Luận văn: Thiết kế phân xưởng sản xuất màng mỏng PVC năng xuất 4100 tấn/năm chương 3

19 757 2
Luận văn: Thiết kế phân xưởng sản xuất màng mỏng PVC năng xuất 4100 tấn/năm chương 3

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Luận văn: Thiết kế phân xưởng sản xuất màng mỏng PVC năng xuất 4100 tấn/năm chương 3

Chương 3: Nguyên Liệu NGUYÊN LIỆU Chương 3.1.NGUYÊN LIỆU CHÍNH 3.1.1 PVC n CH2 = CH → (- CH2 – CH - ) n Cl Cl  PVC sử dụng chủ yếu trùng hợp theo phương pháp: – Trùng hợp huyền phù: tạo PVC – S có đặc tính như:  Hút dầu tốt  Độ cao  Giá thành rẻ  Phù hợp để sản xuất sản phẩm phương pháp cán, đùn, đúc tiêm… – Trùng hợp nhũ tương: tạo PVC – E có đặc tính :  Cấu trúc hạt chặt chẽ  Ít hút dầu  Phù hợp để sản xuất sản phẩm từ hỗn hợp PVC + DOP sản phẩm tráng, đúc quay để làm hồ  Phân loại: PVC có loại – PVC cứng: hàm lượng hóa dẻo từ – 5% – PVC bán cứng: hàm lượng hóa dẻo - 15% LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu – PVC mềm: hàm lượng hóa dẻo > 15%  Một số tính chất quan trọng PVC: – Nhiệt độ hóa thủy tinh: Tg ~ 80 0C – Nhiệt độ gia công: 150 – 220 0C – Tuy nhiên PVC có nhược điểm sau: bị phân hủy nhiệt độ 140 0C nên gia công phải sử dụng chất ổn định nhiệt dễ bị ánh sáng làm lão hóa nên nhiều trường hợp phải sử dụng chất ổn định quang – Bằng cách thêm hóa dẻo làm thay đổi độ cứng – Tính chất học cao như: độ bền kéo đứt, độ giãn đứt, tính chất cách điện, chịu ăn mòn cao … – PVC bền hóa chất: acid, kiềm, chất tẩy rửa … – PVC khó cháy có Clo phân tử – PVC sử dụng hầu hết phương pháp gia công – Có thể sản xuất sản phẩm hay đục từ PVC – Có thể sản xuất sản phẩm màu sắc đa dạng – Giá thành vừa phải  Khi sản xuất có giá trị cần lưu ý PVC là: – Giá trị K: K phản ánh độ nhớt dung dịch, phản ánh trọng lượng phân tử PVC K lớn độ nhớt cao Ví dụ: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu – Sản phẩm thông thường màng PVC có K = 65 – 68  Sản phẩm màng bán cứng PVC có K = 57 – 62 – Khối lượng riêng thể tích (g/cm3):  Phản ánh mức độ nén chặt PVC dạng bột – Độ hấp thụ tốc độ hấp thụ dầu DOP:  Độ hấp thụ DOP phản ánh lượng DOP hấp thụ cho 100g nhựa  Tốc độ hấp thụ dầu DOP phản ánh lượng DOP hấp thụ đơn vị thời gian Ví dụ: Đối với sản phẩm có hàm lượng DOP cao, PVC phải có khả hấp thụ tốt DOP để tạo hỗn hợp bột khô có tính chảy tốt Nếu tốc độ hấp thụ DOP độ hấp thụ thấp sau trộn bột không khô, chí DOP không thấm vào nhựa được, chất lượng trộn không đạt yêu cầu thời gian trộn kéo dài suất giảm – Hàm lượng mắt cá:  Là hạt lấm sản phẩm  Nguyên nhân: bụi lẫn vào, công thức bôi trơn không hợp lý nên nhựa nóng chảy không đều, PVC có phân tử có khối lượng lớn mức – Hàm lượng chất dễ bay hơi:  Chất dễ bay hơi, ẩm gây bọt cho sản phẩm Hàm lượng chất dễ bay < 0.3% 3.2.NGUYÊN LIỆU PHỤ 3.2.1 Chất hóa dẻo LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu  Nguyên tắc: – Khi đưa chất hóa dẻo vào PVC, phân tử hóa dẻo len lỏi mạch phân tử PVC làm yếu liên kết mạch làm cho mạch bị cách ly nên mạch mềm cuối tạo PVC mềm  Phân loại: – Chất hóa dẻo chính: có độ tương hợp cao với PVC sử dụng Ví dụ: DOP – Chất hóa dẻo phụ: thường không sử dụng mình, lý sau:  Chúng có độ tương hợp giới hạn với PVC  Giá thành cao nên dùng cần đạt tính chất đặc biệt Ví dụ: o DOA tăng khả chịu lạnh o BBP tăng khả nhựa hóa o Parafin clo hóa giảm giá thành sản phẩm…  Các yếu tố cần quan tâm sử dung hóa dẻo: – Hiệu hóa dẻo độ tương hợp với PVC: Với độ mềm dẻo định, lượng hóa dẻo sử dụng chất hóa dẻo hiệu mạnh ngược lại – Các tính chất gia công như: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu  Độ bay phải đạt nhiệt độ gia công  Khả ảnh hưởng đến thời gian nhựa hóa hỗn hợp  Sự ảnh hưởng đến tính ổn định nhiệt PVC hay không – Các tính chất sử dụng sản phẩm: độ chịu lạnh, tính không cháy, khả bị trích ly dung dịch hóa chất nước, tính độc hại, di hành – Giá thành  Một vài hóa dẻo thông dụng: DOP, DOA, DINP, BBP, EBSO 3.2.2.Chất bôi trơn  Công dụng chế tác dụng chất bôi trơn: – Ngăn chặn PVC không dính vào bề mặt kim loại, tránh việc PVC bị cháy  Cơ chế: Loại chất bội trơn sử dụng tương hợp với PVC, tạo nên lớp màng chất bôi trơn bề mặt kim loại nhựa, dó ngăn chặn PVC bám vào bề mặt kim loại  Chất có tác dụng gọi chất bôi trơn ngoại  Ví dụ: Polyethylene wax, acid stearic… – Giảm ma sát nội sinh gia công, tạo độ nhớt tính chảy thích hợp cho hỗn hợp Vì PVC cứng có độ nhớt cao mà ta dùng biện pháp sử dụng lấy nhiệt để giảm độ nhớt PVC dễ bị phân hủy, cháy  Cơ chế: Loại chất có độ tương hợp tốt với PVC nên nằm xen kẻ vào phân tử PVC làm giảm ma sát phân tử nhựa PVC, nên giảm độ nhớt PVC nóng chảy  Chất có tác dụng chất bôi trơn nội LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu  Ví dụ: Butyl stearate, Ca – St… Ngoài thực tế có nhiều chất bôi trơn có hai tác dụng Ngoài tác dụng bôi trơn chiếm ưu phụ thuộc vào hàm lượng sử dụng  Phân loại: Theo chất hóa học có loại sau: – Hydro carbon: Paraffin, Polyethylene wax… – Các xà phòng kim loaïi: Cd – St, Ca – St, Zn – St… – Acid beùo: acid stearic (A – St)… – Ester: Butyl stearate, Glycerine Stearate… – Alcohol: Polyol, Polyglycol…  Öu nhược điểm chất bôi trơn: – Ưu điểm chất bôi trơn nội:  Tăng tốc độ nhựa nóng chảy, giảm nhiệt độ gia công  Giảm độ trương phồng công nghệ đùn  Hạn chế xuất vệt đường giáp dòng nhựa bị tách dòng chảy đầu khuôn  Ít ảnh hưởng đến độ bám dính mực in, sơn lên sản phẩm  Tạo độ sản phẩm tốt  Ít khả ảnh hưởng khả tạo vết trắng bẻ gập sản phẩm – Nhược điểm chất bôi trơn nội:  Giảm nhiệt độ biến dạng nhiệt  Đôi làm giảm độ bền va đập sản phẩm LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu Có thể gay plate-out (hiện tượng phụ gia không tương hợp trôi  khỏi bề mặt thiết bị gia công  Cần dùng hàm lượng cao có tác dụng hiệu – Ưu điểm chất bôi trơn ngoại:  Ngăn chặn PVC dính vào bề mặt kim loại – Nhược điểm chất bôi trơn ngoại:  Sản phẩm dễ xuất đường giáp dòng  Dễ gây tách lớp sản phẩm gồm có nhiều lớp PVC ghép lại  Làm giảm độ bám dính mực in, sơn lên sản phẩm  Tăng tượng tạo trắng gấp sản phẩm  Làm chậm thời gian nhựa hóa 3.2.3.Chất ổn định  Định nghóa: Là chất – Ngăn chặn phân hủy PVC phản ứng hóa học – Bằng tác dụng bôi trơn, giảm ma sát hay ngăn chặn dính vào bề mặt kim loại  Cơ chế ổn định: – Hấp thụ HCl phát sinh: 2HCl + 3PbO.PbSO4.H2O  PbCl2 + PbO.PbSO4.H2O + H2O – Hấp thụ gốc tự do: R + R2Sn(RCOO)2  R – R + RSn(RCOO)2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu – Ngăn chặn tạo thành liên kết đôi: - CHCl – CH2 – CHCl – CH2 - + P (OR)3 → -CHCl – CH2 – CH – CH2 - + RCl (ổn định chứa photphour) RO – P – OR O - CHCl – CH2 – CHCl – CH2 - + - CH – CH - → - CHCl – CH2 – CH – CH2O O (chất ổn định Epoxy) - HC – CHCl – Chống oxy hóa – Hấp thụ tia UV (ổn định ánh sáng)  Phân loại chất ổn định: Gồm loại sau – Chất ổn định chì – Chất ổn định xà phòng kim loại – Chất ổn định thiếc – Chất ổn định phụ (ổn định chứa photphour, epoxy, chất hấp thụ tia UV, chất chống oxy) Chất ổn định chì: •  Tribasic chì sunphat (TS): 3PbO.PbSO4.H2O  Dibasic chì stearat (DS): 2PbO.Pb(C17H35COO)2 (có tác dụng bôi trơn) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu  Stearat chì (Pb-St): Pb(C17H35COO)2 (có tác dụng bôi trơn) Ưu điểm chất ổn định chì: o Có tính ổn định nhiệt mạnh o Có tính cách điện tốt o Vùng nhiệt độ gia công rộng o Chịu thời tiết tốt o Giá thành vừa phải Nhược điểm chất ổn định chì: o Nếu không xử lý bề mặt độ phân tán o Không tạo màu tươi sáng sản phẩm bị đục o Độc hại o Bị nhiễm màu (hóa đen) tiếp xúc với lưu huỳnh tạo PbS có màu đen Chất ổn định xa phòng kim loại: •  Cd-St: Cd(C17H35COO)2  Ba- St: Ba(C17H35COO)2  Ca- St: Ca(C17H35COO)2  Zn- St: Zn(C17H35COO)2 Caùc chất ổn định xà phòng hợp chất hóa học kim loại gốc acid béo, gốc acid béo có nhiều loại thường dùng Stearate Loại ổn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu định thường không dùng mà dùng kết hợp với nhau, ví dụ: BaSt, Ca- St Zn- St… Thứ tự độ tính bôi trơn sau: o Độ trong: Cd > Ba > Ca > Zn > Pb o Bôi trơn: Pb > Zn > CD > Mg > Ca > Ba Một hỗn hợp gồm có Ba/Cd/Zn thường hay dùng là: BC – 103, Coinex – 1282, CB – 120… Ưu điểm chất ổn định xà phòng kim loại: o Tính ổn định nhiệt tốt o Ít gây mùi chất ổn định thiếc hữu o Có tính bôi trơn o Giá thành vừa phải Nhược điểm: o Gây plateout bề mặt thiết bị Chất ổn định thiếc hữu cơ: •  Dialkyl tin maleate R Sn – (OOC – CH = CH – COO-) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP n Chương 3: Nguyên Liệu R  Dialkyl tin mercaptid R S – R’ Sn R S – R’ Öu điểm chất ổn định thiếc: o Độ ổn định nhiệt tốt o Tạo sản phẩm có độ cao o Tan tốt PVC o Không bị biến màu tiếp xúc với lưu huỳnh Nhược điểm: o Đắt tiền o Không có tính bôi trơn o Mùi khó chịu, vài dạng độc hại o Chất ổn định thiết gốc mercaptide dùng kết hợp với pigment gốc chì làm tối màu sản phẩm • Các chất trợ ổn định: Chất dùng kèm với chất ổn định LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu Có loại sau:  n định Epoxy: dùng kết hợp với ổn định thiết hay xà phòng kim loại hiệu ổn định tăng cao Ví dụ: dầu đậu nành epoxy hóa  Chất ổn định chứa photphour: Tri phenyl phosphate …  Chất chống oxy hóa: Bis phenol Amine…  Chất hấp thụ UV: benzophenone, benzotriazol… 3.2.4.Chất độn  Mục đích làm giá thành sản phẩm – Có nhiều loại, thường sử dụng CaCO3 phân loại theo:  Tỷ trọng thể tích: CaCO3 loại nặng loại nhẹ  Đặc tính bề mặt: loại có xử lý bề mặt không xử lý bề mặt – Mục đích việc xử lý bề mặt cải thiện khả phân tán CaCO vào nhựa, tính chất sản phẩm không suy giảm nhiều, nên sử dụng với hàm lượng cao – Ví dụ: CaCO3 có xử lý bề mặt : NCC-410, TC-1015 – CaCO3 không xử lý bề mặt: NS-400, MS-6…  Ưu nhược điểm chất độn: – Ưu điểm chất độn:  Giảm giá thành sản phẩm  Tăng độ đục cho sản phẩm  Tăng độ ổn định nhiệt ví CaCO3 có tính bazo trung hòa HCl sisnh LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu  Tăng độ cứng cho sản phẩm – Nhược điểm:  Làm tăng độ nhớt hổn hợp nhựa cao nên khó gia công, máy bị nặng tải  Giảm độ bền lý sản phẩm, ví dụ: độ bền xé…  Cần dùng nhiều DOP CaCO3 hấp thu phần DOP  Tăng khả mài mòn thiết bị  Giảm độ bóng sản phẩm  Các yếu tố cần quan tâm sử dụng chất độn: – Cỡ hạt: Hạt mịn tính lý sản phẩm cao – Khả phân tán: chất độn dễ phân tán vào PVC, khó phân tán giới hạn hàm lượng dùng ảnh hưởng đến hàm lượng gia công sản phẩm – Khối lượng riêng: ảnh hưởng đến thể tích máy, đến khối lượng riêng hổn hợp Ví dụ: Dùng CaCO3 loại nhẹ làm giảm suất máy – Tạp chất: ảnh hưởng đến ngoại quan lý sản phẩm – Giá thành – Độ hấp thụ dầu DOP: thấp tốt Loại có xử lý bề mặt thường có độ hấp thụ dầu thấp  Hàm lượng độn sử dụng phụ thuộc : – Loại chất độn lựa chọn – Tính chất lý ngoại quan sản phẩm LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu – Tính chất gia công máy Ví dụ:  Nếu độn dễ phân tán sử dụng hàm lượng cao độn khó phân tán  Nếu độn hấp thụ DOP nhiều khó đưa hàm lượng độn lên cao độn hấp thụ nhiều DOP PVC hấp thụ không đáng kể 3.2.5.Chất màu  Phân loại: thường có hai loại – Pigment: loại màu không hòa tan dung môi, nhựa mà phân tán dạng hạt màu có kích thước nhỏ – Phẩm màu: loại màu có khả hòa tan dung môi, nhựa Loại sử dụng có độ chịu nhiệt kém, tính hòa tan cao nên hay xảy tượng di hành  Phân loại theo chất hóa học: có dạng sau – Màu vô cơ: thường oxid lim loaïi: Fe 2O3, TiO2, Cd, Pb & MoCr2O3, Mn Violet, Co Violet, Fe Blue…có đặc điểm sau:  Màu đục  Cường độ yếu  Kích thước hạt lớn  Thường dễ phân tán  Không hòa tan không bị di hành  Chịu nhiệt ánh sáng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu  Chịu hóa chất cao – Màu hữu cơ: Thường tổng hợp từ dẫn xuất dầu mỏ: MonoAzo, Diazo, Quinacridone, Perylene… Các dạng màu đặc biệt sử dụng là:  Các loại màu nhũ: có sắc trắng hay nhiều sắc khác  Ví dụ: Pearl (TiO2 phủ mica), nhũ kim loại nhôm sắc bạc, nhũ hợp kim đồng sắc vàng…  Màu huỳnh quang: loại màu tạo độ tươi sáng cao, màu có khả hấp thụ tia UV có bước sóng name vùng không nhìn thấy phát ánh sáng vùng thấy  Các yêu cầu chất màu cho PVC: – Không gây bụi dễ cân đo – Không bị di hành – Chịu nhiệt độ cao gia công – Chịu thời tiết – Không độc hại (phụ thuộc yếu tố sử dụng sản phẩm)  Tính chất: – Sắc màu: màu sắc sắc độ hai yếu tố can quan tâm – Cường độ màu: phản ánh độ mạnh yếu màu, màu yếu phải sử dụng với hàm lượng cao – Độ tươi sáng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu – Độ chịu nhiệt: nhiệt độ phân hủy màu yếu tố cần quan tâm – Độ bền ánh sáng: khả bền màu chịu tác dụng tia UV – Mức độ di hành: phản ánh màu dễ hay khó bị trôi bề mặt – Khả phân tán nhựa – Các ảnh hưởng đến tính chất lý sản phẩm  Trong thực tế nhà máy dùng loại màu sau: – Màu dạng bột: gồm màu bản, khó phân tán, khó can, gây bụi nên độc hại Màu sử dụng khách hàng kinh nghiệm pha màu, muốn sử dụng đơn giản, nhà sản xuất pha trộn sẵn – Màu dạng hạt mịn hay dạng bánh: phân tán sẵn với nhựa nên có độ phân tán tốt, không gay bụi, dễ can đo Giá thành cao boat màu – Màu dạng paste: thường màu phân tán chất hóa dẻo, loại hay sử dụng cho PVC, có giá thành thấp dạng phân tán nhựa – PVC compound pha sẵn màu trước, nên gia công không cần pha 3.2.6.Chất trợ gia công  Là loại nhựa thêm vào hỗn hợp PVC cho kết sau: – Cải thiện nhựa hóa, tính chất lý hỗn hợp PVC phát triển đầy đủ sau gia công công thức đưa vào hàm lượng độn cao Có thể tạo sản phẩm có hình dạng phức tạp đùn profile – Tính ổn định trình sản xuất nâng cao, suất tăng – Các cố bề mặt sản phẩm cố suất không ổn định giảm nhiều – Tăng chiều rộng sản phẩm cán LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu – Sự phân bố tế bào xốp đồng hơn, tế bào xốp nhỏ sản phẩm PVC xốp – Khả chịu nhiệt, chịu thời tiết, độ bền màu cải thiện  Chất trợ gia công thường làm tăng độ nhớt hỗn hợp làm cho máy có xu hướng nặng tải Tuy nhiên trình nhựa hóa không hoàn toàn máy nặng tải sử dụng chất trợ gia công  Ví dụ: PA20, metablen P551A… 3.2.7.Chất tạo xốp xúc tác tạo xốp  Định nghóa: – Là hợp chất hóa học bị phân hủy nhiệt độ cao tạo sản phẩm khí, chất khí sinh tạo lỗ xốp sản phẩm – Ví dụ: AZ (Azodicarbonamide) – chất tạo xốp thường dùng cho PVC H2N-CO-N=N-CO-NH2 – Nhiệt độ phân hủy 205oC – 215oC, thành phần thể tích sau:  N2 chieám 65%  CO chieám 32%  CO2 chiếm 3% Nhiệt độ phân hủy AZ nguyên chất cao, cần phải dùng chất xúc tác để hạ thấp nhiệt độ xuống Các hợp chất xúc tác là: ure, amine, hợp chất kim loại chì (Pb), Cadmium (Cd), kẽm (Zn) hỗn hợp kim loại nói  Chất lượng tạo xốp PVC sản xuất giả da phụ thuộc vào giá trị sau: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu – Giá trị K PVC – Loại hàm lượng hóa dẻo – Loại hàm lượng chất xúc tác – Hàm lượng chất tạo xốp AZ – Nhiệt độ cán bán thành phẩm – Nhiệt độ hấp xốp – Hàm lượng chất độn – Các chất phụ gia khác chất điều chỉnh cấu xốp  yếu tố liên hệ chặt chẽ với 3.2.8.Chất xử lý  Định nghóa: – Là dạng dung dịch nhựa với thành phần mực in PVC (chất tạo màng, dunh môi, phụ gia, ) có tỉ lệ sử dụng khác đi…  Tính chất: – Tạo độ bóng mờ cần thiết theo yêu cầu – Tạo cảm quan cảm giác trơn tay khô tay… – Chống trầy sướt, chống bám bẩn – Chống di hành chất hóa dẻo khỏi bề mặt – Chống tạo khối (tức để lâu giả da không dính vào nhau) – Tăng độ bền lớp mực in LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu Ngoài chất xử lý dùng cho mực in có nhiều loại phụ gia khác tùy theo tính chất lớp xử lý cần có như: chất làm bóng, làm mờ, chất tạo cảm giác trơn bóng tay… LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ... cao … – PVC bền hóa chất: acid, kiềm, chất tẩy rửa … – PVC khó cháy có Clo phân tử – PVC sử dụng hầu hết phương pháp gia công – Có thể sản xuất sản phẩm hay đục từ PVC – Có thể sản xuất sản phẩm... Khi sản xuất có giá trị cần lưu ý PVC là: – Giá trị K: K phản ánh độ nhớt dung dịch, phản ánh trọng lượng phân tử PVC K lớn độ nhớt cao Ví dụ: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu – Sản. .. ẩm gây bọt cho sản phẩm Hàm lượng chất dễ bay < 0 .3% 3. 2.NGUYÊN LIỆU PHỤ 3. 2.1 Chất hóa dẻo LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 3: Nguyên Liệu  Nguyên tắc: – Khi đưa chất hóa dẻo vào PVC, phân tử hóa dẻo

Ngày đăng: 19/03/2013, 11:19

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan