CHƯƠNG 3 :CÔNG NGHỆ CÁN Cán là sự ép đùn một khối lượng nguyên liệu giữa hai trục song song xoay tròn liên tục để tạo ra sản phẩm dạng màng hay dạng tấm. Công nghệ cán được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất nhựa nhiệt dẻo, cao su, giấy và vải không dệt. Bằng công nghệ cán, nhiều loại polymer sẽ được tạo thành các sản phẩm dạng tấm mỏng có chất hoá dẻo hoặc không. Đó là poly (vinyl chloride) (PVC), poly (acrylonitrile – butadien – styrene) (ABS), polyurethane (PV), cao su styrene – butadiene (SBR), cao su thiên nhiên (NR) . . . Sau khi trộn kín khối nhựa được nhả xuống máy cán 2 trục để tiếp tục hoàn tất quá trình nhựa hoá. Mặc dù được trộn ở cường độ cao, tuy nhiên trộn kín làm giảm cấp polyme rất lớn, truyền nhiệt trong toàn khối khó và chủ yếu là do nhiệt ma sát nội hơn nữa còn phải qua máy cán 2 trục để cán tấm Cấu tạo Cấu tạo bên ngoài: Hai trục đặt trên bốn gối đỡ, được bôi trơn b ằng hệ thống dầu bôi trơn tuần hoàn. Môtor hoạt động thông qua vành đai và hệ thống bánh răng làm quay thanh truyền, thanh truyền quay làm trục nghiền quay. Trục sau cố định, trục trước di chuyển được trong mặt phẳng nằm ngang. Bộ phận điều chỉnh khe hở trục thao tác bằng tay. Hai tấm chắn hình chữ V ở trên phía hai đầu của hai trục ngăn chặn nguyên liệu không rơi vào các đầu trục. Hệ thống thắng từ và các công tắc an toàn để ngừng máy khẩn cấp khi gặp sự cố. Cấu tạo bên trong: Trục nghiền có dạng ống lồng ống. Bên trong có một thanh dài đường kính khoảng 60 mm chạy dọc có chiều dài khoảng ¾ trục cán. Ống này dẫn dầu phun vào thành trong trục thông qua lỗ ở cu ối thanh với áp lực 5 - 7 kgf/cm2. Dọc thành trong trục là những vách ngăn giúp cho đường đi của dầu tăng lên nhờ đó dầu truyền nhiệt đều hơn ra lớp vỏ. Cơ chế hoạt động Dòng keo sau khi ra khỏi máy nấu chưa nhựa hoá hoàn toàn có dạng đục và còn bột trắng, được dẫn vào máy nghiền A. Tại máy nghiền A: Dưới tác dụng quay ngược chiều của hai trục với vận tốc khác nhau và hai trụ c được gia nhiệt nóng bằng dầu nên keo sẽ được nhựa hóa tiếp tục. Kết hợp với việc đặt các dao cắt và các trụ đảo keo để tự đảo trộn. Mục đích cắt đảo trước hết là để di chuyển nhựa qua dầu kia máy cán. Thứ hai là để đảo trộn tạo sự đồng nhất trong vật liệu. Nếu không cắt đảo, ngoài việc không di chuyển được vật li ệu, còn tạo một lớp keo chết. Tại máy nghiền A keo được nhựa hóa sơ bộ, khối keo chuyển sang hơi trong (nhựa hoá khoảng 80%), sau đó chuyển lên băng tải sang máy nghiền B. Tại máy nghiền B, nguyên tắc hoạt động tương tự máy nghiền A. Trên bề mặc trục máy cán B còn có các tấm chắn (như hình vẽ) trên bề măt trục và chia trục làm 3 phần. Mục đích của việc này là để tránh tình trạng keo cấp vào l ẩn với keo cũ ở trên máy. Muốn qua được bên kia keo vào phải đi qua khe trục và được bộ phận cắt đảo chuyển dần sang ngăn kế bên và tiếp tục như thế đến ngăn cuối cùng. Việc này giúp cho quá trình trộn keo tốt hơn. Sau khi ra khỏi máy cán B tấm keo phải có bề mặc bóng láng, màu sắc đồng nhất, không có vệt màu, có độ trong, mặc cắt của tấm keo màu sắc phải đồng nhất. Ngoài ra keo không đượ c quá nhớt để tránh đứt keo. Dòng keo tại máy nghiền B đạt nhựa hoá khoảng 97% thì được đưa vào máy lọc. Thông số kỹ thuật Trục cán nghiền A Kích thước hình học của máy nghiền A: 66cmx213cm. Vận tốc trục: trục trước: 17rpm; trục sau: 20rpm; tỷ tốc:1:1.17 Nhiệt độ:170 - 1900C. Thời gian lưu: keo được trộn khoảng 3 - 4 phút khi nhìn thấy độ trong vừa thì đưa lên máy nghiền B thông qua băng tải Trục cán nghiền A Kích thước hình học của máy nghiền B: 61cmx183cm. Vận tốc trục: trục trước:16rpm; trục sau: 20rpm; tỷ tốc: 1:1.25 Nhiệt độ: từ 160 -1800C. Th ời gian lưu: keo được nghiền đến khi bề mặt bóng láng và có độ trong cao sau đó mới đem lên máy lọc thông qua băng tải Cao su đàn hồi và nhựa nhiệt dẻo: Quy trình dẻo hoá Hình 1: Dây chuyền các công đoạn sản xuất màng PVC Quy trình cán các loại cao su đàn hồi hay nhựa nhiệt dẻo được tiến hành theo dây chuyền với nhiều công đoạn khác nhau. Trong hình 1 mô tả các công đoạn điển hình để sản xuất màng PVC; trong đó quy trình cán là công đoạn quan trọng nhất. Ở đây ta chỉ đề cập đến bộ phận cơ bản của máy cán là trục cán vì các bộ phận khác đều hoạt động với mục đích là làm cho trục cán hoạt động nên khi đề cập đến kết cấu và hoạt động của nó sẽ nhắc tới. * Trục cán : - Cấu trúc : các trục cán được đặt trong một khung cứng, song song và quay trong các ổ lăn , như vậy mới có thể đạt độ chính xác phù hợp. Các trục cán Hình thành nhiệt, dát mỏng, in ấn, cắt rọc, bao bì ra sản phẩm cuối cùng Bán hoặc dùng để nghiên cứu. Kiểm tra chất lượng nguyên liệu thô Kiểm tra chất lượng sản phẩm Cuộn màng và sắp thành đống Cắt gọt và ép thành tấm (nếu có) Làm nguội Đo lường không phá huỷ với sự hồi tiếp Hồi phục và tôi luyện Chạm nổi (nếu có) Hoá dẻo và kéo căng (nếu có) CÁN Cho nguyên liệu vào khe trục cán đầu tiên có thiết bị cảnh báo kloại Nghiền Thêm chất trợ gia công Cho bột vào với tốc độ thích hợp Kho dự trữ bột kim loại tự do Loại bỏ tạp chất kim loại Pha trộn kỹ Làm nguội Đơn pha chế chi tiết Kho nguyên liệu thô đều cách nhau một khoảng cách (khoảng cách đó phải được xác định chính xác) Ở mỗi đầu trục là hệ thống cung cấp chất lỏng gia nhiệt , bên canh đó là hệ thống mô tơ điện một chiều làm quay trục cán. Trục cán chịu tải trọng uốn lớn do đó chúng cần thiết phải có sự đàn hồi và vỏ cứng. Mặt khác cũng cần phải tạo cho chúng bề mặt có độ bền mỏi tốt. Trục cán phần lớn được chế tạo bằng thép đúc hoặc thép được tôi bề mặt để chịu độ uốn lớn. - Cấu trúc hệ thố ng trục cán : hệ trục cán có thể đặt chéo trục với nhau hoặc được uốn cong trục cán cuối cùng với mục đích tránh việc trục cán cong ngoài y muốn kĩ thuật • Chú ý : Trong quá trình làm việc trên trục cán xuất hiện những lực khá lớn, như vậy các trục cán sẽ bị uốn cong và nếu như vậy thì hình dáng, kính thước kĩ thuật của sản phẩm sẽ bị thay đổi vì vậy cầ n có biện pháp kĩ thuật để khắc phục điều đó. Î Có một số cách giải quyết cơ bản sau : + Mào định hình ( tạo dạng bom bê ) : Các trục cán được đặt chéo nhau, tạo ra momen chống trong trục cán làm trục cán uốn cong trở lại. + Phương pháp đặt chéo trục bằng cách : trục đứng trước trục cuối cùng sẽ được quay đi một góc so với các trục khác, như vậy khe hở giữ a các đầu trục sẽ rộng hơn các khe hở ở giữa. + phương pháp chống uốn được thực hiện ở trục cán cuối cùng bằng piston thủy lực bộ phận này được lắp vào guồng trục được nối dài ra. Æ Nhận xét : với các cách giải quyết này chỉ có thể khử độ uốn hạn chế, do đó thông thường hai trục cuối cùng cần thiết phải có dạ ng bom bê, việc mào tạo hình bom bê , việc mào tạo hình bom bê được thực hiện trong trạng thái nung nóng, như vậy có thể thực hiện độ chính xác tốt nhất của dạng bom bê. III/ Các dạng máy cán cơ bản Thông thường thì người ta thường sử dung các loại máy cán có 4 hoặc 5 trục cán xếp theo dạng chữ I, L, F, Z. Việc sản xuất các loại mặt hàng khác nhau về kích thước, hình dáng tính chất khác nhau thì sự sắp xếp trục cán cũng sắp xếp theo hình dạng khác nhau. 1/ Máy dạng chữ L Thiết B ị Cán Loại Chữ L - Ưu điểm : Máy hình chữ L có khe vật liệu ở phía dưới vì vậy sẽ thuận tiện về màu tiếp liệu và đường nhập liệu ngắn hơn (thường dùng gia công loại PVC cứng) - Nhược điểm : khó gia công PVC mềm thành màng vì hơi nước của chất hóa dẻo sẽ tụ lại trên màng. Nếu như vậy thì sẽ làm chất lượng màng giảm đi. Vì vậy người ta hay dùng loại máy cán hình chữ F để chế tạo màng mỏng. 2/ Máy cán dạng chữ F Thiết Bị Cán Loại Chữ F Thường dùng để chế tạo màng mỏng do nó có khe vật liệu ở phía trên đối ngược với máy hình ch ữ L. Bên cạnh đó máy hình chữ F cũng có đường nhập liệu dài hơn. 3/ Máy cán trục hình chữ Z dùng để phủ bọc nhựa PVC lên vải hoặc giấy. Thiết Bị Cán Loại Chữ Z 4/ Máy cán trục chữ I (ít dùng trong công nghiệp chất dẻo) Do việc tiếp liệu của loại máy này tương đối khó khăn. Thiết Bị Cán Loại Chữ I Đặc điểm thiết bị Máy cán là thiết bị đắt tiền, do đó sẽ không kinh tế nếu như nguyên công làm nhuyễn dẻo cũng thực hiện trên trục cán. Î Vì vậy mà người ta thường hóa dẻo và trộn các chất độn trước khi cán bằng máy trộn 2 trục hoặc bằng máy đùn trục vít. 2/ Tính chất cho vật liệu được cán Vật liệu được cán thường là những chất dẻo. Vì phầ n lớn các chất dẻo có vùng chảy dẻo xác định rõ ràng, độ nhớt đủ lớn nên phù hợp với phương pháp cán. Một số chất dẻo thường dung để cán và tạo ra màng mỏng, tấm như: -PVC cứng và mềm -Các copolymer. -Polistrol dai và ABC. -Các ete xelulo. -Các chất Poliolefin. Tính chất cho vật liệu được cán Vật liệu được cán thường là những chất dẻo. Vì phần lớn các chất dẻo có vùng chảy dẻo xác định rõ ràng, độ nhớt đủ lớn nên phù hợp với phương pháp cán. Một số chất dẻo thường dung để cán và tạo ra màng mỏng, tấm như: -PVC cứng và mềm -Các copolymer. -Polistrol dai và ABC. -Các ete xelulo. -Các chất Poliolefin. II/ Quy trình cán của máy cán và các quy trình với một số yêu cầu liên quan Thường được thực hiện bằng hai công đoạn 1/ Công đoạn hóa dẻo (nhuyễn hóa) Việc đầu tiên củ a dây truyền cán là định lượng giúp ta cung cấp cho vật liệu những liều lượng chất phụ gia thích hợp theo đơn liệu. - Các phần liệu đã được cân được đưa vào máy trộn sau khi trộn là nguyên công hóa dẻo (có thể hóa dẻo liên tục hoặc từng mẻ) + Máy hóa dẻo từng mẻ thì dùng thùng khuấy rô to hoặc có thể là máy trộn hai trục cán. Nhưng thuận tiện hơn vẫn là hóa dẻo bằng phương pháp liên tục vì nó đạt được độ nhuyễn tốt và cho chất lượng màng mỏng cao thường là máy trộn trục vít. Chất dẻo sau khi được hóa dẻo thì phần lớn các trường hợp được chuyển sang máy trộn trục cán để tiếp tục trộn nhuyễn và làm sạch hơi nước bên trong lòng vật liệu. Các trục cán trên máy trộn không song song với nhau nên khối chất dẻo chảy dẻo sẽ được chuyển từ đầu này sang dầu kia của trục cán. Ở vị trí này người ta dùng dao cắt vật liêu thành dải băng và dùng băng tải chuyển sang máy cán. Î Như vậy khối vật liệu được đưa vào trục cán sẽ đồng đều và vừa với lượng mà trục cán sẽ làm việc được. (nêu làm ngược lại vật liêu sẽ bị đống trước trục cán và sẽ nguội làm chất lượng màng bị kém đi.) • Thông thường để bảo vệ bề mặt trục cán khỏi bị kim loại làm hư người ta lắp ở phía băng dụng cụ loại trừ các phân tử kim loại tồn trong khối vật liệu được hóa dẻo. • Và để loại trừ các vật liệu tạp trong chất dẻo, ở khu vực gần trục cán người ta đăt máy đùn trục vít có bộ phân lưới lọc Chất dẻo được đưa vào máy cán thường được ùn lại trước cặp trục đầu tiên, đó là vùng xoáy. Điều quan trọng là trong quá trình cán vùng xoáy đó luôn luôn được luân chuyển và càng nhỏ càng tốt để tránh bị nguội bề mặt vật liệu. Chất dẻo sau khi được đưa vào khe trục cán sẽ dính lên trục cán có có tốc độ dài hơn hoặc nóng hơn, nhám hơn và cứ như thế nó được đưa vào khe trực tiếp. tr ước mỗi khe đều phải xuất hiện vùng xoáy. Chất dẻo sau khi được đưa vào khe trục cán sẽ dính lên trục cán có tốc độ lớn hơn hoặc nóng hơn, nhám hơn và cứ như thế nó sẽ được đưa vào khe trục tiếp theo. (trước mỗi khe trục đều phải xuất hiện vùng xoáy.) - Vì tốc độ dài của trục theo phương kéo dài ngày càng lớn vì vậy điều quan trọng là phải làm sao để dọc theo trục cán nhiệt độ phải đồng đều. vì nếu có sự chênh lệch nhiệt độ sẽ xuất hiện sự thay đổi về đường kính trục cán dẫn đến bề dày của màng sẽ không đồng đều. Ævì vậy các trục cán thường được nung nóng bằng nước nóng dưới áp lực cao và các kênh dẫn nước nóng thường đặt bề mặt trục khoảng 500 mm. [...]... 1981 1982 19 83 Công trình xây dựng 107 84 105 104 109 Phương tiện 59 42 45 37 41 Đồ nội thất 89 70 62 55 60 Tiêu dùng 107 102 108 102 116 Bao bì 32 34 36 32 35 Điện 3 3 4 4 5 Các thứ khác 11 9 8 4 5 Tổng cộng: 408 34 4 36 8 33 8 37 1 a Mục 47 Tiêu chuẩn sản phẩm, theo tiêu chuẩn ASTM (40), SPI (50) và ANSI (51) Vấn đề an toàn và sức khoẻ: Hầu hết các nguy cơ trong thiết bị cán là do băng cán thường di... máy cán Ta thường sử dụng máy cán bốn trục hình chữ L ngược; trong đó có ba khe trục kích thước lớn lần lượt là 1,52 mm; 0,76 mm và 0 ,38 mm; cho ra sản phẩm có kích thước 0,4 – 0,5 mm Sản phẩm dạng tấm thường dày hơn 1 ,33 lần so với khe trục cuối cùng của máy cán Hình 3: Khu phức hợp và các công đoạn của dây chuyền cán So với các quy trình sản xuất sản phẩm dạng tấm khác thì tốc độ của quy trình cán. .. vốn cán của công nghệ cán và sự hồi phục biến dạng sau khi kéo giản ở nhiệt độ thấp hơn 1500C Ý nghĩa kinh tế: Phần lớn loại nhựa sử dụng cho công nghệ cán ở Mỹ là nhựa PVC, sản xuất ra các sản phẩm màng và tấm có số lượng nhiều nhất Số liệu của bảng 2 chỉ hàm lựợng nhựa PVC, trong thực tế còn có thêm chất phụ gia và các loại polymer khác Bảng 2 :nhựa PVC cho công nghệ cán ở thị trường Mỹ , 1 03 ta... dụng trong máy cán cao su và nhựa nhiệt dẻo gần máy trộn theo mẻ Banburry, máy trộn liên tục Farrel (FCMS), Buss ko – kneaders và máy ép đùn Plantery qear Extruder Sản phẩm có độ dày lớn Sản phẩm có độ dày nhỏ Nhiệt độ Tốc độ trục, Nhiệt độ Tốc độ trục, trục,0C m/phút trục,0C m/phút 1 175 38 170 80 2 178 39 1 73 82 3 181 42 176 85 4 184 45 179 88 Thứ tự trục Tốc độ cán: Sản phẩm PVC sau khi cán càng cứng... các quy trình gia nhiệt và làm lạnh trong quá trình cán, cũng như tốc độ và sức căng của băng cán ở mỗi giai đoạn trước đây Ở giai đoạn cuộn khi phải ngưng lại để cắt băng cán là các sản phẩm có độ dày cao hay có chất hỗ trợ thì phải sử dụng một bình ắc quy Còn trong các máy cán hiện đại có thể kiểm soát sức căng của băng cán chính xác, có thể cắt băng cán hay thay đổi trục một cách tự động mà không cần... lệch trục cán Trong công nghệ cán chất dẻo, sự đền bù cho độ sai lệch trục cán được thực hiên bằng cách kết hợp 3 phương pháp: đặt xiên trục, trục được chế tạo cong, và mào định hình Đặt xiên trục có thể làm tăng độ tách trục ở các khoảng cuối nhưng không làm thay đổi ở khoảng giữa Thông số của đặt xiên trục được miêu tả ở hình 6 và sự đền bù chịu ảnh hưởng bởi độ xiên (12, 13) theo công thức sau: 2x... nữa Bên d dưới cùng có đặt một bể chứa chất phủ (Hình 5) hoặc vòi phun áp l 5 i lực (Hình 6) Trục b cao bọc Hình 5 Máy tráng cánh gạt có trục lấy chất lỏng Tr c b c cao Ch t ph (B b á Cánh g t Hình 6 Mép phủ cánh gạt có bể bơm áp lực Công nghệ tráng này là một trong những công nghệ ít ổn định nhất Nó phụ thuộc nhiều vào chất lượng của chất phủ, quá trình vận hành thiết bị lâu, tốc độ cao 1.1.4 Máy tráng... kiện và công thức của quá trình cán mới được tối ưu hóa Thiết bị: Các máy cán đời mới hiện nay có nhiều công dụng và chức năng, cho ra sản phẩm có chất lượng tốt hơn và tốc độ các công đoạn cũng cao hơn Nhờ kiểm soát được tỷ lệ ma sát mà nguyên liệu di chuyển tốt hơn trong các trục cán Độ chính xác của mặt cắt sẽ tăng thêm nếu nguyên liệu được nghiền nóng trong máy cán ở nhiệt độ cài đặt Nhiệt độ nguyên... sử dụng các trục cứng hơn * Những vấn đề cần chú ý: Các công đoạn như chuẩn bị công đoạn cho quá trình cán, điều kiện cán, đo độ dày, kiểm tra chất lượng và đóng gói cần chú ý loại polymer được cán có tính chất như thế nào Một số lưu ý khác như polymer có dát mỏng thành dạng vải hay không, miếng cán được chạm nổi hay cắt rọc, các yêu cầu của sản phẩm như bóng hay không bóng; các sản phẩm có cần những... trục cán cuối cùng, nếu không có phương pháp khắc phục thì độ dày của dải băng sẽ bị sai lệch Để đơn giản hóa, ta thừa nhận nguyên liệu được nạp cho trục theo một hằng số Biểu thức sai lệch trục ở dạng hình học đơn giản tác dụng cho trục cán cuối cùng (11) được mô tả ở hình 5 Độ sai lệch là: y max y = y max − 2 5ql 4 ⎡ 24 ⎛ h ⎞ ⎛ D ⎞ ⎤ = ⎢1 + ⎜ ⎟ + 2⎜ ⎟ ⎥ 38 4 EI ⎢ 5 ⎝l⎠ ⎝ l ⎠ ⎥ ⎣ ⎦ 5ql 4 18 EI (2) ⎧⎡ 3 . CHƯƠNG 3 :CÔNG NGHỆ CÁN Cán là sự ép đùn một khối lượng nguyên liệu giữa hai trục song song xoay tròn liên tục để tạo ra sản phẩm dạng màng hay dạng tấm. Công nghệ cán được ứng. 1 ,33 lần so với khe trục cuối cùng của máy cán. Hình 3: Khu phức hợp và các công đoạn của dây chuyền cán. So với các quy trình sản xuất sản phẩm dạng tấm khác thì tốc độ của quy trình cán. nhiệt độ trục hay trục cán bị hỏng. Sự đề n bù cho độ sai lệch trục cán. Trong công nghệ cán chất dẻo, sự đền bù cho độ sai lệch trục cán được thực hiên bằng cách kết hợp 3 phương pháp: đặt xiên