การฉีดพลาสติก

เม็ดพลาสติกเมื่อเข้าสู่กระบวนการฉีดพลาสติกจะผ่านการให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เม็ดพลาสติกจะหลอมเหลว ซึ่งเม็ดพลาสติกแต่ละชนิดจะใช้อุณหภูมิแตกต่างกันไป อุณหภูมิของน้ำพลาสติกและแม่พิมพ์พลาสติกที่ได้แสดงไว้ในตารางที่ 1 จะใช้กับเทอร์โมพลาสติกเกรดสำหรับฉีดทุกชนิด (ยกเว้นชิ้นงานพิเศษ) โดยทั่วไป อุณหภูมิสำหรับเกรดพลาสติกที่ไหลได้ง่าย จะอยู่ในช่วงที่เป็นค่าต่ำ และพลาสติกเกรดที่ไหลได้ยาก จะใช้อุณหภูมิในช่วงที่เป็นค่าสูง พลาสติกที่อยู่ในกระบอกหลอมเหลวเป็นเวลานาน อันเนื่องจากรอบการฉีดนานเกินไป หรือปริมาตรในการฉีดแต่ละครั้งน้อยกว่าที่หลอมได้นั้น จะต้องลกอุณหภูมิน้ำพลาสติกลง เพื่อป้องกันการเสื่อมของพลาสติกเนื่องจากความร้อน

ตารางที่ 1 แสดงอุณหภูมิของแม่พิมพ์พลาสติกและอุณหภูมิหลอมเหลวของเม็ดพลาสติกแต่ละประเภท

เวลาในการหล่อเย็น ( Cooling Time)

การหล่อเย็นเริ่มต้นเมื่อฉีดพลาสติกเต็มแม่พิมพ์ ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลา t_i ความร้อนส่วนใหญ่จะถ่ายเทออกไปในช่วงเวลาหล่อเย็น t_c คือเวลาหลังจากการฉีด จนถึงการปิดแม่พิมพ์และปลดชิ้นงาน การออกแบบระบบหล่อเย็น จะขึ้นอยู่กับส่วนของชิ้นงานที่ต้องหล่อเย็นเป็นเวลานานที่สุด ให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิปลดชิ้นงาน T_E

เทอร์โมพลาสติกกับอัตราการหล่อเย็น

การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างพลาสติกและสารหล่อเย็น เกิดขึ้นโดยการนำความร้อนในแม่พิมพ์  การนำความร้อนสามารถอธิบายได้ด้วย Fourier’s differential equation โดยใช้การคำนวณแบบ 1มิติก็พอ เพราะชิ้นงานฉีดพลาสติกมักจะใช้การแก้ปัญหาใน2มิติและถ่ายเทความร้อนออกในหนึ่งทิศทาง

ในกรณีของการถ่ายเทความร้อนแบบหนึ่งมิติ Fourier’s differential equation สามารถลดรูปได้เป็น

สัญลักษณ์ในสมการต่างๆเป็นดังนี้ Read More

ทางเข้าน้ำโมพลาสติก

ในโมพลาสติกเป็นที่ทราบกันโดยทั่วไปว่าผิวของคาวิตี้ จะมีผลต่อความเรียบ,ความเงา,และการผิดรูปของชิ้นงาน (เกิดได้หาcoreมีผิวหยาบ) นอกจากนี้แล้วในการออกแบบ runner และ gate ควรให้แน่ใจว่าน้ำพลาสติกไม่พุ่งเป็นลำเข้าไปในคาวิตี้เมื่อไหลมาจนถึงคาวิตี้ ซึ่งกว้างออกหักมุมกับทิศทางการไหล น้ำพลาสติกควรกระทบกับผนังหรือผิวอื่นของแม่พิมพ์ ดังแสดงในภาพด้านล่าง เพื่อป้องกันการเกิด jetting ควรระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่า ส่วนของผนังคาวิตี้ที่ต่อจาก gate จะมีน้ำพลาสติกท่วมถึงอย่างสม่ำเสมอในทิศทางการไหล

รูปแบบ lateral film gate และแบบ Pin gate หลายจุด

ถ้าการเพิ่มอุณหภูิมิแม่พิมพ์ใช้ไม่ได้ผล ในการขจัดปัญหาเรื่องการเกิดผิวเหมือนน้ำแข็ง (Frost) เส้นคล้ายตัวหนอน และบริเวณที่มีผิวด้าน ก็จะแก้ไขข้อบกพร่องนี้ได้ โดยต่อ runner ออกไปจนเป็นส่วนที่ดักเศษพลาสติก (cold slug well) อยู่ถัดจาก gate ทำหน้าที่ Read More

โมพลาสติกกับทางเข้าพลาสติก

ต่อเนื่องจากบทความที่แล้ว การตัดสินใจในเรื่องชนิดและการวางตำแหน่งของ gate ทำให้วางแผนได้ว่า ในที่สุดแล้ว ชิ้นงานที่ต้องการผลิต จะมีแบบ (drawing) เป็นอย่างไร และยังช่วยตัดสินใจว่า จะใช้แม่พิมพ์ที่มีหนึ่งหรือหลายคาวิตี้ ควรจำไว้ด้วยว่า การวางตำแหน่งไม่ควรอยู่บนผิวที่มองเห็นได้ของชิ้นงาน อาจจำเป็นต้องเลือกให้ gate เข้าที่ตำแหน่งอื่น (คล้ายกับการพิจารณาวางตำแหน่งของกลไกปลดชิ้นงาน)

ชนิดและการวางตำแหน่งของ gate ในแบบต่างๆ ได้สรุปไว้ด้านล่างนี้ และลักษณะการออกแบบต่อไปนี้ จะใช้สำหรับแม่พิมพ์คาวิตี้เดียว

-Spure gate หรือ Pin gate ที่มีช่องที่พลาสติกเตรียมถูกฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์ (Ante-Chamber)

-ชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่โดยใช้ Cold runner (แม่พิมพ์แบบสามแผ่น)ที่มี Pin gate เข้าหลายจุด หรือ Film gate เข้าตรงกลางรวมทั้งใช้ Hot runner หรือหุ้มฉนวนที่เป็น runner ซึ่งต่อกับ Pin gate หลายจุด และใช้ Spure gate

-การฉีดชิ้นงานรูปท่อโดยใช้ Spure กับ Runner ที่วางเรียงเป็นรูปดาวและมี gate เข้าหลายจุด หรือ runner รูปจานที่มี film gate เป็นรูปวงแหวน

-การฉีดชิ้นงานที่เป็นกรอบ (Frame) โดยใช้ Spure กับ Runner ที่่ต่อกับ Film gate หรือ Tunnel gate(Submarine gate)เข้าด้านข้างหลายจุด

ในแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกที่มีสองคาวิตี้ หรือมากกว่า เส้นทางที่น้ำพลาสติกไหลเข้าสู่คาวิตี้จะเป็นดังนี้

-จาก Spure ไป Runner และ gate ด้านข้าง (lateral gate) Film gate หรือ Tunnel gate

-จาก Spure ไป Cold runner (แม่พิมพ์สามแผ่น) ,Hot runner หรือ runner หุ้มฉนวน แล้วไป pin gate จุดเดียวหรือหลายจุด แบบนี้จะสามารถใช้งานร่วมกันระหว่าง hot runner และ cold runner หรือ runner หุ้มฉนวนกับแท่งให้ความร้อน (heater mandrel)

นอกจากนี้ ตำแหน่งและชนิดของ gate ยังขึ้นอยู่กับชนิดของพลาสติกที่ใช้ในการฉีด สำหรับชิ้นงานแผ่นสี่เหลี่ยมแบน ใช้ Film gate เข้าด้านข้าง หรือ Pin gate เข้าหลายจุด จะได้ผลดีกว่าใช้ Spure gate หรือ Pin gate เข้าจุดเดียว โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการฉีดพลาสติกโครงสร้างเป็นระเบียบที่มีการหดตัวขึ้นอยู่กับทิศทาง เพราะการไหลของพลาสติกขนานกันจะควบคุมการหดตัวต่างๆได้ง่ายกว่า การใช้ Pin gate เข้าหลายจุด และไม่เหมาะกับชิ้นงานฉีดพลาสติกที่ต้องการผิวชิ้นงานที่ปราศจากรอยต่อ (weld line)

ชนิดของโมพลาสติก

ช่างทำแม่พิมพ์ในประเทศไทยมักจะมีชื่อเรียกแม่พิมพ์พลาสติกหลากหลายแบบ โมพลาสติก,แบบพลาสติก,และอื่นๆ ขอให้ทุกท่านเข้าใจว่านั่นคือแม่พิมพ์ที่ใช้ในการฉีดชิ้นงานพลาสติกเหมือนกัน ซึ่งในแม่พิมพ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมพลาสติกทุกรูปแบบนั้น มีอยู่หลายชนิด ทำให้ยากแก่การแบ่งแยกชนิดให้ชัดเจน อย่างไรก็ตาม สามารถแบ่งแม่พิมพ์ออกเป็นกลุ่ม ซึ่งมีโครงสร้างพื้นฐานที่แตกต่างกัน แต่เื่พื่อความชัดเจนกับชนิดของแม่พิมพ์ จะอธิบายเฉพาะชนิดของแม่พิมพ์แบบที่มีใช้กันทั่วๆไป

การแบ่งชนิดของแม่พิมพ์พลาสติก ตามแบบโครงสร้างพื้นฐาน และหน้าที่การทำงานนั้นเป็นวิธีที่สะดวกที่สุด ซึ่งจะแบ่งตาม

-ชนิดของรูเข้า (gate) และระบบ runner
-ชนิดของการปลดชิ้นงาน
-มีหรือไม่มี undercut และ side core
-ชนิดของตัวกระทุ้งชิ้นงาน (Ejection)
แม้จะพิจารณาเฉพาะพื้นฐานสี่ข้อดังกล่าว และแบบที่เกิดจากแบบทั้งสี่มาผสมกัน ก็ยังมีจำนวนแบบที่ต่างอีกมาก ซึ่งไม่สามารถอธิบายได้หมดในที่นี้ อย่างไรก็ตาม หลักการสำคัญที่สุดในการออกแบบ จะแบ่งแม่พิมพ์ตามโครงสร้างพื้นฐานดังนี้คือ
–แม่ิพิมพ์สองแผ่น (Two Plate Mould)
–แม่พิมพ์แบบสามแผ่น (Three Plate Mould)
-แม่พิมพ์แบบแยก (Split Mould)

สำหรับรายละเอียดของแม่พิมพ์แบบแยก ทาง admin ขอติดไว้ก่อนนะครับ เนื่องจากในแม่พิมพ์แบบนี้มีรายละเอียดที่เยอะมากๆ และเหมือนเป็นการสร้างสรรค์โดยผู้ออกแบบเอง ซึ่งผู้ออกแบบแต่ละคนก็จะมีแนวทางแตกต่างกัน ขอ admin ไปรวบรวมข้อมูลมาก่อน แล้วคราวหน้า admin จะมาเขียนบทความเกี่ยวกับเรื่องนี้อีกครั้งครับ

ระบบกระทุ้งในโมลด์พลาสติก

ในโมลด์พลาสติกหรือช่างบางคนจะเรียกโมพลาสติก เมื่อทำการขึ้นฉีดชิ้นงานพลาสติกแล้ว เมื่อถึงรอบระยะเวลาตามกำหนด พลาสติกที่อยู่ภายในโมลด์ก็จะเย็นตัวพร้อมที่จะนำไปใช้งาน ระบบที่สำคัญอีกหนึ่งระบบในโมลด์พลาสติกก็คือ “ระบบปลดชิ้นงาน” หรือ “ระบบกระทุ้งชิ้นงาน” ซึ่งระบบนี้จะถูกออกแบบไว้ที่ด้านใต้ของโมลด์พลาสติก

แม่พิมพ์แบบมีเสาค้ำ

ชุดของเข็มกระทุ้งจะประกอบด้วย แผ่นกระทุ้ง (Ejector plate) แผ่นยึด (retainer plate) ตัวหยุด (stoper) และกลไกดันกลับ ทั้งหมดเราเรียก ชุดกระทุ้ง ถ้าเข็มกระทุ้งหลายอันดันชิ้นงาน จะต้องดันพร้อมๆกัน ดังนั้น จึงประกอบอยู่กับแผ่นกระทุ้ง เข็มกระทุ้งที่ดันออกไปก่อน จะทำให้ชิ้นงานงอและขัดอยู่ในแม่พิมพ์ เข็มกระทุ้งจะใส่อยู่กับแผ่นยึดซึ่งติดกับแผ่นกระทุ้งด้วยสกรู แผ่นนี้จะทำงานโดยสลักที่ต่อกับระบบกระทุ้งของเครื่องฉีด ตัวหยุดจะ Read More

หลักเกณฑ์ในการออกแบบชิ้นงานฉีดพลาสติก

รูปร่างและประโยชน์ใช้สอยของพลาสติกนั้น จะขึ้นอยู่กับการออกแบบอย่างเหมาะสมบ่อยครั้งที่ชิ้นงานพลาสติก ซึ่งผู้ออกแบบผลิตภัณท์หรือลูกค้าสั่งทำนั้น จำต้องมีการแก้ไข เพราะมีข้อจำกัดเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการฉีดชิ้นงาน หรือการทำแม่พิมพ์ ยกตัวอย่างเช่น การให้มีมุมลาดเอียง (draft angle) ชิ้นงานที่ผู้ออกแบบหรือที่ลูกค้าต้องการ อาจตรงและมีผนังเป็นมุมฉาก อาจเป็นไปไม่ได้ในทางปฎิบัติ เพราะการปลดชิ้นงานไม่สามารถทำได้ โดยเฉพาะชิ้นงานที่อยู่บนคอร์(แม่พิมพ์ฝั่งตัวผู้)หดตัว เนื่องจากการหล่อเย็น คอร์ที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกจะถูกชิ้นงานบีบรัดจนแน่น และไม่สามารถปลดจากคอร์ได้ ยิ่งกว่านั้น ไม่เพียงแต่การหดตัวที่ทำให้ชิ้นงานติดอยู่กับคอร์ แต่สูญญากาศที่เกิดจากความพยายามปลดชิ้นงาน จะเป็นอุปสรรคต่อการปลดชิ้นงานออกจากคอร์ด้วย ดังนั้นชิ้นงานฉีดพลาสติกทุกชิ้น จำเป็นต้องมีมุมลาดเอียงอย่างน้อยที่สุด 0.5~1องศา

ในบางกรณี ถ้ามีการเปลี่ยนแบบชิ้นงานเล็กน้อย โดยไม่ทำให้ประโยชน์ใช้สอยด้อยลงไปจะสามารถลดค่าใช้จ่ายในการผลิตแม่พิมพ์ลงไปได้มาก ตัวอย่างเช่น การย้ายตำแหน่งของรู อาจทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายในการทำ side core ซึ่งรวมถึงชิ้นส่วนที่ทำงานร่วมกัน คือ angle pin, core lock เป็นต้น ชิ้นส่วนเหล่านี้จะทำให้เพิ่มค่าใช้จ่ายในการทำแม่พิมพ์อีกมาก

เทคนิคการเพิ่มความหนาบริเวณ gate

ชิ้นงานฉีดพลาสติกที่ต้องการพิกัดความเผื่อละเอียดจนเกินไป ก็มีส่วนทำให้ราคาของแม่พิมพ์สูงขึ้น และมักจะมีต้นทุนการผลิตสูงขึ้นด้วย ชิ้นงานที่มีความแม่นยำมากกว่า อาจใช้รอบเวลาในการผลิตที่นานกว่า และยังเป็นการเพิ่ม Read More

การไหลของน้ำพลาสติกในแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก

กระบวนการไหลของพลาสติกหลอมเหลวในแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกนั้น เป็นเรื่องที่ซับซ้อน โดยปัจจัยทางด้านผนังคาวิตี้ของแม่พิมพ์ ซึ่งเย็นกว่าจุดที่น้ำพลาสติกแข็งตัว เมื่อน้ำพลาสติกเข้าสู่คาวิตี้ ผิวนอกของพลาสติกจะสัมผัสกับผิวคาวิตี้ที่เย็นกว่า จนกลายเป็นพลาสติกแข็งไปในทันที ขณะที่แกนกลางของพลาสติกยังคงหลอมเหลวอยู่ พลาสติกที่ฉีดตามเข้าไป จะไหลอยู่ในแกนกลางนี้ โดยดันพลาสติกที่อยู่บริเวณนั้นให้ไหลออกไป เกิดเป็นส่วนหน้าของการไหลขึ้นมาใหม่ การไหลของพลาสติกที่ถูกดันไปนี้ เป็นการผสมกันระหว่างการไหลไปข้างหน้า กับการไหลออกข้างนอก ส่วนที่ไหลออกข้างนอก จะสัมผัสกับผนังคาวิตี้จนแข็งตัว และกลายเป็นทางพลาสติกใหม่ที่ไหลเข้ามาตามช่องที่มีผนังเป็นพลาสติกแข็ง

แสดงภาพตัดของท่อทางวิ่งพลาสติก ในขณะที่พลาสติกไหลเข้าสู่คาวิตี้

น้ำพลาสติกจะไหลเต็มคาวิตี้หรือไม่นั้น ขึ้นอยู่กับความหนาของชิ้นงานที่ฉีด ระยะทางที่น้ำพลาสติกไหลและตัวแปรในการฉีด คือ Read More