تعریف و دامنه مشکل: تغییر رنگ در دستگاه تزریق پلاستیک چیست؟
در ساده‌ترین تعریف، تغییر رنگ زمانی رخ می‌دهد که قطعه خروجی از دستگاه تزریق پلاستیک از رنگ هدف فاصله بگیرد؛ این فاصله می‌تواند به شکل زردی، قهوه‌ای‌شدن، سیاهی نقطه‌ای، کِدری یا حتی طیف رنگی ناهمگن (Streak) بروز کند. منشأ این تغییر، یا حرارتی/شیمیایی است (اکسیداسیون، سوختگی، هیدرولیز)، یا فیزیکی/اختلاطی (سوءتوزیع پیگمنت، آلودگی، سایش).
۱۲ علت اصلی تغییر رنگ در دستگاه تزریق پلاستیک
1) پروفایل دمایی نامناسب در دستگاه تزریق دمای بیش‌ازحد سیلندر، نازل یا هیترهای مناطق مختلف می‌تواند موجب اکسیداسیون و سوختگی پلیمر شود. دمای پایین نیز ویسکوزیته را بالا می‌برد و باعث تنش برشی و نقاط داغ موضعی می‌شود که نتیجه آن تغییر رنگ است.
2) زمان ماند زیاد (Residence Time) در دستگاه تزریق پلاستیک
ماند طولانی مذاب در سیلندر، مخصوصاً در دورهای تولید با توقف‌های مکرر، موجب تجزیۀ حرارتی و تیره‌شدن پلیمر می‌شود.
3) رطوبت مواد اولیه و هیدرولیز
پلیمرهای حساس به رطوبت (مانند PET، PA و PC) در صورت خشک‌نشدن استاندارد دچار هیدرولیز می‌شوند؛ نتیجه، کاهش وزن مولکولی، زردی، کدری و افت خواص مکانیکی است. این ایراد در دستگاه تزریق پلاستیک بسیار شایع است.
4) آلودگی متقاطع (Cross-Contamination)
تغییر ناگهانی از رنگ تیره به روشن بدون Purge مناسب، یا وجود ضایعات/گردوغبار در قیف می‌تواند رگه‌های رنگی و نقاط سیاه ایجاد کند.
5) مستربچ نامناسب یا دوزدهی غیردقیق
پیگمنت‌های ناپایدار حرارتی، حامل (Carrier) ناسازگار با پلیمر پایه، یا خطای توزین/دوزینگ، از دلایل پرتکرار تغییر رنگ در دستگاه تزریق پلاستیک است.
6) سایش ماردون و سیلندر
سایش فلزی ایجاد نقاط داغ و گیرکردگی موضعی می‌کند؛ تراشه‌های فلزی یا پلیمرهای کربنیزه‌شده می‌توانند لکه‌های تیره ایجاد کنند.
7) طراحی نامناسب گیت/راهگاه/نازل
گیت باریک و مسیرهای طولانی، برش بیش‌ازحد و گرمایش ویسکوز را افزایش می‌دهد و منجر به تغییر رنگ و رگه‌های سوخته می‌شود.
8) هواگرفتگی و اکسیداسیون
محبوس شدن هوا در حفره/راهگاه سبب نقاط قهوه‌ای/سیاه ناشی از اکسیداسیون می‌شود.
9) چرخه‌های توقف/راه‌اندازی و Purge ناکافی
راه‌اندازی‌های مکرر بدون پاک‌سازی، توده‌های سوخته باقی‌مانده را به جریان بعدی وارد می‌کند و تغییر رنگ مقطعی ایجاد می‌شود.
10) درصد ضایعات آسیابی (Regrind) بالا
ضایعات با سابقه حرارتی قبلی، مستعد تغییر رنگ ثانویه هستند؛ آلودگی ذرات خارجی در آسیابی نیز ریسک را بالا می‌برد.
11) پایدارکننده‌های ناهماهنگ (UV/Heat Stabilizers)
عدم تعادل Additive Package می‌تواند به زردی/کدری و تغییر رنگ در نور/حرارت منجر شود.
12) کیفیت هوای فشرده و روغن هیدرولیک
بخارات روغن یا ذرات از خط هوای فشرده، و نشت‌های هیدرولیک می‌تواند آلودگی رنگ ایجاد کند.
جدول عیب‌یابی سریع تغییر رنگ در دستگاه تزریق پلاستیک
| نشانه | علت محتمل | راهکار در دستگاه تزریق پلاستیک |
|---|---|---|
| زردی یکنواخت | رطوبت، دمای بیش‌ازحد، زمان ماند زیاد | خشک‌کردن استاندارد، کاهش دمای زون‌ها، کوتاه‌کردن سیکل |
| نقاط سیاه (Black Specks) | آلودگی، سوختگی، سایش ماردون/سیلندر | Purge، سرویس ماردون/سیلندر، فیلتر مواد |
| رگه‌های رنگی (Streak) | اختلاط ضعیف، دوزدهی مستربچ ناپایدار | بالانس مارپیچ، کالیبراسیون دوزر، تغییر مستربچ |
| قهوه‌ای‌شدن لبه‌ها | برش زیاد در گیت/راهگاه، ونتینگ ضعیف | افزایش مقطع گیت، بهبود ونت، تنظیم سرعت تزریق |
| کدری سطحی | رطوبت، دمای قالب پایین | خشک‌کن مناسب، افزایش دمای قالب |
تنظیمات فرآیندی دستگاه تزریق پلاستیک برای کنترل تغییر رنگ
پروفایل دما در دستگاه تزریق پلاستیک
- زون فید، کامپرشن و متریگ را با شیب ملایم تنظیم کنید تا از نقاط داغ جلوگیری شود.
- دمای نازل را کمی کمتر از آخرین زون تنظیم کنید تا سوختگی موضعی کاهش یابد.
سرعت/فشار تزریق در دستگاه تزریق پلاستیک
- سرعت تزریق بیش‌ازحد = برش زیاد = تغییر رنگ؛ بالانس کنید.
- فشار نگهدار بیش‌ازحد می‌تواند گرمایش ویسکوزی ایجاد کند؛ منحنی فشار را آنالیز کنید.
سوئیچ V/P و زمان نگهدار
- سوئیچ زودهنگام: پرنشدن و هواگرفتگی → تغییر رنگ موضعی.
- سوئیچ دیرهنگام: برش و دمای اضافی → قهوه‌ای شدن لبه‌ها.
بک‌پرشر (Back Pressure)
بک‌پرشر بالا اختلاط را بهبود می‌دهد اما گرمایش اضافی می‌آورد. مقدار بهینه را با آزمون پله‌ای بیابید تا در دستگاه تزریق پلاستیک هم اختلاط مطلوب و هم عدم سوختگی حاصل شود.
مدیریت مواد و مستربچ در دستگاه تزریق پلاستیک
انتخاب مستربچ پایدار حرارتی
از تأمین‌کننده بخواهید داده‌های پایداری حرارتی (TGA/DSC) و سازگاری Carrier با پلیمر پایه را ارائه کند. در دستگاه تزریق پلاستیک، اختلاف حامل (مثلا PE در پلیمر PC) منجر به رگه و تغییر رنگ می‌شود.
رطوبت‌گیری حرفه‌ای
- PET: 160–180°C به‌مدت 4–6 ساعت؛ نقطه شبنم ≤ -40°C.
- PA: 80–90°C به‌مدت 3–5 ساعت.
- PC: 110–120°C به‌مدت 3–4 ساعت.
هشدار: از جذب مجدد رطوبت بین خشک‌کن و قیف جلوگیری کنید (لوله دوجداره عایق).
مدیریت Regrind
برای محصولات ظاهری، درصد آسیابی را حداقلی نگه دارید و کیفیت آن را با غربال‌گری ثابت بررسی کنید. در دستگاه تزریق پلاستیک، تغییرات ترکیب آسیابی می‌تواند به تغییر رنگ ناگهانی منجر شود.
نگهداری و پایش وضعیت دستگاه تزریق پلاستیک
- بازرسی دورهای ماردون/سیلندر از نظر سایش، خوردگی و تجمع کربنی.
- کالیبراسیون ترموکوپل‌ها و کنترل صحت نمایشگرهای دما/فشار.
- نشت‌یابی هیدرولیک و بررسی کیفیت هوای فشرده (فیلتر/درایر).
- رویه استاندارد Purge برای تعویض رنگ/مواد با لیست مواد پاک‌کننده مجاز.
اجرای برنامه تعمیرات پیشگیرانه دستگاه تزریق پلاستیک رویکردی کلیدی برای پیشگیری از تغییر رنگ است.
چک‌لیست کنترل کیفیت روزانه برای دستگاه تزریق
- ثبت لاگ دمای زون‌ها، نازل و قالب در ابتدای شیفت.
- کنترل نقطه شبنم خشک‌کن و زمان اقامت مواد در هاپر.
- بازرسی بصری قیف، فیلتر و مسیر مواد برای آلودگی.
- اجرای Purge کوتاه پس از هر توقف بیش از ۵ دقیقه.
- پایش درصد مستربچ/آسیابی و اعتبارسنجی کالیبراسیون دوزر.
- نمونه‌برداری قطعه و ثبت CIELAB/ΔE اگر ابزار اندازه‌گیری رنگ دارید.
پرسش‌های پرتکرار درباره تغییر رنگ در دستگاه تزریق
رنگ مواد پلاستیک2
چطور بفهمیم مشکل از فرآیند است یا از مواد/رنگ؟
با ثابت نگه‌داشتن مواد و تغییر گام‌به‌گام تنظیمات (DoE کوچک) منبع را جدا کنید؛ سپس برعکس. نتایج را مستند کنید.
چه زمانی باید ماردون/سیلندر را بازبینی کنیم؟
وقتی با وجود تنظیمات درست، نقاط سیاه تداوم دارد یا فشار/دمای فرایند غیرطبیعی است، بازبینی مکانیکی پیشنهاد می‌شود.
