Tin tức
Trục vít cho nhựa PMMA và PC trong suốt
Th7
Thiết kế trục vít chuyên dụng cho nhựa PMMA và PC trong suốt
Giải pháp tối ưu cho sản phẩm quang học, độ trong suốt cao và hạn chế Black Speck
Các loại nhựa PMMA (Acrylic) và PC (Polycarbonate) trắng trong được sử dụng để sản xuất các sản phẩm yêu cầu độ truyền sáng rất cao như:
- 💡 Chóa đèn LED
- 🔍 Thấu kính quang học
- 🚗 Đèn ô tô
- 📱 Màn hình điện tử
- 🏥 Thiết bị y tế
- 🧪 Ống nghiệm, buồng quan sát
- 🏭 Chi tiết trong suốt kỹ thuật
Đặc điểm chung của hai loại vật liệu này là rất nhạy cảm với nhiệt độ, thời gian lưu nhựa và hiện tượng cắt xé (Shear). Vì vậy, thiết kế trục vít quyết định trực tiếp đến:
✅ Độ trong suốt của sản phẩm
✅ Hạn chế bọt khí (Bubble)
✅ Không cháy nhựa (Burn Mark)
✅ Không xuất hiện Black Speck
✅ Màu sắc đồng đều
✅ Ổn định trọng lượng Shot
Các nhà sản xuất Screw hàng đầu như Kohan Kogyo (Nhật Bản) và Tan Star Material (Đài Loan) đều sử dụng thiết kế Low Shear Optical Screw dành riêng cho nhựa quang học.
Cấu tạo 3 vùng của trục vít
Trục vít được chia thành ba vùng chính:
🟦 1. Vùng lấy nhựa (Feed Zone)
Đây là khu vực đầu tiên tiếp xúc với hạt nhựa.
Chức năng
- Tiếp nhận hạt nhựa
- Gia nhiệt sơ bộ
- Đẩy vật liệu về phía trước
- Hạn chế hiện tượng Bridging
Thiết kế
- Rãnh vít sâu
- Bước vít ổn định
- Không nén vật liệu
Đối với PMMA và PC trong:
- Feed Zone thường dài hơn trục vít tiêu chuẩn.
- Giúp nhựa nóng từ từ.
Thông thường:
40–45% chiều dài trục vít
🟨 2. Vùng nén (Compression Zone)
Đây là khu vực quan trọng nhất.
Chức năng
- Làm nóng chảy hoàn toàn
- Khử khe hở giữa các hạt nhựa
- Đồng nhất nhiệt độ
Thiết kế của Kohan Kogyo và Tanstar ưu tiên:
- Góc nén nhỏ
- Giảm tốc độ cắt
- Không tạo nhiệt cục bộ
Compression Ratio được khuyến nghị:
2.0 : 1 đến 2.2 : 1
Thấp hơn so với Screw dùng cho ABS hoặc PP.
Lý do:
Nếu tỷ lệ nén quá lớn sẽ:
❌ tạo nhiều nhiệt
❌ cháy PMMA
❌ vàng nhựa
❌ giảm độ trong
🟩 3. Vùng định lượng (Metering Zone)
Đây là vùng cuối cùng.
Nhiệm vụ
- Đồng nhất nhiệt độ
- Đồng nhất màu sắc
- Ổn định áp suất
- Ổn định Shot
Đây là vùng quyết định:
✔ Độ trong
✔ Độ bóng
✔ Trọng lượng sản phẩm
✔ Độ ổn định kích thước
Thông thường vùng này chiếm:
30–35% chiều dài trục vít
Metering Zone của Screw quang học thường dài hơn Screw thông thường.
Tỷ lệ chiều dài các vùng
| Vùng | Chiều dài |
|---|---|
| 🟦 Feed | 40–45 % |
| 🟨 Compression | 20–25 % |
| 🟩 Metering | 30–35 % |
Compression Ratio
Khuyến nghị:
2.0 : 1
hoặc
2.1 : 1
Không nên vượt quá:
2.3 : 1
Góc xoắn
Đối với Screw Optical
- Helix Angle nhỏ
- Dòng chảy ổn định
- Không xoáy mạnh
Giúp:
✔ giảm Bubble
✔ giảm Burn
✔ tăng độ truyền sáng
Thiết kế đầu trục vít (Tip Set)
Maker Kohan Kogyo và Tanstar thường sử dụng:
✅ Free Flow Tip
hoặc
✅ Low Shear Check Ring
Ưu điểm
- Không tạo vùng chết
- Không lưu nhựa
- Hạn chế Black Speck
- Dễ đổi màu
- Giảm cháy nhựa
Không khuyến khích sử dụng Tip có nhiều góc nhọn vì dễ phát sinh vùng lưu nhựa.
Vật liệu chế tạo
Đối với PMMA và PC trắng trong, yêu cầu lớn nhất không phải là chống mài mòn mà là độ sạch bề mặt và khả năng chống ăn mòn.
Kohan Kogyo và Tanstar thường sử dụng:
Kohan Kogyo
- KH-V
- KH-C
Độ cứng sau xử lý:
60–65 HRC
Tanstar
- T60
Độ cứng:
60–65 HRC
Gia công bề mặt
Độ nhám bề mặt được kiểm soát rất nghiêm ngặt:
Ra ≤ 0.2 μm
hoặc đánh bóng gương (Mirror Polish)
Ưu điểm:
✨ Dòng nhựa chảy êm
✨ Không bám nhựa
✨ Giảm Carbon
✨ Không tạo Black Speck
Và đặc biệt không thể thiếu p+lớp phù mạ bề mặt Crom và PVD
Khuyến nghị thông số thiết kế
| Thông số | Giá trị đề xuất |
|---|---|
| L/D | 22–24 |
| Compression Ratio | 2.0–2.2 |
| Feed Zone | 40–45% |
| Compression Zone | 20–25% |
| Metering Zone | 30–35% |
| Góc xoắn | Thấp (Low Shear) |
| Mixing Head | Không hoặc kiểu Barrier nhẹ |
| Surface Finish | Ra ≤ 0.2 μm (Mirror Polish) |
| Độ cứng | 60–65 HRC |
Ưu điểm của thiết kế trục vít chuyên dụng PMMA và PC trong
✨ Giảm hiện tượng cháy nhựa (Burn Mark)
✨ Hạn chế Black Speck
✨ Độ trong suốt cao
✨ Nhiệt độ nóng chảy đồng đều
✨ Giảm Bubble
✨ Shot ổn định
✨ Tuổi thọ trục vít cao
✨ Đổi màu nhanh
✨ Phù hợp sản phẩm quang học
Kết luận
Đối với nhựa PMMA và PC trắng trong, thiết kế trục vít cần ưu tiên dòng chảy ổn định, lực cắt thấp (Low Shear), tỷ lệ nén vừa phải và vùng định lượng dài. Cách tiếp cận này phù hợp với triết lý thiết kế của Kohan Kogyo (Nhật Bản) và Tan Star Material (Đài Loan), giúp đảm bảo nhựa nóng chảy đồng đều, giảm vùng lưu nhựa, hạn chế khuyết tật như Black Speck, Burn Mark và Bubble, đồng thời duy trì độ truyền sáng và chất lượng bề mặt cho các sản phẩm quang học có yêu cầu cao.
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.
