Trục vít máy ép nhựa cho POM, ABS, PP, PS – Giải pháp tối ưu theo tiêu chuẩn Nhật Bản và Châu Âu

🔧 Lựa chọn đúng thiết kế trục vít quyết định chất lượng sản phẩm

Trục vít (Injection Screw) là bộ phận quan trọng nhất của máy ép nhựa, quyết định trực tiếp đến khả năng hóa dẻo, độ ổn định dòng chảy, màu sắc, khuyết tật bề mặt và tuổi thọ của máy.

Theo kinh nghiệm thiết kế của các hãng máy ép nhựa hàng đầu như Sumitomo, JSW, Fanuc, Sodick, Nissei, Toshiba, Arburg và Engel, không tồn tại một loại trục vít duy nhất phù hợp cho mọi loại nhựa. Mỗi nhóm vật liệu sẽ yêu cầu tỷ số nén, bước vít, chiều sâu rãnh và cấu tạo vùng nén khác nhau.

Đối với các loại nhựa POM, ABS, PP và PS, mặc dù đều thuộc nhóm nhựa nhiệt dẻo nhưng đặc tính nóng chảy khác nhau nên thiết kế trục vít cũng cần được tối ưu riêng.

📌 Đặc tính của từng loại nhựa

🔹 PP (Polypropylene)

✅ Độ nhớt thấp

✅ Dễ hóa dẻo

✅ Chảy rất tốt

✅ Ít gây mài mòn

PP là vật liệu phổ biến nhất trong ép phun nên thường sử dụng trục vít tiêu chuẩn General Purpose (GP).

🔹 PS (Polystyrene)

✅ Độ chảy cao

✅ Độ nhớt thấp

✅ Hóa dẻo nhanh

✅ Không yêu cầu lực nén lớn

PS thích hợp với trục vít có tỷ số nén trung bình nhằm hạn chế cắt quá mức.

🔹 ABS

ABS có:

• Độ nhớt trung bình
• Độ bền nóng chảy cao
• Cần phân tán nhiệt đều
• Nhạy với hiện tượng cháy nhựa

Do đó cần vùng nén dài hơn PP.

🔹 POM (Polyoxymethylene)

POM là vật liệu đặc biệt:

• Độ kết tinh cao
• Chịu ma sát tốt
• Độ co ngót lớn
• Rất nhạy với quá nhiệt

Nếu thiết kế trục vít không phù hợp sẽ dễ sinh khí Formaldehyde và làm cháy vật liệu.

⚙ Thiết kế trục vít khuyến nghị

Các hãng Nhật Bản thường sử dụng trục vít 3 vùng (Three Zone Screw)

Feed Zone
↓↓↓

Compression Zone
↓↓↓

Metering Zone

Đây là thiết kế được sử dụng trên:

• Sumitomo
• JSW
• Fanuc
• Toshiba
• Nissei
• Sodick

và hầu hết các hãng châu Âu.

📐 Tỷ lệ chiều dài 3 vùng

Đối với nhóm POM – ABS – PP – PS

Ví dụ:

L/D = 20

• Feed = 10D
• Compression = 6D
• Metering = 4D

Thiết kế này giúp vật liệu được cấp đều, nén ổn định và hóa dẻo hoàn toàn trước khi vào đầu phun.

📏 Thông số thiết kế khuyến nghị

📊 Khuyến nghị theo từng loại nhựa

POM không nên sử dụng tỷ số nén quá lớn vì sẽ làm tăng nhiệt cắt, gây phân hủy vật liệu.

🏗 Thiết kế chiều sâu rãnh

Ví dụ với:

D = 90 mm

Feed

h = 14~15 mm

Compression

Giảm dần
15 mm
↓
7 mm

Metering

h = 6.5~7 mm

Tỷ lệ này giúp nhựa được nén từ từ, tránh tạo ứng suất cắt quá lớn.

⚙ Vật liệu chế tạo trục vít

Đối với POM, ABS, PP và PS, các hãng Nhật Bản thường sử dụng:

🛠 Thép SACM645

🛠 Thép hợp kim cứng

🛠 Thép bột

Sau gia công sẽ:

• Nitriding
• Ion Nitriding
• Plasma Nitriding

Độ cứng bề mặt:

HV 900–1100

Đối với sản lượng lớn hoặc vật liệu có phụ gia, nên sử dụng:

• Trục vít Bimetallic
• Phủ HVOF
• Phủ Tungsten Carbide

để tăng tuổi thọ.

⭐ Khuyến nghị theo từng vật liệu

🟢 PP

• Trục vít General Purpose
• CR khoảng 2.5
• Pitch 1.0D

🔵 PS

• GP Screw
• Compression trung bình
• Metering dài

🟠 ABS

• Compression dài
• Gia nhiệt đều
• Không cắt mạnh

🔴 POM

• Compression thấp
• Metering ổn định
• Kiểm soát nhiệt tốt
• Không tạo điểm chết trong đầu trục vít

🎯 Kết luận

Việc lựa chọn đúng thiết kế trục vít theo từng loại vật liệu giúp tăng đáng kể hiệu quả sản xuất, ổn định chất lượng và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Đối với PP và PS, trục vít tiêu chuẩn (General Purpose) với tỷ số nén khoảng 2,3–2,8 đáp ứng tốt yêu cầu hóa dẻo. ABS cần vùng nén dài hơn để đảm bảo phân tán nhiệt đồng đều, trong khi POM nên sử dụng tỷ số nén thấp hơn (2,0–2,3) và kiểm soát nhiệt cắt chặt chẽ nhằm tránh phân hủy vật liệu.

Các nhà sản xuất hàng đầu như Sumitomo, JSW, Fanuc, Sodick, Nissei và Toshiba đều áp dụng nguyên tắc thiết kế trục vít 3 vùng (Feed – Compression – Metering), kết hợp vật liệu thép hợp kim chất lượng cao cùng các công nghệ xử lý bề mặt như Nitriding, Bimetallic hoặc HVOF để nâng cao khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn.

Đối với các ứng dụng yêu cầu tuổi thọ cao hoặc gia công vật liệu có chứa phụ gia, sợi thủy tinh hoặc chất độn, việc lựa chọn trục vít và xilanh được chế tạo từ vật liệu chuyên dụng như KH-V, KH-C (Kohan Kogyo – Nhật Bản) hoặc T60, T40, T25 (Tanstar – Đài Loan) sẽ giúp tăng tuổi thọ lên nhiều lần so với trục vít nitơ hóa thông thường, đồng thời duy trì chất lượng sản phẩm ổn định trong suốt quá trình sản xuất.