Hình dạng và thiết kế của trục vít đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định mức độ nóng chảy của vật liệu cũng như loại sản phẩm đầu ra từ các máy đùn trục vít đơn. Những yếu tố như bước vít, độ sâu của các rãnh và các bộ phận trộn đặc biệt đều ảnh hưởng đến cách mà polymer phản ứng trong quá trình gia công. Khi nói đến các rãnh nông ở vùng nén, chúng tạo ra lực cắt lớn hơn, giúp tăng tốc độ nóng chảy. Các rãnh sâu hơn ở khu vực cấp liệu lại hỗ trợ di chuyển vật liệu rắn tốt hơn. Về khả năng trộn, những đoạn nhất định với các thiết kế như rãnh dọc hoặc vòng nổi thực sự cải thiện đáng kể tính năng trộn phân bố. Theo một số nghiên cứu ngành công nghiệp từ Ponemon năm 2023, điều này có thể giảm chênh lệch nhiệt độ khoảng 12% khi sản xuất các thanh cách nhiệt. Các trục vít có các khối nhào xếp so le thường đạt độ đồng nhất vật liệu khoảng 92%, trong khi các cấu hình thông thường chỉ đạt khoảng 78%. Điều này tạo nên sự khác biệt rõ rệt trong việc ngăn ngừa các cầu nối nhiệt khó chịu trong các thanh thành phẩm.
Tỷ lệ chiều dài trên đường kính (L/D) đóng vai trò quan trọng trong một số lĩnh vực then chốt, bao gồm thời gian vật liệu lưu lại trong hệ thống, độ ổn định của dòng chảy nóng dẻo trong quá trình gia công, và tổng mức tiêu thụ năng lượng. Khi xem xét các hệ thống có tỷ lệ L/D trên 30:1 so với những hệ thống khoảng 20:1, ta thấy thời gian lưu trú thực tế kéo dài thêm khoảng 40%. Khoảng thời gian bổ sung này cho phép làm nóng chảy hoàn toàn các vật liệu khó xử lý như PA66, vốn đòi hỏi quá trình làm dẻo triệt để trước khi gia công. Tuy nhiên, việc tăng tỷ lệ quá 40:1 sẽ làm chi phí năng lượng tăng lên, thường làm mức tiêu thụ tăng khoảng 18% mà không cải thiện đáng kể độ đồng nhất vật liệu. Hầu hết các chuyên gia trong ngành cho rằng khoảng giá trị từ 28:1 đến 32:1 là điểm tối ưu đối với các ứng dụng cách nhiệt. Ở các tỷ lệ này, các nhà sản xuất có thể kiểm soát được nguy cơ phân hủy vật liệu đồng thời vẫn đáp ứng được mục tiêu sản xuất, thường dao động trong khoảng từ 120 đến 150 kilogram mỗi giờ.
Lượng sản phẩm tạo ra tăng theo bình phương kích thước trục vít. Hãy xem xét các con số: một trục vít 120mm có thể sản xuất khoảng 2,6 lần lượng sản phẩm so với trục vít 90mm trong mỗi vòng quay. Trục vít lớn hơn cũng có nghĩa là sản xuất được nhiều vật liệu hơn và nhanh hơn (khoảng 280 kg mỗi giờ so với chỉ 170 kg khi tăng kích thước từ 80mm lên 100mm). Nhưng có một điểm cần lưu ý. Trục vít càng lớn thì lực cắt sinh ra càng thấp, giảm từ khoảng 30% đến 40%. Điều này có thể ảnh hưởng đến độ đồng đều khi trộn lẫn vật liệu. Vì vậy, việc lựa chọn kích thước phù hợp thực sự phụ thuộc vào loại vật liệu đang xử lý. Đối với các vật liệu lỏng như PVC, phần lớn mọi người thấy rằng kích thước từ 90 đến 110mm hoạt động khá tốt. Tuy nhiên, các loại TPU đặc sệt lại cần trục vít nhỏ hơn, thường trong khoảng từ 60 đến 80mm, để đảm bảo đủ lực cắt nhằm trộn đều vật liệu.
Thiết lập đúng các vùng nhiệt độ dọc theo trục vít là yếu tố kiểm soát cách mà các polymer chảy khi sản xuất thanh chia nhiệt. Ở khu vực cấp liệu, việc giữ nhiệt độ dưới mức gọi là điểm chuyển thủy tinh sẽ giúp nén chặt vật liệu mà không làm nó nóng chảy quá sớm. Khi vật liệu di chuyển vào khu vực nén, chúng ta cung cấp nhiệt độ được kiểm soát, thường ở mức khoảng 170 đến 190 độ C đối với các vật liệu nền PA66. Điều này giúp giảm độ nhớt để mọi thứ trộn đều một cách hợp lý. Sau đó là đến khu vực định lượng, nơi cần cân bằng giữa nhiệt sinh ra do lực cắt và lượng nhiệt bổ sung từ bên ngoài. Sự cân bằng này giúp duy trì dòng chảy ổn định, điều này rất quan trọng nếu muốn đạt được dung sai kích thước chính xác trong phạm vi cộng trừ 1,5 phần trăm. Một số nghiên cứu công bố năm ngoái cho thấy gần hai phần ba các sự cố trong quá trình đùn ép bắt nguồn từ gradient nhiệt độ không phù hợp. Điều này lý giải vì sao hiện nay nhiều nhà máy đang đầu tư vào các hệ thống giám sát điều kiện này theo thời gian thực.
Khi làm việc với dải ngăn nhiệt PA66 GF25, việc thiết lập đúng các vùng nhiệt độ sẽ tạo nên sự khác biệt lớn trong việc tối đa hóa sản lượng đồng thời duy trì các tính chất cơ học. Các vùng cấp liệu cần được giữ ở khoảng 160 đến 170 độ Celsius để tránh xảy ra hiện tượng cầu nối. Vùng nén ép phức tạp hơn - nhiệt độ cần đạt từ 185 đến 200 độ để xử lý hiệu quả sự thay đổi độ kết tinh khó chịu ở mức 85%. Sau đó, vùng định lượng ổn định ở khoảng 190 đến 205 độ, giúp duy trì áp suất nóng chảy trong khoảng 25 đến 35 MPa để vật liệu chảy đều đặn qua đầu khuôn. Một số số liệu thú vị trong ngành cho thấy có mối liên hệ khá mạnh giữa độ chính xác trong việc kiểm soát nhiệt độ vùng nén ép trong phạm vi cộng trừ 2 độ và độ ổn định của giá trị R thu được. Và đây là điểm đáng lưu ý đối với các nhà sản xuất muốn cắt giảm chi phí: mức độ chính xác này có thể giảm tiêu thụ năng lượng gần 18% so với các hệ thống đùn cũ, theo các nghiên cứu gần đây về gia công polymer vào đầu năm 2024.
Vượt quá dải nhiệt độ lý tưởng chỉ từ 10 đến 15 độ Celsius có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng với vật liệu cách nhiệt do làm tăng tốc quá trình đứt chuỗi phân tử, dẫn đến giảm khoảng 40 phần trăm độ bền va chạm theo tiêu chuẩn ASTM D256-23. Các thiết bị hiện đại hiện nay được tích hợp hệ thống làm mát vòng kín có khả năng phản hồi trong vòng chưa đến một nửa giây trước các vấn đề do nhiệt cắt gây ra. Các áo làm mát được bố trí chiến lược tại những khu vực có lực cắt cao nhất giúp duy trì nhiệt độ nóng chảy không chênh quá 5 độ so với thiết lập mục tiêu, điều này rất quan trọng để giữ được đặc tính chống cháy, đặc biệt cần thiết khi làm việc với các hợp chất không chứa halogen. Các thử nghiệm thực tế đã chứng minh rằng khi các nhà sản xuất kết hợp phương pháp gia nhiệt điều khiển PID với điều chỉnh thông số tốc độ trục vít, họ ghi nhận mức giảm khoảng hai phần ba tốc độ suy giảm nhiệt, trong khi vẫn duy trì sản lượng sản xuất ở mức khoảng 85 kilogram mỗi giờ.
Tốc độ của trục vít thực sự ảnh hưởng đến lượng sản phẩm tạo ra, và nhìn chung, sản lượng tăng khá ổn định khi vận hành ở vòng/phút thấp. Nhưng một khi vượt quá khoảng 70 vòng/phút thì tình hình bắt đầu trở nên phức tạp. Nếu ai đó tăng gấp đôi tốc độ từ 50 lên 100 vòng/phút, họ thực tế chỉ thấy sản lượng tăng khoảng 65%. Tệ hơn nữa, dao động nhiệt độ lúc này trở nên rất lớn, đôi khi vượt quá 40 độ C do ma sát và hiện tượng nóng chảy từng phần xảy ra bên trong. Đối với những người làm việc hàng ngày với máy ép trục vít, việc lựa chọn vòng/phút phù hợp với loại vật liệu đang được xử lý trở nên cực kỳ quan trọng. Lấy ví dụ HDPE, một trong những loại nhựa bán tinh thể. Những vật liệu này cần tốc độ chậm hơn khoảng 15 đến 20 phần trăm so với loại vô định hình như ABS nếu muốn duy trì các vệt nhiệt đồng đều trong suốt quá trình sản xuất.
Cách mà các polymer thể hiện về độ dày và độ giãn ảnh hưởng đáng kể đến việc tích tụ áp suất trong quá trình xử lý và duy trì dòng chảy ổn định trong suốt quá trình. Theo nghiên cứu của Abeykoon và các đồng nghiệp vào năm 2020, các vật liệu trở nên mỏng hơn dưới tác động của lực căng có thể giảm tiêu thụ năng lượng khoảng 18 phần trăm so với các chất lỏng Newton truyền thống. Khi làm việc với PVC đã được cải tiến có độ đàn hồi nóng chảy cao, hiện tượng phồng khuôn thường tăng từ 30 đến 40 phần trăm. Điều này có nghĩa là người vận hành cần kiểm soát cẩn thận tốc độ trục vít nếu muốn sản xuất các chi tiết đạt yêu cầu về kích thước. Các vấn đề về ổn định dòng chảy như nứt nóng thường xảy ra khi ứng suất cắt thành vượt quá khoảng 0,25 MPa. Để tránh những vấn đề này và đảm bảo sản xuất diễn ra trơn tru, các nhà sản xuất phải đặc biệt chú ý đến thiết kế các vùng nén trong thiết bị của họ.
Sự khác biệt về độ dẫn nhiệt trong các chất phụ gia thực sự ảnh hưởng đến cách nhiệt truyền qua vật liệu. Sợi thủy tinh có dải dẫn nhiệt thấp hơn nhiều, khoảng 0,8 đến 1,2 W/mK so với giá trị cao hơn của canxi cacbonat vào khoảng 2,6 W/mK. Sự khác biệt này làm thay đổi cách truyền nhiệt qua các trục vít khoảng 22 đến 35 phần trăm. Khi nói đến Polyamide 66, khả năng nhiệt dung riêng tương đối thấp ở mức 1,7 kJ/kgK có nghĩa là nó nóng chảy nhanh trong quá trình gia công. Tuy nhiên, chính đặc tính này khiến nó dễ bị phân hủy khi nhiệt độ vượt quá 295 độ C, do đó người vận hành cần duy trì kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ trong phạm vi cộng trừ 2 độ. Hầu hết các vấn đề xảy ra trong quá trình đùn thực tế đều bắt nguồn từ tốc độ làm nguội kém. Các nghiên cứu cho thấy hơn hai phần ba số lỗi được gây ra bởi việc làm nguội không theo kịp tốc độ kết tinh của vật liệu, dẫn đến các vấn đề biến dạng, đặc biệt rõ rệt trong các ứng dụng thanh cách nhiệt nhiệt.
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
