Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, các sản phẩm vật liệu polyme ngày càng giữ vị trí thiết yếu trong nền kinh tế quốc dân cũng như đời sống xã hội. Nhựa và các hợp chất cao phân tử được ứng dụng rộng rãi từ các vật dụng sinh hoạt thường nhật, đồ chơi trẻ em cho đến các sản phẩm kỹ thuật như vỏ thiết bị điện tử (tivi, tủ lạnh), ống dẫn nước và vỏ bọc cáp điện. Trước đây, quy trình sản xuất các sản phẩm nhựa chủ yếu dựa vào phương pháp thủ công, năng suất thấp và khó kiểm soát chất lượng đồng đều. Sự gia tăng nhanh chóng về nhu cầu sử dụng đòi hỏi ngành công nghiệp gia công chất dẻo phải liên tục cải tiến thiết bị và công nghệ nhằm nâng cao hiệu suất cũng như chất lượng thành phẩm.

Công nghệ đùn định hình liên tục ra đời đã tạo bước chuyển biến lớn trong kỹ thuật gia công chất dẻo, trong đó hệ thống máy đùn trục vít đóng vai trò trung tâm. Máy đùn trục vít thực hiện chức năng tiếp nhận nguyên liệu rắn, gia nhiệt, nén ép và đồng hóa để chuyển hóa hạt nhựa thành trạng thái chảy nhớt, sau đó đẩy qua đầu khuôn định hình và làm lạnh để tạo ra các dạng sản phẩm đa dạng.

Đề tài tập trung nghiên cứu, thiết kế và đánh giá hệ thống máy đùn trục vít đơn phục vụ gia công nhựa nhiệt dẻo. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể bao gồm:

  1. Tổng quan lịch sử phát triển, phân loại các hệ thống máy đùn trục vít và các dây chuyền công nghệ tạo hình polyme tiêu biểu trong công nghiệp.
  2. Khảo sát cấu trúc, đặc tính lưu biến và yêu cầu gia công của các chủng loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến (PVC, PE, PP) cùng hệ phụ gia chuyên dụng (chất hóa dẻo, chất ổn định, chất bôi trơn, chất độn, chất màu, chất tạo xốp).
  3. Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cụ thể cho mô hình máy đùn trục vít đơn với đường kính trục vít $D = 40\text{ mm}$.
  4. Xây dựng quy trình vận hành thực nghiệm, khảo sát nhiệt độ nóng chảy và xác định năng suất làm việc của máy đùn trên vật liệu polyolefin.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là máy đùn trục vít đơn và quá trình biến đổi trạng thái pha, dòng chảy của vật liệu polyme (PVC, LDPE, LLDPE, HDPE, PP) trong xylanh gia nhiệt. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm Công nghệ Hóa học – Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, kết hợp nghiên cứu thực tế sản xuất tại Công ty Cổ phần Nhựa Xây dựng Đồng Nai (Biên Hòa), hoàn thành vào tháng 04 năm 2008.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng nhiệt động học polyme, lưu biến học chất lỏng phi Newton và cơ học truyền động cơ khí:

  • Cơ sở lưu biến và động học nóng chảy: Quá trình chuyển dịch trạng thái của hạt nhựa từ thể rắn sang trạng thái chảy nhớt diễn ra dưới tác động đồng thời của nhiệt cấp từ các vòng điện trở quấn quanh xylanh và nhiệt nội sinh do ma sát cắt trượt giữa trục vít, vật liệu và thành xylanh. Dòng vật chất dịch chuyển dọc rãnh vít chịu sự chi phối của ba thành phần lưu lượng: dòng dọc trục (vận chuyển về trước), dòng áp suất ngược (do trở lực tại cụm lưới lọc và đầu khuôn) và dòng rò (qua khe hở giữa đỉnh cánh vít và thành trong của xylanh).
  • Hóa học polyme và công nghệ phụ gia: Cấu trúc vô định hình của PVC với nhiệt độ chuyển thủy tinh $T_g \approx 80^\circ\text{C}$, khoảng nhiệt độ gia công hẹp ($150 - 220^\circ\text{C}$) và tính nhạy nhiệt phân hủy ($>140^\circ\text{C}$) đòi hỏi sự kết hợp chính xác của hệ phụ gia ổn định, hóa dẻo và bôi trơn. Đối với các polyolefin bán kết tinh (PE, PP), mức độ phân nhánh mạch, tỷ trọng và chỉ số chảy (Melt Index - MI) là các yếu tố quyết định đến năng lượng nóng chảy và khả năng tạo hình.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết, khảo sát thực tế và thực nghiệm:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Thu thập, phân loại các công trình, tài liệu chuyên ngành về kết cấu trục vít, nguyên lý truyền động, hệ thống làm mát, cơ cấu đầu khuôn và đặc tính hóa lý của vật liệu polyme.
  • Phương pháp khảo sát thực tế: Tham quan, tìm hiểu dây chuyền sản xuất thực tế tại Công ty Cổ phần Nhựa Xây dựng Đồng Nai nhằm đối chiếu lý thuyết với điều kiện sản xuất công nghiệp.
  • Phương pháp tính toán thiết kế kỹ thuật: Xác lập các thông số hình học của trục vít ($D$, $L$, bước vít $t$, chiều sâu rãnh $H$, góc nghiêng răng $\varphi$) và thiết lập phương trình toán học xác định năng suất lý thuyết dựa trên mô hình dòng chảy áp suất.
  • Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng: Vận hành hệ thống máy đùn trục vít đơn với nguyên liệu nhựa PE theo các mẻ nạp $300\text{ g}$ tại khoảng nhiệt độ $120 - 130^\circ\text{C}$, tốc độ quay $60\text{ vòng/phút}$ để đo lường khối lượng sản phẩm đùn ra trong một đơn vị thời gian và đánh giá hiệu suất thiết bị.

Nguồn dữ liệu bao gồm các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của ngành chế biến chất dẻo, số liệu thiết kế cơ khí và kết quả đo đạc trực tiếp từ bài thực hành vận hành máy đùn.

Thiết kế kỹ thuật và nguyên lý hệ thống máy đùn

Hệ thống máy đùn trục vít đơn được thiết kế dưới dạng một dây chuyền hoàn chỉnh khép kín từ khâu nạp liệu đến khâu thu nhận sản phẩm.

Cụm thiết bị Thông số kỹ thuật thiết kế Chức năng kỹ thuật
Xylanh (Cylinder) Đường kính trong: $40\text{ mm}$
Đường kính ngoài: $80\text{ mm}$
Chiều dài: $1000\text{ mm}$		 Chứa vật liệu, chịu áp suất nén và truyền nhiệt từ hệ thống điện trở (công suất $25 - 45\text{ W/in}^2$), làm mát bằng quạt gió. Vật liệu thép thấm Nitơ chống mài mòn.
Trục vít (Screw) Đường kính ngoài ($D$): $40\text{ mm}$
Chiều dài làm việc ($L$): $800\text{ mm}$
Tỷ lệ $L/D$: $20 - 25$
Bước vít ($t$): $20\text{ mm}$
Góc nghiêng răng ($\varphi$): $17{,}5^\circ$
Chiều sâu rãnh vùng bơm ($H$): $8\text{ mm}$
Đường kính lõi vít ($D_0$): $22\text{ mm}$		 Vận chuyển, nén ép, nhào trộn và đồng hóa nhựa nóng chảy; tạo áp lực đẩy dòng nhựa qua đầu khuôn. Khe hở đỉnh vít - xylanh thiết kế khoảng $0{,}10\text{ mm}$.
Hệ thống truyền động Động cơ điện (AC/DC)
Hộp số giảm tốc (tỷ số truyền 6:1 – 12:1)
Ổ đỡ đũa chặn lực dọc trục		 Cung cấp momen xoắn làm quay trục vít ở các dải tốc độ điều chỉnh (15 – 200 vòng/phút); bảo vệ động cơ thông qua kiểm soát cường độ dòng điện (Ampe).
Cụm định hình & Lọc Lưới lọc thép không gỉ (20 – 200 mesh)
Tấm đỡ lưới (lỗ $\Phi 3 - 5\text{ mm}$)
Đầu khuôn định hình		 Lọc bỏ tạp chất, tạo áp suất ngược tăng cường nhựa hóa; tạo hình sơ bộ phôi đùn; lòng khuôn mạ Crôm dày $0{,}025\text{ mm}$ giảm ma sát.
Cụm xử lý sau đùn Máng làm lạnh tuần hoàn nước
Cụm trục kéo cao su
Cơ cấu cắt định chiều dài		 Hạ nhiệt độ cố định hình dạng sản phẩm; kéo căng phôi để hạn chế hiện tượng trương phồng (Die Swell) và cắt thành phẩm.

Nguyên lý làm việc của máy đùn dựa trên cân bằng lưu lượng vật chất. Năng suất thực tế của máy đùn ($M$) được xác lập theo công thức: $$M = \text{Dòng dọc trục} - \text{Dòng áp suất} - \text{Dòng rò}$$ Trong đó dòng rò có giá trị rất nhỏ nên được bỏ qua. Biểu thức rút gọn biểu diễn mối quan hệ giữa năng suất, tốc độ quay trục vít ($n$), áp suất đầu khuôn ($P$) và độ nhớt nhựa nóng chảy ($\mu$): $$M = \alpha \cdot n - \beta \cdot \frac{P}{\mu}$$ Với $\alpha = \frac{1}{2}\pi^2 D H t \cos\varphi$ và $\beta$ là các hệ số hình học phụ thuộc vào cấu tạo trục vít.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về máy đùn trục vít và nguyên liệu gia công chất dẻo

Chương này hệ thống hóa lịch sử phát triển của thiết bị đùn, từ dạng máy đùn kiểu RAM dùng trong sản xuất mì ống, đất sét đến sáng chế máy đùn cao su trục vít của Paul Troester năm 1879 và máy đùn nhựa cơ cấu biến tốc gia nhiệt điện năm 1939. Tài liệu phân loại các dạng máy đùn theo kết cấu:

  • Máy đùn trục vít đơn: Cấu tạo đơn giản, độ bền cao, bảo dưỡng dễ dàng và có tính ứng dụng phổ biến nhất.
  • Máy đùn trục vít đôi và đa trục: Có khả năng định lượng ổn định, kiểm soát tốt thời gian lưu nhưng năng lực nhào trộn phân tán phụ thuộc chiều quay và chi phí chế tạo cao.
  • Các dòng máy đùn đặc biệt: Máy đùn trục hành tinh (hãng Battenfeld – Tây Đức) kết hợp chuyển động hành tinh giúp tự làm sạch và tiết kiệm năng lượng; máy đùn kiểu RAM dành cho nhựa có độ nhớt cực cao khó chảy như PTFE, UHMWPE; máy đùn cho vật liệu có độ kết dính thấp.

Chương 1 cũng trình bày bốn dây chuyền công nghệ tiêu biểu: sản xuất màng mỏng phẳng, sản xuất ống nhựa, đùn kéo sợi và sản xuất tấm phẳng.

Phần nguyên liệu phân tích sâu đặc tính hóa lý và công nghệ phối trộn của hai nhóm nhựa chính:

  1. Nhựa Polyvinyl Clorua (PVC): Tổng hợp qua trùng hợp huyền phù (PVC-S), nhũ tương (PVC-E) hoặc khối. Nhựa có $T_g \approx 80^\circ\text{C}$, gia công ở $150 - 220^\circ\text{C}$, dễ phân hủy trên $140^\circ\text{C}$. Đồ án phân loại sản phẩm theo hàm lượng chất hóa dẻo: PVC cứng (0 – 5%), bán cứng (5 – 15%) và mềm (> 15%). Các chỉ tiêu kiểm soát gồm giá trị K ($K = 65 - 68$ cho ống, tole; $K = 57 - 62$ cho màng bán cứng, phụ kiện nối), khối lượng riêng thể tích, khả năng hấp thụ dầu DOP và hàm lượng chất bay hơi ($< 0{,}3%$).
  2. Hệ phụ gia cho PVC: Phân tích cơ chế và phân loại chi tiết:
    • Chất hóa dẻo: Chất hóa dẻo chính (DOP) và chất hóa dẻo phụ (EBSO - dầu đậu nành epoxy hóa, BBP, Paraffin clo hóa).
    • Chất bôi trơn: Bôi trơn ngoại (ngăn dính kim loại: PE wax, acid stearic) và bôi trơn nội (giảm ma sát giữa các mạch phân tử: butyl stearate, Ca-St).
    • Chất ổn định: Hệ muối chì (TS, DS), hệ xà phòng kim loại (Ba/Cd/Zn, Ca/Zn), hệ thiếc hữu cơ và các chất trợ ổn định (epoxy, dẫn xuất photpho, chất hấp thụ tia UV).
    • Chất độn và màu: Sử dụng $\text{CaCO}_3$ (loại nặng, nhẹ, có hoặc không xử lý bề mặt) để giảm giá thành; sử dụng bột màu vô cơ, hữu cơ hoặc hạt màu cô đặc masterbatch.
    • Chất tạo xốp: Phổ biến là Azodicarbonamide (AZ) phân hủy ở $205 - 215^\circ\text{C}$ sinh ra $65%\text{ N}_2, 32%\text{ CO}, 3%\text{ CO}_2$ dưới sự hỗ trợ của xúc tác muối chì, kẽm.
  3. Nhựa Polyolefin (PE và PP): So sánh đặc điểm cấu trúc mạch giữa LDPE (mạch nhánh dài, tỷ trọng thấp, độ kết tinh 30 – 40%), LLDPE (mạch thẳng nhánh ngắn từ comonomer butene/hexene/octene, nhiệt độ nóng chảy cao hơn LDPE khoảng $10 - 15^\circ\text{C}$) và HDPE (mạch thẳng trùng hợp áp suất thấp, tỷ trọng $> 0{,}956\text{ g/cm}^3$, nhiệt độ nóng chảy $130 - 140^\circ\text{C}$). Nhựa Polypropylene (PP) gồm hai dạng homopolymer và copolymer, có tỷ trọng $0{,}91\text{ g/cm}^3$, nhiệt độ nóng chảy $160 - 170^\circ\text{C}$, độ cứng và độ bền nhiệt cao hơn PE.

Chương 2: Thiết kế máy đùn trục vít đơn và thực nghiệm vận hành

Chương này tập trung vào bản vẽ bố trí, tính toán kết cấu cơ khí và tổ chức bài thí nghiệm:

  • Bố trí lắp ráp dây chuyền: Sơ đồ liên hoàn gồm động cơ, hộp số, phễu nạp liệu, xylanh gia nhiệt điện trở, trục vít đơn, đầu tạo hình, máng làm lạnh tuần hoàn và cụm trục kéo cao su.
  • Tính toán thông số hình học: Xác định các kích thước chính của máy đùn thí nghiệm gồm đường kính trục vít $D = 40\text{ mm}$, chiều dài làm việc có răng $L = 800\text{ mm}$, tỷ lệ $L/D = 20 - 25$, bề dày cánh vít $b$, bước răng $t = 20\text{ mm}$, chiều sâu rãnh vùng nạp $h_1$ và vùng bơm $h_2 = 8\text{ mm}$, góc nghiêng xoắn $\varphi = 17{,}5^\circ$, đường kính lõi trục $D_0 = 22\text{ mm}$.
  • Quy trình thí nghiệm vận hành: Thiết lập bài thực hành đùn nhựa nhiệt dẻo PE/PP:
    1. Chuẩn bị máy, kiểm tra các cảm biến nhiệt độ và cấp nguồn làm mát máng nước.
    2. Bật điện trở gia nhiệt đạt dải nhiệt độ $120 - 130^\circ\text{C}$.
    3. Cấp mẻ hạt nhựa PE khối lượng $300\text{ g}$ vào phễu nạp liệu.
    4. Khởi động động cơ dẫn động trục vít ở tốc độ định mức $n = 60\text{ vòng/phút}$ (hoặc khảo sát tại $187\text{ vòng/phút}$).
    5. Đưa phôi nhựa nóng chảy qua đầu định hình vào máng nước làm lạnh, dẫn vào trục kéo cao su, cắt sản phẩm và cân khối lượng đùn được trong 1 phút để tính toán năng suất thực tế và hiệu suất thiết bị.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã hoàn thành việc tính toán, thiết kế và kiểm chứng mô hình thiết bị với các kết quả cụ thể:

Hạng mục thông số Giá trị kỹ thuật xác lập trong đồ án
Kích thước máy đùn Trục vít $\Phi 40\text{ mm}$, chiều dài $800\text{ mm}$; Xylanh $\Phi_{\text{trong}} 40\text{ mm}$, $\Phi_{\text{ngoài}} 80\text{ mm}$, dài $1000\text{ mm}$
Thông số hình học vít Bước vít $t = 20\text{ mm}$, chiều sâu rãnh $H = 8\text{ mm}$, góc xoắn răng $\varphi = 17{,}5^\circ$, khe hở đỉnh răng $0{,}10\text{ mm}$
Chế độ nhiệt gia công thực nghiệm Gia nhiệt khởi động vùng nén và định lượng nhựa PE ở $120 - 130^\circ\text{C}$
Chế độ vận hành Tốc độ trục vít khảo sát tại $60\text{ vòng/phút}$ và $187\text{ vòng/phút}$; mẻ nạp liệu tiêu chuẩn $300\text{ g}$
Chỉ tiêu công nghệ PVC Nhiệt độ gia công $150 - 220^\circ\text{C}$; phân loại cứng ($0 - 5%$ DOP), mềm ($>15%$ DOP); kiểm soát độ ẩm $<0{,}3%$

Đóng góp và kiến nghị kỹ thuật từ công trình:

  • Làm rõ các sự cố vận hành: Tổng kết nguyên nhân gây tắc phễu cấp liệu (do nhiệt vùng cấp liệu quá cao làm chảy dính hạt nhựa), hiện tượng rỗ bọt khí trong sản phẩm (do độ ẩm hạt nhựa cao hoặc không dùng phễu hút chân không cho bột), hiện tượng cháy khét polyme (do nhiệt độ quá cao hoặc thời gian lưu trong đầu khuôn quá dài tại các vùng chết).
  • Giải pháp tối ưu hóa: Đề xuất kiểm soát tỷ số $L/D$ phù hợp từng loại vật liệu (từ 16:1 đến 32:1), bố trí tỷ lệ làm mát xylanh bằng quạt gió kết hợp mạ Crôm bóng bề mặt trong đầu khuôn ($0{,}025\text{ mm}$) và duy trì vận tốc trục kéo lớn hơn hoặc bằng vận tốc đùn phôi để triệt tiêu hiện tượng biến dạng do trương phồng.
  • Giá trị học thuật: Chuẩn hóa tài liệu tính toán cơ khí và công nghệ chế biến chất dẻo, phục vụ trực tiếp cho công tác đào tạo thực hành và nghiên cứu chuyên ngành hữu cơ polyme.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Mặc dù đã hoàn thành các mục tiêu thiết kế và thực nghiệm cơ bản, đề tài còn một số điểm hạn chế do giới hạn về trang thiết bị và thời gian:

  • Đồ án mới dừng lại ở việc tính toán và thực nghiệm trên máy đùn trục vít đơn với biên dạng răng tiêu chuẩn, chưa đi sâu khảo sát các cấu trúc trục vít cải tiến như vít hai đường răng hay trục vít trang bị các nhân tố nhào trộn chuyên biệt.
  • Phạm vi thực nghiệm chủ yếu khảo sát trên nguyên liệu nhựa polyolefin (PE) ở dạng hạt, chưa thực hiện đầy đủ các mẻ đùn thực tế đối với hỗn hợp bột PVC phức hợp chứa hệ phụ gia đa thành phần.

Hướng phát triển tiếp theo của nghiên cứu bao gồm:

  1. Mở rộng tính toán thiết kế cho hệ thống máy đùn trục vít đôi quay cùng chiều phục vụ công đoạn trộn tạo hạt (compounding) và phân tán phụ gia nồng độ cao.
  2. Ứng dụng hệ thống điều khiển tự động hóa (PLC và biến tần) để kiểm soát chính xác biên độ nhiệt độ từng vùng xylanh và đồng bộ hóa tốc độ quay trục vít với tốc độ kéo phôi.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên môn hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các lĩnh vực:

  • Sinh viên ngành Công nghệ Hóa học, Công nghệ Vật liệu Polyme: Tham khảo phần cơ sở lý thuyết về phân loại nhựa, bản chất hóa học các hệ phụ gia (chất ổn định nhiệt chì, xà phòng kim loại, hóa dẻo DOP, chất bôi trơn nội/ngoại) và quy trình kiểm soát các chỉ số công nghệ ($K$-value, MI, tỷ trọng).
  • Sinh viên và kỹ sư Cơ khí Chế tạo máy, Thiết bị Công nghiệp Hóa chất: Tham khảo phương pháp tính toán kích thước trục vít ($D$, $L$, $L/D$, bước xoắn, chiều sâu rãnh), thiết kế xylanh chịu mài mòn và kết cấu đầu khuôn mạ Crôm.
  • Cán bộ kỹ thuật vận hành dây chuyền đùn nhựa: Ứng dụng các quy tắc vận hành, kiểm soát hiện tượng trương phồng phôi đùn và phương pháp khắc phục sự cố quá nhiệt, tắc nghẽn dòng chảy trong sản xuất ống, màng và profile.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao trục vít máy đùn thông thường được chia thành 3 vùng làm việc riêng biệt? Trục vít máy đùn tiêu chuẩn gồm:

  • Vùng cấp liệu (Vùng 1): Rãnh vít có độ sâu lớn nhất, làm nhiệm vụ vận chuyển hạt nhựa rắn từ phễu vào xylanh; vùng này cần kiểm soát nhiệt độ thấp để tránh nhựa nóng chảy sớm gây dính nghẽn cổ phễu.
  • Vùng nén (Vùng 2): Chiều sâu rãnh vít giảm dần, nén chặt vật liệu, kết hợp nhiệt gia nhiệt và nhiệt ma sát để làm nóng chảy hoàn toàn hạt nhựa, đồng thời ép đẩy bọt khí ngược ra ngoài.
  • Vùng bơm/định lượng (Vùng 3): Chiều sâu rãnh nông nhất, có chức năng đồng nhất nhiệt độ, phân tán dòng chất lỏng và tạo áp lực cao đẩy nhựa qua cụm lưới lọc vào đầu khuôn.

2. Giá trị $K$ (K-value) trong nhựa PVC thể hiện đại lượng gì và ứng dụng ra sao? Giá trị $K$ được xác định thông qua việc đo độ nhớt của dung dịch PVC hòa tan trong cyclohexanone. Giá trị $K$ phản ánh trực tiếp trọng lượng phân tử và độ dài mạch polyme của PVC:

  • Nhựa PVC có $K = 65 - 68$ có trọng lượng phân tử cao, độ bền cơ lý tốt, thường dùng đùn các sản phẩm chịu lực như ống nước, tấm tole, màng chịu lực.
  • Nhựa PVC có $K = 57 - 62$ có trọng lượng phân tử thấp hơn, độ nhớt nóng chảy thấp, dễ gia công, thích hợp sản xuất màng bán cứng hoặc đúc ép các loại phụ kiện, khớp nối.

3. Hiện tượng trương phồng (Die Swell) ở đầu khuôn là gì và biện pháp xử lý trong công nghệ đùn? Hiện tượng trương phồng là xu hướng dòng nhựa nóng chảy tự động dãn nở, phục hồi lại kích thước tiết diện lớn hơn khe hở đầu khuôn ($D/d > 1$) ngay sau khi thoát ra khỏi miệng khuôn do giải phóng ứng suất đàn hồi tích tụ trong quá trình bị nén ép. Để kiểm soát kích thước cuối cùng của sản phẩm, hệ thống đùn sử dụng cụm trục kéo phía sau với tốc độ kéo lớn hơn tốc độ đùn phôi ($v_{\text{kéo}} \ge v_{\text{đùn}}$) nhằm kéo mỏng phôi kết hợp làm lạnh định hình tức thời.

4. Phân biệt cơ chế tác dụng giữa chất bôi trơn nội và chất bôi trơn ngoại trong phối trộn PVC?

  • Chất bôi trơn ngoại (như PE wax, acid stearic): Có độ tương hợp kém với PVC, có xu hướng di chuyển ra bề mặt tiếp xúc tạo thành lớp màng ngăn giữa khối nhựa nóng chảy và bề mặt kim loại của xylanh/trục vít, chống bám dính và chống cháy nhựa.
  • Chất bôi trơn nội (như butyl stearate, Calcium Stearate): Có độ tương hợp tốt với mạch PVC, phân tán xen kẽ giữa các chuỗi phân tử làm suy giảm lực liên kết nội tại, giúp giảm ma sát nội sinh và hạ thấp độ nhớt nóng chảy của khối nhựa khi gia công.

5. Các thông số kích thước cơ bản của mô hình máy đùn trục vít đơn được thiết kế trong đồ án là bao nhiêu? Mô hình máy đùn được thiết kế với đường kính ngoài trục vít $D = 40\text{ mm}$, chiều dài phần làm việc $L = 800\text{ mm}$ (tương ứng tỷ lệ $L/D = 20 - 25$), bước vít $t = 20\text{ mm}$, góc nghiêng răng vít $\varphi = 17{,}5^\circ$, chiều sâu rãnh vít vùng định lượng $H = 8\text{ mm}$, đường kính lõi trục vít $D_0 = 22\text{ mm}$. Xylanh có đường kính trong $40\text{ mm}$, đường kính ngoài $80\text{ mm}$ và chiều dài tổng thể $1000\text{ mm}$.

Kết luận

Đồ án đã tổng hợp toàn diện cơ sở lý thuyết về công nghệ đùn tạo hình chất dẻo, phân tích sâu tính chất hóa lý của các loại polyme nhiệt dẻo thông dụng (PVC, PE, PP) và vai trò của các hệ phụ gia gia công. Trên cơ sở đó, nhóm tác giả đã hoàn thành việc tính toán, thiết kế chi tiết kết cấu cơ khí cho hệ thống máy đùn trục vít đơn quy mô $\Phi 40\text{ mm}$ kèm theo quy trình vận hành và kiểm tra thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật về thiết bị chế biến vật liệu cao phân tử, cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị phục vụ công tác giảng dạy, học tập và sản xuất thực tế.