Thiết lập tham số cho máy ép nhựa - Tốc độ phun
Tốc độ quay của trục vít
Tốc độ quay của trục vít (RPM) trong máy ép nhựa thực chất là một con dao hai lưỡi. Khi tốc độ quay nhanh, tốc độ cấp liệu cũng nhanh, giúp rút ngắn thời gian ép nhựa và nhanh chóng lấp đầy khuôn với nhựa lỏng, nhưng đồng thời, lực cắt (Shear force) đối với vật liệu cũng tăng lên, làm giảm khả năng hòa tan và trộn đều của vật liệu.
Đối với nhựa có độ ổn định nhiệt không tốt, dễ bị hư hại do nhiệt sinh ra từ lực cắt lớn; đối với nhựa có độ nhớt cao, cần mô-men xoắn cao hơn để vận hành, vì vậy, đối với hai loại vật liệu này (nhựa không ổn định và có độ nhớt cao), thường nên sử dụng tốc độ quay của trục vít thấp hơn.
Đối với nhựa có độ nhớt thấp và độ ổn định nhiệt tốt, có thể xem xét sử dụng tốc độ quay cao để rút ngắn thời gian ép nhựa. Bởi vì tốc độ quay cao sẽ tạo ra ma sát do lực cắt, từ đó sinh ra nhiệt, điều này có thể giúp tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng điều này cũng làm tăng khả năng không đồng đều trong trộn lẫn. Tổng kết lại:
- Tốc độ quay của trục vít ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ trộn lẫn của nhựa trong rãnh vít.
- Đối với trục vít có kích thước nhỏ, rãnh vít nông, việc hấp thụ nhiệt nhanh chóng sẽ thúc đẩy quá trình làm mềm nhựa trong giai đoạn nén, và lượng nhiệt ma sát giữa trục vít và thành ống thấp, phù hợp cho tốc độ quay cao, tăng khả năng nhựa hóa.
- Đối với trục vít có kích thước lớn, không nên quay quá nhanh để tránh nhựa hóa không đều và sinh ra quá nhiều nhiệt ma sát.
- Đối với nhựa có độ nhạy nhiệt cao, nếu tốc độ quay của trục vít quá cao, nhựa sẽ dễ bị phân hủy.
- Thông thường, mỗi kích thước trục vít có một phạm vi tốc độ quay nhất định. Ví dụ, đối với PC, tốc độ quay nằm trong khoảng từ 40 đến 70 RPM. Tốc độ quá thấp sẽ không đủ để làm tan chảy nhựa, trong khi tốc độ quá cao có thể gây cháy nhựa.
- Hiện tại, tốc độ bề mặt tối đa là 1m/giây, nhưng đối với vật liệu nhạy cảm với lực cắt, tốc độ này nên thấp hơn 0.5m/giây.
Tốc độ ép (tốc độ điền khuôn)
Tốc độ mà trục vít bơm nhựa nóng chảy qua vòi phun vào khuôn gọi là tốc độ điền khuôn (Screw Advance speed). Trên máy ép nhựa, tốc độ ép có thể thiết lập được chính là tốc độ điền khuôn.
Khi nhựa nóng chảy đi vào khuôn, tốc độ chảy thực sự của nhựa trong khuôn sẽ thay đổi tùy theo sự biến đổi hình học của khuôn, dù tốc độ điền khuôn được giữ ổn định.
Khi nhựa nóng chảy đi qua các kênh hẹp hơn, tốc độ chảy thường tăng lên đáng kể (giống như nước chảy qua vòi phun sẽ tăng tốc), dễ gây ra các khuyết tật bề mặt như vết cháy hoặc vết xé, đồng thời dòng chảy nhanh của nhựa cũng có thể tạo ra lực cắt cao trong các kênh hẹp, dẫn đến nguy cơ quá nhiệt cục bộ và gây cháy.
Ngược lại, khi nhựa đi qua các kênh rộng hơn, tốc độ chảy sẽ chậm lại, dễ gây ra hiện tượng lượn sóng hoặc bề mặt kém bóng.
Do đó, việc thiết lập tốc độ điền khuôn nên được điều chỉnh dựa trên diện tích mặt cắt mà đầu chảy của nhựa bao phủ, nhằm đảm bảo dòng chảy trong khuôn ổn định và điền đầy nhanh chóng.
Hiệu quả của tốc độ phun nhựa cao (rút ngắn thời gian phun):
- Giữ nhiệt độ cao hơn, giảm độ rõ ràng của các đường hàn (Welding lines) và tăng cường độ cơ học.
- Giúp bề mặt sản phẩm bóng hơn.
- Giảm mức độ định hướng của cấu trúc phân tử tổng thể và tăng độ kết tinh.
- Nâng cao nhiệt độ nhựa trong khuôn, cải thiện sự đồng đều của áp suất.
- Giảm nhu cầu về lực kẹp khuôn.
- Giảm lớp da được hình thành trong quá trình điền khuôn.
Tốc độ phun thấp ở giai đoạn đầu phun nhựa:
- Tránh biến dạng các phần yếu hơn của khuôn.
- Giảm các vết cháy, vết xé ở khu vực cổng phun (Gate).
Giảm tốc độ ở giai đoạn cuối phun nhựa:
- Giúp điều chỉnh thời gian chuyển đổi sang áp suất duy trì chính xác hơn, kiểm soát lượng điền và giảm biến dạng.
- Cải thiện việc thoát khí, giảm hiện tượng thiếu ép hoặc cháy do thoát khí kém.
- Tránh áp suất trong khuôn tăng quá cao.
