مقدمه

این مقاله توسط تیم تحریریه بانک قالب تنظیم و برای کاربران علاقه مند به قالبسازی و مشتریان قالب‌های فورجینگ  نمایش داده شود

در فرآیند تزریق پلاستیک  ( قطعات خودرویی و صنعتی و…)، کیفیت محصول نهایی بر اساس یکپارچگی ظاهری و ساختاری ارزیابی می‌شود. یکی از عیوب ظاهری و فنی جدی که می‌تواند منجر به ضایعات انبوه شود، پدیده «رگه‌های قهوه‌ای» (Brown Streaks) است. این عیب به صورت خطوط یا رگه‌های تیره مایل به قهوه‌ای یا سیاه در سطح قطعه ظاهر می‌شود که نشان‌دهنده تخریب حرارتی پلیمر یا آلودگی در جریان مذاب است. شناسایی دقیق علت این پدیده برای جلوگیری از توقف خط تولید و کاهش هزینه‌های ضایعات ضروری است.

۱. تجزیه حرارتی پلیمر (Thermal Degradation)

شایع‌ترین علت ایجاد رگه‌های قهوه‌ای، پدیده «سوختگی» یا تجزیه زنجیره‌های مولکولی پلیمر است. زمانی که پلیمر بیش از حد در معرض حرارت قرار می‌گیرد، پیوندهای شیمیایی آن شکسته شده و کربن آزاد یا محصولات جانبی اکسید شده تولید می‌شوند که رنگ قهوه‌ای ایجاد می‌کنند.

• دمای بیش از حد: تنظیم دمای سیلندر (Barrel) بالاتر از محدوده مجاز دمای ذوب پلیمر، عامل اصلی است.
• توقف طولانی در سیلندر: اگر دستگاه برای مدت طولانی در حالت استندبای قرار بگیرد و جریان تزریق قطع شود، پلیمر موجود در سیلندر تحت تأثیر حرارت ثابت، دچار سوختگی می‌شود.
• تأخیر در تزریق: اگر زمان چرخه (Cycle Time) بسیار طولانی باشد یا سرعت تزریق بسیار پایین باشد، زمان ماند (Residence Time) پلیمر در ناحیه حرارتی زیاد شده و منجر به تغییر رنگ می‌شود.

۲. مشکلات مربوط به سیستم گرمایشی و کنترل دما

عدم دقت در سیستم کنترل دمای دستگاه می‌تواند باعث ایجاد نقاط داغ (Hot Spots) شود.

• خرابی هیترها: اگر هیترهای سیلندر به درستی کار نکنند یا کنترلر دما دچار خطا باشد، ممکن است در نقاطی از سیلندر، دما بسیار فراتر از حد استاندارد برود.
• اختلال در سنسورها: خرابی ترموکوپل‌ها باعث می‌شود سیستم تصور کند دما در محدوده نرمال است، در حالی که دمای واقعی بسیار بالاتر است.

۳. آلودگی مواد و مواد اولیه (Contamination)

گاهی اوقات مشکل از تنظیمات دستگاه نیست، بلکه از کیفیت مواد اولیه است.

• بازیافت نامناسب: استفاده از مواد بازیافتی (Regrind) که بیش از حد در فرآیندهای قبلی حرارت دیده‌اند، باعث ورود ذرات سوخته به جریان مذاب می‌شود.
• آلودگی متقاطع: مخلوط شدن ناخواسته دو نوع پلیمر با دماهای ذوب متفاوت یا ورود ذرات گرد و غبار و روغن به داخل قیف (Hopper).
• رطوبت بالا: وجود رطوبت در برخی پلیمرها (مانند PET یا Nylon) می‌تواند باعث واکنش‌های شیمیایی و تغییر رنگ در حین فرآیند شود.

۴. طراحی و هندسه اسکرو (Screw Design)

طراحی اسکرو و نحوه مخلوط کردن مواد در آن نقش حیاتی دارد.

• مناطق مرگ (Dead Zones): اگر طراحی اسکرو یا سیلندر دارای فضاهای خالی یا گوشه‌هایی باشد که مواد در آنجا به حرکت در نمی‌آیند، پلیمر در آن نقاط ساکن شده، سوخته و سپس به صورت رگه در کل قطعه پخش می‌شود.
• نسبت تراکم اسکرو: اگر نسبت تراکم (Compression Ratio) اسکرو برای نوع پلیمر مورد نظر مناسب نباشد، توزیع یکنواخت حرارت و فشار حاصل نمی‌شود که این امر می‌تواند منجر به سوختگی موضعی شود.

۵. مشکلات مربوط به ناحیه نازل (Nozzle)

نازل آخرین نقطه تماس پلیمر با قالب است و هرگونه مشکل در آن مستقیماً به سطح قطعه منتقل می‌شود.

• تجمع مواد در نازل: تجمع مواد قدیمی در انتهای نازل باعث ایجاد رگه‌های تیره در هر بار تزریق می‌شود.
• قطر نامناسب نازل: تنگ بودن بیش از حد نازل باعث ایجاد اصطکاک شدید و افزایش دمای موضعی (Shear Heating) در هنگام عبور پلیمر می‌شود.

نتیجه‌گیری و راهکارهای اصلاحی

رگه‌های قهوه‌ای در تزریق پلاستیک، زنگ خطری برای سلامت فرآیند تولید هستند. برای رفع این مشکل، گام‌های زیر توصیه می‌شود:

۱. بررسی پروفایل دمایی: ابتدا دماهای سیلندر و نازل را با ترمومتر کالیبره شده چک کنید تا از عدم وجود نقاط داغ اطمینان حاصل شود.

۲. مدیریت زمان ماند: اطمینان حاصل کنید که زمان ماند پلیمر در سیلندر با ویژگی‌های حرارتی ماده مطابقت دارد.

۳. پاکسازی دوره‌ای: از روش‌های پاکسازی (Purging) مناسب برای خروج مواد سوخته از نواحی مرده استفاده کنید.

۴. کنترل کیفیت مواد: استفاده از مواد خشک و بدون آلودگی و محدود کردن میزان مواد بازیافتی.

۵. بازبینی اسکرو: در صورت تکرار مشکل با وجود تنظیمات درست، طراحی اسکرو و سلامت هندسه سیلندر باید توسط متخصص بررسی شود.

با کنترل دقیق پارامترهای حرارتی و نگهداری صحیح از تجهیزات، می‌توان این عیب را به حداقل رساند و کیفیت یکپارچه محصول را تضمین کرد.