Nguyên nhân và Giải pháp cho hiện tượng Co Ngót, Lõm của sản phẩm nhựa sau khi ép phun
Nguyên nhân và Giải pháp cho Hiện tượng Co Ngót, Lõm của Sản phẩm Nhựa sau khi Ép Phun
Trước tiên, cần hiểu rằng hầu hết các vật liệu đều có hiện tượng "nở khi nóng và co lại khi lạnh," và sản phẩm nhựa cũng không ngoại lệ. Khi ép phun, nhựa được làm nóng chảy ở nhiệt độ cao và sau đó được bơm vào khuôn để tạo hình qua quá trình làm mát. Vì vậy, sản phẩm nhựa sau khi lấy ra khỏi khuôn sẽ tự nhiên xảy ra hiện tượng co ngót (shrinkage). Đây là điều hiển nhiên và trong tài liệu kỹ thuật của tất cả các loại nhựa đều có ghi rõ về tỷ lệ co ngót của vật liệu.
Thông thường, vấn đề co ngót chủ yếu là do sự co ngót không đều tại một số vị trí của sản phẩm, dẫn đến vấn đề về bề mặt. Ngoài ra, còn có hai hiện tượng tương tự về mặt bề ngoài như "thiếu nguyên liệu" (shot short) và "hơi bị giữ lại" (air traps), thường bị nhầm lẫn là hiện tượng co ngót. Dưới đây là nguyên nhân và giải pháp cho ba hiện tượng gây ra co ngót và lõm bề mặt:
1. Không Đủ Lượng Nhựa (Shot Short)
Hiện tượng co ngót do khoang khuôn không được bơm đủ lượng nhựa, thường do lượng nhựa nạp không đủ, áp suất ép không đủ, hoặc do sản phẩm có độ dày không đồng đều.
- Giải pháp:
- Tăng áp suất ép hoặc kéo dài thời gian ép để tăng lượng nhựa bơm vào.
- Tăng áp suất giữ và kéo dài thời gian giữ để đảm bảo nhựa được điền đầy khuôn.
- Tăng lượng nguyên liệu nạp vào.
- Mở rộng kích thước cổng hoặc điều chỉnh vị trí cổng vào những nơi dễ xảy ra co ngót.
- Tăng tốc độ ép phun để ngăn nhựa đông cứng quá sớm trong khuôn, gây cản trở lượng nhựa điền vào.
- Giảm tốc độ ép với các khuôn có hệ thống làm nóng trước để nhựa có thể hoàn toàn điền vào khuôn.
- Giảm tốc độ khi đi qua các phần dày của sản phẩm.
2. Hơi Bị Giữ Lại (Entrapped-air, Air Traps)
Hiện tượng "hơi bị giữ lại" xảy ra khi không khí không thể thoát ra khỏi khuôn, khiến nhựa không thể bơm vào được mọi góc khuôn, gây ra hiện tượng thiếu liệu.
- Giải pháp:
- Thêm lỗ thoát khí trên khuôn để không khí có thể thoát ra ngoài. Tuy nhiên, những lỗ thoát khí này có thể tạo ra vết xước (flash) sau một thời gian sử dụng.
- Giảm tốc độ ép để không khí có thời gian thoát ra khỏi khuôn trước khi nhựa được bơm đầy.
- Thay đổi vị trí cổng bơm nhựa để dòng chảy của nhựa trong khuôn thay đổi, từ đó thay đổi vị trí của không khí còn sót lại.
3. Co Ngót Do Làm Mát Không Đồng Đều
Hầu hết các vật liệu đều có hiện tượng "nở khi nóng và co lại khi lạnh." Đối với sản phẩm nhựa, các phần dày hơn sẽ co lại nhiều hơn khi làm mát, dẫn đến co ngót không đều.
Hãy tưởng tượng một sản phẩm nhựa dạng tròn có độ dày 2.0 cm sau khi ép phun. Lớp nhựa bên ngoài tiếp xúc với không khí sẽ làm mát trước và thể tích của nó cũng sẽ giảm đầu tiên. Tuy nhiên, nhiệt độ ở giữa sản phẩm vẫn còn cao do bị bao quanh nên không thể nguội nhanh. Lúc này, phần nhựa bên ngoài đã bắt đầu làm mát, co lại và kéo theo phần nhựa bên trong chưa làm mát. Do đó, các vị trí làm mát sau cùng sẽ bị giảm thể tích nhiều nhất, dẫn đến xuất hiện dấu hiệu co ngót ở lớp giữa, giữa vòng trong và vòng ngoài của sản phẩm.
Áp dụng khái niệm này vào các thiết kế sản phẩm nhựa có độ dày không đồng đều, ví dụ như một sản phẩm vuông 5 cm với độ dày 2 cm, có viền lồi rộng 0.5 cm và dày 0.5 cm ở giữa các cạnh. Phần viền mỏng hơn (0.5 cm x 0.5 cm) sẽ nguội trước và co lại để định hình. Tuy nhiên, phần giữa dày hơn (5 cm x 5 cm) sẽ nguội sau, thể tích cũng sẽ giảm sau. Lúc này, dấu hiệu co ngót sẽ xảy ra ở bề mặt giữa trên và dưới vì các cạnh viền đã nguội trước và không còn nhựa để co lại, do đó nó sẽ "lấy" nhựa từ bề mặt giữa trên và dưới.
- Giải pháp cho vấn đề co ngót do làm mát không đều:
- Kéo dài thời gian làm mát. Một số khuôn được thiết kế với các đường dẫn nước làm mát tại các vị trí có độ dày cao, hoặc kéo dài thời gian làm mát trong khuôn để cân bằng tốc độ làm mát.
- Thiết kế rãnh tại vị trí dễ xảy ra co ngót. Vì co ngót xảy ra do tốc độ làm mát chậm, việc thiết kế rãnh để tăng diện tích tiếp xúc với không khí giúp tăng tốc độ làm mát và giảm hiện tượng co ngót.
- Giảm nhiệt độ khuôn để giảm chênh lệch nhiệt độ giữa sản phẩm và môi trường khi làm mát.
