CÙNG THÔNG SỐ CÀI ĐẶT CÓ THU ĐƯỢC SẢN PHẨM GIỐNG NHAU?
Một trong những yếu tố quan trọng để đảm bảo sự ổn định của sản phẩm khi sản xuất hàng loạt (tạo ra các sản phẩm có chất lượng tương đồng) đó là đảm bảo thời gian phun là một hằng số (keep fill time constant)
Quá trình đúc là một quá trình rất phức tạp, luôn luôn xảy ra biến động. Ngay cả khi điều kiện đúc (thông số cài đặt máy) được cài đặt giống nhau giữa các lô sản xuất hoặc giữa các máy giống nhau thì kết quả thu được sản phẩm chưa chắc đã giống nhau. Điều này dẫn đến cùng 1 máy nhưng phải cài đặt thông số khác nhau cho mỗi lô sản xuất, hoặc mỗi máy có một chuẩn cài đặt riêng (mặc dù thông số và cấu tạo của máy là giống nhau)
Vậy để thu được kết quả là đầu ra ổn định, tạo ra các sản phẩm ổn định về chất lượng thì chúng ta nên bắt đầu từ đâu. Đầu tiên hãy chọn ra một thông số quan trọng và kiểm soát chúng. Thực tế thì không có luận điểm hay lý thuyết nào chỉ ra một cách chính xác thông số nào là thông số quyết định để đạt đầu ra (chất lượng sản phẩm) ổn định. Có quá nhiều thông số trong quá trình đúc, và dĩ nhiên chúng đều quan trọng. Tuy nhiên trong phạm vi mà tôi sưu tầm được trên các diễn đàn thì mọi người thường đề cập tới “fill time” – thời gian phun.
FILL TIME – THỜI GIAN PHUN
Fill time là thời gian tính từ lúc trục vít bắt đầu phun tới khi trục vít đạt được vị trí chuyển đổi VP (Velocity to Pressure). Thông số thời gian phun là giá trị thực tế thu được thông qua các thông số cài đặt máy đúc. Nó không phải là thông số được cài đặt, mà là kết quả đo lường thời gian thực tế mà trục vít di chuyển từ vị trí bắt đầu phun đến vị trí chuyển đổi VP
Tại sao mọi người lại chọn thời gian phun là thông số quan trọng. Bởi vì độ nhớt (viscosity) của nhựa có sự thay đổi dựa theo thực tế sản xuất (Ví dụ tỷ lệ phân phối hạt màu của nhựa MBB mỗi lần trục vít quay lấy nhựa, tỷ lệ giữa nhựa nguyên và nhựa tái, …). Khi độ nhớt thay đổi, dòng chảy và sự cân bằng của dòng nhựa khi chảy cũng sẽ thay đổi, dẫn đến sản phẩm bất ổn định.
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ NHỚT (VISCOSITY)
Trước khi đi vào việc thảo luận cách kiểm soát filling time, chúng ta cùng liệt kê các yếu tố ảnh hưởng tới độ nhớt. Trong đó có các yếu tố chúng ta có thể kiểm soát, và một số không thể kiểm soát.
- Filling time: Độ nhớt của nhựa thay đổi đáng kể khi tốc độ phun thay đổi. Về cơ bản, dù bạn có tin hay không thì có một thực tế là ‘nhiệt cắt’ (shear or shear rate) có tác động tới độ nhớt lớn hơn nhiệt độ xylanh.
- Nhiệt độ nóng chảy của nhựa: Sự biến động nhiệt độ của xylanh hoặc hot runner đều ảnh hưởng tới độ nhớt của nhựa
- Độ ẩm: Một số loại nhựa hút ẩm như PC, Nylon, PET… sẽ bị ảnh hưởng đến cấu trúc phân tử nếu không được sấy khô đúng cách theo khuyến cáo trong technical data sheet. Ngoài ra, lượng nước trong vật liệu cũng ảnh hưởng tới độ nhớt của nhựa. Mặc dù lượng nước này nhỏ và bị hút ẩm vào trong hạt nhựa, tuy nhiên nó sẽ trộn lẫn vào cấu trúc mạch carbon và ảnh hưởng tới chuỗi polymer.
- Thay đổi lot nhựa: Mặc dù nhà sản xuất có chuẩn hóa thông số các lot nhựa, nhưng độ nhớt của các lot nhựa vẫn là khác nhau vì nhiều yếu tố không thể kiểm soát tác động lên độ nhớt của nhựa (ví dụ như độ ẩm môi trường, máy tạo hạt…)
- Thời gian nạp nhựa: 80%~90% năng lượng làm nhựa nóng chảy đến từ nhiệt cắt, ma sát cắt trong quá trình trục vít quay nạp nhựa. Và thời gian nạp nhựa cũng là một giá trị dạng kết quả (result) của các thông số cài đặt (set points) như back press + screw rotate speed. Vậy nên khi thời gian nạp nhựa thay đổi thì độ nhớt của nhựa cũng sẽ thay đổi theo
- Chất phụ gia và thành phần loại nhựa: trong nhựa có nhiều thành phần phụ gia thêm vào, trong đó có một số chất ảnh hưởng tới độ nhớt của nhựa
- Nhiệt độ khuôn: Khi nhiệt độ khuôn thay đổi, độ nhớt của nhựa cũng ảnh hưởng theo (độ linh động của nhựa di chuyển trong khuôn phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ khuôn)
Với rất nhiều các yếu tố tác động đến độ nhớt ở trên, trong đó có một số yếu tố chúng ta có thể kiểm soát và những yếu tố không thể kiểm soát (ví dụ lot nhựa, độ ẩm môi trường, thời gian nạp nhựa khi có pha nhựa tái bị ảnh hưởng bởi kích thước hạt nhựa tái…). Do vậy, việc giảm thiểu tối đa sự biến đổi của thời gian phun (filling time) sẽ giúp thu được sản phẩm có chất lượng ổn định hơn.
Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về việc làm thế nào để giảm thiểu tối đa sự biến động của thời gian phun (fill time)