Tóm tắt Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của gia nhiệt khuôn phun ép bằng khí nóng đến độ bền sản phẩm nhựa dạng thành mỏng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT 
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
TRẦN MINH THẾ UYÊN 
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA GIA NHIỆT KHUÔN 
PHUN ÉP BẰNG KHÍ NÓNG ĐẾN ĐỘ BỀN SẢN PHẨM 
NHỰA DẠNG THÀNH MỎNG 
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ 
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ 
MÃ SỐ: 62520103 
MÃ NGÀNH: 9520103 
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2020
 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT 
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. TS. ĐỖ THÀNH TRUNG 
Người hướng dẫn khoa học 2: PGS. TS. PHẠM SƠN MINH 
Luận án tiến sĩ được bảo vệ trước 
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN ÁN TIẾN SĨ 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT 
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
Ngày 30 tháng 10 năm 2020 
1 
Chương 1. TỔNG QUAN 
1.1 Tổng quan công nghệ phun ép nhựa và điều khiển nhiệt độ khuôn 
Trong quá trình sản xuất các sản phẩm nhựa, đầu tiên, hạt nhựa 
được sấy để loại bỏ hơi ẩm, sau đó, hạt nhựa được đưa vào phễu cấp liệu 
trên máy ép. Từ đây, hạt nhựa được trục vít vận chuyển tới bộ phận gia 
nhiệt để gia nhiệt làm cho nhựa từ trạng thái rắn chuyển qua trạng thái lỏng. 
Khi nhựa đã chảy lỏng hoàn toàn sẽ được trục vít phun ép qua hệ thống 
kênh dẫn nhựa vào điền đầy lòng khuôn. Sau khi lòng khuôn được điền đầy 
hoàn toàn thì sản phẩm nhựa được làm nguội để nhựa từ dạng lỏng chuyển 
về lại dạng rắn ban đầu và lấy ra khỏi khuôn, kết thúc một chu kỳ sản xuất 
sản phẩm nhựa. 
- Chất phụ gia
- Vật liệu mới
- Vitme
- p suất
- Vận tốc p
- Điều khiển
- Độ ch nh c cơ cấu
- ...
Độ ền:
- Kéo
- U n
- i
- ...
Qui t nh iTối ưu hóa thông số
- Môi trường
- Chi ph vật liệu khi 
sản uất sản lượng lớn
- Gi m y tăng cao
- Chi ph vận hành cao
Giới hạn về thiết b , công 
nghệ. VD: Nhiệt độ khuôn 
< 100 oC
 ộng kh năng công 
nghệ, nhưng không tăng 
qu nhiều chi ph 
Tối ưu hóa thông số với 
v ng thông số công nghệ 
mới
- Vật liệu làm khuôn
- Vật liệu gia công khuôn
- Phương ph p / công nghệ gia công
- Qui tr nh thiết kế khuôn
- ...
Phụ thuộc nhiều vào:
- Công nghệ luyện kim
- Công nghệ CAD/CAM-CNC
Nhiệt độ khuôn
 n t c, p u t ép
Th i gian
 ..
Hiệu qu t t hơn o v i 
c c thông kh c
Hình 1.1: C c hướng nghiên cứu ch nh trong lĩnh vực khuôn phun ép nhựa 
2 
Trong lĩnh vực khuôn phun ép nhựa, các nghiên cứu trong những 
năm gần đây chủ yếu tập trung vào 04 hướng chính như h nh 1.1. 
Ngoài khả năng nâng cao cơ t nh của sản phẩm nhựa, tối ưu hóa 
quá trình điều khiển nhiệt độ khuôn là một trong những cách hiệu quả nhất 
nhằm nâng cao chất lượng bề mặt sản phẩm nhựa. Vì vậy, mục tiêu quan 
trọng của qu tr nh điều khiển nhiệt độ khuôn phun ép là: gia nhiệt cho bề 
mặt khuôn đến nhiệt độ yêu cầu, nhưng vẫn đảm bảo thời gian chu kỳ phun 
ép không quá dài. 
1.2 T nh h nh nghiên cứu ngoài nư c 
Trong các nghiên cứu này, phương ph p gia nhiệt bằng cảm ứng từ 
được kết hợp với lưu chất giải nhiệt nhằm điều khiển nhiệt độ khuôn. Gia 
nhiệt bằng cảm ứng từ có những ưu điểm vượt trội so với c c phương ph p 
kh c như: 
- Tốc độ gia nhiệt cao. 
- Thời gian gia nhiệt có thể k o dài đến 20 s. 
- Có thể ứng dụng cho khuôn phun p như một module đ nh kèm, 
nghĩa là không cần thay đổi kết cấu khuôn có sẵn. 
Ngoài ra, nhằm đ p ứng yêu cầu gia nhiệt cho các bề mặt phức tạp, 
phương ph p phun kh nóng vào lòng khuôn (gas heating) đã được nghiên 
cứu và đ nh giá hiệu quả. Qui trình gia nhiệt cho khuôn phun ép bằng khí 
nóng đang được tiến hành như hình 1.2. Cuối chu kỳ phun ép, hai tấm 
khuôn mở ra và sản phẩm sẽ được lấy ra ngoài (hình 1.2 - Bước 1). Sau đó, 
tấm khuôn di động sẽ được di chuyển đến v trí gia nhiệt (hình 1.2 - Bước 
2). Tại bước này, khí nóng sẽ được phun vào lòng khuôn. Qua quá trình 
truyền nhiệt đối lưu giữa khí nóng và bề mặt khuôn, nhiệt năng của khí 
nóng sẽ làm bề mặt khuôn tăng nhiệt độ đến giá tr cần thiết. Cuối cùng, khí 
nóng sẽ dừng phun, và hai tấm khuôn sẽ đóng hoàn toàn (hình 1.2 – Bước 
3). Tiếp theo, nhựa nóng chảy sẽ được ép vào lòng khuôn. 
Với phương ph p này, nhiệt độ bề mặt khuôn có thể được tăng từ 
60 oC đến 120 oC trong thời gian 2 s. Tuy nhiên, quá trình gia nhiệt này sẽ 
đạt tới trạng thái bão hòa khi thời gian gia nhiệt k o dài hơn 4 s. Ưu điểm 
của phương ph p “gas heating” là tốc độ gia nhiệt rất cao, và thời gian chu 
kỳ của sản phẩm sẽ được rút ngắn. Tuy nhiên, thiết kế của khuôn phun ép 
cần được thực hiện lại nhằm tích hợp hệ thống gia nhiệt vào. 
3 
Đường kh 
vào khuôn
Bước 1: Khuôn mở ra Bước 2: Khí nóng phun vào 
lòng khuôn
Bước 3: Khuôn đóng 
lại, nhựa phun vào 
lòng khuôn
Đường kh 
vào khuôn
Đường kh 
vào khuôn
Khuôn 
dương
Khuôn 
âm
Hình 1.2: Qui trình gia nhiệt bằng khí nóng cho khuôn phun ép nhựa 
1.3 T nh h nh nghiên cứu t ong nư c 
Lĩnh vực điều khiển nhiệt độ khuôn chỉ được hiểu và thực hiện theo 
hướng giải nhiệt cho khuôn hoặc hạn chế hiện tượng giảm áp suất của dòng 
nhựa trong quá trình chảy vào lòng khuôn, với mục tiêu quan trọng nhất là 
làm nguội khuôn trong thời gian ngắn nhất. Ngược lại, vấn đề giữ bề mặt 
khuôn ở nhiệt độ cao trong quá trình ép phun nhằm nâng cao chất lượng 
sản phẩm, đặc biệt là sản phẩm phục vụ ngành điện tử và các sản phẩm yêu 
cầu độ ch nh c cao, đã bắt đầu được chú ý thông qua đề tài nghiên cứu 
của PGS. TS. Đặng Văn Ngh n. Do đó, nh n chung, thực trạng của sản xuất 
sản phẩm nhựa tại Việt Nam đang dừng lại ở nhóm các sản phẩm đơn giản, 
chất lượng trung bình, và chủ yếu tập trung vào lĩnh vực hàng tiêu dùng. 
Ngoài ra, khả năng hạn chế các khuyết tật cho sản phẩm nhựa theo phương 
ph p điều khiển nhiệt độ khuôn vẫn chưa được xem xét và ứng dụng. 
1.4 n đề khoa học còn tồn tại 
Phương ph p phương ph p gia nhiệt bằng khí nóng còn những hạn chế 
như sau: 
- Kết cấu khuôn cần được thiết kế lại. 
- Với kết cấu khuôn thực tế, kết quả gia nhiệt cho bề mặt khuôn 
vẫn chưa tốt. 
Vì vậy, nhằm tăng khả năng ứng dụng của phương ph p gia nhiệt 
bằng khí nóng cho khuôn phun ép nhựa, đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu 
ảnh hưởng của gia nhiệt khuôn phun ép bằng khí nóng đến độ bền sản 
phẩm nhựa thành mỏng” được thực hiện trong Luận án này. 
1.5 T nh c p thiết của đề tài 
Việc nghiên cứu công nghệ và chế tạo thiết b phun ép nhựa phục vụ 
cho quá trình sản xuất sản phẩm nhựa kỹ thuật yêu cầu độ chính xác cao là 
một hướng đi đầy tiềm năng trong lĩnh vực khuôn mẫu nói riêng và các 
4 
ngành công nghiệp chính xác nói chung. Công nghệ này sẽ góp phần nâng 
cao chất lượng sản phẩm, mở rộng khả năng công nghệ của phương ph p 
phun ép nhựa, cũng như tạo tiền đề công nghệ sản xuất các sản phẩm nhựa 
kỹ thuật phát triển nhiều hơn nữa trên đ a bàn Thành phố Hồ Chí Minh. 
1.6 Ý nghĩa khoa học 
Với c c kết quả của luận án, phương ph p gia nhiệt cho bề mặt khuôn 
sẽ có thêm một phương ph p mới hiệu quả hơn về khả năng: 
- Điều khiển v ng gia nhiệt. 
- Nâng cao tốc độ gia nhiệt khuôn. 
- Hạn chế tối đa việc thay đổi kết cấu khuôn. 
- Phun ép với các sản phẩm dạng thành mỏng với hình dáng phức tạp. 
- Tăng độ bền của đường hàn trên sản phẩm nhựa thành mỏng. 
1.7 Gi trị thực tiễn 
Việc nâng cao chất lượng sản phẩm nhựa, cũng như việc tìm các 
công nghệ mới nhằm nâng cao chất lượng và sản lượng của sản phẩm nhựa 
đang là một trong những yêu cầu cấp thiết cho ngành nhựa tại Việt Nam. 
Do đó, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của gia nhiệt khuôn phun ép bằng 
khí nóng đến độ bền sản phẩm nhựa dạng thành mỏng” được đề xuất 
nhằm góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm nhựa kỹ thuật, đặc biệt với 
nhóm sản phẩm được sản xuất từ công nghệ phun ép. 
1.8 Mục đ ch nghiên cứu 
Thông qua phương ph p gia nhiệt cho khuôn phun ép bằng khí 
nóng từ bên ngoài, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu các mục tiêu sau: 
• Làm rõ ảnh hưởng của c c thông số ch nh đến qu tr nh gia nhiệt bằng 
kh cho khuôn. 
• T m ra và đ nh gi phương ph p mô phỏng qu tr nh gia nhiệt khuôn. 
• Đ nh gi kết quả gia nhiệt cho lòng khuôn bằng kh nóng. 
• Ứng dụng phương ph p gia nhiệt cho lòng khuôn bằng kh nóng trong 
việc nâng cao độ bền của sản phẩm nhựa dạng thành mỏng. 
1.9 Đ i tượng nghiên cứu 
Luận án nghiên cứu mô hình gia nhiệt bằng khí nóng mang tính 
khả thi cho khuôn phun ép nhựa với nguồn kh nóng được phun từ ngoài 
khuôn. Từ đó, nghiên cứu ảnh hưởng của gia nhiệt bằng phương ph p này 
đến sản phẩm nhựa nhiệt dẻo thành mỏng theo tiêu chuẩn ASTM D638. 
1.10 Nhiệ vụ nghiên cứu và gi i hạn đề tài 
- Luận án chỉ tập trung vào phương ph p nghiên cứu gia nhiệt bằng 
kh nóng với nguồn kh được cấp từ ngoài khuôn. 
- Qu tr nh gia nhiệt, nhiệt độ và trường nhiệt độ được khảo s t thông 
qua thực nghiệm và mô phỏng bằng phần mềm ANSYS. 
5 
- Qu tr nh phun p nhựa vào lòng khuôn được nghiên cứu thông qua 
thực nghiệm và mô phỏng bằng phần mềm Moldex3D. 
- Nhiệt độ kh nóng thay đổi trong khoảng 200 oC đến 400 oC. 
- Nghiên cứu ứng dụng cho mô h nh sản phẩm nhựa thành mỏng có 
chiều dày từ 0,4 mm đến 0,8 mm. 
- Vật liệu nhựa được nghiên cứu là PA6 và PA6+30%GF. 
- Trong giới hạn thời gian và kinh phí của luận án nên tác giả chỉ tập 
trung nghiên cứu độ bền kéo của sản phẩm nhựa. 
- C c thiết b th nghiệm được cung cấp bởi phòng th nghiệm khuôn 
mẫu thuộc trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM. 
1.11 Phương ph p nghiên cứu 
- Thu thập và phân t ch dữ liệu. 
- Mô phỏng qu tr nh gia nhiệt và qu tr nh nhựa điền đầy lòng khuôn. 
- Thực nghiệm qu tr nh gia nhiệt và tạo c c mẫu sản phẩn ứng với c c 
qui tr nh phun p để khảo s t ảnh hưởng của bước gia nhiệt lòng khuôn đến 
độ bền kéo sản phẩm nhựa thành mỏng. 
 Các phương ph p nghiên cứu được thực hiện trên cơ sở các trang thiết 
b hiện có tại trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM như: m y phun p 
nhựa, thiết b đo nhiệt (camera hồng ngoại, cảm biến nhiệt,...) và các loại 
khuôn phun ép thông dụng tại Việt Nam. 
1.12 B cục lu n n 
 Chương 1: Tổng quan - Trình bày các vấn đề liên quan đến các hướng 
nghiên cứu về công nghệ phun ép nhựa, các vấn đề còn tồn tại và đưa ra 
hướng nghiên cứu. 
 Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Tập trung làm rõ các vấn đề liên quan 
đến quá trình gia nhiệt cho lòng khuôn phun ép nhựa bằng khí nóng phun 
từ bên ngoài. 
 Chương 3: Mô tả mô phỏng và thực nghiệm - Quá trình gia nhiệt 
khuôn bằng khí nóng bên ngoài khuôn, quá trình nhựa điền đầy lòng khuôn 
và các thiết bị sử dụng cho thực nghiệm được mô tả cụ thể. 
 Chương 4: Ảnh hưởng của thông số gia nhiệt đến phân bố nhiệt độ bề 
mặt lòng khuôn - Chương này sẽ cho thấy ảnh hưởng của các thông số gia 
nhiệt (gồm bề dày tấm insert và khe hở (khoảng cách) giữa đầu phun khí 
nóng và bề mặt lòng khuôn) đến kết quả gia nhiệt bằng khí nóng. 
 Chương 5: Ảnh hưởng của phương ph p gia nhiệt bằng kh nóng đến 
độ bền sản phẩm nhựa dạng thành mỏng - Ảnh hưởng của phương pháp gia 
nhiệt đến độ bền kéo của sản phẩm nhựa dạng thành mỏng sẽ được nghiên 
cứu bằng mô phỏng và thực nghiệm. 
 Chương 6: Kết luận 
6 
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 
Quá trình thiết kế các thí nghiệm, cũng như phân t ch c c kết quả 
của đề tài sẽ được tiến hành trên cơ sở các lý thuyết sau: 
- Qui trình phun ép nhựa. 
- Mô phỏng dòng chảy của nhựa trong khuôn. 
- Dòng chảy nhựa trong chi tiết dạng tấm/hộp. 
- Truyền nhiệt đối lưu. 
- Dòng chảy nhựa Fountain Flow. 
- Ảnh hưởng của lớp bề mặt “Frozen layer” trong qu tr nh điền đầy 
lòng khuôn của nhựa. 
- Độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638. 
2.1 Qui trình phun ép nhựa 
 C c bước cơ bản của quy tr nh phun p được tr nh bày như hình 
2.1. Vật liệu thô dạng hạt được cho vào phễu và rơi vào i lanh. Trong xi 
lanh, với chuyển động xoay và t nh tiến của vít-me, kết hợp với c c điện trở 
gia nhiệt bên ngoài xi lanh, vật liệu nhựa từ dạng hạt sẽ được gia nhiệt đến 
trạng thái dẻo và nóng chảy thành dạng lỏng ở nhiệt độ từ 150 °C đến 
320 °C. Thông qua chuyển động t nh tiến của vít-me, nhựa nóng chảy trong 
xi lanh sẽ được ép vào lòng khuôn thông qua đầu phun (nozzle). Tại v trí 
cổng phun, nhựa hoàn toàn ở thể lỏng. Sau khi toàn bộ lòng khuôn được 
điền đầy, qu tr nh đ nh hình (packing step) sẽ tiến hành. Trong quá trình 
này, nhựa sẽ tiếp tục được ép vào lòng khuôn nhằm bù vào phần thể tích b 
thiếu hụt do hiện tượng co ngót vật liệu. Qu tr nh đ nh hình sẽ kết thúc khi 
vật liệu nhựa tại v trí cổng phun đông đặc hoàn toàn. Sau đó, nhiệt độ của 
sản phẩm sẽ tiếp tục giảm qua quá trình giải nhiệt (cooling step). Khi toàn 
bộ sản phẩm đạt đến nhiệt độ mở khuôn (rejection temperature), khuôn sẽ 
mở ra và sản phẩm sẽ được lấy ra ngoài. 
Hình 2.1: Quy trình phun ép nhựa 
7 
2.2 Mô ph ng dòng ch y nhựa t ong khuôn 
Tốc độ trượt
Đ
ộ
 n
h
ớ
t
V dụ: PE, PP,...
Độ nhớt phi-Newton
Nhiệt độ thấp
Nhiệt độ cao
Phân tử nhựa
Độ nhớt = f(cấu trúc,T,p)
Hình 2.2: Cấu trúc phân tử (bên tr i) và độ nhớt của nhựa (bên 
phải) 
Vùng I
Tốc độ trượt
Vùng II Vùng III
Đ
ộ
 n
h
ớ
t
Ứ
n
g
 s
u
ất
 t
rư
ợ
t
Hình 2.3: Đường đặc t nh dẻo của nhựa nhiệt dẻo 
Độ nhớt là mối quan hệ giữa sự cản trở dòng chảy đến sự chảy của 
lưu chất. Độ nhớt của lưu chất như: nước, dầu, thường là một gi tr 
không đổi ở một nhiệt độ nhất đ nh. C c loại lưu chất này hầu như tuân 
theo lý thuyết về lưu chất của Newton. Tuy nhiên, độ nhớt của c c nhựa 
nhiệt dẻo th rất phức tạp và phi Newton [109]. Không giống như những 
chất dẻo thông thường kh c, độ nhớt của c c nhựa nhiệt dẻo phụ thuộc 
8 
vào cấu trúc ho học, nhiệt độ (T) và p suất (p) của chúng như h nh 2.2. 
Ứng với một cấu trúc và công thức ho học cho trước, độ nhớt của c c 
nhựa nhiệt dẻo phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ, tốc độ trượt (shear rate) 
và p suất. Để hiểu bản chất độ nhớt của nhựa nhiệt dẻo, cần đ nh nghĩa 
rõ ứng suất trượt và tốc độ trượt như h nh 2.3. 
Nhiệt độ
T
h
ể 
t 
ch
 r
iê
n
g
Nhựa vô đ nh h nh
Nhựa b n tinh thể
Hình 2.4: Sự phụ thuộc của thể t ch riêng vào p suất và nhiệt độ 
ứng với nhựa vô đ nh h nh và b n kết tinh 
2.3 Ảnh hư ng l p ề ặt “f ozen-laye ” đến dòng ch y nhựa 
Trong quá trình nhựa điền đầy lòng khuôn, do ảnh hưởng của quá 
trình truyền nhiệt giữa nhựa nóng và lòng khuôn, lớp bề mặt của dòng chảy 
nhựa sẽ b mất nhiệt, giảm nhiệt độ. Do đó, tại bề mặt tiếp xúc giữa nhựa và 
lòng khuôn sẽ hình thành lớp nguội (Frozen layer). Chính hiện tượng đông 
đặc nhanh này, dòng chảy nhựa sẽ có những đặc điểm không giống như 
dòng chảy thông thường. Trong lĩnh vực phun ép nhựa, dòng chảy nhựa 
trong lòng khuôn tuân thủ theo các tính chất của dòng chảy Fountain Flow 
với c c đặc điểm như: Phần nhựa tại tâm dòng chảy sẽ chảy nhanh hơn 
phần nhựa gần với lòng khuôn. Trong đó, tại v trí tiếp xúc với lòng khuôn, 
nhựa được em như không chảy. Nhựa tại đầu dòng chảy được ép về phía 
trước và b cuốn về phía lòng khuôn (hình 2.5). 
Kết quả của hiện tường này là: trong quá trình nhựa điền đầy lòng 
khuôn, phần nhựa được p vào lòng khuôn trước tiên sẽ b cuốn về phía 
lòng khuôn trước, hiện tượng này xảy ra liên tục đến khi nhựa đã điền đầy 
hoàn toàn lòng khuôn. 
9 
Thành khuôn
Thành khuôn
Lớp đông ... Th i gian định h nh (s)
180 °C
150 °C
120 °C
90 °C
60 °C
H nh 5.5: Biểu đồ so s nh sự phân bố p suất tại lòng khuôn với nhiệt độ 
khuôn kh c nhau của sản phẩm có chiều dày lưới 0,4 mm (nhựa PA6) 
Á
p
u
t 
(M
P
a
)
Th i gian định h nh (s)
180 °C
150 °C
120 °C
90 °C
60 °C
H nh 5.6: Biểu đồ so s nh sự phân bố p suất tại lòng khuôn với nhiệt độ 
khuôn kh c nhau của sản phẩm có chiều dày lưới 0,6 mm (nhựa PA6) 
Á
p
u
t 
(M
P
a
)
Th i gian định h nh (s)
180 °C
150 °C
120 °C
90 °C
60 °C
H nh 5.7: Biểu đồ so s nh sự phân bố p suất tại lòng khuôn với nhiệt độ 
khuôn kh c nhau của sản phẩm có chiều dày lưới 0,8 mm (nhựa PA6) 
25 
5.2.2 Nhựa PA6+30%GF 
Á
p
u
t 
(M
P
a
)
Th i gian định h nh (s)
180 °C
150 °C
120 °C
90 °C
60 °C
H nh 5.8: Biểu đồ so s nh sự phân bố p suất tại lòng khuôn với nhiệt độ 
khuôn kh c nhau của sản phẩm có chiều dày lưới 0,4 mm (PA6+30%GF) 
Á
p
u
t 
(M
P
a
)
Th i gian định h nh (s)
180 °C
150 °C
120 °C
90 °C
60 °C
H nh 5.9: Biểu đồ so s nh sự phân bố p suất tại lòng khuôn với nhiệt độ 
khuôn kh c nhau của sản phẩm có chiều dày lưới 0,6 mm (PA6+30%GF) 
Á
p
u
t 
(M
P
a
)
Th i gian định h nh (s)
180 °C
150 °C
120 °C
90 °C
60 °C
H nh 5.10: Biểu đồ so s nh sự phân bố p suất tại lòng khuôn với nhiệt độ 
khuôn kh c nhau của sản phẩm có chiều dày lưới 0,8 mm (nhựa 
PA6+30%GF). 
26 
5.2.3 Nh n xét 
Với c ng điều kiện phun p, khi gi tr nhiệt độ của tấm insert thay đổi 
từ 60 ˚C đến 180 ˚C, sự thay đổi của p suất đ nh h nh theo thời gian được 
khảo s t thông qua phương ph p mô phỏng bằng phần mềm Moldex3D 
trong khoảng thời gian 0,1 s đến 1 s ứng với c c trường hợp chiều dày sản 
phẩm kh c nhau (thay đổi từ 0,4 mm đến 0,8 mm). Kết quả mô phỏng 
được so s nh với nhau và c c kết luận sau được rút ra: 
- Với gi tr p suất đ nh h nh (packing pressure) tr nh bày như c c 
h nh 5.5 đến hình 5.10, có thể thấy độ giảm của p suất đ nh h nh 
theo thời gian từ 0,1 s đến 1 s. Nh n chung, c c kết quả này cho 
thấy khi nhiệt độ khuôn càng cao, p suất đ nh h nh sẽ được giữ lâu 
hơn, giúp nhiều nhựa được p vào lòng khuôn hơn. Điều này có thể 
giải th ch dựa vào hiện tượng đông đặc của nhựa khi tiếp xúc với 
lòng khuôn. Khi nhiệt độ khuôn cao, hiện tượng đông đặc có 
khuynh hướng diễn ra chậm hơn, do đó, nhựa sẽ ở trạng th i lỏng 
lâu hơn, và kết quả là p suất t c động tại v tr đường hàn được giữ 
ở mức cao trong khoảng thời gian lâu hơn so với trường hợp nhiệt 
độ khuôn thấp. 
- Ngoài ra, khi chiều dày sản phẩm càng nhỏ, p suất đ nh h nh giảm 
càng nhanh hơn. Điều này là do chiều dày dòng chảy nhựa mỏng, 
nhiệt lượng truyền ra ngoài sẽ nhanh hơn, và qu tr nh đông đặc sẽ 
nhanh hơn so với trường hợp sản phẩm có chiều dày lớn hơn. Tuy 
nhiên, khi p dụng bước gia nhiệt cho lòng khuôn, p suất đ nh 
h nh vẫn có thể được giữ ở mức cao, đặc biệt với trường hợp sản 
phẩm dày 0,4 mm như h nh 5.5 và hình 5.8. 
- Kết quả mô phỏng này cũng cho thấy phương ph p gia nhiệt bề mặt 
lòng khuôn bằng kh nóng có khả năng t c động kh tốt đến sự thay 
đổi của p suất đ nh h nh. Đây là một trong những cơ sở quan trọng 
để cải thiện độ bền của sản phẩm phun p. 
27 
5.3 Thực nghiệ nh hư ng của phương ph p gia nhiệt cho khuôn 
 ằng kh nóng đến độ ền của s n phẩm 
Khối
insert
V ng uất hiện 
đường hàn
Tấm
insert
Tấm insert
Hình 5.11: Lòng khuôn cho quá trình thực nghiệm 
 Trong phần này, nhằm kiểm nghiệm các kết quả mô phỏng, cũng 
như c c kết quả về độ bền của sản phẩm, mô hình khuôn với sản phẩm là 
thanh thử độ bền k o được sử dụng cho quá trình thực nghiệm. H nh 5.11 
tr nh bày tấm khuôn âm với c c kết cấu để lắp tấm insert vào lòng khuôn. 
Quá trình thực nghiệm sẽ sử dụng các thiết b như sau: 
- Tay máy gia nhiệt 
- Nguồn khí 
- Thiết b đo nhiệt: Thermal couple và camera hồng ngoại 
5.3.1 Kh o s t t ư ng nhiệt độ của t m khuôn trong qu tr nh gia 
nhiệt cho t m insert 
Thông qua camera hồng ngoại, phân bố nhiệt độ tại bề mặt tấm 
khuôn cũng được thu thập và tr nh bày như hình 5.12 đến hình 5.16. C c 
kết quả này cho thấy khả năng gia nhiệt cục bộ của phương ph p Ex-
GMTC kh tốt. Cụ thể, nhiệt độ chỉ tập trung tại v tr xuất hiện đường hàn, 
ngoài ra, c c v tr kh c nhiệt độ được giữ ở mức thấp. Đây là một trong 
những ưu điểm của phương ph p gia nhiệt bằng kh nóng nói riêng và gia 
nhiệt bề mặt nói chung. Ch nh v đặc điểm này, sau khi gia nhiệt và nhựa 
được điền đầy lòng khuôn, bước giải nhiệt cho lòng khuôn sẽ được tiến 
hành dễ dàng với v ng nhiệt độ cao rất nhỏ so với toàn bộ thể t ch tấm 
khuôn. Ngoài ra, về kh a cạnh tiết kiệm năng lượng, phân bố nhiệt độ tại bề 
mặt tấm khuôn cũng cho thấy gần như tất cả nhiệt năng của qu tr nh gia 
nhiệt chỉ tập trung tại v ng cần gia nhiệt, điều này cho thấy hiệu quả của 
phương ph p gia nhiệt Ex-GMTC là rất tốt. 
28 
Hình 5.12: Nhiệt độ tại bề mặt khuôn khi gia nhiệt với nguồn kh 200 oC 
Hình 5.13: Nhiệt độ tại bề mặt khuôn khi gia nhiệt với nguồn kh 250 oC 
29 
Hình 5.14: Nhiệt độ tại bề mặt khuôn khi gia nhiệt với nguồn kh 300 oC 
Hình 5.15: Nhiệt độ tại bề mặt khuôn khi gia nhiệt với nguồn kh 350 oC 
30 
Hình 5.16: Nhiệt độ tại bề mặt khuôn khi gia nhiệt với nguồn kh 400 oC 
5.3.2 Thực nghiệ độ bền của s n phẩm ứng v i c c qui tr nh phun ép 
có nhiệt độ khuôn kh c nhau 
Kết quả thử k o được tổng hợp và so s nh thông qua 2 biểu đồ như 
hình 5.17 và hình 5.18. Kết quả này cho thấy ảnh hưởng rõ rệt của nhiệt độ 
tấm insert và chiều dày lưới đến khả năng ch u lực kéo của sản phẩm. 
+ Đối với các sản phẩm được ép từ nhựa PA6: 
- Trong cùng một nhiệt độ lòng khuôn (hình 5.17): khi tăng chiều 
dày lưới thì khả năng ch u lực kéo của sản phẩm tăng lên. Ở nhiệt độ lòng 
khuôn 60 ºC, với chiều dày lưới 0,4 mm lực k o tương ứng là 7 kgf, khi 
tăng chiều dày lưới lên 0,6 mm thì lực k o tăng lên 7,5 kgf, tăng 6,83 %. 
Tuy nhiên, mức độ tăng của độ bền k o ngày càng rõ rệt, đặc biệt với v ng 
nhiệt độ tấm insert cao hơn 120 ºC. 
- Nh n chung, khi nhiệt độ tấm insert tăng từ 30 oC đến 150 ºC, độ 
bền kéo của sản phẩm có sự cải thiện rõ rệt với tất cả c c dạng chiều dày 
sản phẩm. Tuy nhiên, kết quả thực nghiệm cũng cho thấy với chiều dày nhỏ 
hơn, tỉ lệ phần trăm tăng của độ bền sẽ lớn hơn. 
+ Đối với các sản phẩm được ép từ nhựa PA6+30%GF: do có trộn thêm 
sợi thủy tinh trong thành phần hạt nhựa nên các sản phẩm này có khả năng 
ch u lực kéo cao hơn so với các sản phẩm được ép từ nhựa PA6. Xét ở cùng 
nhiệt độ lòng khuôn 30 ºC và chiều dày lưới là 0,4 mm, độ bền kéo của 
mẫu sản phẩm PA6 là 1,75 MPa trong khi mẫu sản phẩm PA6+30%GF là 
31 
2,51 MPa. Hiện tượng độ bền của sản phẩm tăng khi phun p với nhiệt độ 
tấm insert cao hơn cũng xuất hiện với vật liệu composite này. 
Nhiệt độ khuôn (°C)
Đ
ộ
 b
ền
 k
 o
 σ
t 
(M
P
a
)
Chiều dày h=0.4 mm
Chiều dày h=0.6 mm
Chiều dày h=0.8 mm
H nh 5.17: Độ bền kéo của sản phẩm thành mỏng bằng nhựa PA6 
Nhiệt độ khuôn (°C)
Đ
ộ
 b
ền
 k
 o
 σ
t 
(M
P
a
)
Chiều dày h=0,4 mm
Chiều dày h=0,6 mm
Chiều dày h=0,8 mm
H nh 5.18: Độ bền kéo của sản phẩm thành mỏng bằng nhựa PA6+30%GF 
❖ Để t m phương tr nh hồi quy về mối liên hệ giữa độ bền kéo của 
nhựa PA6 với nhiệt độ khuôn và chiều dày sản phẩm bằng phần 
mềm Minitab như sau: 
σt = 2,209 + 0,006T – 1,47h (5.1) 
32 
Trong đó: σt: Độ bền kéo (MPa) 
T: Nhiệt độ khuôn (ºC) 
h: Chiều dày sản phẩm (mm) 
Phương tr nh hồi quy này được kiểm nghiệm độ chính xác trên 
phần mềm Minitab với độ tin cậy R-sq (ajd) = 92,95 %. Vì vậy, phương 
trình này có thể sử dụng để dự đo n cho c c trường hợp sản phẩm nhựa 
PA6 với nhiệt độ và chiều dày khác nhau. 
❖ Để t m phương tr nh hồi quy về mối liên hệ giữa độ bền kéo với 
nhiệt độ khuôn và chiều dày sản phẩm bằng phần mềm Minitab 
của nhựa PA6+30%GF như sau: 
σt = 3,317 + 0,006T – 2,335h (5.2) 
Trong đó: σt: Độ bền kéo (MPa) 
T: Nhiệt độ khuôn (ºC) 
h: Chiều dày sản phẩm (mm) 
Phương tr nh hồi quy này kiểm nghiệm độ chính xác trên phần 
mềm Minitab với độ tin cậy R-sq (ajd) = 93,28 %. Vì vậy, phương tr nh 
này có thể sử dụng để dự đo n cho c c trường hợp sản phẩm nhựa 
PA6+30%GF với nhiệt độ và chiều dày khác nhau. 
5.4 Kết lu n 
- Kết quả mô phỏng qu tr nh gia nhiệt cho tấm insert cho thấy nhiệt độ cao 
tập trung tại bề mặt của tấm insert, tại v trí tạo kết cấu dạng lưới cho sản 
phẩm nhựa. 
- Kết quả về sự thay đổi nhiệt độ tại bề mặt tấm insert cho thấy ứng với các 
giá tr nhiệt độ của dòng khí nóng, nhiệt độ của bề mặt lòng khuôn sẽ tăng 
rất nhanh trong 5 s đầu tiên của quá trình gia nhiệt. Sau đó, trong 10 s tiếp 
theo, nhiệt độ tại bề mặt khuôn sẽ tăng chậm lại. 
- Qu tr nh nhựa điền đầy lòng khuôn được khảo s t thông qua phần mềm 
Moldex3D. Kết quả mô phỏng cho thấy độ giảm của p suất đ nh h nh theo 
thời gian từ 0,1 s đến 1 s. 
- C c trường hợp sử dụng bước gia nhiệt bằng kh nóng cho thấy p suất 
đ nh h nh vẫn có thể được giữ ở mức cao, đặc biệt với trường hợp sản phẩm 
dày 0,4 mm. 
- C c kết quả về chụp phân bố nhiệt độ của bề mặt khuôn cho thấy khả 
năng gia nhiệt cục bộ của phương ph p Ex-GMTC kh tốt. 
- Kết quả thử k o sản phẩm nhựa thành mỏng cũng được tổng hợp và so 
s nh với 2 loại nhựa là PA6 và PA6+30%GF. Kết quả này cho thấy ảnh 
hưởng rõ rệt của nhiệt độ tấm insert và chiều dày lưới đến khả năng ch u 
lực kéo của sản phẩm. 
33 
Chương 6. KẾT LUẬN 
- Thông qua qu tr nh mô phỏng và thực nghiệm, c c kết quả cho thấy: 
• Chiều dày của tấm insert có ảnh hưởng lớn đến tốc độ gia nhiệt, 
cũng như phân bố nhiệt độ trên bề mặt lòng khuôn. 
• Khe hở giữa đầu phun kh nóng và bề mặt khuôn cũng có ảnh 
hưởng đến tốc độ và phân bố nhiệt độ. 
• Qu tr nh mô phỏng cũng cho thấy phương ph p gia nhiệt bằng kh 
nóng phun từ ngoài có thể được tiến hành phân t ch trước, nhằm 
chọn được c c thông số tối ưu t y thuộc vào h nh dạng sản phẩm 
và kết cấu khuôn phun p. 
- Với mô h nh sản phẩm dạng thành mỏng, kết quả trong luận án cho thấy 
nhiệt độ cao chỉ tập trung tại bề mặt của tấm insert, tại v trí tạo kết cấu 
dạng lưới cho sản phẩm nhựa. Đây cũng là một trong những ưu điểm nổi 
bậc của phương ph p gia nhiệt bằng khí nóng. 
- Quá trình gia nhiệt cho thấy nhiệt độ của bề mặt lòng khuôn sẽ tăng rất 
nhanh trong 5 s đầu tiên của quá trình gia nhiệt. Sau đó, trong 10 s tiếp 
theo, nhiệt độ tại bề mặt khuôn sẽ tăng chậm lại, sau 20 s, nhiệt độ của bề 
mặt khuôn sẽ duy trì ổn đ nh. 
- C c trường hợp sử dụng bước gia nhiệt bằng kh nóng cho thấy p suất 
đ nh h nh vẫn có thể được giữ ở mức cao, đặc biệt với trường hợp sản phẩm 
dày 0,4 mm. 
- C c kết quả về chụp phân bố nhiệt độ của bề mặt khuôn cho thấy khả 
năng gia nhiệt cục bộ của phương ph p Ex-GMTC kh tốt. 
- Kết quả thử k o sản phẩm nhựa thành mỏng cho thấy ảnh hưởng tích cực 
của nhiệt độ khuôn và chiều dày lưới đến khả năng ch u lực kéo của sản 
phẩm. Đặc biệt, kết quả thực nghiệm cũng cho thấy với chiều dày nhỏ hơn, 
tỉ lệ phần trăm tăng của độ bền sẽ lớn hơn. 
34 
PHỤ LỤC: CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 
1. Pham Son Minh, Tran Minh The Uyen, Dang Minh Phung and Thanh 
Trung Do, A study of temperature control for the pulsed cooling of 
injection molding process, The 2nd international conference on green 
technology and sustainable development, 2014, Vol. 1, pp. 81-85. 
2. T ần inh Thế Uyên, Phạm Sơn Minh, Đỗ Thành Trung, Trần Văn 
Trọn và Phan Thế Nhân, Ảnh hưởng của p suất phun đến chiều dài 
dòng chảy của nhựa lỏng trên sản phẩm phun p nhựa, Tạp ch Cơ kh 
Việt Nam, 2014, Số 7, tr. 60-63. 
3. Pham Son Minh and Tran Minh The Uyen, Numerical study on flow 
length in injection molding process with high-speed injection molding, 
International Journal of Mechanical Engineering and Applications, 
2014, Vol. 2, pp. 58-63. 
4. Huỳnh Đỗ Song Toàn, T ần inh Thế Uyên, Nguyễn Danh Kiên và 
Lê Hiếu Giang, Nâng cao độ ch nh c k ch thước sản phẩm nhựa 
thành mỏng bằng phương ph p kết hợp mô phỏng và thực nghiệm, Tạp 
ch Khoa học Gi o dục Kỹ thuật Trường ĐH SPKT TP.HCM, 2015, Số 
32, tr. 42-45. 
5. Phạm Sơn Minh, Đỗ Thành Trung, Lê Tuyên Gi o và T ần inh Thế 
Uyên, Nghiên cứu qu tr nh gia nhiệt bằng kh nóng cho khuôn phun 
 p tạo sản phẩm dạng lưới, Tạp ch Khoa học Gi o dục Kỹ thuật 
Trường ĐH SPKT TP. HCM, 2015, Số 32, tr. 46-51. 
6. Huỳnh Đỗ Song Toàn, T ần inh Thế Uyên, Võ Bá Anh Đại và Lê 
Hiếu Giang, Phân t ch gia nhiệt và làm nguội bằng nước trong khuôn 
 p phun một số sản phẩm kh c nhau, Tạp ch Khoa học Gi o dục Kỹ 
thuật Trường ĐH SPKT TP. HCM, 2015, Số 33, tr. 44-50. 
7. Phạm Sơn Minh, Đỗ Thành Trung, T ần inh Thế Uyên và Phan Thế 
Nhân, Ảnh hưởng của chiều dày sản phẩm và nhiệt độ khuôn đến độ 
cong vênh của sản phẩm nhựa polypropylene dạng tấm, Hội ngh Khoa 
học và Công nghệ Toàn quốc về Cơ kh lần thứ IV, TP. HCM, 2015, 
Tập 2, tr. 536 – 543. 
8. Thanh Trung Do, Pham Son Minh, Tran Minh The Uyen and Pham 
Hoang The, Numerical study on the flow length in an injection molding 
process with an external air-heating step, International Journal of 
Engineering Research and Application, 2017, Vol. 7, pp. 85-89. 
9. Thanh Trung Do, Tran Minh The Uyen and Pham Son Minh, Study 
on the external gas-assisted mold temperature control for thin wall 
injection molding, International Journal of Engineering Research and 
Application, 2017, Vol. 7, pp. 15-19. 
35 
10. Pham Son Minh, Thanh Trung Do, Tran Minh The Uyen and Phan 
The Nhan, A study on the welding line strength of composite parts with 
various venting systems in injection molding process, Key Engineering 
Materials, 2017, Vol. 737, pp. 70-76. (SCOPUS). 
11. Pham Son Minh and Tran Minh The Uyen, Numerical study on the 
heliacal cooling channel for injection molding process, International 
Journal of Innovative Science, Engineering & Technology, 2018, Vol. 
5(2), pp. 86-91. 
12. Pham Son Minh, Thanh Trung Do and Tran Minh The Uyen, The 
feasibility of external gas-assisted mold-temperature control for thin-
wall injection molding, Advances in Mechanical Engineering, 2018, 
Vol. 10 (10), pp. 1-13. (SCIE). 
13. Pham Son Minh, Tran Minh The Uyen, Tran Anh Son and Huynh 
Duc Thuan, Study on the temperature distribution of core plates during 
injection molding, International Journal of Engineering Inventions, 
2018, Vol. 7 (10), pp. 24 – 29. 
14. Minh The Uyen Tran, Son Minh Pham and Thanh Trung Do, 
Experimental study on external air heating for an injection molding 
process, ICSSE2019, 2019, pp. 681-685. 
15. Tran Minh The Uyen, Le Tuyen Giao, Thanh Trung Do and Pham 
Son Minh, Numerical study on local heating for thin-walled product by 
external air heating, Materials Science Forum, 2019, Vol. 971, pp. 21-
26. (SCOPUS). 
16. Tran Minh The Uyen, Nguyen Truong Giang, Thanh Trung 
Do, Tran Anh Son and Pham Son Minh, External Gas-
Assisted Mold Temperature Control Improves Weld Line 
Quality in the Injection Molding Process, Materials, 2020, 
Vol. 13, pp. 1-19. (SCIE).