vi
MC LC
Trang
Trang tựa
Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân i
Li cam đoan ii
Li cm ơn iii
Tóm tắt iv
Mục lục vi
Danh sách các hình ix
Danh sách các bng xii
Chng 1 TNG QUAN 1
1.1 Tính cp thiết ca đề tài: 1
1.2 Mục đích nghiên cu, khách thể và đi tợng nghiên cu: 3
1.2.1 Mục đích: 3
1.2.2 Đi tợng nghiên cu: 3
1.2.3 Khách thể nghiên cu: 3
1.3 Nhiệm vụ nghiên cu và giới hn đề tài: 3
1.3.1 Nhiệm vụ ca đề tài: 3
1.3.2 Giới hn đề tài: 4
1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn: 4
1.4.1 Ý nghĩa khoa học: 4
1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn: 5
1.5 Phơng pháp nghiên cu: 5
Chng 2 C S Lụ THUYT 6
2.1. Vật liệu composite và công nghệ chế to: 6
2.1.1. Khái niệm: 6
2.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển: 6
2.1.3. Đặc điểm – vai trò – tính cht: 7
vii

3.3.3. Phân tích ng sut khi phun: 54
viii
3.3.4. Phân tích lực kẹp: 55
3.3.5. Phân tích vị trí ca điểm phun tt nht: 55
3.3.6. Phân tích sự phân b và phát triển dòng nhựa trong khuôn: 56
3.3.7. Phân tích cong vênh, co rút: 57
3.3.8. Phân tích ng sut d: 58
3.3.9. Phân tích đng hàn: 59
3.3.10. Bng tổng hợp phân tích: 60
Chng 4 CỌNG TÁC CHUN B THệ NGHIM 61
4.1. Cu to ca vật liệu nghiên cu: 61
4.2. Máy móc trang thiết bị phục vụ cho quá trình nghiên cu: 62
Chng 5 TIN HẨNH THệ NGHIM, X Lụ S LIU VẨ ĐÁNH GIÁ
KT QU 69
5.1. Xác định s lợng thí nghiệm: 69
5.2. Tiến hành thí nghiệm: 71
5.1.1. Dụng cụ thí nghiệm: 71
5.1.2. Cách pha trộn, lựa chọn, mư hóa thí nghiệm: 73
5.1.3. Các thao tác để tiến hành thí nghiệm: 73
5.3. Kết qu thí nghiệm và xử lý s liệu: 73
Chng 6 KT LUN VẨ KHUYN NGH 114
6.1. Kết luận. 114
6.2. Khuyến nghị. 114
TẨI LIU THAM KHO 116
ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG
Hình 2.1: Phân loi composite theo hình dng ct liệu 9
Hình 2.2: Hình dng ca các loi vật liệu composite 10

Hình 5.4: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử nh hng ca thành phần phụ gia Na10MB3A
tới ng sut kéo 77
Hình 5.5: biểu đồ ng sut kéo và lực dãn dài 78
Hình 5.6: Vật mẫu bị kéo đt 78
Hình 5.7: Hình chụp ti mặt bị kéo đt ca mẫu 78
Hình 5.8: Biểu đồ ng sut kéo và tỉ lệ Na10MB3A 81
Hình 5.9: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử nh hng ca thành phần phụ gia Na10MB3A
tới ng sut kéo 82
Hình 5.10: Biểu đồ ng sut kéo và lực dãn dài 83
Hình 5.11: Vật mẫu bị kéo đt 83
Hỉnh 5.12: Hỉnh chụp ti mặt bị kéo đt ca mẫu 83
Hình 5.13: Biểu đồ ng sut kéo và tỉ lệ Na10MB3A 86
Hình 5.14: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử nh hng ca thành phần phụ gia
Na10MB3A tới ng sut kéo 87
Hình 5.15: Biểu đồ ng sut kéo và lực dãn dài 88
Hình 5.16: Vật mẫu bị kéo đt 88
Hình 5.17: Hỉnh chụp ti mặt bị kéo đt ca mẫu. 88
Hình 5.18: Biểu đồ ng sut kéo và tỉ lệ Na10MB3A 91
Hình 5.19: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử nh hng ca thành phần phụ gia
Na10MB3A tới ng sut kéo 92
Hình 5.20: Biểu đồ ng sut kéo và lực dãn dài 93
Hình 5.21: Vật mẫu bị kéo đt 93
Hỉnh 5.22: Hỉnh chụp ti mặt bị kéo đt ca mẫu 93
Hình 5.23: Biểu đồ ng sut kéo và tỉ lệ Na10MB3A 96
Hình 5.24: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện sử nh hng ca thành phần phụ gia
Na10MB3A tới ng sut kéo 97
Hình 5.25: Biểu đồ ng sut kéo và lực dãn dài 98
Hình 5.26: Vật mẫu bị kéo đt 98
Hình 5.27: Hỉnh chụp ti mặt bị kéo đt ca mẫu 98
xi

Bng 5.1: Xác lập các yếu t đầu vào và xác định các mc 70
Bng 5.2: Chuyển hệ trục tọa độ 70
Bng 5.3: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 74
Bng 5.4: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 79
Bng 5.5: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 84
Bng 5.6: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 89
Bng 5.7: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 94
Bng 5.8: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 99
Bng 5.9: Kết qu ng sut kéo ca phụ gia Na10MB3A 104
Trang 1

Chng 1
TNG QUAN

1.1 Tính cấp thit ca đ tƠi:
Những sn phẩm rẻ hơn, quan trọng hơn nữa là không nh hng đến sc
khe ca con ngi. Vật liệu bền cao hơn. Tuy nhiên, trớc những u điểm ca
vật liệu và công nghệ chế to vật liệu nhựa truyền thng đợc pha trộn với
phụ gia  những tỉ lệ nht định để đt đợc độ composite mang li thì việc áp
dụng những thành tựu ca công nghệ này để ci thiện tính bền, nâng cao cht
lợng và gim giá thành cho các sn phẩm nhựa là hết sc cần thiết. Bên cnh đó,
ngoài việc áp dụng tỉ lệ thành phần phụ gia hoặc gia cng ca các nghiên cu
trớc để phát huy ti đa hiệu qu ca các thành phần này là một xu hớng rt cần
thiết trong lĩnh vực kỹ thuật. Để cho sn phẩm đợc tt hơn nữa, bền hơn và nâng
cao đợc tuổi thọ ca sn phẩm thì trong quá trình ép phun phi nghiên cu việc
nh hng ca các thông s công nghệ ( nhiệt độ, áp sut) và phụ gia để tăng bền
cho vật liệu là rt cần thiết. Ví nó quyết định đến tính cht, độ bền ca sn phẩm và
c về mặt thẩm mỹ. Để có thể đánh giá tổng quát nh hng ca các thông s công
nghệ cần tiến hành pha trộn thành phần gia cng theo những tỉ lệ tt nht ca các
nghiên cu trớc. Đề tài tiến hành triển khai nghiên cu và chế to bộ khuôn ép

and Technology, Volume 65, Issue 6, May 2005, Pages 873-881.
 Influence of injectionnext term parameters and mold materials on mechanical
properties of ABS in plastic injection molding - International
Communications in Heat and Mass Transfer, Volume 37, Issue 9, November
2010, Pages 1359-1365.
Kết luận: Cha có công trình nào nghiên cu về nh hng ca các thông s
công nghệ và tỉ lệ các thành phần cht phụ gia trực tiếp vào quá trình ép phun
để tăng sc bền cho vật liệu sử dụng trong công nghệ ép phun. Đề tài nghiên cu
và chế to bộ khuôn ép phun mẫu kéo theo tiêu chuẩn ISO-527, thực hiện kéo và
đo các thông s theo tiêu chuẩn, xử lý s liệu thực nghiệm và xây dựng đng
cong thực nghiệm. Bộ khuôn là công cụ để chế to cho các mẫu kiểm nghiệm
các tiêu chuẩn về sc bền cho các các vật liệu ép phun trực tiếp đợc trộn với
các cht phụ gia , từ đó nâng cao sc bền cho sn phẩm ca công nghệ này.
Trang 3
1.3. Mc đích nghiên cu, khách th vƠ đi tng nghiên cu:
1.3.1 Mục đích:
- Nghiên cu và ng dụng lý thuyết vật liệu polymer, vật liệu composite
vào trong công nghệ ép phun.
- Kiểm nghiệm sc bền kéo và kh năng tăng bền cho vật liệu polymer
trong nghệ ép phun.
- Tìm hiểu công nghệ ép phun cho sn phẩm nhựa.
- Thiết kế, chế to bộ khuôn ép mẫu theo tiêu chuẩn ISO – 527.
- Lập quy trình tiến hành thí nghiệm, đo và xử lý kết qu thực nghiệm.
- Xây dung mô hình toán để khắc phục u nhợc điểm sau khi ép phun.
1.3.2 Đối tợng nghiên cu:
- Vật liệu polymer: lý thuyết và kh năng công nghệ, ng dụng.
- Vật liệu composite: lý thuyết và ng dụng.
- Công nghệ ép phun cho sn phẩm nhựa.
- Công nghệ chế to bộ khuôn ép phun.
- Quy trình tiến hành thí nghiệm và thu thập, xử lý s liệu.

- Đánh giá mc độ nh hng ca các thông s công nghệ và tỉ lệ thành
phần phụ gia trong công nghệ ép phun.
- Xây dựng mô hình toán.
1.5 ụ nghĩa khoa hc vƠ ý nghĩa thực tin:
1.5.1 Ý nghĩa khoa học:
- Sn phẩm ca đề tài sẽ đợc dùng để phục vụ công tác nghiên cu về độ
bền, nh hng ca thông s công nghệ và nh hng đến tính cht cơ lý
composite ct nhựa nền sợi thy tinh ca vật liệu trong công nghệ ép
phun.
Trang 5
- Các thí nghiệm để phận tích, đánh giá sử nh hng ca các thông s
công nghệ ( nhiệt độ, áp sut) sẽ kiểm nghiệm và xây dựng biểu đồ thực
nghiệm thể hiện mi quan hệ giữa nhiệt độ và áp sut nào là tt nht, cho
sn phẩm tt hơn, bền hơn.
1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn:
- Sn phẩm trực tiếp ca đề tài là bộ khuôn ép đợc sử dụng để chế to các
mẫu thử theo tiêu chuẩn ISO – 527 về kiểm nghiệm sc bền kéo ca vật
liệu trong công nghệ ép phun.
- Các kết qu ca các công trình nghiên cu trên sẽ đợc áp dụng vào thực
tiễn nghiên cu khoa học, là nền tng cho sự ng hiệu qu c về mặt kỹ
thuật và kinh tế cho công nghệ ép phun.
1.6 Phng pháp nghiên cu:
Đề tài đợc thực hiện bằng các phơng pháp nh sau:
- Thu thập tài liệu và xử lý thông tin: tập hợp và nghiên cu các thông tin
liên quan đến đề tài.
- Tính toán, thiết kế và phân tích các s liệu trên phần mềm hỗ trợ:
Pro/ENGINEER, Plastic Moldflow Insign, Statgraphic.
- Thiết kế và chế to các thiết bị phục vụ cho đề tài.
- Phân tích và xử lý các lỗi phát sinh trong quá trình chế to.
.

Năm 1950 bớc đột phá quan trọng trong ngành vật liệu Composite đó là sự
xut hiện nhựa Epoxy và các sợi gia cng nh Polyeste, nylon,… Từ năm 1970
đến nay vật liệu composite nền cht dẻo đư đợc đa vào sử dụng rộng rưi trong các
ngành công nghiệp và dân dụng, y tế, thể thao, giao thông, quân sự vv…
2.1.3. Đặc điểm – vai trò – tính chất:
Nhẹ - chắc - bền - không rỉ - chịu hóa chất - chịu thời tiết đó những u
điểm ch yếu ca vật liệu composite. Sự ra đi ca vật liệu composite là cuộc cách
mng về vật liệu nhằm thay thế cho vật liệu truyền thng có một s nhợc điểm khó
hoặc không thể khắc phục đợc nh nặng (đá, gch…) dễ vỡ (sành, s…) mi mọt,
khai thác nhiều nh hng đến môi trng sinh thái (gỗ); rỉ sét (sắt, thép) … Những
nhợc điểm này khiến cho việc tổ chc sn xut, vận chuyển phc tp, chi phí bo
qun cao…
Vì vậy, nó đợc ng dụng vào những mục đích, những sn phẩm và những
nơi mà vật liệu truyền thng không thể đáp ng đợc, trong khi vật liệu composite
có thể phát huy hiệu qu và tha mưn yêu cầu sử dụng.Cho nên từ đầu những năm
60 ca thế kỷ XX, cùng với sự phát triển ca công nghệ polyme, vật liệu composite
đư không ngừng đợc phát triển cho đến ngày nay và đợc ng dụng rộng rưi trong
công nghiệp và đi sng nh: vật dụng gia đình, trang trí nội, ngoi tht, một s
thiết bị trong ô tô, tàu lửa, máy bay và trong ngành hàng không vũ trụ…
Cơ tính ca vật liệu composite phụ thuộc vào các yếu t sau đây:
- Cơ tính ca các vật liệu thành phần: các vật liệu thành phần có cơ tính
tt thì vật liệu composite cũng có cơ tính tt và tt hơn tính cht
ca từng vật liệu thành phần.
- Luật phân b hình học ca vật liệu ct: khi vật liệu liệu ct phân
b không đồng đều, vật liệu composite bị phá huỷ trớc hết  những
nơi ít vật liệu ct. Với composite ct sợi, phơng ca sợi quyết định
Trang 8
tính dị hớng ca vật liệu, có thể điều chỉnh đợc tính dị hớng này
theo ý mun để chế to đợc vật liệu cũng nh phơng án công nghệ
phù hợp với yêu cầu.

nền nhựa đng, nền cao su (tm ht, tm sợi, vi bt, vật liệu chng thm, lp ô tô
xe máy), Loi nền này thng có thể kết hợp với mọi dng ct liệu, nh: Sợi hữu
cơ (polyamit, kevlar (là sợi aramit cơ tính cao), ), sợi khoáng (sợi thy tinh, sợi
cacbon, ), sợi kim loi (Bo, nhôm, ). Vật liệu composite nền hữu cơ chỉ chịu đợc
nhiệt độ ti đa khong 200 ÷ 300°C.
Composite nền khoáng cht: Bê tông, bê tông ct thép, composite nền gm,
composite cacbon - cacbon. Thng loi nền này kết hợp với ct dng: Sợi kim loi
(Bo, thép, ), ht kim loi (cht gm kim), ht gm (gm cacbua, gm Nitơ, ).
Composite nền kim loi: Nền hợp kim titan, nền hợp kim nhôm, Thng
kết hợp với ct liệu dng: sợi kim loi (Bo, ), sợi khoáng (cacbon, SiC, ).
Composit nền kim loi hay nền khoáng cht có thể chịu nhiệt độ ti đa
khong 600 ÷ 1000 °C (nền gm tới 1000 °C).
2.1.5.2 Theo hình dng cốt liệu: Hình 2.1: Phân loi composite theo hình dng ct liệỐ
Trang 10
Composite ct ht và ct sợi khác nhau  kích thớc hình học ca ct: Ct
sợi có tỉ lệ chiều dài trên đng kính khá lớn, còn ct ht là các phần tử đẳng trục.
Khái niệm về composite cu trúc là để chỉ các bán thành phẩm trong đó
thông dụng nht là dng lớp và dng tm ba lớp, đợc cu thành từ vật liệu đồng
nht và phi hợp với các composite khác.
2.1.5.3. Phân loi theo hình dng:


+ Làm đợc các sn phẩm có hình dng phc tp, kích thớc đa dng (từ
nh đến lớn).
+ Thay đổi cu trúc sn phẩm dễ dàng
+ Thiết kế tơng đi thoi mái.
+ Vật liệu làm khuôn đơn gin dễ làm, rẻ tiền.
+ Không đòi hi thiết bị, dụng cụ phc tp.
+ Yêu cầu trình độ ca ngi công nhân không cao.
+ Chi phí đầu t thp
Trang 12
 Nhợc điểm:
+ Năng sut thp, nguồn nhân công lớn.
+ Sn phẩm chỉ láng bóng một mặt (mặt tiếp xúc với khuôn).
+ Vì sn phẩm làm bằng tay nên cht lợng không đồng đều.
+ Phi xử lý cơ học sau khi ly sn phẩm, gia công cơ, cắt bivia.
2.1.6.2. Công nghệ đúc bằng vữa thy tinh:
Nguyên liệu bao gồm: Thch cao và sợi thy tinh gia cng. Vữa thy tinh
đợc to ra bằng các cách khác nhau: bằng máy hoặc bằng tay.
Từ vữa thy tinh ta có thể to ra nhiều sn phẩm với hình dáng khác nhau
nh mặt bàn, đng viền, phào, trang trí, hoa văn trên trần nhà…
Nguyên lý ca công nghệ: Vữa thch cao san đều trên khuôn, sau đó sợi thy
tinh đợc phân b ngẫu nhiên trên vữa rồi để đông cng, sau đó ngi ta li ph lên
một lớp vữa nữa và làm nhẵn bề mặt, cui cùng sy khô và ly sn phẩm ra.
 u đim:
+ Sn phẩm đa dng và phong phú.
+ Cht lợng sn phẩm tt.
+ Qui trình công nghệ đơn gin.
+ Chế to đợc các sn phẩm đặc biệt có yêu cầu đặc thù ngoài công nghệ
nêu trên.
 Nhc đim:
+ Năng sut thp, lao động nặng.

+ Yêu cầu chính xác cao.
Trang 14
2.1.6.4. Công nghệ đúc Ứp - phun, phn ng RRIM:
Đây là công nghệ cht dẻo nhiệt rắn.Hỗn hợp nguyên liệu  nhiệt độ thp,
đợc ép phun vào khuôn gia nhiệt  nhiệt độ cao.Nh có áp lực và nhiệt độ cao 
khuôn, phn ng đóng rắn xy ra toàn phần và đóng rắn trong khuôn.Tránh hiện
tợng hậu đóng rắn sau khi ly sn phẩm.
 u đim:
+ Đây là công nghệ hàng đầu.
+ Sn xut đợc các chi tiết phc tp.
+ Cht lợng sn phẩm tt hơn.
+ Năng sut cao.
+ Qui trình công nghệ đơn gin.
+ Chi phí làm khuôn ít tn kém.
 Nhc đim:
+ Trang thiết bị phc tp.
+ Chi phí sn xut cao.
2.1.6.5. Công nghệ đúc to lớp liên tục:
Đây là công nghệ làm các lớp liên tục để chế to các panel phẳng hay gợn
sóng, các tm liên tục theo chiều dài, chiều rộng thoi mái, hoặc những vách ngăn
định hình trong công nghiệp xây dựng để làm mái nhà hoặc các bc tng.
Nguyên lý cơ bn ca công nghệ này là: Vật liệu gia cng to sợi cắt ngắn,
sợi roving cắt ngắn hay nguyên liệu dệt đợc tri theo lớp, tẩm resin hòa xúc tác
và đợc kẹp giữa giy bóng kính hoặc loi tơng tự, chy theo chuyển động ca
máy. Sau khi đóng rắn các tm này đợc cắt theo chiều dài mong mun. Công
nghệ này hết sc linh hot trong việc chọn chiều rộng, chiều dày và chiều dài theo
mục đích sử dụng.
 u đim:
+ Sn xut đợc các chi tiết với kích thớc tùy ý theo mục đích sử dụng.
+ Cht lợng sn phẩm tt.


Hình 2.5:Công nghệ phỐn bắn
Trang 16
 u điểm:
+ Đơn gin, dễ thực hiện.
+ Trang thiết bị tơng đi đơn gin.
+ Chi phí đầu t thp.
+ Năng sut cao hơn.
+ Cht lợng sn phẩm đồng đều hơn.
 Nhợc điểm:
+ Vì công nghệ này toàn sử dụng thiết bị nên đòi hi công nhân phi qua
đào to và hun luyện sử dụng thiết bị.
+ Sn phẩm chỉ láng bóng một mặt(mặt tiếp xúc với khuôn).
2.1.6.8. Công nghệ đúc kỨo:
Đây là công nghệ đúc kéo liên tục để sn xut các sn phẩm có tiết diện
không đổi nh: Gậy, sào, dầm, các thanh định hình chịu lực, các ng, các cần câu…
Các sn phẩm với trọng lợng nhẹ nhng bền chắc và chịu hóa cht, cng độ cao.
Nguyên lý: Nh cơ cu to sc kéo ca thiết bị, các băng sợi roving đợc
kéo với tc độ xác định qua bể cha resin hòa xúc tác để thm ớt, đi vào khuôn
định hình đặt trong hộp gia nhiệt để các laminat đợc gia nhiệt và đóng rắn, cui
cùng ra sn phẩm.
 u đim:
+ Cht lợng sn phẩm tt.
+ Năng sut cao.
 Nhc đim:
+ Trang thiết bị phc tp.
+ Chi phí sn xut cao.
2.1.6.9. Công nghệ Ứp phun:
Công nghệ này áp dụng cho sn phẩm từ cht dẻo nhiệt có gia cng
bằng sợi thy tinh nhằm tăng tính bền cơ học, chịu nhiệt, chịu lực cao hơn,

vật liệu nền phi là các vật liệu có tính dẻo cao để thực hiện tt nhiệm vụ liên kết.
Đợc chia làm 3 loi: Polyme, cacbon và kim loi.
2.2.1 Vật liệu cốt:
Phi tha mưn đợc những yêu cầu về khám phá, khai thác ra vật liệu mới
và kh năng công nghệ. Những yêu cầu đó nh về độ bền, độ cng, khi lợng
riêng, độ bền trong một khong nhiệt độ nào đó, bền ăn mòn trong môi trng axit,
Trang 18
kiềm… Còn yêu cầu về công nghệ là những kh năng công nghệ để sn xut ra các
thành phần ct và những vật liệu composite trên cơ s những ct này.Vật liệu ct
cho vật liệu composite có hai loi:
2.2.1.1. Vật liệu cốt ht:
Ct ht dùng trong vật liệu composite để làm tăng cơ, lý tính ca nhựa.
Ngoài ra ht cũng dùng để làm gim giá thành ca vật liệu, làm tăng tính cht dẫn
điện, dẫn nhiệt cho nhựa nền…
2.2.1.2. Vật liệu cốt sợi:
Ct sợi dùng trong vật liệu composite sẽ tăng cng thêm tính cht cơ học
ca vật liệu. Các tính cht khác cũng tăng thêm nh tính dẫn điện, dẫn nhiệt …
 Si thy tinh:
Sợi thy tinh đợc sử dụng rộng rưi để chế to vật liệu composite polymer.
Thành phần cơ bn bao gồm cát thch anh, đá vôi, bột nhôm đợc trộn khô theo tỷ
lệ hợp lý sau đó nung nóng chy  nhiệt độ cao khong 1260
.
u điểm ca sợi thy tinh là nhẹ, chịu nhiệt khá, ổn định với các tác động
hóa - sinh, có độ bền cơ lý cao và độ dẫn nhiệt thp.
Sợi thy tinh có hai dng điển hình: sợi dài (dng chỉ) và sợi ngắn, thông
thng chúng có dng hình trụ tròn, ngoài ra cũng gặp sợi thy tinh có tiết diện
ngang hình tam giác, hình vuông, lục giác…
Công nghệ để sn xut các dng sợi thy tinh là kéo sợi từ dung dịch nóng chy. Có
3 phơng pháp chính để sn xut sợi thy tinh:
+ Kéo sợi từ dung dịch nóng chy qua khuôn(quá trình một giai đon)