Lịch sử của máy đùn nhựa

Đùn nhựa là một quá trình sản xuất khối lượng lớn, trong đó nhựa thô được nấu chảy và tạo thành một dạng liên tục.Đùn sản xuất các mặt hàng như đường ống / ống, chống thấm thời tiết, hàng rào, lan can boong, khung cửa sổ, phim nhựa và tấm, lớp phủ nhựa nhiệt dẻo và dây cách nhiệt.
Quá trình này bắt đầu bằng cách cho vật liệu nhựa (viên, hạt, mảnh hoặc bột) từ phễu vào thùng của máy đùn.Vật liệu bị nóng chảy dần dần nhờ cơ năng sinh ra khi quay các vít và bằng các lò sưởi được bố trí dọc theo thùng.Polyme nóng chảy sau đó được ép vào khuôn, khuôn này sẽ định hình polyme thành hình dạng cứng lại trong quá trình làm nguội.

MÔN LỊCH SỬ

news1 (1)

Đùn ống
Những tiền thân đầu tiên của máy đùn hiện đại được phát triển vào đầu thế kỷ 19.Năm 1820, Thomas Hancock phát minh ra "máy nghiền" cao su được thiết kế để thu hồi phế liệu cao su đã qua xử lý, và vào năm 1836, Edwin Chaffee đã phát triển một máy hai trục lăn để trộn phụ gia vào cao su.Việc đùn nhựa nhiệt dẻo đầu tiên là vào năm 1935 bởi Paul Troester và vợ ông Ashley Gershoff ở Hamburg, Đức.Ngay sau đó, Roberto Colombo của LMP đã phát triển máy đùn trục vít đôi đầu tiên ở Ý.

TIẾN TRÌNH
Trong quá trình đùn nhựa, nguyên liệu hợp chất thô thường ở dạng các hạt chắn (hạt nhỏ, thường được gọi là nhựa) được đưa trọng lực từ một phễu gắn trên cùng vào thùng của máy đùn.Các chất phụ gia như chất tạo màu và chất ức chế tia cực tím (ở dạng lỏng hoặc dạng viên) thường được sử dụng và có thể được trộn vào nhựa trước khi đến phễu.Quá trình này có nhiều điểm chung với công nghệ ép nhựa từ điểm của công nghệ máy đùn, mặc dù nó khác ở chỗ nó thường là một quá trình liên tục.Mặc dù quá trình ép đùn có thể cung cấp nhiều cấu hình tương tự với độ dài liên tục, thường được bổ sung thêm cốt thép, nhưng điều này đạt được bằng cách kéo thành phẩm ra khỏi khuôn thay vì đùn polyme tan chảy qua khuôn.

Nguyên liệu đi vào qua họng cấp liệu (một lỗ gần phía sau thùng) và tiếp xúc với trục vít.Trục vít quay (thường quay với tốc độ 120 vòng / phút) buộc các hạt nhựa chuyển tiếp vào thùng được nung nóng.Nhiệt độ đùn mong muốn hiếm khi bằng nhiệt độ cài đặt của thùng do sự gia nhiệt nhớt và các tác động khác.Trong hầu hết các quy trình, cấu hình gia nhiệt được thiết lập cho thùng trong đó ba hoặc nhiều vùng sưởi độc lập được điều khiển bằng PID sẽ tăng dần nhiệt độ của thùng từ phía sau (nơi nhựa đi vào) ra phía trước.Điều này cho phép các hạt nhựa tan chảy dần dần khi chúng được đẩy qua thùng và giảm nguy cơ quá nhiệt có thể gây ra sự phân hủy trong polyme.

Nhiệt tăng thêm được tạo ra bởi áp suất và ma sát cường độ cao diễn ra bên trong thùng.Trên thực tế, nếu một dây chuyền đùn đang chạy một số vật liệu nhất định đủ nhanh, các lò sưởi có thể được tắt và nhiệt độ nóng chảy được duy trì bằng áp suất và ma sát bên trong thùng.Trong hầu hết các máy đùn, quạt làm mát có mặt để giữ nhiệt độ dưới một giá trị cài đặt nếu quá nhiều nhiệt được tạo ra.Nếu làm mát bằng không khí cưỡng bức chứng tỏ không đủ thì sử dụng áo làm mát đúc trong.

news1 (2)

Máy đùn nhựa cắt đôi để hiển thị các thành phần
Ở phía trước của thùng, nhựa nóng chảy rời khỏi trục vít và đi qua một gói màn hình để loại bỏ bất kỳ chất gây ô nhiễm nào trong quá trình tan chảy.Các tấm chắn được gia cố bằng một tấm chắn sóng (một miếng kim loại dày với nhiều lỗ được khoan qua nó) vì áp suất tại điểm này có thể vượt quá 5.000 psi (34 MPa).Cụm tấm chắn / tấm chắn cũng dùng để tạo áp lực ngược trong thùng.Áp suất ngược là cần thiết để polyme tan chảy đồng đều và trộn thích hợp, và áp suất tạo ra có thể được “điều chỉnh” bằng cách thay đổi thành phần gói màn hình khác nhau (số lượng màn hình, kích thước dây dệt của chúng và các thông số khác).Sự kết hợp tấm chắn sóng và gói màn hình này cũng loại bỏ “bộ nhớ quay” của nhựa nóng chảy và thay vào đó, tạo ra “bộ nhớ dọc”.
Sau khi đi qua tấm ngắt nhựa nóng chảy đi vào khuôn.Khuôn dập là thứ tạo ra hình dạng cho sản phẩm cuối cùng và phải được thiết kế sao cho nhựa nóng chảy chảy đều từ mặt dạng hình trụ, đến hình dạng mặt dạng của sản phẩm.Dòng chảy không đều ở giai đoạn này có thể tạo ra sản phẩm có ứng suất dư không mong muốn tại một số điểm nhất định trong biên dạng có thể gây cong vênh khi làm nguội.Có thể tạo ra nhiều loại hình dạng khác nhau, hạn chế đối với các cấu hình liên tục.

Sản phẩm bây giờ phải được làm mát và điều này thường đạt được bằng cách kéo khối đùn qua nồi cách thủy.Chất dẻo là chất cách nhiệt rất tốt do đó khó nguội nhanh.So với thép, nhựa dẫn nhiệt chậm hơn 2.000 lần.Trong một dây chuyền đùn ống hoặc ống, một bể cách nhiệt kín được tác động bởi chân không được kiểm soát cẩn thận để giữ cho ống hoặc ống mới hình thành và vẫn còn nóng chảy không bị sụp đổ.Đối với các sản phẩm như tấm nhựa, việc làm mát được thực hiện bằng cách kéo qua một bộ cuộn làm mát.Đối với màng và tấm rất mỏng, làm mát bằng không khí có thể hiệu quả như một giai đoạn làm mát ban đầu, như trong ép đùn màng thổi.
Máy đùn nhựa cũng được sử dụng rộng rãi để xử lý chất thải nhựa tái chế hoặc các nguyên liệu thô khác sau khi làm sạch, phân loại và / hoặc trộn.Vật liệu này thường được đùn thành dạng sợi phù hợp để cắt nhỏ thành dạng hạt hoặc dạng viên để sử dụng làm tiền chất cho quá trình chế biến tiếp theo.

THIẾT KẾ VÍT
Có năm vùng có thể có trong một vít nhựa nhiệt dẻo.Vì thuật ngữ không được tiêu chuẩn hóa trong ngành, các tên khác nhau có thể đề cập đến các khu vực này.Các loại polyme khác nhau sẽ có thiết kế vít khác nhau, một số không kết hợp tất cả các vùng có thể có.

news1 (3)

Một vít đùn nhựa đơn giản

news1 (4)

Vít máy đùn từ Boston Matthews
Hầu hết các vít có ba vùng sau:
● Vùng cấp liệu (còn gọi là vùng vận chuyển chất rắn): vùng này cấp nhựa vào máy đùn và độ sâu kênh thường giống nhau trong toàn bộ vùng.
● Vùng nóng chảy (còn gọi là vùng chuyển tiếp hoặc vùng nén): phần lớn polyme bị nóng chảy trong phần này và độ sâu kênh nhỏ dần.
● Vùng đo sáng (còn gọi là vùng chuyển tải nóng chảy): vùng này làm tan chảy các hạt cuối cùng và trộn lẫn với nhiệt độ và thành phần đồng nhất.Giống như vùng nguồn cấp dữ liệu, độ sâu của kênh là không đổi trong suốt vùng này.
Ngoài ra, vít có lỗ thông hơi (hai giai đoạn) có:
● Vùng giải nén.Trong khu vực này, khoảng hai phần ba xuống trục vít, kênh đột nhiên sâu hơn, làm giảm áp suất và cho phép mọi khí bị mắc kẹt (hơi ẩm, không khí, dung môi hoặc chất phản ứng) được hút ra ngoài bằng chân không.
● Vùng đo sáng thứ hai.Vùng này tương tự như vùng đo sáng đầu tiên, nhưng có độ sâu kênh lớn hơn.Nó phục vụ để kìm hãm sự tan chảy để đưa nó vượt qua sức cản của màn hình và khuôn.
Thường thì chiều dài trục vít được tham chiếu đến đường kính của nó theo tỷ lệ L: D.Ví dụ: vít có đường kính 6 inch (150 mm) ở 24: 1 sẽ dài 144 inch (12 ft) và ở 32: 1, nó dài 192 inch (16 ft).Tỷ lệ L: D 25: 1 là phổ biến, nhưng một số máy tăng lên đến 40: 1 để trộn nhiều hơn và sản lượng nhiều hơn ở cùng đường kính trục vít.Vít hai giai đoạn (có lỗ thông hơi) thường là 36: 1 để tính cho hai vùng phụ.
Mỗi khu được trang bị một hoặc nhiều cặp nhiệt điện hoặc RTD trên thành thùng để kiểm soát nhiệt độ.“Hồ sơ nhiệt độ” tức là nhiệt độ của mỗi vùng rất quan trọng đối với chất lượng và đặc tính của khối đùn ép cuối cùng.

VẬT LIỆU HẤP THỤ TIÊU BIỂU

news1 (5)

Ống HDPE trong quá trình đùn.Vật liệu HDPE đi từ bộ gia nhiệt, đi vào khuôn, sau đó vào két làm mát.Ống luồn dây điện Acu-Power này được đồng ép - bên trong màu đen với một lớp áo mỏng màu cam, để chỉ định các loại cáp điện.
Vật liệu nhựa điển hình được sử dụng trong ép đùn bao gồm nhưng không giới hạn: polyetylen (PE), polypropylen, axetal, acrylic, nylon (polyamit), polystyren, polyvinyl clorua (PVC), acrylonitril butadien styren (ABS) và polycarbonate. [4 ]

CÁC LOẠI DIE
Có nhiều loại khuôn được sử dụng trong đùn nhựa.Mặc dù có thể có sự khác biệt đáng kể giữa các loại khuôn và độ phức tạp, nhưng tất cả các khuôn đều cho phép ép đùn polyme nóng chảy liên tục, trái ngược với quá trình xử lý không liên tục như ép phun.
Đùn màng thổi

news1 (6)

Thổi đùn màng nhựa

Sản xuất màng nhựa cho các sản phẩm như túi mua sắm và tấm trải liên tục được thực hiện bằng cách sử dụng dây chuyền màng thổi.
Quá trình này giống như một quá trình đùn thông thường cho đến khi khuôn.Có ba loại khuôn chính được sử dụng trong quá trình này: hình khuyên (hoặc hình chữ thập), hình nhện và hình xoắn ốc.Khuôn hình khuyên là đơn giản nhất, và dựa vào kênh chảy polyme chảy xung quanh toàn bộ tiết diện của khuôn trước khi thoát ra khỏi khuôn;điều này có thể dẫn đến dòng chảy không đồng đều.Nhện chết bao gồm một trục chính giữa được gắn vào vòng ngoài của khuôn qua một số “chân”;trong khi dòng chảy đối xứng hơn so với khuôn hình khuyên, một số đường hàn được tạo ra làm suy yếu màng.Khuôn xoắn ốc loại bỏ vấn đề về đường hàn và dòng chảy không đối xứng, nhưng cho đến nay là phức tạp nhất.

Phần nóng chảy được làm nguội phần nào trước khi rời khuôn để tạo ra một ống bán rắn yếu.Đường kính của ống này nhanh chóng được mở rộng nhờ áp suất không khí, và ống được kéo lên trên bằng các con lăn, kéo căng nhựa theo cả hướng ngang và hướng kéo.Việc kéo và thổi làm cho màng mỏng hơn so với ống đùn, và cũng ưu tiên sắp xếp các chuỗi phân tử polyme theo hướng nhìn thấy sự biến dạng dẻo nhất.Nếu màng được kéo ra nhiều hơn lượng được thổi (đường kính ống cuối cùng gần với đường kính đùn) thì các phân tử polyme sẽ liên kết cao với hướng kéo, tạo ra màng mạnh theo hướng đó, nhưng yếu theo hướng ngang. .Màng có đường kính lớn hơn đáng kể so với đường kính đùn sẽ có cường độ cao hơn theo hướng ngang, nhưng ít hơn theo hướng kéo.
Trong trường hợp polyetylen và các polyme bán tinh thể khác, khi màng nguội đi, nó sẽ kết tinh ở cái được gọi là đường băng giá.Khi phim tiếp tục nguội, nó được kéo qua một số bộ con lăn nip để làm phẳng nó thành ống phẳng, sau đó có thể được cuộn hoặc rạch thành hai hoặc nhiều cuộn tấm.

Đùn tấm / phim
Đùn tấm / màng được sử dụng để đùn các tấm nhựa hoặc màng quá dày để có thể thổi được.Có hai loại khuôn được sử dụng là khuôn chữ T và khuôn treo áo khoác.Mục đích của những khuôn này là để định hướng lại và dẫn dòng chảy của polyme tan chảy từ một đầu ra vòng duy nhất từ ​​máy đùn sang một dòng chảy phẳng, mỏng.Trong cả hai loại khuôn đều đảm bảo dòng chảy đều, không đổi trên toàn bộ diện tích mặt cắt ngang của khuôn.Làm mát thường bằng cách kéo qua một bộ cuộn làm mát (cuộn lịch hoặc cuộn "làm lạnh").Trong quá trình đùn tấm, những cuộn này không chỉ mang lại sự làm mát cần thiết mà còn xác định độ dày của tấm và kết cấu bề mặt. [7]Thường đồng đùn được sử dụng để áp dụng một hoặc nhiều lớp lên trên vật liệu cơ bản để có được các đặc tính cụ thể như hấp thụ tia cực tím, kết cấu, khả năng chống thấm oxy hoặc phản xạ năng lượng.
Một quy trình sau ép đùn phổ biến đối với nguyên liệu tấm nhựa là tạo hình bằng nhiệt, trong đó tấm được nung nóng cho đến khi mềm (nhựa) và được tạo hình thông qua khuôn thành một hình dạng mới.Khi chân không được sử dụng, điều này thường được mô tả là quá trình tạo chân không.Định hướng (nghĩa là khả năng / mật độ sẵn có của tấm được kéo vào khuôn, có thể thay đổi độ sâu thông thường từ 1 đến 36 inch) là rất quan trọng và ảnh hưởng lớn đến thời gian chu kỳ tạo hình đối với hầu hết các loại nhựa.

Đùn ống
Ống đùn, chẳng hạn như ống PVC, được sản xuất bằng cách sử dụng các khuôn rất giống như được sử dụng trong ép đùn màng thổi.Áp suất dương có thể được áp dụng cho các khoang bên trong thông qua chốt, hoặc áp suất âm có thể được áp dụng cho đường kính bên ngoài bằng cách sử dụng bộ khử chân không để đảm bảo kích thước cuối cùng chính xác.Có thể tạo thêm lumen hoặc lỗ bằng cách thêm các trục gá bên trong thích hợp vào khuôn.

news1 (7)

Một dây chuyền đùn y tế Boston Matthews
Các ứng dụng ống nhiều lớp cũng đã từng xuất hiện trong ngành công nghiệp ô tô, công nghiệp ống nước & hệ thống sưởi và công nghiệp đóng gói.

Đùn qua jacketing
Đùn ép quá mức cho phép áp dụng một lớp nhựa bên ngoài lên dây hoặc cáp hiện có.Đây là quá trình điển hình cho dây cách điện.
Có hai loại dụng cụ khuôn khác nhau được sử dụng để phủ lên dây, ống (hoặc ống nối) và áp lực.Trong công cụ jacketing, polyme tan chảy không chạm vào dây bên trong cho đến ngay trước khi môi chết.Trong công cụ áp lực, chất nóng chảy tiếp xúc với dây bên trong rất lâu trước khi nó chạm đến môi chết;Điều này được thực hiện ở áp suất cao để đảm bảo độ kết dính tốt của chất tan chảy.Nếu cần có sự tiếp xúc hoặc bám dính chặt chẽ giữa lớp mới và dây hiện có, thì dụng cụ áp lực sẽ được sử dụng.Nếu không cần / không cần đến độ bám dính, thay vào đó, dụng cụ đóng băng được sử dụng.

Ép đùn
Đùn ép là việc đùn nhiều lớp vật liệu đồng thời.Loại đùn này sử dụng hai hoặc nhiều máy đùn để làm tan chảy và cung cấp thông lượng thể tích ổn định của các loại nhựa nhớt khác nhau đến một đầu đùn (khuôn) duy nhất sẽ đùn vật liệu ở dạng mong muốn.Công nghệ này được sử dụng trên bất kỳ quy trình nào được mô tả ở trên (thổi màng, bán quá mức, ống, tấm).Độ dày của lớp được kiểm soát bởi tốc độ và kích thước tương đối của từng máy đùn phân phối vật liệu.

Đồng đùn 5: 5 lớp của ống "ép" mỹ phẩm
Trong nhiều trường hợp thực tế, một polyme đơn lẻ không thể đáp ứng tất cả các nhu cầu của một ứng dụng.Đùn hỗn hợp cho phép ép đùn vật liệu hỗn hợp, nhưng ép đùn giữ lại các vật liệu riêng biệt thành các lớp khác nhau trong sản phẩm đùn, cho phép sắp xếp các vật liệu có các đặc tính khác nhau như độ thấm oxy, độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn một cách thích hợp.
Lớp phủ đùn
Lớp phủ đùn là sử dụng quy trình thổi hoặc đúc màng để phủ một lớp bổ sung lên một cuộn giấy, giấy bạc hoặc phim hiện có.Ví dụ, quy trình này có thể được sử dụng để cải thiện các đặc tính của giấy bằng cách phủ nó bằng polyetylen để làm cho giấy có khả năng chống nước tốt hơn.Lớp ép đùn cũng có thể được sử dụng như một chất kết dính để mang hai vật liệu khác lại với nhau.Tetrapak là một ví dụ thương mại của quá trình này.

PHÂN TÍCH HỢP CHẤT
Đùn ép hỗn hợp là một quá trình trộn một hoặc nhiều polyme với các chất phụ gia để tạo ra các hợp chất dẻo.Thức ăn có thể ở dạng viên, bột và / hoặc chất lỏng, nhưng sản phẩm thường ở dạng viên, được sử dụng trong các quy trình tạo hình nhựa khác như ép đùn và ép phun.Như với máy ép đùn truyền thống, có nhiều loại kích thước máy tùy thuộc vào ứng dụng và thông lượng mong muốn.Mặc dù máy đùn trục vít đơn hoặc trục vít đôi có thể được sử dụng trong máy đùn truyền thống, nhưng sự cần thiết của việc trộn đầy đủ trong quá trình đùn hỗn hợp làm cho máy đùn trục vít đôi trở nên bắt buộc.

CÁC LOẠI MÁY ĐOẠN MỞ RỘNG
Có hai loại phụ của máy đùn trục vít đôi: cùng quay và quay ngược chiều.Danh pháp này đề cập đến hướng tương đối mà mỗi vít quay so với vít kia.Trong chế độ đồng quay, cả hai vít đều quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ;trong khi quay ngược chiều, một vít quay theo chiều kim đồng hồ trong khi vít kia quay ngược chiều kim đồng hồ.Nó đã được chỉ ra rằng, đối với một diện tích mặt cắt ngang nhất định và mức độ chồng chéo (xen kẽ), vận tốc trục và mức độ trộn cao hơn trong máy đùn đôi cùng quay.Tuy nhiên, sự tích tụ áp suất cao hơn trong máy đùn quay ngược chiều.Thiết kế trục vít thường mang tính mô-đun trong đó các phần tử vận ​​chuyển và trộn khác nhau được bố trí trên các trục để cho phép cấu hình lại nhanh chóng cho quá trình thay đổi hoặc thay thế các thành phần riêng lẻ do bị mòn hoặc hư hỏng ăn mòn.Kích thước máy từ nhỏ đến 12 mm đến lớn đến 380mm

THUẬN LỢI
Một lợi thế lớn của đùn là các cấu hình như ống có thể được thực hiện theo bất kỳ chiều dài nào.Nếu vật liệu đủ mềm dẻo, các đường ống có thể được tạo ra với chiều dài dài thậm chí cuộn trên một cuộn.Một ưu điểm khác là đùn ống với bộ ghép nối tích hợp bao gồm cả con dấu cao su.


Thời gian đăng: 25/02-2022