Cổ chai PET do phôi quyết định — đường kính, ren, vòng chặn đều đã đúc sẵn trên phôi. Nhưng chiều cao cổ sau khi thổi thì không cố định: nó có thể cao hơn hoặc thấp hơn bản vẽ vài phần mười milimét, và chính khoảng lệch đó làm nắp không kín. Đây là lỗi bị quy sai cho khuôn nhiều nhất trong các xưởng thổi.
Trả lời nhanh: Cổ chai lệch chiều cao thường do ba nhóm nguyên nhân: vùng cổ phôi bị gia nhiệt quá mức, lực kẹp cổ không đủ giữ phôi, và phôi bị đẩy lên khi thổi. Kiểu lệch (đều hay ngẫu nhiên, cao hay thấp) cho biết nguyên nhân nào trước.
Chiều cao cổ được đo từ đâu và dung sai lấy ở đâu
Chiều cao cổ chai (neck height) là khoảng cách từ mặt trên của vòng chặn (support ring) đến mặt phẳng miệng chai — mặt sẽ tiếp xúc với gioăng của nắp. Không đo từ đáy chai, vì chiều cao tổng (overall height) chịu ảnh hưởng của nhiều thông số khác và không phải thông số quyết định độ kín.
Dung sai phải lấy từ bản vẽ cổ chai cụ thể mà xưởng đang dùng. Các kiểu cổ phổ biến trong ngành nước giải khát Việt Nam là PCO 1810 và PCO 1881; hai kiểu này có chiều cao danh nghĩa khác nhau và không lắp lẫn nắp. Con số dung sai phải đọc trên bản vẽ, không được lấy từ bài viết này — mức ±0,2 mm hay ±0,3 mm tuỳ tiêu chuẩn cổ và tuỳ yêu cầu của nhà cung cấp nắp.
| Thông số | Đo từ đâu đến đâu | Ảnh hưởng khi lệch |
|---|---|---|
| Chiều cao cổ | Mặt trên vòng chặn → mặt miệng | Quyết định độ kín nắp |
| Chiều cao tổng | Đáy chai → mặt miệng | Ảnh hưởng máy rót, máy dán nhãn, thùng carton |
| Đường kính ngoài cổ | Trên đỉnh ren | Ren không ăn, nắp trượt |
| Độ tròn miệng | Chênh đường kính lớn nhất − nhỏ nhất | Gioăng không tiếp xúc đều |
| Độ vuông góc miệng với trục | Chênh chiều cao đo ở 4 điểm | Nắp xiên, rò một phía |
Trong năm thông số trên, chỉ chiều cao cổ và độ vuông góc miệng là chịu ảnh hưởng trực tiếp của quá trình gia nhiệt và thổi. Ba thông số còn lại do phôi đúc quyết định, nên nếu chúng lệch thì phải đổi lô phôi chứ không chỉnh máy.
Ba cơ chế gây lệch chiều cao cổ
Cơ chế 1 — vùng cổ phôi bị gia nhiệt quá mức. Đèn gia nhiệt chiếu tới vùng cổ làm nhựa ở đó mềm. Khi khí áp suất cao nở ra, lực đẩy không chỉ tác dụng theo phương bán kính mà còn đẩy phôi lên theo trục. Nếu cổ đã mềm, nó bị kéo dài và chiều cao cổ tăng. Dấu hiệu nhận biết: cổ cao hơn bình thường, đồng thời vòng chặn bị biến dạng nhẹ hoặc có vết hằn của ngàm kẹp in sâu hơn.
Cơ chế 2 — lực kẹp cổ không đủ. Ngàm kẹp cổ (neck clamp) giữ phôi tại vòng chặn trong suốt quá trình thổi. Nếu lực kẹp thiếu — do lò xo yếu, do cao su kẹp mòn, do áp thuỷ lực/khí nén cấp cho xi lanh kẹp thấp — phôi bị đẩy lên vài phần mười milimét mỗi chu kỳ. Đây là kiểu lệch tăng dần trong ca và thường chỉ xuất hiện ở một khoang.
Cơ chế 3 — nở nhiệt rồi co lại. Cổ phôi nóng lên trong lò, nở dài ra; khi ra khỏi khuôn và nguội, nó co lại nhưng bị giữ bởi phần thân đã định hình. Mức nở dài tính theo công thức:
ΔL = L × α × ΔT, với α ≈ 7×10⁻⁵ /K cho PET.
| Chiều dài vùng cổ | ΔT = 90 K | ΔT = 100 K | ΔT = 110 K |
|---|---|---|---|
| 20 mm | 0,126 mm | 0,140 mm | 0,154 mm |
| 22 mm | 0,139 mm | 0,154 mm | 0,169 mm |
| 25 mm | 0,157 mm | 0,175 mm | 0,192 mm |
| 28 mm | 0,176 mm | 0,196 mm | 0,216 mm |
Số này nói lên một điều quan trọng: nở nhiệt thuần tuý chỉ gây lệch cỡ 0,15–0,2 mm, tức là nằm trong dung sai của hầu hết cổ chai. Nếu chiều cao cổ lệch 0,5 mm trở lên thì nguyên nhân không phải nở nhiệt mà là phôi bị trượt hoặc bị kéo. Đây là cách phân biệt nhanh và ít ai dùng.
Đọc kiểu lệch để tìm nguyên nhân
Không cần tháo máy để tìm nguyên nhân. Chỉ cần lấy 30 chai liên tiếp, đo chiều cao cổ, rồi xem phân bố lệch theo kiểu nào. Bốn kiểu dưới đây ứng với bốn nhóm nguyên nhân khác nhau.
| Kiểu lệch | Dấu hiệu đo | Nguyên nhân khả năng cao |
|---|---|---|
| Lệch đều toàn bộ, cùng một hướng | Cả 30 chai cao hơn 0,4 mm, độ tản hẹp | Profile gia nhiệt vùng cổ cao; hoặc chiều cao kẹp cổ cài sai |
| Lệch đều nhưng thấp hơn | Cả 30 chai thấp hơn 0,4 mm | Phôi bị đẩy xuống, ngàm kẹp cài sai vị trí; thanh kéo dài đẩy quá |
| Lệch ngẫu nhiên, tản rộng | Chai cao chai thấp, độ tản > 0,3 mm | Lực kẹp không ổn định, cao su kẹp mòn, phôi lệch tâm |
| Chỉ một khoang lệch | Khoang đó lệch, các khoang khác đạt | Ngàm kẹp khoang đó hỏng; khuôn khoang đó khác nhiệt |
Hai trường hợp dễ nhầm. Nếu lệch ngẫu nhiên xuất hiện sau khi đổi lô phôi, nguyên nhân thường là phôi có chiều dày vòng chặn khác — ngàm kẹp không ôm khít và phôi trượt. Nếu lệch đều xuất hiện sau khi thay đèn gia nhiệt hoặc thay bóng, nguyên nhân là profile nhiệt bị xô lệch dù công suất cài đặt không đổi.
Cách đo độ tản: lấy chiều cao lớn nhất trừ nhỏ nhất trong 30 chai liên tiếp. Độ tản là chỉ số nhạy hơn giá trị trung bình, vì trung bình có thể đúng trong khi độ tản lớn — và chính độ tản mới gây lỗi nắp không kín.
Dụng cụ đo và cách đo đúng
Chiều cao cổ là kích thước cỡ 20 mm với dung sai cỡ 0,2 mm. Đo bằng thước kẹp thường cho sai số lớn hơn dung sai, nên kết quả không dùng để kết luận được.
| Dụng cụ | Độ phân giải | Ưu điểm | Hạn chế |
|---|---|---|---|
| Thước kẹp điện tử thường | 0,01 mm | Sẵn có | Mỏ đo không tiếp xúc đúng mặt miệng, dễ nghiêng |
| Dưỡng đo chiều cao cổ chuyên dụng (go/no-go) | Theo dung sai bản vẽ | Nhanh, dùng được trên dây chuyền | Chỉ cho biết đạt/không đạt, không cho số |
| Đồng hồ so + đế chuẩn theo cổ | 0,001 mm | Đo được số thực, lặp lại tốt | Cần đế chuẩn đúng kiểu cổ |
| Thiết bị đo quang / máy đo 3D | 0,01 mm | Đo được cả độ tròn và độ vuông góc | Đắt, thường chỉ phòng QC |
Ba lỗi đo làm sai kết quả. Thứ nhất, đo khi chai còn nóng — chai vừa ra khỏi máy có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng, kích thước lớn hơn, nên phải để nguội ít nhất 30 phút ở nhiệt độ phòng trước khi đo. Thứ hai, tì mạnh mỏ đo lên mặt miệng làm biến dạng nhựa mềm. Thứ ba, chỉ đo một điểm trên chu vi — phải đo 4 điểm cách nhau 90° và lấy cả giá trị lớn nhất, nhỏ nhất để tính độ vuông góc.
Quy ước ghi kết quả: ghi cả 4 số đo, không chỉ ghi trung bình. Nếu 4 số chênh nhau trên 0,15 mm thì đó là vấn đề độ vuông góc, khác bản chất với việc cả 4 số cùng cao.
Xử lý theo từng kiểu lệch
Thứ tự xử lý nên theo chi phí chỉnh máy, không theo xác suất. Bảng dưới xếp theo thứ tự đó.
| Bước | Việc làm | Thời gian | Kiểm tra sau chỉnh |
|---|---|---|---|
| 1 | Kiểm tra áp cấp cho xi lanh kẹp cổ, so với giá trị thiết kế | 10 phút | Đo 4 điểm trên 10 chai |
| 2 | Kiểm tra cao su/ngàm kẹp cổ: nứt, mòn, dính nhựa | 20 phút | Độ tản của 30 chai |
| 3 | Giảm công suất đèn vùng cổ 5–10 %, chạy lại 20 phút | 30 phút | Chiều cao cổ + kiểm tra vệt trắng ở vai |
| 4 | Kiểm tra chiều dài và hành trình thanh kéo dài | 45 phút | Chiều dày đáy + chiều cao tổng |
| 5 | Đo nhiệt độ khuôn vùng cổ, so với thân | 30 phút | Độ vuông góc miệng |
Lưu ý ở bước 3: giảm nhiệt vùng cổ có thể làm xuất hiện ứng suất trắng ở vai chai, vì vai cần đủ nhiệt để duỗi. Vì vậy phải kiểm tra đồng thời hai chỉ tiêu, không chỉ nhìn chiều cao cổ. Nếu giảm nhiệt vùng cổ mà vai bắt đầu trắng, cách đúng là tách vùng đèn — che chắn để chỉ phần cổ mát đi, giữ nguyên nhiệt cho vai.
Với trường hợp chỉ một khoang lệch: đổi ngàm kẹp giữa hai khoang để xác định lỗi ở ngàm hay ở khuôn. Nếu lỗi đi theo ngàm thì thay ngàm; nếu lỗi ở lại khoang thì kiểm tra mạch nước làm nguội của khoang đó.
Ảnh hưởng tới công đoạn rót và đóng nắp
Chiều cao cổ lệch không chỉ là lỗi hình thức. Nó chuyển thành lỗi ở ba công đoạn sau, và ba lỗi này thường bị quy cho nhà cung cấp nắp hoặc cho máy chiết rót.
| Công đoạn | Cơ chế lỗi | Biểu hiện |
|---|---|---|
| Đóng nắp | Chiều cao cổ quyết định vị trí tiếp xúc gioăng; lệch làm lực ép sai | Nắp không kín, rò khí, hoặc nắp bị ép quá và nứt cổ |
| Chiết rót | Vòi rót định vị theo mặt miệng; cổ cao làm vòi không xuống hết | Rót thiếu thể tích, bắn sản phẩm ra ngoài |
| Dán nhãn | Cảm biến định vị theo chiều cao tổng hoặc theo cổ | Nhãn lệch cao thấp, chạy sai vị trí |
| Đóng thùng | Chiều cao tổng tăng làm chai không vừa vách ngăn | Chai bị ép, thùng phồng, xếp pallet nghiêng |
Trong bốn lỗi trên, lỗi nắp không kín là lỗi tốn kém nhất vì nó chỉ phát hiện được sau khi đã đóng gói và thường phải thu hồi cả lô. Vì vậy chiều cao cổ nên là chỉ tiêu kiểm tra đầu ca, không phải chỉ tiêu kiểm tra khi có sự cố.
Về phía nhà máy rót, một số dây chuyền có cơ cấu tự điều chỉnh lực ép nắp theo chiều cao đo được; các dây chuyền này che được sai lệch nhỏ nhưng không che được sai lệch lớn. Dựa vào cơ cấu đó để bỏ qua kiểm tra là cách tích luỹ rủi ro.
Phân biệt lỗi do phôi và lỗi do quá trình
Cùng cho kết quả "chiều cao cổ không đạt", nhưng nguyên nhân từ phôi thì không sửa được bằng chỉnh máy. Cách phân biệt nhanh: đo cổ phôi trước khi vào lò.
| Chỉ tiêu trên phôi | Đo bằng | Nếu sai thì |
|---|---|---|
| Chiều cao cổ phôi | Đồng hồ so + đế chuẩn, mẫu 10 phôi/lô | Đổi lô phôi, không chỉnh máy |
| Chiều dày vòng chặn | Thước kẹp, đo 4 điểm | Ngàm kẹp không ôm khít, phôi trượt |
| Độ tròn cổ | Đo đường kính 2 chiều vuông góc | Ngàm kẹp không tiếp xúc đều |
| Độ thẳng trục phôi | Lăn trên mặt phẳng, quan sát độ đảo | Phôi lệch tâm, chai dày mỏng một bên |
Quy tắc thực dụng: nếu 10 phôi lấy ngẫu nhiên trong lô đã lệch chiều cao cổ quá nửa dung sai, thì mọi nỗ lực chỉnh máy đều vô ích — vì biên an toàn còn lại quá nhỏ. Kiểm tra phôi trước, chỉnh máy sau. Việc này mất 15 phút và loại được một nửa số lần chẩn đoán sai.
Một biến thể khó hơn: phôi đạt nhưng chỉ đạt ở nhiệt độ phòng, còn khi vào lò thì vòng chặn mềm ra và bị ngàm kẹp ép bẹp. Trường hợp này chiều cao cổ sau khi thổi sẽ thấp hơn, và vòng chặn có vết hằn rõ. Kiểm tra bằng cách nhìn vòng chặn dưới ánh sáng nghiêng, tìm vết hằn không đều giữa các khoang.
Kiểm soát trong sản xuất: tần suất và cỡ mẫu
Chiều cao cổ là chỉ tiêu biến động theo thời gian, nên kiểm tra một lần rồi kết luận là sai phương pháp. Bảng dưới là lịch kiểm tra tối thiểu, điều chỉnh theo năng lực thực tế của xưởng.
| Thời điểm | Cỡ mẫu | Chỉ tiêu | Ghi nhận |
|---|---|---|---|
| Đầu ca | 10 chai/khoang | Chiều cao cổ 4 điểm, chiều cao tổng | Giá trị lớn nhất, nhỏ nhất |
| Giữa ca | 5 chai/khoang | Chiều cao cổ | So với đầu ca |
| Sau khi đổi lô phôi | 10 phôi + 10 chai | Chiều cao cổ phôi và chai | So sánh hai lô |
| Sau khi thay đèn/bóng | 10 chai/khoang | Chiều cao cổ + vệt trắng vai | Xác nhận profile mới |
| Khi có phản hồi từ máy rót | 30 chai liên tiếp | Chiều cao cổ, độ tản | Xác định kiểu lệch |
Ghi giá trị lớn nhất và nhỏ nhất, không ghi trung bình. Lý do: một lô có trung bình đúng nhưng độ tản 0,5 mm sẽ gây lỗi nắp, trong khi lô có trung bình lệch 0,1 mm và độ tản 0,1 mm thì không. Báo cáo chỉ có trung bình sẽ làm mất đúng thông tin cần thiết.
Dữ liệu này còn dùng để phát hiện xu hướng mài mòn: nếu độ tản tăng dần qua các tuần, cao su ngàm kẹp đang mòn và có thể lên kế hoạch thay trước khi lỗi nắp xuất hiện, thay vì thay sau khi đã có lô hàng lỗi.
Câu hỏi thường gặp
Chiều cao cổ chai lệch bao nhiêu thì phải dừng máy?
Ngưỡng dừng phải lấy theo dung sai trên bản vẽ cổ chai và theo yêu cầu của nhà cung cấp nắp, không có con số chung. Nguyên tắc vận hành: dừng khi giá trị lớn nhất hoặc nhỏ nhất trong mẫu vượt dung sai, không chờ đến khi trung bình vượt. Trung bình đúng nhưng độ tản lớn vẫn gây lỗi nắp không kín.
Vì sao cùng một máy, cùng khuôn mà chỉ một khoang lệch cổ?
Ba khả năng: ngàm kẹp cổ của khoang đó mòn hoặc nứt, mạch nước làm nguội của khoang đó tắc nên khuôn nóng hơn và cổ bị mềm, hoặc đầu thổi của khoang đó bị rò làm áp thổi thấp hơn. Cách xác định: đổi ngàm kẹp giữa hai khoang rồi chạy lại — nếu lỗi đi theo ngàm thì thay ngàm, nếu lỗi ở lại khoang thì kiểm tra mạch nước.
Nở nhiệt có đủ gây lệch chiều cao cổ 0,5 mm không?
Không. Với chiều dài vùng cổ 20–28 mm và chênh nhiệt 90–110 K, nở dài chỉ khoảng 0,13–0,22 mm. Nếu lệch từ 0,5 mm trở lên thì nguyên nhân là phôi bị đẩy lên hoặc bị kéo, tức là lực kẹp cổ thiếu hoặc vùng cổ bị gia nhiệt quá mức. Đây là cách phân biệt nhanh, không cần tháo máy.
Che chắn đèn để cổ mát hơn có ảnh hưởng vai chai không?
Có thể làm vai chai thiếu nhiệt và xuất hiện ứng suất trắng. Vì vậy khi giảm nhiệt vùng cổ phải kiểm tra đồng thời vệt trắng ở vai và chiều cao cổ. Nếu vai bắt đầu trắng, không tăng lại nhiệt toàn vùng mà dùng chắn sáng cục bộ để chỉ phần cổ mát, giữ nguyên nhiệt cho vai.
Đo chiều cao cổ bằng thước kẹp có được không?
Dùng được để phát hiện lệch lớn, nhưng không dùng để kết luận đạt hay không đạt, vì sai số của thước kẹp thường lớn hơn dung sai cổ chai. Muốn kết luận phải dùng dưỡng go/no-go theo đúng kiểu cổ, hoặc đồng hồ so có đế chuẩn. Đo khi chai đã nguội ít nhất 30 phút ở nhiệt độ phòng.
