נעם, הצבע לא יצא לי!

מאת נעם שטהל, כימאי, מחלקת שירות לקוחות ב"כפרית".

מתוך "חדשות כפרית", גיליון 9, באדיבות "כפרית תעשיות בע"מ.

נעם שטהל מציג בפניכם, יצרני מוצרים בהזרקה ובשיחול, סדרה של שאלות שכיחות ואופייניות, המתחילות בדרך כלל במשפט "נעם, הצבע לא יצא לי...", ותשובות בצידן. ניתן ללמוד הרבה הן מהשאלות והן מהתשובות. כדאי לקרוא.

לפני שנתחיל, כמה מילות פתיחה: תהליך ההזרקה של כל מוצר, בכל מכונה ובכל תבנית, תלוי בגורמים רבים, והצבע הוא רק אחד מהם. חומר מסוים, אשר מעורבב עם תרכיז צבע מסוים ומעובד במכונה מסוימת, בתוך תבנית מסוימת, על-פי נתונים מסוימים של טמפרטורה, גזירה ולחץ פליטת ההיתך לתבנית, יקבל גוון שונה מאותו חומר, אשר מעורבב עם אותו תרכיז ומוזרק לתוך אותה תבנית במכונה אחרת. הדברים נכונים גם לגבי תהליכי שיחול וניפוח. חשוב גם לזכור, שלמרות שהעקרונות זהים בכל תמהיל של חומר/מכונה/מוצר, לניסיון ולהתנסות יש משקל רב בהתאמה מלאה ונכונה של הגוון למוצר.

אנו ב"כפרית" מתייחסים לכמה היבטים כאשר אנו מתאימים תרכיזי צבע לחומרים, וביניהם הדרישות של המשתמש הסופי מהמוצר, סוג המכונות העומדות לרשות היצרן ונתוני העיבוד. רק כאשר אנחנו מוּדָעים לכל הנתונים האלה, אנו יכולים לקבוע מה יהיו התרכיזים המתאימים.

השאלות והתשובות, המובאות להלן, מהוות מעין ראשי פרקים עיקריים לתופעות של כשלים בגיוון מוצרים בהזרקה ובשיחול ולדרכים להתגבר עליהן. כמובן, צוות מחלקת מכירות ושירות לקוחות ב"כפרית" ישמח להעניק תשובות ספציפיות לבעיות גיוון אחרות של מוצרי פלסטיק.

שאלה: הזרקתי מוצר, והגוון איננו אחיד על פני המוצר כולו. מה עושים?

תשובה: לבעיה זו סיבות רבות, אולם הנפוצה ביותר היא ערבוב לא מספיק ו/או לא מושלם בין חומר הגלם העיקרי לתרכיז הצבע. למשל, ייתכן שלמכונה יש כושר ערבוב נמוך. תשובה נוספת יכולה להיות קשורה לחוסר התאמה כימי בין הצבע לחומר העיקרי. הפתרונות המיידיים שאנו מציעים הם -

1. להגדיל את מינון התרכיז. מומלץ למנן לפחות 2% משקלית, ובמקרים קיצוניים אף 3%-4%;

2. להגביר את הלחץ האחורי במכונה, כדי להגביר את הלחץ בתוך הבורג ולהביא לערבוב יעיל יותר של הצבע בחומר העיקרי. בשיחול ניתן להשיג אפקט דומה על ידי שימוש ברשתות צפופות;

3. אם שני אלה אינם עוזרים, הבעיה נובעת, כנראה, מחוסר התאמה בין החומר העיקרי לנשא של תרכיז הצבע.

הערה: התופעה של חוסר אחידות בגוון נפוצה במוצרי הזרקה דקי דופן, בהם צמיגות חומר הגלם נמוכה ביותר. ככלל, צמיגות התרכיז צריכה להיות נמוכה מצמיגות החומר העיקרי. יצרנים שעברו מחומר אחד לשני צריכים לערוך הזרקות ניסיון עד שיגיעו לנוסחת צמיגויות נכונה.

שאלה: הזרקתי סדרת מוצרים, והגוון אחיד על פני המוצר כולו, אבל קיים חוסר אחידות בגוון בין מוצר למוצר בסדרה. מה עושים?

תשובה: הסיבה העיקרית לתופעה זו היא הממנן: ייתכן שהממנן מקולקל או לא מכוון, או שאיננו מתאים להספק המכונה. לכן צריך לבדוק את ציוד המינון. עוד צריך לזכור, שבמינון נפחי, תפוקת המינון אינה משתנה באופן ליניארי בהתאם לקצב ההזרקה או לקצב הזרמת החומר לאקסטרודר.

שאלה: ייצרתי סדרת מוצרים, וקיבלתי עליהם כתמי שרֵפה כהים, כמו הכתמים שמשאיר המגהץ. מה עושים?

תשובה: הכתמים מופיעים בדרך כלל סביב נקודת הכניסה של החומר לתבנית או בפסי החיבור בין זרימות ההיתך. לפעמים הכתם נראה כפרח, לפעמים כמו שמש, לפעמים כטבעות. בניפוח ובשיחול יופיעו הכתמים כקווי אורך. תופעה זו מורה, כי טמפרטורת ההיתך גבוהה מדי, והיא מגיעה לסף היציבות התרמית של החומר. הפתרון הוא להשתמש בתרכיזי צבע, שהעמידות התרמית שלהם מתאימה יותר לתנאי העיבוד.

הערות:

* ב"כפרית" אנו נוהגים לבקש מיצרן המוצר לספק לנו את דוגמת הצבע ואת הנתונים של תנאי העיבוד - טמפרטורת העבודה, זמן שהיית החומר במכונה, מאמצי הגזירה וכו' - כדי להתאים את תרכיז הצבע לתנאים אלה.

* צריך לזכור, שהתנאים האמיתיים הנוצרים במכונה שונים לחלוטין מאלה שקבענו על לוח הפיקוד והבקרה. בהזרקה, למשל, טמפרטורת ההיתך בתבנית תהיה שונה מטמפרטורת ההיתך שקבענו. למעשה, לאורך הקנה הטמפרטורה תהיה דומה לזו שקבענו, אולם בכניסה לתבנית היא תהיה גבוהה ב20⁰C-30⁰C-.

* בחלק מהמכונות, קריאת נתוני טמפרטורת ההיתך נכונה הן בקנה והן בבורג, אבל לא בהכרח בנקודת הפליטה. הפתרון הוא לבצע סימולציה ממוחשבת, אשר מביאה בחשבון את סטיית הנתונים האמיתיים מנתוני התהליך, המוצגים על המכונה. למשל, ניתן למדוד את טמפרטורת ההיתך במדחום כשהתבנית נפתחת, ואם הנתון שונה מהקריאה על המכונה, יש להזין אותו לסימולציית המחשב, שתפחית דרך קבע אחוז נתון מהטמפרטורה, שהמכונה מדווחת עליה באותה נקודה.

שאלה: עשיתי מה שאמרת, מדדתי את הטמפרטורה של ההיתך בפייה, עדכנתי את סימולציית המחשב, הורדתי את הטמפרטורה, ועדיין יש כתמים. מה עושים?

תשובה: יש דרך נוספת להתגבר על הבעיה, והיא דווקא להעלות את הטמפרטורה. לכאורה זה אבסורד אחרי שטענתי, שהחום הוא שגרם לכתמים, אבל הנה ההסבר: עוצמת הגזירה בקנה מעלה את החום. כלומר, ככל שהחומר צמיגי יותר ועוצמת הגזירה עולה, כך עולה החום (= האנרגיה), אליו נחשף חומר הגלם. מה עושים כדי להפחית את הצמיגות? מעלים את הטמפרטורה; כשהטמפרטורה עולה, צמיגותו של החומר פוחתת, מאמצי הגזירה קטֵנים, והאנרגיה יורדת. כלומר, יש באפשרותנו להוריד את החום בפיית ההזרקה דווקא על-ידי העלאת טמפרטורת חומר הגלם במכונה!

שאלה: המוצר שלי יוצא מהתבנית סרוט, נטול ברק ועם כתמי לחץ לבנים באזור הזרקנים. מה עושים?

תשובה: זו תופעה של חליצה קשה. אילו התבנית היתה מתוכננת כהלכה ובדרגה גבוהה של מקצועיות, חליצת המוצר היתה נעשית בקלות ובמהירות. אולם אובייקטיבית, קיימות תבניות, שיוצרו עבור מוצרים מורכבים, שהחליצה מהן קשה. הפתרון לבעיות אלה הוא שימוש בחומרים משפרי חליצה. ניתן לערבב אותם בתוך החומר או להתיז אותם על הדופן הפנימית של התבנית. כאשר מעבדים תרכובים, המבוססים על פוליאולפינים, ניתן להשתמש למטרה זו גם בתרכיזים של משפרי גיבוש.

שאלה: הזרקתי HDPE או PP עם תרכיז צבע, והמוצר התעוות קלות. מה עושים?

תשובה: יש מוצרים, שבהם אין חשיבות רבה להתארכות, התרחבות או עיוות כלשהם. אבל אם יש חשיבות למידות המוצר, אנו ב"כפרית" מבקשים לדעת זאת מראש, ואז אנו דואגים לספק תרכיזי צבע, אשר מותאמים לפוליאולפינים ואינם פוגעים בדיוק המידות של המוצר.

הערה: "טיפ" חשוב למי שבכל זאת נאלצים להשתמש בצבע מסוים, הגורם לעיוות: כדאי לבחון את האפשרות להוסיף לחומר גם משפר גיבוש, אשר מסדיר את אופן הגיבוש של התרכוב ומקטין את השפעת הפיגמנט על אופי הגיבוש.

שאלה: אני מעבד חומר שקוף ומוסיף לו תרכיז צבע, אך המוצר אינו מתקבל בגוון המבוקש. מה עושים?

תשובה: חומרי גלם שקופים, כמו SAN, PC ו-PS, נושאים עמם את הגוון הטבעי המאפיין אותם, שלפעמים הוא קצת צהבהב, קצת כחלחל וכו', ועין רגילה לא תמיד רואה אותו. כאשר יצרן רוצה לגוון חומרים שקופים, הוא חייב לקחת בחשבון את הגוון הטבעי, אחרת לא יוכל להגיע לגוון המבוקש. למשל, אם הוא יְיַצר מוצר שקוף בגוון כחול מחומר, שהגוון הטבעי שלו צהבהב, הגוון הטבעי יגרום לכך, שהמוצר יתקבל ירקרק; לעומת זאת, אם הוא יְיַצר אותו מוצר מחומר, שהגוון הטבעי שלו כחלחל, המוצר יתקבל כהה יותר. לכן יש להתחשב בגוונים הטבעיים ולנטרל אותם בעזרת תרכיז צבע בהרכב המתאים. מסיבה זו חשוב לבצע החלפת חומרי גלם (למשל, רכישת אותו חומר גלם מספקים שונים) בצורה מבוקרת.

שאלה: ייצרתי מוצר מסוים במשך כמה חודשים ברציפות ללא תקלות על מכונה אחת, ועכשיו העברתי אותו לייצור במכונה אחרת, תאומה זהה - אותו דגם, אותו יצרן, אותה שנת ייצור - ובכל זאת התגלה חוסר התאמה בגוני הצבע. מה עושים?

תשובה: כפי שצוין בפתיח של הכתבה הזאת, גם "מכונה תאומה זהה" היא מכונה אחרת, ויש להתייחס לנתוני ההזרקה שלה כאל נתונים של מכונה אחרת, כאילו שהתחלנו מההתחלה. פירוש הדבר, שיש לבצע שינויים כפי שהמלצנו לעיל וגם לערוך סימולציות וניסיונות, עד שנגיע לגוון הדרוש.

הערה לסיום: כפי שהזכרתי בפתח דבריי, "כפרית" מתאימה את ההרכב של תרכיזי הצבע שלה באופן שיישאו תכונות, אשר מתאימות ל"סט" שלם של דרישות, הנוגעות למוצר, לאופן הייצור שלו ולשימוש בו. כל שינוי באחד מהמרכיבים הללו מחייב בחינה מחודשת - האם תרכיז הצבע עדיין מתאים לשימוש? החלפת חומר הגלם, ייצור מוצר חדש, שינוי היישום הסופי, שינוי תנאי הייצור - אלה ואחרים עשויים לגרום לחוסר התאמה. לכן, בכל שינוי, היעזרו בדף הטכני של "כפרית", ואל תהססו לפנות אלינו לייעוץ.

סוף