CẤU TẠO HỆ THỐNG CHẠY NÓNG - KHUÔN HOT RUNNER

HỆ THỐNG HOT RUNNER LÀ GÌ

Hot Runner hay còn gọi là kênh dẫn nóng là một hệ thống kênh dẫn được gia nhiệt bằng hệ thống điện sử dụng trong khuôn ép nhựa. Nhằm giữ cho nhựa trong kênh dẫn luôn trong trạng thái nóng chảy để bơm trực tiếp vào lòng khuôn ép nhựa. Những khuôn được bố trí hệ thống kênh dẫn nóng hot runner thì được gọi là khuôn hot runner và được gắn trực tiếp trên khuôn ép nhựa, là một phần không thể tách rời khỏi khuôn. Nhiệt độ trong khuôn được điều khiển bởi bộ điều khiển (Controllers) giúp tạo ra một nhiệt độ nhất quán trong quá trình ép sản phẩm nhựa.

CẤU TẠO HỆ THỐNG HOT RUNNER

Một hệ thống HR gồm các thành phần:

• Bạc cuống phun (Sprue bushing)
• Kênh dẫn phân phối nhựa tới các vòi phun (Manifold)
• Vòi phun (Nozzle)
• Miệng phun (Gate).

Bạc cuống phun (Sprue bushing).

Bạc cuống phun là bộ phận giúp nhựa từ vòi phun của máy đến manifold. Để đảm bảo nhiệt đồng đều trong hệ thống kênh dẫn thì ngay tại bạc cuống phun này nhựa cũng phải được gia nhiệt và điều khiển nhiệt độ giống như các phần khác của hệ thống kênh dẫn nóng. Nếu nhiệt độ của khu vực này quá thấp đối với những vật liệu nhạy cảm ở nhiệt độ cao thì bề mặt của sản phẩm sẽ không đạt chất lượng.

Chức năng:

• Kết nối với đầu phun của máy ép.
• Làm kín hệ thống dòng chảy kết nối từ máy đến vòi phun.
• Giảm áp uất khi cần thiết.
• Lọc nhựa nóng nếu yêu cầu.

Kênh dẫn phân phối nhựa tới các vòi phun (Manifold).

Manifold được sử dụng khi phun gián tiếp qua nhiều miệng phun, manifold đóng vai trò là tấm phân phối nhựa từ nhánh nóng của máy đến các lòng khuôn.

Chức năng

• Vận chuyển và phân phối dòng nhựa nóng.
• Duy trì nhiệt độ nhựa là một hằng số trong khi phun.
• Truyền áp suất cho dòng nhựa.

Vòi phun (Nozzle).

Vòi phun là vị trí cuối cùng của một hệ thống HR và nó bao gồm một dây dẫn nhiệt đến miệng phun, miệng phun có vai trò cung cấp nhựa nóng từ kênh dẫn chảy vào lòng khuôn.

Chức năng

• Cấp nhựa nóng đến miệng phun.
• Duy trì nhiệt độ nhựa là một hằng số trong khi phun.

Miệng phun (Gate).

Chức năng

• Cung cấp nhựa nóng đến lòng khuôn.
• Duy trì đường dẫn nhựa vào lòng khuôn
• Ngắt dòng chảy nhựa.

Miêng phun Open Gate

Có thể dùng cho loại vật liệu nhựa tinh thể và vô định hình, các thông số cần lưu ý trong Open Gate: đường kính miệng phun, vùng làm mát miệng phun, và điều khiển nhiệt độ ở đỉnh miệng phun để tối ưu hoá chất lượng chi tiết. Miệng phun dạng mở (open) để lại một vết nhỏ trên bề mặt chi tiết. Kích thước của vết này nó liên quan trực tiếp đến hình dạng của miệng phun và đặc tính vật liệu.

Cấu tạo hệ thống sử dụng Open gate

1.  Locating Ring	2. Socket Head Cap Bolt	3. Bolt Manifold Plate
4. Bolt Cavity Plate	5. Guide pin	6. Clamping Plate
7. Manifold Plate	8. Cavity Plate	9. Nozzle Locator
10. Insulation Pad	11.Manifold Block	12. Dowel Pad
13. Dowel Pin	14. Socket Head Cap Bolt	15. Lock pin
16.Manifold Thermocouple	17. Seal Ring	18.Nozzle Thermocouple
19. Nozzle Body	20.Tube Heater	21.Snap Ring
22.Nozzle Union/Gate Bush	23.Nozzle Tip 24.Connector box	25.Connector

Miệng phun Valve Gate

Chốt mở van được vận hành bằng hệ thống hơi. Trong cơ cấu này, piston và xilanh được đặt ở tấm trên. Trước khi ép, chốt van ở vị trí thụt vào. Điều này làm cho lỗ miệng phun mở rộng để cho phép nhựa chảy vào lòng khuôn. Trước khi nhựa tại miệng phun hóa rắn hoàn toàn, thì chốt di chuyển đến vị trí đóng van.

Cấu tạo hệ thống sử dụng Vale Gate

1. Locating Ring	10. P.G.B Ring	19. Nozzle Thermocouple
2. Socket Head Cap Bolt	11. Pin Guide Bush	20. Nozzle Body
3. Bolt Manifold Plate	12. Socket Head Cap Bolt	21. Tube Heater
4. Bolt Cavity Plate	13. Manifold Block	22. Snap Ring
5. Guide pin	14. Dowel Pad	23. Nozzle Union/Gate Bush
6. Clamping Plate	15. Dowel Pin	24. Nozzle Tip
7. Manifold Plate	16. Lock pin	25. Solenoid Valve
8. Cavity Plate	17. Manifold Thermocouple	26. Connector box
9.  Nozzle Locator	18. Seal Ring	27. Connector

CÁC LƯU Ý TRONG KHUÔN HOT RUNNER

Áp lực bơm qua vòi phun.

Hệ thống Runner phải chịu áp lực bơm lên đến 30.000 psi(≈2000Bar) tạo ra áp lực giữa phần tiếp xúc giữa hệ thống hot runner và lòng khuôn. Áp suất cao có thể gây ra rò rỉ nhựa qua các kẽ hở  trong quá trình bơm. Ngoài ra, vật liệu và thiết kế của hot runner cũng phải đủ cứng để chịu được áp lực tránh hiện tượng nổ, bể vòi phun khi hoạt động.

Chống rò rĩ trong hệ thống

• Runner phải kiểm soát kiểm soát độ lệch để chịu được lực kẹp và áp lực bơm của máy. Dung sai này cần được kiểm soát ở mức 0,005 mm (0,0002 in.).
• Hệ thống gia nhiệt và hệ thống làm mát cần hoạt động một cách độc lập
• Nhiệt độ từ hệ thống hot runner cần được tách biệt với nhiệt độ của tấm khuôn tránh hiện tượng tác động nhiệt không mong muốn đến sản phẩm như bị kéo đuôi keo, drooling, stringing, ứng suất trong quá trình bơm hoặc tắc vòi phun.

Mức độ giản nở của Nozzle và Manifold

Vật liệu làm hot runner cần tính toán đến yếu tố giãn nở do nhiệt độ, nhiệt độ khuôn và vòi phun có thể chênh lệch đến 200 °C, sẽ gây ra sự dãn nở đáng kể giữa hot runner và khuôn trong quá trình gia nhiệt và làm mát.

Nhiệt độ cung cấp phải đồng nhất trên các dòng chảy

Hot runner phải có một kênh dòng chảy cung cấp dòng chảy được kiểm soát và cân bằng đến từng vòi phun trong hệ thống Kênh dòng chảy phải thông suốt, chảy tự do và điền đầy tất cả các khu vực trong khoang khuôn.

ƯU ĐIỂM CỦA HOT RUNNER

Ưu điểm của hot runner so với cold runner nhờ việc loại bỏ hệ thống kênh dẫn nhựa trong quá trình sản xuất, do đó tạo lợi thế về chu kỳ, áp lực, khối lượng bơm, quá trình xử lý sau ép nhựa.

Giảm thời gian chu kỳ ép

Khuôn hot runner không phải thực hiện quá trình làm nguội sprue và runner cũng như làm đầy chúng trong quá trình ép mới, đồng thời giảm hành trình máy trong quá trình ép

Giảm hành trình mở khuôn so với ba tấm

Khuôn hot runner giảm hành trình kẹp với khuôn 3 tấm do chỉ cần mở khuôn đủ để đẩy sản phẩm ra, với khuôn 3 tấm cần mở 2 lần giữa các tấm của khuôn để lấy sản phẩm và tách phần kênh dẫn nhựa ra hai phần riêng biệt.

Không cần sử dụng kênh dẫn nhựa

Trong khuôn hot runner kênh dẫn nhựa được loại bỏ, Kênh dẫn phân phối nhựa đến các vòi phun (Manifold) được gia nhiệt liên tục do đó sau quá trình ép kênh dẫn không bị đông lại và đi ra theo sản phẩm.

• Giúp tích kiệm nguyên liệu nhựa, giảm năng lượng cho các hoạt động gia nhiệt lại, loại bỏ đuôi keo và năng lượng cho các hoạt động tái chế.
• Trong lĩnh vực y tế phần phế thải nhựa tạo ra không thể quay lại sản xuất các thiết bị y tế khác. Hot runner giúp phần nhựa này được sử dụng tối ưu hơn.
• Giảm nhân công xử lý bán thành phẩm sau quá trình ép.
• Giảm không gian lưu kho, vận chuyển phế liệu nhựa.

Chất lượng sản phẩm được tối ưu

Khi nhựa chạy qua kênh dẫn có nhiệt độ thấp hơn do hoạt động làm nguội trước đó có thể gây ra giảm áp suất dẫn đến các vết lõm và lòng khuôn không được lấp đầy. Mặt khác, hệ thống hot runner duy trì dòng chảy cân bằng ở nhiệt độ không đổi từ vòi phun của máy đến cổng bơm. Do đó, khuôn hot runner giúp nhà sản xuất điền đầy tất cả lòng khuôn yêu cầu độ chính xác cao, các tiết diện hẹp, dài (Ống nghiệm, phôi). Nếu một lòng bị hư hỏng hoặc không đúng thông số kỹ thuật vì bất kỳ lý do gì có thể dễ dàng làm giảm nhiệt cho vòi phun và dừng sản xuất đối với lòng khuôn bị lỗi.

Ứng dụng khuôn xếp chồng

Mặc dù khuôn xếp chồng có thể sử dụng hệ thống cold runner, nhưng hiếm khi được sử dụng, đa số các khuôn xếp chồng sử dụng hệ thống hot runner.

Tự động hóa khuôn

Việc cần nhân công loại bỏ đường kênh dẫn keo ra khỏi sản phẩm do đó doanh nghiệp có thể dễ dàng tích hợp quá trình ép nhựa với các hoạt động tự động khách như: robot lấy sản phẩm, băng chuyền, đóng gói, chiết rót…

Tính linh hoạt trong thiết kế

Khả năng định vị cổng ở nhiều điểm khác nhau trên sản phẩm. Với việc sử dụng hot tip gating, valve gating hoặc edge gating, cho phép đặt cổng ở vị trí thuận lợi nhất làm đầy các khoang và tối ưu về mặt thẩm mỹ của sản phẩm. Tính linh hoạt này giúp kỹ sư thiết kế khuôn có thể dễ dàng bố trị hệ thống làm mát cũng như các bộ phần khuôn hơn.

Dòng chảy cân bằng

Ưu điểm của dòng chảy mà khuôn hot runner có là các kênh nấu chảy nằm trong các ống Manifold, được làm nóng bên ngoài, được cách nhiệt với các tấm khuôn xung quanh. Khác với tấm khuôn cold runner, Manifold có thể được thiết kế cho dòng chảy theo nhiều cấp độ giúp nhiệt độ và áp suất đồng đều từ vòi phun của máy đến miệng phun.

Có thể điều khiển trình tự bơm kéo

Loại bỏ các đường hàn với việc sử dụng Valve gates với khả năng điều chỉnh trình tự phun giúp giảm bớt các lỗi trên sản phẩm.

NHƯỢC ĐIỂM CỦA HOT RUNNERS

Yêu cầu kỹ thuật cao hơn khuôn cold runner

Quá trình chế tạo và vận hành yêu cầu phải cẩn trọng hơn với các vấn đề như: kéo đuôi keo, drooling, stringing, ứng suất trong quá trình bơm hoặc tắc vòi phun cần phải kiểm soát nhiệt và các tạp chất lạ trong hệ thống.

Chi phí chế tạo khuôn cao hơn

• Do hệ thống phức tạp hơn ( yêu cầu bộ điều khiển điện và hệ thống điều khiển thủy lực hoặc khí nén) do đó chi phí đầu tư ban đầu rất lớn.

Chi phí vận hành và sửa chữa

• Do có cấu tạo phức tạp hơn do đó nguy cơ gây ra các lỗi trong quá trình sản xuất cao làm gián đoạn quá trình sản xuất do cổng bị tắc, các bộ phận điện bị hỏng hoặc rò rỉ.
• Có thể kéo dài thời gian ngừng hoạt động do lỗi rò rỉ gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho các bộ phận điện và cổng valve.
• Có khả năng hư hỏng nghiêm trọng do lỗi điện áp của bộ phận gia nhiệt và bộ điều khiển không khớp

Không linh hoạt trong đổi vật liệu nhựa hoặc màu nhựa

• Ít linh hoạt trong việc thay đổi vật liệu nhựa. Các vật liệu có nhiệt độ hoạt động khác nhau. Sử dụng vật liệu không đúng nhiệt độ khuyến cáo có thể gây ra lỗi sản phẩm hoặc hư hỏng khuôn trong quá trình sử dụng. Các vật liệu khác nhau cũng yêu cầu áp suất và cổng bơm keo khác nhau.
• Một số vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ rất khó hoặc không thể chạy trong hệ thống hot runner.
• Việc thay màu keo mất nhiều thời gian hơn so với khuôn cold runner do keo vẫn còn lại trong hệ thống công bơm kênh dẫn.

Hoạt động làm mát sản phẩm phức tạp hơn

Máy ép nhựa và các khoang phải được cách nhiệt với nhiệt của hot runner. Tại cổng bơm keo nhiệt độ của phần tiếp giáp cổng bơm có thể khác biệt với các bộ phận khác trong quá trình làm mát.

Khó có thể tăng đường kính của Manifold và vòi phun.

Việc sai lệch về áp lực bơm trong thiết khuôn hot runner phải thay đổi kích thước Manifold và vòi phun có thể tốn rất nhiều chi phí sửa chữa hoặc phải thay thế hoàn toàn miệng phun.

KẾT LUẬN

Hệ thống kênh dẫn nóng ( Hot runner) mang lại những ưu điểm vượt trội về thời gian chu kỳ máy, tính kiên nguyên vật liệu nhựa và đáp ứng khả năng tự động hóa, giảm số lượng nhân công tham gia vào quá trình sản xuất được nhiều doanh nghiệp sản xuất nhựa ưu tiên sử dụng. Tuy nhiên hệ thống hot runner chưa thích hợp với một số loại nhựa trên thị trường và chi phí đầu tư ban đầu khá lớn do đó cần tính toán kỹ lưỡng về sản lượng trước khi đầu tư sản xuất.

Công ty TNHH Khuôn Chính Xác Duy Tân với hơn 15 năm nghiên cứu và phát triển hệ thống hot runner. Chúng tôi sản xuất các hệ thống Hot runner hiệu suất cao, đáng tin cậy nhất. Ưu điểm Hệ thống Hot runner của chúng tôi được thiết kế giúp phân bổ nhựa đến khoang một cách đồng đều, tăng năng suất và chất lượng, giảm thời gian chu kỳ ép, chi phí bảo dưỡng và giúp khuôn hoạt động một cách bền bỉ nhất. Ngoài ra, công ty Khuôn Chính Xác Duy Tân ứng dụng các hệ thống Hot runner từ các thương hiệu trên thế giới vào khuôn do chúng tôi sản xuất với chi phí tối ưu.

Liên Hệ :

Công ty TNHH Khuôn Chính Xác Duy Tân Hotline : +84 28 3754 5418 (ext. 728) | Fax: +84 28 37 54 54 16 Info@duytanmold.com | Facbook: https://www.facebook.com/KhuonChinhXacDuyTan