Vật liệu và thông số cấu tạo của trục vít và xylanh máy đùn thổi màng
Trục vít của máy đùn màng thổi là bộ phận cốt lõi của hệ thống đùn, và cấu trúc của nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hóa dẻo, độ ổn định đùn và độ đồng đều của màng. Trục vít máy đùn màng thổi điển hình sử dụng thiết kế trục vít đơn, chia thành ba vùng chức năng: vùng cấp liệu, vùng nén và vùng đồng hóa. Ba vùng này hoạt động cùng nhau để đạt được việc vận chuyển vật liệu rắn, hóa dẻo nóng chảy và xuất liệu cân bằng áp suất.
Khu Vực Cho Ăn: Nằm ở phía trước trục vít, vùng này có rãnh trục vít tương đối sâu. Chức năng chính của nó là vận chuyển hạt nhựa một cách ổn định. Bước ren của trục vít trong vùng này tương đối lớn để đảm bảo vật liệu vào êm ái và ngăn chặn hiện tượng bắc cầu hoặc tắc nghẽn.
Vùng nén Độ sâu kênh vít giảm dần, hạt nhựa dần nóng chảy thông qua lực nén cơ học và gia nhiệt từ bên ngoài. Vùng này rất quan trọng cho quá trình chuyển pha rắn-lỏng; tỷ lệ nén phải được thiết kế phù hợp với đặc tính vật liệu (ví dụ: LDPE, HDPE, PP), thường từ 2,5:1 đến 3,5:1.
Vùng đồng nhất hóa: Phần này có độ sâu rãnh vít nông nhất và ổn định nhất, có trách nhiệm đồng nhất nhiệt độ và áp suất nóng chảy để đảm bảo quá trình đùn ổn định. Phần này thể hiện lực cắt thấp, ngăn ngừa quá nhiệt và phân hủy, điều này rất quan trọng đối với độ đồng nhất về độ dày màng.
Máy đùn màng thổi hiệu suất cao hiện đại thường sử dụng thiết kế trục vít tách (ví dụ: loại BM hoặc Barr), bổ sung các gân trục vít trong phần nén để cách ly vật rắn với vùng chảy dẻo, từ đó cải thiện hiệu quả hóa dẻo và giảm sự biến động nhiệt độ chảy dẻo. Một số máy còn được trang bị các bộ phận trộn (ví dụ: chốt hoặc khối rào cản) để tăng cường độ đồng nhất của hỗn hợp chảy dẻo, đặc biệt phù hợp cho đồng đùn đa lớp hoặc bổ sung hạt màu. Hơn nữa, để phù hợp với các vật liệu phân hủy sinh học (ví dụ: PBAT và PLA), một số trục vít sử dụng công nghệ phun hợp kim tốc độ cao và thiết kế vòng làm mát bằng nước, cải thiện khả năng chống mài mòn và độ chính xác kiểm soát nhiệt độ.
Tỷ lệ chiều dài trên đường kính của vít (L/D) thường nằm trong khoảng từ 20:1 đến 30:1. Tỷ lệ L/D cao hơn cho phép hóa dẻo hoàn toàn hơn và tạo ra bề mặt màng mịn hơn. Vật liệu thường được làm từ thép hợp kim có độ cứng cao, chống ăn mòn, được gia công chính xác và xử lý bề mặt, mang lại tuổi thọ sử dụng gấp 2-3 lần so với vít tôi nitơ thông thường.
Vật liệu dùng cho trục vít và nòng xylanh của máy đùn thổi màng chủ yếu được lựa chọn dựa trên nguyên liệu thô được xử lý, môi trường hoạt động và yêu cầu về tuổi thọ. Các vật liệu phổ biến có thể được phân loại thành ba loại: thép hợp kim chất lượng cao, vật liệu composite hai kim loại và hợp kim kỹ thuật đặc biệt. Trong số đó, thép hợp kim 38CrMoAlA hiện là lựa chọn phổ biến nhất trên thị trường.
- Vật liệu chính: Thép hợp kim 38CrMoAlA (Thép thấm nitơ)
Đây là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất cho trục vít và nòng máy thổi màng, đặc biệt phù hợp để xử lý các loại nhựa thông thường như PE, PP, LDPE, HDPE và LLDPE. Sau khi xử lý nhiệt thấm nitơ, độ cứng bề mặt của vật liệu này có thể đạt HV950–1050, với độ sâu lớp thấm nitơ là 0,5–0,8 mm. Nó kết hợp khả năng chống mài mòn cao, chống ăn mòn và độ dai tốt, mang lại tuổi thọ cao và chi phí bảo trì thấp.
Ưu điểm: Hiệu quả chi phí cao, quy trình ổn định, phù hợp với sản xuất phim thông thường.
Các ứng dụng điển hình: Máy thổi màng túi lớn, dây chuyền sản xuất màng bao bì thực phẩm.
- Vật liệu hiệu suất cao: Cấu trúc composite hai kim loại (SACM645, SKD61, v.v.) Đối với các nguyên liệu thô có tính mài mòn và ăn mòn cao (chẳng hạn như những nguyên liệu chứa hơn 30% canxi cacbonat, sợi thủy tinh, PVC, nhựa kỹ thuật hoặc vật liệu tái chế), vít hai kim loại là lựa chọn ưu tiên. Cấu trúc của chúng bao gồm một lớp hợp kim chống mài mòn bên ngoài và một lớp ma trận cứng bên trong, đạt được sự liên kết ở cấp độ phân tử thông qua quá trình nung ở nhiệt độ cao. Tuổi thọ của chúng có thể đạt gấp 2-3 lần so với thép nitrua thông thường, và trong những trường hợp cực đoan, có thể lên đến 35 lần.
Các lớp hợp kim phổ biến: hợp kim gốc niken, cacbua vonfram, thép không gỉ 9Cr18Mov
Vật liệu cơ bản: SACM645, SKD61, 8407-XW1 của Đức và các loại thép tôi cứng toàn bộ khác
Ưu điểm: Khả năng chống mài mòn mạnh, phù hợp với vật liệu độn, vật liệu tái chế, fluoroplastic và các vật liệu khó xử lý khác
Chi phí: Giá ban đầu cao hơn khoảng 40%, nhưng về lâu dài sẽ tiết kiệm hơn
- Vật liệu xử lý đặc biệt: Hợp kim kỹ thuật có độ cứng cao (dùng cho vật liệu cao cấp như PEEK)
Khi xử lý các loại nhựa kỹ thuật hiệu suất cao như PEEK (polyether ether ketone), cần có các vật liệu có khả năng chịu nhiệt, độ bền và khả năng chống biến dạng từ từ cực cao. Các công ty như Zhejiang Huaye đã phát triển các vít dòng HPT và nòng hai kim loại HK dành riêng cho PEEK, áp dụng các quy trình xử lý nhiệt đặc biệt để đáp ứng yêu cầu vận hành ổn định lâu dài ở nhiệt độ cao từ 160–230℃.
Các Kịch Bản Áp Dụng: Y tế, hàng không vũ trụ, đóng gói điện tử cao cấp và các lĩnh vực khác có yêu cầu cực kỳ nghiêm ngặt về hiệu suất màng phim.
