Khi nói đến ép đùn ống nhựa, phải tuân thủ 11 nguyên tắc cơ bản này!

Công ty TNHH Công nghệ Fangli Ninh Balà mộtnhà sản xuất thiết bị cơ khívới gần 30 năm kinh nghiệmthiết bị đùn ống nhựa, bảo vệ môi trường mới và thiết bị vật liệu mới. Kể từ khi thành lập Fangli đã được phát triển dựa trên nhu cầu của người dùng. Thông qua cải tiến liên tục, hoạt động R&D độc lập về công nghệ cốt lõi cũng như tiêu hóa và hấp thụ công nghệ tiên tiến và các phương tiện khác, chúng tôi đã phát triểnDây chuyền ép đùn ống PVC, Dây chuyền ép đùn ống PP-R, Dây chuyền ép đùn ống cấp nước/khí PE, được Bộ Xây dựng Trung Quốc khuyến nghị thay thế sản phẩm nhập khẩu. Chúng tôi đã đạt được danh hiệu “Thương hiệu hạng nhất ở tỉnh Chiết Giang”.

01  Nguyên lý cơ học

Cơ chế đùn cơ bản rất đơn giản - một con vít quay trong thùng và đẩy nhựa về phía trước. Vít thực chất là một bề mặt nghiêng hoặc độ dốc bao quanh lớp trung tâm. Mục đích của nó là tăng áp lực để vượt qua lực cản lớn hơn. Đối với mộtmáy đùn, có ba loại lực cản cần khắc phục: ma sát của các hạt rắn (thức ăn) với thành thùng và ma sát lẫn nhau của chúng trong vài vòng quay đầu tiên của trục vít (vùng cấp liệu); độ bám dính của chất tan chảy với thành thùng; và lực cản hậu cần bên trong khối tan chảy khi nó được đẩy về phía trước.

Newton từng giải thích rằng nếu một vật không chuyển động theo một hướng nhất định thì các lực tác dụng lên vật đó sẽ cân bằng theo hướng đó. Vít không chuyển động theo hướng dọc trục, mặc dù nó có thể quay ngang và nhanh chóng gần chu vi. Do đó, lực dọc trục lên trục vít được cân bằng và nếu nó tác dụng một lực đẩy lớn về phía trước lên nhựa nóng chảy thì nó cũng tác dụng một lực đẩy ngược tương đương lên vật. Trong trường hợp này, lực đẩy mà nó tác dụng lên ổ trục phía sau cửa vào - ổ trục lực đẩy.

Hầu hết các vít đơn là ren phải, giống như vít và bu lông được sử dụng trong chế biến gỗ và máy móc. Nếu nhìn từ phía sau, chúng đang quay ngược chiều vì chúng đang cố gắng vặn ra khỏi thùng càng xa càng tốt. Ở một sốmáy đùn trục vít đôi, hai ốc vít quay ngược và bắt chéo nhau ở cả hai thùng nên một cái phải thuận tay phải và cái kia thuận tay trái. Ở các vít đôi bịt kín khác, hai vít quay cùng hướng và do đó phải có cùng hướng. Tuy nhiên, trong cả hai trường hợp đều có ổ đỡ lực đẩy hấp thụ lực lùi và nguyên lý Newton vẫn được áp dụng.

02  Nguyên lý nhiệt

Nhựa ép đùn là nhựa nhiệt dẻo - chúng tan chảy khi được nung nóng và đông đặc lại khi được làm lạnh. Nhiệt làm nóng chảy nhựa đến từ đâu? Làm nóng sơ bộ nguyên liệu và bộ gia nhiệt thùng/khuôn có thể đóng một vai trò và quan trọng khi khởi động, nhưng năng lượng đầu vào của động cơ - nhiệt ma sát sinh ra trong thùng khi động cơ quay vít chống lại lực cản của chất nhớt tan chảy - là nguồn nhiệt quan trọng nhất đối với tất cả các loại nhựa, ngoại trừ các hệ thống nhỏ, vít tốc độ thấp, nhựa có nhiệt độ nóng chảy cao và các ứng dụng sơn đùn.

Đối với tất cả các hoạt động khác, điều quan trọng là phải nhận ra rằng bộ gia nhiệt thùng không phải là nguồn nhiệt chính trong hoạt động và do đó đóng vai trò nhỏ hơn trong quá trình ép đùn so với những gì chúng ta mong đợi (xem Nguyên tắc 11). Nhiệt độ thùng phía sau có thể vẫn quan trọng vì nó ảnh hưởng đến sự gắn kết hoặc tốc độ vận chuyển chất rắn trong nguyên liệu. Nhiệt độ khuôn và khuôn thường phải là nhiệt độ nóng chảy mong muốn hoặc gần bằng nhiệt độ đó, trừ khi chúng được sử dụng cho mục đích cụ thể như đánh vecni, phân phối chất lỏng hoặc kiểm soát áp suất.

03  Nguyên lý giảm tốc

Trong hầu hếtmáy đùn, tốc độ trục vít được thay đổi bằng cách điều chỉnh tốc độ động cơ. Động cơ thường quay với tốc độ tối đa khoảng 1750 vòng/phút, nhưng tốc độ này quá nhanh đối với trục vít máy đùn. Nếu nó quay với tốc độ nhanh như vậy, nhiệt ma sát sẽ sinh ra quá nhiều và thời gian lưu của nhựa quá ngắn để chuẩn bị một hỗn hợp nóng chảy đồng nhất, trộn đều. Tỷ lệ giảm điển hình là từ 10:1 đến 20:1. Giai đoạn đầu tiên có thể là một bánh răng hoặc một bộ ròng rọc, nhưng giai đoạn thứ hai là tất cả các bánh răng và trục vít được đặt ở giữa bánh răng lớn cuối cùng.

Ở một số máy chạy chậm (chẳng hạn như trục vít đôi cho UPVC) có thể có 3 giai đoạn giảm tốc và tốc độ tối đa có thể thấp tới 30 vòng/phút hoặc thấp hơn (tỷ lệ 60:1). Mặt khác, một số trục vít đôi rất dài được sử dụng để trộn có thể chạy ở tốc độ 600 vòng/phút hoặc nhanh hơn và do đó yêu cầu tốc độ giảm tốc rất thấp cũng như làm mát sâu nhiều.

Đôi khi tốc độ giảm tốc không phù hợp với nhiệm vụ - sẽ sử dụng quá nhiều năng lượng - và có thể thêm khối ròng rọc giữa động cơ và giai đoạn giảm tốc đầu tiên để thay đổi tốc độ tối đa. Điều này sẽ làm tăng tốc độ trục vít vượt quá giới hạn trước đó hoặc giảm tốc độ tối đa cho phép hệ thống chạy ở phần trăm lớn hơn của tốc độ tối đa. Điều này sẽ làm tăng năng lượng sẵn có, giảm cường độ dòng điện và tránh các vấn đề về động cơ. Trong cả hai trường hợp, công suất có thể tăng tùy thuộc vào vật liệu và nhu cầu làm mát của nó.

04  Nạp chất làm mát

Đùn là sự truyền năng lượng từ động cơ - đôi khi là lò sưởi - sang nhựa lạnh, từ đó chuyển nó từ dạng rắn sang dạng nóng chảy. Nguồn cấp dữ liệu đầu vào mát hơn bề mặt thùng và trục vít trong vùng cấp liệu. Tuy nhiên, bề mặt thùng trong vùng cấp liệu hầu như luôn ở trên phạm vi nóng chảy của nhựa. Nó được làm mát bằng cách tiếp xúc với các hạt thức ăn, nhưng nhiệt được duy trì bằng cách truyền nhiệt từ đầu trước nóng đến đầu sau và bằng cách gia nhiệt có kiểm soát. Có thể cần phải bật bộ sưởi phía sau ngay cả khi nhiệt phía trước được giữ bằng ma sát nhớt và không cần đầu vào nhiệt của hộp mực. Ngoại lệ quan trọng nhất là hộp cấp liệu có khe, hầu như chỉ dành cho HDPE.

Bề mặt chân trục vít cũng được làm mát bằng nguyên liệu và đoạn nhiệt từ thành thùng bằng các hạt nguyên liệu nhựa (và không khí giữa các hạt). Nếu vít dừng đột ngột, quá trình nạp cũng dừng lại và bề mặt vít trở nên nóng hơn trong vùng nạp khi nhiệt di chuyển ngược lại từ mặt trước nóng hơn. Điều này có thể gây ra sự dính hoặc bắc cầu của các hạt ở gốc.

05  Thức ăn được dán vào thùng hoặc trượt vào vít

Để tối đa hóa khả năng vận chuyển hạt chất rắn trong vùng nạp thùng nhẵn của máy đùn trục vít đơn, các hạt phải dính vào thùng và trượt lên trục vít. Nếu các viên đạn dính vào gốc vít thì không có gì để kéo chúng ra; âm lượng kênh và thể tích đầu vào của chất rắn giảm. Một lý do khác dẫn đến độ bám dính kém ở gốc là nhựa có thể ngưng tụ nhiệt ở đây và tạo ra gel cũng như các hạt gây ô nhiễm tương tự, hoặc bám dính và vỡ ra không liên tục khi có sự thay đổi về tốc độ đầu ra.

Hầu hết các loại nhựa đều trượt tự nhiên trên rễ vì chúng lạnh khi đi vào và ma sát vẫn chưa làm nóng rễ đến mức nhiệt tương đương với thành thùng. Một số vật liệu có nhiều khả năng bám dính hơn các vật liệu khác: PVC có độ dẻo cao, PET vô định hình và một số chất đồng trùng hợp polyolefin nhất định có đặc tính kết dính mong muốn để sử dụng cuối cùng.

Đối với thùng, nhựa cần bám dính để có thể cạo ra và đẩy về phía trước bằng ren vít. Cần có hệ số ma sát cao giữa các hạt và thùng, do đó hệ số này bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ của thùng phía sau. Nếu các hạt không bám dính, chúng chỉ quay tại chỗ và không di chuyển về phía trước - đó là lý do tại sao quá trình cấp liệu trơn tru lại không tốt.

Ma sát bề mặt không phải là yếu tố duy nhất ảnh hưởng đến việc cho ăn. Nhiều hạt không bao giờ tiếp xúc với trụ hoặc trục vít nên phải có ma sát và liên kết độ nhớt cơ học bên trong các hạt.

Ma sát bề mặt không phải là yếu tố duy nhất ảnh hưởng đến thức ăn. Nhiều hạt không bao giờ chạm vào thùng hoặc trục vít, do đó phải có ma sát, sự liên kết cơ học và độ nhớt trong hạt.

Xi lanh có rãnh là trường hợp đặc biệt. Rãnh nằm trong khu vực cấp liệu, được cách nhiệt và làm mát bằng nước sâu với phần còn lại của xi lanh. Sợi chỉ đẩy các hạt vào rãnh và tạo thành áp suất cao trong khoảng cách tương đối ngắn. Điều này làm tăng khả năng chịu lực cắn đối với tốc độ trục vít thấp hơn với cùng công suất ra, dẫn đến giảm nhiệt ma sát sinh ra ở đầu trước và nhiệt độ nóng chảy thấp hơn. Điều này có thể có nghĩa là việc làm mát sẽ hạn chế tốc độ sản xuất nhanh hơn trong dây chuyền sản xuất màng thổi. Rãnh đặc biệt thích hợp cho nhựa HDPE, loại nhựa thông thường mịn nhất bên cạnh nhựa perfluorinated.

06  Chi phí nguyên vật liệu cao nhất

Trong một số trường hợp, chi phí nguyên vật liệu có thể chiếm tới 80% chi phí sản xuất - nhiều hơn tổng của tất cả các yếu tố khác - ngoại trừ một số sản phẩm có chất lượng và bao bì đặc biệt quan trọng, chẳng hạn như ống thông y tế. Nguyên tắc này đương nhiên dẫn đến hai kết luận: các nhà chế biến nên tái sử dụng phế liệu và chất thải càng nhiều càng tốt để thay thế nguyên liệu thô, đồng thời tuân thủ nghiêm ngặt các dung sai để tránh sai lệch so với độ dày mục tiêu và các vấn đề về sản phẩm.

07  Chi phí năng lượng tương đối không quan trọng

Mặc dù sức hấp dẫn và các vấn đề thực sự của nhà máy ngang bằng với chi phí năng lượng ngày càng tăng, năng lượng cần thiết để vận hành máy đùn vẫn là một phần nhỏ trong tổng chi phí sản xuất. Tình trạng này luôn như vậy vì chi phí nguyên vật liệu rất cao và máy đùn là một hệ thống hiệu quả. Nếu đưa vào quá nhiều năng lượng, nhựa sẽ nhanh chóng trở nên rất nóng và không thể xử lý đúng cách.

08  Áp suất ở đầu vít rất quan trọng

Áp suất này phản ánh lực cản của tất cả các vật thể ở phía sau trục vít: màn lọc và tấm máy nghiền ô nhiễm, ống băng tải chuyển đổi, máy khuấy cố định (nếu có) và bản thân khuôn. Nó không chỉ phụ thuộc vào hình dạng của các thành phần này mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ trong hệ thống, từ đó ảnh hưởng đến độ nhớt của nhựa và tốc độ thông lượng. Nó không phụ thuộc vào thiết kế trục vít, ngoại trừ khi nó ảnh hưởng đến nhiệt độ, độ nhớt và thông lượng. Vì lý do an toàn, việc đo nhiệt độ là rất quan trọng - nếu nhiệt độ quá cao, đầu khuôn và khuôn có thể nổ và gây hại cho nhân viên hoặc máy móc ở gần.

Áp suất có lợi cho việc khuấy trộn, đặc biệt là ở khu vực cuối cùng (khu vực đo sáng) của hệ thống trục vít đơn. Tuy nhiên, áp suất cao cũng có nghĩa là động cơ cần tạo ra nhiều năng lượng hơn - do đó nhiệt độ nóng chảy cao hơn - điều này có thể chỉ định giới hạn áp suất. Trong hệ thống vít đôi, việc khóa chặt hai vít là một máy khuấy hiệu quả hơn, do đó không cần áp lực cho mục đích này.

Khi sản xuất các bộ phận rỗng, chẳng hạn như ống được làm bằng khuôn nhện có giá đỡ để định vị lõi, áp suất cao phải được tạo ra bên trong khuôn để giúp phân tách hậu cần kết hợp lại. Nếu không, sản phẩm dọc theo đường hàn có thể bị yếu và gặp sự cố trong quá trình sử dụng.

09  Đầu ra

Sự dịch chuyển của sợi cuối cùng được gọi là dòng chảy bình thường, chỉ phụ thuộc vào hình dạng của trục vít, tốc độ trục vít và mật độ nóng chảy. Nó được điều chỉnh bởi hậu cần áp lực, trong thực tế bao gồm tác động kháng cự của việc giảm sản lượng (thể hiện bằng áp suất cao nhất) và bất kỳ tác động quá mức nào trong nguồn cấp dữ liệu của việc tăng sản lượng. Sự rò rỉ trên ren có thể theo một trong hai hướng.

Việc tính toán công suất đầu ra của mỗi vòng/phút (vòng quay) cũng rất hữu ích vì điều này thể hiện bất kỳ sự suy giảm nào về công suất bơm của trục vít tại một thời điểm nhất định. Một tính toán liên quan khác là sản lượng trên mỗi mã lực hoặc kilowatt được sử dụng. Điều này thể hiện hiệu quả và có thể ước tính công suất sản xuất của một động cơ và bộ điều khiển nhất định.

10  Tốc độ cắt đóng vai trò quan trọng trong độ nhớt

Tất cả các loại nhựa thông thường đều có đặc tính giảm lực cắt, nghĩa là độ nhớt giảm khi nhựa chuyển động ngày càng nhanh. Tác dụng của một số loại nhựa đặc biệt rõ ràng. Ví dụ, một số PVC tăng tốc độ dòng chảy của chúng lên gấp 10 lần hoặc hơn khi lực đẩy tăng gấp đôi. Ngược lại, lực cắt của LLDPE không giảm quá nhiều và khi tăng gấp đôi thì vận tốc dòng chảy của nó chỉ tăng từ 3 đến 4 lần. Hiệu ứng giảm lực cắt giảm có nghĩa là độ nhớt cao trong điều kiện ép đùn, điều này có nghĩa là cần nhiều công suất động cơ hơn.

Điều này có thể giải thích tại sao LLDPE hoạt động ở nhiệt độ cao hơn LDPE. Tốc độ dòng chảy được biểu thị bằng tốc độ cắt, xấp xỉ 100s-1 trong rãnh vít, từ 100 đến 100s-1 ở hầu hết các hình dạng miệng khuôn và lớn hơn 100s-1 trong khe hở giữa ren và thành trụ và một số khe hở khuôn nhỏ.

Hệ số tan chảy là phương pháp đo độ nhớt thường được sử dụng, nhưng nó bị đảo ngược (chẳng hạn như tốc độ dòng chảy/lực đẩy thay vì lực đẩy/tốc độ dòng chảy). Thật không may, phép đo của nó trong máy đùn có tốc độ cắt từ 10 giây trở xuống và tốc độ dòng chảy nóng chảy nhanh có thể không phải là giá trị đo thực sự.

11  Động cơ đối diện với thùng, còn thùng đối diện với động cơ

Tại sao hiệu quả điều khiển của thùng không phải lúc nào cũng như mong đợi, đặc biệt là trong khu vực đo? Nếu thùng được làm nóng, độ nhớt của lớp vật liệu ở thành thùng giảm xuống và động cơ cần ít năng lượng hơn để hoạt động trong thùng mượt mà hơn này. Dòng điện động cơ (ampe) giảm. Ngược lại, nếu thùng nguội đi, độ nhớt của chất nóng chảy ở thành thùng tăng lên và động cơ phải quay mạnh hơn, số ampe tăng lên. Một phần nhiệt lượng được loại bỏ khi đi qua thùng sau đó sẽ được động cơ gửi trở lại. Thông thường, bộ điều chỉnh thùng có ảnh hưởng đến sự tan chảy, đó là những gì chúng ta mong đợi, nhưng tác động ở bất kỳ đâu không đáng kể bằng biến số khu vực. Tốt nhất là đo nhiệt độ nóng chảy để thực sự hiểu chuyện gì đã xảy ra.

Nguyên lý thứ 11 không áp dụng cho đầu khuôn và khuôn vì không có chuyển động quay vít ở đó. Đó là lý do tại sao việc thay đổi nhiệt độ bên ngoài lại hiệu quả hơn ở đó. Tuy nhiên, những thay đổi này không đồng đều từ trong ra ngoài, trừ khi được khuấy đều trong máy khuấy cố định, đây là công cụ hữu hiệu để thay đổi nhiệt độ nóng chảy và khuấy trộn.

Nếu bạn cần thêm thông tin,Công ty TNHH Công nghệ Fangli Ninh Bahoan nghênh bạn liên hệ để có câu hỏi chi tiết, chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn hướng dẫn kỹ thuật chuyên nghiệp hoặc đề xuất mua sắm thiết bị.