Khái quát về nhựa công nghiệp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết chia sẻ một cái nhìn khái quát về những ưu nhược điểm của loại vật liệu này, đồng thời giới thiệu một số vật liệu nhựa phổ biến được dùng trong công nghiệp, tính năng và cách phân loại chúng. Ngoài ra, thông qua bài viết, bạn đọc cũng sẽ nắm được cơ bản quá trình sản xuất và cách thức gia công loại vật liệu này, các đơn vị sản xuất tham gia trong chuỗi cung ứng cũng như tên tuổi một số nhà sản xuất nhựa công nghiệp lớn trên thế giới và ở Nhật Bản.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khái quát về nhựa công nghiệp

Khái quát v nh a công nghi p Ngô Th H ng Trang hoá, Công ty DuPont TÓM T T: M c dù là v t li u m i ch c s n xu t hàng lo t t u th k 20, ngày nay, nh c s d ng r ng rãi trong t t c các ngành t v t li u gia d n s n xu t công nghi p. Bài vi t chia s m t cái nhìn khái quát v nh ng u nh m c a lo i v t li u này, ng th i gi i thi u m t s v t li u nh a ph bi c dùng trong công nghi i chúng. Ngoài ra, thông qua bài vi t, b n c c b n quá trình Tác gi : ThS. Ngô Th H ng Trang s n xu t và cách th c gia công lo ics v t li nv s n xu t tham gia trong chu i cung tên tu i m t s nhà công tác: Công ty DuPont s n xu t nh a công nghi p l n trên th gi i và Nh t B n. Email: thi-hong-trang.ngo@dupont.com, hongtrangngo87@gmail.com T khóa: Nh a nhi t d o, nh a công nghi p, nh t. C nhân và Th c ng 1. m và h n ch c a v t li u nh a D i h c Tokyo. K s hoá t i 1.1. m c a v t li u nh a i di t cho s n ph m Ngày nay, nhìn b t c d dàng b t g p các s n Delrin® t i Châu Á Thái Bình D ng. ph m làm t v t li u nh a (plastic). M c dù ch m c s n xu t hàng lo t trong kho ng m y ch nl i nh c tính h p d n, lo i v t li i vào m i is p s n xu t. V y nh nh c tính nào mà lo i v t li c yêu chu ng n th m qua nh m c a v t li u nh a nói chung. - D dàng s n xu t nh ng thành ph m có hình dáng ph c t p trên quy mô l n nh công ngh vi t nh t c a nh v t li cs d ng r ng rãi trong nhi u ng d ng bao g gia d ng, xe nt n khí, máy móc v.v. b i vì so v i các v t li i, vi c gia công s n ph m nh gi n và ti t ki m c nhi u kinh phí cho nhà s n xu t. - T tr ng nh (so v i kim lo i). M t s b ph n trên xe ô- b gi c ch t o b ng nh a gi m t i tr ng c a xe, nh v y gi ng nhiên li u c n tiêu t n khi di chuy n. - Cách nhi t cao: ng d ng làm các t m lót nh c chèn vào gi a các l p v t li cách nhi t, v.v. - Không b rét r : ng d ng làm các ng d c trong các công trình xây d ng v.v. - D t trong thi t k o màu yêu thích, bóng ho xù xì c a b m t s n ph m, v.v. - n: dùng làm các b ph n trong các s n ph n máy - B n v i hoá ch t (tu lo i nh a): dùng làm các bình ch a dung d ch hoá m ph m 1.2. H n ch c a v t li u nh a Tuy có r t nhi u tính n trên, nh a không ph i là v t li u v ng h n ch https://doi.org/10.15625/vap.2021.0005 nh t vài h n ch m c a lo i v t li u này mà ta c c khi ch n l a s d ng chúng. 39
- ng là gi m sút) theo môi d o. c tính không th n u nóng ch y l i sau khi ng s d ng. Ví d c ng c a nhi u lo i a nhi t r nh a gi m m ng nhi cao. ng trong khi nh a nhi t d - u quá trình gia công không phù sô-cô-la có th n u l i nhi u l n. h pv c tính c a v t li u. - Lão hoá theo th i gian s d ng do tác d ng c a 2.2. Phân chia d a vào c u trúc v t lý nhi t, ánh sáng v.v. Nh a tinh th (crystal plastic) là lo i nh a có ch a các - D cháy (so v i kim lo i) c u trúc tinh th i polymer x p hàng - ng x ng do quá trình phân theo tr t t và g n k t ch t ch v i nhau (xem Hình 1). hu t nhiên r t ch m. Ví d v nh a tinh th bao g m PA (polyamide), POM (polyacetal), PBT (polybutylene terephthalate), v.v. Hi u rõ c nh mt ng h n ch C u trúc tinh th c ng và tính ch u nhi t c a lo i v t li u này s giúp chúng ta t n d ng t c a nh n l n các lo i nh a dùng trong nh m c a nó và h n ch nh ng thi t h i mà công nghi u là nh a tinh th . Ph n c u trúc tinh nó có th gây ra trong quá trình s d ng. th t li u b ph n x ho c khúc x a có c u trúc tinh th ng 2. Các cách phân chia nh n có màu tr ng d ng t m màu. 2.1. Phân chia d a vào quá trình bi n d ng Có th phân chia nh a thành hai lo n d a trên c l i, nh a phi tinh th (amorphous plastic), hay quá trình bi n d ng c a chúng. nh nh hình, là lo i nh a không có c u trúc tinh th nói trên. Ví d v nh a phi tinh th có th k tên Nh a nhi t d o (thermoplastic) là lo i nh a hoá m m onate), ABS (Acrylonitrile- và ch y l nhi cao, khi Butadiene-Styrene Copolymer) v.v. Lo i nh a này - làm ngu ng l m c a nh a nhi t do không có c u trúc tinh th - nên có th cho ánh sáng d ng, n tl n chúng có màu trong su t n a thì nó v n có th hoá m m và ch y l ng l i n khi không cho thêm ph c c tính này giúp cho nh a nhi t d o có kh tính ch u nhi nh a tinh th . gia công thành hình d ng m i t v t li , và c s d ng nhi i s ng M p. lo i nh a tu theo quá trình gia công và x lý nhi t mà có th cho c u trúc phi tinh th (trong su t, ch u nhi t c l i, nh a nhi t r n (thermosetting) là lo i nh a kém, m ng dùng làm s i v i t ng h p, bao bì bi n d ng b i nhi , áp su t, hay ho c v t li ai) và c u trúc tinh th c, ph n ng hoá h c; không hoá m m hay c c dùng trong các v t li u ô tô ho c máy in, ch y l ng l i cho c cung c p nhi t ho c áp su t gia d n PET dùng trong nh a m tl nn c tính này khi n nh a nhi t r n không công nghi p là d ng PET có c u trúc tinh th - ng có kh thành hình d ng m i m c pha tr n v i s i thu làm nhanh quá trình m m nh c a nh a k t tin nhi t r c ng và c ng cho v t li u thành ph m. tính ch u nhi t c a n so v i nh a nhi t Hình 1. C u trúc phân t c a nh a tinh th và nh a phi tinh th 40
2.3. Phân chia d a trên gia công linh ki n dùng trong các ngành công nghi p Ngoài cách phân chia d a vào tính bi n d ng và c u n t , ph tùng , máy móc y t , trúc phân t còn có m t cách phân lo i nh a khác khá v.v. Lo i nh a này yêu c t s n xu t cao nên là th c ti là d a vào c a t ng v t li u. ng s n xu D chia v t li u thành u so v i nh a ph c tính, s ba nhóm bao g m: nh a ph thông, nh t (hay ng nh c s n xu t trên th gi nh a công nghi p cách g i tên trong bài vi t này), kho ng 5% m t g n 30 tri u t n và nh t (xem Hình 2). 0 [2] a, nh -m t s lo i nh a có th dùng thay th kim lo i nên vòng Nh a ph thông (commodity plastic) là nh ng lo i i s d ng c a v t li u nh a công nghi p khá dài; nh a có tính ch u nhi t kém c ng không cao, c nh ng rác th n t nh a công nghi gia công nh ng v t li i s ng hàng n so v i nh a ph thông. Các lo i nh a công ngày, v t li u dùng m t l a, nghi n hình có th k tên polyamide (PA hay v.v. n xu t c a Nylon), polycarbonate (PC), polyethylene lo i nh a này khá r và ng c s n xu t terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), v is ng l n. Ví d ng th y c a nh a ph polyacetal hay polyoxymethylene (POM), v.v. Nhìn thông là polyethylene (PE), polypropylene (PP), chung, v i nh ng giá tr mà nh a công nghi i polystyrene (PS), v.v. Theo th cho n n s n xu t và n n công nghi p c a nhân lo i, nh a ph thông chi ng s ng nh a - t li u t n d ng t m 359 tri u t n - c s n xu t trên toàn th gi i [1]. Do c a v t li u nh a nói chung trong khi n c gia công v i s ng l n, giá thành th p, và ng nh n khi so sánh v i nhóm nh a i s d ng c a s n ph m khá ng n (bao g m ph thông. nh ng s n ph m ch s d ng m t l ng t c ng rác th i nh a ch y u là Trong các lo i nh a công nghi p còn có m t s ít lo i nh a ph thông th i ra t i s ng sinh ho t hàng ngày nh c g i tên là nh a s t (super tv c p bách cho toàn nhân lo i. G n c tính ch u nhi t và tính b n c ô nhi ng bi n do rác th i vi nh a t tr n hình có các lo i i chuông c nh báo v sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), vi c s d ng tràn lan s n ph m nh a dùng m t l n polyimide (PI), v.v. (single-use plastic) mà không có các gi i pháp v thu gom ho c tái ch rác th i h p lý . Hi n nay, 3. Gi i thi u m t s lo i nh a công nghi p ph bi n nh a ph thông là nhóm s n ph m bi u hi n rõ nh t m t h n ch ng x ng c a v t li u Các lo i nh c g i tên d a vào c u trúc nh a nói chung. hoá h c c c vi t t t b i các ch u trong tên ti i thi u khái quát v Khác h n hoàn toàn v i nh a ph thông là nh c u trúc phân t c tính, ng d ng c a m t thu t (engineering plastic) hay còn g i là nh a công vài lo i nh a công nghi p ph bi n trên th ng [3]. nghi p. i nh a có tính ch u nhi c ng n nh a ph thông, ch y Khi xem xét nên ch n lo i v t li u nh a nào cho m t Hình 2 M t s lo i nh a phân chia theo c 41
ng d ng nh nh, các thông s không ch a ph c g i tên là nh a màu m nh khi kéo (tensile strength) ho m nh t nhiên (natural color). khi b c ng (stiffness), ch s ch p (notched/unnotched Charpy/Izod Các ch t ph gia thêm vào có tác d impact strength) nh t tr ng thái l ng (melt và kéo dài tu i th c a v t li u nh a, ng th i viscosity), nhi t c phép s d ng, v.v. Các c n tr quá trình tái ch vì vi c tách thông s này d c tìm th y trên technical các ch t ph gia ra kh i base polymer r t ph c t p và datasheet c a các công ty s n xu t và bán s n ph m nh a. Ngoài ra, các ch t ph 4. Hi thành ph n c a nh a không ch nên các lo ng i v c tính c a v t li u nh a n u nó có polymer c dùng trong các ng d ng ti p c n v i th c ph m Nh ng tên g n ho nyt .V n, các base polymer ta d dàng ng 100% thành ph n c a nó là h p r t b n và khó tan, khó b phân hu nhi ng ch t hoá h i. Tuy nhiên, s th t không nên ít gây nguy hi m ho c quan ng i v v s c ph y. H u h t các lo i nh kho . Tuy nhiên các ch t ph c tính ng, k c nh a ph thông và nh a công nghi p, m u b rò r ra kh i v t li u có th gây ngoài các h p ch t cao phân t n n (base polymer), t t n s c kho i. c chúng u ch a các ch t ph gia (additives) nh m b c ng, kh u nhi t, kh 5. Quá trình t o thành s n ph m nh a t nguyên ng cháy... c a s n ph m. ts li n thành ph m ch t ph gia thông d ng trong nh a công nghi p: Quá trình t o thành s n ph m nh a t nguyên li u thô i tiêu dùng (end user) bao g m nhi u - S i thu tinh (glass fiber) ho c s i carbon (carbon c và s tham gia c a nhi t nhà s n xu t c t ph gia chi m nguyên li n các công ty s n xu t h t nh a và t tr ng l n nh t trong các v t li u nh a công cu i cùng là các nhà máy gia công thành ph m t h t nghi p. Các lo i nh c ng b i nh a (xem Hình 3). s i thu c g i tên là glass fiber reinforced plastic (GFRP), các lo i nh Nguyên li u thô (raw material) là các nguyên li c ng b ng s c g i tên carbon fiber s n xu t (monomer). Các nhà s n xu t reinforced plastic (CFRP). nguyên li ng là các công ty d u m ho c các - Ch t ch ng oxi hoá (antioxidant) công ty t ng h p hoá ch n. Các công ty s n xu t - Ch t nh nhi t (thermal stabilizer) nh m m c nh a mua nguyên li u thô ho c hoá ch t u nhi t r i th c hi n ph n ng trùng h t o polymer. Tuy - Ch t làm ch gi m kh t li u nh ng t l a c a v t li u là s pha tr n c a base polymer và các ch t ph gia, - Ch t hoá d o (plasticizer) n ti p theo sau khi t ng h p polymer là - Ch m (filler) tu theo m quá trình tr n polymer v i các ch t ph t o d n nhi t c a v t li u v.v. thành h t nh a (pellet). H t nh - Ph m màu (pigment): có th có ho c không. Nh a bi n nh t mà các công ty s n xu t nh a cung c p cho Hình 3. Khái quát quá trình s n xu t s n ph m nh a 42
th ng t tròn ho c hình ng gián ti u tiên các h t nh kính vào kho ng 2- c tu kh i nh a d ng hình cây ho c các t m nh a dày có theo t ng lo i nh a và t ng lo i công ty s n xu t. Lý cl i ta s c t ho c g do nh c i d ng h t là vì các nhà máy gia các kh i nh a l n này thành các s n ph m nh a có công s d dàng s d ng d ng h i d ng b t u. Vi t Nam hi n (powder). nay có r t nhi p các kh i nh a hình cây ho c hình t m, hình kh i nh m ph c v cho n t ng h p polymer t c th c quá trình gia công gián ti p này. hi n các nhà máy trùng h p (polymerization plant). n tr n polymer v i các ch t ph gia t o 6. Gi i thi u m t s công ty s n xu t nh a công h t nh a c th c hi n các nhà máy pha tr n nghi p trên th gi i và Nh t B n (compounding plant). Tu vào t ng lo i nh a và vào u ki v t ch t t c a t ng công ty mà - ASAHI KASEI (www.asahi-kasei.co.jp): Tr s nhà máy tùng h p và nhà máy pha tr n có th cn i chính Nh t. Các s n ph m nh a công nghi p v i nhau thành m t dây chuy n liên t c ho c tách r i chính bao g m: ABS (acrylonitrile-butadiene- u qu . Các nhà máy trùng h c styrene), m-PPE (modified - polyphenylene ether), hi n nh ng ph n ng hoá h g nk PA (polyamide), POM (polyacetal), PE t thành cao phân t nhi và áp su t cao; vì v y, (polyethylene), PMMA (polymethyl-methacrylate), t và yêu c u v các hành lang an toàn v.v. so v i các nhà máy ch m nh n quá - BASF (www.basf.com): Tr s chính c. Các trình pha tr n (h n ng hoá h c s n ph m nh a công nghi p chính bao g m: PBT x y ra n này). M t s t nhà máy (polybutylene terephthalate), POM (polyacetal), trùng h p g n công ty m s n xu t polymer PA (polyamide), PSU (Polysulfone), PESU yêu c t cao và ng v i kinh phí (polyethersulfone), PPSU (polyphenylsulfone), v.v. l n-r n chuy n base polymer n các nhà - BAYER MATERIALSCIENCE AG máy pha tr n (compounding plant) g n th ng tiêu (www.materialscience.bayer.com): Tr s chính th u qu c a quá trình s n xu t và ti t c. Các s n ph m nh a công nghi p chính bao ki m chi phí v n chuy i d ng nh g m: PC (polycarbonate), ABS (acrylonitrile- hàng rào thu quan. butadiene-styrene), SAN (styrene-acrylonitrile copolymer), PBT (polybutylene terephthalate), Khách hàng c a các công ty s n xu t v t li u nh a PET (polyethylene terephthalate), v.v. i d ng h t nh a) là các nhà máy gia công hay - CELANESE (www.celanese.com): Tr s chính còn g i v i lo i M . Các s n ph m nh a công nghi p chính bao nh a nhi t d bi n là g m: PBT (polybutylene terephthalate), POM nung nóng ch y các h t nh a r i cho nó vào khuôn có (polyacetal), PPS (polyphenylene sulfide), s n (molding tool). Sau khi làm ngu i thì ta s có thành UHMW-PE (Ultra-high molecular weight ph m nh a có hình d .N c polyethylene), PET (polyethylene terephthalate), i hình dáng thành ph m cu c PBT (polybutylene terephthalate), PCT g i là quá trình gia công tr c ti p t h t nh n (polycyclohexylene-dimethylene terephthalate), thành ph m c a vi c gia công tr c ti p là s n LCP (liquid crystal polymer), v.v. xu t m t s n ph m v i s ng l n m t cách nhanh - POLYPLASTICS (www.polyplastics.com): Tr chóng và d dàng, v i hình dáng các s n ph m khá s chính Nh t, công ty con c a DAICEL u. m c a gia công tr c ti p là giá c CORPORATION. Các s n ph m nh a công nghi p và công s s n xu c d ng cho t ng chính bao g m: POM (polyacetal), PBT thành ph m khá cao. N i hình dáng hay kích (polybutylene terephthalate), PET (polyethylene c s n ph m thì ph i gia công m t chi c khuôn m i terephthalate), PPS (polyphenylene sulfide), LCP cho s n ph i nung nóng nh a nhi (liquid crystal polymer), COC (cyclic olefin c làm b ng kim lo i và copolymer), v.v. c gia công th công m t cách t m nh mb o - DUPONT (www.dupont.com): Tr s chính M . các thông s i thi t k . M u Các s n ph m nh a công nghi p bao g m: PBT c i tín ns (polybutylene terephthalate), PET (polyethylene co l i (shrinkage) c a nh c làm ngu i t terephthalate), PA (polyamide), POM (polyacetal), tr ng thái l ng (melt) sang tr ng thái r n (solid). TPC-ET (thermoplastic polyester elastomer), v.v. - EVONIK INDUSTRIES AG c ti p, n u không ph i (www.corporate.evonik.com): Tr s chính c. s n xu t v i s ng l n ho c thành ph m cu i cùng Các s n ph m nh a công nghi p chính bao g m: nh hình v kích t c và hình dáng, PMMA (polymethyl-methacrylate), PEEK gia công gián ti p là gi i (polyetheretherketone), PA (polyamide), v.v. l i ích kinh t nhi .V 43
- KURARAY (www.kuraray.co.jp): Tr s chính GE Plastics c a General Electric. Các s n ph m Nh t. Các s n ph m nh a công nghi p chính bao nh a công nghi p chính bao g m: ABS g m: PVA (polyvinyl alcohol), PA (polyamide), (acrylonitrile-butadiene-styrene), PC MMA (methyl methacrylate), PET (polyethylene (polycarbonate), PI (polyimide), PA (polyamide), terephthalate), v.v. v.v. - LANXESS AG (www.lanxess.com): Tr s chính - SOLVAY (www.solvay.com): Tr s chính B . c. Các s n ph m nh a công nghi p chính bao Các s n ph m nh a công nghi p chính bao g m: g m: PA (polyamide), PBT (polybutylene PA (polyamide), PEEK (polyetheretherketone), terephthalate), AS (ammonium sulfate), v.v. PSU (polysulfone), LCP (liquid crystal polymer), - MITSUBISHI ENGINEERING PLASTICS PTFE (polytetrafluoroethylene), v.v. (www.m-ep.co.jp): Tr s chính Nh t. Các s n - TORAY (www.toray.com): Tr s chính Nh t. ph m nh a công nghi p chính bao g m: PC Các s n ph m nh a công nghi p chính bao g m: (polycarbonate), PA (polyamide), PBT ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), PA (polybutylene terephthalate), POM (polyacetal), (polyamide), PBT (polybutylene terephthalate), m-PPE (modified - polyphenylene ether), v.v. PPS (polyphenylene sulfide), PLA (polylactic - MITSUI CHEMICALS (www.mitsuichem.com): acid), TPC-ET (thermoplastic polyester elastomer), Tr s chính Nh t. Các s n ph m nh a công v.v. nghi p chính bao g m: PA (polyamide), PI - UBE INDUSTRIES (www.ube-ind.co.jp): Tr s (polyimide), UHMW-PE (Ultra-high molecular chính Nh t. Các s n ph m nh a công nghi p weight polyethylene), PET (polyethylene chính bao g m: PA (polyamide), PI (polyimde), terephthalate), TPV (thermoplastic vulcanizate), ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), v.v. v.v. - ROYAL DSM NV (www.dsm.com): Tr s chính Hà Lan. Các s n ph m nh a công nghi p chính Tài li u tham kh o bao g m: PA (polyamide), PET (polyethylene [1] https://www.statista.com/statistics/282732/gl terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate), obal-production-of-plastics-since-1950/ v.v. [2] Industry Experts, Engineering Plastics - A - SABIC INNOVATIVE PLASTICS (www.sabic- Global Market Overview (2013). ip.com c thành l [3] , Saudi Basic Industries Corporation (SABIC) (2017). công ty c ph n l n nh t c a Saudi Arabia mua l i 44