การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตที่ได้รับความนิยมในการผลิตชิ้นส่วนพลาสติกจำนวนมากจากวัสดุที่เรียกว่าเทอร์โมพลาสติก เป็นกระบวนการหลอมพลาสติก ฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์ แล้วทำซ้ำขั้นตอนเพื่อสร้างชิ้นส่วนที่เหมือนกันนับพันหรือหลายล้านชิ้น
การฉีดขึ้นรูปคืออะไร?
การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตสำหรับการผลิตชิ้นส่วนโดยการฉีดวัสดุที่หลอมเหลวเข้าไปในแม่พิมพ์หรือแม่พิมพ์ การฉีดขึ้นรูปสามารถทำได้กับวัสดุหลายชนิด ซึ่งส่วนใหญ่รวมถึงโลหะ (ซึ่งกระบวนการนี้เรียกว่าการหล่อขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์) แก้ว อิลาสโตเมอร์ ลูกกวาด และโพลีเมอร์เทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมเซตติงโดยทั่วไป วัสดุสำหรับชิ้นส่วนถูกป้อนลงในถังความร้อน ผสม และฉีดเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ ซึ่งจะทำให้เย็นลงและแข็งตัวตามการกำหนดค่าของโพรง การฉีดขึ้นรูปใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิ้นส่วนต่างๆ ตั้งแต่ชิ้นส่วนที่เล็กที่สุดไปจนถึงแผงตัวถังรถยนต์ทั้งหมด ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ การใช้โฟโตโพลิเมอร์ที่ไม่ละลายในระหว่างการฉีดขึ้นรูปของเทอร์โมพลาสติกที่อุณหภูมิต่ำบางชนิด สามารถนำไปใช้กับแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกธรรมดาบางประเภทได้
วัสดุอะไรที่ใช้ในการฉีดขึ้นรูป?
มีวัสดุพลาสติกหรือเรซินมากมายในอุตสาหกรรมการผลิต การเลือกการจับคู่ที่เหมาะสมสำหรับโครงการฉีดขึ้นรูปแบบกำหนดเองเป็นสิ่งสำคัญในการผลิตชิ้นส่วนแม่พิมพ์ฉีดคุณภาพสูง วัสดุแต่ละชนิดจะมีลักษณะเฉพาะและองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันไป เมื่อเลือกวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับโครงการฉีดขึ้นรูปแม่พิมพ์พลาสติก ให้คำนึงถึงความทนทาน ประสิทธิภาพ พื้นผิว ความยืดหยุ่น ความหนาแน่น และสี
นี่คือวัสดุบางส่วนสำหรับการผลิตแม่พิมพ์ฉีด:
โพลีคาร์บอเนตเป็นเทอร์โมพลาสติกที่มีจำหน่ายในท้องตลาดซึ่งสามารถทนต่อแรงกระแทกได้ดี มีความโปร่งใสและไม่มีรูปร่าง สามารถยืดหยุ่นได้ที่อุณหภูมิห้องและอาจกลับรูปได้โดยไม่ต้องใช้ความร้อน โพลีคาร์บอเนตสามารถทำให้เป็นของเหลวได้ที่จุดหลอมเหลว ทำให้ง่ายต่อการใช้งานสำหรับการฉีดขึ้นรูป การใช้งานทั่วไปบางอย่างของโพลีคาร์บอเนต ได้แก่ กระจกหน้ารถ เคสโทรศัพท์ ปากกา ไฟหน้ารถ และอื่นๆ
โพลิโพรพิลีน (PP) เป็นพลาสติกที่มีการผลิตกันอย่างแพร่หลายมากเป็นอันดับสองของโลกรองจากโพลิเอทิลีน (PE) ลักษณะการทำงานคล้ายกับ PE แต่แข็งกว่าเล็กน้อยและทนความร้อนได้มากกว่า เป็นโพลิเมอร์เกรดสินค้าโภคภัณฑ์ที่ได้รับความนิยมในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์และการติดฉลาก PP มีความเหนียว ทนทานต่อการล้าตัวและทนต่อสารเคมี แต่มีความเสี่ยงต่อรังสี UV และติดไฟได้ เป็นพลาสติกอเนกประสงค์เนื่องจากปรับแต่งได้ง่ายด้วยสารเติมแต่ง มีความขาวใสอย่างเป็นธรรมชาติ เนื่องจากความยืดหยุ่นของ PP ทำให้เป็นวัสดุที่ดีสำหรับบานพับที่อยู่อาศัย นอกจากนี้ยังใช้ในผลิตภัณฑ์ทั่วไปหลายชนิด เช่น ถัง บรรจุภัณฑ์ ฝาขวด ของเล่น และสินค้าอื่นๆ อีกมากมาย
โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) เป็นโพลิเมอร์ยอดนิยมที่มีสีขาวตามธรรมชาติและเปราะ มีให้เลือกสองแบบคือแบบยืดหยุ่นและแบบแข็ง รูปแบบแรกคือโพลิเมอร์ชนิดแข็งหรือไม่เป็นพลาสติก (RPVC หรือ uPVC) ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับผลิตภัณฑ์ก่อสร้าง เช่น ผนังไวนิลหรือท่อ รูปแบบที่สอง พลาสติก PVC ที่ยืดหยุ่นได้ ทำให้โค้งงอได้ด้วยการเติมพทาเลต ใช้สำหรับปูพื้น ฉนวนกันความร้อน สายไฟฟ้า และอื่นๆ
อะคริลิก (polymethyl methacrylate PMMA) บางครั้งเรียกว่าลูกแก้ว เป็นเทอร์โมพลาสติกโฮโมโพลิเมอร์ที่มักใช้แทนแก้วที่ทนต่อแรงกระแทก การส่งผ่านแสงของอะคริลิกอยู่ที่ 92% ซึ่งใกล้เคียงกับแก้วที่มีคุณภาพแสง อะคริลิกทนทานต่อรังสียูวีและแสงและไม่ซีดจาง ทนทานต่อแรงกระแทกได้ดีกว่ากระจกถึงสิบเท่า มีประโยชน์มากมายในการใช้อะคริลิกสำหรับการผลิตแม่พิมพ์ฉีด การใช้งานอะคริลิกทั่วไป ได้แก่ เลนส์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ หน้าจอ เฟอร์นิเจอร์ สี ผลิตภัณฑ์เสริมความงาม และอื่นๆ
เรซินฉีดขึ้นรูป (หรือเรซินเทอร์โมพลาสติก) เป็นพลาสติกที่ง่ายต่อการจัดการหรือขึ้นรูปเมื่อได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง และกลายเป็นของแข็งเมื่อเย็นลง เรซินเหมาะอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการฉีดขึ้นรูปเนื่องจากสามารถทำให้เป็นของเหลว ฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์โดยใช้แรงดัน แล้วทำให้เย็นลงเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ตามสั่ง เรซินทั่วไปบางชนิดที่ใช้สำหรับการฉีดขึ้นรูป ได้แก่ พลาสติกผลึก พลาสติกอสัณฐาน พลาสติกอิมิไดซ์ โพลิเอทิลีน โพลิโพรพิลีน อะคริโลไนไตรล์ บิวทาไดอีน สไตรีน โพลิออกซีเมทิลีน โพลิสไตรีน และอื่นๆ
ไนลอน (PA) หรือไนลอนโพลีอะไมด์เป็นโพลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกสังเคราะห์ทั่วไปที่ได้รับความนิยมเนื่องจากอุณหภูมิหลอมเหลวสูง ความต้านทานแรงดึง แรงเสียดทานต่ำ และทนทานต่อสารเคมี มีทั้งความทนทานและยืดหยุ่น ไนลอนสามารถใช้ร่วมกับเทอร์โมพลาสติกชนิดอื่นเพื่อเพิ่มความแข็งแรง ไนลอนสามารถใช้ร่วมกับสารเติมแต่งหลายชนิดเพื่อสร้างตัวแปรและคุณสมบัติของวัสดุที่แตกต่างกัน ความเก่งกาจโดยรวมเป็นเพียงหนึ่งในข้อดีหลายประการ
Acrylonitrile Butadiene Styrene หรือ ABS เป็นโพลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการฉีดขึ้นรูป มีความทนทานและทนต่อการขีดข่วน เป็นมิตรกับงบประมาณ และง่ายต่อการขึ้นรูปและแปรรูป ABS สามารถใช้ร่วมกับการเคลือบโลหะได้ เนื่องจากโลหะหลายชนิดสามารถยึดติดกับพลาสติก ABS ได้อย่างเหนียวแน่น ABS เหมาะสำหรับโครงการที่ต้องการความแข็งแรง ความแข็ง และทนต่อแรงกระแทก สามารถทาสี ติดกาว และรีไซเคิลได้ง่าย เอบีเอสคุณสมบัติของพลาสติกไม่ไวต่ออุณหภูมิหรือความชื้นสูง การขึ้นรูป ABS ที่อุณหภูมิสูงจะทนทานต่อความร้อนและมีความมันวาว ในขณะที่การขึ้นรูปที่อุณหภูมิต่ำจะส่งผลให้มีความแข็งแรงและทนทานต่อแรงกระแทก ดังนั้นคุณสมบัติและความแข็งแรงขั้นสุดท้ายจึงได้รับอิทธิพลจากสภาวะที่ใช้ในระหว่างกระบวนการผลิต
ยางเทอร์โมพลาสติกแบบฉีดขึ้นรูปเป็นพลาสติกที่ง่ายต่อการจัดการหรือขึ้นรูปเมื่อได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง จากนั้นจะกลายเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้องหรือผ่านกระบวนการทำให้เย็นลง ยางเทอร์โมพลาสติกเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตแม่พิมพ์ฉีดเนื่องจากสามารถทำให้เป็นของเหลว ฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์โดยใช้แรงดัน แล้วทำให้เย็นลงเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ตามสั่ง ข้อดีและการใช้งานของยางเทอร์โมพลาสติกมีมากมาย
โพลิสไตรีน (PS) เป็นเทอร์โมพลาสติกใสที่ใช้บ่อยที่สุดในการสร้างผลิตภัณฑ์แบบใช้ครั้งเดียว ไม่มีกลิ่นและไม่มีพิษ พอลิสไตรีนมีทั้งแบบแข็งและแบบโฟม ใช้เป็นของแข็ง ใช้ทำช้อนส้อมพลาสติก อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ของเล่น และชิ้นส่วนรถยนต์ ในฐานะที่เป็นโฟม (Styrofoam) สามารถอัดขึ้นรูปเพื่อทำบรรจุภัณฑ์ถั่วลิสง ถ้วยน้ำดื่มแบบใช้แล้วทิ้ง และอื่น ๆ
พอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (LDPE) เป็นโพลีเอทิลีนรูปแบบหนึ่ง (PE) ที่ผลิตโดยใช้ความดันสูงและอุณหภูมิสูง LDPE เป็นโพลีเอทิลีนชนิดยืดหยุ่นที่ใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์เป็นหลัก มีความทนทานต่อความชื้นที่เหนือกว่า แต่ไม่เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความทนทานต่อสภาพอากาศหรือต้องทนต่ออุณหภูมิสูง LDPE มีความสามารถในการรับแรงกระแทกและทนต่อสารเคมีได้ดี LDPE สามารถใช้ทำแหวนหกแพ็ค ของเล่น และส่วนประกอบคอมพิวเตอร์ โพลิเอทิลีนในรูปแบบรีไซเคิลสามารถนำไปใช้ทำถังขยะ กระเบื้อง แผงผนัง และเฟอร์นิเจอร์ได้ ผลิตภัณฑ์โพลีเอทิลีนคิดเป็น 34% ของพลาสติกทั้งหมดในตลาด
พลาสติกเสริมแรงด้วยไฟเบอร์ (FRP) เป็นวัสดุที่คุ้มค่าซึ่งส่งผลให้ผลิตภัณฑ์มีน้ำหนักเบาขึ้นพร้อมความทนทานที่เพิ่มขึ้น เป็นวัสดุผสมที่ประกอบด้วยเรซินและเส้นใยบางประเภท เช่น แก้วหรือคาร์บอน ด้วยการเพิ่มเส้นใยลงในเรซิน ทำให้วัสดุได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติม พลาสติกเสริมไฟเบอร์สำหรับการฉีดขึ้นรูปช่วยลดต้นทุนวัสดุและแรงงาน ลดเวลาในการผลิต และสร้างของเสียน้อยที่สุด ผลลัพธ์ที่ได้คือผลิตภัณฑ์ที่ทนทานและทนทานต่อการบิดงอและการแตกร้าว
โพลีสไตรีนแรงกระแทกสูง (HIPS) คือโพลีสไตรีนที่มีสารเติมแต่งยางเพื่อปรับปรุงความยืดหยุ่นและความแข็งแรงของแรงกระแทก แม้ว่าโดยปกติแล้วโพลีสไตรีนจะโปร่งใส แต่ HIPS จะทึบแสงและสามารถทาสีและติดฉลากได้ โพลิสไตรีนที่มีแรงกระแทกสูงเป็นวัสดุที่คุ้มต้นทุนซึ่งปรับแต่ง รีไซเคิล และผลิตได้ง่าย HIPS เหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนและผลิตภัณฑ์ขนาดเล็กที่ต้องการรายละเอียดและความหนาที่หลากหลาย
Polyoxymethylene (POM, acetal, polyacetal, polyformaldehyde) เป็นส่วนผสมของวัสดุพลาสติกที่ใช้สร้างชิ้นส่วนที่มีความคงตัวของมิติที่ดี แรงเสียดทานต่ำ และความแข็งแกร่งสูง มีสีขาวขุ่นและมีให้เลือกหลายสี เช่นเดียวกับเทอร์โมพลาสติกชนิดอื่น POM จะกลายเป็นของเหลวที่จุดหลอมเหลว ทำให้เป็นวัสดุที่ง่ายต่อการใช้ในกระบวนการฉีดขึ้นรูป POM มักใช้กับกรอบแว่นตา ตัวยึด ปืน ด้ามมีด ระบบล็อค และชิ้นส่วนทางวิศวกรรมและยานยนต์อื่นๆ