Kỹ thuật gia công Polime - Phần 2

Cấu trúc – Tính chất vật liệu 10 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Cấu trúc – Tính chất vật liệu 11 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only.  Đặc điểm chảy của vật liệu trong quá trình gia công.  Các phương pháp đốt nóng vật liệu polime 1.2. Đặc điểm của CN gia công polime Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 1.2.1. Đặc điểm chảy. Dòng chảy nhớt – dòng chảy áp suất. Profil vận tốc: * dòng chảy nhớt có dạng thẳng. * dòng chảy áp suất có dạng parabol hay parabol biến dạng. Tiết diện chảy có thể thay đổi dọc theo chiều dài chảy do quá trình làm nguội. Quá trình chảy không đẳng nhiệt Quá trình chảy – Quá trình định hướng phân tử Quá trình chảy – Quá trình đốt nóng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 1.2.2. Các phương pháp đốt nóng Đốt nóng bề mặt. Đốt nóng nội: * Đốt nóng bằng ma sát nhớt * Đốt nóng bằng dòng điện cao tần * Đốt nóng bằng siêu âm Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Ba èng da ã n nhiệt: Td: Đốt nóng trong khuôn, trong xy lanh nguyên liệu ... Ba èng đối lưu nhiệt: Td: Đốt nóng trực tiếp bằng hơi nước, bằng không khí nóng .... Đốt nóng ba è ng bức xạ: Td: Đốt nóng bằng đèn hồng ngoại .... ĐỐT NÓNG BỀ MẶT Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Dẫn nhiệt Đối lưu nhiệt Bức xạ nhiệt Q T k A x    2 1 Q h T T A    4 41 2 Q T T A   Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. ĐỐT NÓNG NỘI Ba èng ba è ng ma sát nhớt: Ba è ng dòng điện cao tần: Ba è ng siêu âm. 2.G      2 14 2 13.3 10 tan fV G x b          Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. TA TB TA TB Đốt nóng bề mặt Đốt nóng nội Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 1.3. QUAN HỆ TRONG CN GIA CÔNG POLIME Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. SẢN PHẨM VẬT LIỆU GIA CÔNG 1.3.1. Quan hệ SP-GC- VL Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. SẢN PHẨM VẬT LIỆU Tính chất sử dụng Điều kiện sử dụng Giá cả Hình dạng Tính chất sản phẩm Điều kiện sử dụng Giá thành SP Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. SẢN PHẨM GIA CÔNG Hình dạng SP Dung sai kích thước Giá cả, sản lượng PP gia công Thông số gia công Thiết bị gia công Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. VẬT LIỆU GIA CÔNG Tính chất nhiệt Tính chất lưu biến Tính chất hoá học PP gia công Thiết bị gia công Các giới hạn của TB Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 1.3.1. Quan hệ chất lượng SP- Gia công SẢN PHẨM VẬT LIỆU GIA CÔNG SẢN PHẨM Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 1.4. Phân loại PP Gia công Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Theo chức năng:  Tạo hình: Đúc ép, đúc chuyển, đùn, ép phun, tạo hình nhiệt, đổ khuôn ....  Biến tính: trộn, kéo căng, xử lí bề mặt.  Tạo liên kết: hàn, dán Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Theo điều kiện gia công và trạng thái vật liệu:  Nhóm 1: Nhiệt độ cao, áp suất cao, chảy nhớt Đúc ép, đúc chuyển, đùn, ép phun .....  Nhóm 2: Nhiệt độ trung bình, áp suất trung bình, cao su. Tạo hình nhiệt  Nhóm 3: Nhiệt độ thường, áp suất thường, rắn. Gia công cơ khí  Nhóm 4: Nhiệt độ cao, áp suất thường, chảy nhớt Rót khuôn nóng Nhóm 5: Nhiệt độ thường, áp suất thường, lỏng Đóng rắn nguội các nhựa nhiệt rắn Epoxy, UPE, PMMA Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. HẾT CHƯƠNG 1 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. CƠNG NGHỆ TRỘN Chương 2 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only.  POLIME VÀ PHỤ GIA  PHÂN LOẠI THIẾT BỊ TRỘN  TRỘN PHÂN BỐ VÀ TRỘN PHÂN TÁN  TRỘN TRÊN MÁY TRỘN 2 TRỤC  TRỘN TRÊN MÁY TRỘN KÍN  TRỘN TRÊN MÁY TRỘN TRỤC VÍT Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only.  Lý do phải sử dụng phụ gia: 1. Polime thuần thường không đáp ứng được yêu cầu sử dụng của sản phẩm polime. 2. CN trộn có thể cho ra một loại vật liệu mới dể dàng hơn là sản xuất một polime mới. 3. Đáp ứng nhanh yêu cầu của thị trường. 2.1. POLIME VÀ PHỤ GIA Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only.  Mục đích của việc trộn: 1. Cải thiện tính chất sử dụng của sản phẩm. 2. Cải thiện ngoại quan của sản phẩm. 3. Giảm giá thành sản phẩm. 4. Cải thiện tính chất gia công của bán thành phẩm. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 1. Tương tác giữa polime và phụ gia. 2. Mỗi polime có một nhiệt độ trộn tối ưu: mức độ giảm cấp thấp nhất. 3. Tính chất lưu biến của polime ảnh hưởng rất lớn đến quá trình trộn. 4. Quá trình trộn thực hiện bởi tác động cơ học của các chi tiết máy trộn.  Hiệu quả và chất lượng của quá trình trộn. phụ thuộc: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tác động cơ và nhiệt đến sự giảm cấp M ư ùc đ o äg ia ûm ca áp Nhiệt độTopt Aûnh hưởng của cơ Aûnh hưởng của nhiệt Aûnh hưởng tổng cộng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Ảnh hưởng của tính chất lưu biến  Vật liệu có biến dạng đứt rất thấp. Thí dụ BR ở 25 – 500C.  Vật liệu có biến dạng kéo đứt thấp. Thí dụ BR ở nhiệt độ 75 – 1000C.  Vật liệu chảy. Thí dụ BR ở nhiệt độ 100 – 1250C.  Vật liệu chịu kéo có biến dạng kéo đứt lớn. Thí dụ NR. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Loại 1 Loại 2 Loại 3 Loại 4 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Than đen SBR và BR ở nhiệt độ thấp BR ở nhiệt độ cao NR ở nhiệt độ thường Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 290C 1000C 1250C Ảnh SEM của BR và than đen Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Ảnh SEM của SBR/Than đen Trục côn Banbury Vít cùng chiều Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tác dụng kết dính các hạt nước li ti thành một màng nước liên tục, trong suốt Là các chất tăng tính thấm ướt của màng polime: sorbitan, etoxylat, sorbitan fatty acid ester, glycerol fatty acid ester, alcol etoxylat .... Yếu tố quyết định sự lựa chọn: Bề dày màng - Điều kiện gia công - Các phụ gia ổn định nhiệt. Độ tương hợp – Độ li trích – Thời gian hoạt động – Dạng Phương pháp gia công: nhúng, phun, trộn khô, đùn 1. Chất chống bám sương (Antifogging) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Vi sinh vật sử dụng polime hay phụ gia làm nguồn dinh dưởng, phát triển trên bề mặt polime, gây phân huỷ polime. 2. Chất chống vi sinh vật (anyimicrobials) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chất chống vi sinh vật (Antimicrobials) Lựa chọn cẩn thận polime và phụ gia cho chúng. Td: Đối với PVC mềm  Các hoá dẻo ít bị tác động của vi sinh vật:ptalat, polime ester, citrat, và hidrocarbon clor hóa  Các hoá dẻo bị tác động trung bình: adipat, azelat và pentaeritol ester.  Các hoá dẻo dễ bị tác động: sebacat, dầu epoxi hóa, glycolat. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chất chống vi sinh vật (Antimicrobials) Lưu ý nồng độ chất chống vi sinh vật tại bề mặt.  Nồng độ bề mặt phải đủ lớn.  Tốc độ di chuyển ra bề mặt không lớn quá đề kéo dài thời gian bảo vệ.  Việc sử dụïng các chất bảo vệ phải tuân thủ theo qui định sử dụng các chất sát trùng, chất độc hại. 2-n-octyl-4-isotiazolin-3-on và 10,10’-oxy bisphenol xarsin Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Có 2 loại chất chống oxy hoá.  Chất chống oxy hoá sơ cấp: ngăn chặn việc tác kích của oxy trên polime.  Chất chống oxy hoá thứ cấp: phá huỷ các peroxid thánh các chất bền. Oxy hoá polime đưa đến giảm cấp polime 3. Chất chống oxy hoá (antioxidant) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chất chống oxy hoá sơ cấp  BHT được FDA chấp nhận và tương đối rẻ tiền  Bay hơi và có thể gây biến màu OH BHT R . O . + RH Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Phenol ít bay hơi OH CH2CH2CO2C18H37 OH CH2CH2CO2CH2 ( ) C 4 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chất chống oxy hoá thứ cấp  Phosphite thường sử dụng làm chất chống oxy hoá phụ cho các phenol O PC9H19( ) 3 (ArO)3 P O Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Thioesters Thường sử dụng cùng phenol S(CH2CH2CO2R)2 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 4. Chất chống tỉnh điện (Antistatic) Tỉnh điện trên bề mặt của polime có thể gây ra:  Sự phát tia lửa,  Gây hút bụi,  Làm màng polime bám vào thân thể .... Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chất hút âm điển hình: ethoxylated amines RN CH2CH2OH CH2CH2OH Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Nhựa màu (precolor): dể sử dụng, ít gam màu, phải tồn trử riêng  Bột màu (dry color): Dạng bột, rẻ tiền, dễ gây bụi, dễ nhiễm màu, khó làm sạch thiết bị trộn Màu lỏng (liquid color): dễ sử dụng, dễ làm sạch, ít gây nhiễm màu, đôi khi không tương hợp với polime Màu đậm đặc (concentrated color, master batch color) thường ở dạng hạt, vẩy, dễ sử dụng. 5. Chất màu Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 6. Chất chống cháy (Flame retardant) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Cơ chế chống cháy Hấp thu nhiệt bằng cách giải phóng nước Al2O3.3H2O  Tạo thành lớp than cách li polime với ngọn lửa và nguồn nhiệt. Phosphat ester (RO)3PO  Ngăn chặn quá trình tạo gốc tự do trong pha hơi. Hợp chất clo và brom hữu cơ Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 7. Chất bôi trơn (lubricant) 1. Chất bôi trơn nội: cải thiện quá trình chảy 2. Chất bôi trơn ngoại: giúp tách khuôn Thí dụ: Amid của acid béo RCONH2 Ester của acid béo RCOOR’ Acid béo RCOOH Muối acid béo RCOO-M+ Sáp bôi trơn Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 8. Chất hoá dẻo (Plasticizer) Chất hoá dẻo tương hợp tốt với polime 1. Chất hoá dẻo sơ cấp: khả năng hoá dẻo/đơn vị khối lượng cao. Thí dụ các ester hữu cơ. 2. Chất hoá dẻo thứ cấp: phải sử dụng thêm với các hoá dẻo khác. Thí dụ các dẫn xuất dầu hoả. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 9. Chất biến tính (Modifier) Làm thay đổi tính chất polime theo chiều hướng có lợi cho việc gia công hay sử dụng Việc chọn lựa chất biến tính phải dựa trên cơ sở polime - Polime là loại kết tinh hay vô định hình? - Có ứng suất đàn hồi lớn hay nhỏ? - Dể bị nứt do chịu ứng suất trong môi trường? Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 1. Chất biến tính bền va đập cao: dùng cho sản phẩm đục cần có độ bền va đập cao 2. Chất biến tính bền va đập trong suốt: dùng khi cần có độ bền va đập và tính chất quang cao 3. Chất biến tính nhiệt độ biến hình nhiệt: dùng để tăng nhiệt độ sử dụng của PVC Đối với PVC có 6 nhóm biến tính Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 4. Chất biến tính đa dụng: dùng khi cần cải thiện các tính chất bền va đập, nhiệt độ biến hình nhiệt cao và mềm dẻo ở nhiệt độ thấp 5. Chất biến tính chịu thời tiết: dùng cho các sản phẩm ngoài trời, chịu tia UV 6. Chất trợ gia công: cải thiện tính chất chảy của PVC bằng cách giảm thời gian chảy Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 2.2. PHÂN LOẠI THIẾT BỊ TRỘN Thiết bị trộn khô Thiết bị trộn pát Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 2.2.1. Thiết bị trộn khô Cơ chế trộn:  Chuyển động nhỏ: Khuếch tán  Chuyển động lớn: Đối lưu Trượt Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Các yếu tố ảnh hưởng  Phân bố cở hạt  Khối lượng riêng biểu kiến  Khối lượng riêng thật  Hình dạng hạt  Đặc tính bề mặt  Tính linh động  Tính dễ bể  Trạng thái tập hợp  Độ ẩm hay hàm lượng chất lỏng  Khối lượng riêng, độ nhớt, sức căng bề mặt của pha lỏng  Giới hạn nhiệt độ, hiệu ứng bất thường do nhiệt độ của phụ gia. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đánh giá mức độ trộn Sự đạt yêu cầu của sản phẩm cuối cùng sẽ là cách đánh giá thực tế tốt nhất hiệu quả trộn. Cần lưu ý đến ảnh hưởng của quá trình trộn đến hiệu quả kinh tế tổng thể của quá trình sản xuất Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only.