Thực nghiệm đo biến dạng của sản phẩm phun ép nhựa với các tỉ lệ vật liệu tái chế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CNKT CƠ KHÍ

THỰC NGHIỆM ĐO BIẾN DẠNG CỦA SẢN PHẨM PHUN
ÉP NHỰA VỚI CÁC TỈ LỆ VẬT LIỆU TÁI CHẾ

GVDH: ThS. HUỲNH ĐỖ SONG TỒN
SVTH: NGUYỄN LÊ DUY LỢI

SKL011144

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 7 năm 2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “THỰC NGHIỆM ĐO BIẾN DẠNG CỦA SẢN PHẨM PHUN
ÉP NHỰA VỚI CÁC TỈ LỆ VẬT LIỆU TÁI CHẾ”
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Huỳnh Đỗ Song Toàn
Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Lê Duy Lợi

Lớp:

19144CL2A

Mã số sinh viên:

19144041

TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2023


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “THỰC NGHIỆM ĐO BIẾN DẠNG CỦA SẢN PHẨM PHUN
ÉP NHỰA VỚI CÁC TỈ LỆ VẬT LIỆU TÁI CHẾ”
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Huỳnh Đỗ Song Toàn
Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Lê Duy Lợi

Lớp:

19144CL2A

Mã số sinh viên:

19144041

TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2023


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Học kỳ 2 / năm học 2022-2023
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Huỳnh Đỗ Song Toàn
Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Lê Duy Lợi

MSSV: 19144041 Điện thoại: 0389735532

1. Đề tài tốt nghiệp:
- Mã số đề tài: 22223DT269
- Tên đề tài:
Thực nghiệm đo biến dạng sản phẩm phun ép nhựa với các tỉ lệ vật liệu tái
chế.
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Thông số ép nhựa cho 3 loại nhựa: PP, ABS, HDPE
- Tỉ lệ trộn nhựa nguyên sinh và tái sinh: 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, với tỉ lệ phần trăm
nêu trên của nhựa tái sinh.

3. Nội dung chính của đồ án:
- Tổng quan về cơng nghệ phun ép nhựa.
- Vai trò của vật liệu tái chế trong ngành phun ép nhựa.
- Thiết lập các thông số phun ép cho sản phẩm và tỉ lệ vật liệu tái chế dùng cho quá trình
phun ép.
- Thực nghiệm ép các mẫu.
- Đo độ biến dạng đàn hồi của sản phẩm.
- Cải tiến mơ hình đo biến dạng cho sản phẩm.
- Tổng hợp và phân tích kết quả.
4. Các sản phẩm dự kiến
- Báo cáo về biến dạng của sản phẩm phun ép nhựa với các tỉ lệ vật liệu tái chế.
- Các mẫu thử nghiệm
- Cải tiến mơ hình đo biến dạng của những mẫu thử nghiệm
5. Ngày giao đồ án: 15/03/2023


6. Ngày nộp đồ án: 15/07/2023
7. Ngơn ngữ trình bày:

Bản báo cáo:

Tiếng Anh



Tiếng Việt



Trình bày bảo vệ:

Tiếng Anh



Tiếng Việt



TRƯỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

 Được phép bảo vệ ……………………………………………
(GVHD ký, ghi rõ họ tên)


LỜI CAM KẾT
-

Tên đề tài: Thực nghiệm đo biến dạng của sản phẩm phun ép nhựa với các tỉ lệ vật liệu tái
chế.

-

GVHD: ThS. Huỳnh Đỗ Song Toàn

-

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Lê Duy Lợi

-

MSSV: 19144041

-

Địa chỉ sinh viên: 111 Thi Sách, tổ 6, phường Thắng Lợi, thành phố Kon Tum, tỉnh Kon

Lớp: 19144CL2A

Tum.
-

Số điện thoại liên lạc: 0389735532

-

Email:

-

Ngày nộp khố luận tốt nghiệp (ĐATN):

-

Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng trình do chính
tơi nghiên cứu và thực hiện. Tơi không sao chép bất kỳ bài viết nào đã được cơng bố mà
khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn
trách nhiệm”.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 07 năm 2023
Ký tên

i


LỜI CẢM ƠN
Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành đồ án tốt nghiệp, em xin kính gửi lời cảm
ơn chân thành và sâu sắc đến:
 Thầy PGS. TS. Phạm Sơn Minh, thầy ThS. Huỳnh Đỗ Song Toàn – Những thầy đã hướng
dẫn em tận tình trong quá trình nghiên cứu đề tài, thiết kế, chế tạo mơ hình đo đạc.
 Thầy TS. Trần Minh Thế Uyên – Thầy đã hướng dẫn em và hỗ trợ nhiều thiết bị, máy móc
trong q trình làm thực nghiệm.
 Q thầy cô đã tham gia công tác giảng dạy, hướng dẫn chúng em và các sinh viên trong
lớp đại học chuyên ngành Cơng nghệ kỹ thuật Cơ khí lớp 19144CL2A hồn thành tốt khóa
học.
 Q thầy cơ giảng dạy tại khoa Cơ khí Chế tạo máy, khoa Đào tạo Chất lượng cao – Trường
Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ em trong suốt q trình học tập
và nghiên cứu tại trường.
 Kính gửi lời cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh
đã tạo điều kiện cho các em sinh viên tại trường được học tập và rèn luyện.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Lê Duy Lợi

ii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Thực nghiệm đo biến dạng sản phẩm phun ép nhựa với các tỉ lệ vật liệu tái chế.
Trong đề tài này này tập trung nghiên cứu về khả năng cơ tính của mơ hình ép phun khi pha
trộn vật liệu nhựa tái sinh với vật liệu nhựa nguyên sinh, đồng thời nghiên cứu thêm về cơ cấu
mềm dạng “Bridge - Type” để áp dụng đo biến dạng các mơ hình ép nhựa dạng “Bridge - Type”.
Mục tiêu đề tài:
- Nghiên cứu khả năng biến dạng đàn hồi của mơ hình cơ cấu mềm "Bridge - Type" với
từng loại nhựa và từng tỉ lệ trộn vật liệu nhựa tái sinh với nhựa nguyên sinh cho quá trình phun
ép.
- Thiết kế, cải tiến mơ hình 3D đo biến dạng đàn hồi cho mơ hình cơ cấu mềm dạng "Bridge
- Type".
- Chế tạo, lắp ráp và thực nghiệm.
Với việc nghiên cứu và thực hiện đồ án “Thực nghiệm đo biến dạng của sản phẩm phun ép
nhựa với các tỉ lệ vật liệu tái chế” tập trung nghiên cứu ba loại nhựa chính bao gồm: PP, ABS,
HDPE nguyên sinh và tái sinh, song song với đó thiết kế và cải tiến mơ hình đo chuyển vị cơ cấu
mềm dạng “Bridge - Type” và áp dụng mơ hình để làm thực nghiệm đo biến dạng của các mơ
hình ép nhựa dạng “Bridge - Type” em sẽ đưa ra những tổng hợp, so sánh và đánh giá kết quả
thu được từ quá trình thực nghiệm.
Những việc đã thực hiện được trong đồ án:
- Thiết kế cải tiến mơ hình đo thực nghiệm 3D.
- Thực nghiệm ép phun sản phẩm cơ cấu mềm “Bridge – Type” với các tỉ lệ vật liệu tái chế.
- Gia cơng và lắp đặt mơ hình đo thực nghiệm.
- Thực nghiệm đo đạc độ biến dạng của những trường hợp mơ hình cơ cấu mềm “Bridge –
Type”
- Thu thập kết quả thực nghiệm và phân tích.
Sau khi thực đồ án tốt nghiệp này, em đã được học tập và tích luỹ thêm những kinh nghiệm
trong việc thiết kế, chế tạo, lắp đặt mơ hình, kỹ năng phân tích và giải quyết vấn đề, đồng thời
nâng cao khả năng tra cứu tài liệu, đo đạc. Tuy không nhiều nhưng chúng là hành trang quý giá
để em có thể bước chân vào cơng việc ngồi đời và phát triển bản thân hơn nữa.

iii


MỤC LỤC
LỜI CAM KẾT .............................................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................... ii
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ...................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ................................................................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................................... vi
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ ............................................................................................... viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................................ x
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................................ 1
1.1. Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài ..................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................................... 2
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 2
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................................. 2
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................................... 2
1.4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................................... 3
1.4.1. Cơ sở phương pháp luận .............................................................................................. 3
1.4.2. Các phương pháp nghiên cứu khác .............................................................................. 3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................................. 4
2.1. Vật liệu nhựa ...................................................................................................................... 4
2.1.1. Khái niệm ..................................................................................................................... 4
2.1.2. Tính chất chung của nhựa ............................................................................................ 5
2.1.3. Phân loại nhựa .............................................................................................................. 6
2.2. Vật liệu nhựa tái chế ........................................................................................................... 7
2.2.1. Khái niệm ..................................................................................................................... 7
2.2.2. Các phương pháp sản xuất nhựa tái chế ....................................................................... 7
2.3. Công nghệ ép phun ............................................................................................................. 8
2.3.1. Khái niệm ..................................................................................................................... 8

2.3.2. Khả năng công nghệ của công nghệ phun ép ............................................................... 9
2.3.4. Vai trò của vật liệu nhựa tái chế trong ngành công nghệ phun ép ............................. 10
2.4. Công nghệ khuôn mẫu ...................................................................................................... 11
2.4.1. Khái niệm ................................................................................................................... 11
iv


2.4.2. Phân loại ..................................................................................................................... 12
2.4.3. Những loại khuôn phổ biến và kết cấu chung của khuôn ép phun ............................ 13
2.5. Sản phẩm cơ cấu mềm “Bridge – Type” .......................................................................... 15
2.5.1. Khái niệm ................................................................................................................... 15
2.5.2. Một số cơ cấu mềm thông dụng hiện nay .................................................................. 16
3.1. Mơ hình sản phẩm cơ cấu mềm dạng “Bridge – Type”.................................................... 20
3.2. Khuôn phun ép ................................................................................................................. 21
3.3. Thông số phun ép và tỉ lệ trộn vật liệu nhựa .................................................................... 23
3.3.1. Tỉ lệ trộn vật liệu nhựa ............................................................................................... 23
3.3.2. Thông số phun ép ....................................................................................................... 26
3.4. Mô hình đo biến dạng cho mơ hình cơ cấu mềm “Bridge – Type” .................................. 29
CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ĐO BIẾN DẠNG .................... 35
4.1. Quá trình thực nghiệm ...................................................................................................... 35
4.1.1. Các yếu tố cơ bản của kỹ thuật đo ............................................................................. 35
4.1.2. Đồng hồ so ................................................................................................................. 36
4.1.3. Quy trình đo ............................................................................................................... 38
4.2. Kết quả đo biến dạng ........................................................................................................ 39
4.3. Phân tích kết quả thực nghiệm ......................................................................................... 46
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................ 50
5.1. Kết luận ............................................................................................................................ 50
5.2. Hạn chế của đề tài............................................................................................................. 51
5.3. Hướng phát triển của đề tài .............................................................................................. 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 52

PHỤ LỤC.................................................................................................................................... 53

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Tỉ trọng gamma của một số loại nhựa phổ biến........................................................... 6
Bảng 2.2. Bảng phân loại theo lực kẹp khuôn ............................................................................ 13
Bảng 3.1. Bảng thông số giữa tỉ lệ trộn và khối lượng nhựa của từng trường hợp với nhựa PP 23
Bảng 3.2. Bảng thông số giữa tỉ lệ trộn và khối lượng nhựa của từng trường hợp với nhựa ABS
..................................................................................................................................................... 24
Bảng 3.3. Bảng thông số giữa tỉ lệ trộn và khối lượng nhựa của từng trường hợp với nhựa HDPE
..................................................................................................................................................... 25
Bảng 3.4. Bảng thông số phun ép mơ hình với những trường hợp nhựa PP .............................. 26
Bảng 3.5. Bảng thơng số phun ép mơ hình với những trường hợp nhựa ABS........................... 27
Bảng 3.6. Bảng thông số phun ép mơ hình với những trường hợp nhựa HDPE ........................ 28
Bảng 4.1. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa PP trường hợp 25% trộn vật
liệu nhựa PP tái sinh.................................................................................................................... 39
Bảng 4.2. Bảng thông số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa PP trường hợp 20% trộn vật
liệu nhựa PP tái sinh.................................................................................................................... 39
Bảng 4.3. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa PP trường hợp 15% vật liệu
nhựa PP tái sinh........................................................................................................................... 40
Bảng 4.4. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa PP trường hợp 10% vật liệu
nhựa PP tái sinh........................................................................................................................... 40
Bảng 4.5. Bảng thông số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa PP trường hợp 5% vật liệu
nhựa PP tái sinh........................................................................................................................... 40
Bảng 4.6. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa PP trường hợp 0% vật liệu
nhựa PP tái sinh........................................................................................................................... 41
Bảng 4.7. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa ABS trường hợp 25% vật liệu
nhựa ABS tái sinh ....................................................................................................................... 41

Bảng 4.8. Bảng thông số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa ABS trường hợp 20% vật liệu
nhựa ABS tái sinh ....................................................................................................................... 42

vi


Bảng 4.9. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa ABS trường hợp 15% vật liệu
nhựa ABS tái sinh ....................................................................................................................... 42
Bảng 4.10. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa ABS trường hợp 10% vật
liệu nhựa ABS tái sinh ................................................................................................................ 42
Bảng 4.11. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa ABS trường hợp 5% vật liệu
nhựa ABS tái sinh ....................................................................................................................... 43
Bảng 4.12. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa ABS trường hợp 0% vật liệu
nhựa ABS tái sinh ....................................................................................................................... 43
Bảng 4.13. Bảng thông số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa HDPE trường hợp 25% vật
liệu nhựa HDPE tái sinh ............................................................................................................. 44
Bảng 4.14. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa HDPE trường hợp 20% vật
liệu nhựa HDPE tái sinh ............................................................................................................. 44
Bảng 4.15. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa HDPE trường hợp 15% vật
liệu nhựa HDPE tái sinh ............................................................................................................. 44
Bảng 4.16. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa HDPE trường hợp 10% vật
liệu nhựa HDPE tái sinh ............................................................................................................. 45
Bảng 4.17. Bảng thơng số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa HDPE trường hợp 5% vật
liệu nhựa HDPE tái sinh ............................................................................................................. 45
Bảng 4.18. Bảng thông số thí nghiệm ép mơ hình với vật liệu nhựa HDPE trường hợp 0% vật
liệu nhựa HDPE tái sinh ............................................................................................................. 45

vii

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
Hình 2.1. Hình ảnh thực tế và cơng thức hố học của nhựa PP ................................................... 4
Hình 2.2. Hình ảnh thực tế và cơng thức hố học của nhựa ABS ................................................ 4
Hình 2.3. Hình ảnh thực tế và cơng thức hố học của nhựa HDPE ............................................. 5
Hình 2.4. Hình ảnh thể hiện cấu trúc hình học cao phân tử của nhựa ......................................... 7
Hình 2.5. Hình ảnh nhựa tái chế sau khi được băm nhỏ .............................................................. 8
Hình 2.6. Hình ảnh những sản phẩm nhựa với màu sắc và hình dáng hình học đa dạng ............ 9
Hình 2.7. Hình ảnh thể hiện ứng dụng của cơng nghệ ép phun trong việc sản xuất ơ tơ............. 9
Hình 2.8. Kết cấu của khn hai tấm ......................................................................................... 14
Hình 2.9. Hệ thống tách đi keo của khn ba tấm ................................................................. 15
Hình 2.10. Hình ảnh một số cơ cấu mềm phổ biến được ứng dụng........................................... 15
Hình 2.11. Hình ảnh “quả bóng trên đồi” mô phỏng cho nguyên lý cơ cấu đàn hồi song song ổn
định ............................................................................................................................................. 16
Hình 2.12. Cơ cấu đàn hồi song ổn định .................................................................................... 16
Hình 2.13. Hình ảnh cơ cấu dẫn động với độ phân giải micro .................................................. 17
Hình 2.14. Mặt cắt của một số loại khớp nối đàn hồi điển hình ................................................ 18
Hình 2.15. Hình ảnh mơ tả cách thức hoạt động của khớp đàn hồi “Bridge – Type” ................ 19
Hình 3.1. Các thơng số hình học của mơ hình ........................................................................... 20
Hình 3.2. Mơ hình 3D ................................................................................................................ 21
Hình 3.3. Mơ hình thực tế .......................................................................................................... 21
Hình 3.4. Hình ảnh thực tế của bộ khuôn được dùng để làm thực nghiệm ............................... 22
Hình 3.5. Hình ảnh 3D trên phần mềm Creo Parametric của bộ khn được dùng để làm thực
nghiệm......................................................................................................................................... 22
Hình 3.6. Hình ảnh 3D và hình ảnh thực tế của mơ hình cơ cấu mềm sau khi được phun ép ... 23
Hình 3.7. Hình ảnh hỗn hợp nhựa PP tái sinh (màu đen) và PP nguyên sinh (màu trắng) ........ 24
Hình 3.8. Hình ảnh hỗn hợp nhựa ABS tái sinh (màu đen) và ABS nguyên sinh (màu trắng).. 25
viii


Hình 3.9. Hình ảnh hỗn hợp nhựa HDPE tái sinh (màu xanh) và HDPE nguyên sinh (màu trắng)

..................................................................................................................................................... 26
Hình 3.10. Hình ảnh thơng số phun ép của những trường hợp nhựa PP ................................... 27
Hình 3.11. Hình ảnh thơng số phun ép của những trường hợp nhựa ABS................................. 28
Hình 3.12. Hình ảnh thông số phun ép của những trường hợp nhựa HDPE ............................. 29
Hình 3.13. Hình ảnh mơ tả cách thức hoạt động của mơ hình ................................................... 30
Hình 3.14. Thơng số thiết kế của tấm đế.................................................................................... 30
Hình 3.15. Hình ảnh thực tế của tấm đế ..................................................................................... 31
Hình 3.16. Thơng số thiết kế của chi tiết giữ ............................................................................. 31
Hình 3.17. Hình ảnh thực tế của chi tiết giữ .............................................................................. 32
Hình 3.18. Thơng số thiết kế của chi tiết đẩy............................................................................. 32
Hình 3.19. Hình ảnh thực tế của chi tiết đẩy .............................................................................. 33
Hình 3.20. Hình ảnh 3D mơ tả cách lắp ghép bộ phận tác động lực mơ hình cơ cấu mềm ....... 33
Hình 3.21. Lắp ghép hồn chỉnh mơ hình .................................................................................. 34
Hình 4.1. Lắp ghép hồn chỉnh mơ hình .................................................................................... 37
Hình 4.2. Đế gá đồng hồ so ........................................................................................................ 38
Hình 4.3. Biểu đồ thể hiện biến dạng đàn hồi của những trường hợp với vật liệu nhựa PP ...... 41
Hình 4.4. Biểu đồ thể hiện biến dạng đàn hồi của những trường hợp với vật liệu nhựa ABS .. 43
Hình 4.5. Biểu đồ thể hiện biến dạng đàn hồi của những trường hợp với vật liệu nhựa HDPE 46

ix


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
PP: Polypropylene.
ABS: Acrylonitrile Butadien Styrene.
HDPE: High density Polyethylene compound.
LDPE: Low density Poluethylene compound.
PS: Polystyrene.
PA6: Polyamide 6.
PET: Polyethylene terephthalate.

Avg. Out: Average Output.
TH: Trường hợp.

x


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài
Ngày nay ngành công nghệ phun ép nhựa dần trở nên phổ biến trong đời sống hằng ngày của
chúng ta. Vì vậy, ngành cơng nghệ phun ép cũng là một trong những ngành có tốc độ tăng trưởng
nhanh nhất trong cả nước. Với sự phát triển của công nghệ, nhựa đã trở thành vật liệu thay thế
cho nhiều vật liệu truyền thống như gỗ, kim loại,... Chúng góp phần quan trọng trong việc cung
và đáp ứng những nhu cầu đời sống của con người. Theo Tổng quan ngành nhựa Việt Nam, mặc
dù đây là một ngành còn nhiều non trẻ nhưng trong những năm gần đây ngành nhựa đã có những
bước phát triển rõ rệt, trong giai đoạn từ năm 2010 đến 2015, ngành Nhựa là ngành công nghiệp
có sự tăng trưởng vượt bậc với mức tăng trưởng từ 16% đến 18%, chỉ xếp sau ngành Viễn thông
và Dệt may.
Chúng ta không thể phủ nhận rằng, với sự phát triển của ngành công nghệ phun ép nhựa cuộc
sống của con người đã được nâng cao đáng kể. Thế nhưng chất thải nhựa cũng là một thách thức
khi chất thải nhựa là mối nguy hại cho môi trường và sức khỏe con người. Sở dĩ, nhựa là loại vật
liệu khơng thể tự phân huỷ sinh học, có những loại nhựa thậm chí khơng thể tái chế hoặc sử dụng
lại vì những đặc tính hố học của chúng. Do tính chất khó phân hủy nên dù chúng ta cố gắng tiêu
hủy chúng bằng cách thu gom, chôn lấp, đốt để xử lý,... thì vẫn khơng thể khiến cho các chất thải
nhựa phân hủy đúng cách. Ngược lại, việc xử lý chất thải nhựa khơng đúng cách cịn gây ra ơ
nhiễm mơi trường, tạo hiệu ứng nhà kính và làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến cân bằng hệ sinh
thái. Khi chất thải nhựa phân rã thành những mảnh nhựa có kích thước vài micro hay pico,...
chúng sẽ lẫn vào đất, không khí hoặc nước khiến cho các lồi sinh vật bao gồm cả con người ăn
phải, tác động trực tiếp đến sức khỏe của con người.
Để giải quyết vấn đề này đã có rất nhiều giải pháp và mơ hình bảo vệ môi trường được đưa
ra, chẳng hạn như tuyên truyền và nâng cao nhận thức của mọi người và tác hại của chất thải

nhựa, phân loại các loại rác thải tại nguồn hoặc tái chế các chất thải nhựa. Trên thực tế, quy trình
xử lý xử lý chất thải nhựa rất tốn kém về thời gian, tiền bạc cũng như cơng sức. Do đó, các hoạt
động tái chế nhựa được xem là hành vi không hiệu quả về mặt kinh tế. Dù thế nhưng nhiều người
vẫn ủng hộ việc tái chế chất thải nhựa.
Bên cạnh đó, máy móc ngày càng phát triển từ đơn giản đến phức tạp, từ kích thước nhỏ đến
kích thước lớn. Trong q trình hoạt động, các bộ phận của máy móc cần phải được hoạt động
một cách trơn tru, chính xác để có thể đảm bảo được chức năng mà máy móc đó đáp ứng. Một

1


trong những cơ cấu dẫn động không thể không nhắc đến để máy móc hoạt động trơn tru là các
khớp.
Các loại khớp cổ điển vẫn đang thực hiện tốt nhiệm vụ của mình nhưng các loại khớp cổ
điển thường xuất hiện khe hở, dẫn đến ma sát và rung động, gây ra sự hao mịn của khớp. Vì vậy
hiện nay sự tiên tiến của kỹ thuật đã phát triển một loại khớp uốn cong có thể khắc phục được
nhược điểm của khớp cổ điển. Cơ cấu mềm “Bridge-Type” là một trong những số đó.
Bên cạnh đó, các sản phẩm cơng nghiệp được sản xuất và sử dụng trên thị trường ngày càng
nhiều, nhu cầu về số lượng và chất lượng ngày càng tăng cao, cho nên ngành sản xuất công
nghiệp đang đối mặt với những thách thức không hề nhỏ. Một trong những thách thức lớn là phải
đối mặt với vấn đề về tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển
cơng nghiệp bền vững đồng thời phải tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường là
rất quan trọng để đảm bảo sự phát triển bền vững của xã hội.
Khắc khoải với thực trạng đó, là một sinh viên theo học ngành Cơng nghệ kỹ thuật cơ khí,
em muốn góp đóng góp một phần sức của mình vào việc hạn chế tình trạng rác tái thải nhựa. Với
đề tài “Thực nghiệm đo biến dạng của sản phẩm phun ép nhựa với các tỉ lệ vật liệu tái chế”, em
hy vọng có thể đóng góp phần nào cho quy trình tái chế vật liệu nhựa hiện nay tại Việt Nam.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu khả năng biến dạng đàn hồi của mơ hình cơ cấu mềm “Bridge – Type” với
từng loại nhựa và từng tỉ lệ trộn vật liệu nhựa tái sinh với nhựa nguyên sinh cho quá trình phun

ép.
- Thiết kế, cải tiến mơ hình 3D đo biến dạng đàn hồi cho mơ hình cơ cấu mềm dạng “Bridge
– Type”.
- Chế tạo, lắp ráp và thực nghiệm.
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đề tài tốt nghiệp lần này tập trung nghiên cứu về khả năng cơ tính của mơ hình ép phun khi
pha trộn vật liệu nhựa tái sinh với vật liệu nhựa nguyên sinh, đồng thời nghiên cứu thêm về cơ
cấu mềm dạng “Bridge - Type” để áp dụng đo biến dạng các mơ hình ép nhựa dạng “Bridge Type”.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
2


Vì đề tài nằm trong khn khổ khố luận tốt nghiệp nên điều kiện về thời gian và chi phí cịn
hạn chế. Do đó em chỉ tập trung nghiên cứu ba loại nhựa chính bao gồm: PP, ABS, HDPE nguyên
sinh và tái sinh. Sau đó em sẽ tiến hành ép các mơ hình thực nghiệm dạng “Bridge - Type” với
các tỉ lệ trộn vật liệu nhựa tái sinh với vật liệu nhựa nguyên sinh cùng loại với nhau gồm: 0%,
5%, 10%, 15%, 20%, 25%. Song song với đó em tập trung nghiên cứu, thiết kế và cải tiến mơ
hình đo chuyển vị cơ cấu mềm dạng “Bridge - Type” và áp dụng mơ hình để làm thực nghiệm
đo biến dạng của các mơ hình ép nhựa dạng “Bridge - Type”, đồng thời tổng hợp, so sánh và
đánh giá kết quả thu được từ quá trình thực nghiệm.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
1.4.1. Cơ sở phương pháp luận
Phương pháp nghiên cứu luận là hệ thống các nguyên lý, quan điểm làm cơ sở, có tác dụng
chỉ đạo, xây dựng phương pháp, xác định phạm vi, khả năng áp dụng các phương pháp và định
hướng nghiên cứu tìm tịi cũng như việc lựa chọn, vận dụng phương pháp. Theo định nghĩa này
cần phải có những nguyên lý cụ thể và từ đó giải quyết được những vấn đề còn tồn đọng.
Đề tài tốt nghiệp này tập trung nghiên cứu về nguyên lý hoạt động của cơ cấu mềm dạng
“Bridge – Type”, cơ sở lý thuyết về vật liệu nhựa, ngành công nghệ phun ép và khn mẫu, căn
cứ theo đó để có thể phân tích được kết quả thực nghiệm.

1.4.2. Các phương pháp nghiên cứu khác
Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tham khảo các nguồn tài liệu như sách, giáo trình, tài
liệu tham khảo, các bài viết từ những nguồn tin cậy trên Internet, các cơng trình nghiên cứu…
nhằm tìm ra hướng cải tiến mơ hình đo biến dạng, dự đốn kết quả thực nghiệm tối ưu.
Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành ép các mơ hình ép nhựa dựa trên những trường hợp
đã cho từ ban đầu. Sau đó tiến hành thiết kế, cải tiến, chế tạo, lắp đặt mơ hình dựa trên mơ hình
đo của đề tài đã có từ khố trước và đo đạc, thu kết quả rồi phân tích kết quả thu được.
Phương pháp phân tích - tổng hợp: Sau khi đã tham khảo, nghiên cứu tài liệu, quá trình
nghiên cứu thực nghiệm cho ra các số liệu cần thiết đầu tiên và những hình dung ban đầu.
Phương pháp mơ hình hóa: Xây dựng mơ hình 3D bằng phần mềm Creo Parametric. Gia
công, chế tạo ra sản phẩm là mục tiêu chính của đề tài, là cơ hội để áp dụng các kiến thức đã học
và thực tập, là thách thức với những kiến thức mới mà thực tiễn đòi hỏi đặt ra.
Phương pháp kiểm nghiệm: Mơ hình gia cơng chế tạo hoàn thành sẽ được kiểm nghiệm qua
giáo viên hướng dẫn và lắp thử nhằm đánh giá độ hiệu quả của mơ hình đo.
3


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Vật liệu nhựa
2.1.1. Khái niệm
Nhựa (hay còn được gọi là chất dẻo) thường là các polymer có phân tử rất lớn, thường được
gọi vật liệu cao phân tử là các vật thể đại phân tử của nó gồm nhiều mắt xích cơ bản có tổ chức
giống nhau. Nhựa là những vật liệu nhân tạo, nhận được dựa trên cơ sở từ các polymer hữu cơ.
Nhựa khi nung nóng thì mềm ra, rất dẻo, khi có lực ép chúng có thể được tạo thành những hình
dáng nhất định và giữ được nguyên dạng khi nguội hẳn.

Hình 2.1. Hình ảnh thực tế và cơng thức hố học của nhựa PP

Hình 2.2. Hình ảnh thực tế và cơng thức hố học của nhựa ABS

4


Hình 2.3. Hình ảnh thực tế và cơng thức hố học của nhựa HDPE
2.1.2. Tính chất chung của nhựa
Phần lớn các loại chất dẻo được ứng dụng rộng rãi hiện nay có những tính chất đặc biệt như
sau:
-

Chất dẻo có mật độ thấp, đa số có γ = 1-2 g/cm3, các loại chất dẻo độn thậm chí có γ =
0,015 - 0,8 g/cm3 .

-

Chất dẻo có tính dẫn nhiệt thấp, với λ = 0,1 - 0,4 kcal/m.h.0C

-

Chất dẻo có hệ số giãn nở nhiệt nhỏ a = 0,5.10 -5- 12.10^-5 l/0C

-

Cách nhiệt tốt

-

Khơng bị ăn mịn và có tính ổn định hố học cao.

-

Tính ma sát và chống ma sát đều tốt.

-

Độ bền cơ học của một số loại chất dẻo tương đương với thép.

-

Nhược điểm chính của chất dẻo là tính ổn định nhiệt khơng cao, module đàn hồi thấp, độ
dai và va đập thấp hơn kim loại và dễ bị lão hoá.

5


Bảng 2.1. Tỉ trọng gamma của một số loại nhựa phổ biến
Loại nhựa

Tỉ trọng γ (g/cm3)

Loại nhựa

Tỉ trọng γ (g/cm3)

LDPE

0.91 – 0.924

PS

1.04 – 1.05

HDPE

0.941 – 0.965

ABS

1.04 – 1.06

PP

0.9 – 0.91

PA6

1.13 – 1.15

2.1.3. Phân loại nhựa
Có nhiều cách để phân loại nhựa dựa trên những đặc tính riêng biệt của nó:
Dựa trên những đặc tính của chất liên kết chất dẻo, ta có thể chia thành hai loại: chất dẻo
nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt rắn.
- Chất dẻo nhiệt dẻo thường biến mềm, thậm chí hố lỏng khi nung nóng đạt tới nhiệt độ
nhất định, và hoá trạng thái rắn khi được làm nguội. Tồn bộ q trình này được gọi là q trình
thuận nghịch và có thể lặp lại nhiều lần. Cho nên chất dẻo nhiệt dẻo là loại chất dẻo có thể tái
sinh và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghệ phun ép nhựa.
- Chất dẻo nhiệt rắn thì có tính chất ngược lại so với chất dẻo nhiệt dẻo. Chất dẻo nhiệt rắn
trở nên cứng lại khi được nung nóng và làm nguội, nhưng khơng biến mềm hoặc hố lỏng khi
nung nóng lại.
Dựa trên cấu trúc hình học của cao phân tử (polymer), ta có thể chia thành ba loại:
- Chất dẻo vơ định hình (Amorphous polymers): là chất dẻo có các chuỗi mạch polymer

của nó được sắp xếp khơng có trình tự nhất định - hay còn được gọi là trạng thái hỗn độn. Những
loại chất dẻo này thường có cấu trúc mạch polymer phân nhánh dài và không cân đối.
- Chất dẻo bán tinh thể (Semi-Crystalline polymers): là chất dẻo có phần lớn các chuỗi
mạch polymer của nó được sắp xếp gắn khít với nhau và có trình tự nhất định, tuy nhiên vẫn có
những khu vực vơ định hình.
- Chất dẻo tinh thể (Crystalline polymers): là chất dẻo có các chuỗi mạch polymer được sắp
xếp chặt chẽ với nhau theo một trật tự nhất định. Phần lớn chúng có cấu trúc mạch sợi tuyến tính
hoặc mạch phân nhánh có đối xứng.
6


Hình 2.4. Hình ảnh thể hiện cấu trúc hình học cao phân tử của nhựa
2.2. Vật liệu nhựa tái chế
2.2.1. Khái niệm
Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải các thành phần có thể sử dụng để chế biến thành
những sản phẩm mới sử dụng lại cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất (Hoàng Anh, 2006).
Có hai q trình tái chế vật liệu bao gồm các hoạt động thu gom vật liệu có thể tái chế từ rác thải,
xử lý và sử dụng vật liệu này để sản xuất các sản phẩm mới và thu hồi nhiệt bao bao gồm các
hoạt động sản xuất năng lượng từ rác thải nhựa. [1]
Đồng thời, “PET tái chế là sản phẩm của quá trình sản xuất hoặc chế tạo từ nhựa PET đã qua
sử dụng. PET sau khi sử dụng được thu gom phân loại ở các cơ sở tái sinh, làm sạch rồi đóng
thành kiện hay cắt nhỏ thành dạng vảy. [1]
Như vậy, vật liệu nhựa tái chế là những loại nhựa được sản xuất dựa trên nguồn nhựa rác
thải được thu gom. Sau khi thu gom các vật liệu nhựa đó sẽ được làm sạch, phân loại, nung và
ép để tạo thành vật liệu nhựa mới.
2.2.2. Các phương pháp sản xuất nhựa tái chế
Hiện nay, có nhiều phương pháp khác nhau để xử lí nhựa thải chẳng hạn như đốt, chôn lấp,
tái sử dụng hoặc là tái chế. Bởi vì đa số những loại nhựa hiện nay đều không thể tự phân huỷ
sinh học, khi xử lý bằng cách đốt hoặc chôn lấp sẽ gây ảnh hưởng tiêu cực đến mơi trường như
ơ nhiễm khơng khí, ô nhiễm đất, gây hại đến sức khoẻ con người. Ngồi ra, việc tái sử dụng nhựa

thải cũng khơng được khuyến khích vì trên thị trường hiện nay có những sản phẩm làm từ nhựa
được thiết kế chỉ để dùng một lần. Có những nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tái sử dụng chúng
7


về mặt lâu dài có tiềm ẩn nguy cơ bệnh tật, thậm chí có thể bị ung thư. Cho nên phương pháp tái
chế nhựa thải là phương án khả dĩ nhất.
Những phương pháp tái chế nhựa thải phổ biến hiện nay bao gồm phương pháp vật lý và
phương pháp hoá học.
- Phương pháp vật lý: là những hoạt động bao gồm thu gom, phân loại, rửa sạch và băm
nhỏ. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là sau khi xử lý thì chất lượng của nhựa giảm,
độ nhớt thấp dẫn đến đặc điểm cơ tính của nhựa khơng cao.

Hình 2.5. Hình ảnh nhựa tái chế sau khi được băm nhỏ
- Phương pháp hoá học: là những phương pháp làm phân huỷ các polymer và biến chúng
trở thành những nguyên tố ban đầu như C (Cacbon), H (Hydro), … Sau đó những thành phần
này sẽ trở thành nguyên liệu để tiến hành những phản ứng hoá học như phản ứng thuỷ phân, phản
ứng trùng hợp, …
2.3. Công nghệ ép phun
2.3.1. Khái niệm
Cơng nghệ ép phun là q trình nung nóng vật liệu nhựa thành dịng chảy sau đó phun điền
đầy lịng khn. Sau khi phần nhựa đã phun ép được làm nguội và hố rắn thì khn được mở ra
và sản phẩm được lấy ra khỏi lịng khn nhờ hệ thống đẩy sản phẩm.
Hiện nay, các sản phẩm nhựa đến từ công nghệ phun ép xuất hiện rộng rãi trong đời sống
hằng ngày của con người. Từ những vật phẩm sinh hoạt như chén, dĩa, ly, lược, … cho đến những
vật có hình dáng phức tạp như bàn, ghế, vỏ vali, … hoặc là những chi tiết được sử dụng trong
8


công nghiệp. Điều này chứng tỏ rằng ngành công nghệ phun ép đã và đang đóng góp khơng nhỏ

trong q trình cải thiện chất lượng sống của con người và q trình cơng nghiệp hố hiện đại
hố của đất nước Việt Nam ta trong những năm gần đây.
2.3.2. Khả năng công nghệ của công nghệ phun ép
Những khả năng công nghệ mà ngành công nghệ phun ép mang lại bao gồm như sau:
- Có thể chế tạo ra những chi tiết có biên dạng hình học phức tạp
- Chu kỳ sản xuất thấp, năng suất cao, phù hợp với quy mơ sản xuất với số lượng lớn.
- Có thể áp dụng quy trình tự động hố để tối ưu hố quy trình sản xuất
- Sản phẩm nhựa phun ép có thể thay thế cho những chi tiết được làm từ vật liệu như: thép,

nhơm, gang, … bởi những đặc tính cơ học của chúng.

Hình 2.6. Hình ảnh những sản phẩm nhựa với màu sắc và hình dáng hình học đa dạng

Hình 2.7. Hình ảnh thể hiện ứng dụng của cơng nghệ ép phun trong việc sản xuất ô tô
9


2.3.4. Vai trò của vật liệu nhựa tái chế trong ngành cơng nghệ phun ép
Hiện nay, chất thải nhựa nói chung và vật liệu nhựa tái chế nói riêng được xem như là loại
tài nguyên và nhà nước đã và đang tích cực trong việc đưa ra những chính sách, quy định liên
quan đến việc giảm thiểu, phân loại, thu gom, tái sử dụng, tái chế và xử lý chất thải nhựa. Điều
này đã cho thấy rằng chính phủ nhà nước ta đã nhận thức được những tác hại nghiêm trọng của
chất thải nhựa đến hệ sinh thái và môi trường. Vì thế cho nên vật liệu nhựa tái chế đóng góp vai
trị khơng hề nhỏ trong việc bảo vệ mơi trường nói chung và ngành cơng nghệ phun ép nói riêng.
- Sử dụng vật liệu nhựa tái chế giúp giảm lượng rác thải nhựa được thải bỏ vào môi trường.

Thay vì tiêu thụ ngun liệu hóa dẻo mới, tái chế nhựa cho phép sử dụng lại những nguyên liệu
nhựa đã được sản xuất trước đó. Việc giảm thiểu rác thải nhựa giúp bảo vệ môi trường và hệ sinh
thái, giảm ơ nhiễm và giữ cho khơng khí và nước trong sạch hơn.
- Sản xuất nhựa tái chế tiêu tốn ít năng lượng và nguyên liệu hóa dẻo hơn so với sản xuất

nhựa mới. Điều này giúp tiết kiệm nguồn tài nguyên quý báu như dầu mỏ và khí đốt, giảm áp
lực lên các nguồn tài nguyên tự nhiên.
- Vật liệu nhựa tái chế có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau trong ngành

công nghệ phun ép. Từ đồ dùng gia đình, linh kiện ơ tơ, sản phẩm tiêu dùng đến các ứng dụng
công nghiệp và kỹ thuật cao, vật liệu nhựa tái chế đáp ứng được nhiều yêu cầu sản xuất.
- Vật liệu nhựa tái chế thường có giá thành thấp hơn so với nhựa mới. Điều này giúp giảm

chi phí sản xuất cho các nhà sản xuất sử dụng vật liệu tái chế trong quy trình phun ép.
- Vật liệu nhựa tái chế thường có giá thành thấp hơn so với nhựa mới. Điều này giúp giảm

chi phí sản xuất cho các nhà sản xuất sử dụng vật liệu tái chế trong quy trình phun ép.

10