Đặc điểm và ứng dụng của máy đùn trục vít đơn trong ngành công nghiệp nhựa
MỤC LỤC
Năng suất của máy đùn
Khi trục vít quay nếu như không bị trở lực gì cả (tức là không dùng lưới lọc, tấm đỡ lưới, đầu khuôn) và nếu khe hở giữa đỉnh trục vít và xylanh bằng 0, thì dòng nguyên liệu vận chuyển lên phía trước là lớn nhất. Nguyên liệu sẽ tự chảy tại vùng có áp suất cao sang vùng có áp suất thấp, tức là có một dòng nguyên liệu chảy từ đầu vít ra phía chân vít, dẫn đến giảm lưu lượng của máy đùn.
Nguyên tắc hoạt động của máy đùn
Rừ ràng α và β là cỏc hằng số chỉ phụ thuộc vào cấu tạo trục vớt. P : khi áp suất trước đầu vít (ví dụ khi giảm nhiệt độ, dùng lưới lọc mịn, dùng đầu khuôn có trở lực lớn) thì năng suất sẽ giảm.
Phân loại máy đùn
Máy đùn trục đôi có những đặc trưng như lượng đùn ra ít biến động thời gian nhựa trong xylanh đồng đều và nhất định nhưng nó có sức nhào trộn yếu, thêm nữa giá tiền cao tính đa dụng thiếu…đó là những khuyết điểm. Nếu lấy các máy đùn nhựa trục đơn, trục đôi làm máy tiêu chuẩn thì các máy đùn nhựa đặc biệt không thuộc loại ấy có nhiều thứ, nhưng phần nhiều chỉ là máy thí nghiệm hoặc máy mẫu, chưa được sử dụng phổ biến. Đây là máy đùn nhựa đặc biệt do công ty Tây Đức Batten Feld chế tạo bán ra, thiết kế của nó căn cứ vào loại máy đùn nhựa trục đơn để có được an toàn về sức đẩy và momen xoắn, có thể nói là loại máy đùn nhựa có thiết kế mới đưa nguyên lý máy cán vào để có tính tạo hình, tính đồng đều.
Theo với trục xoắn chính xoay chiều, bộ phận trục hành tinh khớp răng nên nó vừa xoay vừa đùn đẩy các thành phần nhựa ra ngoài. Những chất nhựa như nhựa florine, polyetylene siêu cao phân tử có độ tan chảy rất cao, các máy đùn nhựa thông thường không thể tạo hình được. Đùn nhựa kiểu RAM là phương pháp tạo hình không nhờ sự xoay chuyển trục xoắn mà nhờ sự vận động lên xuống của RAM bên trong Cylinder, liên tục bọc kín bột nguyên liệu, ép, nung để tạo hình.máy đùn nhựa ram nhờ bộ nén ép của ram và lượng cung cấp vật liệu được đều chỉnh thích hợp nhờ sự cân bằng của bộ phận đều khiển nhiệt.
Người ta còn muốn gia công đùn nhựa đến cả các chất có độ kết dính thấp biểu thị bằng Centipoise từ các hình thái thể lỏng, thể kết cứng.Máy đùn nhựa độ kết dính thấp có khả năng đùn ra nguyên liêụ có độ kết dính thấp.
Một số quy trình công nghệ sản xuất có sử dụng máy đùn trục vít
Nguyên liệu cần thiết để gia công đùn nhựa tạo hình không phải chỉ có loại nhựa có độ kết dính cao gồm cả loại nhựa đa dụng.
Nguyên liệu và các chất phụ gia 1. PVC
Các chất phụ gia cho PVC Chất hóa dẻo
Như ở trên đã nói PVC là loại nhựa vô định hình có độ kết tinh thấp (5 – 10 %) có nhiệt độ chuyển thủy tinh cao (Tg ∼ 80oC) vì vậy ở nhiệt độ thường PVC rất cứng, khi cần làm dẻo hơn người ta trộn thêm với chất hóa dẻo. Khi đưa chất hóa dẻo vào trong PVC, các phân tử hóa dẻo sẽ len lỏi vào mạch phân tử PVC làm yếu liên kết giữa các mạch và làm các mạch bị cách ly nên mạch mềm hơn cuối cùng tạo ra PVC mềm. Ví dụ chúng có độ tương hợp giới hạn với PVC, có giá thành cao nên chỉ dùng khi cần đạt được một vài tính chất đặc biệt nào đó.Ví dụ: dùng thêm DOP để tăng khả năng chịu lạnh của sản phẩm, dùng BBP để tăng khả năng nhựa hóa.
Các tính chất gia công như: độ bay hơi phải thấp ở nhiệt độ gia công, khả năng ảnh hưởng đến thời gian nhựa hóa của hỗn hợp (ví dụ BBP gây nhựa hóa nhanh), hay có ảnh hưởng tính ổn định nhiệt của PVC hay không (dầu Epoxy làm tăng tính ổn định nhiệt còn prafin clo gây giảm tính ổn định nhiệt). Trong PVC cứng người ta chỉ được dùng một lượng nhỏ chất hóa dẻo vì chất hóa dẻo làm gia công dễ dàng hơn nhưng nếu dùng nhiều sẽ làm cho các tính chất cơ lý giảm mạnh và nhiệt độ biến dạng giảm xuống, sản phẩm dễ bị biến dạng nhiệt khi sử dụng. Giảm ma sát nội sinh ra khi gia công, tạo ra độ nhớt và tính chảy thích hợp cho hỗn hợp (lưu ý là PVC cứng có độ nhớt rất cao, nếu tăng nhiệt độ nhớt thì gần điểm phân hủy của PVC, PVC dễ bị phân hủy, gây cháy nên phải sử dụng chất bôi trơn).
So với LDPE, do mạnh nhánh ngắn hơn nên độ kết tinh của LLDPE cao hơn, do đó sản phẩm cứng hơn, nhiệt độ kết tinh cao hơn và nhiệt độ nóng chảy của LLDPE cao hơn LDPE khoảng 10 - 15oC. Ví dụ khi đưa vào chất oxy hoá thì độ bền chống oxy hoá cao hơn (khó cháy khi gia công hơn), khi đưa vào chất chống tĩnh điện thì sản phẩm khó bị tĩnh điện khi ma sát do đó bề mặt sản phẩm khó bị bám bụi hơn nên sạch sẽ hơn. Việc lựa chọn PP cho từng sản phẩm phụ thuộc vào chỉ số chảy MI, loại homopolymer hay copolymer (chỉ số MI đối với PP không những phụ thuộc vào khối lượng phân tử M mà còn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng phân tử, trong khi với các nhựa khác chủ yếu MI phụ thuộc vào M).
Chất độn và màu cho PP, PE
Khi tăng hàm lượng ethylene thì độ kết tinh của PP giảm xuống.PP càng mềm và cuối cùng thì tạo thành cao su ethylen propylene ký hiệu là EPR. Ngoài ra cũng như PE, có thể sử dụng thêm các chất phụ gia khác như chất chống tạo khối (để lớp màng PP không bị dính vào nhau) chất làm trơn bề mặt, chất chống tĩnh điện. PP có thể gia công bằng nhiều phương pháp để tạo ra các sản phẩm khác nhau như màng PP làm bao bì (bao gồm các loại không định hướng và có định hướng), làm các sản phẩm profile, đùn tấm định hình nhiệt cho bao bì thực phẩm, các loại sợi để dệt bao,các loại chai lọ, vỏ ắc quy, các bộ phận trong ôtô.
Nhựa mang phải có chỉ số chảy cao (dễ chảy) để đảm bảo masterbach nóng chảy trước nhựa.Như thế mới đảm bảo khả năng phân tán màu tốt. Các loại masterbach màu nhủ Pearl thường có hàm lượng nhũ thấp vì cần tránh khả năng nhũ bị vỡ khi trộn và nghiền.Các loại màu masterbach TiO2 thường có hàm lượng TiO2 cao. Chất độn thường xuyên dùng cho PE hoặc PP phải đảm bảo độ tương hợp tốt (nếu không tương hợp rất khó phân tán và làm suy giảm nhiều tính chất cơ lý).
Đôi khi trong chất độn có thể pha thêm một lượng nhỏ TiO2 để tăng độ trắng của sản phẩm mà không cần dùng loại masterbach TiO2 chuyên dụng.
CHƯƠNG 2
- Thực nghiệm
- Trả lời câu hỏi
Quá trình đùn như sau: nguyên liệu nhựa được cho vào xylanh qua phễu nạp liệu, được trục vít vận chuyển lên phía trước, trong quá trình vận chuyển nguyên liệu bị ép nén sinh ra nhiệt ma sát kết hợp với nhiệt gia nhiệt từ bên ngoài bị nóng chảy và được ép qua lưới lọc, tấm đỡ lưới lọc và vào đầu khuôn có hình dạng thường là giống với hình dạng sản phẩm. Khi nhựa ra khỏi đầu định hình nhựa sẽ ở trạng thái chảy (lỏng), khi đó kéo sản phẩm qua máng làm lạnh và tiếp tục đến trục kéo cao su. Ví dụ: đùn phế liệu không cần nếu không cấp liệu cưỡng bức thì không thể đùn được, máy đùn dùng cho đùn hạt thì không thể sử dụng để đùn bột.
Nhựa bị dính vào trục vít tại vùng cấp liệu, điều này có thể do đặt nhiệt độ vùng cấp liệu quá cao hoặc thời gian gia nhiệt quá lâu. Khi đặt nhiệt quá thấp có thể làm cho nhựa không nóng chảy bị kẹt tại vùng nóng chảy cũng dẫn đến năng suất không ổn định. Nếu phát hiện vị trí cháy cục bộ có thể hạn chế cháy bằng cách giảm nhiệt độ nơi bị cháy, đùn với tốc độ cao để kéo vết cháy ra ngoài.
Bọt cũng có thể do không khí bên ngoài bị cuốn vào điều này sảy ra khi sử dụng trục vít không thích hợp, (nếu trường hợp này xảy ra thì có thể giảm vận tốc đùn) hoặc chạy ở nhiệt độ thấp tại vùng cấp liệu hay nóng chảy làm cho nguyên liệu bị nén muộn làm cho một phần không khí bị cuốn vào đầu khuôn tạo bọt trong sản phẩm.
