Tài liệu Tiểu luận đề tài công nghệ rtm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM TIỂU LUẬN Đề tài: Công nghệ RTM GVHD: Nguyễn Hưng Thủy SVTH: Nhóm 5 DANH SÁCH NHÓM Tên MSSV Nguyễn Huỳnh Lan Hương 2004120038 Huỳnh Thị Ngọc Ánh 2004120085 Thạch Thị Thu Sương 2004120004 Nguyễn Hữu Thiên An 2004120092 CÔNG NGHỆ RTM: là phương pháp dùng áp suất thấp đưa vào trong khuôn kín, tạo sản phẩm composite có sự kiểm soát chặt chẽ về hình dạng preform (sợi) và nhựa. 1. RTM là gì? Công nghệ RTM (Resin Transfer Molding): là một công nghệ sản xuất composite: nhựa được chuyển vào khuôn trong điều kiện áp suất thấp, khuôn kín tạo ra sản phẩm có bề mặt chất lượng cao, kích thước chính xác. Sản phẩm có hàm lượng sợi cao , chiếm 40 đến 50 % . RTM có thể tạo sản phẩm từ đơn giản, tính năng thấp đến sản phẩm phức tạp tính năng cao, từ sản phẩm có kích thước nhỏ đến sản phẩm có kích thước rất lớn. 2. Nguyên vật liệu: - Nhựa nền là polymer nhiệt rắn dạng lỏng: epoxy, polyester, vinyl ester, phenolic. - Sợi gia cường là sợi thủy tinh, sợi aramid, sợi cacbon… - Ngoài ra, còn có các thành phần khác như độn (filler), chất xúc tác (catalyst), chất xúc tiến (promoter), màu, chất chống cháy. - Nguyên liệu được chọn trên tiêu chí giá thành, cơ tính, tính chất bề mặt, hoặc có thể trung hòa các yếu tố này. - Sợi gia cường được đưa trước vào khuôn, thường là sợi Mat (chopped strand mat) hoặc sợi dệt (woven roving) ở dạng định hình trước (perform). Sau đó, hỗn hợp nhựa, các thành phần khác đã được trộn trước được phun vào khuôn đã có sợi. Nếu yêu cầu gelcoat bề mặt thì gelcoat được phun vào khuôn trước khi đặt perform vào khuôn. 2.1. Dung môi – tác nhân kết mạch: - Trong thành phần luôn chứa một lượng nhất định tác nhân kết mạch. Tác nhân kết mạch này thường là mono styrene hay vinyl toluene. Trước lúc phản ứng thành phần này có vai trò như dung môi để điều chỉnh độ nhớt của nhựa. - Để giảm bay hơi đồng thời làm tăng tính chất cơ lý của sản phẩm người ta dùng vinyl toluene thay cho styrene. 2.2. Xúc tác và xúc tiến: - Để tạo gốc tự do khơi mào cho phản ứng đóng rắn xúc tác phải được hoạt hóa bởi xúc tiến thích hợp. Tùy vào điều kiện đóng rắn và yêu cầu công nghệ mà người ta dùng các hệ xúc tác và xúc tiến cho phù hợp. - Để chọn chất xúc tác và xúc tiến phù hợp người ta quan tâm đến các thông số: nhiệt độ của quá trình đóng rắn, thời gian đóng rắn. Bên cạnh đó người ta còn quan tâm đến: điểm nhiệt của quá trình đóng rắn, thời gian lưu cho hỗn hợp… - Hiện nay viêc phân chia các hệ xúc tác và xúc tiến người ta dựa theo rất nhiều các tiêu thức như: thời gian đóng rắn, nhiệt độ quá trình đóng rắn… Nhưng hiện nay việc phân chia phổ biến nhất là theo nhiệt độ của quá trình đóng rắn. Việc phân chia hệ xúc tác và xúc tiến theo nhiệt độ thường theo các nhóm: đóng rắn ở nhiệt độ thấp và đóng rắn ở nhiệt độ cao (nhiệt độ kích hoạt cho quá trình đóng rắn cao hơn nhiệt độ môi trường). 2.3. Các phụ gia và các chất trợ gia công: - Chất phòng lão là chất giúp kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm. Khi sử dụng chất phòng lão người ta hạn chế được việc thoái hóa của sản phẩm nhựa. Quá trình lão hóa sảy ra do các tác nhân có khả năng oxy hóa, điển hình nhất là oxy trong không khí. Sản phẩm bị lão hóa có biểu hiện: lu mờ bề mặt, tạo vảy rạn nứt… Tùy theo yêu cầu của sản phẩn mà người ta dùng chất phòng lão với hàm lượng rất khác nhau trong khoảng 0.10.3%. - Đối với sản phẩm để ngoài trời thường phải bổ sung chất kháng UV hàm lượng sử dụng trong khoảng 0.10.3%. 2.4. Xốp tạo khung cho sản phẩm: - Để sản xuất cấu trúc không gian 3 chiều, người ta dùng các vật liệu xốp để tạo khung định hình cho cốt sợi. - Xốp sử dụng cho quá trình định hình cần đảm bảo các thông số kỹ thuật:  Tỉ trọng ρ=6496 Kg/m3  Nhiệt biến hình ts≥ điểm nhiệt của nhựa trong đóng rắn  Độ biến hình nhiệt thấp - Người ta thường dùng xốp PU (polyurethane). Các xốp này có các ưu điểm:  Chịu được nhiệt độ cao  Kháng dung môi tốt  Độ biến hình nhiệt thấp (đặc biệt là các loại xốp PU cứng). 3. Thành phần công thức : STT Hóa chất 1 Nhựa UP 2 Tác nhân kết mạch 3 Xúc tiến 4 Xúc tác 5 Chất phòng lão 6 Chất kháng UV 7 Màu -Xúc tác chỉ được đưa ngay vào hỗn hợp trước khi sử dụng. Thành phần 70 30 0,03 11,2 0,10,3 0,10,3 -Thông thường việc sử dụng nhựa trên thị trường dạng hỗn hợp, với các thành phần như: nhựa, tác nhân kết mạch (monostyrene), chất xúc tiến, sáp. Thành phần xúc tiến và sáp là có thể hoặc không có tùy theo từng chủng loại. Hai thành phần nhựa và tác nhân kết mạch là luôn có và tỉ lệ giữa chúng ở khoảng 70:30 (theo trình tự). - Tổng thời gian pha trộn xúc tác vào hỗn hợp và thời gian gia công phải đảm bảo đủ an toàn và nhỏ hơn thời gian gel của hỗn hợp. 4. Cách sản xuất và định hình sợi: -Do vận tốc nhựa điền đầy vào khuôn nhanh và nhựa chảy trong khuôn theo dòng nên dễ làm xô lệch hoặc cuốn sợi. Thông thường người ta dùng sợi dạng roving, dạng dệt và dạng sợi mat liên tục. Khi dùng dạng mat người ta có thể định vị và gắng kết sợi nhựa bằng nhựa nhiệt dẻo (khoảng 3-5% khối lượng). -Sau khi định lượng được xếp vào trong khuôn. 4.1. Định hình sợi: - Để thực hiện định hình sợi trước khi cho vào khuôn người ta dùng sợi mat được kết dính bằng nhựa nhiệt dẻo. Quá trình định hình được thực hiện theo trình tự gia nhiệt, định hình. Đối với sản phẩm có cấu trúc không gian 3 chiều người ta thường dùng các loại xốp tạo các sản phẩm sandwich. 4.2. Sơ đồ hệ thống: Hệ thống gồm các cụm chức năng: - Hệ thống bồn (ngăn chứa). - Hệ thống xylanh định lượng (bơm định lượng). - Hệ thống bơm trộn. - Hệ thống chân không. - Hệ thống van chuyển hướng. - Khuôn và hệ thống khép khuôn và chuyển đổi khuôn. 4.2.1. Giai đoạn chuẩn bị: - Đặt các van định hướng sao cho các thành phần (xúc tác-nhựa) tuần hoàn về ngăn chứa. - Mở hệ thống bơm định lượng. - Tiến hành đo tỉ lệ các thành phần hồi lưu. - Hiệu chỉnh bơm định lượng để đạt tỉ lệ cần thiết. 4.2.2. Giai đoạn thực hiện: - Chuyển van định hướng cho chảy xuống khuôn, đồng thời mở bơm trộn. - Mở hệ thống hút chân không. - Khi nhựa điền đầy khuôn:  Chuyển van chuyển hướng cho về trạng thái hỗn hợp.  Khóa van.  Mở chế độ vệ sinh bơm trộn. 4.2.3. Vệ sinh: Sau khi nhựa bơm đầy khuôn ta phải tiến hành vệ sinh hệ thống bơm trộn. Việc vệ sinh được thực hiện bằng cách chỉ cho nhựa vào hệ thống bơm trộn và xả ra ngoài. 4.2.4. Hệ thống chân không: Chức năng của các thiết bị trong hệ thống: Máy b Máy bơm chân không Van 1 chiều Bình chứa chân không Bẫy nhựa Tạo môi trường chân không cho hệ thống Tránh hiện tượng mất áp khi máy ngừng hoạt động Giúp duy trì áp lực chân không trong khoảng thời gian gia công Tách nhựa dư ra khỏi chân không 5. Ưu điểm: - Phun áp suất thấp. (thường là không quá 10 psi trong suốt quá trình điền đầy khuôn). - Sản phẩm có bề mặt chất lượng cao. (láng 2 mặt) - Sản phẩm RTM thông dụng có bề dày 3mm, lượng sợi có thể chiếm tới 4050%. - Kỹ thuật sản xuất tự động nên cho năng suất cao. - Ít phế phẩm. - Sản phẩm đồng nhất. - Khuôn kín: sạch, ít ảnh hưởng sức khỏe, công nhân có tay nghề được đào tạo kỹ thuật cao hơn. - Nhựạ điền đầy toàn bộ khuôn. - Kích thước sản phẩm khá chính xác. 6. Nhược điểm: - Chi phí khuôn mẫu cao. - Tốc độ gia công sản phẩm kéo dài. - Muốn tăng năng suất thì phải dùng nhiệt để đóng rắn,dùng nhiều khuôn. - Sử dụng tỷ lệ xúc tác chính xác.