Thiết kế quy trình sản xuất ống nhựa có sợi gia cường

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH VẬT LIỆU HỮU CƠ

THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
ỐNG NHỰA PVC CÓ SỢI GIA CƯỜNG
NĂNG SUẤT 5000 TẤN/NĂM

ĐỀ TÀI:

GVHD: TS. NGUYỄN THỊ LÊ THANH
GVBM: TS. NGUYỄN QUANG KHUYẾN
SVTH: NGUYỄN THU DIỄM_61302296
NGUYỄN XUÂN DŨNG_61302306
TRẦN THANH LÂM_61302440

Năm học: 2016 – 2017


TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
VẬT LIỆU HỮU CƠ – MSMH : 605007
Họ và tên sinh viên: 1. Nguyễn Thu Diễm _61302296
2. Nguyễn Xuân Dũng_61302306
3. Trần Thanh Lâm_61302440
Ngành : Kỹ thuật hóa học
Họ và tên người hướng dẫn : TS. Nguyễn Thị Lê Thanh
1. Tên đề tài : Thiết kế dây chuyền sản xuất ống nhựa PVC có sợi gia cường
năng suất 5000 tấn/năm.
2. Nội dung thực hiện:
- Luận chứng kinh tế xây dựng nhà máy
- Quy cách thiết kế sản phẩm
- Nguyên liệu và đơn pha chế
- Dây chuyền công nghệ sản xuất
- Cân bằng vật chất và năng lượng
- Tính toán và lựa chọn thiết bị
- Tính mặt bằng phân xưởng
- Tính năng lượng điện nước
3. Bản vẽ : Mặt chiếu bằng phân xưởng, 2 mặt cắt cạnh phân xưởng, thiết bị
chính.
4. Ngày giao nhiệm vụ: 11/01/2017
5. Ngày nộp đồ án: 02/06/2017
TP.HCM, ngày

tháng

năm 2017

TRƯỞNG BỘ MÔN

Người hướng dẫn

( Ký và ghi rõ họ tên )

( Ký và ghi rõ họ tên )


LỜI CẢM ƠN
Đồ án Chuyên ngành vật liệu hữu cơ là dịp để chúng em có thể tiếp cận gần
hơn với những gì đã học hỏi và rèn luyện được suốt thời gian học tập, vận dụng và bồi
dưỡng thêm kiến thức chuyên ngành áp dụng vào quy trình thiết kế một nhà máy cụ
thể. Ngoài ra đồ án này còn giúp chúng em nâng cao được khả năng làm việc nhóm và
năng lực giải quyết vấn đề.
Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy, Cô giáo
Trường Đại học Tôn Đức Thắng nói chung và các Thầy, Cô khoa Khoa Học Ứng
Dụng nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em những kiến thức, kinh
nghiệm quý báu trong suốt thời gian ngồi trên ghế nhà trường.
Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Lê Thanh vì
sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của cô trong thời gian qua, nhờ sự định hướng góp ý và
những chia sẻ của cô mà chúng em có thêm kiến thức và hoàn thành đồ án này.
Bên cạnh đó, chúng em cũng bày tỏ sự biết ơn chân thành đến thầy chủ nhiệm
Nguyễn Quang Khuyến. Những kiến thức, góp ý và chia sẻ của thầy sẽ là hành trang
quý giá cho chúng em trên bước đường phía trước. Cảm ơn thầy vì lúc nào cũng quan
tâm và tạo mọi điều kiện để chúng em có thể phát triển bản thân, nhận được nhiều cái
hay cái mới.
Với khả năng và thời gian còn hạn chế, sự tiếp thu kiến thức của chúng em
chưa thật sự chính xác, hoàn hảo. Do vậy Đồ án chuyên ngành này không tránh khỏi
những thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự góp ý của quý Thầy Cô để chúng

em hoàn thành tốt đồ án này.
Lời cuối cùng, chúng em xin gửi lời chúc sức khỏe, hạnh phúc và thành công
đến toàn thể Thầy Cô giáo.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

TP.Hồ Chí Minh, ngày 1 tháng 6 năm 2017


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..................................................................2
1.1 Tổng quan ngành nhựa...........................................................................................................................2
1.1.1 Tổng quan ngành nhựa thế giới..........................................................................................................2
1.1.2 Tổng quan ngành nhựa Việt Nam...................................................................................................4
1.2 Tình hình sản xuất, nhu cầu ứng dụng của ống lưới dẻo PVC.............................................................5
1.2.1 Thị trường nhựa PVC toàn cầu.......................................................................................................5
1.2.2 Tình hình sản xuất, nhu cầu ứng dụng của ống lưới dẻo PVC......................................................6
1.3 Luận chứng kinh tế xây dựng nhà máy sản xuất ống lưới dẻo PVC....................................................6
1.3.1 Lý do chọn thiết kế..........................................................................................................................6
1.3.2 Năng suất thiết kế............................................................................................................................7
1.3.3 Thuận lợi và khó khăn khi xây dựng nhà máy...............................................................................7
1.3.4 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy..................................................................................................7

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SẢN PHẨM..................................................9
2.1 Cấu tạo sản phẩm...................................................................................................................................9
2.2 Đặc tính của ống lưới dẻo PVC............................................................................................................9
2.3 Đặc tính kỹ thuật.................................................................................................................................10
2.4 Yêu cầu kỹ thuật:..................................................................................................................................11

CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ ĐƠN PHA CHẾ...........................12
3.1 Nguyên liệu sản xuất............................................................................................................................12
3.1.1 Cấu tạo PVC (Polyvinyl clorua)...................................................................................................12
3.1.2 Phân loại........................................................................................................................................12
3.1.3 Tính chất vật lý............................................................................................................................13
3.1.5 Tính chất về môi trường................................................................................................................14
3.1.6 Sự lão hóa......................................................................................................................................14
3.2 Phụ gia.................................................................................................................................................15
3.2.1 Chất độn........................................................................................................................................15
3.2.2 Chất hóa dẻo..................................................................................................................................16
3.2.3 Chất ổn định..................................................................................................................................17


3.2.4 Chất bôi trơn..................................................................................................................................18
3.2.5 Chất kháng tia UV.........................................................................................................................19
3.2.6 Chất màu.......................................................................................................................................19
3.2.7 Vật liệu sợi....................................................................................................................................20
3.3 Khái niệm và nguyên tắc lập đơn pha chế...........................................................................................21
3.3.1 Khái niệm......................................................................................................................................21
3.3.2 Nguyên tắc lập đơn pha chế..........................................................................................................21
3.4 Đơn pha chế.........................................................................................................................................23

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH SẢN XUẤT.............................................25
4.1 Sơ đồ khối quy trình sản xuất ống PVC có sợi gia cường.................................................................25
4.2 Thuyết minh quy trình sản xuất...........................................................................................................25
4.2.1 Cấp nguyên liệu.............................................................................................................................26
4.2.2 Ép đùn tạo ống..............................................................................................................................26
4.2.3 Máy quấn sợi.................................................................................................................................28
4.2.4 Đùn nhựa.......................................................................................................................................28
4.2.5 Hút chân không và làm mát..........................................................................................................28

4.2.6 In chữ.............................................................................................................................................28
4.2.7 Kéo ống và cắt ống........................................................................................................................29

CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG............30
5.1 Sơ đồ tổng quát các giai đoạn sản xuất...............................................................................................30
5.2 Chế độ làm việc....................................................................................................................................31
5.3 Tính cân bằng vật chất.........................................................................................................................31
Tính cân bằng vật chất cho ống.............................................................................................................31
5.4 Định mức nguyên liệu.........................................................................................................................32

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ....................35
6.1 Tính toán và lựa chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất ống mềm PVC............................................35
6.1.1 Chọn thiết bị trộn..........................................................................................................................35
6.1.2 Thiết bị đùn...................................................................................................................................36
6.1.3 Máy quấn sợi.................................................................................................................................40
6.1.4 Bể làm nguội................................................................................................................................41
6.1.5 Máy kéo........................................................................................................................................41


6.1.6 Máy in............................................................................................................................................43
6.1.7 Chọn máy cưa................................................................................................................................43
6.1.8 Máy cuốn ống................................................................................................................................44

CHƯƠNG 7:

MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG.....................................45

7.1 Tính xây dựng......................................................................................................................................45
7.1.1 Nguyên tắc tiến hành....................................................................................................................45
7.1.2 Xác định diện tích mặt bằng kho nguyên liệu..............................................................................46

7.1.3 Xác định diện tích mặt bằng kho thành phẩm..............................................................................48
7.1.4 Diện tích mặt bằng phân xưởng chính..........................................................................................49

CHƯƠNG 8 : TÍNH NĂNG LƯỢNG ĐIỆN NƯỚC CHO...................51
PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT...............................................................51
8.1 Tính cung cấp điện năng......................................................................................................................51
8.1.1 Điện năng cho dây chuyền sản xuất.............................................................................................51
8.1.2 Điện năng chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất..........................................................................52
8.1.3 Tính máy phát điện dự phòng.......................................................................................................52
8.2 Tính cung cấp nước..............................................................................................................................53
8.2.1 Nước cho phân xưởng sản xuất....................................................................................................53
8.2.2 Nước phòng cháy chữa cháy.........................................................................................................53


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Xuất nhập khẩu sản phẩm nhựa toàn cầu 2011-2015 (Đơn vị: tấn)..................10
Bảng 2.1: Bảng thông số vật lý ống mềm PVC................................................................16
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật các loại ống lưới dẻo PVC..................................................17
Bảng 2.3: Bảng tỷ lệ bề dày giữa lớp trong và lớp ngoài.................................................18
Bảng 3.1: Một số thông số của PVC................................................................................20
Bảng 3.2: Tính chất của sợi Polyester..............................................................................28
Bảng 3.3: Đơn pha chế cho lớp trong ống lưới dẻo PVC................................................30
Bảng 3.4: Đơn pha chế cho lớp ngoài ống lưới dẻo PVC................................................31
Bảng 5.1: Tỉ lệ hao hụt.....................................................................................................38
Bảng 5.2: Định mức sản phẩm.........................................................................................39
Bảng 5.3: Định mức nguyên liệu cho 1 năm sản xuất......................................................39
Bảng 5.4: Định mức nguyên liệu cho 1 tháng sản xuất....................................................40
Bảng 5.5: Định mức nguyên liệu cho 1 ngày sản xuất.....................................................41
Bảng 6.1: Đặc tính máy trộn............................................................................................42
Bảng 6.2: Đặc tính máy đùn SJSZ....................................................................................44

Bảng 6.3: Đặc tính lớp trong............................................................................................46
Bảng 6.4: Đặc tính lớp ngoài............................................................................................46
Bảng 6.5: Đường kính lõi tạo hình lớp trong....................................................................46
Bảng 6.6: Đường kính lõi tạo hình lớp ngoài...................................................................46
Bảng 6.7: Đặc tính đầu tạo hình ......................................................................................47
Bảng 6.8: Đặc tính máy quấn sợi.....................................................................................47
Bảng 6.9: Đặc tính thiết bị làm nguội...............................................................................48
Bảng 6.10: Vận tốc máy kéo............................................................................................49
Bảng 6.11: Đặc tính máy kéo...........................................................................................50
Bảng 6.12: Đặc tính máy cưa...........................................................................................51
Bảng 6.13: Đặc tính máy cuốn ống..................................................................................51
Bảng 7.1: Số bao chứa nguyên liệu trong 15 ngày...........................................................53
Bảng 7.2 Số ballet cần thiết..............................................................................................54
Bảng 7.3: Bảng liệt kê các thiết bị trong dây chuyền.......................................................56
Bảng 8.1 Bảng tiêu thụ điện năng xưởng sản xuất...........................................................58
Bảng 8.2 Lượng nước cung cấp cho sản xuất...................................................................60


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1:Tỷ trọng sử dụng chất dẻo và tỷ trọng sử dụng nhựa nhiệt dẻo trên toàn cầu......9
Hình 1.2: Sản lượng và quy mô sản xuất ngành nhựa Việt Nam......................................11
Hình 1.3: Ống lưới dẻo PVC ...........................................................................................13
Hình 3.1: Sợi Polyester....................................................................................................27
Hình 4.1 Sơ đồ quy trình sản xuất ống PVC có sợi gia cường.........................................32
Hình 4.2: Cấu tạo trục vít.................................................................................................33
Hình 5.1: Sơ đồ sản xuất..................................................................................................37
Hình 6.1: Máy trộn cao tốc...............................................................................................42
Hình 6.3: Máy quấn sợi....................................................................................................47
Hình 6.5: Bể làm nguội....................................................................................................48
Hình 6.4: Máy kéo Haul – off unit...................................................................................49

Hình 6.6: Máy in chữ.......................................................................................................50
Hình 6.7: Máy cưa ống.....................................................................................................50
Hình 6.8: Máy cuốn ống...................................................................................................51


Đồ án chuyên ngành VLHC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh
LỜI MỞ ĐẦU

Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, ngành công nghiệp Nhựa dù còn non trẻ so
với các ngành công nghiệp lâu đời khác như cơ khí, điện - điện tử, hoá chất, dệt may
v.v… nhưng đã có sự phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây. Ngành Nhựa giai
đoạn 2010 – 2015, là một trong những ngành công nghiệp có tăng trưởng cao nhất Việt
Nam với mức tăng hàng năm từ 16% – 18%/năm (chỉ sau ngành viễn thông và dệt may),
có những mặt hàng tốc độ tăng trưởng đạt gần 100%. Với tốc độ phát triển nhanh, ngành
Nhựa đang được coi là một ngành năng động trong nền kinh tế Việt Nam.
Ống nhựa là một sản phẩm quen thuộc mà bất kỳ hộ gia đình nào cũng phải sử
dụng. Không chỉ được ứng dụng trong xây dựng mà trong một số công việc gia đình vẫn
phải sử dụng nó. Ống nhựa hiện nay có hai loại là ống nhựa PVC và ống uPVC. Xuất
phát từ những đặc tính vốn có của nhựa, công nghệ sản xuất, nhìn chung sản phẩm nhựa
có nhiều đặc tính nổi trội so với những vật liệu truyền thống khác như: không bị gỉ sét,
khả năng chịu va đập và áp lực lớn, lực kéo lớn, cách nhiệt tốt, trọng lượng nhẹ nên dễ
dàng vận chuyển, và lắp đặt dễ dàng, phương pháp thi công đơn giản, nhanh chóng, tiết
kiệm thời gian….
Việc lựa chọn đề tài thiết kế nhà máy sản xuất ống lưới dẻo PVC là một lựa chọn
hợp lý. Mặc khác khác với các ống dẻo thông thường ống lưới dẻo PVC còn có thêm một
lớp sợi polyester gia cường để tăng cường độ bền cơ lý của ống phục vụ nhu cầu tưới
tiêu, sinh hoạt. Trên cơ sở đó, việc tính toán thiết kế cơ bản một nhà máy sản xuất ống
lưới dẻo PVC và đưa nhà máy vào hoạt động là điều mong muốn của người thực hiện đồ

án này.

1


Đồ án chuyên ngành VLHC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan ngành nhựa
1.1.1 Tổng quan ngành nhựa thế giới
Nhựa là một thuật ngữ chung cho một loạt các vật liệu dẻo tổng hợp hoặc bán tổng
hợp được sử dụng phổ biến, ứng dụng rộng khắp trong hầu khắp các ngành công nghiệp.
Chúng ta có thể bắt gặp vật liệu nhựa khắp mọi nơi, chúng hiện hữu tại mọi ngóc ngách
trong cuộc sống, khiến những sinh hoạt hằng ngày trở nên dễ dàng, an toàn và thú vị hơn.
Vật liệu nhựa cũng là hợp chất hữu cơ, giống như gỗ, giấy hoặc len. Các nguyên liệu
phục vụ sản xuất nhựa là những sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên như xenlulozơ, than đá,
khí thiên nhiên và dĩ nhiên quan trọng nhất là dầu mỏ [12].

Hình 1.1:Tỷ trọng sử dụng chất dẻo và tỷ trọng sử dụng nhựa nhiệt dẻo trên toàn cầu
(Báo cáo ngành nhựa tháng 3-2017, công ty chứng khoán FPT)
Nhựa nhiệt dẻo, với những đặc tính hóa lý nổi trội (khả năng tái sử dụng) cũng
như giá thành thấp hơn so với những loại chất dẻo khác chiếm lĩnh 75% trong cơ cấu sử
dụng chất dẻo toàn cầu. Được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, nhựa
nhiệt dẻo ngày càng chứng tỏ vị thế của loại vật liệu hàng đầu trên thế giới, vượt qua
những vật liệu truyền thống như đá, thép, gỗ, vải, thủy tinh… Trong cơ cấu nhựa nhiệt
dẻo, PE (với các dẫn xuất HDPE, LDPE, LLDPE) và PP được sử dụng nhiều nhất, chiếm
trên 60% tổng sản lượng nhựa nhiệt dẻo, ứng dụng chủ yếu trong sản xuất bao bì, màng
bọc hay các sản phẩm gia dụng…Với tỷ trọng 15%, PVC là loại nhựa nhiệt dẻo được ứng

dụng nhiều thứ ba, chủ yếu được sử dụng sản xuất vật liệu ngành xây dựng (ống nước,
khung cửa) hoặc màng bọc [12].
Thuật ngữ ''nhựa'' có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp ''plastikos'' có nghĩa là phù hợp
cho việc đúc, tạo hình. Sở dĩ như vậy do vật liệu nhựa có tính mềm dẻo, trong quá trình

2


Đồ án chuyên ngành VLHC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

sản xuất, nó được đúc, ép để chuyển hóa sang một loạt các cấu trúc khác như phim, sợi,
tấm, ống, chai, hộp, và nhiều hình dạng khác [12].

Phân loại nguyên liệu nhựa:
Theo hiệu ứng của nhựa với nhiệt độ: gồm 2 loại
 Nhựa nhiệt dẻo: khi nung nóng đến nhiệt độ chảy sẽ chảy mềm ra và khi nguội sẽ
đóng rắn lại, tính cơ học không cao so với nhựa nhiệt rắn nhưng có khả năng tái
sinh được nhiều lần. Vật liệu nhựa nhiệt dẻo phổ biến nhất bao gồm PolyEthylen,
và dẫn xuất của chúng (HDPE, LDPE, LLDPE), PolyPropylen (PP), PolyStyren
(PS) và Poly Vinyl Clorua (PVC). Sản phẩm đầu ra chính của vật liệu nhựa nhiệt
dẻo phổ biến là bao bì nhựa, vật liệu xây dựng, sản phẩm tiêu dùng, thiết bị
điện/điện tử và đồ nội thất/gia dụng...
 Nhựa nhiệt rắn: là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng thái
không gian 3 chiều dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và sau đó
không nóng chảy hay hòa tan trở lại được nữa, không có khả năng tái sinh. Vật
liệu nhựa nhiệt rắn phổ biến bao gồm các loại nhựa epoxy, melamine, phenolic,
polyurethane, và nhựa urea. Nhựa nhiệt rắn chủ yếu được sử dụng trong xây dựng,
đồ nội thất, vận tải, chất kết dính, thiết bị điện tử, mực in và các loại chất phủ…

Theo ứng dụng: gồm 3 loại
 Nhựa thông dụng: được sử dụng nhiều, giá rẻ và xuất hiện trong nhiều vật dụng
hàng ngày (PP, PE, PS, PVC, PET,…), trong đó 2 loại nhựa thông dụng nhất là PE
và PP chiếm đến 48,5% nhu cầu của ngành nhựa thế giới
 Nhựa kỹ thuật: có tính chất cơ học vượt trội so với nhựa thông thường, được
dùng trong sản xuất các mặt hàng công nghiệp (PA, PC…)
 Nhựa chuyên dụng: là loại nhựa được tổng hợp để sử dụng riêng biệt cho từng
trường hợp [12].
Bảng 1.1: Xuất nhập khẩu sản phẩm nhựa toàn cầu 2011-2015 (Đơn vị: tấn)
(Báo cáo ngành nhựa tháng 3-2017, công ty chứng khoán FPT)
STT

Quốc gia

Nhập khẩu

1

Mexico

58,915,045,950

2

Hoa Kỳ

3

Tỷ
trọng

Quốc gia

Xuất khẩu

Tỷ
trọng

Trung Quốc

64,855,872,562

28,548,319,157

18%
9%

Đức

28,253,410,035

22%
9%

Đức

19,308,009,494

6%

Hoa Kỳ

19,358,581,514

6%

4

Pháp

15,618,457,483

5%

Mexico

16,391,620,183

5%

5

Anh

13,252,429,887

4%

Italia

13,881,764,092

5%

6

Hà Lan

11,936,913,615

4%

Hà Lan

8,608,179,220

3%

3


Đồ án chuyên ngành VLHC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

7

Nhật Bản

9,546,162,680

3%

Bỉ

8,448,411,747

3%

8

Canada

8,531,046,713

3%

Pháp

7,856,116,490

3%

9

Trung Quốc

8,276,526,359

3%

Hàn Quốc

7,829,985,863

3%

10

Bỉ

7,958,395,886

2%

Ba Lan

7,824,307,949

3%

1.1.2 Tổng quan ngành nhựa Việt Nam
Ngành công nghiệp Nhựa là một ngành còn khá non trẻ so với các ngành công nghiệp
lâu đời khác tại Việt Nam như cơ khí, điện tử, hóa chất, dệt may, nhưng đã có sự phát
triển mạnh mẽ trong những năm gần đây. Giai đoạn 2010-2015, ngành nhựa là ngành có
tốc độ tăng trưởng cao nhất nước với mức tăng trưởng hàng năm từ 16-18%/năm (chỉ sau
ngành viễn thông và dệt may), đặc biệt có những mặt hàng có tốc độ tăng trưởng đạt gần
100%. Điều này xuất phát từ thị trường tiêu thụ rộng lớn, các sản phẩm nhựa được sử
dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực như thực phẩm, xây dựng, viễn thông,….Dẫn
chứng có thể thấy nếu trong năm 2010, số kg nhựa sử dụng tính trên đầu người chỉ đạt 33

kg/người/năm thì năm 2015, con số này đã tăng lên 41 kg/người/năm. Mức tăng này cho
thấy nhu cầu sử dụng nhựa trong nước ngày một gia tăng. Tuy nhiên, con số này còn khá
thấp so với khu vực và thế giới khi mà nhu cầu tiêu thụ nhựa của khu vực châu Á đạt
48,5 kg/người/năm và trung bình toàn thế giới là 69,7 kg/người/năm [12].

Hình 1.2: Sản lượng và quy mô sản xuất ngành nhựa Việt Nam
(Báo cáo ngành nhựa Việt Nam, công ty chứng khoán Vietcombank)
Với tốc độ phát triển nhanh, ngành nhựa đang được coi là một ngành năng động trong
nền kinh tế Việt Nam. Sự tăng trưởng đó xuất phát từ thị trường rộng, tiềm năng lớn và
đặc biệt là vì ngành nhựa Việt Nam mới chỉ ở bước đầu của sự phát triển so với thế giới
và sản phẩm nhựa được phát huy sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của đời sống bao gồm
sản phẩm bao bì nhựa, sản phẩm nhựa vật liệu xây dựng, sản phẩm nhựa gia dụng và sản
4


Đồ án chuyên ngành VLHC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

phẩm nhựa kỹ thuật cao. Theo Quyết định 2992/QĐ-BCT, về đường lối, chỉ tiêu phát
triển ngành nhựa đến năm 2020, định hướng 2030 được Bộ Công Thương phê duyệt,
ngành nhựa vẫn là ngành được ưu tiên phát triển, nhận những ưu đãi về thuế và vốn [12].
Bên cạnh đó, các Hiệp định tự do thương mại Việt Nam đã và đang ký kết như
FTAs, và RCEP cũng là những yếu tố tích cực giúp cho sản phẩm nhựa Việt Nam tăng
khả năng cạnh tranh khi xuất khẩu sang các thị trường khác. Đặc biệt, RCEP sẽ giúp các
công ty Việt Nam mở rộng phạm vi khu vực nguồn nguyên liệu được đảm bảo yêu cầu
quy tắc xuất xứ (nếu nguồn nguyên liệu sản xuất của các công ty Việt Nam được nhập từ
1 trong 16 nước như Australia, Newzealand, Ấn Độ, Hàn Quốc, Nhật Bản, các nước khu
vực Đông Nam Á… đều đáp ứng quy tắc xuất xứ) để được hưởng ưu đãi giảm thuế xuất
khẩu còn từ 0%-5% [12].

Theo số liệu từ Hiệp hội Nhựa Việt Nam (VPA) và ước tính của FPTS, giá trị
ngành Nhựa Việt Nam năm 2015 đạt 9 tỷ USD. Các sản phẩm nhựa Việt Nam được chia
làm 4 nhóm chính: nhựa bao bì, nhựa gia dụng, nhựa vật liệu xây dựng và nhựa kỹ thuật.
1.2 Tình hình sản xuất, nhu cầu ứng dụng của ống lưới dẻo PVC
1.2.1 Thị trường nhựa PVC toàn cầu
Polyvinyl clorua (PVC) là chất dẻo polyme thường được sản xuất ở hai dạng: cứng và
mềm. Đây là một trong những polyme được sử dụng nhiều nhất nhờ giá thấp và hiệu quả
cao so với các sản phẩm chất dẻo khác. Những ứng dụng chính của PVC gồm có vật liệu
cách nhiệt, cách điện và ống dẫn nước, phụ kiện, dây, dây dẫn điện, tấm, màng mỏng,
chai, những sản phẩm này được sử dụng trong các lĩnh vực ứng dụng cuối nh¬ xây dựng,
điện và điện tử, giao thông vận tải. Nhờ tính chống ăn mòn cao và khả năng gia công tốt,
PVC được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các loại ống dẫn và dây dẫn [13].
Thị trường nhựa PVC toàn cầu đã tăng trưởng với tốc độ đáng kể trong vài năm qua
nhờ nhu cầu ngày càng tăng đối với các ứng dụng vật liệu cứng như ống, phụ kiện, …
Hoạt động xây dựng đang gia tăng tại các thị trường mới nổi như Braxin, Trung Quốc và
Ấn Độ dự kiến sẽ là động lực quan trọng cho nhu cầu PVC toàn cầu trong một số năm
tới. Ngoài ra, nhu cầu ngày càng tăng trong lĩnh vực sản xuất xe ô tô và dụng cụ y tế cũng
sẽ là yếu tố tiếp tục thúc đẩy nhu cầu PVC. Thị trường PVC toàn cầu đã trải qua một thời
gian dài suy giảm nhu cầu do suy thoái kinh tế năm 2009 ảnh hưởng đến các ngành công
nghiệp then chốt như xây dựng, giao thông vận tải, sản xuất các thiết bị điện và điện tử.
Tuy nhiên, giá PVC dự kiến sẽ tăng trong 6 năm tới 2014-2020 do xu hướng gia tăng của
giá nguyên liệu, chủ yếu là khí thiên nhiên [13].

5


Đồ án chuyên ngành VLHC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

Những lo ngại ngày càng tăng về mặt môi trường trong mối liên quan với tốc độ
phân hủy rất thấp của PVC đang trở thành thách thức lớn đối với các công ty sản xuất
kinh doanh vật liệu này. Mặc dù vậy, PVC là nguyên liệu có thể được tái chế đến 7 lần
sau khi sử dụng và có tuổi thọ khoảng 140 năm. Những lợi thế này cũng có thể là cơ hội
cho các nhà sản xuất PVC [13].
1.2.2 Tình hình sản xuất, nhu cầu ứng dụng của ống lưới dẻo
PVC
Những lĩnh vực ứng dụng then chốt của PVC là xây dựng, sản phẩm tiêu dùng, bao
bì, các thiết bị điện và điện tử, giao thông vận tải. Ngành xây dựng đã nổi lên như lĩnh
vực ứng dụng lớn nhất của PVC. Trong đó phải kể đến sự gia tăng hoạt động xây dựng tại
các thị trường mới nổi đã thúc đẩy nhu cầu PVC cũng ở dạng ống, ống dẫn và phụ kiện.
Ống nhựa PVC gồm hai loại: ống nhựa PVC cứng hay còn gọi là ống uPVC và ống nhựa
PVC mềm. Ống nhựa PVC cứng không dùng chất hóa dẻo trong công thức phối trộn.
Ngược lại ống PVC mềm phải sử dụng chất hóa dẻo trong công thức phối trộn, chất hóa
dẻo thường dùng là dầu hóa dẻo DOP.
Sản phẩm ống lưới dẻo PVC hay còn gọi là ống nhựa da rắn được cấu tạo từ 2 lớp
nhựa PVC và một lớp chỉ Polyester có ưu điểm nhẹ dẻo, dễ uốn, dễ vận chuyển, độ bền
cao, không có mùi hôi. Ống lưới dẻo PVC chuyên dùng trong các hệ thống xả nước sạch,
nước hộ gia đình, trong công trình tưới tiêu nhỏ lẻ với công suất thấp, có khả năng dẫn
được các môi trường nước mặn, nước nhiễm phèn, nước thải nhẹ và hóa chất nhẹ.

Hình 1.3: Ống lưới dẻo PVC (Công ty TNHH thiết bị hơi & nước Vạn Vinh)

6


Đồ án chuyên ngành VLHC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

1.3 Luận chứng kinh tế xây dựng nhà máy sản xuất ống lưới dẻo PVC
1.3.1 Lý do chọn thiết kế
Trong những năm gần đây, kinh tế đất nước đang phát triển, đời sống vật chất được
cải thiện và nâng cao nhu cầu về các sản phẩm dân dụng từ đó cũng không ngừng lớn
mạnh. Xuất phát từ những đặc tính vốn có của nhựa, công nghệ sản xuất, nhìn chung sản
phẩm nhựa có nhiều đặc tính nổi trội so với những vật liệu truyền thống khác như: không
bị gỉ sét, khả năng chịu va đập và áp lực lớn, lực kéo lớn, cách nhiệt tốt, trọng lượng nhẹ
nên dễ dàng vận chuyển, và lắp đặt dễ dàng, phương pháp thi công đơn giản, nhanh
chóng, tiết kiệm thời gian….
Nhu cầu tiêu thụ sản phẩm ống lưới dẻo là thiết yếu trong sản xuất và đời sống. Thị
trường tiêu thụ ổn định, tiềm năng phát triển mạnh và nguồn nguyên liệu PVC phổ biến.
PVC là chất dẻo đa dạng và được xếp thứ 2 sau polyetylen (PE) về mức độ tiêu thụ, PVC
sử dụng nhiều nhất trong ngành xây dựng và kết cấu.
PVC hóa dẻo: dùng làm ống dẫn nước, dẫn khí, băng tải. Ống PVC có sợi gia
cường được chọn làm thiết kế để tăng tính chất cơ lý cho sản phẩm.
1.3.2 Năng suất thiết kế
Năng suất nhà máy là lượng sản phẩm nhiều nhất mà các phân xưởng có thể sản xuất
ra trong một đơn vị thời gian, thường tính theo ca, ngày hay năm. Ở đây chúng em chọn
xây dựng nhà máy sản xuất ống lưới dẻo PVC với năng suất 5000 tấn/năm để phục vụ
nhu cầu tưới tiêu, dẫn nước sinh hoạt. Đồ án này sẽ trình bày cơ bản về dây chuyền, máy
móc, thiết bị công nghệ, quá trình sản xuất phù hợp với tình hình sản xuất tại Việt Nam.
1.3.3 Thuận lợi và khó khăn khi xây dựng nhà máy
Hiện nay, các ứng dụng của PVC càng ngày càng được sử dụng rộng rãi. Nguồn
nguyên liệu cung cấp lớn, đa dạng như: Công Ty TNHH Thương Mại Bảo Lợi Phát, Công
Ty TNHH First Choice Technology Việt Nam (FCVN),… tập trung nhiều ở khu vực
TP.HCM. Nhu cầu sử dụng sản phẩm ống dẫn nước ngày càng tăng do hạn hán ngập lụt
thường xuyên xảy ra, nhu cầu ống dẫn nước tưới cây trồng. PVC là nguyên liệu có thể
được tái chế đến 7 lần sau khi sử dụng và có tuổi thọ khoảng 140 năm.
Tuy nhiên, những lo ngại ngày càng tăng về mặt môi trường trong mối liên quan với
tốc độ phân hủy rất thấp của PVC đang trở thành thách thức lớn đối với các công ty sản

xuất kinh doanh vật liệu này.

7


Đồ án chuyên ngành VLHC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

1.3.4 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy
Việc lựa chon địa điểm xây dựng nhà máy là một công tác rất quan trọng và phức
tạp, nó là vấn đề tổng hợp kiến thức của rất nhiều ngành và nó nằm trong quy hoạch tổng
thể công nghiệp của quốc gia. Vì vậy đòi hỏi phải có sự cộng tác của rất nhiều cán bộ các
ngành như: kiến trúc, địa chất, xây dựng, giao thông, kinh tế, công nghệ. Khi lựa chọn địa
điểm xây dựng nhà máy đầu tiên ta phải tiến hành điều tra cơ bản, lấy số liệu của tất cả
các mặt tài nguyên: khoáng vật, đất đai, dân số, nguồn nguyên liệu, nhiên liệu, giao
thông, thủy văn. Về mặt xây dựng chúng ta cần chú ý các yêu cầu sau:
Yêu cầu chung:
- Phân xưởng phải gần nguồn cung cấp nguyên liệu để đảm bảo nguyên liệu đủ
cho phân xưởng hoạt động không gián đoạn. Do nguồn nguyên liệu của ta hiện nay chủ
yếu được nhập khẩu nên cần gần cảng, sân bay…
- Gần các nguồn cung cấp năng lượng : than, điện, khí đốt…
- Vấn đề cấp thoát nước: chọn nơi có nhiều nước, cấp thoát nước dễ dàng.
- Đảm bảo giao thông vận tải thuận tiện, đây là một vấn đề quan trọng, nó đảm bảo
vấn đề liên tục của nhà máy. Chọn nơi gần đường giao thông chính của quốc gia như
đường sông, đường biển, đường sắt, đường bộ.
- Đảm bảo nguồn cung cấp vật liệu xây dựng để làm giảm vốn đầu tư cho xây
dựng cơ bản.
- Đảm bảo điều kiện hợp tác giữa các xí nghiệp.
- Đảm bảo yêu cầu quốc phòng, phòng không [9].

Trong thực tế, không có địa điểm nào thỏa mãn tất cả các yêu cầu trên nên phải
phân tích xem xét vấn đề nào là quan trọng chủ yếu, căn bản để chọn ra được một
phương án tối ưu. Từ việc phân tích và đánh giá như trên ta chọn địa điểm xây dựng nhà
máy tại Khu công nghiệp Thuận Đạo, thị trấn Bến Lức, huyện Bến Lức, Long An.

8


Đồ án chuyên ngành VLHC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SẢN PHẨM
2.1 Cấu tạo sản phẩm
Ống lưới dẻo PVC có 3 lớp:
- Lớp trong cùng được tạo bởi nhựa PVC mềm.
- Lớp thứ 2 được dệt bởi chỉ Polyester có chức năng gia cường.
- Lớp ngoài cùng được phủ một lớp nhựa PVC tạo độ bóng.
2.2 Đặc tính của ống lưới dẻo PVC
Các tính chất sản phẩm ống lưới dẻo PVC :
a) Tính chất vật lý
Bảng 2.2: Bảng thông số vật lý ống mềm PVC
Thông số vật lý
Tỷ trọng
Áp suất làm việc tối đa
Độ bền kéo
Nhiệt độ chịu được

Đơn vị
1,26 g/cm3

10 Bar
2-10 N/mm2
0-650C

b) Tính chất hóa học
-

-

Khả năng chịu hóa chất và các tác động môi trường của PVC phụ thuộc vào
thành phần các chất phụ gia, do đó không nên sử dụng nhựa PVC vượt quá nhiệt
độ cho phép 1450C. Chịu được nước, dung dịch muối, tác nhân oxy hóa, tác nhân
khử, phần lớn dầu thực vật, chất béo, rượu và dầu mỏ.
Không chịu được các acid đậm đặc có tính oxy hóa mạnh như HNO 3, H2SO4 vì
chúng gây ra sự phân hủy PVC. Không nên sử dụng nhựa PVC cho các ứng dụng
liên quan đến hóa chất: hydrocacbon thơm, hydrocacbon được clo hóa, xeton, hợp
chất nito và vòng vì chúng có thể thẩm thấu vào làm thay đổi đặc tính hóa lý.
9


Đồ án chuyên ngành VLHC
-

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

PVC là chất dẻo đa dạng và được xếp thứ 2 sau polyetylen (PE) về mức độ tiêu
thụ. Có thể được sử dụng trong điều kiện làm việc bình thường chủ yếu để dẫn
nước trong nhà máy, trang trại, tàu, xây dựng và gia đình.

 Ưu điểm:

-

Khối lượng nhẹ, dẻo, dễ uốn, dễ vận chuyển

-

Chịu được áp xuất vừa phải, nhiệt độ chịu được tư 00C đến 650C

-

Không mùi hôi, an toàn cho việc sử dụng tại nhà như tưới tiêu, chăm sóc vườn,...
và phục vụ cho các mục đích nông nghiệp

-

Ống có nhiều màu sắc, chiều dài theo yêu cầu của khách hàng

-

Rất bền nước và một số loại hóa chất như muối,dầu khoáng,…

-

Bền va đập và áp lực cao

-

Giá thành rẻ, chấp nhận được

-

Có hệ số ma sát thấp do mặt ngoài và mặt trong trơn bóng nên chống mài mòn cao

-

Có tính cách điện cao

-

Bền sinh học, không bị mối mọt hay nấm phá hủy

 Nhược điểm
-

Không chịu được nhiệt độ cao và các acid đậm đặc có tính oxi hóa như: H 2SO4,
HNO3,… các acid có chứa Crom vì chúng gây ra sự phân hủy PVC.

-

Không sử dụng cho các hóa chất như: Hydrocacbon được clo hóa, Hydrocacbon
vòng thơm, xeton, hợp chất nito, este và ete vòng do chúng có thể thẩm thấu vào
PVC làm thay đổi đặc tính hóa lý của PVC

-

PVC không độc, nó chỉ độc bởi phụ gia, hàm lượng monome còn lại và khi gia
công cơ khí,... PVC chịu va đập kém. Để tăng cường tính va đập cho PVC thường
cho thêm chất phụ gia.

2.3 Đặc tính kỹ thuật

Tham khảo ở các nhà máy chuyên sản xuất ống lưới dẻo PVC, sản phẩm rất đa dạng
về kích thước, màu sắc đáp ứng yêu cầu của khách hàng.
Ở đây quyết định đưa vào sản xuất 5 loại ống như sau:

10


Đồ án chuyên ngành VLHC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật các loại ống lưới dẻo PVC
STT

Cỡ ống (ϕ)

Độ dày thành ống
(mm)

Chiều dài cuộn ống
(m)

1

21

1,6

45

2

25

1,8

45

3

27

2,0

45

4

32

2,4

45

5

34

2,6

45

Bảng 2.4: Bảng tỷ lệ bề dày giữa lớp trong và lớp ngoài
STT

Cỡ ống (ϕ)

1
2
3
4
5

21
25
27
32
34

Bề dày (mm)
Lớp ngoài
Lớp trong
0,6
0,7
0,7
0,8
0,8
0,9
1,0
1,1

1,1
1,2

Bề dày sợi PES
(mm)
0,3

2.4 Yêu cầu kỹ thuật:
 Về kích thước:
-

Đúng kích thước theo tiêu chuẩn quy định (TCVN) chiều dài, bề dày ống.

-

Sai số của sản phẩm phải trong dung sai cho phép.

 Về hình dạng:
-

Trên toàn bộ chiều dài ống phải đồng nhất về màu sắc, độ đục, độ trong, độ bóng,
sợi đan đều nhau.

 Chịu áp lực:
11


Đồ án chuyên ngành VLHC
-

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

Phải đảm bảo chịu được áp lực theo tiêu chuẩn.

 Độ bền cơ học:
-

Phải chịu được tác động cơ học về độ dẻo dai, chịu ma sát, ăn mòn, va đập.

 Độ an toàn:
-

An toàn theo tiêu chuẩn nhất là khi dẫn nước uống, sinh hoạt.

CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ ĐƠN PHA CHẾ
3.1 Nguyên liệu sản xuất
3.1.1 Cấu tạo PVC (Polyvinyl clorua)
-

PVC có cấu tạo phân tử mạch thẳng, rất ít nhánh. Khối lượng phân tử của
Polyvinyl clorua kỹ thuật từ 18.000 – 30.000 đơn vị

-

Cấu trúc của PVC có 2 dạng chủ yếu: Kết hợp đầu nối đuôi và đầu nối đầu.
PVC được trùng hợp từ monomer Vinyl Clorua (VC). VC có công thức cấu tạo
CH2=CH-Cl, tỷ trọng dVC = 0,9692 g/cm3
Trùng hợp VC theo cơ chế gốc tự do là sự kết hợp các phân tử theo “ đầu nối
đuôi” thành mạch phát triển. Trong mạch phân tử, các nguyên tử Clo ở vị trí 1,3

-

12


Đồ án chuyên ngành VLHC

-

-

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

PVC là một polymer phân cực mạnh. Ở trạng thái không kéo căng PVC hoàn
toàn vô định hình, chỉ khi nào kéo căng thật mạnh mới có khả năng định hướng
một phần
Đặc tính cấu trúc còn được thể hiện qua độ kết tinh, mạch càng nhánh thì độ kết
tinh càng kém. Độ kết tinh còn quyết định nhiệt độ chảy của nhựa, nghĩa là quyết
định nhiệt độ gia công. Độ kết tinh càng tăng thì nhiệt độ mềm của nhựa tăng và
do đó nhiệt độ gia công sẽ cao hơn. Độ kết tinh tăng làm giảm tính tan của
Polymer trong dung môi [11].

3.1.2 Phân loại
Dựa theo phương pháp tổng hợp:
 Trùng hợp khối
 Trùng hợp trong dung dịch
 Trùng hợp nhũ tương
 Trùng hợp huyền phù
Dựa vào hàm lượng chất dẻo có trong hỗn hợp, chia PVC làm 3 loại:
 PVC cứng: hàm lượng chất hóa dẻo từ 0-5%. Thành phần chủ yếu từ bột PVC,

chất phụ gia, ổn định, bôi trơn,…
 PVC bán cứng: hàm lượng hóa dẻo từ 5-15%
 PVC mềm: hàm lượng hóa dẻo > 15% [11].
3.1.3 Tính chất vật lý
- Tính chất của polymer luôn phụ thuộc vào khối lượng phân tử trung bình M w,
nhiệt độ mềm, độ bền kéo, ứng suất định dãn, độ bền kéo khi đứt, độ bền xé, độ
cứng và độ bền nén của compound PVC không hoá dẻo sẽ tăng theo khối lượng
phân tử.
- PVC là một loại polymer vô định hình ở dạng bột màu trắng đôi khi hơi vàng
nhạt. Là loại vật liệu cách điện tốt, tính mềm dẻo, dai (có mặt chất hóa dẻo), có độ
bền va đập kém và dễ gia công. PVC tồn tại ở hai dạng là huyền phù và nhũ
tương. PVC huyền phù có kích thước hạt lớn hơn PVC nhũ tương [11].
Bảng 3.5: Một số thông số của PVC (nguồn Wikipedia)
13


Đồ án chuyên ngành VLHC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

Tính chất

Giá trị, đơn vị đo

Khối lượng riêng

1,45 - 1,50 g/cm3

Giới hạn bền kéo đứt

500 – 700 kg/cm2

Giới hạn bền uốn

800 – 1200 kg/cm2

Giới hạn bền nén

800 – 1600 kg/cm2
4000 - 10.000 kg/cm2

Môđun đàn hồi
Độ dãn dài khi đứt

10 - 25%

Hệ số giãn nở dài

0,00006 - 0,00007
3,8 - 4.10-4 cal/cm.s.0C

Độ dẫn nhiệt
Điện áp đánh thủng

15-35 kV/cm

Hằng số điện môi
(60 Hz, 30 0C)

3,54

1015 Ohm.cm

Điện trở suất

3.1.4 Tính chất hóa học
- PVC bắt đầu bị phân hủy ở nhiệt độ 130 – 150 0C. Nhiệt độ thủy tinh hoá khoảng
950C. Tốc độ phản ứng phân huỷ tăng theo nhiệt độ, dấu hiệu của sự phân huỷ là
sự thay đổi màu từ trắng sang vàng sang nâu rồi sang đen.
- Tính dễ bị phân huỷ bởi nhiệt của PVC phụ thuộc vào hàm lượng tạp chất lẫn vào.
Do vậy PVC nhũ tương kém bền nhiệt hơn PVC trùng hợp khối.
- PVC hầu hết trơ với O2, O3 nhưng dễ bị phân huỷ bởi các chất oxy hoá mạnh như
Permanganat đậm đặc.
- PVC bền với các oxit kiềm trừ H2SO4 (>90%) và HNO3 (>50%) ở nhiệt độ cao
600C. Ở nhiệt độ lớn hơn 600C PVC bị phân huỷ bởi các acid mạnh.
- PVC ít bị ảnh hưởng của nhóm Halogen. Riêng Br 2 và F2 tác dụng với PVC ngay ở
nhiệt độ thường.
14


Đồ án chuyên ngành VLHC
-

-

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

PVC tan trong các xêton, hydrocacbon clo hoá và ester. Dễ tan nhất là trong các
hỗn hợp dung môi phân cực và không phân cực, ví dụ như axeton, và benzen.
Không tan trong monomer, rượu, nước, hidrocacbon no.
PVC bền với acid và kiềm ở nhiệt độ 200C [11].

3.1.5 Tính chất về môi trường
- Ảnh hưởng của môi trường phụ thuộc vào hàm lượng chất hoá dẻo trong hỗn hợp.
Độ hấp thụ nước của PVC cứng nhỏ hơn 1%, do đó PVC cứng được xem như
không bị tác dụng của môi trường như nước và các dung dịch loãng khác.
- Có rất ít dung môi hữu cơ tác động lên PVC. Cồn, acid hữu cơ và hydro carbon
mạch thẳng không ảnh hưởng lên PVC. Một số dung môi tốt của PVC là diclorua
elthlen, nitrobenzene, các acetone như: cyclohexanone, tetra hydro furan. [11]
3.1.6 Sự lão hóa
Sự lão hóa là quá trình tự thay đổi tính chất cơ lý của vật liệu polymer (độ bền, độ co
giãn, độ cứng, …) trong quá trình bảo quản hoặc sử dụng dưới tác dụng của các tác nhân
gây ra sự phá hủy hóa học cũng như sự phá hủy vật lý.
Dưới tác động của nhiệt độ cao trên 100 0C, PVC bị lão hóa do phản ứng dehydroclo
xảy ra, PVC tỏa ra HCl xúc tác cho quá trình loại trừ HCl ở monomer tiếp theo, kết quả là
sự giải phóng nhanh acid ở xa hơn tạo thành mạch polyene. Mạch polyene trải qua phản
ứng thứ hai như ngắt mạch hay sự tạo thành liên kết ngang, dẫn tới sự tạo thành các hợp
chất thơm như benzen hay toluene, ảnh hưởng đến tính chất của polymer. Điều này thể
hiện ở màu sắc (ngay cả khi chỉ có 0.2% HCl được tách ra làm PVC chuyển sang màu
vàng. Nếu HCl tách ra nhiều hơn, PVC chuyển từ màu vàng sang màu đỏ nâu và nâu
đen), đồng thời tính tan của PVC giảm, các tính chất cơ và tính chất điện cũng kém đi. [5]
Quá trình lão hóa PVC dưới tác động đồng thời giữa nhiệt độ và oxi là quá trình thoái hóa
nhiệt oxi hóa, quá trình này có một số đặc điểm quan trọng sau:
-

Trong N2 và O2 thì lượng HCl tách ra cao hơn 4 lần , oxi tham gia vào sự xúc tác
của phản ứng dehydroclo hóa.
Năng lượng hoạt hóa để tách HCl trong không khí giảm từ 1-3 lần so với năng
lượng hoạt hóa để tách HCl và N2 hay trong chân không.
Sự biến màu của PVC trong không khí không rõ ràng như trong N 2 và trong chân
không.

Phản ứng chuyển mạch và phản ứng tạo liên kết ngang cạnh tranh nhau trong quá
trình thoái hóa, khi quá trình oxi hóa diễn ra sâu hơn thì liên kết ngang chiếm ưu
thế

15


Đồ án chuyên ngành VLHC
-

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

Trong polymer, các nhóm chức chứa oxi tăng lên (như hydroperoxit, peroxit,
xeton, cacboxyl, …) [5].

Quá trình lão hóa do ánh sang tử ngoại chỉ diễn ra trên bề mặt vật liệu PVC, mạch
polymer được tạo thành trong N2 do phản ứng dehydroclo hóa dài hơn trong O 2 tuy nhiên
số lượng nối đôi được tạo thành lại cao hơn.
Để phòng lão, thường thêm vào PVC chất phòng lão hay chất ổn định.
3.2 Phụ gia
Nhằm mục đích giúp cho sản phẩm đạt được những yêu cầu kỹ thuật cũng như mỹ quan,
giá cả và tạo điều kiện gia công dễ dàng người ta phải thêm vào đơn pha chế các phụ gia
như: chất độn, chất hóa dẻo, chất ổn định, chất bôi trơn, chất trợ gia công, chất màu,…
3.2.1 Chất độn
Tác dụng:








Tăng độ cứng cho sản phẩm.
Giảm được giá thành của sản phẩm.
Tăng tính ổn định nhiệt (CaCO3 có tính bazo trung hòa HCl sinh ra)
Tăng khối lượng riêng và modun đàn hồi.
Tăng độ đục cho sản phẩm.
Giảm độ bền cơ lý cho sản phẩm, giảm co rút và giảm độ bóng cho sản phẩm.

Những lưu ý khi sử dụng chất độn:
 Kích thước và độ đồng đều của khối hạt
 Khả năng phân tán và liên kết với polymer
 Độ phân tán cũng như tính chất quang học
 Mức độ mài mòn với thiết bị gia công
 Vệ sinh công nghiệp
 Giá cả phù hợp.
Trong sản xuất ống lưới dẻo PVC ta dùng chất độn là Canxi Cacbonate vì:
 Độ tinh khiết cao, không lẫn các ion kim loại nặng. Độ trắng cao
 Không kết tụ, không có tính mài mòn
 Tăng độ cứng giảm co rút, giảm hiện tượng trổ phấn bề mặt.
Kích thước hạt CaCO3 thích hợp với PVC thường khoảng 3-5 μm.
Nhìn chung các tính chất vật lý và hóa học của PVC sẽ bị biến đổi khi thêm chất độn vì
thế việc lựa chọn loại chất độn cũng như hàm lượng phù hợp sẽ hạn chế các biến đổi bất
16


Đồ án chuyên ngành VLHC

GVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Thanh

lợi như sự giảm bền kéo, độ giãn dài, độ bền hóa học. Tuy nhiên, nếu hàm lượng lớn sẽ
làm giảm độ bóng và hình thành các nếp gấp màu trắng trên bề mặt sản phẩm. Hạt độn có
tính ma sát sẽ gây hại đến bề mặt thiết bị gia công. Đồng thời, chất độn làm tăng độ nhớt,
giảm độ dẻo, chất hóa dẻo phải được sử dụng nhiều hơn bởi vì một phần đã bị hấp thụ bởi
chất độn.
3.2.2 Chất hóa dẻo
Khi đưa chất hóa dẻo vào trong PVC, nó sẽ len lỏi vào giữa các mạch PVC làm giảm
lực hút giữa các phân tử và tách các mạch ra, dẫn đến mạch mềm hơn và cuối cùng cho
PVC mềm.
a. Đặc điểm, ảnh hưởng chất hóa dẻo
 Nhiệt độ thủy tinh hóa sẽ giảm, nghĩa là nhờ chất hóa dẻo mà polymer bảo toàn
được các tính chất mềm cao ở nhiệt độ thấp hơn là trường hợp chưa hóa dẻo.
 Giảm nhiệt độ giòn, tăng độ mềm dẻo của PVC làm cho nó dễ nóng chảy và làm
tăng độ linh động của polymer thích hợp cho gia công.
 Tăng khả năng thấm ướt và tạo điều kiện trộn phụ gia dễ dàng.
 Tăng độ bền va đập và tăng độ dãn dài khi kéo đứt.
 Tăng độ bám dính giữa các phân tử, giúp tạo hình và điền đầy khuôn dễ dàng [5].
Tùy thuộc yêu cầu sản phẩm mà hàm lượng chất hóa dẻo cho vào khác nhau.

b. Phân loại
Có nhiều loại chất hóa dẻo như: phtalat, photphat, adipate, azelate, sebacate, epoxy,
benzoate, isophtalat, polyester,…
Ở đây ta lựa chọn chất hóa dẻo là DOP ( thuộc loại phtalat) vì nó có mạch trung bình
có hiệu quả hóa dẻo và khả năng tương hợp tốt. Các tính chất và nhiệt độ bay hơi ở nhiệt
độ phòng dao động từ trung bình đến cao.
Ngoài ra ta còn dùng Epoxidized soybean oil ( dầu đậu nành epoxy hóa) có tác dụng
làm chất làm dẻo và ổn định trong các vật liệu nhựa, nhất là PVC. Ưu điểm của nó là
không độc hại và thân thiện với môi trường, chi phí thấp, cũng như khả năng phân hủy
sinh học của nó so với các chất dẻo hóa phthalate truyền thống.
17