Từ ống hút nhựa hàng ngày đến các đường ống bền được sử dụng trong xây dựng, các hình dạng và ứng dụng đa dạng của các sản phẩm nhựa đều có chung một nguồn gốc: công nghệ ép đùn nhựa. Quá trình sản xuất lâu đời này tiếp tục thúc đẩy sự phát triển công nghiệp trên các lĩnh vực, cung cấp cả khả năng tùy chỉnh và sản xuất hàng loạt.
Ép đùn nhựa là một quy trình sản xuất biến đổi các hạt nhựa thành các hình dạng liên tục với nhiều hình dạng khác nhau. Nguyên liệu thô được làm nóng chảy trong máy đùn, sau đó được ép qua khuôn tạo hình nhựa nóng chảy thành ống, thanh hoặc các hình dạng khác trước khi làm nguội. Được đánh giá cao vì tính hiệu quả về chi phí và khả năng thích ứng, công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
Nghiên cứu thị trường cho thấy tiềm năng tăng trưởng đáng kể của ngành ép đùn nhựa. Allied Market Research báo cáo rằng thị trường máy ép đùn nhựa toàn cầu đã vượt quá 6 tỷ đô la vào năm 2019, với dự báo đạt gần 8 tỷ đô la vào năm 2027, đại diện cho tốc độ tăng trưởng hàng năm kép là 4,5%. Sự mở rộng này được thúc đẩy bởi quá trình đô thị hóa đang tăng tốc, phát triển kinh tế và nhu cầu ngày càng tăng từ các ngành thực phẩm và đồ uống, điện tử và đồ nội thất.
Nguồn gốc của công nghệ ép đùn bắt nguồn từ thế kỷ 18. Vào những năm 1790, Joseph Bramah đã phát minh ra máy ép piston thủ công đầu tiên để sản xuất ống chì liền mạch, được coi là máy ép đùn đầu tiên trên thế giới. Công nghệ này đã phát triển vào năm 1818 khi John Smeaton được cấp bằng sáng chế máy ép đùn trục vít đôi, sử dụng hai trục vít quay để tạo áp lực cho quá trình ép đùn vật liệu.
Một cột mốc quan trọng đã đến vào năm 1845 khi Richard Brooman được cấp bằng sáng chế thiết kế máy ép đùn cải tiến của Henry Bewley, có khả năng phủ dây đồng bằng cao su gutta-percha. Những dây cách điện này đóng một vai trò quan trọng trong cáp điện báo dưới biển trong những năm 1850, cho phép liên lạc xuyên đại dương.
Công nghệ ép đùn nhựa hiện đại cho phép sản xuất số lượng lớn các sản phẩm đa dạng, từ hàng trăm mét đường ống đến hàng nghìn ống hút. Ngoài sự đơn giản trong vận hành, quy trình này còn tăng cường các đặc tính vật liệu bằng cách sắp xếp các phân tử nhựa dày đặc hơn, cải thiện độ bền của sản phẩm.
Một máy ép đùn tiêu chuẩn bao gồm một số thành phần chính: một phễu để nạp vật liệu, một thùng chứa cơ chế ép đùn, một hệ thống truyền động trục vít và một động cơ. Quá trình này thường bắt đầu với các hạt nhựa nhỏ, chắc chắn, được chọn vì đặc tính nạp và nóng chảy nhanh chóng của chúng. Các vật liệu phổ biến bao gồm polystyrene chịu va đập cao (HIPS), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene, polypropylene và acrylonitrile butadiene styrene (ABS).
Khuôn đại diện cho yếu tố quan trọng nhất, xác định hình dạng sản phẩm cuối cùng đồng thời đảm bảo dòng chảy đồng đều của nhựa nóng chảy qua máy.
Thị trường ép đùn nhựa cung cấp ba loại máy chính: máy ép đùn trục vít đơn, trục vít đôi và ram, với loại sau sử dụng cơ chế piston thay vì trục vít.
Máy ép đùn trục vít đơn vẫn phổ biến do độ tin cậy, sự đơn giản và chi phí thấp hơn. Tuy nhiên, các mẫu trục vít đôi vượt trội trong các ứng dụng trộn vật liệu, mang lại hỗn hợp đồng nhất hơn.
Hoa Kỳ có nhiều công ty sáng tạo đi đầu trong công nghệ ép đùn nhựa:
Tiến bộ công nghệ tiếp tục định hình lại quá trình ép đùn nhựa. Ép đùn đồng thời nhiều lớp hiện nay tạo ra các vật liệu composite với các đặc tính khác nhau trong các cấu hình đơn lẻ, trong khi các hệ thống điều khiển thông minh tăng cường hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.
Với việc mở rộng các lựa chọn vật liệu và đổi mới quy trình, ép đùn nhựa vẫn có vị thế để tăng trưởng đáng kể trong các ứng dụng công nghiệp, duy trì vai trò quan trọng của nó trong cơ sở hạ tầng sản xuất.
