Máy đùn nhựa: cấu tạo, phân loại trục vít, motor – biến tần và cách chọn

Máy đùn nhựa (máy ép đùn nhựa) là máy dùng trục vít quay trong nòng gia nhiệt để làm chảy hạt nhựa rồi đẩy liên tục qua khuôn, tạo ra ống nhựa, thanh profile, tấm, màng, dây cáp bọc nhựa hoặc hạt nhựa tái chế. Bộ phận "kéo" chính của máy là motor điện 3 pha ghép hộp giảm tốc momen lớn, điều tốc bằng biến tần. Chọn máy đùn nhựa theo loại nhựa (PVC, PE, PP…), sản phẩm cần làm, năng suất kg/giờ và kiểu trục vít đơn hay trục vít đôi.

1) Máy đùn nhựa là gì, cấu tạo gồm những gì

Trong một dây chuyền đùn ống, máy đùn chỉ là phần đầu: phía sau còn bể làm mát chân không, máy kéo, máy cắt, máy cuộn. Riêng máy đùn có thể chia thành phần cơ – nhiệt và phần truyền động điện.

Cấu tạo máy đùn hạt nhựa có thể khác nhau do phụ thuộc vào tính năng của chúng. Tuy nhiên, nó vẫn có các bộ phận chính như sau:

• Khuôn: Nằm ở vị trí cuối cùng của máy đùn. Có hình dạng nhất định. Chất lỏng nhựa sẽ chảy qua khuôn này để tạo các hình dạng như mong muốn
• Bộ phận làm mát: Tác dụng dùng làm đông nhựa định hình lại hình dạng. Thường sẽ làm mát bằng quạt hoặc bằng nước.
• Cắt: dùng để tách các sản phẩm liền kệ tạo ra các kích thước của sản phẩm như yêu cầu.
• Thùng nhiệt: Nó có tác dụng gia nhiệt làm nóng chảy nhựa. Nó kết hợp với trục vít tác động cơ học để tạo áp suất cho máy đùn.
• Phễu: Dùng làm miện dẫn nhựa vào thùng nhiệt. Phễu sẽ có kích thước lớn ở miệng và nhỏ dần khi tiếp xúc với thùng nhiệt.

a) Cụm truyền động: motor, hộp số, biến tần

• Motor chính: motor 3 pha AC (thường kèm biến tần) hoặc motor DC ở các máy đời cũ; công suất từ 1.1kW với máy mini tới 90–160kW với máy cỡ lớn.
• Hộp giảm tốc máy đùn: hộp bánh răng tôi cứng có ổ chặn lực dọc trục lớn, vì trục vít bị nhựa đẩy ngược về phía hộp số.
• Biến tần: điều chỉnh tốc độ trục vít (ví dụ 15–150 vòng/phút), từ đó điều chỉnh năng suất.

b) Nguyên lý đùn

• Hạt nhựa từ phễu rơi vào vùng cấp liệu của trục vít.
• Đi qua vùng nén, nhựa bị gia nhiệt từ vòng nhiệt bên ngoài và nhiệt ma sát, chảy dẻo dần.
• Vùng định lượng tạo áp suất ổn định đẩy nhựa qua lưới lọc, đầu khuôn.
• Sản phẩm ra khuôn được làm mát bằng nước hoặc gió, máy kéo kéo đều tay, máy cắt cắt theo chiều dài.

2) Phân loại máy đùn nhựa

a) Theo số trục vít

• Máy đùn trục vít đơn (SJ): phổ biến nhất, dùng đùn ống PE, PP, dây cáp, màng thổi, tạo hạt nhựa tái chế.
• Máy đùn trục vít đôi song song (SHJ): trộn tốt, dùng phối màu, độn bột đá, tạo hạt compound.
• Máy đùn trục vít đôi côn (SJSZ): chuyên cho PVC cứng, đùn ống uPVC, nẹp, profile cửa nhựa.

b) Theo sản phẩm

• Máy đùn ống (ống PE, PPR, uPVC, ống hút).
• Máy đùn profile, tấm, sàn nhựa.
• Máy đùn tạo hạt nhựa tái chế.
• Máy đùn bọc dây cáp điện.

3) Top các máy đùn nhựa phổ biến nhất Việt Nam

a) Máy đùn nhựa trục vít đơn SJ-30/25

Thông số kỹ thuật:

• Tên model: SJ-30/25
• Tỷ lệ đường kính: 25:1
• Sản lượng: 1,5 - 10 kg/giờ
• Tốc độ quay trục vít: 15 - 150 r/min
• Công suất khởi động: 5,5kw
• Độ cao trung tâm: 1000mm

b) Máy đùn nhựa trục vít đôi SHJ-30

Thông số kỹ thuật:

• Model: SHJ-30
• Đường kính trục vít: 35 mm
• Tốc độ quay trục vít: 420 r/min
• Công suất động cơ điện: 7,5 kw
• Khoảng cách vặn trục vít: 80 mm
• Cấp momen xoắn: 4,5 Nm
• Tỷ lệ dài trục vít: 32 - 56 mm

c) Máy đùn nhựa côn 2 trục vít SJSZ-45

Thông số kỹ thuật:

• Model: SJSZ-45
• Đường kính trục vít: 45/100mm
• Số lượng trục vít: 2 cái
• Chiều quay trục vít: Hướng nghịch ngòai
• Tốc độ quay trục vít: 1 - 37 r/min
• Độ dài có hiệu quả trục vít: 985mm
• Công suất động cơ điện: 15 kw
• Công suất gia nhiệt nòng máy: 12kw
• Năng suất: 95 kg/h
• Độ cao trung tâm máy: 1000mm
• Khối lượng tịnh: 2800kg
• Kích thước bên ngoài: dài 3620mm x rộng 1050mm x cao 2157 mm

d) Máy đùn nhựa mini vít đơn

Thông số kỹ thuật:

• Công suất: 1.1-5.5kw
• Điện áp: 380 v tiêu chuẩn hoặc tùy chỉnh
• Nguyên liệu nhựa: PE PP PVC ABS PA vv.
• Thiết kế vít: vít đơn
• Đường kính ống vít: 25 mm
• Trọng lượng: 200kg
• Kích thước: dài 1200mm x cao 800mm x rộng 1300mm
• Tốc độ ra: 2 - 5 kg/h
• Motor: Siemens
• Inverter: ABB

e) Máy đùn ống hút nhựa tự động HDPE

Đặc điểm kỹ thuật:

• Có thể xử lý và sản xuất nhiều loại ống nhựa như PVC, PP, PE, EVA
• Máy ép ống nhựa tự động phù hợp với quy trình ép đùn tốc độ cao, kết hợp tạo hình và điều khiển giao diện người máy
• Sản lượng sản xuất cao, khả năng làm việc liên tục, tiêu thụ điện năng thấp
• Khả năng chịu nhiệt tốt, chống ăn mòn, làm việc tốt trong môi trường công nghiệp

4) Motor, dòng điện và biến tần cho máy đùn nhựa

Trục vít máy đùn là tải momen không đổi: chạy chậm vẫn cần momen gần bằng chạy nhanh. Vì vậy motor và biến tần cho máy đùn nhựa cần chọn kỹ hơn so với bơm, quạt.

• Ngoài motor chính, máy đùn còn ăn điện vòng nhiệt (máy SJSZ-45 khoảng 12kW), quạt làm mát nòng, máy hút liệu, bơm chân không bể làm mát.
• Biến tần chọn dòng tải nặng (quá tải khoảng 150% trong 60 giây), cài chế độ điều khiển vector để giữ momen ở tốc độ thấp.
• Motor chạy lâu ở tần số thấp cần quạt làm mát cưỡng bức độc lập.

5) Bảng giá máy đùn nhựa – giá trung bình thị trường Việt Nam

Máy đùn nhựa thường bán theo dây chuyền, giá phụ thuộc cỡ trục vít, khuôn và thiết bị phụ đi kèm. Mức giá trung bình thị trường Việt Nam tham khảo:

• Giá máy đùn nhựa  110315MM PVC: từ 575.000 000 VNĐ -  759.000 000 VNĐ
• Giá máy đùn nhựa  ATE 35: từ 529.000 000 VNĐ -  575.000 000 VNĐ
• Giá máy đùn nhựa  SJSZ 65  PVC 37KW: Từ 1.334 000 000 VND -  1.380 000 000 VNĐ
• Giá máy đùn nhựa ATE 52: từ 350 000 000 -  575.000 000 VNĐ 
• Giá máy đùn nhựa ATE 65: từ 400 000 000 - 575.000 000 VNĐ
• Giá máy đùn nhựa  ACS-H: từ 529 000 000 VNĐ -  598 000 000 VNĐ
• Giá máy đùn nhựa ATE 95: từ 575 000 000 VNĐ - 1 104 000 000 VNĐ
• Giá máy đùn nhựa GH-700/700: từ 299 000 000 VNĐ - 460 000 000 VNĐ

6) Cách chọn máy đùn nhựa

a) Theo loại nhựa

PVC cứng nhạy nhiệt, dễ cháy khét nên dùng trục vít đôi côn SJSZ, nhiệt độ thấp, cắt nhẹ. PE, PP dùng trục vít đơn tỉ lệ L/D khoảng 25–33. Nhựa tái chế lẫn ẩm, tạp chất cần thêm cửa thoát khí và lưới lọc thay nhanh.

b) Theo năng suất và kích thước sản phẩm

Ống PE phi 20–63 năng suất 60–100kg/giờ thường dùng máy SJ-65; ống uPVC phi 21–110 dùng SJSZ-51 hoặc SJSZ-65. Máy mini SJ-25 chỉ hợp làm mẫu, thí nghiệm hoặc dây, ống nhỏ vài kg/giờ.

c) Theo phần truyền động

Kiểm tra hãng và công suất motor chính, kiểu hộp số (răng tôi cứng, có ổ chặn dọc trục), biến tần có đủ dòng không. Motor thay thế cho máy đùn có thể dùng motor điện 3 pha 4 cực cùng khung; hộp số máy đùn là loại chuyên dùng, khác hộp giảm tốc thông dụng ở ổ chặn lực dọc trục.

7) Ứng dụng của máy đùn nhựa

• Máy đùn ống nhựa PE, HDPE, PPR cho cấp nước sạch, tưới tiêu nông nghiệp, ống luồn dây điện.
• Máy đùn ống uPVC, nẹp nhựa, profile cửa nhựa lõi thép, thanh trần nhựa, sàn nhựa SPC.
• Máy đùn tạo hạt nhựa tái chế từ phế liệu PE, PP, chai PET đã nghiền.
• Máy đùn ống hút nhựa, ống y tế, dây truyền nhỏ.
• Máy đùn bọc cách điện dây điện, cáp mạng, cáp điện lực.
• Máy đùn màng thổi PE làm túi ni lông, màng nông nghiệp.

8) Ưu điểm và hạn chế của máy đùn nhựa

a) Ưu điểm

• Sản xuất liên tục, năng suất ổn định, sản phẩm dài vô hạn theo khuôn.
• Một máy đổi khuôn là làm được nhiều kích cỡ ống, profile.
• Xử lý được cả nhựa nguyên sinh và nhựa tái chế.
• Điều tốc trục vít bằng biến tần giúp chỉnh năng suất linh hoạt.

b) Hạn chế

• Tiêu thụ điện lớn ở cả motor chính và vòng nhiệt.
• Đổi màu, đổi nhựa mất thời gian xả và hao nguyên liệu.
• Trục vít, nòng mòn dần, nhất là với nhựa độn bột đá, sợi thủy tinh.

9) Câu hỏi thường gặp về máy đùn nhựa

a) Người sắp mua máy đùn nhựa cần hỏi gì, xác minh gì

• Ký hiệu SJ-65/30 trên máy đùn nghĩa là gì? SJ là máy đùn trục vít đơn, 65 là đường kính trục vít (mm), 30 là tỉ lệ chiều dài trên đường kính L/D = 30:1. Với trục vít đôi côn SJSZ-65/132, hai số là đường kính đầu nhỏ và đầu lớn của trục vít. Đường kính càng lớn, năng suất và công suất motor càng lớn.
• Cần xác minh thông số nào trước khi mua? Đường kính và L/D trục vít, vật liệu trục vít – nòng (thép thấm nitơ hay hợp kim lưỡng kim), công suất motor chính, kiểu hộp số, công suất vòng nhiệt, năng suất thực với đúng loại nhựa của mình. Năng suất catalogue thường đo với nhựa dễ chạy; nhựa tái chế thường thấp hơn đáng kể.
• Máy cũ cần kiểm tra gì? Đo khe hở giữa trục vít và nòng (mòn nhiều là đẩy yếu, năng suất tụt), nghe hộp số chạy không tải, kiểm tra ổ chặn dọc trục, thử chạy với nhựa thật và đo dòng motor chính. Xin xem lịch sử thay trục vít, nòng.
• Hỏi người bán những gì về điện? Tổng công suất lắp đặt (motor chính + vòng nhiệt + phụ trợ) để tính trạm biến áp, dây cáp; hãng biến tần, có tài liệu cài đặt không; điện áp điều khiển; tủ điện có đủ bảo vệ quá nhiệt, quá dòng, mất pha không.
• Giá máy đùn nhựa khoảng bao nhiêu? Theo giá trung bình thị trường Việt Nam, máy đùn mini và cỡ nhỏ từ vài chục triệu đồng; dây chuyền đùn ống, profile cỡ ATE 35–65 khoảng 350–600 triệu; dây chuyền lớn SJSZ-65 37kW hoặc ống cỡ lớn có thể trên 1 tỷ đồng tùy khuôn và thiết bị phụ.

b) Người đã mua máy đùn nhựa: lắp cho đúng, dùng cho tối ưu

• Lắp đặt điện cho máy đùn cần lưu ý gì? Kéo cáp nguồn theo tổng công suất lắp đặt, tủ điện đặt nơi khô, thoáng, tránh bụi nhựa. Tiếp địa tốt cho biến tần và vỏ máy. Vòng nhiệt chia nhóm, mỗi nhóm có relay bán dẫn (SSR) hoặc contactor riêng để thay thế dễ.
• Khởi động máy đùn thế nào cho đúng? Bật gia nhiệt trước, đợi các vùng nhiệt đạt cài đặt và giữ thêm khoảng 20–40 phút cho nhựa cũ trong nòng chảy hết, rồi mới chạy trục vít ở tốc độ thấp. Chạy trục vít khi nhựa trong nòng còn nguội là nguyên nhân gãy trục vít, hỏng hộp số.
• Cài đặt biến tần cho motor chính thế nào? Nhập đúng thông số motor, chọn điều khiển vector, thời gian tăng tốc 10–20 giây, giới hạn dòng theo dòng tem motor. Bật chức năng bảo vệ quá tải để biến tần dừng khi áp lực đầu khuôn tăng bất thường.
• Dừng máy thế nào để lần sau dễ chạy? Giảm tốc độ, cho hết liệu trong phễu, với PVC cần đẩy nhựa rửa (PE) để không cháy khét trong nòng. Tắt trục vít rồi mới tắt nhiệt; máy PVC dừng lâu nên tháo vệ sinh đầu khuôn.
• Làm sao tiết kiệm điện khi chạy máy đùn? Bọc cách nhiệt vòng nhiệt, chỉnh nhiệt đúng mức, cho máy chạy ở dải tốc độ hiệu quả thay vì chạy rất chậm kéo dài. Thay motor cũ bằng motor hiệu suất cao kèm biến tần thường giảm điện năng của motor chính rõ rệt.

c) Các lỗi người dùng thường mắc với máy đùn nhựa và cách chỉnh sửa

• Sản phẩm bị rỗ khí, bọt khí thì xử lý thế nào? Nguyên liệu ẩm hoặc nhiệt quá cao làm nhựa phân hủy. Sấy hạt nhựa trước khi đùn (PET, PA, nhựa tái chế), mở cửa thoát khí chân không nếu có, hạ nhiệt vùng nén từng 5°C và theo dõi.
• Dòng motor chính tăng vọt, biến tần báo quá dòng là lỗi gì? Lưới lọc bị nghẹt, nhiệt vùng cấp liệu thấp làm nhựa chưa chảy, hoặc vòng nhiệt một vùng bị đứt. Kiểm tra từng vùng nhiệt bằng ampe kìm, thay lưới lọc, tăng nhiệt vùng thấp. Không tăng giới hạn dòng biến tần để "chạy cho qua".
• Năng suất giảm dần dù tốc độ trục vít không đổi là do đâu? Trục vít, nòng mòn làm khe hở lớn, nhựa chảy ngược. Đo khe hở khi tháo trục vít; mòn quá thì phục hồi hoặc thay trục vít, nòng. Phễu bị đóng cục, cầu liệu cũng làm năng suất giảm.
• Hộp số máy đùn kêu, nóng là lỗi gì? Thiếu dầu, dầu sai loại hoặc ổ chặn dọc trục bị mòn. Kiểm tra mức dầu, thay dầu bánh răng đúng cấp nhớt, nghe tiếng ở cụm ổ chặn. Ổ chặn hỏng mà chạy tiếp có thể làm hỏng bánh răng.
• PVC bị cháy vàng, đen trong sản phẩm thì sửa sao? Nhiệt quá cao hoặc nhựa đọng lâu ở góc chết trong đầu khuôn. Hạ nhiệt, tháo vệ sinh đầu khuôn, kiểm tra cặp nhiệt (thermocouple) có đọc sai không, kiểm tra hàm lượng chất ổn định trong công thức.

d) Dành cho sinh viên cơ điện mới vào ngành: nên tìm hiểu gì trước về máy đùn nhựa

• Cần nắm những khái niệm nào? Phần cơ: trục vít, tỉ lệ L/D, tỉ số nén, ba vùng cấp liệu – nén – định lượng, áp suất đầu khuôn. Phần nhiệt: điều khiển PID, cặp nhiệt, SSR. Phần điện: motor 3 pha, tải momen không đổi, biến tần vector, momen M = 9550 × P / n.
• Nên tìm hiểu thiết bị nào trước? Học motor 3 pha và biến tần trước, sau đó tới hộp giảm tốc bánh răng, rồi bộ điều khiển nhiệt, cuối cùng mới tới máy đùn trục vít đơn và trục vít đôi.
• Vì sao máy đùn cần hộp số momen lớn? Trục vít quay chậm (vài chục vòng/phút) nhưng cần momen rất lớn. Ví dụ motor 37kW chạy 1480 vòng/phút có momen khoảng 239Nm; qua hộp số tỉ số khoảng 20 để trục vít quay 74 vòng/phút, momen ra khoảng 4.500Nm (tính hiệu suất khoảng 0.95).
• Tự kiểm tra máy đùn bằng dụng cụ nào? Ampe kìm đo dòng motor chính và từng vùng nhiệt, đồng hồ đo nhiệt tiếp xúc so với hiển thị bộ điều khiển, megom đo cách điện motor và vòng nhiệt. Ghi dòng motor theo tốc độ trục vít để biết máy đang nặng hay nhẹ hơn bình thường.
• Thứ tự học hợp lý là gì? An toàn điện và an toàn nhiệt, motor và biến tần, điều khiển nhiệt PID, cơ khí trục vít – hộp số, rồi tới công nghệ từng loại nhựa và cả dây chuyền đùn – làm mát – kéo – cắt.