Máy ép đùn trục vít đôi là loại máy móc phổ biến nhất trong ngành nhựa biến tính, được sử dụng rộng rãi trong ngành chế biến polymer và các lĩnh vực sản xuất, chế biến khác; Máy ép đùn trục vít đôi có nhiều loại, có thể chia thành hai loại chính là loại trục vít ăn khớp và không ăn khớp. Loại trục vít ăn khớp có thể chia thành hai loại chính là loại quay đồng nhất và loại quay không đồng nhất.

Sự khác biệt về nguyên lý hoạt động giữa máy ép đùn trục vít đôi đồng trục và máy ép đùn trục vít đơn.

Cấu trúc và chức năng của máy ép đùn trục vít đôi đồng nhất rất tương tự với máy ép đùn trục vít đơn, nhưng có sự khác biệt lớn về nguyên lý hoạt động. Chủ yếu ở các khía cạnh sau:

1. Vận chuyển cưỡng bức. Khi hai trục vít quay cùng chiều, trong quá trình hai trục vít quay ngược chiều với tốc độ di chuyển, một trục vít kéo vật liệu vào khe hở lưới, và trục vít còn lại đẩy vật liệu ra khỏi khe hở. Kết quả là vật liệu di chuyển từ khe hở của trục vít này sang khe hở của trục vít kia, vật liệu dọc theo trục vít có hình dạng “∞” theo hướng đầu máy, buộc phải vận chuyển.
2. Hòa trộn và trộn đều. Trong quá trình tiếp xúc tại khe hở, trục vít đôi quay đồng nhất có khoảng cách tiếp xúc rất nhỏ, các răng vít và rãnh vít quay theo hướng ngược nhau, tốc độ tương đối giữa chúng rất lớn, do đó khu vực tiếp xúc có tốc độ cắt rất cao, lực cắt rất lớn, hiệu quả trộn đều vượt trội so với máy ép đùn trục vít đơn và máy ép đùn trục vít đôi quay không đồng nhất.
3. Tự làm sạch. Máy ép đùn trục vít đôi quay đồng trục, do các răng trục vít và rãnh trục vít trong vùng tiếp xúc quay theo hướng ngược nhau, tốc độ tương đối giữa chúng rất lớn, do đó có tốc độ cắt khá cao, có thể cạo sạch mọi tích tụ vật liệu bám trên trục vít, mang lại hiệu quả tự làm sạch rất tốt, khiến thời gian lưu trú của vật liệu rất ngắn và không dễ gây ra sự suy giảm cục bộ của vật liệu.
4. Quá trình nhựa hóa vật liệu. Kích thước khe hở của trục vít có ảnh hưởng lớn đến chất lượng quá trình nhựa hóa vật liệu. Khe hở càng nhỏ, lực cắt càng lớn, nhưng lượng vật liệu đi qua giảm; khe hở càng lớn, lượng vật liệu đi qua tăng, nhưng lực cắt giảm.
5. Nén vật liệu. Quá trình nén vật liệu bằng máy ép đùn trục vít đôi đồng nhất không chỉ là một phương pháp, mà còn mang lại hiệu quả toàn diện tốt.
6. Phương pháp cấp liệu. Máy ép đùn trục vít đôi đồng trục yêu cầu cấp liệu định lượng đều đặn, sử dụng phương pháp cấp liệu bằng bộ định lượng.
7. Hệ thống xả. Do quá trình cấp liệu trong điều kiện thiếu hụt, bạn có thể sử dụng các yếu tố truyền động bằng dây dẫn chì có kích thước lớn, sao cho rãnh vít ở trạng thái không được lấp đầy và áp suất bằng không, từ đó có thể thiết lập phần xả.

Ứng dụng của máy ép đùn hai trục vít

Máy ép đùn trục vít đôi có thể được chia thành hai loại: trục vít đôi không đồng nhất và trục vít đôi đồng nhất, tùy thuộc vào sự khác biệt về hướng quay của hai trục vít.

Máy ép đùn trục vít đôi đồng trục được sử dụng rộng rãi trong quá trình biến đổi vật lý-hóa học của nhựa ma trận, chẳng hạn như gia cố, tăng độ bền, ép đùn phản ứng và các ứng dụng khác.

Với nhiều loại nguyên liệu thô phân tán, nên sử dụng máy ép đùn trục vít đôi đồng nhất để trộn. Hình trên cho thấy vectơ tốc độ của trục vít đôi đồng nhất quay ngược chiều nhau, do đó, sự quay đồng nhất của trục vít đôi và sự quay đồng nhất của trục vít đôi so với hiệu ứng cắt của nó lớn hơn nhiều, không phù hợp cho quá trình trộn và định hình PVC.

Thành phần phụ gia thường được sử dụng trong nhựa pha trộn bao gồm bột canxi cacbonat, bột talc, oxit titan, lượng phụ gia chung từ 30% đến 60%, và hỗn hợp phụ gia lên đến 80%. Do bột chất độn chứa lượng không khí lớn, trong khu vực trộn bằng vít, không khí sẽ bị tách ra, dẫn đến dòng chảy ngược của vật liệu vào rãnh vít, ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển tích cực của bột và cuối cùng làm giảm lượng sản phẩm ép đùn.

Ví dụ về ứng dụng của máy ép đùn hai trục vít: sản xuất hạt nhựa gia cường sợi thủy tinh, hạt nhựa chống cháy (như PA6, PA66, PET, PBT, PP, PC có chất chống cháy cải tiến, v.v.); sản xuất hạt nhựa có hàm lượng chất độn cao (như PE, PP chứa 75% CaCO3.); đùn hạt vật liệu nhạy nhiệt (như PVC, vật liệu cáp XLPE); hạt màu dày (như 50% chứa bột màu); hạt chống tĩnh điện, hợp kim, màu, đùn hạt pha trộn chất độn thấp; vật liệu cáp; vật liệu cáp; vật liệu cáp; vật liệu cáp. Đùn hạt pha trộn chất độn; đùn hạt vật liệu cáp (như vật liệu vỏ bọc, vật liệu cách điện); Granulation vật liệu ống XLPE (như masterbatch cho quá trình liên kết nhiệt nước nóng); trộn và ép đùn nhựa nhiệt rắn (như nhựa phenolic, nhựa epoxy, sơn bột); keo nóng chảy, ép đùn phản ứng PU (như keo nóng chảy EVA, polyurethane); nhựa K, granulation khử bay hơi SBS và các loại khác.

Ưu điểm và nhược điểm

Do tính phức tạp của thiết kế cấu trúc và quy trình gia công của máy ép đùn trục vít đôi, sự phát triển lý thuyết chưa hoàn thiện, nhưng thiết kế kết hợp của máy ép đùn trục vít đôi đồng nhất có thể được sắp xếp và kết hợp với nhiều hình dạng hình học khác nhau của các yếu tố trục vít và thùng ép, và dựa trên kinh nghiệm-lý thuyết-thực tiễn-kiểm tra, để có thể tối ưu hóa cho các yêu cầu trộn khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu của các công thức quy trình khác nhau, điều này khiến máy ép đùn trục vít đôi đồng nhất có khả năng thích ứng rất mạnh. Chủ yếu trong các khía cạnh sau:

1. Hiệu suất trộn: Khi hai trục vít tương tác với nhau, có thể thêm các yếu tố ren theo nhu cầu, chẳng hạn như các yếu tố chống ren, các yếu tố đĩa tương tác, các yếu tố đĩa răng cưa, v.v., để điều chỉnh chính xác quá trình cắt/trộn, từ đó có thể kiểm soát hiệu quả cường độ trộn và chất lượng trộn (cho dù là trộn phân bố hay trộn phân tán). Điều này là điều mà máy ép đùn trục vít đơn không thể đạt được.
2. Độ linh hoạt trong quá trình gia công: Máy ép đùn trục vít đôi đồng trục thường sử dụng hệ thống cấp liệu định lượng, sản lượng phụ thuộc vào lượng cấp liệu, độc lập với tốc độ trục vít, là một biến số có thể điều khiển độc lập, do đó có thể linh hoạt xử lý trong máy có nhiều chức năng gia công khác nhau, như nung chảy, trộn, thoát khí, phản ứng và các quá trình khác.
3. Khả năng điều khiển các thông số quá trình: Với phân bố thời gian lưu trú hẹp, truyền nhiệt đối lưu tốt hơn và hồ sơ nhiệt độ được kiểm soát chính xác, máy ép đùn trục vít đôi đồng trục có thể đạt được lịch sử cắt-thời gian-nhiệt độ tốt hơn trong quá trình ép đùn, đồng thời cung cấp năng lượng cơ học trong phạm vi rộng hơn, từ đó đảm bảo tính ổn định cao hơn về chất lượng sản phẩm.
4. Hiệu suất cao hơn trong quá trình sản xuất: Hành động vận chuyển bằng thể tích dương của trục vít có thể xử lý nhiều loại nguyên liệu thô và công thức hỗn hợp khác nhau với thời gian ngừng hoạt động ngắn hơn.
5. Kinh tế cao: Nhờ tính linh hoạt cao trong quy trình và năng suất, có thể sản xuất một loạt sản phẩm cuối đa dạng với độ nhất quán cao về chất lượng sản phẩm, và sự mài mòn của trục vít có thể được bù đắp bằng cách điều chỉnh tốc độ trục vít.

Sự khác biệt chính giữa máy ép đùn trục vít đôi dị hướng và máy ép đùn trục vít đơn

Nguyên lý hoạt động của máy ép đùn trục vít đôi dị hướng là gì?

Trong máy ép đùn trục vít đôi dị hướng, vật liệu được vận chuyển bằng cách dịch chuyển tích cực tương tự như trong bơm bánh răng. Máy ép đùn trục vít đôi dị hướng có tốc độ quay thấp, sinh nhiệt do ma sát thấp, và vật liệu không dễ bị phân hủy, do đó không yêu cầu vật liệu có độ ổn định nhiệt cao, và đặc biệt phù hợp cho việc đúc và gia công các vật liệu nhạy nhiệt (ví dụ: PVC). So với máy ép đùn trục vít đôi đồng nhất, máy ép đùn trục vít đôi dị hướng có hiệu suất vận chuyển cao hơn, hiệu quả thoát khí và tan chảy tốt hơn, mặc dù hiệu quả phân tán và trộn vật liệu kém hơn so với máy ép đùn trục vít đôi đồng nhất, nhưng khả năng thiết lập áp suất ổn định trong đầu ép mạnh hơn, do đó phù hợp hơn cho việc ép đùn sản phẩm trực tiếp. Ngoài việc sử dụng máy ép đùn trục vít đôi dị hướng thay cho máy ép đùn trục vít đơn, có thể loại bỏ quá trình nghiền hạt trước khi nhựa hóa, tiến hành ép đùn trực tiếp bột PVC, từ đó giảm chi phí sản phẩm. Máy ép đùn trục vít đôi dị hướng chủ yếu được sử dụng để ép đùn ống PVC, thanh profile, tấm và nghiền hạt. Máy ép đùn trục vít đôi song song cũng đã bắt đầu được sử dụng trong dây chuyền sản xuất ống HDHDPE quy mô lớn.

Máy ép đùn trục vít đôi hình nón dị hướng truyền thống được sử dụng trong quá trình ép đùn sản phẩm PVC, nhưng trong những năm gần đây đã có các ví dụ trong nước về việc áp dụng máy ép đùn trục vít đôi hình nón dị hướng vào quá trình ép đùn ống polyolefin, và thực tiễn đã cho thấy nó đã đạt được thành công lớn. Mục đích của việc áp dụng này là tiết kiệm năng lượng. Máy ép đùn trục vít đôi hình nón có đường kính 65mm và đường kính trục vít 132mm, công suất động cơ truyền động chỉ 37kW, trong quá trình ép đùn ống polyethylene, kích thước ống và sản lượng có thể tương đương với máy ép đùn trục vít đơn có đường kính 75mm hoặc thậm chí 80mm, và thông thường, máy ép đùn trục vít đơn có đường kính 75mm hoặc 80mm có công suất truyền động tối thiểu là 90kW. Các nước ngoài đã có kinh nghiệm sẵn có trong việc ép đùn sản phẩm bằng máy ép đùn trục vít đôi song song dị hướng. Các nước ngoài đã có kinh nghiệm chín muồi trong việc ép đùn sản phẩm bằng máy ép đùn trục vít song song dị hướng. Giải pháp thay thế trong nước là sử dụng máy ép đùn trục vít song song dị hướng hình nón, tuy nhiên, xét về chi phí thiết bị, chi phí sản xuất của máy ép đùn trục vít song song dị hướng cao hơn so với máy ép đùn trục vít song song dị hướng hình nón.

Phương pháp sử dụng này chắc chắn không phải là một giải pháp đơn giản, bởi vì hiệu suất chảy của polyethylene và PVC có sự khác biệt rõ rệt. Do đó, đối với quá trình ép đùn sản phẩm PVC bằng máy ép đùn trục vít đôi hình nón không đồng nhất, việc thiết kế lại trục vít có thể được áp dụng cho quá trình ép đùn polyethylene; và đầu ép cũng cần được điều chỉnh cho phù hợp. Trong những năm gần đây, một số người đã thử ép đùn sản phẩm bằng máy ép đùn trục vít đôi đồng nhất (bao gồm cả trục vít đôi hình nón và trục vít đôi phẳng), và đã đạt được một số tiến bộ, nhưng tôi cho rằng từ góc độ tiết kiệm năng lượng, không có sự khác biệt lớn giữa máy ép đùn trục vít đồng trục và không đồng trục, và việc thiết lập áp suất ổn định của đầu ép đối với máy ép đùn trục vít đồng trục khó khăn hơn so với việc sử dụng trực tiếp máy ép đùn trục vít không đồng trục.

Các điểm khác biệt chính giữa máy ép đùn trục vít đôi dị hướng và máy ép đùn trục vít đơn là hai điểm sau:

1. Các cơ chế truyền tải của chúng khác nhau. Quá trình truyền tải vật liệu trong máy ép đùn trục vít đơn là dòng chảy kiểu kéo. Vật liệu rắn được truyền tải bằng lực kéo ma sát, trong khi vật liệu nóng chảy được truyền tải bằng lực kéo nhớt. Hệ số ma sát giữa vật liệu rắn và bề mặt kim loại, cũng như độ nhớt của vật liệu nóng chảy, chủ yếu quyết định khả năng truyền tải của máy ép đùn trục vít đơn. Trong máy ép đùn trục vít đôi quay ngược chiều, vật liệu được vận chuyển bằng cơ chế dịch chuyển tích cực. Khi các trục vít quay, vật liệu được đẩy về phía trước một cách cưỡng bức bởi các rãnh ăn khớp của trục vít. Khả năng vận chuyển bằng dịch chuyển tích cực phụ thuộc vào khoảng cách giữa các rãnh của một trục vít so với các rãnh của trục vít kia. Các máy ép đùn trục vít đôi quay ngược chiều có rãnh ăn khớp chặt chẽ đạt được khả năng dịch chuyển tích cực tối đa.
2. Các trường vận tốc của chúng khác nhau. Đường cong vận tốc trong máy ép đùn trục đơn tương đối rõ ràng và dễ mô tả, trong khi tình huống trong máy ép đùn trục đôi khá phức tạp và khó mô tả. Điều này chủ yếu do sự hiện diện của vùng ăn khớp trong máy ép đùn trục đôi. Dòng chảy phức tạp xảy ra trong vùng giao nhau mang lại cho máy ép đùn trục đôi nhiều ưu điểm, như trộn đều, truyền nhiệt đồng đều, khả năng nung chảy mạnh và hiệu suất xả tốt. Tuy nhiên, việc phân tích chính xác trạng thái dòng chảy của vùng giao nhau là rất khó khăn.