Thời gian lưu trong xi lanh ép phun: nguyên nhân khiến nhựa cháy, ngả vàng và lệch màu

Trong quá trình ép phun, nhiều trường hợp màu sản phẩm bị ngả vàng, sẫm màu, xuất hiện đốm cháy hoặc lệch tone giữa các mẻ dù công thức hạt màu và nguyên liệu không thay đổi. Một trong những nguyên nhân dễ bị bỏ qua là thời gian lưu trong xi lanh ép phun quá lâu.

Khi nhựa nằm trong xi lanh trong thời gian dài, vật liệu phải chịu tác động liên tục của nhiệt độ, lực cắt và môi trường bên trong máy. Một số loại nhựa hoặc chất màu nhạy nhiệt có thể bắt đầu phân hủy, oxy hóa hoặc thay đổi trạng thái. Kết quả là màu sau ép không còn giống màu ban đầu.

Đặc biệt, nếu máy ép đang chạy với lượng nhựa tiêu thụ thấp hơn nhiều so với công suất phun của máy, thời gian lưu trong xi lanh ép phun có thể tăng đáng kể. Đây là tình trạng thường gặp khi sử dụng máy có kích thước quá lớn cho sản phẩm nhỏ hoặc khi giảm tốc độ chu kỳ nhưng không kiểm tra lại lượng nhựa trong barrel.

Thời gian lưu trong xi lanh ép phun

Thời gian lưu trong xi lanh ép phun là gì?

Thời gian lưu trong xi lanh ép phun là khoảng thời gian vật liệu nhựa tồn tại bên trong hệ thống gia nhiệt của máy trước khi được phun ra khuôn.

Có thể hình dung đơn giản:

Hạt nhựa → phễu cấp liệu → trục vít → vùng gia nhiệt → đầu phun → khuôn → sản phẩm

Trong quá trình này, không phải toàn bộ lượng nhựa đi vào xi lanh đều được sử dụng ngay lập tức. Một phần vật liệu có thể tiếp tục nằm lại trong các vùng của barrel, đặc biệt khi lượng nhựa mỗi chu kỳ thấp.

Thời gian lưu càng dài thì nhựa càng có nhiều thời gian tiếp xúc với:

• Nhiệt độ gia nhiệt.

• Nhiệt do ma sát và lực cắt.

• Oxy và các yếu tố gây oxy hóa.

• Áp suất và chuyển động của trục vít.

• Các chất phụ gia, pigment hoặc masterbatch có độ ổn định nhiệt khác nhau.

Vì vậy, việc kiểm soát thời gian lưu trong xi lanh ép phun có ý nghĩa quan trọng đối với cả chất lượng vật lý và độ ổn định màu của sản phẩm.

Vì sao thời gian lưu trong xi lanh ép phun quá lâu có thể làm nhựa cháy?

Nhựa nhiệt dẻo cần được gia nhiệt đến trạng thái phù hợp để có thể điền đầy khuôn. Tuy nhiên, nhiệt độ và thời gian tác động phải nằm trong phạm vi phù hợp với từng loại vật liệu.

Nếu nhựa bị giữ trong barrel quá lâu, vật liệu có thể bắt đầu xảy ra quá trình phân hủy nhiệt.

Ở mức độ nhẹ, sự thay đổi có thể chỉ thể hiện qua:

• Màu sản phẩm hơi sẫm hơn.

• Tone màu bị ấm hơn.

• Màu trắng chuyển sang hơi vàng.

• Màu xanh hoặc xám bị thay đổi.

• Độ bóng bề mặt không ổn định.

Khi tình trạng nghiêm trọng hơn, nhựa có thể xuất hiện:

• Đốm đen.

• Vệt cháy.

• Mùi khét.

• Cặn carbon.

• Vệt màu bất thường trên sản phẩm.

Đây là lý do thời gian lưu trong xi lanh ép phun cần được xem xét cùng với nhiệt độ nhựa, tốc độ trục vít và điều kiện gia công, thay vì chỉ nhìn vào nhiệt độ cài đặt trên bộ điều khiển máy.

Thời gian lưu quá lâu làm sản phẩm ngả vàng như thế nào?

Một trong những dấu hiệu dễ nhận biết nhất của nhựa bị lưu quá lâu là hiện tượng ngả vàng.

Ví dụ, với sản phẩm màu trắng, màu sau ép có thể chuyển từ trắng sáng sang:

• Trắng ngà.

• Vàng nhẹ.

• Vàng rõ.

• Vàng nâu nếu vật liệu bị phân hủy mạnh.

Hiện tượng này đặc biệt dễ nhận thấy ở các sản phẩm có màu sáng hoặc sử dụng pigment trắng với yêu cầu màu sắc chặt chẽ.

Nguyên nhân là một số thành phần trong nhựa hoặc hệ màu có thể bị biến đổi khi chịu nhiệt trong thời gian dài. Khi cấu trúc hóa học của vật liệu thay đổi, khả năng hấp thụ và phản xạ ánh sáng cũng thay đổi, từ đó làm màu nhìn thấy trên sản phẩm khác với màu chuẩn.

Vì vậy, nếu một dây chuyền đang có hiện tượng màu nhựa bị ngả vàng, không nên chỉ điều chỉnh lượng masterbatch. Cần kiểm tra cả thời gian lưu trong xi lanh ép phun.

Vì sao cùng một hạt màu nhưng sản phẩm lại bị lệch màu?

Đây là tình huống khá phổ biến trong sản xuất.

Giả sử cùng sử dụng một loại masterbatch màu xanh, cùng một loại nhựa nền và cùng một khuôn. Tuy nhiên, máy A cho màu ổn định trong khi máy B cho sản phẩm có màu hơi tối hoặc ngả tone.

Một trong những nguyên nhân có thể nằm ở điều kiện lưu nhựa.

Nếu máy B có:

• Barrel lớn hơn.

• Lượng shot nhỏ hơn.

• Chu kỳ ép dài hơn.

• Tốc độ tiêu thụ nhựa thấp hơn.

• Nhiệt độ cài đặt cao hơn.

thì lượng nhựa nằm trong xi lanh lâu hơn.

Khi đó, cùng một hạt màu nhưng vật liệu trải qua lịch sử nhiệt khác nhau. Thời gian lưu trong xi lanh ép phun thay đổi sẽ làm màu thành phẩm thay đổi theo.

Đây cũng là lý do khi chuyển một sản phẩm từ máy này sang máy khác, doanh nghiệp có thể gặp tình trạng màu chuẩn ở máy cũ nhưng lệch màu ở máy mới dù công thức phối liệu không đổi.

Những trường hợp dễ làm thời gian lưu tăng cao

1. Máy ép quá lớn so với sản phẩm

Đây là nguyên nhân khá thường gặp.

Ví dụ, một máy có khả năng phun lượng nhựa lớn nhưng sản phẩm thực tế chỉ sử dụng một lượng nhỏ nhựa cho mỗi chu kỳ. Khi đó, phần lớn nhựa trong barrel không được sử dụng hết ngay.

Nhựa tiếp tục nằm trong vùng gia nhiệt và làm tăng thời gian lưu trong xi lanh ép phun.

Do đó, khi lựa chọn máy ép, không nên chỉ quan tâm đến lực kẹp khuôn. Lượng shot thực tế cũng cần phù hợp với sản phẩm.

2. Chu kỳ ép quá dài

Nếu thời gian giữa các lần phun tăng lên, lượng nhựa nằm trong barrel cũng có thể chịu nhiệt lâu hơn.

Chu kỳ dài có thể đến từ:

• Thời gian làm nguội cao.

• Khuôn có hệ thống giải nhiệt chưa phù hợp.

• Thời gian giữ áp quá dài.

• Robot lấy sản phẩm mất nhiều thời gian.

• Máy phải chờ giữa các công đoạn.

Nếu không kiểm soát, thời gian lưu trong xi lanh ép phun sẽ tăng dù nhiệt độ cài đặt không thay đổi.

3. Tốc độ phun và tốc độ quay trục vít không phù hợp

Tốc độ trục vít ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình plastic hóa và mức độ chịu lực cắt của vật liệu.

Nếu tốc độ quá cao, nhiệt sinh ra do ma sát và lực cắt có thể làm nhiệt độ thực tế của nhựa cao hơn nhiệt độ cài đặt.

Ngược lại, nếu tốc độ quá thấp trong khi chu kỳ sản xuất kéo dài, nhựa có thể lưu lại lâu hơn.

Do đó, cần đánh giá đồng thời:

Nhiệt độ + tốc độ trục vít + back pressure + thời gian lưu + thời gian chu kỳ.

Không nên điều chỉnh riêng từng thông số mà không xem xét mối liên hệ giữa chúng.

4. Máy dừng nhưng nhựa vẫn nằm trong barrel

Khi máy dừng trong thời gian dài để:

• Nghỉ giữa ca.

• Chờ nguyên liệu.

• Chờ khuôn.

• Xử lý lỗi máy.

• Thay đổi đơn hàng.

nếu nhựa vẫn nằm trong vùng gia nhiệt thì thời gian tiếp xúc với nhiệt tiếp tục tăng.

Đây là một nguyên nhân quan trọng gây cháy nhựa, đặc biệt với những loại vật liệu nhạy nhiệt.

Sau thời gian dừng máy, phần nhựa tồn trong barrel có thể bị biến chất và đi ra trong những shot đầu tiên khi máy hoạt động trở lại.

Thời gian lưu trong xi lanh ép phun ảnh hưởng đến từng loại màu như thế nào?

Mức độ ảnh hưởng không giống nhau đối với tất cả các màu.

Màu trắng

Màu trắng thường dễ nhận biết hiện tượng ngả vàng nhất.

Chỉ một thay đổi nhỏ về màu nền cũng có thể khiến sản phẩm khác biệt rõ ràng so với mẫu chuẩn.

Màu vàng, cam và đỏ

Các màu sáng hoặc có tone ấm có thể thay đổi sắc độ khi nhựa nền bị tác động nhiệt quá lâu.

Sản phẩm có thể chuyển sang tone:

• Đậm hơn.

• Tối hơn.

• Nâu hơn.

• Kém tươi hơn.

Màu xanh và xanh dương

Màu có thể bị thay đổi tone hoặc giảm độ sáng khi nền nhựa bị phân hủy.

Trong một số trường hợp, sản phẩm nhìn có vẻ tối hơn dù tỷ lệ masterbatch không thay đổi.

Màu đen

Màu đen có thể khó nhận biết sự thay đổi tone hơn các màu sáng. Tuy nhiên, tình trạng lưu nhựa quá lâu vẫn có thể gây:

• Đốm cháy.

• Vệt bóng không đồng đều.

• Cặn đen.

• Điểm màu khác thường.

Vì vậy, không nên cho rằng màu đen không bị ảnh hưởng bởi thời gian lưu trong xi lanh ép phun.

Cách kiểm tra thời gian lưu trong xi lanh ép phun

Khi xảy ra hiện tượng lệch màu, kỹ thuật viên nên kiểm tra theo từng bước thay vì lập tức tăng hoặc giảm tỷ lệ masterbatch.

Bước 1: Kiểm tra lượng shot thực tế

Xác định lượng nhựa được sử dụng trong mỗi chu kỳ.

Sau đó so sánh với khả năng chứa và khả năng phun của máy.

Nếu shot quá nhỏ so với dung tích barrel, cần xem xét nguy cơ thời gian lưu quá dài.

Bước 2: Kiểm tra thời gian chu kỳ

Ghi nhận:

• Thời gian phun.

• Thời gian giữ áp.

• Thời gian làm nguội.

• Thời gian định lượng.

• Tổng chu kỳ.

Nếu chu kỳ tăng nhưng lượng nhựa sử dụng mỗi shot không đổi, cần đánh giá lại lượng nhựa đang lưu trong máy.

Bước 3: Kiểm tra nhiệt độ thực tế của nhựa

Không nên chỉ nhìn nhiệt độ cài đặt.

Cùng một mức nhiệt trên bảng điều khiển nhưng nhiệt độ thực tế của nhựa có thể khác do:

• Ma sát.

• Tốc độ trục vít.

• Back pressure.

• Thiết kế trục vít.

• Tình trạng gia nhiệt.

Bước 4: Kiểm tra màu của shot đầu tiên và shot sau đó

Nếu màu sản phẩm thay đổi rõ rệt ở những shot đầu sau khi máy dừng hoặc sau một khoảng thời gian nhất định, đây là dấu hiệu đáng chú ý.

Có thể thu riêng từng shot để so sánh màu.

Nếu màu thay đổi theo thời gian chạy máy, cần kiểm tra lại lịch sử nhiệt của vật liệu.

Cách giảm thời gian lưu và hạn chế nhựa bị cháy

Điều chỉnh lượng shot phù hợp với máy

Không nên sử dụng máy có dung tích quá lớn cho một sản phẩm có lượng nhựa sử dụng rất nhỏ nếu có lựa chọn máy phù hợp hơn.

Đây là một trong những cách trực tiếp để giảm thời gian lưu trong xi lanh ép phun.

Tối ưu nhiệt độ gia công

Nhiệt độ cần phù hợp với từng loại nhựa và hệ masterbatch.

Không nên tăng nhiệt độ quá cao chỉ để cải thiện khả năng chảy của vật liệu nếu máy và khuôn đã có điều kiện plastic hóa phù hợp.

Kiểm soát tốc độ trục vít và back pressure

Tốc độ trục vít và back pressure quá cao có thể tạo thêm nhiệt do lực cắt.

Nếu sản phẩm xuất hiện dấu hiệu nhựa bị vàng hoặc cháy, cần kiểm tra lại hai thông số này cùng với nhiệt độ barrel.

Hạn chế để nhựa nằm trong barrel khi máy dừng lâu

Nếu máy dừng trong thời gian dài, cần thực hiện quy trình xử lý vật liệu phù hợp với loại nhựa đang sử dụng.

Đặc biệt với các vật liệu nhạy nhiệt, không nên để nhựa nằm lâu trong barrel ở nhiệt độ gia công.

Vệ sinh barrel và trục vít khi đổi màu

Nếu chuyển từ màu đậm sang màu sáng hoặc từ vật liệu này sang vật liệu khác, lượng nhựa cũ còn lại trong barrel có thể gây nhiễm màu.

Trong trường hợp này, hiện tượng lệch màu không chỉ đến từ thời gian lưu trong xi lanh ép phun mà còn liên quan đến lượng vật liệu tồn trong máy.

Có nên tăng hoặc giảm masterbatch khi màu bị lệch?

Không nên điều chỉnh ngay tỷ lệ masterbatch nếu chưa xác định nguyên nhân.

Ví dụ, sản phẩm bị vàng hơn có thể khiến người vận hành nghĩ rằng cần tăng hoặc giảm masterbatch màu. Tuy nhiên, nếu nguyên nhân thực tế là nhựa bị phân hủy do lưu quá lâu, thay đổi tỷ lệ masterbatch có thể chỉ làm màu thay đổi tạm thời mà không giải quyết được vấn đề.

Quy trình kiểm tra nên ưu tiên:

Nguyên liệu → masterbatch → nhiệt độ → thời gian lưu → tốc độ trục vít → back pressure → áp suất phun → khuôn → điều kiện làm mát.

Cách tiếp cận này giúp xác định đúng nguyên nhân và hạn chế việc thay đổi công thức màu không cần thiết.

Thời gian lưu cần được kiểm soát cùng với hệ màu masterbatch

Trong thực tế, độ ổn định màu không chỉ phụ thuộc vào pigment hoặc masterbatch.

Một hệ màu được thiết kế phù hợp vẫn có thể cho kết quả khác nhau nếu điều kiện ép phun thay đổi quá nhiều.

Khi phát triển hoặc điều chỉnh color masterbatch, cần xem xét cả:

• Loại nhựa nền.

• Nhiệt độ gia công.

• Thời gian lưu.

• Tốc độ trục vít.

• Lực cắt.

• Tỷ lệ let-down.

• Độ phân tán pigment.

• Độ ổn định nhiệt của hệ màu.

Đặc biệt, với sản phẩm yêu cầu màu sắc đồng đều giữa nhiều máy hoặc nhiều dây chuyền, việc xác định điều kiện ép phun tiêu chuẩn ngay từ đầu sẽ giúp giảm đáng kể hiện tượng lệch màu.

Bạn có thể tham khảo thêm các nội dung kỹ thuật khác tại chuyên mục Tin tức của POLYMAST để theo dõi các bài viết về masterbatch, pigment, nguyên liệu nhựa và xử lý lỗi màu trong quá trình ép phun.

Thời gian lưu trong xi lanh ép phun là một thông số quan trọng nhưng thường bị bỏ qua khi xử lý lỗi màu. Khi nhựa nằm trong barrel quá lâu, vật liệu có thể chịu tác động nhiệt và lực cắt trong thời gian dài, dẫn đến phân hủy, ngả vàng, sẫm màu, xuất hiện đốm cháy hoặc làm màu sản phẩm lệch so với mẫu chuẩn.

Để kiểm soát màu ổn định, doanh nghiệp nên đánh giá đồng thời dung tích máy, lượng shot, thời gian chu kỳ, nhiệt độ nhựa, tốc độ trục vít, back pressure và điều kiện dừng máy. Khi những yếu tố này được kiểm soát, hệ masterbatch cũng có điều kiện hoạt động ổn định hơn.

CÔNG TY TNHH POLYMAST - POLYMAST CO.,LTD. cung cấp giải pháp color masterbatch, pigment, phụ gia và hỗ trợ kỹ thuật liên quan đến màu sắc trong gia công nhựa. Với các trường hợp sản phẩm bị ngả vàng, cháy nhựa hoặc lệch màu trong quá trình ép phun, cần đánh giá cả nguyên liệu và điều kiện gia công trước khi thay đổi công thức màu.

Thông tin liên hệ:

• Địa chỉ: Số 44, Mạc Đỉnh Chi, KP 10, Phường Trấn Biên, TP. Đồng Nai, Việt Nam

• Hotline: 0902.647.801

• Email: sales@hoachatpolymast.com

• Website: https://hoachatpolymast.com/