3.3.2. Bộ phận đẩy nhựa với hệ thống trục vít Các thông số hình học của trục vít Hình 3.6: Cấu tạo trục vít L : chiều dài trục vít L1 : vùng cấp liệu L2 : vùng nén ép L3 : vùng định lƣợng D : đƣờng kính trục vít
h2 và h1: chiều sâu rãnh vít ởđoạn đầu trục và ở cuối đoạn trục e : bề dày cánh vít
t : bƣớc vít
: góc nghiêng cánh vít
Vật liệu làm trục vít phải là thép chịu nhiệt, chịu mài mòn có độ cứng cao lớn hơn 300HB, thấm khí Nitơ ở mặt trục tạo độ cứng và giữ độ dẻo trong lõi trục. Thép làm trục vít xoắn phải có độ cứng nhỏ hơn độ cứng của nòng xylanh.
Các thông số hình học của trục vít cần quan tâm: - L : chiều dài trục vít
- D : đƣờng kính trục vít
- h2 và h1: chiều sâu rãnh vít ởđoạn đầu trục và ở cuối đoạn trục - e : bề dày cánh vít
- t : bƣớc vít
Mối quan hệ giữa các thông số trên :
- Tỉ số L/D: ảnh hƣởng đến năng suất máy, thƣờng (1630) đối với các loại hạt nhựa. Đối với PVC (3040 ), cao su (57).
- Vít xoắn ngắn chất lƣợng trộn kém, năng suất kém, nhựa hoá không ổn
định.
Các nhà sản xuất thƣờng chế tạo các trục vít có đƣờng kính D(mm) = 45; 60; 90; 120; 200; 250 và có chiều dài L = 15D hoặc 30D.
- Bƣớc vít và bề dày cách vít đƣợc xác định thông qua đƣờng kính trục vít t = D và e = 0.1D (cao su e = 0.2D).
- Góc nghiêng cánh vít (): tạo bởi chiều nghiêng cánh vít với mặt cắt ngang trục vít. =t/(.D) - Hƣớng nghiêng thích hợp: 17o30’ - Tỉ số nén ép: là tỉ số giữa thể tích một bƣớc vít phần nhiên liệu ở đầu nạp liệu với thể tích tại đầu của vùng định lƣợng. Đối với nguyên liệu chất dẻo, tỉ số nén ép là (2.55); Cao su (1.31.5) Tỉ sốđƣợc xác định:
- Bƣớc răng không thay đổi và thay đổi chiều sâu của cánh vít (thông dụng) - Chiều sâu cánh vít không thay đổi mà thay đổi giảm dàn bƣớc ví
- Phối hợp vừa thay đổi bƣớc răng vừa thay đổi chiều sâu cánh vít.
Để tăng khả năng đảo trộn (nhựa hóa) tốt hơn cho chất dẻo, ngƣời ta sử dụng các loại trục vítđặc biệt nhƣ hình 3.4:
Hình 3.7: Một vài loại trục vít loại trục vít
Khe hở giữa xylanh và vít xoắn: nhằm làm giảm dòng chảy khe, giảm ma sát của xylanh và vít xoắn. Thƣờng khe hở e = 0.003D.
3.3.3. Xylanh
Xylanh kết hợp với vít xoắn tạo nên cụm nhựa hóa của máy đùn thổi. Nó gồm các yếu tố sau:
Vật liệu: xylanh có hai phần
- Phần nòng xylanh: là thép chịu mòn lý hoá cao, chịu nhiệt, độ cứng cao. Phải cứng hơn thép làm trục vít, thƣờng dày 10-15mm.
- Phần thân xylanh: thép chịu nhiệt cao, chịu ăn mòn hoá học. Thành dày xylanh chịu đƣợc áp lực cao và có tính ổn định nhiệt.
Cung cấp nhiệt: do nhiệt điện trở, thƣờng bố trí theo các vùng nén ép định
lƣợng và phần nội xylanh với cụm định hình, phần cấp nhiệt thƣờng không bố trí nhiệt. Có bộ phận kiểm soát nhiệt và hiệu chỉnh phạm vi từ 20oC đến 300oC. Đểlàm mát xylanh dùng nƣớc làm mát hay khí (quạt gió).
Cửa phiểu nhập liệu: thƣờng có kích thƣớc 1Dx2D và có kèm theo tấm đóng
mở cửa điều chỉnh lƣợng nguyên liệu vào xylanh.
3.3.4. Động cơ truyền động
Dùng động cơ điện một chiều hay động cơ thuỷ lực để truyền động. Giữa động cơ và trục vít bao giờ cũng có hộp giảm tốc, vì số vòng quay của trục vít (25200
vòng/phút) thƣờng nhỏ hơn động cơ rất nhiều.
3.3.5. Bộ phận chuyển hƣớng
3.3.5.1. Bộ phận chuyển hƣớng dòng chảy dạng vòng xoắn
Bộ phận này cũng còn đƣợc gọi với tên đầu Pinolen, thích hợp cho gia công nhựa PE và PP, gồm hai phần. Phần xylanh bên ngoài nối tiếp với đầu xylanh máy
đẩy nhựa, phần trong là lõi có rãnh để chuyển đổi dòng chảy nhựa nhão. Giữa phần ngoài và trong là kênh dẫn nhựa nhão, ngoài ra ngƣời ta cũng có thể tạo nhiều rãnh hình tim vòng quanh thân lõi, có kích thƣớc khác nhau để thích hợp với lƣợng nhựa và độ dày của thành ống. Phƣơng thức điều chỉnhvới đầu Pinole dể thực hiện vì khi di chuyển lõi bên trong xylanh ngƣời ta chỉ cần ứng dụng những phƣơng thức kỹ thuật đơn giản của hệ thống thuỷ lực.
Hình 3.8: Bộ phận chuyển hướng dòng chảy với lõi có rãnh vòng chung
3.3.5.2. Bộ phận chuyển hƣớng dòng chảy dạng chính giữa trục
Ngƣời ta ứng dụng bộ phận này chủ yều cho các loại nhựa nhạy nhiệt nhƣ PVC. Dòng nhựa nhão sau khi rời khỏi đầu máy đẩy sẽ đƣợc dẫn qua bộ phận chuyển hƣớng vàđi thẳng vào đầu khuôn tạo ống, bên trong nó gồm vỉ nâng chốt và phần lõi có hình trái thủy lôi (nguyên tắc tƣơng tự nhƣ đầu khuôn tạo dáng ống đã trình bày trong phần trang thiết bị cho máy đẩy sản suất ống nhựa). Bộ phận chuyển hƣớng dòng chảy giữa trục đôi khi cũng đƣợc ứng dụng với nhựa PE để tránh những chổ mỏng của thành ống trong khi phân lƣu lƣợng nhựa thông qua các rảnh của vỉnâng chốt. Sự điều chỉnh độ dày thành ống không thƣờng xuyên cần thiết đối với PVC trong dây chuyền sản suất chai đựng nƣớc giải khát (dung tích khoảng 2
lít), vì PVC nóng nhão sẽ đông cứng rất nhanh so với các loại nhựa khác.
Hình 3.9: Bộ phận chuyển hướng dòng chảy giữa trục cho nhựa PVC với vỉ nâng
lõi vòng rãnh
3.3.6. Phòng tích trữ trung gian
Ống nhựa sau khi ra khỏi bộ phận chuyển hƣớng dòng chảy đƣợc đƣa vào trạm thổi để hoàn tất việc tạo dáng vật thể rỗng (chai, lọ, bình chứa...). Mỗi chu
trình thổi cần một thời gian nhất định và trong thời gian này máy đẩy nhựa vẫn tiếp tục hoạt động để đẩy nhựa về phía trƣớc, nhựa nhão vẫn tiếp tục đƣợc đẩy vào bộ
phận chuyển hƣớng. Trong trƣờng hợp này ngƣời ta phải thiết kế thêm một bộ phận chuyển tiếp gọi là phòng trung gian, nằm ngay trong bộ phận chuyển hƣớng dòng chảy, có nhiệm vụ điều chỉnh lƣu lƣợng nhựa nhão. Khi lƣợng nhựa nhão trở nên quá đầy chúng sẽ đƣợc thải bớt ra ngoài bởi pít-tông đƣợc điều khiển bằng hệ thống thủy lực.
Hình 3.10: Phòng tích trữ trung gian cho dây chuyền đẩy thổi vật thể lớn
1.Phần vỏ ngoài của bộ phận chuyển hƣớng
2.Lõi với vòng rãnh 3.Bộ phận hình nón cụt
4.Rãnh hình tim vòng chung quanh lõi 5.Kênh vòng bên trong
6.Vùng rãnh của dòng chảy
7.Pittông
8.Phòng trung gian giữ nhựa nhão
9.Đĩa nâng giữ
11.Phần lõi chuyển động thẳng đứng
12.Lỗ khoang dọc xuyên bên trong lõi
3.3.7. Bộ phận điều chỉnh bề dày thành ống
Đây là một bộ phận đƣợc thiết kế bên trong đầu khuôn có nhiệm vụ định dạng bề dày của thành ống nhựa theo từng phần dày mỏng sao cho thích hợp với hình thể của với hình dáng chi tiết thay đổi của khuôn thổi. Chi tiết này rất quan trọng có liên quan đến phẩm chất của thành phẩm (bề dày, đƣờng nét, tiết diện…). Đối với trƣờng hợp điều chỉnh bề dày theo trục ngƣời ta có thể ứng dụng một cái chốt cố định hay chốt chuyển động theo chiều thẳng đứng lên xuống, có hình nón cụt đóng
vai trò nắp chận nơi đầu chốt. Khi chốt chuyển động xuống tạo khe hở lớn cho rãnh
và lƣợng nhựa thoát ra nhiều sẽ gia tăng bề dày của thành ống, ngƣợc lại nếu chốt chuyển động lên trên, khe hở sẽ hẹp lại, lƣợng nhựa ít đi, làm cho bề dày thành ống
giảm đi. Phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng cho các loại chai lọ có đƣờng kính hay
hình dạng bề ngang thay đổi, ví dụ nhƣ bình đựng ét-xăng xe ô-tô, bình chứa nguyên liệu đốt hay những dạng bình chứa.
Hình 3.11: Điều chỉnh bề dày thành ống
3.3.8. Bộ phận chuyển hƣớng cho màng nhựa ghép
Bên cạnh những bộ phận chuyển hƣớng thông thƣờng đƣợc ứng dụng trong tiến trình thổi các lọai chai có thành mỏng chúng ta cũng phải kể đến các loại đầu
chuyển hƣớng khác ứng dụng cho các loại chai hay lọ chứa với thành đƣợc liên hợp từ nhiều lớp nhựa ghép lại với nhau. Trong trƣờng hợp này ống nhựa bán thành phẩm đƣợc tạo ra từ máy đẩy nhựa liên hợp (co-extruder), đƣợc cấu tạo bởi nhiều lớp nhựa khác nhau thoát ra từ các xylanh khác nhau (hai, ba hay bốn xylanh) và
đầu khuôn cũng tƣơng ứng cho trƣờng hợp này các sản phẩm khác nhƣ tấm nhựa màng nhựa ghép đƣợc ứng dụng với phƣơng pháp đẩy liên hợp cũng điều đều đƣợc thiết kế một phòng trữ nhựa tƣơng tự giống nhau, nơi đây là điểm hội tụ của nhiều lớp nhựa nhão thoát ra từ nhiều đầu máy đẩy khác nhau. Các dòng chảy đƣợc phân luồng trong đầu khuôn thổi theo thứ tự đƣợc định trƣớc để ống nhựa có thành đƣợc cấu tạo từ nhiều lớp kết dính lại với nhau trƣớc khi ống đƣợc đƣa vào trạm thổi.
Hình 3.12: Lọ nhựa với nhiều lớp ghép
3.3.9. Trạm thổi
Có chức năng điều phối từ giai đoạn đƣa ống nhựa (bán thành phẩm) vào
khuôn thổi, khởi động tiến trình thổi cùng lúc với bộ phận đóng mở tự động. Cấu trúc trạm thổi rất đa dạng và tiến trình thổi thay đổi tuỳ theo nhà sản suất. Cấu trúc và tiến trình cũng lệ thuộc vào dung tích và hình thể thay đổi của thành phẩm (chai, bình chứa) cũng nhƣ hình thể của ống nhựa đƣợc thổi.
3.3.10. Bộ phận di chuyển ống nhựa
Do điều kiện thoát ra liên tục của ống nhựa nên các tiến trình tiếp theo sau đó của trạm thổi cũng phải đảm bảo tính liên tục. Khuôn thổi phải đƣợcđƣa vào sát nơi miệng thoát ra của ống nhựa, kế đến bộ phận đóng kín khuôn đƣợc khởi động,
khuôn sau khi đƣợc đóng kín sẽ kẹp lấy ống nhựa bên trong của nó, sau đó khuôn đƣợc di dời ra khỏi vị trí miệng thoát. Giai đoạn thổi bắt đầu và khuôn mở ra sau
khi kết thúc. Thành phẩm tự động rơi ra khỏi khuôn và khuôn chuyển động về lại vị trí lúc ban đầu để đƣợc đua vào sát miệng thoát ống nhựa và tiến trình thổi lại từ đầu.
Hình 3.13: Các giai đoạn chuyển động của khuôn thổi
Có nhiều cách bố trí khuôn thổi, trong đó hai cách thƣờng sử dụng là theo phƣơng pháp khuôn di chuyển ngang và khuôn quay.
Phƣơng pháp khuôn di chuyển ngang:
- Các khuôn đƣợc bố trí một bên hay hai bên máy đùn nhƣ trong hình vẽ. - Khi phôi đùn đủ chiều dài cần thiết, hệ thống đƣa khuôn sẽ nhanh chóng
đƣa khuôn vào đúng vị trí dƣới đầu tạo hình, kẹp phôi, cắt phôi và nhanh chóng trở về vị trí thổi, tại đó đầu thổi sẽ lắp vào đầu hở của phôi và thổi khí nén vào phôi, gây biến dạng và tạo hình sản phẩm ttrong khuôn.
- Một thuận lợi của phƣơng pháp này là lắp đặt khuôn và vận hành dễ dàng. Quá trình di chuyển khuôn tƣơng đối nhanh.
- Giới hạn của phƣơng pháp này là đối với các sản phẩm đòi hỏi khuôn lớn, thì không thể di chuyển khuôn nhanh đƣợc do khuôn nặng. Do đó phƣơng
pháp dùng sản xuất các bình chứa nhỏhơn 8 lít.
Hình3.14: Khuôn di chuyển theo hướng ngang
Phƣơng pháp khuôn di chuyển đứng:
- Khuôn đƣợc đặt ngay bên dƣới đầu tạo hình nhƣ hình vẽ.
- Phôi đƣợc đùn liên tục. Khi đạt chiều dài cần thiết, khuôn đƣợc nâng lên, kẹp phôi, cắt phôi và hạ xuống về vị trí thổi.
- Khí nén đƣợc đƣa vào phôi, gây biến dạng, tạo hình sản phẩm trong khuôn. Sau khi làm nguội sản phẩm, mở khuôn, lấy sản phẩm và tiếp tục quá trình.
Hình 3.15: Khuôn di chuyển thẳng đứng
Phƣơng pháp khuôn quay:
- Phôi đƣợc đùn liên tục. Khi phôi đủ chiều dài cần thiết khuôn đƣợc hệ
thống quay đƣa vào kẹp phôi, cắt phôi và quay xuống qua công đoạn thổi. - Phôi đƣợc thổi tạo hình trong khuôn, khuôn mở sản phẩm đƣợc lấy ra và
quá trình tiếp tục.
- Quá trình quay khuôn phối hợp đồng bộ với tốc độ đùn phôi, cùng các hệ
thống cắt phôi, lấy sản phẩm tựđộng đƣa năng suất máy lên cao.
Hình 3.16: Khuôn di chuyển quay vòng
3.3.11. Bộ phận đóng mở
Có nhiệm vụ đóng và mở hai phần nửa của khuôn thổi. Trong suốt thời gian đóng kín cho giai đoạn thổi, bộ phận đóng phải có một lực nén đủ mạnh để chịu đƣợc lực thổi từ bên trong khuôn. Lực đóng có thể đƣợc điều khiển từ một hệ thống cơ động hay thủy động, đôi khi hệ thống khí ép cũng đƣợc ứng dụng cho trang thiết bị máy thổi có công suất nhỏ. Ngoài ra trong tiến trình thổi vật thể rổng phải thông qua các giai đoạn chuyển động nhƣ: chuyển động của kim thổi, cắt phôi, tách rời phần dƣ thừa ...Các máy thổi cũng đƣợc trang bị các cơ phận đƣợc truyền lực bởi hệ thống khí nén bên cạnh những hệ thống bằng điện. Vận tốc chuyển động của hai
phần nửa của khuôn nổi luôn luôn phải bằng nhau trong suốt tiến trình thổi, điều kiện này giúp cho phôi (đƣợc thổi) không bị biến đổi dạng trƣớc khi thổi. Hai phần nửa của khuôn thổi đƣợc giữ bởi hai phần chuyển động riêng biệt đƣợc điều khiển bởi hệ thống thủy lực và chuyển động biệt lập không đồng bộ. Một bánh xe răng nối liền hai phần này lại với nhau thông qua hai cầu nối chuyển động ngƣợc chiều sẽ
giúp cho chúng chuyển động đồng bộ cùng vận tốc. Mỗi tấm giữ bán phần khuôn đƣợc nối vào bốn chốt định hƣớng hình trụ và đƣợc nâng bởi các khung chịulực, có
nhiệm vụ giúp cho chuyển động của hai bán phần khuôn đóng mở theo chiều ngang.
3.3.12. Khuôn thổi
Khuôn thổi thƣờng đƣợc cấu tạo bởi hai phần đối xứng, chính giữa là phần rỗng có hình thể khác nhau, đƣợc bào theo hình thể và đƣờng viền tƣơng ứng với hình thể vật thổi. Thông thƣờng thì hai phần rỗng (phần âm) của khuôn tƣơng ứng với hai phần nửa của vật thổi (phần dƣơng), có cấu tạo đối xứng và mặt phẳng phân cắt là đƣờng ranh phân khuôn thành hai phần đối xứng bằng nhau. Để giúp cho hai phần khuôn chuyển động đóng mở chính xác ngƣời ta tạo thêm hai hoặc bốn chốt dẫn hình trụ trên một phần nửa của khuôn. Phần nửa bên kia là hai hoặc bốn lỗ khoan tƣơng ứng. Kim thổi ngoài nhiệm vụ thổi khí vào phần rỗng của khuôn thổi còn có chức năng ép kín để tạo dáng vòng xoắn cho mặt ngoài chai giúp cho việc đóng mở nắp chai sau này. Khi hai phần nửa của khuôn thổi đóng lại sẽ ép kín hai
đầu với đầu vào là kim thổitạo nên những vòng xoắn cuộn xung quang miệng chai. Tiến trình này cũng có thể thực hiện song song với ép nén các loại bình có quai hay tay xách hay ống lót đƣợc hàn vào bên trong của vật thổi. Trong trƣờng hợp này vật
lót phải có cùng vật liệu nhƣ vật thổi và trƣớc đó phải đƣợc làm nhão để cho tiến trình kết dính đƣợc dể dàng. Khuôn thổi đƣợc làm từ thép hay các hợp kim không phải sắt. Những hợp kim không phải sắt hợp kim kẽm hay hợp kim nhôm có khả năng dẫn nhiệt cao nên chúng thƣờng đƣợc lắp vào những tấm lót khuôn (tấm kim loại chƣa mài nhẵn).
Hình 3.17: Khuôn thổi ở vị trí mở ra và đóng lại
Hình thể của bộ phận cắt rời và ép dính luôn tạo ra mâu thuẫn giữa chức năng “cắt rời” và “ép dính”. Đây cũng là điều kiện đòi hỏi của chất lƣợng. Trong diều kiện hiệu quả kinh tế thì đây cũng là một yếu tố làm sao cho dấu vết cắt rời phải thật gọn đẹp và không cần phải thêm khâu gia công phụ nhƣ gọt viền…Cạnh cắt không đƣợc sắc bén nhƣ dao trái lại phải có bề mặt rộng khoảng 0,1 đến 2 mm tùy theo
mỗi loại vật liệu và bề dày của thành vật thổi. Bề mặt bên trong khuôn thổi phải