PA66 (polyamide 66) đặt ra những thách thức riêng về tính lưu biến trong các máy đùn trục vít đơn do quá trình nóng chảy sắc nét và độ nhớt cao của khối nóng chảy (8.000–12.000 Pa·s ở nhiệt độ gia công). Những đặc tính này đòi hỏi cấu hình cơ khí chính xác để đạt được chất lượng dải phá vỡ nhiệt đồng đều.
Các trục vít thông thường có bước vít đồng đều gặp khó khăn trong việc tạo đủ nhiệt cắt để đáp ứng sự thay đổi pha nhanh của PA66, thường dẫn đến các hạt chưa nóng chảy hoặc suy giảm nhiệt. Nghiên cứu của Kruder và cộng sự (1981) cho thấy các thiết kế tiêu chuẩn làm thất thoát 20–30% năng lượng đầu vào do truyền nhiệt không hiệu quả.
Việc nóng chảy tối ưu đòi hỏi tỷ số nén kiểm soát (2,5:1–3,5:1) để tăng áp suất dần dần, tỷ lệ L/D (chiều dài trên đường kính) ≥ 25:1 để đảm bảo thời gian lưu đầy đủ, và lớp lót xylanh cứng chắc để chịu được các phụ gia sợi thủy tinh mài mòn của PA66.
Vít ngăn cách tách pha polymer nóng chảy và pha rắn, giảm dao động độ nhớt 40% so với thiết kế truyền thống (Béreaux et al., 2009). Cánh thứ cấp ngăn ngừa sự vỡ vụn của lớp vật liệu rắn, điều này rất quan trọng để duy trì độ ổn định kích thước trong các thanh cách nhiệt.
Khi làm việc với PA66 trong các máy đùn trục vít đơn, các vấn đề thường phát sinh do sự phân bố nhiệt không đồng đều, tạo ra các điểm nóng trên 285 độ Celsius – ngưỡng bắt đầu xảy ra hiện tượng suy giảm nhiệt theo nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Xử lý Polyme năm ngoái. Biến động nhiệt độ xung quanh mức cộng trừ 15 độ trong các thiết lập thông thường thực tế ảnh hưởng đến khả năng kết tinh của các dải ngăn nhiệt, dẫn đến liên kết giữa các lớp yếu hơn. Để xử lý các vấn đề này, nhiều kỹ thuật viên sử dụng cánh vít hình nón vì chúng giúp giảm lượng nhiệt dư sinh ra do lực cắt trong khu vực nén. Đồng thời, việc theo dõi tốc độ gia nhiệt và làm mát thân máy cũng trở nên rất quan trọng, lý tưởng nhất là rút ngắn thời gian phản hồi xuống dưới chín mươi giây để đạt kết quả tối ưu.
Các máy đùn hiện nay thường chia thùng thành khoảng năm đến bảy vùng nhiệt độ riêng biệt, mỗi vùng được thiết kế để xử lý các giai đoạn khác nhau trong quá trình chế biến PA66. Vùng đầu tiên, nơi nguyên liệu được đưa vào, hoạt động ở mức nhiệt độ khoảng 240 đến 250 độ C. Điều này giúp khởi động quá trình nóng chảy nhưng ngăn ngừa việc kết tinh quá sớm. Tiếp theo là vùng định lượng, duy trì ổn định ở khoảng 265 độ C cộng trừ 2 độ. Để đạt được sự kiểm soát chính xác như vậy đối với phân bố nhiệt, các nhà sản xuất thường sử dụng các thanh gia nhiệt gốm cùng với áo làm mát. Các hệ thống này có thể duy trì gradient nhiệt khoảng nửa độ trên mỗi milimét. Tại sao điều này lại quan trọng? Bởi vì việc giữ sự biến đổi độ nhớt khối nóng chảy dưới 1% trên toàn bộ trục vít là yếu tố cực kỳ quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng nhất. Những dao động nhiệt độ nhỏ có thể dẫn đến những vấn đề lớn trong các công đoạn sản xuất tiếp theo.
Điều chỉnh nhiệt độ các vùng theo từng thay đổi lưu lượng 3–5°C trên 15% sẽ loại bỏ 83% sự không nhất quán đầu ra trong các dải PA66 (nghiên cứu công nghiệp năm 2024). Các thuật toán thông minh liên kết dữ liệu độ ẩm môi trường (độ ẩm lý tưởng 40–60% RH) và mài mòn trục vít để tự động điều chỉnh các hồ sơ nhiệt. Với lưu lượng 150 kg/giờ, cách này giảm dao động mô-men động cơ 22% so với thiết lập cố định.
Các nhiệt kế hồng ngoại có độ phân giải cao lấy mẫu trong 50 mili giây theo dõi nhiệt độ của các lớp màng nóng chảy dọc theo trục vít ép phun. Các thiết bị này gửi số liệu đo được đến bộ điều khiển PID, từ đó điều chỉnh đầu ra của bộ gia nhiệt khoảng mỗi nửa giây. Kết quả là một hệ thống vòng kín giữ cho nhiệt độ nóng chảy nằm trong phạm vi cộng trừ 0,8 độ Celsius. Thực tế, độ chính xác này tốt hơn khoảng 40 phần trăm so với việc điều khiển thủ công do con người thực hiện. Khi kết hợp hệ thống này với cảm biến áp suất tại đầu die, các nhà sản xuất sẽ nhận được phản hồi thời gian thực để điều chỉnh tốc độ trục vít. Điều này giúp duy trì tính chất dòng chảy của vật liệu PA66 luôn ở mức yêu cầu trong suốt quá trình sản xuất.
Các vấn đề dòng chảy xảy ra trong các máy đùn trục vít đơn thông thường thực tế dẫn đến sự hình thành các điểm ứng suất ở những khu vực cụ thể, từ đó tạo ra những điểm yếu dễ nhận thấy mà chúng ta thấy trên các thanh cách nhiệt PA66. Nghiên cứu công bố trên tạp chí Khoa học Kỹ thuật Polyme vào năm 2023 đã phát hiện rằng sự thay đổi độ nhớt nóng chảy khoảng cộng trừ 15% thường đi kèm với những phần trộn kém này trong các sản phẩm đùn. Để khắc phục vấn đề này, các kỹ sư thường điều chỉnh tỷ lệ nén trong khoảng từ 3:1 đến 4:1. Sự điều chỉnh này giúp phù hợp với mật độ khá cao của PA66, khoảng 2,7 gam trên centimet khối, và dải nóng chảy tương đối hẹp của nó. Việc thiết lập đúng các thông số này tạo nên sự khác biệt lớn trong việc sản xuất các chi tiết chất lượng mà không có những điểm yếu khó chịu kia.
Tốc độ cắt quá cao trên 1.000 s⁻ làm giảm độ ổn định nhiệt của PA66, trong khi khuấy trộn không đủ xảy ra ở mức dưới 600 s⁻. Thời gian lưu tối ưu từ 90–120 giây trong thiết kế vít ngăn cách giúp giảm biến động độ nhớt 40% (dữ liệu SPE ANTEC 2023). Các máy đùn hiện đại sử dụng vùng cấp liệu rãnh để duy trì áp suất ngược 0,6–0,8 MPa, ổn định dòng vật liệu trước khi bắt đầu quá trình nóng chảy.
Việc tích hợp các bộ phận trộn kiểu Maddock cải thiện độ phân tán màu sắc 35% trong các hợp chất PA66 có độn sợi thủy tinh. Cổng cấp liệu hai ren với góc xoắn 45° đạt hiệu suất vận chuyển vật liệu 98%, điều này rất quan trọng để duy trì tốc độ sản xuất 600 kg/giờ. Mũi vít phủ kim cương giảm hiện tượng bám dính polymer 27% so với thiết kế thông thường.
Trong khi dòng chảy tầng (Reynolds < 2.300) đảm bảo độ ổn định về kích thước trong các thanh strip có độ rộng 15–20mm, các vùng rối được kiểm soát trong các đoạn trộn giúp cải thiện sự phân bố chất độn. Các nhà chế biến sử dụng tỷ lệ L/D 30:1 đạt được chỉ số đồng nhất 0,94 trong các thanh PA66 so với 0,81 trong các hệ thống tiêu chuẩn 24:1. Các vùng chuyển tiếp được điều chỉnh nhiệt độ ngăn ngừa dòng chảy tuần hoàn gây suy giảm tính chất cơ học.
Cân bằng tải động cơ và tốc độ vít ngăn ngừa sự dao động mô-men xoắn làm ảnh hưởng đến độ đồng nhất của thanh PA66. Đồng bộ hóa các thông số này trong phạm vi ±5% công suất định mức sẽ giảm các vết nứt do ứng suất đồng thời duy trì tốc độ sản lượng ở mức 80–120 kg/h. Việc quá tải động cơ vượt quá 90% công suất sẽ làm tăng tốc độ mài mòn các ổ đỡ lực đẩy, rút ngắn tuổi thọ linh kiện từ 18–24 tháng (Báo cáo Kỹ thuật Đùn, 2023).
Các cảm biến áp điện gắn trên đầu die đo từ 2.000–3.500 psi cho phép điều chỉnh thời gian thực tốc độ vòng quay trục vít và nhiệt độ xy lanh. Kiểm soát động này giảm biến động độ dày tới 40% so với các hệ thống vòng hở, đặc biệt trong quá trình chuyển đổi lô vật liệu hoặc thay đổi nhiệt độ môi trường.
Một nghiên cứu năm 2023 về thanh cách nhiệt ô tô đã đạt được độ ổn định kích thước ±0,07 mm thông qua hiệu chuẩn đồng bộ bơm bánh răng (độ chính xác thể tích 0,5%) và thước đo vi phân laser. Các vận hành viên duy trì thời gian hoạt động sản xuất ở mức 92% bằng cách bù trừ mài mòn trục vít thông qua việc đo độ rơ hai tuần một lần ở khu vực cấp liệu.
Các mạng nơ-ron phân tích 18 thông số vận hành (mô-men xoắn trục vít, áp suất nóng chảy, tốc độ làm nguội) dự đoán các điều chỉnh cần thiết trước 45 phút khi độ lệch kích thước vượt quá giới hạn dung sai. Những người đi đầu báo cáo giảm 30% thời gian ngừng máy bất ngờ trong khi vẫn duy trì tuân thủ tiêu chuẩn uốn cong do nhiệt ASTM D648.
Các chu kỳ hiệu chuẩn quá mức (trên 3 lần mỗi ngày) làm tăng ứng suất nhiệt của trục vít và mệt mỏi trục vít. Các tiêu chuẩn ngành khuyến nghị thời gian ổn định 2 giờ sau các điều chỉnh lớn, kết hợp với biểu đồ kiểm soát quy trình thống kê theo dõi giá trị CpK trên 1,67 đối với các kích thước thanh định hình quan trọng.
Bắt đầu mỗi đợt sản xuất nên bao gồm kiểm tra mức mô-men xoắn trên động cơ ép, đảm bảo chúng ở trong 5% của những gì chúng ta coi là hoạt động bình thường. Đồng thời, các nhà khai thác cần xác minh rằng tất cả năm vùng nhiệt độ được thiết lập đúng theo các yêu cầu cho PA66 GF25, thường cần nhiệt độ từ 265 đến 280 độ C. Tốc độ vít cần điều chỉnh dựa trên chỉ số dòng chảy nóng chảy của vật liệu. Chúng tôi có những thuật toán thông minh chạy trong nền mà tự động bù đắp khi có những thay đổi về độ ẩm xung quanh nhà máy. Khi nói đến áp suất thùng, bất cứ thứ gì cách xa hơn 8 bar so với phạm vi tiêu chuẩn của chúng tôi là 1.200 đến 1.600 bar phải được ghi lại thông qua những hệ thống PLC chúng tôi đã cài đặt trên toàn cơ sở. Tài liệu này giúp chúng tôi theo dõi các vấn đề theo thời gian và duy trì chất lượng nhất quán trên các lô.
Các biểu đồ kiểm soát quy trình thống kê (SPC) nên được sử dụng để giám sát sáu yếu tố chính này trong quá trình vận hành: thứ nhất, đảm bảo nhiệt độ nóng chảy ổn định trong phạm vi tối đa 7 độ Celsius; thứ hai, theo dõi tốc độ mài mòn của trục vít, lý tưởng là dưới 0,03 milimét trên mỗi 100 giờ hoạt động; thứ ba, chú ý đến hiện tượng suy giảm polymer thể hiện qua sự thay đổi dưới 0,8% trong các phép đo MFI. Đối với bảo trì trục vít, cần thực hiện kiểm tra hàng quý bằng công nghệ chụp cắt lớp xoắn ốc. Việc này giúp phát hiện bất kỳ hư hại nào ở các đoạn cánh vít có thể ảnh hưởng đến chất lượng trộn. Bất kỳ bộ phận nào cho thấy mức mài mòn phần đỉnh vượt quá nửa milimét cần được thay thế ngay lập tức. Và cũng đừng quên các cuộc kiểm tra định kỳ hàng năm do bên thứ ba thực hiện theo tiêu chuẩn ISO 10077-2. Các bài kiểm tra này xác minh rằng hiệu suất cầu nhiệt không vượt quá 0,35 watt trên mét vuông Kelvin trong tất cả các lô sản xuất. Duy trì tiêu chuẩn này đảm bảo sản phẩm luôn đáp ứng các thông số kỹ thuật yêu cầu một cách nhất quán.
Tin Tức Nổi Bật
POLYWELL chuyên về thanh cách nhiệt PA66, cung cấp hạt polyamide, máy ép, mold, máy cuộn và dịch vụ tùy chỉnh toàn diện một điểm đến.
Thị trấn Jinfeng, thành phố Zhangjiagang, thành phố Suzhou, tỉnh Giang Tô, Trung Quốc
Bản quyền © 2024 Suzhou Polywell Engineering Plastics Co., Ltd Chính sách bảo mật
EN
