ứng dụng của các loại chất dẻo

Bi tập lớn

Polystyren: Tính chảy loãng tốt thích hợp cho sản xuất tạo hình theo cách phun, ứng

dụng làm vỏ tivi, radio, máy lạnh Nhựa polystyren có nhợc điểm là chịu va đập kém.

Nhựa AS: Trong suốt, có tính chất bền trong xăng, ứng dụng làm ắc quy, vỏ bật lửa.

Nhựa ABS: Tốt cho làm chi tiết máy, độ cứng bề mặt ngoài cao và khó bị xớc.

Nhuộm màu tốt có ánh quang bề mặt và đễ tạo hình bằng phun.

Nhựa Acrylic: Độ trong suốt cao, tính chịu thời tiết cao, nhuộm màu tốt, tỷ trọng

nhỏ, độ bền cơ học cao, khó bị xớc bề mặt, ứng dụng thay thế thuỷ tinh, làm một số chi

tiết ôtô.

Polyamit: Thờng gọi là Nylon, là loại nhựa quan trọng đối với nhựa kỹ thuật đợc

dùng trong công nghiệp( Engineering Plastics).

Polycacbonat: Trong suốt, bền va đập, bền kéo, tính chịu nhiệt cao, là đại biểu cho

Plastic dùng trong công nghiệp, ứng dụng làm bulông, đai ốc, bánh răng đồng hồ, mũ

bảo hiểm, nút bấm tivi.

Polyacetat: Đại diện cho Plastics có ma sát và chịu mài mòn tốt dùng trong công

nghiệp, ứng dụng làm bánh răng máy, trục...

Nhựa nhiệt rắn

Là loại chất dẻo khi có tác dụng nhiệt hay hoá học sẽ trở nên đóng rắn và không có

khả năng chảy dẻo nữa. Nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh các sản phẩm đã sử

dụng.

Các loại nhựa nhiệt rắn:

Nhựa Phenol, Ure: Không màu, trong suốt có thể nhuộm màu rất đẹp, dùng làm

dụng cụ đồ ăn.

Nhựa Melamine: Vì không màu, độ cứng cao, tính chịu nớc cao, độ bền cao, đẹp

nên đợc dùng làm đồ trang trí, dụng cụ gia đình hoặc làm sơn.

Polyeste: Thờng gọi là Plastics bền hoá, dùng làm kính. Tỷ trọng khoảng 1,8; độ

bền kéo 48-245 N/m, rất nhẹ và bền đợc ứng dụng trong chế tạo vỏ xe ôtô, thuyền,

thùng, ống và mũ bảo hiểm.

Nhựa Epoxy: Có thể tạo hình ở nhiệt độ thờng và áp lực thờng, đặc tính bám dính

tốt đối với kim loại và bê tông, tính chịu nhiệt, chịu dung môi, chịu nớc và cách điện

tốt. Là Plastics quan trọng trong công nghiệp.

Nhựa Epoxy dùn làm vật liệu tăng bền sợi thuỷ tinh và sợi cacbon, làm vật liệu cách

điện của mạch tích điện và của máy in...

Nhựa Silicon: Có tính cách điện và chịu nhiệt độ cao, có tính phát nớc, ứng dụng

làm con dấu, li khuôn, phát nớc, cách điện, chịu dầu và chịu nhiệt.

13



Bi tập lớn

Mỗi một loại chất dẻo đều có một loại gia công, nhiệt độ phá huỷ và độ co riêng, do

vậy trong quá trình chế tạo phải chú ý để tránh tạo ra phế phẩm cháy hoặc sai kích thớc

gia công.

Sau đây là một số bảng thống kê số liệu các loại nhựa.

TT

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13



Nhựa

PP

PS

ABS

PVC

PMMA

PA6

PA6,6

PPO

PC

POM

Elastomer

LDPE

HDPE



Tên đầy đủ

PolyPropylen

PolyStyren

PolyVinyl Clorit

PolyMetyl Metacrylat

PolyAmit (Nylon6)

PolyAmit (Nylon6,6)

PolyPhenylen Oxit

PolyCacbonat

Polyacetat Resins

Nhựa đàn hồi cao su

LowDensity PolyEtylen

HighDensiy PolyEtylen



Nhiệt độ khuôn



Nhiệt độ cuối



(
10-80

10-75

10-80

20-60

30-70

50-80

50-80

40-80

70-115

60-90

Nhiệt độ lu hóa

50-70

30-70



Piston (C)

220-235

200-280

220-270

170-200

190-240

250-280

250-280

300-330

300-350

190-210

75-110

160-260

75-110



Bảng 2.2- Nhiệt độ gia công các loại nhựa:

Chú ý: Nhựa ABS dễ bị ô xy hóa trong khuôn nếu gián đoạn quá 15 phút.

Về độ bền ta xem bảng sau:

TT

1

2

3

4

5



Nhựa

ABS

PA6,6

PS

PP

PVC



Nhiệt độ phá hủy

310C

320C - 330C

250C

280C

180C - 220C



Bảng 2.3- Nhiệt độ phá hủy của một số loại nhựa:

Về độ co ngót của nhựa ta xem bảng sau:



TT

1



Nhựa

PS



Độ co (%)

0,3- 0,6



Mật độ (g/cm3)

1,05

14



Bi tập lớn

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13



ABS

LDPE

HDPE

PP

PVC mềm

PVC cứng

PMMA

POM

PPO

PC

PA6

PA6,6



0,4- 0,7

1,5- 5,0

1,5- 3,0

1,0- 2,5

>0,5

0,5

0,1- 0,8

1,9- 2,3

0,5- 0,7

0,8

0,5- 2,2

0,5- 2,5



1,06

0,954

0,92

1,15

1,38

1,38

1,18

1,42

1,06

1,2

1,14

1,15



Bảng 2.4: Độ co của một số loại nhựa

2.2.2 Các phơng pháp gia công chất dẻo

1. Công nghệ cán.

Quá trình cán là một trong những phơng pháp sản xuất của công nghiệp gia công

chất dẻo mà trong đó vật liệu chất dẻo nhiệt dẻo đợc chế tạo thành tấm hoặc màng.

Các máy cán thờng sử dụng đoá là các máy có 4 hoặc 5 trục cán xếp theo các dạng

chữ I, L, F, Z



Các loại thiết bị cán chữ I, L,F, Z.

Về mặt nguyên lí thì hầu hết các chất dẻo đều cán đợc tuy nhiên ngời ta thờng dùng

các chất nhiệt dẻo sau đây để cán vì những loại vật liệu này thích hợp cho việc tạo ra

màng mỏng, tấm

- PVC cứng và PVC mềm.

- Các copolyme từ PVC.

- Polistirol dai và ABS.

- Các ete xenlulo.

15



Bi tập lớn

- Các chất Polyolefin.

Phơng pháp cán đợc sử dụng rộng rãi và có ý nghĩa nhất là để gia công PVC cứng và

PVC mềm và các copolyme từ PVC.

2. Công nghệ phủ chất dẻo.

Công nghệ tráng phân lớp đợc hiểu là quá trình phủ bọc lớp chất dẻo lên vật liệu cốt

dạng tấm mềm dễ uốn (nh vải, giấy, sợi tự nhiên, sợi tổng hợp).

Để tráng phủ lớp vật liệu cốt thì có nhiều phơng pháp:

- Phơng pháp phét bằng dao phết: Nhờ dao phết chất dẻo (bột nhão ) đợc phết lên

vật liệu làm cốt đang dịch chuyển phía dới dao phết.

- Phơng pháp tráng phân lớp bằng trục trụ tròn: Sử dụng hệ thống nhiều trục trụ

tròn làm cho bột chất dẻo dãn ra một độ dài nhất định sau đó mang lớp chất dẻo này

phủ lên vật liệu cốt.

- Phơng pháp tẩm nhúng: Vật liệu cốt đợc di chìm qua lớp bột PVC có độ nhớt

nhỏ, lợng d đợc các thanh gạt gạt xuống.

- Tráng phủ bằng máy đùn: Cho chất dẻo nóng chảy từ máy đùn qua đầu đùn có

khe rộng và phủ lên các vật liệu cốt. Sau đó chất dẻo cùng vật liệu cốt đI qua khe của

các trục cán đang quay, chất dẻo đợc ép lên vật liệu cốt.

- Tráng phủ bằng máy cán: Vật liệu cốt cùng với chất dẻo đợc dẫn vào một khe hở

thứ hai hoặc thứ ba của máy cán, khi đó các trục cán sẽ ép chất dẻo lên vật liệu cốt.

- Tráng phủ bằng phơng pháp tiếp xúc: Sử dụng để tráng phân lớp cho chất dẻo

PVC hoặc Polyurethan.

3. Công nghệ đùn

Từ chất dạng hột hoặc bột ta thu đợc sản phẩm sản xuất liên tục ví dụ nh sản xuất

ống nhờ một thiết bị gọi là máy đùn.

Máy đùn thực chất là một thành viên trong dây truyền sản xuất, nó gồm có thiết bị

tạo hình, bộ phận chỉnh hình, bộ phận kéo sản phẩm, bộ phận thu sản phẩm hoặc cắt

sản phẩm thành từng đoạn nhất định.



16



Bi tập lớn



Năng

lượng



Máy

đùn



Chất dẻo

nóng chảy



Đầu

đùn



Tạo

cỡ



Làm

nguội



Thiết

bị kéo

sản

phẩm



Tạo

cỡ



Cuộn

thu

sản

phẩm



Cắt

phân

đoạn



Sản

phẩ

m

được

đùn



Thiết

bị sắp

xếp



Sơ đồ 2.2: Công nghệ đùn chất dẻo

Về mặt nguyên lí thì tất cả các loại chất dẻo nhiệt dẻo đều có thể gia công đùn đợc.

Song đói với khối chất dẻo nóng chảy cần phải có đọ cứng nhất định, đó là điều cần

thiết vì khi chúng ta khởi đầu định hình trong một thời gian ngắn phải giữ đợc hình

dáng tạo ra nó.

Gia công đùn đợc sử dụng để gia công đối vớ sản lợng lớn chủ yếu là các chất dẻo

nh PVC cứng, PVC mềm, PE và PP.

4. Gia công vật thể rỗng.

Để tạo hình cho vật thể rỗng chúng ta có nhiều cách nh đùn thổi, phun thổi đúc ki

tâm, ghép 2 nửa vỏ mà ta có thể chế tạo bằng phơng pháp đúc, phun ép tạo hình nóng.

Công nghệ tạo hình rỗng đợc hiểu là ngời ta tạo hình đoạn ống chất dẻo nhiệt dẻo đợc đùn ra bằng khí nén áp lực cao từ phía trong nó thành sản phẩm cần chế tạo, khuôn

thổi sản phẩm đợc tiến hành trong khuôn rỗng hai nửa sao cho đoạn ống chất dẻo đợc

đùn ra ở trạng thái nóng sẽ tiếp nhận biên dạng của khoang rỗng trong khoang mẫu sau

đó đợc làm nguội.

Với phơng pháp này quá trình sản xuất đợc chia làm hai bớc:Đùn ống tạo phôi và bớc tạo hình sản phẩm.



17



Bi tập lớn

Vật liệu cho sản phẩm loại này chủ yếu là Polyetylen (85%) tạo ra các mặt hàng để

đóng gói thực phẩm.

5. Công nghệ ép và ép phun

Công nghệ ép là quá trình gia công trong đó vật liệu đã dẻo hoá sơ bộ hoặc đã đ ợc

nung nóng sơ bộ đợc tạo viên, đợc định lợng vào khoang khuôn. Sau đó ở nhiệt độ xác

định sau khi khuôn đóng,dới áp lực vật liệu ép đợc tiến hành tạo lới thành sản phẩm.

Công nghệ ép phun khác công nghệ thờng ở chỗ vật liệu ép không đổ thẳng vào

khoang khuôn mà đợc đổ vào khoang nung riêng, sau khi đến một nhiệt độ nhất định dới tác dụng của Piston vất liệu đợc phun vào khoang khuôn kín.

Cả hai phơng pháp trên đều thích hợp cho việc gia công các sản phẩm có kích thớc

lớn, đặc biệt có bề dày thành nhỏ. Ngời ta sử dụng quá trình ép để gia công các vật liệu

dẻo nh tấm, bảng dày, bán kính thành phẩm bằng xốp và từ vật liệu có phân tử lợng rất

lớn để tạo thành sản phẩm định hình. Nguyên công ép chủ yếu để gia công các sản

phẩm từ các xốp chất dẻo, từ Polyolefin có phân tử lợng lớn nh PE, PP, các chất dẻo họ

xellulo. Khi sản xuất các sản phẩm định hình, phơng pháp ép chỉ đợc sử dụng khi các

phơng pháp có năng suất khác không thể gia công đợc.

Ta có sơ đồ quá trình ép phun nh sau:



Hình 2.1: Sơ đồ ép phun trục vít

1.Nửa khuôn di động

6.Phần tử nung

2.Sản phẩm

7.Xilanh

3.Khoang khuôn

8.Trục vít

4.Nửa khuôn cố định

9.Phễu định lợng

18



Bi tập lớn

5.Vòi phun

Qua phần trình bầy một số công nghệ gia công chất deo nh trên ta có thể thấy đợc

công nghệ ép phun là công nghệ không thể thiếu đợc trong ngành công nghiệp ép phun.

Các sản phẩm nhựa hầu hết đều có hình dạng phức tạp và có nhu câu sử dụng rất lớn do

vậy phải có một phơng pháp để gia công và tạo ra nó với năng suất cao do vậy công

nghệ ép phun phải đợc đầu t nghiên cứ và phát triển sâu rông hơn để phục vụ cho ngành

công nghiệp sản xuất nhựa bằng ép phun.

Quá trình ép là quá trình gia công trong đó vật liệu đã dẻo hoá sơ bộ hoặc đã đ ợc

nung nóng sơ bộ đợc tạo viên, đợc định lợng vào khoang khuôn. Sau đó ở nhiệt độ xác

định sau khi khuôn đóng, dới áp lực vật liệu ép đợc tiến hành tạo lới thành sản phẩm.

Vật Liệu



Máy đúc



Chất dẻo nóng

Vòi phun

Khuôn ép

Làm mát

Sản phẩm



Sơ đồ 2.3 Dây truyền công nghệ ép phun

a. Trục vít và xy lanh

Xy Lanh ép phun thực chất là ống có thành dày mà một đầu có ren để tiếp nhận vòi

phun còn đầu kia có khoang định lợng cùng với phễu dữ liệu.

Vật liệu xy lanh đúc có độ cứng lớn, và có độ bền mòn cao, dọc theo xy lanh lắp

thêm hệ thống nung nóng xy lanh đến nhiệt độ cần thiết cho từng vùng.

Trên xy lanh có lắp thêm cụm định lợng vật liệu cần phải

đợc làm mát bằng nnớc với mục đích bảo vệ cụm định lợng và ổ đỡ trục vít không bị

quá nóng.

Trong xy lanh có trục vít có thể chuyển động quay và tịnh tiến qua lại. Trong quá

trình quay và tịnh tiến nó tiếp nhận nhiên liệu về phía mình dới tác dụng của áp lực đẩy

hình thành trong xy lanh nó bị kéo về phía sau, chuyển động dọc trục của xy lanh về

19



Bi tập lớn

phía vòi phun của trục vít đợc thực hiện nhờ xy lanh thủy lực. Vật liệu của trục cũng đợc làm bằng thép có độ cứng lớn, độ bền, độ chịu mòn cao.

b. Vòi phun

Là một chi tiết hoặc cụm chi tiết đợc gá lắp ở đầu phía trớc của xy lanh nó là cầu

nối giữa xy lanh và khuôn trong quá trình phun nhựa vào lòng khuôn. Giữa vòi phun và

khoang tạo hình của khuôn là đậu ngót và hệ thống kênh dẫn, mối ghép giữa vòi phun

và xy lanh đúc là mối ghép ren ống. Sau đây là kết cấu của một loại vòi phun hay dùng

có đờng kính khoảng 3-6mm, đối với các sản phẩm lớn thì dùng vòi phun có lỗ khoan

lớn hơn 6 mm.

c. Nung nóng vật liệu gia công

Để nung nóng xy lanh máy ép phun thờng dùng phần tử nung bằng điện, dây điện

trở đợc nung nóng sinh ra đợc truyền vào trong xy lanh. Để thực hiện việc truyền nhiệt

tốt thì dây điện trở phải đợc gắn sát vào xy lanh và giữa chúng phải có lớp cách điện.

d. Truyền động và dẫn động của máy ép phun

Các máy ép phun đợc truyền động và hoạt động nhờ một hay nhiều động cơ điện, hệ

thống truyền động bằng cơ khí, hệ thống truyền động bằng khí nén, hệ thống truyền

động bằng thủy lực.

- Truyền động bằng cơ khí: chủ yếu là cơ cấu bánh răng hoặc cơ cấu bản lề.

- Truyền động bằng thủy lực: nhờ vào áp lực cao do các bơm thủy lực tạo ra.

- Truyền động bằng khí nén: không khí có áp suất cao do các máy nén khí tạo ra.

e. Cụm đóng mở khuôn

Trớc khi phun vật liệu vào trong lòng khuôn cần đóng khít hai nửa khuôn với nhau.

Nhiệm vụ của cụm này là đóng mở khuôn khi cần thiết.

f. Quá trình ép phun

Sau khi máy đợc cấp vật liệu vào trong phễu định vật liệu trong xy lanh dới tác

dụng của áp lực vật liệu đợc dịch chuyển dần vào trong xy lanh tại đây vật liệu đợc dẻo

hóa và nóng chảy, vật liệu đợc nóng chảy nhờ một hệ thống nung nóng bằng điện trở

trên các xy lanh. Sau khi vật liệu đợc nhuyễn ra thì dòng chất lỏng nóng chảy này sẽ

qua vòi phun của máy ép phun và đợc phun vào trong lòng khuôn, trớc khi vật liệu đợc

phun vào lòng khuôn thì hai nửa khuôn đợc ép chặt với nhau nhờ một hệ thống thủy lực

và sau khi sản phẩm đợc điền đầy vào trong lòng khuôn, sản phẩm đợc giữ lại trong

lòng khuôn một thời gian để hình thành sản phẩm và đợc làm mát nhờ hệ thống làm

mát, thờng đợc làm mát bằng nớc vừa kinh tế vừa rẻ tiền giai đoạn này là giai đoạn rất

quan trọng vì nó ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng và năng suất gia công. Nớc làm mát

20



Bi tập lớn

trong khuôn nhanh thì năng suất gia công nhanh những sản phẩm làm mát đột ngột sẽ

bị sinh ra nội ứng suất, sản phẩm sẽ bị co hoặc bị nứt. Nớc làm mát chậm quá năng suất

sẽ không cao, nên giai đoạn này cần phải quan tâm đến tính chất vật liệu và tính toán

thời gian làm mát trong khuôn hợp lý.



21



Bi tập lớn

Chơng : iii Các kiểu khuôn ép phun

3.1 Phân loại các bộ khuôn ép phun

3.1.1 Cấu tạo chung và cách phân loại

1. Cấu tạo chung

Khuôn là dụng cụ tạo hình để sản xuất một sản phẩm với hình dạng và kích thớc đã

định, kích thớc và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thớc, hình dáng sản phẩm.

Khuôn là cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau trong đó vật liệu đợc điền đầy

vào phần rỗng của khuôn. Phần rỗng của khuôn đợc tạo thành bởi hai phần khuôn. Phần

trên đợc khoét rỗng gọi là lòng khuôn, phần dới xác định hình dạng trong khuôn gọi là

lõi khuôn. Lòng khuôn và lõi khuôn tiếp xúc với nhau qua mặt phân khuôn.



Lòng khuôn

Khoảng trống giữa lòng

khuôn và lõi

Đuờng phân khuôn

Lõi khuôn



Hình 3.1: Các phần chính của bộ khuôn

Có nhiều loại khuôn khác nhau, mỗi loại khuôn đều có những đặc điểm kết cấu đặc

trng song đối với khuôn cho các vật liệu nhựa thì kết cấu cơ bản gồm các phần sau:

Vùng lòng khuôn

Bộ phận dẫn vật liệu

Thiết bị đẩy lấy sản phẩm

Bộ phận điều tiết nhiệt độ khuôn

Bộ gá lắp khuôn vào máy

Chi tiết khuôn cơ bản



22



Bi tập lớn

Vùng lòng khuôn là vùng trực tiếp tạo ra sản phẩm và đợc hình thành từ lòng khuôn

và lõi khuôn. Gọi là vùng lòng khuôn (Cavity) vì hình dáng lòng khuôn, độ chính xác

kích thớc và trạng thái bề mặt có ý nghĩa đến chất lợng sản phẩm, do vậy lòng khuôn là

bộ phận quan trọng nhất. Cấu tạo vùng lòng khuôn có quan hệ sâu sắc với bộ phận dẫn

liệu và ứng với các phơng pháp tạo hình khác nhau mà có kết cấu khuôn đặc thù khác

nhau.

Khuôn là một cụm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa đợc phun vào, đợc làm

nguội rồi đẩy sản phẩm ra.

Sản phẩm đợc tạo hình giữa hai phần của khuôn. Khoảng trống ở giữa hai phần

khuôn đợc điền đầy nhựa và nó sẽ mang hình dáng sản phẩm. Phần lõm vào sẽ xác định

hình dạng ngoài của sản phẩm đợc gọi là lòng khuôn, phần xác định hình dạng bên

trong của sản phẩm đợc gọi là lõi.

Phần tiếp xúc lõi và lòng khuôn gọi là đờng phân khuôn. Ngoài ra khuôn còn có các

bộ phận khác:



11

12



10

9



13



8



14



7



15



6

5



16

17



4



18



3



19



2

1

Hình 3.2: Cấu tạo một bộ khuôn ép nhựa thông dụng

Chức năng của các bộ phận:

23