhựa ( với nhiều cấu trúc tiết diện khác nhau ) . Dây chuyền thiết bị sản suất ống dẫ n nước . Dây chuyền thiết bị sản suất tấm nhựa . Dây chuyền thiết bị sản suất màng nhựa ( một lớp hay liên hợp nhiều lớp ) . Dây chuyền thiết bị sản suất màng nhựa thổi . Dây chuyền thiết bị sản suất chai nhựa và sản phẩ m chứa đựng có hình thể, dung tích khác nhau. Ghi chú: Tài liệu tham khả o: - Kunststoff-Verarbeitung im Gespraech, 2 Extusion der Firma BASF AG - Einfuehrung in die Kunststoffverarbeitung von Walter Michaeli, Carl Haser Verlag München Wien - Grundzuege der Extrudertechnik von Walter Mink, Zechner&Huethig Verlag GmbH.Speyer am Rhein - Kunstoffverarveitung von Dr.-Ing. Otto Schwarz, Dipl.-Ing. Friedrich-Wolfhard Ebeling, Dipl.-Ing. Brigitte Furth, Vogel Buchverlag . - Trang nhà http://194.15.166.133/WEKA/Konstruktion/Praxis Trương Ngọc Giao K.S. Biến chế chất dẻo PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
1 Công nghệ chất dẻo ( phần 3 ) Tất cả các sản phẩm bằng chất dẻo thường gặp sau đây : Ống, thanh ( Profil ), tấm, màng đơn, màng ghép nhiều lớp, màng thổi, chai, bình chứa, vỏ bọc dây dẫn điện ..vv.. đều được gia công từ dây chuyền thiết bị máy đẩy nhựa. Trong dây chuyền gia công này máy đẩy nhựa đóng vai trò chủ yếu, kế đến là đầu khuôn tạo dáng hoặc đầu khuôn phun thay đổi tùy theo dạ ng sản phẩm. Phần còn lại là các khâu làm nguội và khâu hoàn tất cuối cùng. Máy đẩy nhựa đã được trình bày trong chủ đề công nghệ chất dẻo ( phần 2 ). Đầu khuôn tạo dáng, đầu khuôn phun và các khâu chế tạo hoàn tất ( làm nguội, kéo, cắt, phân xếp ) sẽ được lầ n lượt trình bày trong phần tiếp theo dưới đây. 4. Dây chuyền thiết bị sản xuất ống nhự a Hình 1 : Sơ đồ một dây chuyền thiết bị sản xuất ống nhựa. 1. Máy đẩy nhựa, 2. Đầu khuôn, 3. Hệ thống điều chỉnh kích thước, 4. Bồn nước làm nguội, 5. Máy kéo 6. Máy cưa , 7. Máy phân xếp 4.1 Đầu khuôn tạo dáng ( gọi đơn giản là đầu khuôn ) Được thiết kế thay đổi tùy theo dạng sản phẩ m, giữ vai trò biến đổi dòng chảy của nhựa nhão thoát ra từ phần cuối của xi-lanh máy đẩy nhựa. Cấu trúc đầu khuôn cũng thay đổi cho một loại sản phẩ m có dạng giống nhau. Ví dụ ống nhựa với bán kính nhỏ ( < 100 mm ) trung bình ( 100mm-200 mm ) có cấu trúc tương tự trong hình 2. Đối với các loại ống có đường kính quá lớn ( > 200 mm ) người ta phải thiết kế thêm một bộ phận trung gian gọi là “ rãnh vòng xoắn “ hình 3. Các kênh phân luồn bên trong đầu khuôn được thiết kế để biến đổi dòng chảy nhựa lỏng từ dạng một luồn ( khối đặc ) sang dạng ống rỗng có thành bề dày cố định. Phần lõi bên trong khuôn ( chốt ) còn được gọi là trái thủy lôi ( Hình 2 ), giữ vai trò rất quan trọng trong việc phân luồn và biến đổi dòng chảy của nhựa lỏng từ chưa định dạ ng sang dạ ng ống thông qua các khe hở nối giữa phần bên trong (chốt) và phần bên ngoài của khuôn. Nhựa lỏng chảy xuyên qua các cầu nối, vẫn có thể kết dính liên tục khi đi vào vùng nối tiếp hình nón có đường kính nhỏ dầ n cho đến khi được đẩy vào đầu phun thích nghi với hình dạ ng và kích thước yêu cầu của sản phẩm ( ống, thanh ..vv..). Hình 2 Đầu khuôn cho ống với đường kính nhỏ Hình 3 Đầu khuôn cho ống với đường kính khổ lớn 1. Vỉ nâng chốt, 2. vỏ bên ngoài, 3. chốt, 4. đầu phun, 5. bộ phận chỉnh tâm, 6. đầu vỉ nâng chốt, 7. vòng băng đốt nóng, 8. bộ phận tiếp nối PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
2 Hình 4: Đầu khuôn ống với đường kính bên Hình 5: Đầu khuôn ống với đường trong có kính thước từ nhỏ đến trung bình kính bên trong có kích thước lớn 4.2 Các khâu hoàn tất cuối cùng Nhựa nhão sau khi đi qua đầu khuôn tạo dáng phải được điều chỉnh và giữ sao cho hình dạng kích thước luôn luôn cố định. Một hệ thống kéo bánh xích giữ nhiệm vụ kéo ống nhựa ngay khi vừa ra khỏi đầu khuôn cho đến khi đi vào bồn nước làm nguội. Vận Tốc kéo được điều chỉnh đồng bộ với vậ n tốc đẩy nhựa nhão vào đầu khuôn của máy đẩy nhựa.. Tiếp theo sau hệ thống kéo bánh xích là máy cưa có nhiệm vụ cưa đứt ống nhựa theo kích thước chiều dài đã chuẩn định trước. Ống nhựa sau khi cắt dược một hệ thống phân xếp đẩy ra khỏi dây chuyền sản xuất để đưa vào khâu tồn trữ, chuyên chở. Hình 8: Sơ đồ máy cắt và hình dáng một máy cắt điển hình Hình 6: Máy kéo bánh xích 1. Động cơ 2. lưỡi cưa 3. Lò-xo chịu lực 4. Bộ phận kẹp Hình 9: Thiết bị một hệ thống phân xếp cùng với băng tải Hình 10: Sản phẩm ống nhựa 4.3 Hệ thống định dạng Có nhiệm vụ diều chỉnh và giữ cho hình dạng và kích thước tiết diện cắt, bề dày thành ống luôn cố định sau khi nhựa nhão ra khỏi đầu khuôn cho đến khi đông cứng dầ n. Có nhiều phương pháp để ứng dụng cho hệ thống này. Phương pháp đơn giản nhất là kéo ống nhựa ( hay thanh nhựa rỗng ) đi qua nhiều tấm chắn có thể di chuyển thay đổi khoảng cách treo trên các trục nâng cố định. Trên những tấm chắn kéo này được cắt những lổ tròn có đường kính thay đổi từ lớn đến nhỏ, và ttương đương với đường kính bên ngoài của ống nhựa từ lúc ra khỏi đầu phun đến lúc đúng kích thước đã định (Hình 9). Tất cả hệ thống tấm chắ n PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
3 được đặt nằm trong bồn nước làn nguội. Ngoài ra khí nén cũng được dẫn từ ngoài vào bên trong ống nhựa thông qua một kênh dẫn khí để tạo nên kháng lực từ trong lòng ống nhựa trong giai đoạn nguội dần. Hình 9: Phương pháp định dạng gản đơn với tấm chắn kéo 4.3.1 Phương pháp định dạng hút chân không Đây là một phương pháp rất quan trọng thường được ứng dụng trong khâu định dạng ống. Đường kính bên ngoài của ống nhựa được tiêu chuẩn hoá và theo đó được định dạng bằng cách thết lập một hệ thống hút chân không bên ngoài dọc theo thân ống. Khí nén được dẫn cùng lúc từ ngoài vào bên trong lòng ống để tạo áp suất quân bình giữ nên ngoài và bên trong ống ( Hình 6 ). 1: Lõi khuôn 2: Đầu phun 3: Kênh dẫn nước vào 4: Kênh hút chân không 5: Kênh thoát nước Hình 6 : Định dạ ng hút chân không với đầu hút dọc theo thân ống. 4.3.2 Phương pháp định dạng hút chân không trong bồn nước. Đây là phương pháp ứng dụng hút chân không bên ngoài dọc theo thân ống tương tự như đã nói trên và tất cả hệ thống hút chân không này áp dụng trong bồn nước kính ( Hình 7 ) 1: Lõi khuôn 2: Đầu phun 3: dỉa chắn định dạng 4: kênh hút chân không 5: Van an toàn 6: Bồn nước lạnh 7: Dĩa chận ( bằng cao su ) 8: Kênh dẫn nước vào 9: Dĩa chêm định dạ ng 10: Kênh thoát nước Hình 7: Định dạng hút chân không trong bồn nước 4.3.3 Phương pháp định dạng hút chân không cùng với khí nén và dĩa chặn bên trong lòng ống. Một phương pháp khác cũng tương tự như thế, bằng cách thực hiện song song hai lực tác động cùng một thời gian. Hút chân không bên ngoài dọc theo thân ống và trong khi đó bên trong lòng ống cũng chịu một lực khí nén được đưa từ ngoài vào. Một cơ phận gọi là dĩa chặ n để cản khí nén, nằ m bên trong lòng ống và được nối vào đầu phun bằng dây xích ( Hình 8 ). PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
4 1: Lõi khuôn Đầu phun 2: Ống chêm định dạng 3: Bồn nước lạnh 4: Dĩa chặn kéo 5: Lớp cách nhiệt 6: Hình 8: Định dạ ng kết hợp hút chân không bên ngoài và khí nén với dĩa chặ n bên trong lòng ống. Trong các phương pháp được trình bày ở trên thì định dạng ống bằng hút chân không trong bồn nước kính ( Hình 7 ) là phương pháp được áp dụng nhiều nhất với lý do có thiết kế đơn giả n và hiệu quả kinh tế cao. Những loại nhựa sau đây thường được ứng dụng cho dây chuyền sản xuất ống và thanh nhựa: PVC cứng và mềm, PE, PP, PA, SB, ABS, PMMA và POM. Máy đẩy một trục trôn ốc thích hợp cho hạt nhựa và máy đẩy hai trục trôn ốc thích hợp thích hợp cho bột nhựa PVC, ngoài ra máy đẩy hai trục trôn ốc cũng thích hợp cho dây chuyền sản xuất ống nhựa với thành ống có độ dày lớn và sản xuất thanh nhựa profile. Câu hỏi được đặt ra, nên chọn phương pháp định dạng hút chân không nào thích hợp ?. Tuỳ theo mổi sản phẩm mà người ta chọn một phương pháp định dạng để ứng dụng, và tương tương tự như thế cũng cho việc lựa chọn các khâu còn lại như xác định chiều dài bồn nước làm nguội, máy kéo và máy cắt .vv. Thông thường thì phương pháp định dáng hút chân không giản đơn thích hợp với ống có đường kính từ nhỏ đến trung bình và phương pháp hút chân không có khí nén và dĩa chận dành cho các loại ống có đường kính lớn. ( 300 mm trở lên ). Khâu làm nguội ống thường là một hay nhiều bồn nước lạnh, đôi khi người ta cũng áp dụng vòi phun nước được thiết kế vòng bên ngoài dọc theo chiều dài ống. Sau khâu làm nguội đến khâu in ấn hay đóng dấu tên nhà sản xuất, lực chịu đựng tối đa cùng với chất lượng sản phẩ m lên thành ống. Một máy kéo có bánh dây xích bằng cao su được đặt tiếp theo sau khâu in ấn có nhiệm vụ kéo ống vế phía trước để đưa vào máy cưa . Ống nhựa dợn sóng từ nhựa PVC-cứng được ứng dụng trong kỹ nghệ để dẫn dây dẫn điện, dây truyền tin liệu..vv..đòi hỏi điều kiện cũng như thiết bị đặc biệt cho định dạng hút chạn không. Trong trường hợp này ống nhựa sau khi ra khỏi đầu phun sẽ được đưa ngay vào bộ phậ n nối dài đóng vai trò đầu khuôn định dạng ống, tiếp theo sau phần này là một bộ phận bánh xích có những rãnh dợn sóng trên bề mặt vừa đóng vai trò của bộ phận kéo vừa là khuôn tạo dáng dợn sóng trên bề mặt của thành bên ngoài ống nhựa. Khí nén được dẫ n vào bên trong thân ống sẽ nén thành ống ép sát vào bề mặt dợn sóng của bánh xích tạo nên những dợn sóng trên bề mặt của thành ống. Hình 9: Định dạng ống nhựa dợn sóng ( hút chân không bên ngoài và khí nén từ bên trong ) 1. Đầu phun, 2. bộ phận hổ trợ đầu khuôn, 3. miệng thoát khí nén, 4. đầu chận kín, 5. bánh xích dợn sóng PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
5 5. Dây chuyền thiết bị sản xuất thanh nhự a ( Profile ) Thành phầ n của dây chuyền này cũng tương tự như dây chuyền sản xuất ống nhựa, chỉ khác nhau ở đầu khuôn tạo dáng. Máy đẩy nhựa đóng vai trò chủ yếu và phần còn lại là các khâu làm nguội và khâu hoàn tất. 5.1 Đầu khuôn tạo dáng thanh nhự a. Sản phẩm thanh nhựa được chế tạo ra từ dây chuyền máy đẩy nhựa rất đa dạng, được chia thành hai nhóm chính: Thanh nhựa đặc và thanh nhựa rỗng. Các thanh nhựa trong hai nhóm này sẽ có hình thể tiết diện cắt thay đổi khác nhau và vật liệu khác nhau tùy theo yêu cầu của lĩnh vực ứng dụng. Nhờ vào những máy móc hiện đại và chính xác cùng với những phương pháp tinh xảo như điện cắt ( Dratherosion ) đã và đang giúp cho các nhà làm khuôn có thể tạo nên những dạng khuôn khác nhau cho thanh nhựa có nhiều đường nét và hình dạng đặc biệt với nhiều góc cạ nh rất phức tạp một cách chính xác. Trạng thái cứng hay mềm của thanh nhựa tuỳ thuộc vào vật liệu nhựa và phạm vi ứng dụng. Thí dụ nhựa PVC ( cứng và mềm ) thường đuợc sử dụng để chế tạo khung cửa sổ, thanh chặ n và bảo vệ nấc cầu thang, trong khi đó cao su xốp tổng hợp được sử dụng cho khung viền cửa kính xe ô-tô…vv….Đối với các lọai sản phẩm với số lượng nhỏ cũng như sản phẩ m có tiết diện cắt tương đối giống nhau các nhà làm khuôn thường ứng dụng một bộ phận được gọi là “ khuôn chắ n “ ( Hình 6 ) để làm giả m giá thành của việc chế tạo khuôn. Khuôn chắn gồm có hai phần : a) phần chính cố định và b) phần chắn có thể tháo rời ra khỏi khuôn chính và có thể thay đổi được hình thể chi tiết rãnh tạo dáng theo yêu cầu. Với phương thức thiết kế này người ta có thể sản suất nhiều loại thanh có tiết diện cắt khác nhau với cùng một khuôn chính. Hình 7 giới thiệu những hình thể tiết diện cắt khác nhau của một vài loại khung cửa sổ từ PVC cứng và mềm cùng với hình thể của các loại thanh nẹp khác. Hình 6: Tiết diện khuôn chắn và sơ đồ tiết diện cắt của một đầu khuôn cho sản suất thanh nhựa ( Profil ) Hình 7: Hình thể tiết diện cắt của khung cửa sổ và một số tiết diện cắt khác của các loại thanh nẹp PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
6 Hình 8: máy đẩy nhựa với công suất lớn Hình 9 : máy đẩy nhựa công suất nhỏ đối với PE: 300-330 kg/h và PP: 210-260 kg/h đối với PVC: 80 kg/ h và PE: 60 kg/ h 6. Dây chuyền thiết bị sản xuất tấm nhự a phẳng. Hình 8: Dây chuyền sản xuất tấm nhựa phẳng ( dầy, cứng ) 1. Máy đẩy nhựa 2. Đầu khuôn phun 3. hệ thống trục cán 4. Dao cắt chuẩn định bề ngang tấm nhựa 5. Băng tải 6. Trục kéo 7. Dao cắt 8. Máy bốc xếp ( hút chân không ) 9. Hệ thống chất xếp 7. Dây chuyền sản xuất tấm nhự a ( mỏng, mềm ) và màng nhự a phẳng Hình 9: Dây chuyền sản xuất màng nhựa phẳng 1. Máy đẩy nhựa 2. Đầu khuôn phun 3. Dao cắt chuẩn định bề ngang màng nhựa 4. Hệ thống cuốn màn nhựa ( thành phẩ m ) 5. Trục làm nguội 6. Hệ thống cuốn ( phần màng nhựa thừa ) Để sản xuất màn và tấm nhựa người ta sử dụng những dạng khuôn đặc biệt, gọi là đầu khuôn phun ngang, bên trong có rãnh được bào thích hợp để dòng chả y thoát ra của nhựa nhão luôn dều đặn với cùng một vậ n tốc cố định để đả m bảo cho độ dày và bề ngang của màng hay tấ m nhựa được cố định. Một thanh chặn nằ m bên trong khuôn được diều chỉnh lên xuống bởi nhiều ốc điều chỉnh nằ m dọc theo chiều dài và ở bên ngoài của khuôn giúp cho việc chuẩn định chính xác khe hở giữa hai môi khuôn để nhựa nhão thoát ra luôn có độ dày cố định. Đặc biệt đối với các loại nhựa có đặc tính nhạy nhiệt như PVC cứng người ta ứng dụng một loại đầu khuôn gọi là đầu khuôn phun ngang, được bào bên trong dọc theo chiều ngang khuôn hai kênh phân nhánh có hình dạng như “ đuôi cá “ ( Hình 11 ) có nhiệm vụ đổi và phân dòng chảy của nhựa lỏng từ kênh chính thành hai kênh phụ, tỏa rộng ra hai bên và nhỏ dần ở hai đầu, phần thoát ra có dạng dẹp với khe thoát có thể thay đổi khoả ng cách từ 0,5 đến 30 mm thích nghi với bề dày của màng hay tấm nhựa, cũng gọi là vùng môi có chiều ngang đến 3m ( tương ứng với bề ngang của màng, tấm nhựa). Ngoài ra vùng chuyển tiếp có nhiệm vụ phân định dòng chảy của nhựa từ hai kênh phân nhánh đến vùng môi. Đối với tấ m nhựa dầy, tương đối cứng sẽ được dao cắt theo kích thước định trước ( Hình 8). Sau đó tấm nhựa được máy bốc xếp mang ra khỏi dây chuyền và đưa qua hệ thống phân loạ i và chất xếp. Các loại tấm nhựa mỏng và mềm được PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
7 hệ thống trục lăn cuốn lại ( Hình 9 ) thành cuộn lớn quy định theo chiều dài và sau đó được chuyển sang khâu chất xếp. Hình 10: Rãnh „đuôi cá“ bên trong đầu khuôn 1. kênh phân nhánh 2. vùng chuyển tiếp 3. vùng môi Hình 11: Tiết diện cắt của một đầu khuôn phun Hình 12: một đầu khuôn ngang tiêu biểu cho dây chuyền 1. Ốc điều chỉnh 2. Môi khuôn 3. Thanh chắn sản xuất màng nhựa phẳng và tấm nhựa . a b Hình 13 : Hai mô hình tiêu biểu cho dây chuyền thiết bị sản xuất tấm nhựa (a) và màng nhựa phẳng (b) Hình 14: Dây chuyền sản xuất tấm nhựa ghép 2 lớp Hình 15: Sản phẩm màng nhựa phẳng PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
8 8. Dây chuyền thiết bị sản xuất màng nhự a thổi Bao gồm máy đẩy nhựa với đầu phun và khuôn thổi, vòng làm nguội, hệ thống biến dạng phẳng, hệ thống trục lăn cán và cuối cùng là hệ thống cuốn Hình 16: Dây chuyền thiết bị sản xuất màng nhựa thổi 1. Máy đẩy nhựa 2. Tủ điều khiển 3. Đầu thổi 4. vòng thổi khí làm nguội 5. Trục cán phẳng 6. Trục cuốn Các loại nhựa sau đây thích hợp cho sản suất màng nhựa thổi: PE, PP, PVC. Thông thường người ta chế tạo màng nhựa thông qua đầu phun đổi hướng ( PE, PP, PVC mềm ) qua đó tạo điều kiện dể dàng để dòng chả y nhựa lỏng được đổi hướng từ chiều nằ m ngang sang chiều thẳ ng đứng lên trên. Như thế tất cả hệ thống máy đẩy nhựa được đặt nằm trên mặt đất chỉ có trục cán phẳng và hai tấm chắn được ráp đặt vào dàn treo phía trên của máy đẩy nhựa. Ống màng nhựa sau khi ra khỏi đầu phun được đưa qua một vòng làm nguội, bộ phận này có hình dạng của dĩa tròn hình vành khă n bên trong rỗng (Hình 18), không khí được dẫn vào đây và thoát ra qua các lỗ nhỏ tiếp giáp với màng bao nhựa. Đây cũng là một cơ phậ n có cấu trúc rấtr phức tạp, kết hợp với các bộ phậ n điện tử ứng dụng tia laser để điều chỉnh lượng khí thổi làm nguội và giữ độ dày của màng nhựa luôn luôn cố định. Không khí cũng được đưa vào bên trong lòng màng bao nhựa thông qua ngõ đầu khuôn. Tùy theo độ dầy mong muốn của thành màng bao nhựa mà lượng khí được đưa vào nhiều hay ít để thổi lớn dung tích bao nhựa có đường kính lớn 3 đến 4 lần đường kính ôốg nhựa thoát ra từ đầu phun. Để gia tăng vận tốc sản suất lượng màng nhựa người ta cho khí nóng vào bên trong bao thổi đồng thời khí lạnh bên trong vòng làm nguội. Màng bao nhựa được hai tấm phẳng bằng gổ hay kim loại, treo bên trên ép phẳng lại và được đưa tiếp vào hệ thống trục cán phẳng để cán cho màng bao nhựa dẹp mỏng lại. Sau đó màng nhựa phẳng được đưa trở xuống mặt đất, nơi đây là khâu cuốí cùng có nhiệm vụ cuốn màng nhựa lại theo chiều dài định trước. Để sản suất màng nhựa mỏng cung ứng cho kỹ nghệ in ấn hay bao bì đóng gói người ta cần những màng nhựa có chất lượng cao, không có bọt khí bên trong hay những chổ nổi cộm trên bề mặt, phải thật phẵng có độ dày cố định. Trong trường hợp này vận tốc cán phẳng và vận tốc cuốn nơi khâu cuối cùng phải thật chậm và đồng bộ với nhau. Ngoài ra để cung ứng cho kỹ nghệ in ấn hay đóng gói người ta cũng sản suất màng nhựa nhiều lớp với đặc tính khác nhau để tích hợp cho thành phẫ m in ấn hay đoáng gói bên trong. Trong trường hợp này việc sản suất màng nhựa liên hợp trở nên phức tạp và tốn kém với những chu kỳ sản suất, thiết kế, tiến trình cho dây chuyền máy đẩy nhựa liên hợp ( Coextrusion ) để tạo ra thành phẩ m màn nhựa liên kết nhiều lớp. Phương thức phun thổi liên hợp cần thêm các yếu tố ví dụ như lượng lớn không khí thật sạnh để thổi kết hợp khả năng kết dính giữa các lớp lại với nhau, mà trong phương thức màng nhựa đơn không gặp phải, vì các lớp nhựa liên kết có hóy và lý tính khác nhau. Đầu phun trong trường hợp này cũng được thiết kế rất phức tạp để đáp ứng nhiệm vụ ép các lớp nhựa lại với nhau trước khi màng nhựa ghép được đưa vào đầu thổi và vòng làm nguội. 8.1 Đầu khuôn thổi Do điều kiện của dây chuyền sản suất màng nhựa thổi phải đổi hướng từ nằ m ngang sang thẳng đứng ( Hình 16 ) nên đầu khuôn thổi có thiết kế thích nghi với phương thức này. Đây cũng là phần chuyển hướng dòng PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
9 nhựa chảy từ nằm ngang sau khi ra khỏi đầu phun biến sang chiều thẳng đứng 90° hướng lên trên, và dòng nhựa cùng lúc được đổi sang dạng bao lớn và được khí nóng dẫn vào bên trong thổi lớn ra để độ dày thành bao trở nên mỏng dần được gọi là bao thổi. Đối với các loại bao có đường kín từ nhỏ đến trung bình của nhựa nhạ y nhiệt thì người ta thường ứng dụng dạng khuôn thổi với lõi hình chóp có rảnh dẫn nhựa lỏng viềng chung quanh theo đường cong hình trái tim ( Hình 17 ). Một loại đầu khuôn thổi có dạng khác, đặc biệt dành cho dây chuyền sản suất màng nhựa PVC , có rảnh dòng chảy thay gì viềng chung quanh lõi thì lạ i được thiết kế vào ngay trung tâm đầu lõi và sau đó được phân luồn thành hình ống ( Hình 18 ). Đối với các loại màng nhựa ghép nhiều lớp thì đầu khuôn thổi được thiết kế rất phức tạp. Hai hoặc ba máy đẩy nhựa sẽ đưa nhựa nóng chả y vào phòng chứa bên trong đầu khuôn bởi những kênh dẫn riêng biệt. Nơi đây các dòng nhựa sẽ được hợp nhất lại thông qua các kênh vòng xoắ n ( Hình 17 ). Đối với các lớp nhựa có đặc tính khó kết dính thì giữa hai lớp là kênh dẫn chất kết dính ( keo dán ) để giúp cho các lớp nhựa kết dính lại với nhau. Các loại thanh nhựa có 2 phần ví dụ lưỡi PVC-mềm ( tiếp giáp với các bộ phận khác ) và phần sống chính với PVC-cứng. hay tấm nhựa mỏng mềm và cứng cũng như màng nhựa ghép nhiều lớp đều được sản suất từ dây chuyền máy đẩy nhựa liên hợp. Hình 17: Đầu khuôn thổi màn nhựa: a) rảnh viền chung quanh b) rãnh giữa tâm c) cho màng nhựa ghép 3 lớp Hình 18: Đầu khuôn thổi màng nhựa với vòng thổi khí làm nguội Hình 19: Máy đẩy nhựa liên hợp 2 trục 9. Dây chuyền chuyền thiết bị sản xuất màng nhựa phẳng ghép nhiều lớp Do nhu cầu ngày càng tăng của thị trường đóng gói bao bì nên nười ta phải cần đến những loạ i màng nhựa được ghép bởi nhiều lớp nhựa khác nhau để thích ứng với các thành phẩ m đóng gói bên trong. Các thành phẩ m được đóng gói cũng rất đa dạng và hiện diện khắp nơi trong tiêu dùng hằng ngày và trong kỹ nghệ. Vật được đóng gói có thể dưới dạng rắn, lỏng, cứng, mềm, có chứa khí, chất hoá học, độc tố..vv.. Tóm lại bao bì là sản phẩm không thể thiếu để phục vụ các kỹ nghệ : Thực phẩm, tiêu dùng, xây cất, đìện, điện tử, ô-tô, cơ khí..vv… Tuỳ theo đồ vật được đóng gói bên trong, như đã trình bày ở trên, người ta sẽ có loại bao bì thích ứng cho nó và màng nhựa cho bao bì này được cấu tạo liên hợp bởi nhiều loại nhựa khác nhau. Đôi khi do điều kiện đặc biệt chúng ta cũng thấy suất hiện những loại bao bì với nguyên liệu đuợc ghép như : nhựa-nhựa, nhựa-giấy, nhựa kim loại hay xen kẽ nhựa-nhựa-kim loại, giấy-nhựa-kim loại..vv.. Để sản suất những loại màng nhựa ghép phức tạp như thế người ta phải cần đến những máy dẩy nhựa liên hợp từ 2 đến 4 trục trôn ốc để tạo ra màng nhựa ghép ban đầu sau đó tùy theo thành phẩ m được đóng gói, màng nhựa ghép này được đưa tiếp tục qua các hệ thống trục cán lăn để ghép thêm các màng khác như giấ y hay kim loại…vv…( Hình 20 ) PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de