- Dùng trục cuộn khác để thay thế, tiếp tục tiến hành vận hành hệ thống.
5.2.1.Khuyết tật màng:
CHƯƠNG 5: SẢN PHẨM
5.2.1.Khuyết tật màng:
5.2.1.1. Màng bị vảy cá:
Vảy cá là một khuyết tật xuất hiện trên bề mặt màng. Nó giống như vỏ cam hay da cá nhám. Bề mặt màng xuất hiện nhiều đường lượn sóng. Nguồn gốc của vấn đề là do ứng suất trượt quá lớn khi hỗn hợp nhựa nóng chảy đi qua đầu die, vì thế chỉ cần làm giảm ứng suất này là có thể loại bỏ loại khuyết tật trên. Để giảm ứng suất trượt, ta phải giảm tốc độ trượt hay tăng độ nhớt hỗn hợp chảy.
Hình 5.1. Màng bị vảy cá
Cách đơn giản để giảm độ nhớt là tăng nhiệt độ của hỗn hợp nhựa nóng chảy khi đi qua đầu die dẫn đến giảm ứng suất trượt, tăng nhiệt độ của hỗn hợp chảy bằng cách tăng nhiệt độ đầu die. Một giải pháp khác là thêm chất bôi trơn nội vào
thành phần nguyên liệu. Đầu tiên, nó có thể cho phép các polymer chảy với ứng suất nội nhỏ. Thứ hai, nó sẽ để lại một lớp phủ mỏng trên bề mặt bên trong đầu die, làm nguyên liệu chảy qua đầu die ít bị dính.
Giảm tốc độ trượt để loại bỏ vảy cá có thể được thực hiện bằng nhiều cách. Phương pháp đầu tiên là tăng khoảng cách đầu die. Sự thay đổi này đòi hỏi gia tăng tốc độ dòng (tăng tỷ lệ đẩy lên) để đảm bảo chiều dày màng và đường kính bong bóng không đổi. Phương pháp khác là giảm tốc độ dòng chảy qua đầu die bằng cách giảm tốc độ trục vít.
5.2.1.2. Màng bị gel:
Gel, hay còn được gọi là mắt cá (fisheyes), là những giọt cứng nhỏ đóng trong màng hay dính trên bề mặt màng. Chúng là chất rắn không tan chảy hoặc cũng có thể được hình thành do nguyên liệu tan chảy không hoàn toàn. Gel có nguồn gốc từ nguyên liệu thô hoặc phát sinh trong quá trình đùn.
Hình 5.2. Nhựa cháy tạo thành ké trên màng
Gel xuất hiện khi polymer bị cháy trong quá trình ép đùn. Hiện tượng này xảy ra do nhiệt độ quá cao, nhưng nguyên nhân phổ biến nhất là thời gian ép đùn quá lâu. Khi polymer bị dính trên trục vít hay trong đầu die, nó sẽ bị cháy khi nhiệt độ đùn quá cao. Gel cũng có thể xuất hiện do phát sinh nhiệt cục bộ trong đầu đùn.
Giải pháp khả thi là điệu chỉnh nhiệt độ quá trình đùn thích hợp. Ngoài ra cũng có thể khắc phục lỗi này bằng cách cho chất bôi trơn chống bám dính vào máy đùn để giảm lượng nhựa dính trong đầu die và máy đùn, tuy nhiên giải pháp này ít sử dụng do các chất bôi trơn thường ăn mòn trục vít cũng như đầu die.
5.2.1.3. Độ dày không đồng đều:
Mục tiêu quan trọng nhất đối với người điều khiển máy ép đùn là phải làm cho màng có độ dày đồng đều. Phải tốn nhiều công sức cho việc giữ độ dày màng đồng đều trong suốt thời gian sản xuất. Độ dày không đều sẽ làm màng không đạt tiêu chuẩn, tốn thời gian thay đổi máy móc, và một lượng lớn màng phế liệu. Việc này làm giảm đáng kể lợi nhuận do tiêu thụ nguyên liệu quá mức.
Độ dày không đều có thể được chia làm hai trường hợp: phụ thuộc thời gian hay phụ thuộc vị trí. Đối với trường hợp phụ thuộc thời gian, chiều dày thay đổi do bộ phận định hướng (MD) màng hay do xì nhựa. Ngoài ra, độ dày không đều có thể
do bộ phận gia nhiệt cho máy đùn không ổn định dẫn đến những thay đổi trong tốc độ chảy của polymer.
Cuối cùng, bong bóng không ổn định có thể dẫn đến độ dày không đều. Bong bóng không ổn định là hình dạng của các bong bóng thay đổi theo thời gian. Những thay đổi hình dạng bong bóng ảnh hưởng trực tiếp đến độ dày. Trong một số trường hợp, nâng đường làm nguội, tăng tốc độ thổi không khí hay giảm nhiệt độ không khí có thể ổn định tình trạng này. Ngoài ra, ta có thể điều chỉnh vòng khí đến gần bong bóng, giảm tỷ lệ làm mát hay tăng thông lượng polymer cũng có thể giải quyết vấn đề này. Bong bóng không ổn định gồm các trường hợp sau:
Hình 5.3. Bảy loại hình dạng bong bóng
• "Bong bóng gợn sóng" xuất hiện khi có sự thay đổi liên tục đường kính bong
bóng. Nó xảy ra khi hỗn hợp chảy được kéo dài quá nhanh (ví dụ, tỷ lệ đưa lên khá lớn). Giải pháp để giảm tỷ lệ đưa lên là tăng tốc độ hỗn hợp chảy.
• "Bong bóng xoắn ốc bất ổn định" (còn được gọi là "ngoằn ngoèo") xảy ra khi
bong bóng xoay xung quanh khi nó ra khỏi vòng không khí. Điều này thường do đường làm nguội quá thấp và không cho phép không khí xung quanh làm
mát bong bóng. Điều chỉnh tăng đường làm nguội hay tăng thông lượng, được sử dụng để giải quyết vấn đề này.
• "Đường làm nguội dao động" được xem như là chuyển động lên xuống của
điểm đầu tiên bong bóng đạt đến đường kính tối đa của nó. Nó có thể bắt nguồn từ nhiều nguyên nhân, chẳng hạn như thay đổi áp lực đầu ra máy đùn (xì nhựa) hay thay đổi điều kiện môi trường xung quanh bong bóng (ví dụ như gió thổi). Xì nhựa có thể được ổn định bằng cách cải thiện việc cấp liệu nguyên liệu rắn và hỗn hợp chảy.
• "Bong bóng võng xuống" được coi là bong bóng mở rộng với đường kính tối
đa của nó trong một chiều cao rất ngắn. Đó là do quá trình làm mát không đầy đủ và việc giảm đường làm nguội.
• "Bong bóng bị rách" thường xuất hiện tại miệng đầu die khi tốc độ kéo dài
trên màng là quá cao. Khi màng được hút quá nhanh hoặc nguội quá nhanh, bong bóng có thể bị rách. Các giải pháp khả thi bao gồm tăng nhiệt độ miệng đầu die và giảm tỷ lệ thổi lên.
• "Bong bóng đong đưa" thường xảy ra khi chiều cao của đường làm nguội
thấp, làm cho đáy của bong bóng dao động. Các giải pháp như nâng cao đường làm nguội, giảm tốc độ quạt gió.
• "Bong bóng phập phồng" xảy ra khi không khí bên trong bong bóng tăng và (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
giảm theo chu kỳ. Điều này chủ yếu là do hệ thống làm mát bong bóng bên trong (IBC) có vấn đề. Các giải pháp như: kiểm tra các van IBC, máy thổi, và cảm biến.
5.2.1.4. Màng bị sọc:
Màng bị sọc do các nguyên nhân sau:
• Pha trộn không phù hợp
• Nhựa hoặc vấn đề bên ngoài ảnh hưởng đến đầu die
• Tạp chất trong vùng đầu die
Hình 5.4. Màng bị sọc
5.2.1.5. Độ bền cơ học kém:
Các tính chất cơ học phổ biến nhất đối với màng là độ bền kéo, độ kháng xé, độ bền va dập. Độ bền kéo và độ kháng xé được đo theo cả hai hướng ngang và dọc (MD và TD). Còn độ bền va đập được kiểm tra MD và TD cùng một lúc.
Tầm quan trọng của các đặc tính này của màng phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Yếu tố chính là loại polymer được sử dụng để làm màng. Tất cả các polymer có thể được xếp theo cơ tính vốn có của chúng. Một số chẳng hạn như nylon có cơ tính rất cao, và những loại khác như polyethylene tỷ trọng thấp có cơ tính tương đối thấp. Tất nhiên, người ta luôn luôn phải ghi nhớ rằng cơ tính không phải lúc nào cũng là đặc tính chất lượng quan trọng nhất mà giá cả của từng loại polymer cũng cần được quan tâm. Tuy nhiên, tính chất polymer quyết định cơ tính màng.
Yếu tố quyết định cơ tính màng là thành phần của hỗn hợp nguyên liệu nhập vào máy đùn. Trong khi các polymer quyết định các thuộc tính cơ bản thì các chất phụ gia có thể được sử dụng để thay đổi đáng kể những thuộc tính đó. Mặc dù một số phụ gia có ảnh hưởng không đáng kể đến tính chất cơ học, nhưng đa số lại có tác động lớn đến cơ tính màng. Ví dụ đối với sợi thủy tinh, chất gia cường được sử dụng để tăng độ bền kéo. Phụ gia cao su cải thiện độ bền va đập. Tuy nhiên, cũng
có một số chất phụ gia gây ra sự suy giảm các tính chất cơ học. Sử dụng lượng lớn nguyên liệu tái chế có thể làm giảm đáng kể cơ tính do sự xuống cấp của polymer.
Có một số quá trình ảnh hưởng đến tính chất cơ học, nhưng có lẽ ảnh hưởng đáng kể nhất đến từ quá trình định hướng phân tử truyền cho bong bóng trong quá trình kéo dài. Kéo dài theo chiều dọc và ngang có ảnh hưởng sâu sắc sự định hướng các chuỗi polymer dẫn đến ảnh hưởng cơ tính và độ bền va đập của màng. Với bất kỳ vật liệu, có thể tăng hoặc giảm cơ tính bằng cách thay đổi quá trình kéo dài. Nói chung, khi kéo dài theo một hướng, độ bền kéo tăng và độ bền xé giảm theo hướng đó. Mặt khác, cân bằng quá trình kéo dài trong cả hai hướng nhằm tối đa hóa độ bền va đập.
Có vài quá trình khác ảnh hưởng đến tính chất cơ học. Chiều cao đường làm nguội là thước đo tốc độ làm mát polymer có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc tinh thể vật liệu bán kết tinh như polyethylene (quá trình kéo dài cũng ảnh hưởng đến tỷ trọng và định hướng của tinh thể). Vật liệu tinh thể dày hơn và cứng hơn so với vô định hình, vì vậy số lượng tinh thể có ảnh hưởng mạnh độ bền kéo và độ bền va đập. Một số phương pháp thay đổi chiều cao đường làm nguội có ảnh hưởng đến tính chất cơ học: nhiệt độ và tốc độ làm mát không khí có thể được điều chỉnh thông qua các máy làm mát và quạt gió, tốc độ trục vít có thể được điều chỉnh để duy trì TUR không đổi, và nhiệt độ nóng chảy có thể được điều chỉnh thông qua các thông số nhiệt độ.
Yếu tố phụ có ảnh hưởng đến tính chất cơ học là thời gian lưu giữ trong máy đùn ép và bảo trì đầu die. Thời gian lưu giữ là độ dài thời gian của một phân tử polymer vẫn còn ở nhiệt độ cao trong máy ép đùn. Nó chủ yếu liên quan đến tốc độ trục vít, nhưng phụ thuộc vào các yếu tố khác như thiết kế trục vít, thiết kế đầu die, và áp lực đầu đùn. Khi cùng loại trục vít và đầu die, thời gian lưu giữ giảm khi tăng tốc độ trục vít và áp lực đầu đùn. Khi thời gian lưu giữ trung bình tăng, số lượng polymer xuống cấp cũng tăng. Điều này dẫn đến giảm tính chất cơ học. Vì vậy, tối ưu hóa cơ tính màng phải giảm thiểu thời gian lưu giữ.
Độ trong thấp do nhiều nguyên nhân gây ra nhưng có thể được chia thành hai dạng chính: nguyên liệu và quy trình. Vấn đề nguyên liệu gây ra độ trong thấp là do nhiễm bẩn hay giai đoạn tách nguyên liệu không tương thích. Nhiễm bẩn do chất bên ngoài (như bụi, các hạt bị xuống cấp hoặc nước), tạo ra đốm hay vệt trên màng. Giai đoạn tách nguyên liệu không tương thích là sự pha trộn không đúng các loại polymer hay chất phụ gia có thể dẫn đến giảm độ trong.
Hình 5.5. Màng có độ trong thấp
Các vấn đề dẫn đến độ trong thấp bao gồm dòng nhựa chảy trong đầu die, tốc độ làm mát thấp, vảy cá, bất ổn bề mặt trong đùn ghép. Dòng nhựa chảy trong đầu die làm giảm cả tính chất cơ học và quang học. Bên cạnh đó, tốc độ làm nguội ảnh hưởng độ kết tinh polymer, vì polymer kết tinh làm giảm độ trong nên tăng tốc độ làm nguội sẽ cải thiện đặc tính của màng. Vảy cá cũng ảnh hưởng đến độ trong. Bất kỳ kết cấu nào hình thành trên màng cũng làm giảm độ trong. Tương tự như vậy, nếu lớp giữa của sản phẩm đùn ghép bất ổn sẽ giảm độ trong.
5.2.1.7. Màng bị vàng sau khi xử lý corona:
Quá trình xử lý corona làm đứt các liên kết C – C hay C – H nên dẫn đến việc màng sẽ bị oxy hóa trong khi bảo quản và chuyển sang màu vàng. Để hạn chế việc này ta cần bảo quản cuộn màng tránh tiếp xúc nhiều với không khí bằng cách dùng những túi xốp đệm không khí bọc quanh cuộn màng giúp cho quá trình oxy hóa
Hình 5.6. Màng bị vàng sau khi xử lý corona
Ngoài ra còn một số khuyết tật màng như: màng bị cong vênh, dính lại với nhau, chiều rộng không đồng đều, nhiều nếp nhăn… Những khuyêt tật này thường ít xảy ra, nếu xảy ra thì chỉ cần điều chỉnh máy có thể giải quyết được.