Ứng dụng của trục chổi nylon và trục cán không dệt trong sản xuất tấm và dải nhôm

0 Lời tựa

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ công nghiệp, việc sử dụng tấm và dải nhôm như vật liệu cơ bản của ngành công nghiệp hiện đại ngày càng trở nên phổ biến, đồng thời các yêu cầu về bề mặt cũng ngày càng cao hơn. Trong những năm gần đây, cuộn chổi nylon đã được sử dụng rộng rãi trong các quy trình làm sạch, tẩy dầu mỡ, vệ sinh trục lăn, đánh bóng và các quy trình khác đối với dải nhôm. Cuộn vải không dệt được dùng cho các quy trình tẩy dầu mỡ và khử nước, giúp chất lượng bề mặt của dải nhôm có bước tiến vượt bậc. Bài viết này giới thiệu và thảo luận về nguyên lý hoạt động, phân loại và đặc điểm của cuộn chổi nylon và cuộn vải không dệt, cũng như ứng dụng của chúng trong sản xuất tấm và dải nhôm cùng các vấn đề liên quan, nhằm phục vụ tham khảo cho các nhà sản xuất tấm và dải nhôm cũng như các nhà sản xuất thiết bị liên quan.

1 Đặc điểm & phân loại của trục chổi nylon

1.1 Đặc điểm của trục chổi nylon

Tên hóa học của nylon còn được gọi là polyamide (PA). Vì nó là một polyme tinh thể và có độ kết tinh cao, nên độ bền kéo, độ cứng, tính đàn hồi và khả năng chống mài mòn của nó đều cao hơn các loại nhựa khác. Đồng thời, nylon có khả năng kháng hóa chất tốt. Đặc biệt, nó có khả năng kháng dầu tuyệt vời và chịu được axit yếu, bazơ yếu cũng như các dung môi thông thường. Do đó, trong số nhiều sợi cọ bằng nhựa kỹ thuật dùng để sản xuất dải nhôm, nylon là lựa chọn hàng đầu, điều này mang tính hợp lý và tất yếu nhất định.

1.2 Phân loại & đặc điểm của sợi nylon

1.21 Sợi nylon 66

Hiện nay, các sợi lông bàn chải được sử dụng trong sản xuất bàn chải công nghiệp chủ yếu bao gồm nylon 6, nylon 66, nylon 610, nylon 1010, nylon 612 và các vật liệu nylon khác. Trong quá trình cán nguội tấm và dải nhôm, do ma sát và sự tiếp xúc giữa trục cán và bề mặt dải, bề mặt sẽ sinh ra hiện tượng bong tróc và hấp phụ bột oxy hóa vi mô, đồng thời dầu cán cùng các thành phần lơ lửng đi kèm sẽ bám lại trên bề mặt dải. Nếu không được làm sạch kịp thời, chúng sẽ bám vào bề mặt trục của máy san phẳng uốn kéo, gây mài mòn bề mặt trục và làm hỏng bề mặt dải. Vì lý do này, quy trình cọ rửa bằng nước nóng ở nhiệt độ cao là không thể thiếu. Tuy nhiên, trong số nhiều loại sợi lông bàn chải nylon, hầu hết các vật liệu nylon có điểm nóng chảy khoảng 210°C, sẽ bị phân hủy và biến dạng khi sử dụng lâu dài ở nhiệt độ nước trên 80°C, trong khi nylon 66 có điểm nóng chảy 250°C và không bị biến dạng khi sử dụng trong nước nóng trên 80°C. Do đó, sợi lông bàn chải nylon 66 thường được sử dụng để làm sạch dải nhôm. Nhưng nhược điểm nghiêm trọng của nylon 6 là khả năng hút nước quá cao (1,5%). Khi chải trong nước, sợi lông bàn chải sẽ mềm đi và giảm độ cứng, dẫn đến hiệu quả tẩy dầu mỡ không đạt yêu cầu. Ngoài ra, bản thân nylon cũng không chịu được kiềm mạnh, điều này cũng làm giảm tuổi thọ của cuộn bàn chải.

1.2.2 Sợi DT-Belon

Theo những vấn đề của các sợi lông bàn chải nêu trên, một số công ty nước ngoài đã bổ sung nano-montmorillonite và các vật liệu khác vào nền nylon 66, đồng thời phát triển sợi lông bàn chải DT-Bellon, có độ hút ẩm thấp hơn nhiều so với nylon 66, khả năng kháng kiềm và độ bền kéo được cải thiện đáng kể, hoàn toàn giải quyết được vấn đề chải dải nhôm. Sau khi thử nghiệm, hiệu quả đánh bóng của nó tăng gấp đôi so với nylon 66, và tuổi thọ của trục lăn bàn chải tăng lên từ 3 đến 5 lần.

1.23 Chứa dây mài mòn

Sợi bàn chải mài là các sợi bàn chải mài có độ dày khác nhau, được sản xuất bằng cách thêm khoảng 30% silicon carbide và các chất mài khác vào vật liệu nhựa nylon thông qua các quy trình trộn, đùn, kéo sợi và các quy trình khác. Nylon 612 là lựa chọn hàng đầu trong số các loại nylon. Ngoài các đặc tính của PA, nylon 612 còn có ưu điểm là độ rộng tương đối nhỏ, độ hút ẩm thấp (0,1%), mật độ tốt và độ ổn định kích thước cao, cũng như độ bền kéo cao. Nylon 610 cũng được sử dụng làm vật liệu kéo sợi, nhưng hiệu quả chi phí thấp. Tùy theo các vật liệu được sử dụng khác nhau, hiện nay chủ yếu có các loại sợi bàn chải sau:

(1) Sợi mài mòn silicon carbide được kéo bằng cách thêm bột silicon carbide vào nylon. Do cấu trúc đa giác của silicon carbide, sản phẩm tạo ra có dạng ánh sáng bóng, ngành công nghiệp dải chủ yếu sử dụng cỡ 180#~800#.

(2) Bột alumina được thêm vào sợi mài mòn alumina và sợi nylon. Vì cấu trúc đa lăng trụ, sản phẩm tạo ra có dạng mờ, chủ yếu ở cỡ 180#~800#.

(3) Dây chổi kim cương được làm từ nylon pha bột kim cương. Nhờ độ sắc và độ cứng đặc biệt, nó chủ yếu được dùng cho quá trình đánh bóng gương và các quy trình khác trong sản xuất dải nhôm, thường dùng cỡ 320#~3000#.

(4) Dây mài mòn đặc biệt chịu nhiệt độ cao
Dây mài chịu nhiệt độ cao chủ yếu được làm từ nhựa tổng hợp PPS hoặc PEEK và sợi kéo mài. Vì điểm nóng chảy của nó lên tới 300℃ và 355℃, nên nó chủ yếu được sử dụng trong quá trình làm sạch bằng phương pháp đánh bóng khô hoặc cán nóng. Trong cùng điều kiện đánh bóng khô tốc độ cao, các sợi mài thông thường đã bị nóng chảy và biến dạng, nhưng các sợi mài chịu nhiệt độ cao vẫn có thể được sử dụng bình thường.

(5) Dây chổi nhiều sợi
Mặc dù các sợi lông bàn chải mịn hơn thường được sử dụng để chà nhám các dải nhôm chính xác, nhưng vì các sợi lông vẫn là sợi đơn nên sau khi quan sát kỹ vẫn sẽ để lại vết xước trên bề mặt tấm. Vì lý do này, Đức, Nhật Bản và Hàn Quốc đã lần lượt giới thiệu các loại sợi lông bàn chải đa sợi, tức là trong các sợi lông bàn chải có kích thước 0,5-Imm chứa vô số sợi vi sợi. Sợi trở thành bề mặt bàn chải, giúp giải quyết vấn đề này rất hiệu quả.

1.3 Lựa chọn trục chổi cho sản xuất tấm & dải nhôm

Máy kéo căng-uốn và làm sạch phẳng: Máy kéo căng-uốn và làm sạch phẳng thường là công đoạn cuối cùng trong quá trình sản xuất tấm nhôm. Yêu cầu về bề mặt tấm rất khắt khe. Do đó, cấu trúc trục chải sử dụng loại trục chải phun bên trong. Dây chải là dây chải nhiều sợi của Công ty Haar (Đức) hoặc Công ty Hotan (Nhật Bản), hoặc dây chải nylon có đường kính dưới 0,15 mm. Dây nylon có đường kính 0,3–0,5 mm có thể được sử dụng để làm sạch dải nhôm dày.

(2) Bàn chải làm sạch trục cán của máy cán nóng: Mục đích của bàn chải làm sạch trục cán máy cán nóng là sử dụng các bàn chải dây thép trong toàn bộ quy trình. Do tính giòn của dây thép, nó dễ bị gãy và gây xước trên bề mặt trục cán. Hiện nay, hiệu quả nhất là loại bàn chải mài có phun nước bên trong. Thông thường, người ta sử dụng sợi mài nylon cỡ 180#, và mật độ sợi bàn chải không được thấp hơn 50%. Do điểm nóng chảy của nylon thấp, nên khi lượng nước không đủ, đôi khi có thể xảy ra hiện tượng cháy sợi bàn chải. Nhiều nhà sản xuất đã bắt đầu sử dụng sợi mài chịu nhiệt độ cao, nhưng giá thành tương đối cao hơn.

(3) Bàn chải làm sạch trục cán của máy cán nguội: Trong những năm gần đây, việc làm sạch trục cán của máy cán nguội đã bắt đầu thu hút sự chú ý của nhiều nhà sản xuất. Ngoài việc loại bỏ bụi bẩn trên bề mặt trục cán, bàn chải làm sạch trục cán của máy cán nguội không được làm xước bề mặt thân trục. Mingtai Aluminum đã tiến hành nhiều năm thử nghiệm hợp tác, lựa chọn sợi mài có đường kính dưới 0,5 mm, kiểm soát chiều dài sợi bàn chải trong một phạm vi nhất định, duy trì mật độ sợi bàn chải trên 60%, và thực hiện nhiều lần đánh bóng từ thô đến mịn là phương pháp tốt nhất.

(4) Đánh bóng tấm gương: Do nhược điểm dễ dính và dễ bị oxy hóa của tấm và dải nhôm, việc đánh bóng tấm gương cho tấm và dải nhôm từ lâu đã là một vấn đề gây khó khăn cho các nhà sản xuất tấm và dải nhôm. Vì lý do này, sau nhiều năm thử nghiệm hợp tác với Henan Mingmingtai Aluminum, người ta nhận thấy rằng trục chổi kim cương 320#-3000# là một giải pháp hiệu quả.

(5) Bàn chải đánh bóng gương cho trục lăn: Việc đánh bóng gương cho trục lăn là một vấn đề lớn trong ngành sản xuất dải nhôm. Hiện nay, hầu hết các nhà sản xuất vẫn sử dụng giải pháp đánh bóng bằng băng mài, vừa tốn thời gian lại vất vả. Giải pháp làm mới bề mặt đánh bóng gương của trục lăn là sử dụng vật liệu PEEK, thêm chất mài 5000# để chế tạo bàn chải dạng đĩa, và trang bị thiết bị chuyên dụng để thực hiện việc đánh bóng. Ban đầu, thời gian đánh bóng kéo dài tới 5 ngày, nhưng giờ đây chỉ cần 2 giờ là có thể đạt được hiệu ứng bề mặt gương với độ nhám 0,001.

1.4 Tái tạo hình trục chổi

Sau khi trục chổi đã được sử dụng trong thời gian dài, trên bề mặt sẽ xuất hiện hai hình quả tạ lớn (hay còn gọi là xương chó). Có thể dùng các phương pháp sau để cắt tỉa vào thời điểm thích hợp:

(1) Dù là sợi nylon nguyên chất hay sợi mài mòn, đều có thể cắt bằng một dụng cụ chuyên dụng; giá đỡ dụng cụ đơn giản và dễ lắp đặt trên máy tiện;

(2) Trục chổi sợi mài mòn có thể được lắp trên máy mài trụ hoặc máy tiện. Sử dụng đá mài để mài lại, và loại đá mài có thể là đá mài silicon carbide 46#.

2 Đặc điểm & Ứng dụng của trục cán đa năng bằng vải không dệt

Cuộn không dệt đa năng là một cuộn cán không dệt được tạo thành bằng cách thiêu kết một loại vật liệu không dệt đặc biệt thành cấu trúc hình trụ thông qua quy trình đặc biệt, sau đó ép lên trục thép, khác với các loại trục cao su và trục thép truyền thống. Đặc điểm lớn nhất của cuộn cán này là sử dụng vật liệu không dệt đặc biệt có cấu trúc bên trong dạng lưới, có khả năng hấp thụ dầu, nước và thẩm thấu bột dư thừa trên bề mặt tấm, đồng thời có hệ số ma sát cao.

2.1 Vắt nước trong dây chuyền giặt

Trong công đoạn cuối cùng của dây chuyền sản xuất làm sạch, không có gì khác ngoài việc thêm một trục ép cao su. Do nhược điểm là bản thân trục cao su không thể hấp thụ nước, nên cần phải sấy khô một lượng lớn nước trong đường hầm sấy sau đó, tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Bất kỳ sơ suất nào cũng sẽ để lại vết nước trên bề mặt tấm và dải, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề mặt của tấm và dải nhôm. Theo tính toán, phần lớn chi phí của dây chuyền làm sạch sẽ được dành cho quá trình sấy khô tấm và dải sau đó. Nói chung, cứ tăng 1% độ khô thì tương đương với việc giảm 5% lượng nước bay hơi trong đường hầm sấy, nghĩa là mức tiêu thụ điện tăng khoảng 5%. Điều nghiêm trọng hơn là hiện tượng bám bẩn khi sử dụng các trục đã cũ, cặn bẩn không được ép sạch, khiến bề mặt hình thành cấu trúc dạng vệt, và độ phản xạ bề mặt chỉ còn khoảng 30%.

Hiệu quả vắt nước của cuộn không dệt tăng hơn 5 lần, giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể. Bề mặt tấm rất sạch và sáng, với độ phản xạ trên 90%. Trước đây, cuộn cao su phải được thay thế mỗi tháng một lần. Sản lượng nhôm tấm và băng mỏng đạt tới 1200 tấn. Hiện nay, chỉ cần mài một lần là có thể sản xuất 4000 tấn. Tuổi thọ của cuộn kéo dài hơn 2 năm, giúp tiết kiệm chi phí rất nhiều.

2.2 Cải tiến công nghệ tẩy dầu mỡ cho tấm thép vân caro

Tẩy dầu trên tấm hoa văn là một vấn đề khó khăn trong sản xuất thép cuộn. Sau nhiều lần phát triển, một con lăn ép chân không dành cho tấm hoa văn đã được chế tạo dựa trên cơ sở các con lăn không dệt. Nguyên lý cơ bản là bọc trục con lăn chân không bằng các vật liệu đàn hồi có độ cứng khác nhau để phù hợp với bề mặt không đồng đều của tấm hoa văn, đồng thời hút dầu vào thân con lăn nhằm đạt mục đích tẩy dầu. Hiện nay, sản phẩm này đã được nhiều nhà sản xuất như Mingtai Aluminum đón nhận tích cực, lấp đầy khoảng trống trong lĩnh vực này tại Trung Quốc (xem Hình 4).

Hình 4: Trục ép chân không cho tấm hoa văn

2.3 Cải thiện chức năng của trục dẫn hướng

Trong quy trình truyền thống, hầu hết các con lăn dẫn hướng và con lăn chữ S trong quá trình sản xuất tấm và dải nhôm đều được làm bằng con lăn cao su polyurethane, nhưng do hệ số ma sát không đủ nên dải vật liệu thỉnh thoảng bị trượt và lệch. Con lăn đa năng cho nhà máy cán không dệt, nhờ đặc tính bọc sợi, có hệ số ma sát cao, đảm bảo khả năng truyền động và điều khiển dẫn hướng ổn định, xem Bảng 1.

Có thể thấy từ Bảng 1 rằng hệ số ma sát của cuộn không dệt cao gấp 20-40 lần so với cuộn thép và cuộn cao su. Hệ số ma sát cao này đảm bảo rằng lực căng tăng lên 20-40 lần đồng thời, giúp cuộn căng hoạt động trơn tru, tránh các hiện tượng không mong muốn như tình trạng dây đai bị chùng trong quá trình vận hành.

Nhờ những đặc tính ưu việt của chính cuộn không dệt, ngoài các ứng dụng nêu trên, nó còn được sử dụng rộng rãi trong các máy cán mỏng nhôm, ép lá kim loại và máy cắt băng. Tuổi thọ của cuộn cao gấp 8-10 lần so với cuộn cao su, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí và thời gian thay cuộn cho người sử dụng, đồng thời nâng cao hiệu quả sản xuất.

Hiện nay, các cuộn vải không dệt DT đã chiếm một phần lớn thị trường trong sản xuất băng đồng và băng nhôm trong nước, và các nhà sản xuất băng thép cũng đã bắt đầu sử dụng chúng. Các sản phẩm này đã dần trưởng thành và đạt được quy mô nhất định, thay thế hàng nhập khẩu. Được kiểm nghiệm bởi nhà sản xuất máy cán nổi tiếng quốc tế Italy MINO, các chỉ số kỹ thuật và hiệu quả chi phí của cuộn vải không dệt DT đã vượt trội so với các sản phẩm tương tự nhập khẩu.
Cuộn không dệt DT được người dùng đánh giá cao về hiệu quả chi phí, thời gian giao hàng ngắn và bảo trì thuận tiện, có giá trị quảng bá rộng rãi.

3 Máy ép chân không

Máy ép chân không là một loại máy ép chân không mới được cải tiến dựa trên cuộn đa năng không dệt ban đầu. Nguyên lý hoạt động là thay đổi phần lõi rắn của cuộn đa năng không dệt thành một cuộn chân không có các hàng lỗ tương ứng trên bề mặt. Trong quá trình vận hành, chất lỏng trên tấm và dải được ép vào bên trong thân cuộn, sau đó được bơm hút bởi hệ thống bơm tuần hoàn của máy. Chất lỏng được lọc qua hệ thống tách khí – nước và có thể tái sử dụng. Nguyên lý hoạt động được minh họa trong Hình 5.

Máy này thường được sử dụng và kiểm tra nghiêm ngặt bởi nhiều nhà sản xuất như Công ty TNHH Nhôm, Nhôm Mingtai và Đồng Sanfeng. So với cuộn vải không dệt ban đầu, tốc độ sấy của máy ép chân không tăng hơn 30%. Thực tế đã chứng minh rằng việc sử dụng máy ép chân không là phương pháp hiệu quả nhất để loại bỏ chất lỏng trong quá trình sản xuất tấm và dải. Dự án đã đạt được bằng sáng chế kiểu dáng hữu dụng quốc gia và đã vượt qua đợt thẩm định chuyên gia do Cục Khoa học và Công nghệ thành phố Tây An, tỉnh Thiểm Tây tổ chức. Các chuyên gia nhất trí đánh giá dự án đạt trình độ tiên tiến trong nước và là một thành tựu đáng được quảng bá rộng rãi.

4 Tóm tắt

Trong quá trình sản xuất tấm và dải nhôm, các công đoạn như làm sạch, tẩy dầu mỡ, làm sạch trục lăn, ép nước, đánh bóng và các công đoạn khác là một trong những biện pháp quy trình then chốt để đảm bảo chất lượng bề mặt cao của sản phẩm. Trục lăn bàn chải nylon và trục lăn đa năng bằng vải không dệt có hàng loạt đặc tính ưu việt. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng bề mặt của tấm và dải nhôm, và xứng đáng được thúc đẩy ứng dụng mạnh mẽ.