Báo cáo Nghiên cứu, tính toán ảnh huởng của chất phụ gia ðến ðộ biến dạng và cơ tính chi tiết ép phun (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu, tính toán ảnh huởng của chất phụ gia ðến ðộ biến dạng và cơ tính chi tiết ép phun (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN ẢNH HUỞNG CỦA CHẤT PHỤ GIA ÐẾN ÐỘ BIẾN DẠNG VÀ CƠ TÍNH CHI TIẾT ÉP PHUN S K C 0 0 3 9 5 9 MÃ SỐ: T2013 - 123 S KC 0 0 5 3 9 7 Tp. Hồ Chí Minh, 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT PHỤ GIA ĐẾN ĐỘ BIẾN DẠNG VÀ CƠ TÍNH CHI TIẾT ÉP PHUN Mã số: T2013 - 123 Chủ nhiệm đề tài: ThS. Trần Văn Trọn TP. HCM, 11/2013
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT PHỤ GIA ĐẾN ĐỘ BIẾN DẠNG VÀ CƠ TÍNH CHI TIẾT ÉP PHUN Mã số: T2013 - 123 Chủ nhiệm đề tài: ThS. Trần Văn Trọn TP. HCM, 11/2013
4. MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU iii DANH MỤC HÌNH VẼ iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi MỞ ĐẦU 1 1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC 1 1.2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1 1.3. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1 1.4. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2 1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2 CHƢƠNG I: 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 1.1. TỔNG QUAN VỀ NHỰA 3 1.2. CÁC THÔNG SỐ GIA CÔNG CỦA VẬT LIỆU NHỰA 17 1.3. SƠ LƢỢC VỀ CHẤT PHỤ GIA 19 1.4. LÝ THUYẾT CONG VÊNH 34 1.4.1. Hiện tƣợng co rút, cong vênh của sản phẩm nhựa 35 1.4.2. Công thức tính kích thƣớc khuôn dựa vào độ co rút 42 CHƢƠNG II: 45 PHƢƠNG HƢỚ NG VÀ CÁ C GIẢ I PHÁ P 45 2.1. YÊU CẦU: 45 2.2. PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN 45 2.2.1 Tiến hành thực hiện mô phỏng trên Moldflow 2010 45 2.2.2 Tiến hành ép sản phẩm mẫu thử 45 2.3. ĐO VÀ LẤY KẾT QUẢ 45 2.3.1 Phƣơng án 1 45 2.3.2 Phƣơng án 2 47 CHƢƠNG III: 48 i
5. ỨNG DỤNG CAE PHÂN TÍCH CONG VÊNH 48 3.1. CAE PHÂN TÍCH LỖI CONG VÊNH 48 3.1.1. Ảnh hƣởng của vật liệu nhựa đến độ cong vênh. 48 3.1.2. Thành phần chất độn khác nhau thì biến dạng cong vênh cũng khác nhau. 53 3.1.3. Trộn 2 loại chất độn cho cùng một loại vật liệu nhựa 60 3.1.4. Thay đổi thông số ép: 71 3.2. SO SÁNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ THÍ NGHIỆM 80 CHƢƠNG IV: 81 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 ii
6. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Nhiệt độ gia công một số chất dẻo [7] 18 Bảng 1.2 Nhiệt độ phá hủy của một số chất dẻo [5] 18 Bảng 1.3 Độ co rút của một số vật liệu [7] 18 Bảng1.4 Bề dày thành sản phẩm nhựa [7] 19 Bảng 3.1: Thông số 3 loại vật liệu 49 Bảng 3.2: Số liệu cong vênh xét theo chiều rộng của 3 loại vật liệu ABS, PP, PVC 49 Bảng 3.3: Số liệu cong vênh xét theo chiều dài của 3 loại vật liệu ABS, PP, PVC 51 Bảng 3.4: Số liệu cong vênh xét theo chiều rộng đối với chất độn Talc 54 Bảng 3.5: Số liệu cong vênh xét theo chiều rộng đối với chất độn là CaCO3 55 Bảng 3.6: Số liệu cong vênh xét theo chiều dài đối với chất độn là Talc. 57 Bảng 3.7: Số liệu cong vênh xét theo chiều dài đối với chất độn là CaCO3 58 Bảng 3.8: Số liệu mô phỏng biến dạng cong vênh của chi tiết khi gia công với vật liệu nhựa PP + 30% chất độn trên phần mềm Moldflow 2010 61 Bảng 3.9: Số liệu cong vênh xét theo chiều rộng đối với 3 thành chất độn khác nhau. 62 Bảng 3.10: Số liệu cong vênh xét theo chiều dài đối với 3 thành chất độn khác nhau . 63 Bảng 3.11: Số liệu cong vênh xét theo chiều rộng đối với 3 thành chất độn khác nhau 66 Bảng 3.12: Số liệu cong vênh xét theo chiều dài đối với 3 thành chất độn khác nhau . 67 Bảng 3.13: Số liệu cong vênh xét theo chiều rộng đối với 4 thành chất độn khác nhau 69 Bảng 3.14: Số liệu cong vênh xét theo chiều dài đối với 4 thành chất độn khác nhau 70 Bảng 3.15: Số liệu cong vênh khi thay đổi nhiệt độ khuôn xét theo chiều rộng 71 Bảng 3.16: Số liệu cong vênh khi thay đổi nhiệt độ khuôn xét theo chiều dài 72 Bảng 3.17: Số liệu cong vênh khi thay đổi nhiệt độ nhựa xét theo chiều rộng 73 Bảng 3.18: Số liệu cong vênh khi thay đổi nhiệt độ nhựa xét theo chiều dài 74 Bảng 3.19: Số liệu cong vênh khi thay đổi thời gian làm nguội xét theo chiều rộng 78 Bảng 3.20: Số liệu cong vênh khi thay đổi thời gian làm nguội xét theo chiều dài 79 Bảng 3.21: Số liệu cong vênh theo mô phỏng và thí nghiệm 80 iii
7. DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc phân tử của Talc 31 Hình 1.2 Cấu trúc Talc dƣới kính hiển vi 31 Hình 1.3: Độ cong vênh 34 Hình 1.4: Sự liên quan giữa thông số ép và độ co.[6] 35 Hình 1.5: Mối quan hệ giữa áp suất, nhiệt độ và thể tích của nhựa[6] 36 Hình 1.6: Một sản phẩm dạng phảng có thể bị cong vênh sau quá trình ép phun vì độ dày không đồng đều nhau.[6] 40 Hình 1.7: Khuôn của nắp ly cà phê, co rút là điều cần thiết để kéo mấu theo hƣớng của mũi tên theo một góc thích hợp.[6] 41 Hình 1.8: Một số mặt cắt ngang cho thấy sự co rút không đồng đều 41 Hình 1.10: Để tránh tốn thêm chi phí cho viêc tăng thêm đƣờng kính trục D(hình trái ), các nhà thiết kế đã tính toán co rút bằng cách tăng đƣờng kính Dp (hình phải ). Vì vậy chỉ cần tính toán sao cho đúng với đƣờng kính trục.[6] Hình 1.11: Để đảm bảo khoảng cách giữa các lỗ , thƣờng là các trục ( a) bằng cách ta mở rộng đƣờng kính lỗ nằm trong vùng hệ số co rút cho phép của vật liệu ( b ) [6] 44 Hình 2.1: Bản vẽ lắp cơ cấu đo 46 Hình 2.2: Cơ cấu đo 47 Hình 2.3: Máy quét laser 47 Hình 3.1: Độ cong vênh 48 Hình 3.2: Biểu đồ thể hiện độ cong vênh của từng loại vật liệu khác nhau. 50 Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện độ cong vênh của từng loại vật liệu khác nhau. 51 Hình 3.4: Biến dạng cong vênh theo chiều rộng đối với sản phẩm đƣợc độn Talc 54 Hình 3.5: Biến dạng cong vênh theo chiều rộng đối với sản phẩm đƣợc độn CaCO3 . 56 Hình 3.6: Biến dạng cong vênh theo chiều dài đối với sản phẩm đƣợc độn Talc 57 Hình 3.7: Biến dạng cong vênh theo chiều dài đối với sản phẩm đƣợc độn CaCO3 59 Hình 3.8: Cong vênh theo chiều rộng với tỉ lệ PP + 15%Talc + 15%CaCO3 62 Hình 3.9: Cong vênh theo chiều dài với tỉ lệ PP + 15%Talc + 15%CaCO3 63 Hình 3.10: So sánh ảnh hƣởng của Talc và CaCo3 đến độ cong vênh 65 Hình 3.11: So sánh ảnh hƣởng của Talc và CaCo3 đến độ cong vênh 65 Hình 3.12: Cong vênh theo chiều rộng với tỉ lệ PP + 20%Talc + 10%CaCO3 66 Hình 3.13: Cong vênh theo chiều dài với tỉ lệ PP + 20%Talc + 10%CaCO3 68 Hình 3.14: Cong vênh theo chiều rộng với tỉ lệ PP + 30% chất độn 69 Hình 3.15: Cong vênh theo chiều dài với tỉ lệ PP + 30% chất độn 70 Hình 3.16: Độ cong vênh khi thay đổi nhiệt độ theo chiều rộng 72 iv
8. Hình 3.17: Độ cong vênh khi thay đổi nhiệt độ theo chiều dài 73 Hình 3.18: Độ cong vênh khi thay đổi nhiệt độ theo chiều rộng 74 Hình 3.19: Độ cong vênh khi thay đổi nhiệt độ theo chiều dài 75 Hình 3.20: Kết quả phân tích độ cong vênh 77 Hình 3.21: Cong vênh xét theo chiều rộng khi thay đổi thời gian làm nguội 78 Hình 3.22: Cong vênh xét theo chiều dài khi thay đổi thời gian làm nguội 79 Hình 3.23: Cong vênh theo mô phỏng và thí nghiệm 80 v
9. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CAD : Computer-Aided Design CAM : Computer-Aided Manufacturing CNC : Computer Numercial Control CAE : Computer Aided Engineering NC : Numercial Control VPA : Vietnam Plastics Association AFPI : ASEAN Federation of Plastics Industries AISI : American Iron and Steel Institute ABS:Acrylonitrile-Butadiene-Styrene vi
10. MỞ ĐẦU 1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC a. Ngoài nƣớc: Về lĩnh vực ép phun thì các nƣớc tiên tiến trên thế giới đã có sự nghiên cứu chuyên sâu và đạt đƣợc kết quả nhất định nên đã làm cho công nghệ này ngày càng phát triển và sản phẩm từ ép phun đã đáp ứng đƣợc nhu cầu của thị trƣờng. Sau đây là một số kết quả nghiên cƣu mà tác giả thực hiện đề tài này đã tìm hiểu qua: - F.Alfredo Campo, The complete part designer handbook “ For injection molding of thermoplastics”. - Peter Jones, The mould design guide, Smithrs Rapra, 2008. - Herbert Rees, Mold Engineering, Hanser Verlag, 2002 b. Trong nƣớc: Công nghệ ép phun trong nƣớc ta hiện nay vẫn trong giai đoạn nghiên cứu, phát triển nên về lĩnh vực ảnh hƣởng của chất phụ gia đến tinh chất chi tiết ép phun vẫn chƣa đƣợc nghiên cứu chuyên sâu. 1.2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ngành nhựa ngày càng phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam. Do nhu cầu thực tiễn đòi hỏi những sản phẩm ra đời ngày càng phong phú và đa dạng. Đi cùng với nó là quá trình gia công, lập trình đòi hỏi các thông số chính xác hơn, thiết thực hơn. Hiện nay trong gia công thì các thông số phun ép hầu hết đƣợc lấy ra từ một vài trƣờng hợp thực tế và kinh nghiệm của ngƣời sản xuất. Ngƣời thợ hiệu chỉnh các thông số máy ép phun chƣa có cơ sở rõ ràng, chỉ theo kinh nghiệm. Trong quá trình gia công nhựa PP bằng công nghệ ép phun, một vấn đề thƣờng hay xảy ra là sản phẩm PP (đặc biệt các sản phẩm có độ mỏng cao) thƣờng hay bị cong vênh, không đồng đều về hình dạng Vì thế gây khó khăn trong quá trình láp rắp hoặc sử dụng. Nguyên nhân chủ yếu thƣờng do quá trình co rút không đồng đều, làm nguội không phù hợp. Trƣớc yêu cầu đi sâu vào nghiên cứu, đánh giá các yếu tố ảnh hƣởng đến cong vênh và cơ tính của chi tiết ép phun tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu, tính toán ảnh hưởng của chất phụ gia đến độ biến dạng và cơ tính chi tiết ép phun”. 1.3. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu ảnh hƣởng của thông số phun ép đối với độ cong vênh của sản phẩm nhựa dạng tấm - Mô phỏng các thông sốphun ép trên phần mềm Moldflow 2010 1
11. - Tiến hành ép thực tế và đo cong vênh 1.4. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4.1. Đối tƣợng nghiên cứu - Sản phẩm nghiên cứu là sản phẩm dạng tấm có kích thƣớc 150×30mm, với bề dày thay đổi từ 1mm → 2.5mm - Các loại vật liệu nhựa nhiệt dẻo trong công nghệ ép phun - Hai loại chất độn Talc và CaCO3 - Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là sự thay đổi độ cong vênh của sản phẩm nhựa dạng tấm 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu - Sau khi hoàn thành đề tài sẽ giải quyết đƣợc vấn đề Lựa chọn thông số ép hợp lý để gia công sản phẩm nhựa. Lựa chọn tỉ lệ phối trộn vật liệu hợp lý, phù hợp với yêu cầu của sản phẩm - Đề tài chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu một số yếu tố ảnh hƣởng đến độ cong vênh của sản phẩm ép phun: Ảnh hƣởng của vật liệu ép đến biến dạng cong vênh Ảnh hƣởng của chất độn (Fillers) đến cong vênh Ảnh hƣởng của các thông số ép: Nhiệt độ, áp suất, Ảnh hƣởng của bề dày sản phẩm đến cong vênh 1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1. Về mặt khoa học - Đề tài nhằm làm rõ mối quan hệcủa nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa đối với độ cong vênh (co rút) của sản phẩm nhựa. - Cho thấy ảnh hƣởng của chiều dày sản phẩm đến mức độ cong vênh. - Ứng dụng kỹ thuật mô phỏng trong quá trình nghiên cứu độ cong vênh (co rút) sản phẩm. 1.5.2. Về mặt thực tiễn - Đƣa ra lý thuyết, bảng biểu phục vụ quá trình đào tạo, huấn luyện cho ngƣời trực tiếp đứng máy, thiết lập các thông số phun ép. - Tạo ra tài liệu về các thông số phun ép để tham khảo trong quá trình thiết kế và sản xuất giúp tiết kiệm chi phí sản xuất, thời gian gia công, thiết kế và sửa khuôn. 2
12. CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. TỔNG QUAN VỀ NHỰA 1.1.1. POLYPROPYLENE ( PP) a. Thuộc tính chung của nhựa PP Khối lƣợng riêng 0.9 Modul kéo 73 oF (Mpsi) 0.17 Độ bền kéo (Kpsi) 4.00 Notch Izod impact (ft-lb/in) 0.5-18 Giới hạn nhiệt 212 Độ co ngót 0.5-2 Điểm hóa dẻo (oF) 320 o Tm ( F) 329-338 HTD (oF) 264 psi 120-140 Nhiệt độ quá trình (oF) 390-525 Nhiệt độ khuôn (oF) 85-175 Nhiệt độ sấy (oF) 175 Thời gian sấy (h) 2-3 Polypropylene đƣợc đƣa vào sử dụng từ cuối thập niên 1950 và phát triển nhanh nhất trong nhựa nhiệt dẻo trên thế giới. PP có rất nhiều ứng dụng nhƣ sợi, màng (films), dụng cụ. PP còn thay thế các vật liệu khác, nhƣ sợi thủy tinh, quặng gia cƣờng nhiệt dẻo và kim loại, trong rất nhiều ứng dụng. Polypropylene là sản phẩm trùng hợp từ đơn phân propylene với chất xúc tác titan. Có ba loại cấu trúc PP : isotactic, syndiotactic, và atactic. Cấu trúc chính của PP là isotactic semi-crystalline cấu trúc xoắn ốc.Cấu trúc này có cơ tính tốt nhƣ cứng, độ bền kéo. Các thuộc tính này đƣợc tăng lên khi có các chất độn nhƣ: talc, CaCO3, hay sợi thủy tinh. Syndiotactic PP đƣợc điều chế bởi nhiều đơn phân đƣợc đƣa vào lần lƣợt từ đầu tới cuối. Cấu trúc này thì dẻo hơn isotactic nhƣng chịu va đập tốt hơn. Atactic PP là sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất.sản phẩm này dƣợc sử dụng hắc ín, keo dính trong sản xuất giày. 3
13. Tất cả các dạng hình thù của PP đều dễ bị oxy hóa bởi sự có mặt của hydro.PP sẽ ổn định dựa vào giảm nhiệt bởi thêm vào các chất chống oxy hóa. Homopolymer có mức độ tan chảy lớn nhất và độ cứng vững rộng. Copolymer kết hợp một lƣợng nhỏ etylen tinh thể thấp, sản xuất nâng cao tính chịu va đập, dẻo, nhƣng độ tan chảy thấp. b. Ưu điểm Nhẹ hơn, mật độ thấp hơn Độ tan chảy cao ( 329-338 oF) Kháng hóa chất tốt hydrocacbon, alcohol, không oxy hóa chất khử Chống bền mỏi tốt Sử dụng cho nhiều phƣơng phám nhƣ: ép phun, áp lực, khuôn thổi, đùn, màng đúc, ép nóng. c. Nhược điểm Bị phá hủy bởi UV Dễ cháy. Ăn mòn bởi dung môi Clo và dung dịch thơm. Khó kết dính, làm giảm sự oxy hóa của 1 số kim loại d. Ứng dụng Làm màng mỏng để bảo vệ thực phẩm, kéo sợi, băng cho dệt may, làm thảm, các loại vải trong y tế. Thiết bị tự động trong ô tô, cửa chớp, hệ thống thông gió. 4
14. Sản phẩm vệ sinh, vật dùng gia đình, khay nhựa dùng trong y tế, lƣới lọc, bình chứa, phần cứng điện, đồ chơi trẻ em, cửa ra vào, va li 1.1.2. POLYVINYL CHLORIDE (PVC) a. Tính chất chung của PVC Khối lƣợng riêng 1.38 Modun kéo 0.35 Độ bèn kéo (Kpsi) 6.00 Khía va đập (ft-lb/in) 0.4-20.0 Giới hạn nhiệt 221 Nhiệt độ làm việc (oF) 140 Độ co ngót 0.1-2.5 Độ vicat (oF) 179-216 o Tm ( F) 360-390 HDT (oF) 264 psi 140-170 Nhiệt độ quá trình (oF) 365-400 Nhiệt độ khuôn (oF) 85-140 Nhiệt độ sấy (oF) 160-180 Thời gian sấy (h) 2-3 5
15. PVC đƣợc đƣa vào sử dụng từ đầu thập niên 1930.Trở thành vật liệu phổ biến trong tòa nhà và trong xây dựng bởi vì thuộc thích của nó, giá cạnh tranh, khả năng chế biến rộng, và bởi vì nó có thể tái chế. PVC tồn tại ở 2 dạng là huyền phù và nhũ tƣơng.Huyền phù chiếm hơn 90% tổng PVC trên thị trƣờng.Chúng đƣợc điều chế từ các hạt màu trắng, thô.Khi trộn với chất độn huyền phù trở thành hỗn hợp bột.nhựa huyền phù có thể sản xuất các loại nhựa bền cho các ứng dụng không cần dẻo, hoặc dẻo đối với các ứng dụng nhựa dẻo. Tất cả nhựa PVC cần phải ổn định nhiệt ở mức cho phép ngoài ra còn không bị suy thoái và phai màu.Phụ gia làm dẻo đucợ thêm vào để gia tăng tính dẻo của hỗn hợp.chúng còn nâng cao đƣợc tính ổn định nhiệt của hỗn hợp. Chất độn đƣợc sử dụng để giảm giá thành của hợp chất nâng cao tính bền, chịu va đập của hợp chất. Nhũ tƣơng chiếm 7% tổng PVC trên thị trƣờng.Chúng có rất nhiều phần tử nhỏ khoảng 1 micromet. b. Ưu điểm Đƣợc tạo ra bằng tất cả các phƣơng pháp nhiệt dẻo. Độ dẻo rộng, có thể thay đổi mức độ dẻo Giá tƣơng đối thấp Không dễ cháy, độ bền mỏi cao, chống thấm nƣớc tốt. c. Nhược điểm và hạn chế Bị ăn mòn nghiêm trọng bởi các dung dịch muối mạnh, nhƣ: hydrocarbon thơm, ketone, este, dung dịch chlorinated Khả năng chịu nhiệt bị giới hạn Bị biến chất vì nhiệt sinh ra acid HCl Dễ bắt màu bởi dung dịch sulfur Độ nhớt cao hơn các loại nhựa khác d. Ứng dụng Trong xây dựng : ống, ống nối, máng dẫn, cửa sổ, cửa ra vào. Làm tấm lát sàn, vỏ cách điện, băng cách điện, ống nƣớc tƣới vƣờn. Làm đồ chơi trẻ em, giày thể thao, dụng cụ trong gia đình, vali, găng tay y tế, túi đựng máu, khay y tế, bao bì đóng gói. 6
16. Một vài ứng dụng của nhựa PVC 1.1.3. ACRYLONITRILE – BUTADIEN – STYRENE (ABS) a. Tính chất chung của ABS Khối lƣợng riêng 1.05 Modul kéo 73 oF (Mpsi) 0.3 Độ bền kéo (Kpsi) 5.00 Khía va đập (ft-lb/in) 2.5- 18 Giới hạn nhiệt 165-185 Độ co ngót 0.4-0.7 Độ vicat (oF) 237 o Tg ( F) 185- 240 Nhiệt độ quá trình (oF) 410-518 Nhiệt độ khuôn (oF) 122-176 Nhiệt độ sấy (oF) 175-185 Thời gian sấy (h) 2-4 Nhựa ABS có bộ cân bằng tốt đối với ép kích thƣớc bề mặt đƣợc kiểm soát, độ bền va đập tốt, và đặc tính mạ kim loại. Nhựa ABS làm rất nhiều vật dụng trong gia đình. Chúng đƣợc tạo ra bởi tổng hợp 3 monomer CH2:CHCN (acrylonitrile),butađien, và styren (styrene). Cấu trúc hóa học của các monomner này đòi hỏi mỗi monomer đều là 7
17. bộ phận quan trọng để tạo nên nhựa ABS. acrylonitrile góp phần ổn định nhiệt, độ bền hóa học, độ cứng bề mặt.butadien thì bền dai, bền va đập, còn styrene thì cứng, bền. ABS là hệ 2 trạng thái stryrene-acrylonitrile hình dạng trạng thái gốc.Trạng thái thứ 2 là cấu hình phân tán của polybutadiene. Đặc tính cân bằng của ABS đƣợc điều khiển bởi hệ số của các monomer và bởi cấu trúc phân tử của 2 trạng thái. Chất ổn định, dầu, thuốc nhuộm màu, và các loại chất độn khác đều có thể đƣa vào hỗn hợp.Các sản của ABS làm ra rất phức tạp, phải tính đến sự linh hoạt của sản phẩm trong thiết kế. Nhƣ là kết quả hình thái duy nhất của ABS, hàng trăm sản phẩm khác nhau đã đƣợc phát triển. Nhựa ABS đƣợc đƣa vào 2 nhóm chính: ép phun và ép đùn. Sự khác nhau giữa các lớp chính là độ chảy dẻo, nó thấp hơn đáng kể cho nhựa ép phun. ABS tiêu chuẩn đƣợc nhóm lại theo độ chịu va đập trung bình, cao, và rất cao. ABS tiêu chuẩn có độ bóng bè mặt thấp, cao, rất cao. Loại tiêu chuẩn của ABS thƣờng thấy Underwriter’s Laboratoies cháy chậm.vật liệu chống cháy có UL-94 V0 với độ dày nhỏ nhất là 0.62, và UL-94 5V độ dày thấp nhất là 0.125. ABS có methy methacrylate cung cấp truyền ánh sáng 72% và phủ mờ 10%. Sự pha trộn ABS- PVC nằm trong mức độ bóng bề mặt cao, thấp. Hỗn hợp ABS-PC sử dụng cho ép phun, phủ.ABS-SMA có sức chịu nhiệt thích hợp cho ép phun, đùn, và phủ.Hỗn hợp của ABS- PA thích hợp cho ép phun. ABS là sự lựa chọn hoàn hảo dùng trong hỗn hợp, pha trộn. Khi các nhựa đƣợc phối trộn, đặc tính tốt của mỗi loại đều đƣợc giữ lại, hoặc đƣợc nâng cao.Trong khi các đặc tính không tốt sẽ đƣợc giảm đi.ABS-PC và ABS-PVC là các hỗn hợp đƣợc đứng vững trong thời gian dài. b. Ưu điểm Độ bền va đập cao, tính bền. Độ rão thấp (creep) Tính bền cao Vỏ bọc kim loại Làm biến đổi hệ thống nhiệt dẻo Nhựa có trọng lƣợng nhẹ c. Nhược điểm 8
18. ABS thì kháng axit, kiềm, muối, tinh dầu, và một số loại thực phẩm và một số sản phẩm dƣợc. ABS bị ăn mòn bởi nhiều dung môi, bao gồm cả xê tôn và este Độ bền điện môi thấp Độ dãn có giá trị thấp Nhiệt độ làm việc còn ở mức thấp Trong đó tính chất cơ học của phần đã hoàn thành không ảnh hƣởng bởi độ ẩm, sự hiện diện của nó trong quá trình chế biến có thể gây ra một số vấn đề. Mức độ ẩm phù hợp tối đa 0.2% cho ép phun và 0.03% cho ép đùn có thể đạt đƣợc bằng cách dùng máy sấy tách hút ẩm. d. Ứng dụng Thiết bị làm lạnh: làm cửa và khay đựng thức ăn trong tủ lạnh. Đùn và đúc bao gồm ABS đƣợc dùng làm đĩa crisper, kệ, kệ đỡ, thiết bị lạnh, hộp khóa nẩy. Đồ gia dụng nhỏ và các dụng cụ máy: máy sấy tóc, bàn ủi, máy trộn, máy pha café, bộ phận xử lý thức ăn, quạt điện, máy hút bụi, máy khoan, lá quạt gió, máy cắt cỏ. Ứng dụng tự động: bảng điều khiển, đồ trang trí trong ô tô, đai an toàn, ngăn đựng găng tay, cửa van thẳng. Thùng rác, ống thông gió, khớp nối ống, bể lọc. Viễn thông: điện thoại bàn, điện thoại di động, máy đánh chữ, bàn phím máy tính. Đồ điện: băng video, tivi, thiết bị nghe nhìn, máy tính, đĩa mềm, máy in, máy photo. Các ứng dụng khác: cặp tài liệu, hộp đựng mỹ phẩm, bao bì gia dụng, đồ chơi trẻ em, dụng cụ chụp ảnh. 9
19. Một vài ứng dụng của nhựa ABS 1.1.4. HIGH TEMPERATURE NYLON (HTN) a. Tính chất chung của HTN Khối lƣợng riêng 1.44 Modul kéo 73 oF (Mpsi) 1.5 Độ bền kéo (Kpsi) 32.0 Khía va đập (ft-lb/in) 1.8 Giới hạn nhiệt 440 Nhiệt độ làm việc (oF) 315 Độ co ngót (%) 0.2-0.6 o Tm ( F) 570 o Tg ( F) 270 Nhiệt độ quá trình (oF) 580-260 Nhiệt độ khuôn (oF) 260-300 Nhiệt độ sấy (oF) 175 Thời gian sấy (h) 2-16 Có một khoảng cách giữa nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật và polycarbonate, nylon 6/6, acetal, và các polymer có chất lƣợng rất cao nhƣ là PEI, PEEK, LCP, và một nhóm nhựa tƣơng đối mới với tên gọi chung nylon nhiệt độ cao. Các nhựa HTN là các liên kết hóa 10
20. học ( nhƣng không đồng chất). Các loại nhựa dƣới đây của HTN đã có trên toàn thế giới: Nylon (4.6) Polyphthalamide PPA (6T/6I/66) Nylon (6,T/D,T) Nylon (6/6T) Nylon (6T/6I) Nylon (66/6T) HTN, một dòng polyamit (polyamide) thơm, béo, đƣa ra nhiều lớp, khác sử dụng sợi thủy tinh, chất độn vô cơ, chất chống cháy, điều chỉnh va chạm. HTN cũng cung cấp thêm vào 500F hoặc nhiệt độ của quá trình cao hơn nylon tiêu chuẩn. Tuy vậy các máy ép chỉ chạy nylon 6 và 6/6 sẽ không thay đổi khuôn hoặc máy khi chạy HTN, chắc chắc rằng sẽ đi qua một số quá trình khác. Vô cùng chú ý đến việc sấy khô.Sấy nylon thông thƣờng đòi hỏi phải chứa độ ẩm không lớn hơn 0.2%.1 gói HTN đã đƣợc sấy sơ bộ, nhƣng với khuyến cáo sấy ở 1750F với 2-16 giờ. Nhƣ với tất cả các loại nylon, kích thƣớc cần phải đoc đạc thính toán cả độ co ngót và khuôn bị hút ẩm.Hệ số co ngót khi đúc của những bán tinh thể HTN polyme là giống nhƣ các nylon thông thƣờng.hệ số co ngót từ 0.18-0.22, loại không có lớp gia cƣờng từ 0.02-0.06/loại có lớp gia cƣờng. Sự hút ẩm sẽ làm giảm co ngót.Có thể sử dụng hot runner, nhƣng cần chú ý đến việc điều khiển nhiệt độ. HTN là nhựa bán tinh thể. Bằng cách tăng nhiệt chảy trong quá trình, nó làm tăng độ kết tinh của polymer, do đó việc tăng thêm post-mold kích thƣớc ổn định và nâng cao đƣợc cơ tính của vật liệu. Độ chảy nhớt của HTN đƣợc gia tăng, nó không chảy nhƣ nƣớc, dễ làm thành dòng nylon, nhƣng lợi thế là chống thấm khi nhiệt độ khuôn thấp (1800F). Một trong các thông số của nhựa HTN là chu kỳ ép. Các vật liệu này đông lại rất nhanh trong lòng khuôn trƣớc khi trƣớc khi khuôn đẩy ra.Họ vật liệu này có thể mang cùng tên với nylon, nhƣng chúng có chỉ số chất lƣợng vƣợt trội so với vật liệu nylon truyền thống. HTN (6,T/D,T) nhóm của polyphthalamides có nhiệt độ chảy 570oF và mang đến khả năng chịu nhiệt rất tốt. FR là nhựa chống cháy, nó có UL-94 V0 có thể đạt đƣợc 0.0031 chiều dày thành. b. Ưu điểm Độ hút ẩm thấp hơn nylon 6 và 6/6 Kích thƣớc ổn định 11
21. Chỉ số rão thấp Cơ tính tốt Hiệu suất nhiệt cao, HTN sử dụng một phần polyeste và một phần nylon, nhiệt độ chảy cao hơn nylon 6/6 50 oF Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh cao (275 oF) c. Nhược điểm Yếu điểm là độ giãn kém Độ kết tinh thấp (cần nhiệt độ khuôn 300 oF) Việc sấy nhựa gặp vấn đề. Độ bền va đập và phần đã đƣợc hoàn thành bị ảnh hƣởng bởi độ ẩm trong quá trình. Độ ẩm lớn nhất cần là 0.2% quá trình, cần sấy từ 2-16h. d. Ứng dụng Transformer tri-clamp Mô tơ nâng của sổ Thiết bị an toàn: hộc đựng cảm biến túi khí, ABS ( cảm biến phanh), cảm biến tốc độ, cảm biến nhiệt độ. Cuộn selonoid Đầu cắm điện Động cơ tự động, vòng đệm, role thời gian 1.1.5. ACETAL (POM, Polyacetal) a. Tính chất chung của Acetal Homopolymer Trọng lƣợng riêng 1.42 Modun kéo 73oF (Mpsi) 400.00 Độ bền kéo hiệu suất (Kpsi) 10.0 Bền va đập 73oF (ft-lb/in) 1.3 Nhiệt giới hạn 230 ( short) Nhiệt tạm thời. (oF) 195 ( long) Co ngót (%) 1.9-2.3 o Tm ( F) 350 o Tg ( F) -90 Nhiệt quá trình. (oF) 375-450 Nhiệt khuôn. (oF) 140-200 12
22. S K L 0 0 2 1 5 4