Giáo trình Gia công chất dẻo pps

Giáo trình
Gia công
chất dẻo
Gi¸o tr×nh Gia c«ng chÊt dÎo
1
MỤC LỤC
Giáo trình Gia công chất dẻo 1
MỤC LỤC 2
Ch¬ng 1: Nh÷ng kh¸I niÖm chung 2
1.Polyme 2
2.Các khái niệm cơ bản 4
2. Các tính chất đặc trưng 4
3.Các phản ứng tổng hợp polyme 5
Phản ứng trùng hợp 5
Phản ứng trùng ngưng 5
Phản ứng đồng trùng hợp 5
3.Cấu trúc phân tử polyme 5
Sự sắp xếp của nguyên tử và các nhóm thế tron 6
Đồng phân quang học 6
4.Phân loại polyme 6
Một số Polyme tiêu biểu 7
Xenlulo 7
Cao su 7
Tơ 7
7
5. §¨c trng vËt lý cña c¸c polime: 10
Ch¬ng 2: Kü thuËt gia c«ng chÊt dÎo 14
14
Ch¬ng 1: Nh÷ng kh¸I niÖm chung
1.Polyme
Gi¸o tr×nh Gia c«ng chÊt dÎo

2
Polyme là khái niệm được dùng cho các hợp chất có khối lượng
phân tử lớn và trong cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần
những mắt xích cơ bản. Các phân tử tương tự nhưng có khối lượng thấp
hơn được gọi là các oligome.
Tên gọi Polyme xuất phát từ tiếng Hi Lạp, πoλv, polu, 'nhiều' và μερος,
meros, 'phần'.Những ví dụ điển hình về Polyme là chất dẻo, DNA, và
protein. Polyme được sử dụng phổ biến trong thực tế với tên goi là Nhựa,
nhưng polyme bao gồm 2 lớp chính là polyme thiên nhiên và polyme
nhân tạo. Các polyme hữu cơ như protein (ví dụ như tóc, da, và một phần
của xương) và axít nucleic đóng vai trò chủ yếu trong quá trình tổng hợp
polyme hữu cơ. Có rất nhiều dạng polyme thiên nhiên tồn tại chẳng hạn
xenlulo (thành phần chính của gỗ và giấy).
Hình dạng phân tử Polyme
Hình 1:Một số hình ảnh khác về phân tử Polyme
Gi¸o tr×nh Gia c«ng chÊt dÎo
3
Hình 2:Một số hình ảnh khác về phân tử Polyme
•
2.Các khái niệm cơ bản
• Khối lượng phân tử polyme:
M = n.m
trong đó
M: khối lượng phân tử polyme
m: khối lượng của một đơn vị monome
n: hệ số trùng hợp hoặc hệ số trùng ngưng
Trong khoa học nghiên cứu polyme, người ta thường sử dụng 02 khái
niệm khác của khối lượng phân tử:
+ Khối lượng phân tử trung bình số (the number average
molecular mass):

+ Khối lượng phân tử trung bình khối (the weight average
molecular mass):
• Độ trùng hợp là số mắt xích cơ bản trong phân tử polyme.
• Mắt xích cơ bản: là phần lặp đi lặp lại trong phân tử Polyme. Mắt
xích cơ bản có cấu tạo giống monome trong phản ứng trùng hợp và
tương đối giống monome trong phản ứng trùng ngưng.
2. Các tính chất đặc trưng
Gi¸o tr×nh Gia c«ng chÊt dÎo
4
Polyme có 2 tích chất chính:
• Thường là chất rắn, không bay hơi.
• Hầu hết Polyme không tan trong nước hoặc các dung môi thông
thường
3. Các phản ứng tổng hợp polyme
Phản ứng trùng hợp
Phản ứng trùng hợp là phản ứng kết hợp nhiều monome của cùng một
chất tạo thành polyme.
nCH
2
=CH-CH=CH
2
→ (-CH
2
-CH=CH-CH
2
-)
n
Phản ứng trùng hợp Butađien1,3
Phản ứng trùng ngưng
Phản ứng trùng ngưng là phản ứng kết hợp nhiều monome tạo thành

polyme và một sản phẩm phụ (như nước).
n(OH-CH
2
-CH
2
-OH) → (-CH
2
-CH
2
-O-CH
2
-CH
2
-)
n
+ nH
2
O
Phản ứng đồng trùng hợp
Phản ứng trùng hợp là phản ứng kết hợp nhiều monome của hai hay nhiều
chất tạo thành polyme. khong tao ra chat phu.nhu phan ung trung` ngung
tao ra nuoc
3. Cấu trúc phân tử polyme
Gi¸o tr×nh Gia c«ng chÊt dÎo
5
Sự sắp xếp của nguyên tử và các nhóm thế tron
Cấu trúc phân tử Polyme
Đồng phân quang học
Polyme có đồng phân dạng này khi có nguyên tử Các bon bất đối trong
mạch.

4. Phân loại polyme
Dựa theo nguồn gốc Polyme gồm có 2 loại chính:
• Polyme tự nhiên: tinh bột, protein, cao su,
• Polyme nhân tạo: polyetilen, tơ nilon, cao su buna,
Gi¸o tr×nh Gia c«ng chÊt dÎo
6
Mt s Polyme tiờu biu
Xenlulo
Nm 1869. Hai - t, mt cụng nhõn in n New York ó cm ci nghiờn
cu tỡm ra loi búng Bi - a tt nht v ụng ó thnh cụng bng cỏch
ch ra xenluloit. Xenlulo c ch to bng cỏch ly bụng nhỳng axit
sunfuric c ri hũa vo trong cn. Cho 1 viờn long nóo vo ri khuy
u.
Cao su
Cao su cú 2 loi:
Cao su t nhiờn c ly t nha ca cõy cao su.
Cao su tng hp c ch ra t cỏc cht n gin
Thớ d: Cao su Buna c iu ch t ru etylic
T
T cng gm cú 2 loi: loi t t nhiờn v loi t húa hc.
T t nhiờn c ly t kộn ca nhng con tm
T húa hc gm 2 loi:
-T nhõn to:Ch bin húa hc t cỏc Polyme thiờn nhiờn
Thớ d: t Visco, t Axetat,
-T tng hp:Ch to t cỏc cht n gin
Thớ d:t nilon, t carpon,
T húa hc thng cú u im l bn, p, phi mau khụ,

Bằng các phơng pháp sử dụng các phản ứng hoá học nh trùng ngng,
trùng hợp, trùng phối ngời ta có thể điều chế ra các loại cao phân tử trong

đó có chất dẻo.
Bằng phơng pháp trùng hợp ngời ta đã sản xuất ra các loại chất dẻo
nh PE, PS, PVC với khối lợng lớn.
Bằng phơng pháp trùng phối ngời ta có thể tạo ra polime khối lợng
lớn và có thể đổi chỗ nguyên tử.
Nh vậy các hợp chất polime rất phong phú và đa dạng nhng tuỳ vào
mục đích sử dung mà chúng ta có những lựa chọn các loại vật liệu cho
Giáo trình Gia công chất dẻo
7
thích hợp nhất với điều kiện gia công. Một số loại nhựa nhiệt dẻo đợc sử
dụng nh là :
Poli Etylen: PE
PE là một trong những nhựa nhiệt dẻo phổ biến nhất, đợc ứng dụng
nhiều nhất trong công nghiệp bao bì và các lĩnh vực khác.
PE có độ bền hóa chất, độ bền oxy hoá nhiệt, dung môi, thời tiết.
Độ nhớt ổn định ở nhiệt độ cao, giá rẻ. Có hai loại là PE cao áp và PE hạ
áp.
Loại nhựa Nhiệt độ nóng chảy (
o
C) Tỉ khối (g/cm
2
)
PE cao áp 110 - 125 0.92 - 0.95
PE hạ áp 141 0.953 - 0.957
Dựa vào cấu trúc ngời ta chia làm 3 loại :
PE có tỉ trọng cao (HDPE) có d

0.95 g/cm
2
nhiệt độ nóng chảy là

130-150
o
C trong cấu trúc mạch có ít nhánh.
PE tỉ trọng thấp (LDPE) có cấu trúc mạch ngắn nhng mạch nhánh
dài, d

0.92 g/cm
2
nhiệt độ nóng chảy là 115
o
C.
PE tỉ trọng mạch thẳng thấp (LLDPE) có cấu trúc mạch nhánh nhng
mạch nhánh ngắn ở nhiệt độ phòng PE không tan trong bất cứ dung môi
nào. ở 70
0
C tan trong một số dung môi: cacbontetraclorua, toluen
tricloxan Dới tác dụng của nhiệt độ ở 70
o
C PE kết tinh, PE bền với hóa
chất, nớc, đạt chỉ số cơ lý cao, cách điện tốt.
PE cao áp có cấu trúc xốp nên đợc sử dụng làm màng mỏng, làm vật
liệu cách điện, làm màng bọc chống ăn mòn ở các xí nghiệp sản xuất hoá
chất. Đối với PE hạ áp có tính năng nh PE cao áp nhng nó còn đợc gia
công làm đồ gia dụng
Poli Vinylclorua : PVC
PVC có M= 18000-30000(đvc), d=1.35- 1.46 g/cm
3
PVC dễ phân huỷ ở 130
o
C. Nó tan trong axeton bền với kiềm, axít.

PVC là một loại nhựa vô định hình có độ phân cực cao nên độ bền hoá tốt.
Tuy nhiên PVC nguyên chất thì cứng hơn, độ bền nhiệt bị hạn chế. Do đó
tuỳ vào mục đích mà ngời ta đã hoá dẻo PVC, chúng đợc sử dụng làm
ống dẫn nớc, vật liệu cách điện, PVC hóa dẻo đợc sử dụng làm màng
mỏng, một phần PVC đợc sử dụng làm sợi.
Poli Propylen: PP
Bằng phơng pháp trùng hợp gốc không thể điều chế đợc PP khối l-
ợng phân tử lớn . Do đó ngời ta dùng hệ xúc tác Ziegler-Natta .
Phân tử khối là :60000-200000(đvc), tỷ trọng d

0.92 g/cm
3
, nhiệt
độ nóng chảy:164-170
0
C. Là một trong những loại nhựa đợc sử dụng rộng
rãi nhất. Nhờ độ bền cơ học, bền hoá, bền nhiệt độ rất thấp, giá rẻ. Tuy
nhiên nó dễ bị Oxi hoá trong quá trình gia công và sử dụng. PP đợc dùng
Giáo trình Gia công chất dẻo
8
làm màng bao gói, đồ gia dụng, bể chứa dung tích lớn, ống nớc, ác quy,
chi tiết tủ lạnh, điện tử.
Poli Styren( PS) và Copolyme của nó:
PS là loại nhựa có cấu trúc vô định hình, chịu va đập kém, do đó
trong quá trình gia công làm thay đổi cấu trúc. Nên trong một số trờng
hợp nó ít đợc sử dụng. PS có nhiệt độ thuỷ tinh là 80
o
C có tỷ khối d=
1.05- 1.07g/cm
3

Phân tử khối : 70.000- 200.000(đvc) hoà tan trong dung
môi thơm, ở nhiệt độ thờng bền với axít, kiềm. Trong không khí ở 150
0
C
PS đã bị phân huỷ. Nếu không có không khí thì nó bền tới 250
0
C .
Hiện nay ngời ta đã điều chế đợc PS có cấu trúc isotatic kết tinh
nhiệt độ nóng chảy là 230
0
C, D= 1,1g/1cm
3
. PS chủ yếu dùng làm vật liệu
cách điện đặc biệt đối với điện thế có tần số cao. Làm bột xốp chống lại
va đập, đo đồ điện tử. Ngoài ra còn đồng trùng hợp PS đối với butadien
tạo ra cao su có tính năng cơ lý tơng đơng với cao su thiên nhiên.
High Inpact poli Styren: PS-HI
Là dạng biến tính của PS để cải tiến tính chất cơ lý : tính năng chịu
va đập. Nhằm sử dụng để gia công những vật liệu cao cấp.
Poli Acrylonitrile Butadiene- Styrene: ABS
ABS có dạng vô định hình. Độ bền va đập rất cao, bền thời tiết ,giá
thành rẻ tính chất cơ học cao, tính chất tạo bề mặt tốt và bền hoá .
ABS có khả năng gia công tốt nh đúc phun ABS nóng chảy tốt và
độ co ngót khuôn bé. ABS đợc cải thiện về độ bền nhiệt nếu liên kết
không no trong thành phần Butadien đợc no hoá .
Poli Amit: PA
Có nhiều loại :PA6, PA6,6 .Đợc tổng hợp bằng phơng pháp trùng
ngng amôniaxitđiamin với axit hai chức:
Nilon 6: [-CO-(CH
2

)
5
-NH- ]
n
Nilon 6.6[-NH-(CH
2)
)
6
-NHCO-(CH
2
)
4
-CO-]
n

Là polime dạng tinh thể có nhiệt độ nóng chảy:225
o
C,
d=1.14g/cm
3
. Sử dụng làm nguyên liệu kéo sợi. Nói chung PA có độ bền
mài mòn cao, bền rão, hệ số ma sát thấp, có khả năng chống cháy, nhiệt
độ phân huỷ cao: 280-300
0
C nên rất bền nhiệt. Tuy vậy PA có khả năng
hút nớc mạnh nên làm giảm độ bền nhng lại tăng độ gia cứng. Khi độ hấp
thụ nớc bão hoà thì ổn định kích thớc ở nhiệt độ cao. Đối với ABS khi gia
công trớc đó phải sấy.
Poli Carbonat: PC
PC là polime vô định hình có độ bền oxi hóa nhiệt cao tới 130

o
C. PC
có độ bền va đập cao đặc biệt là ở nhiệt độ thấp nhng độ bền hoá thấp dới
tác dụng của dầu mỡ.
Poli Oxymetyl: POM
Giáo trình Gia công chất dẻo
9
Là loại vật liệu tinh thể cao có nhiều đặc tính tốt nh: cứng, hệ số ma
sát thấp, bền hoá. Tuy nhiên lại rất dễ cháy, độ bền nhiệt nằm trong
khoảng nhỏ hơn 220
0
C. Nhiệt độ nóng chảy: 182
o
C và yêu cầu gia công
cẩn thận.
Poli MetylMetacrynat : PMMA
Là polime dạng vô định hình. Có nhiệt độ thuỷ tinh là 98
o
C, d=1.18-
1.19g/cm
3
, M=50000-200000(ĐVC). Tan tốt trong các dung môi thơm
axêton, este có độ bền va đập cao, trong suốt nên chủ yếu đợc sử dụng
làm thuỷ tinh hữu cơ .
5. Đăc tr ng vật lý của các polime:
Hiện trạng vật lý của chất dẻo phụ thuộc vào:
Cấu trúc hoá học của phân tử.
Độ bị cản trở của mạch, độ kết tinh.
Lực liên kết giữa các phân tử.
Mức độ tạo lới.

Các polime có các trạng thái vật lý khác nhau phụ thuộc vào sự
dịch chuyển có mức độ khác nhau của phân tử và cấu trúc của chúng.
ở các trạng thái vật lý không đồng nhất, các polime khác biệt rõ
ràng về tính chất của chúng. Dựa trên cơ sở đó mà ngời ta phân biệt trạng
thái và pha.
Dựa trên cơ sở hiện trạng chống lại các lực làm thay đổi thể tích,
hình dạng, sự chống lại tác dụng của ngoại lực. Ngời ta phân chia vật liệu
có phân tử thấp ra các trạng thái: rắn, lỏng , khí.
Polime là các chất phân tán theo phân tử là những chất hỗn hợp của
các phân tử có cấu trúc mảnh với đủ hình dạng kích cỡ các loại, khả năng
hình thành trật tự ba chiều với khoảng cách kéo dài bị ngăn cản.
Phần lớn polime tồn tại ở dạng vô định hình, chỉ có polime có cấu
trúc mạch cân đối mới có xu thế kết tinh.
Polime cấu trúc tinh thể xắp đặt gọn theo ba chiều không đợc phát
triển ra toàn vật liệu mà luôn có chứa các phân tử vô định hình, vô tổ
chức.
Do vậy polime tinh thể có thể coi là hệ thống hai pha.Yếu tố ảnh hởng
đến tính chất cuả chất dẻo do cấu trúc của chúng và các đặc trng trạng
thái nh nhiệt độ.
Rắn T
g
Dẻo nóng Dẻo nóng/nhớt
Giáo trình Gia công chất dẻo
10
vùng nhiệt độ làm mềm
vùng nhiệt chảy
vùng nhiệt huỷ phân
Biểu đồ trạng thái của chất dẻo nhiệt dẻo vô định hình
Biểu đồ trên chỉ ra sự thay đổi độ dãn dài do
kéo độ bền kéo của chất dẻo nhiệt dẻo vô

định hình phụ thuộc vào nhiệt độ :
Đại diện là: PS, BS, ABS, PVC và celulo. PC là chất dẻo tinh thể nh-
ng về đặc trng thì nó gần giống chất dẻo vô định hình.
Trạng thái Cứng nh thuỷ
tinh
Dẻo nóng đàn
hồi cao su
dẻonóng nhớt phân huỷ
Cấu trúc
phân tử
Các lực liên kết
của phân tử
trung gian lớn,
các đại phân tử
bị cuộn lại
Đại phân tử bị
cuộn lại có độ
di động tăng
dần của các
mạch phân tử
Các đại phân
tử có thể di
động so với
nhau, lực liên
phân tử trung
gian nhỏ
Giảm phần
tử chất

ơ

Tg
Cứng,
giòn
Cứng, dai/dẻo nóng Dẻo nóng
Vùng nhiệt làm mềm
Vùng nhiệt nóng chảy
tinh thể
Vùng
nhiệt
phân
huỷ
Biểu đồ trạng thái chất dẻo nhiệt dẻo kết tinh từng phần
Độ dãn dài đứt
Độ bền đứt
Giáo trình Gia công chất dẻo
11
Độ dãn dài đứt
Độ bền đứt
Trạng
thái
Cứng nh thuỷ
tinh
Cứng đàn hồi dai Dẻo nóng
Phân
huỷ
Cấu trúc
phân tử
Các vùng
tinh thể và vô
định hình đều

cứng lực liên
kết phân tử
trung gian
lớn
Các vùng vô định
hình mềm dần các
vùng tinh thể cứng.
Lực liên kết của
phân tử trung gian
trong vùng tinh tể
lớn
Vùng tinh thể
dần dần tơi ra
các đại phân tử
có khẳ năng
dịch chuyển so
với nhau.
Mất
phẩm
chất
6. Các phụ gia cho chất dẻo:
Hầu hết các chất dẻo ở dạng thơng phẩm đều đợc trộn lẫn với các
phụ gia khác nhau, các chất phụ gia có thể là: chất tăng cờng, tác nhân
gép nối, chất độn, chất ổn định chất hoá dẻo, bột màu, thuốc nhuộm, chất
bôI trơn, chất hỗ trợ gia công
.Chất tăng c ờng.
Mục đích: nâng cao độ bền cấu trúc của sản phẩm, làm tăng độ bền
cơ , độ bền uốn , độ bền mài mòn
Chất tăng cờng thờng là các loại sợi nh sợi thuỷ tinh( có tính chất l-
ỡng cực nên khả năng trọn với chất dẻo dễ dàng) , các sợi này có thể ở

dạng ngắn , dài hoặc dạng bột.
Tác nhân gép nối.
Hầu hết các polime là chất kị nớc, số ít có tan nh PVA. Các chất
độn(vô cơ, các khoáng chất ) thờng là a nớc thậm chí còn hấp thụ nớc ở
trên bề mặt.
Khả năng phối trộn giữa hai chất này là rất khó, để khả năng trộn đ-
ợc dễ dàng thì ngời ta phải cho thêm các tác nhân gép nối, các tác nhân
gép nối phải có cấu tạo một đầu a nớc và một đầu kị nớc để làm cầu nối
giữa hai chất, chất a nớc thờng dùng là hợp chất Ti và Si.
Chất độn.
Là chất chiếm khoảng 56% trong các chất phụ gia. Khi sử dụng các
chát độn khác nhau cho ta các sản phẩm khác nhau, ví dụ nh nhựa PF trộn
với các hỗn hợp:
Bột gỗ dùng làm vật liệu điện nh công tắc, phích cắm, cầu dao.
Bột mica cho vật liệu cách điện.
Về mặt kinh tế chất độn rẻ tiền làm giảm giá thành sản phẩm, tăng
lợi nhuận và năng cao độ bền cơ học, giảm đợc độ rạn nứt, cong vênh.
Giáo trình Gia công chất dẻo
12
Chất độn trong qúa trình gia công giảm đợc toả nhiệt trong phản
ứng đối với nhựa nhiệt rắn khi đóng rắn. chất độn có thể là chất vô cơ
hoặc hữu cơ.
Chất ổn định
Các chất dẻo khi gia công ở nhiệt độ cao thờng có hiện tợng bị
phân huỷ, thái biến, ôxi hoá trong quá trình sản xuất vì vậy ta phải cho
chất ổn định vào.
Chất ổn định thờng là chất vô cơ hoặc hữu cơ, một số polime bị
phân huỷ dới tác dụng của ánh sáng do đó ngời ta thờng dùng chất vô cơ
là chất ổn định nh muội than titanôxit.
Chất hoá dẻo.

Chức năng: làm giảm nhiệt độ chảy mềm của polime nh giảm độ
giòn giảm đọ môđun độ bền kéo làm tăng độ mềm dẻo tăng độ giãn dài,
độ bền va đập, độ bền thấm khí. Nhng cho quá nhiều chất hoá dẻo thì cơ
tính của nó giảm vì vậy tuỳ theo sản phẩm mà ta cho lợng chất hoá dẻo
thích hợp.
Chất hoá dẻo thờng là các hợp chất hữu cơ, khi làm màng mỏng ta
cho nhiều chất hoá dẻo hơn còn khi làm các sản phẩm ống thì ta cho ít
hơn.
Chất hoá dẻo thờng ở dạng lỏng. Ngời ta mang chúng chộn lẫn với
nhaugia nhiệt ở nhiệt độ khoảng 70 80
o
c sau đó ngời ta cho nhựa hoặc
các polime vào trộn đều thêm các chất độn, để ổn định đem ra ủ khoảng
24h để cho các chất đợc trộn lẫn vào nhau thật đều, cuối cùng là đem ra
tạo hạt và đa vào gia công.
Bột màu.
Bột màu cũng là một phần quan trọng trong ngành gia công chất
dẻo, tạo ra cho chúng ta nhiều sản phẩm khác nhau trong quá trình sử
dụng.
Yêu cầu bột màu :
Độ bền màu cao, chất màu đẹp và khi thêm vào nhựa phải cho bề
mặt nhẵn.
Bột màu thờng ở dạng rắn cho nên trớc khi thêm vào ta phải nghiền
nhỏ(100um) lợng chất bột màu đa vào khoảng 1 5 %
Bột màu thờng là các chất vô cơ, phần ít là hữu cơ.
Một số bột màu thông dụng:
Màu trăng chủ yếu là titanoxit, baríunphat.
Giáo trình Gia công chất dẻo
13
Màu đen có thể là muội than hoặc than chì.

Màu vàng thờng là hợp chất của Cr.
Chất bôi trơn.
Thờng là muối hoặc axit hữu cơ, hay sử dụng đó là axít stearic hoặc
muối của axit này, các chất bôi trơn tan rất ít trong chất dẻo, ngời ta thờng
bôi trơn bên ngoài để tạo đợc các sản phẩm có bề mặt nhẵn và bóng.
Chất bôi trơn bên trong chỉ hoà tan tơng đối vào các chất hoá dẻo.
Trong quá trình gia công nó khuếch tán ra bề mặt của chất dẻo có tác
dụng chống bám dính giữa các bề mặt và khuôn làm cho chát dẻo bóng
nhẵn và quá trình tháo khuôn đợc dẽ dàng.
Nhợc điểm của chất bôi trơn là tạo ra bề mặt nhẵn, bóng làm cho
quá trình sơn bề mặt gặp khó khăn. vì vậy cần phải tính toán kỹ khối lợng
chất da vào chất dẻo cho phù hợp.
Chất hỗ trợ gia công.
Đợc coi là polime thứ hai,khi rộn với polime khác nosex làm tăng
tính chất của polime thứ nhất, làm cho quá trình gia công dễ dàng
hơn,làm giảm độ giòn, làm tăng độ mềm dẻo hoặc là ngợc lại.
Chất đóng rắn.
Là chất cho vào chất dẻo chuyển polime từ mạch thẳng hoặc mạch
nhánh xang mạch có cấu trúc không gian bằng cách tạo nên những liên
kết hoá học giữa các mạch polime với nhau. Tạo ra polime có độ bền cơ,
bền nhiệt cao.
Chơng 2: Kỹ thuật gia công chất dẻo
2.1. Công nghệ ép phun

Công nghệ gia công ép phun nh sau:
Công nghệ nhựa nhiệt dẻo:


Nguyên liệu và Trang thiết bị cần thiết cho công nghệ gia công nhựa
nhiệt dẻo cần thiết nh sau:

+Nguyên liệu gia công
+Máy đúc phun
Giáo trình Gia công chất dẻo
14
Nguyên liệu
nhựa
Dẻo hoá (Làm
nóng chảy)
ép phun vào
khuôn

Làm nguội

Sản phẩm
+Khuôn đúc phun
+Hệ thống làm mát trung tâm
+Thùng sấy và tủ sấy nhựa
+Máy ổn định nhiệt độ nóng, lạnh
+Máy nén khí
+Máy sấy khí
+Robot, băng tải
+Máy in
+Máy dán nóng
+Cầu trục.
+Các thiết bị dụng cụ đo kiểm
Nguyên liệu đúc phun:
Nguyên liệu chủ yếu của xởng là nhựa (các hợp chất cao phân tử )
PP PolyPropylene.
PE Poly Etylen.
PMMA Poly Menthyl Methacylate.

ABS Poly Acrylonitrile Butadiene Styrene
PA6,PA66,PA12 Poly Amide
POM Poly Oxymetylen (Poly Acetal)
PS Poly Styren
PC Poly Cacbonat
v.v.v.

Máy đúc phun:
Nhiệm vụ làm dẻo hoá nhựa (làm nóng chảy và ép phun nhựa nóng
chảy vào khuôn đúc phun để hình thành sản phẩm trong khuôn
Có 35 máy từ máy đúc phun 15T đến máy ép phun 850T
Có thể gia công ép phun các sản phẩm nhỏ có trọng lợng 0,1g đến
các sản phẩm lớn vài kg.
Giáo trình Gia công chất dẻo
15
(Công suất máy đúc phun căn cứ vào lực kẹp khuôn để phân loại,
lực kẹp khuôn tính theo diện tích bề mặt kẹp khuôn tối đa trên hệ thống
kẹp khuôn)
Chu trình hoạt động chính của máy đúc phun :
Khuôn ép phun:
Để gia công các sản phẩm nhựa nhiệt dẻo ngoài các máy đúc phun
thì phần quan trọng thứ hai là các khuôn ép phun. Khuôn ép phun là phần
quan trọng nhất trong công nghệ ép phun, là bộ phận định hình các sản
phẩm nhựa theo hình dạng, kích thớc đã thiết kế chế tạo trong khuôn
Khuôn đúc có thể từ vài kg đến hàng Tấn
Thiết bị ổn định nhiệt độ khuôn: có tác đụng giữ nhiệt độ khuôn ép phun
ở 1 nhiệt độ gia công ổn định nhằm đảm bảo chất lợng sản phẩm ép phun
đạt yêu cầu về hình dạng kích thứơc, ngoại quan nh mong muốn và rút
ngắn đợc thời gian gia công 1 sản phẩm, chi tiết.
Hệ thống làm mát trung tâm:

Cung cấp nớc làm mát cho dầu thuỷ lực của các máy đúc phun, và
khuôn đúc
Thùng sấy và tủ sấy nhựa
Sấy khô nhựa, sấy sản phẩm, sấy các sản phẩm sau khi in
Máy ổn định nhiệt độ nóng, lạnh:
ổn định nhiệt độ gia công của khuôn đúc phun ở một giá trị nhất
định
Máy nén khí
Cung cấp khí nén cho một số thiết bị hoạt động nh máy in pad, máy
dán nóng, Robot, vệ sinh sản phẩm,v.v.v
Máy sấy khí
Giáo trình Gia công chất dẻo
16
Đóng
Khuôn
Phun nhựa
vào khuôn
Nạp nhựa
Làm
nguội
Mở
khuôn
Đẩy sản
phẩm
1 chu kỳ
Lọc hơi nớc, và dầu có trong khí nén
Robot, băng tải
Thay thế ngời vận hành trong công đoạn lấy sản phẩm ra khỏi
khuôn đúc phun, nhằm nâng cao năng suất và tăng tính ổn định gia công
Máy in pad:

In trên các sản phẩm nhựa.
Máy dán nóng
Dán các lớp màng kim loại hay màng bột màu lên bề mặt sản phẩm
nhựa dới áp nén và nhiệt độ
Cầu trục :
Sử dụng trong việc tháo và lắp đặt các khuôn ép phun lên các máy
ép phun, sửa chữa bảo dỡng khuôn ép phun và các máy móc thiết bị ép
phun.
Các thiết bị dụng cụ đo kiểm
Dùng kiểm tra kích thớc sản phẩm sau khi gia công, theo bản vẽ
thiết kế, gia công, theo yêu cầu chất lợng của khách hàng
Thiết bị đo ba chiều, đo hai chiều, máy phóng to, thớc đo kỹ thuật
số, máy đo cao,v.v.v
Giáo trình Gia công chất dẻo
17
2.2.Công nghệ đùn
Các chất dẻo có thể tham gia
công nghệ đùn
Về nguyên lý các chất dẻo nhiệt dẻo đều có thể gia công đùn đợc,
song đối với khối chất dẻo nóng chảy cần phải có độ cứng nhất định, điều
đó cần thiết vì khi chúng ta khởi đầu định hình trong một thời gian ngắn
( cho tới khi nguội đi một chút ít) phải giữ đợc hình dáng tạo ra nó.
Các chất dẻo có độ rắn nóng chảy nhỏ do cấu trúc của nó, chỉ có
thể áp dung gia công đùn khi có sự tạo thành độ trùng hợp cực lớn, hoặc
sự phụ trợ thêm của chất độn phù hợp.
Gia công đùn đợc sử dụng để gia công với sản lợng lớn chủ yếu các
chất dẻo nh PVC cứng, PVC mềm, PE và PP.
Dới đây là bảng trình bày tóm tắt về các chất nhiệt dẻo đợc gia
công đùn một các thờng xuyên và có thể gia công ra các sản phẩm gì
bằng phơng pháp đùn.

Tên hoá học Ký hiệu Nhiệt độ gia
công
0
C
Các sản phẩm có
thể gia công
1 2 3 4
Cellulo-axetat Ca
160

200
Các thanh định
hình, màng ống
Polistirol
(bình thờng)
Ps
170

210
Màng, mang xốp
Côplime
Stirol-butadiel
Sb
170

220
Sản phẩm địmh
hình tấm
Akrylnitril
butadiel-stirol

terpolime
Abs
170

220
ống, thanh định
hình tấm
Polietilen cao áp PE
130

200
ống, tấm, màng
Giáo trình Gia công chất dẻo
18
cách điện, bọc
dây, dây buộc

1 2 3 4
Polietilen hạ áp Pe
140

220
ống, màng, tấm,
sợi bọc dây
điện, dảI băng
Polipropilen Pp
180

260
ống, màng

mỏng, tấm sợi,
giải băng
Polivinylchlorid Pvc cứng
120

200
ống, sản phẩm
định hình tấm
Các côplime của
poli( vinhil-
chlorid)
Pvc
180

210
ống, sản phẩm
định hình tấm
Poli(vinhil-
chlorid)
Pvc mềm
150

190
ống, sản phẩm
định hình, bọc
dây điện, dây
cáp, màng
Poli( metil-
metacrylic)
Pmma

160

190
ống, sản phẩm
định hình tấm
Policảbonat Pc
300

340
tấm, sản phẩm
định hình
Poliamid Pa
260

300
ống, bọc dây
điện, sợi
Poliaxetat Pom
170

200
ống, sản phẩm
định hình
Giáo trình Gia công chất dẻo
19
1. Khái niệm:
Công nghệ đùn là quá trình công nghệ thực hiện việc từ những
chất dẻo dạng hạt hoặc bột ta thu đợc sản phẩm đợc sản xuất liên
tục, nh công nghệ đùn ống là một vi dụ.
2. Quá trình công nghệ đùn.

Trục vít quay ở trong xilanh trục tròn đợc nung nóng, cố định và
trong khe rãnhgiữa trục vít và xilanh khối chất dẻo đã đợc định hớng
sẽ đợc làm nóng chảy, làm nhuyễn, đợc trục vít vận chuyển lên phía tr-
ớc và qua khe hở định hình của đầu đùn, nó đợc đẩy ra ngoài thành sản
phẩm.
3. Vị trí.
Máy đùn thc chất là một thành viên trong dây truyền sản xuất.
Một dây chuyền sản xuất bao gồm 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. Có máy đùn một trục vít hoặc
nhiều trục vít trong đó máy đùn hai trục vít có ý nghĩa quan trọng
cho gia công chất dẻo dạng bột nh pvc.

Cấu trúc máy đùn
Máy đùn một trục vít
các thành phần chính của máy đùn
-Động cơ
-Hộp giảm tốc
-Trục vít và xilanh
-Bộ phận cung cấp liệu
ở trên xilanh đợc xắp đặt nhiều vùng gia nhiệt, trên mỗi vùng có thể
xác định nhiệt độ cho trớc một cách riêng biệt, đồng thời điều chỉnh đợc.
Tuỳ từng trờng hợp bên cạnh các vùng gia nhiệt ngời ta lắp thêm
các bộ phận làm lạnh, phục vụ cho việc sản xuất điều chỉnh nhiệtđộ đợc
linh hoạt.
Khoang cấp liệu thì luôn luôn đợc làm nguội để ngăn không cho
chất dẻo bị chảy gần nó, tránh làm ảnh hởng tới việc cung cấp vật liệu cho
máy.
Giáo trình Gia công chất dẻo
20

1
6 3
5
4
2
Máy đùn
Ghi chú :
1. Trục vít
2. Xilanh
3. Phiễu liệu
4. Động cơ dẫn động
5. Hộp giảm tốc
6. Hệ thống làm nguội
1)Trục vít.
Một trong những chi tiết chủ yếu của máy đùn là trục vít, mà hình
dạng hình học của nó có ảnh hởng thực sự đến sự hoạt động của máy đùn,
do đó chỉ rất ít dạng trục vít có thể sử dụng đợc.
Các thông số đặc trng quan trọng của trục vít cần chú ý là:
a) Trục vít có lõi tăng dần theo 3 đoạn.
Giáo trình Gia công chất dẻo
21
-Chiều dài (L), đờng kính (d), tỉ lệ L/D, chiều sâu rãnh vít ở đầu
đoạn trục và ở cuối đoạn trục
-Bề dày của ống vít (e)
-Bớc vít (t)
-Góc nghiêng của cánh vít
Đờng kính trục vít, cũng nh tỉ lệ L/D có ảnh hởng lớn đến năng suất máy.
L3
L2
L1

h1
D
t
e
L
Các thông số hình học của trục vít
Các nhà sản xuất thờng chỉ sản xuất các máy có đờng kính trục
nhất định 60, 90, 120, 200, 250 mm và chiều dài của ống đợc xác định
khoảng 15D đến 30D.
Các kích thớc h1, h2 quyết định hệ số nén của trục vít.
Cùng với vật liệu không khí cũng tràn vào khoang làm nóng chảy
vật liệu, dới tác dụng của áp lực đợc tạo thành, lợng không khí đó đợc đẩy
raphía sau, thông qua khoang cấp liệu ra ngoài.
Bớc vít và bề rộng cánh vít cũng đợc xác định thông qua đờng kính trục
vít t=D, e=0.1D.
Các trục vít đợc sử dụng với mục đích đặc biệt: trục vít có độ nén
ngắn đợc sử dụng cho các chất dẻo mà có vùng nóng chảy hẹp, trục vít
làm sạch khí đợc sử dụng khi cần loại bỏ các thành phần chất bay hợi ra
khỏi chất dẻo nóng chảy.
Để tạo độ nhuyễn tốt hơn cho chất dẻo ngời ta cũng sử dụng các
trục vít đặc biệt.
Trục vít làm dẻo nhuyễn nhựathì ở khoang cấp liệu, trên xilanh ng-
ời ta tạo các đoạn rãnh dọc trục để tăng cờng dẫn liệu còn ở phía đầu đoạn
cấp dẫn liệu thờng tạo dáng chóp cụt( tạo độ côn).
Giáo trình Gia công chất dẻo
22
1)
2)
Các loại cấu trúc khác nhau của trục vít
1. Đoạn cấp liệu đều, đoạn đẩy và ép liệu có hai đờng ren.

2. Bớc vít giảm dần, chiều sâu rãnh vít không đổi.
3. Trục vít bớc vít đều, lõi vít có hai phần khác nhau.
4. Trục vít có chức năng thoát khí.
Trục vít có trang bị nhân tố nhào trộn

2) Xilanh.
Trục vít và xi lanh tạo thành cụm làm dẻo hoá nhựa của máy đùn.
Giáo trình Gia công chất dẻo
23
Thực chất xilanh là một ống có thành dãy đợc đặt cố định trên một
giá đỡ và có khe định lợng.
Giữa thành xi lanh và đầu cánh vít có khe hở khoảng vài dem, nh
vậy xi lanh cùng với trục vít không tiếp xúc với nhau. Trong quá trình
quay (hoạt động) thực tố trục vít bơI trong khối chất dẻo nóng chảy.
Đối với vât liệu của trục vít và xi lanh ta phải tuân thủ yêu cầu về
độ bền mòn, độ chống ăn mòn và độ bền cơ, do đó để chế tạo trục vít
và xi lanh ngời ta sử dụng các thép có độ bền cao và bề mặt làm việc
thờng đợc thấm nitơ.
Việc sử dụng đoạn nhập liệu có rãnh và độ côn cho phép ta tăng
năng xuất vận chuyển vật liệu của máy đùn. Chiều dài các rãnh của
các đoạn nhập liệu này thờng là 3D và tạo nên nhiều rãnh. Các rãnh
này có dạng cắt ngang hình lòng mo hoặc thẳng góc. Rãnh thẳng góc
thờng đợc làm nhiều hơn.
Nhiệm vụ của rãnh này là ngăn cản sự quay quẩn của vật liệu.
Bằng cách đó tác dụng đẩy của cánh vít sẽ đợc thực hiện tốt hơn.
Đoạn nhập liệu cần đợc cách nhiệt bởicác thành phần của xilanh
phải đợc làm nguội một cách tich cực. Các máy đùn có trang bị đoạn
nhập liệu có rãnh và độ côn ngoàI việc cho ta năng suất lớn ra còn cho
ta sc nén lớn hơn.
r nh làm nguộiã

các khe
đoạn nạp liệu của xilanh máy đùn trục vít đợc tạo độ côn và tạo rãnh
3) Cụm đùn
Để dẫn động cho máy đùn ngời ta thờng sử dụng động cơ điện, yêu
cầu về công suất, cũng nh về mô men quaycủa nó phụ thuộc vào đờng
kính của của trục vít.
Cũng có thể sử dụng động cơ thuỷ lựcđể truyền chuyển động cho
các máy đùn nhỏ, tuy nhiên điều đó chỉ đợc đa ra khi trên máy đùn đã
có thiết bị thuỷ lực khác hoạt động.
Giữa động cơ và trục vít bao giờ cũng la hộp giảm tốc, vì số vòng
quay cần thiết của trục vít thờng ở khoảng 25+200 v/p, còn số vòng
quay của đọng cơ thì lại lớn hơn nó gấp bội.
4) Nung nóng và làm nguội.
Giáo trình Gia công chất dẻo
24
Bộ phận làm nóng thờng đặt trên thành xilanh và đầu đùn để gia
nhiệt cho chất dẻo ở trạng thái chảy nhớt và giữ cho chất dẻo ở trạng
thái chảy nhớt.
Bộ phận nung nóng bằng các dây điện trở trực tiếp trên thành
xilanh và trên đầu đùn.
Có thể bộ phận nung nóng bằng các ống dẫn hơi nớc quanh thành
xilanh.
Bộ phận làm lạnh thờng dùng ống trao đổi bằng nớc.
Máy đùn hai trục vít

Có lắp hai trục vít trong một xilanh và mặt cắt bên trong giống nh
hình trục cán.
Máy đùn hai trục vít nó phụ thuộc vào trục vít nh phụ thuộc vào
cánh các trục vít, các trục.
Các cánh vít tiếp xúc với nhau, chiều quay của các trục vít có thể

cùng phía hoặc ngợc phía.
Máy đùn là có ý nghĩa đặc biệt cho việc gia công các chất dẻo
dạng bột, đặc biệt là đối với PVC.
Quá trình công nghệ đùn
1) vùng cấp liệu
cung cấp chất dẻo dạng bột, dạng hạt ở phễu tiếp liệu vào trong
xilanh và đồng thời ngời ta cũng gia nhiệt cho chất dẻo.
máy đùn một trục: thờng cấp liệu các nguyên liệu cứng nh dạng hạt và
việc vận chuyển.
ma sát:- Xảy ra giữa vật liệu và xilanh
-Giữa vật liệu và trục vít
xét máy đùn hai trục vít có răng ăn khớp vào nhauvà quay ngợc
chiều nhau.
sự vân chuyển của chất dẻo theo quy trình cỡng bức.
2) Vùng nén
Vật liệu dẻo đợc nóng chảy trong xilanh có tác dụng tạo một áp
lực cho chất dẻo đùn qua khe tạo hình của đầu đùn và tạo ra sản phẩm.
Ngoài ra trong vùng nén còn có tác dụng đẩy các chất khí trở lại vùng
cấp liệu và một số chất khí thoát ra trong khi chất dẻo nóng chảy.
Để chất dẻo dễ chuyển động ngời ta cấu tạo trục vít theo lõi
tăng dần, hay bớc vít giảm dần.
Để làm nóng chảy chất dẻo ngời ta gia nhiệt cho chất dẻo, nhờ
qua thành các xilanh.
Nhờ áp lực và trục vít quay tạo ra dòng chảy tuần hoàn trong các
rãnh vít, dòng chảy này sẽ làm tăng nhanh độ nóng chảy của vật liệu
chất dẻo.
Giáo trình Gia công chất dẻo
25