Tiểu luận vật liệu học KHUÔN TẠO HÌNH CHẤT DẺO.

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
----------

TIỂU LUẬN SỐ 6
KHUÔN TẠO HÌNH CHẤT DẺO

GVHD: PHẠM THỊ HỒNG NGA
LỚP: 13145CL1
NHÓM: 4


Tp.Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 12 năm 2014

KHUÔN TẠO HÌNH CHẤT DẺO
Hiện nay trên thế giới sử dụng phổ biến nhất hai phương pháp tạo
ra các loại chai, thùng nhựa đó là phương pháp thổi (blowing molding) và
phương pháp quay (rotating molding). Cả hai phương pháp này đều cùng
một mục đich là tạo ra một sản phẩm rỗng từ nhựa nhiệt dẻo. Tuy nhiên,
phương pháp quay có thể tạo được những sản phẩm phong phú hơn so
với phương pháp thổi. Phương pháp quay có thể tạo những sản phẩm có
dung tích từ 5ml đến những thùng lớn khoảng 38m3. Mặc dù hai phương
pháp này đều tạo ra một loại sản phẩm nhưng mỗi phương pháp có một vị
trí nhất định trong ngành công nghiệp. Phương pháp thôi cho những sản
phẩm nhỏ, sản xuất hàng loạt còn phương pháp quay thì cho những sản
phẩm lớn.
1. Phương pháp thổi (blowing molding)
Là phương pháp trong đó khí nén được thổi vào một “túi” nhựa dẻo
để ép nhựa dẻo lên bề mặt của khuôn. Đây là một phương pháp quan
trọng để tạo ra những chi tiết, những sản phẩm bằng chất dẻo có thành

mỏng như các loại chai, lọ và thùng chứa. Những loại được sản xuất để
dùng cho ngành thực phẩm và dược phẩm thì đòi hỏi rất cao về chất
lượng.
Phương pháp thối có thể chia thành hai bước:
+ Bước thứ nhất là tạo ra một ống nhựa dẻo, hay thường gọi là
parison.
+ Bước thứ hai là thổi khí nén vào để ép nhựa dẻo lên bề mặt trong
của khuôn để tạo thành hình dáng theo mong muốn.
Tuỳ theo loại sản phẩm (phụ thuộc vào loại vật liệu nhựa gia công)
mà ta có hai phương pháp thổi phương pháp đùn và phương pháp phun.



a) Phương pháp đùn – thổi (extrusion blow molding)
Đây là một phương cho năng suất cao. Thông thường, nó được tích
hợp vào một dây chuyền sản xuất như: Thổi chai sau đó là cho sản phẩm
cần đựng (nước có gas hoặc thuốc…) vào và cuối cùng là dán nhãn. Nó
yêu cầu sản phẩm sau khi thổi phải cứng và độ cứng còn tuỳ thuộc vào tỷ
lệ theo các phương.
b) Phương pháp phun – thổi (injection blow molding)
Nguyên lý của phương pháp này được mô tả như sau :
(1) Nhựa dẻo được phun vào xung quanh cần thổi
(2) Khuôn mở ra và cần thổi cùng với nhựa dẻo được di chuyển đặt
vào khuôn.
(3) Khí nén được đưa vào, làm ép nhựa dẻo vào bề mặt khuôn
nhằm đạt được sản phẩm có hình dạng như mong muốn.
(4) Khuôn mở ra và sản phẩm được lấy ra ngoài.
So với phương pháp đùn, phương pháp này cho năng suất thấp hơn do
chu trình dài hơn. Điều đó lý giải tại sao phương pháp này ít được sử
dụng trong sản xuất.

Cả hai bước trên đều có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm.
Bước tạo ống nhựa dẻo:
Yêu cầu của ống nhựa dẻo phải có độ dày phù hợp. Tùy theo sản phẩm
mà nó có thể có độ dày đều hay lệch một phía. nếu như bước này điều
chỉnh độ dày của ống nhựa dẻo không hợp lý thì sản phẩm sẽ có chiều
dày không đều, thậm chí có chỗ thiếu nhựa sẽ dẫn đến chai bị thủng,
hoặc không đạt đúng khối lượng yêu cầu (quá nặng hay quá nhẹ so với
đơn đặt hàng).
Bước thổi khí nén vào khuôn:
Đây cũng là một bước hết sức quan trọng. Thông thường áp suất khí nén
khi thổi vào khuôn là 8 bar. Cũng thùy thuộc vào loại sản phẩm mà có


thời gian thổi khí vào lâu hay nhanh. Nếu khí thổi vào không đủ thì sản
phẩm sẽ không đạt được hình dạng mong muốn, bề mặt sản phẩm bị
nhăn, lồi lõm…Đối với những loại sản phẩm lớn (khoảng từ 2 lít trở lên,
sau khi thổi trong khuôn xong, người ta còn thổi phụ thêm để tránh
trường hợp nhựa co lại sau khi nguội).
-Ngoài ra cũng còn rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản
phẩm như: Việc chế tạo khuôn, việc lắp khuôn lên máy không chính xác,
khuôn bị nghiêng, Nhựa không sạch….
-Việc xác định chiều dày ống nhựa, thời gian thổi, tốc độ đùn ra
ống nhựa dẻo…đều được thực hiện trong quá trình điều chỉnh máy do
loại vật liệu nhựa rất khó kiểm soát khi chuyển sang dạng dẻo và khi
chuyển từ dạng dẻo sang dạng rắn.
c) Vật liệu và sản phẩm của phương pháp thổi:
- Phương pháp thổi bị giới hạn trong loại nhựa nhiệt dẻo (là loại nhựa
khi bị gia nhiệt thì nó chuyển từ dạng rắn sang dạng dẻo và khi thôi gia
nhiệt thì nó chuyển lại dạng rắn). Polyethylene (PE) là loại nhựa được sử
dụng phổ biến nhất trong phương pháp thổi, đặc biệt là PE mật độ cao

(HDPE) và PE có khối lượng phân tử cao (HMWPE). So với loại PE mật
độ thấp (LDPE), khi cần độ cứng cao, HDPE và HMWPE cho hiệu quả
kinh tế cao hơn do thành của sản phẩm có thể làm mỏng hơn. Một số sản
phẩm của phương pháp thổi còn dùng các loại chất dẻo như :
polypropylene (PP), polyvinylchloride (PVC), and polyethylene
terephthalate (PET).
-Các loại bao bì, chai nhựa có kích thước nhỏ được sử dụng trong
sinh hoạt hàng ngày là sản phẩm chính của phương pháp thổi. Tuy nhiên,
đó không phải là tất cả. Trong sinh hoạt và sản xuất, ta còn cần những
loại can, thùng có dung tích lớn từ vài lít đến vài nghìn lít như thùng xăng
xe ôtô hoặc vỏ một số loại thuyền nhỏ…


2. Phương pháp quay (rotation molding):
-Phương pháp này sử dụng trọng lực bên trong một bộ khuôn quay để
nhận được chi tiết có cấu trúc rỗng. Còn được gọi là motomolding, đây là
một lựa chọn khác của phương pháp thổi để có được các loại sản phẩm có
kích thước lớn. Nó sử dụng chủ yếu nhựa nhiệt dẻo nhưng thermosets and
elastomers đang trở nên phổ biến. Rotomolding có thể tạo được những
chi tiết có cấu trúc hình học phức tạp, có kích thước lớn hơn nhưng có
chất lượng thấp hơn phương pháp thổi. Phương pháp này bao gồm những
bước sau:
(1) Một lượng bột nhựa định trước được nạp vào trong khuôn.
(2) Khuôn sau đó được gia nhiệt đồng thời quay xung quanh hai
trục vuông góc với nhau do đó, bột nhựa được đưa đến tất cả các bề mặt
bên trong của khuôn và dần dần chảy ra tạo thành một lớp nhựa dẻo có độ
dày bằng nhau trên bề mặt của khuôn.
(3) Trong khi quay, khuôn được làm nguội, do đó làm cho nhựa cứng
lại.
(4) Khuôn mở ra và sản phẩm được lấy ra ngoài.

-Tốc độ quay của khuôn tương đối chậm. Nó sử dụng trọng lượng
của nhựa chứ không phải do ly tâm. Điều đó tạo ra một chi tiết có độ dày
đều.
So với hai phương pháp trên thì khuôn của phương pháp quay đơn
giản hơn và rẻ hơn. Tuy nhiên, chu kỳ của một sản phẩm lại lâu hơn, có
khi lên đến 10 phút mới xong một sản phẩm. Để khắc phục hạn chế này,
người ta thường tiến hành trên những máy có nhiều trạm.


Bộ khuôn thổi
Cấu tạo của đầu đùn nhựa (hình mang tính minh họa, khác so với
thực tế)

Từ hình vẽ ta thấy quá trình tạo ống nhựa là liên tục, khi nào hết nguyên
liệu thì lại đổ vào phễu.
Việc xác định nhiệt độ để làm dẻo hóa hạt nhựa cũng thùy thuộc vào loại
nhựa. sau đây là một ví dụ về thiết lập nhiệt độ cho đầu đùn có 5 vòng
nhiệt:
Trong giai đoạn này:
- Cần kiểm soát thông số nhiệt độ của đầu đùn nhựa theo từng vùng.
Nhiệt độ được kiểm soát bằng hệ thống cấp và tản nhiệt được bố trí dọc
theo đầu đùn nhựa. Theo dõi nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện.
- Cần kiểm soát lưu lượng nhựa đùn. Lưu lượng nhựa đùn được theo dõi
và kiểm soát bằng tốc độ quay trục vít me (do đường kính ống đùn nhựa
không đổi).


Cách xác định hai thông số này:
1) Nhiệt độ: xác định nhiệt độ để làm dẻo hóa hạt nhựa cũng thùy thuộc
vào loại nhựa

2) Lưu lượng (đối với dây chuyền sx liên tục) phụ thuộc:
- Thể tích nhựa của vật cần chế tạo.
- Tốc độ nâng nhiệt của từng vùng.
- Năng suất sản xuất.
Thông số cho quá trình đùn thổi cần có bao gồm:
- Thông số vận hành máy : nhiệt độ vùng vít trộn, nhiệt độ đầu đùn, tốc
độ vít đùn, áp lực đầu đùn, Độ hở khe đùn
- Thông số vận hành ở phần khuôn: nhiệt độ khuôn, thời gian kẹp khuôn,
thời gian mở khuôn, áp lực kẹp khuôn, thể lích lòng khuôn
- Thông số vận hành phần khí nén: nhiệt độ khí nén, độ ẩm khí nén, áp
lực khí nén
- Thông số vật liệu: chỉ số chảy, nhiệt chảy mềm, độ ẩm nhựa, nhiệt kết
tinh,tỷ trọng, khối lượng nhựa cho một lần thổi đùn vào khuôn
Kiểm tra sản phẩm:
Thông thường các nhà sản xuất chưa đủ năng lực mua các thiết bị kiểm
tra chất lượng sản phẩm thì họ chỉ có thể kiểm tra bằng cảm quan mà
thôi.
Một chai PET ra khuôn sẽ được kiểm tra bằng cách cắt doc, cắt ngang,
cắt bất kỳ chỗ nào cảm thấy nhựa ko đều hay biến sắc bất thường hay
nhăn nhúm dù là hơi hơi để kiểm tra xem có bao nhiêu chai như thế và lỗi
tại nguyên công nào.
Thực ra việc thổi chai PET này ko cần san phẩm phải chuẩn 99% so với
thiết kế nên chỉ cần giống giống nguyên mẫu là được, miễn sao chất
lượng hình dáng phải đồng đều, ko sai khác quá nhiều với thiết kế là
được.


Các bước kiểm tra như sau:
1. Công nhân cắt bavia sẽ phát hiện và loại những sản phẩm bị lỗi: bị
cháy nhựa, bị thủng, lệch…

2. Cân sản phẩm xem nó có đạt yêu cầu đơn đặt hàng không?
3. Cắt ngang sản phẩm để kiểm tra độ dày của thành chai có đều hay
không.
4. Đổ nước vào, đóng nắp để một thời gian để kiểm tra xem sp có bị rò rỉ
hay không?
5. Kiểm tra các kích thước hình học như chiều cao, rộng…bằng các dụng
cụ như thước kẹp, panme…
Các sản phẩm ở đây được lấy ngẫu nhiên để kiểm tra.
Mô hình sản xuất này vừa rẻ, khả năng loại sản phẩm lỗi cao, lại giải
quyết được việc làm cho xã hội.
Các phương pháp tạo hình vật liệu nhựa

Các phương pháp tạo hình vật liệu nhựa
Ngày nay, có nhiều phương pháp xử lí nhựa theo quy trình công nghiệp,
từ các phương pháp xử lí ta có thể chia ra thành hai phương pháp lớn đó
là:
Phương pháp khuôn nhựa


Phương pháp này thường dùng khuôn cho vật liệu nhựa nóng chảy, được
biến hình thông qua áp suất và hình dạng sản phẩm theo cùng hình dạng
khuôn.
Các loại phương pháp này có thể chia ra:
a.Phương pháp đùn ép (Extrusion Molding Method )
Quy trình này có thể sản xuất ra các sản phẩm dài với tiết diện ngang
không đổi như dây điện, và lớp phủ bên ngoài của dây, các ống nhựa cho
các thiết bị, các hình dạng rỗng và một vài hình dạng khối khác, vật liệu
là các hạt hay các mảnh nhựa thường được sấy trong một phễu trước khi
đến phần cấp liệu của vít. Để tiến hành quy trình đùn thì cần sử dụng máy
ép, vật liệu được gia nhiệt ở xi lanh đến trạng thái nóng chảy sau đó được

đưa vào lòng khuôn để tạo hình dạng mong muốn, như minh họa ở dưới:

b.Phương pháp phun ép (Injection Mold)
Quá trình này cũng gia nhiệt các viên hoặc hạt nhựa tới trạng thái nóng
chảy. Rồi được phun vào khuôn với áp lực cao, và sẽ tạo hình sản phẩm
sau khi được làm nguội xong. Sau đó khuôn được mở và sản phẩm được
đẩy ra, rồi chu kì phun tiếp tục lặp lại.
Phương pháp này có nhiều kĩ thuật như ép phun vật liệu nhựa nhiệt xốp,
nhiều vật liệu, phun hỗ trợ khí, v.v. Máy ép phun dùng cho quy trình này
được mô tả ở dưới:


c.Quá trình khuôn thổi (Blow Molding Process)
Nhựa nhiệt được gia nhiệt đến trạng thái nóng chảy. Sau đó nó được đùn
qua một đầu khuôn để hình thành nên các ống rỗng được gọi là phôi
parison. Parison được kéo xuống giữa hai nữa khuôn, và được kẹp lại,
bạn có thể xem ý tưởng này ở hình dưới:

Khuôn thổi được chia thành 4 loại:
+Khuôn đùn thổi
+Khuôn ép thổi
+Khuôn kéo thổi
+Gia nhiệt và thổi


d.Khuôn nén (Compression Molds)
Khuôn ép là phương pháp ép trong đó vật liệu nhựa thường được gia
nhiệt trước, được đặt trong một khuôn mở được gia nhiệt, chúng gồm có
4 bước khi nén gồm tác động tải, tác động nén, điều chỉnh độ nén và quá
trình đẩy sản phẩm. Phần kết cấu chính là Chày ( bên lòng khuôn) và lõi

khuôn và hệ thống đẩy.

e.Khuôn dùng phản lực (Reaction Injection Molding (RIM) )
Ý tưởng RIM là hai dung dịch phản ứng được gia nhiệt và trộn vào nhau
ở một áp suất cao. Quá trình Rim là một quá trình phản ứng hóa học giữa
hai thành phần chất lỏng, được giữ độc lập với nhau, Bồn cấp liệu được
điều chỉnh nhiệt độ được gắn thêm bình trữ. Từ những bồn này, hai chất
isocyanate và polyol được dẫn qua đường dẫn chính đến bộ phận đo sẽ đo
chính xác được hai thành phần này, ở áp suất cao sẽ tiến hành trộn chúng.
Ưu điểm của RIM là mạnh, linh hoạt, những sản phẩm nhẹ có thể được
sơn một cách dễ dàng. Chu kì nhanh khi so với phương pháp chân không
nhược điểm là chu kì chậm do phải trộn trước khi được tạo hình bởi
khuôn.
f.Khuôn có bộ phận di trượt (Transfer Mold)
Là khuôn mà sản phẩm được di chuyển từ lòng khuôn này qua lòng
khuôn khác nhằm phun nhiều vật liệu khác nhau, hay tạo vật liệu nhiều
màu.


Hai lòng khuôn được phun đồng thời, một lòng khuôn tạo lõi tạo điều
kiện cho lòng khuôn tiếp theo được phun thành sản phẩm hoàn chỉnh.
g.Phương pháp nhiệt định hình
Là quá trình gia công cho các tấm nhựa nhiệt hoặc các màng được gia
nhiệt và dùng chân không để hút các tấm vào bề mặt khuôn tạo hình. Sản
phẩm của phương pháp này là các hộp cho đồ ăn nhanh, các tấm, biển
hiệu quảng cáo
h.Pultrusion
Là một quá trình liên tục để sản xuất các vật liệu composite với tiết
diện không đổi dùng cho các vật liệu có sợi gia cường được kéo qua nhựa
nóng. Phương pháp này được dùng để tạo ra các sản phẩm polyester,

polyurethane, vinylester and epox.

2. Khuôn đúc
Đúc là quá trình sản xuất bằng cách cho chất lỏng nhựa qua một khuôn,
cho phép chúng đông đặc trong khuôn, đặc tính của khuôn này là điền
đầy khuôn nhờ trọng lực, các loại khuôn đúc bao gồm:


+Vật liệu nhựa lỏng (epoxy)
+Vật liệu được gia nhiệt nóng chảy và rót vào khuôn đúc ( nylon)
Đúc loãng cho các sản phẩm thành mỏng ( giày đi tuyết, găng tay, đồ
chơi)
Wet spinning –fiber bằng cách cho các dung dịch qua khuôn có nhiều lỗ
+Khuôn quay
Phương pháp này thường được dùng để sản xuất các sản phẩm rỗng.
được dùng cho các sản phẩm lớn như bồn chứa và bồn trữ. Càng ngày
càng có nhiều ứng dụng cho công nghệ này.

KỸ THUẬT THỔI NHỰA TẠI VIỆT NAM
Giới thiệu sơ lược về một trong những kỹ thuật sản xuất nhựa phổ biến
nhất hiện nay.
a.Kĩ thuật ép thổi
Quá trình đúc thổi phun (IBM) được sử dụng để sản xuất thủy tinh
rỗng và các đối tượng nhựa với số lượng lớn. Trong quá trình IBM,
polyme được tiêm đúc vào một lõi pin, sau đó các pin chính được quay


đến một trạm được thổi phồng lên và làm mát. Đây là được sử dụng ít
nhất trong ba quy trình đúc thổi, và thường được sử dụng để làm cho nhỏ
phục vụ y tế và các đơn chai. Quá trình này được chia thành ba bước:

tiêm, thổi và phóng .
b.Kĩ thuật thổi nở rộng

-Ưu điểm của khuôn thổi bao gồm: công cụ chi
phí thấp và chết; tỷ lệ sản xuất nhanh, khả năng khuôn phần phức
tạp; sản xuất các bộ phận tái chế
- Nhược điểm của khuôn thổi bao gồm: giới hạn phần rỗng, độ
dày tường là khó kiểm soát.


Làm khuôn nhựa bằng máy in 3D
Trước đây việc lắp ráp các loại khuôn ép, thổi chai, cao su, cơ khí,
các sản phẩm nhựa mất rất nhiều thời gian và công sức. Hiện nay quy
trình sản xuất khuôn nhựa chủ yếu theo quy trình sau:
1.Gia công các loại khuôn mẫu chính xác trên máy phay CNC.
2.Thiết kế – chế tạo các loại khuôn mẫu (khuôn nhựa, đúc, dập, cao
su, khuôn thổi).
3.Gia công, sản xuất, mua bán các sản phẩm về nhựa.
4.Gia công ép nhựa theo yêu cầu khách hàng.
5. Gia công ép nhựa cho khuôn sẵn.

Ngày nay doanh nghiệp có thể tự mình làm hết các khâu trên chỉ với 1
chiếc máy in 3D.