6.1 บทนำ
คุณภาพของชิ้นฉีดโดยทั่วๆไปโรงงานพลาสติกเราสามารถแบ่งออกได้เป็นสองลักษณะด้วยกันคือ คุณภาพภายนอก โดยเป็นการดูคุณภาพของชิ้นงานพลาสติกด้วยสายตา เช่น ความเรียบ ความมันของผิวชิ้นงาน และ คุณภาพในการใช้งาน ซึ่งเป็นคุณภาพของชิ้นงานพลาสติกที่ต้องการ เพื่อให้เหมาะสมกับลักษณะของการนำไปใช้งาน เช่น ความแข็งแรง การหดตัว เป็นต้น แต่การที่โรงงานพลาสติกเราจะทำการฉีดเพื่อให้ได้ชิ้นงานที่มีคุณภาพตามที่โรงงานพลาสติกเราต้องการนั้น โรงงานพลาสติกเราสามารถทำได้หลายวิธี โดยการนำเอาความรู้เกี่ยวกับเรื่องของอิทธิพลที่มีผลกระทบต่อคุณภาพของชิ้นงานฉีดมาใช้ โดยเฉพาะอิทธิพลของพารามิเตอร์ที่ใช้ในการฉีด ซึ่งมีบทบาทมากต่อคุณภาพของชิ้นงานพลาสติกที่ฉีด ในปัจจุบันคุณภาพของชิ้นงานฉีดในบ้านเรานิยมใช้คุณภาพภาพนอกกันอย่างเดียวเป็นส่วนใหญ่ คือเป็นการดูว่าชิ้นงานที่ฉีดออกมาได้นั้นมีความสวยงานดีพอหรือไม่ เช่น ผิวเรียบมัน ไม่บิดเบี้ยว และเต็มแบบแม่พิมพ์ไม่เกิดรอยแหว่ง ซึ่งในปัจจุบันผู้ที่ทำงานฉีดในบ้านเราก็พอที่จะควบคุมการฉีดเพื่อให้ได้ชิ้นงานฉีดออกมามีคุณภาพภายนอกตามที่ต้องการได้ แต่คุณภาพในการใช้งานนั้น ผู้ทำงานฉีดในบ้านเรายังไม่ค่อยมีประสบการณ์มากนัก ส่วนมากจะทำได้เฉพาะความแข็งแรงของรอยประสานของเนื้อพลาสติกเหลวเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ในบทนี้จึงขอกล่าวถึงวิธีการฉีดพลาสติกเพื่อให้ได้ชิ้นงานฉีดที่มีคุณภาพในการใช้งานเป็นส่วนใหญ่ โดยเฉพาะความแข็งแรงของชิ้นงานฉีด
6.2 การฉีดพลาสติกเพื่อให้ได้ชิ้นงานที่มีความแข็งแรง
เมื่อกล่าวถึงความแข็งแรงของชิ้นงานพลาสติกแล้ว บางท่านอาจจะสงสัยว่ามันน่าจะขึ้นอยู่กับชนิดของเม็ดพลาสติกมากกว่าวิธีในการฉีด แต่ในที่นี้โรงงานพลาสติกเราจะขอกล่าวถึงการฉีดพลาสติกเฉพาะชนิดใดชนิดหนึ่งให้ได้ความแข็งแรงของชิ้นงานออกมามากที่สุด เนื่องจากผู้ที่ทำการฉีดแต่ละคนจะมีเทคนิคหรือวิธีการฉีดที่แตกต่างกันออกไป โดยการเลือกใช้พารามิเตอร์ในการฉีดที่แตกต่างกัน ด้วยเหตุนี้ผลที่ออกมาจึงแตกต่างกันหรือแม้แต่ผู้ที่ทำงานฉีดจะเป็นคนเดียวกันก็ตาม ถ้าเลือกใช้พารามิเตอร์ในการฉีดพลาสติกแต่ละครั้งแตกต่างกันผลที่ออกมาก็จะแตกต่างกัน ดังนั้นจึงมีคำถามเกิดขึ้นว่า แล้วโรงงานฉีดพลาสติกเราจะเลือกใช้พารามิเตอร์ในการฉีดอย่างไรจึงได้ชิ้นงานพลาสติกที่แข็งแรง บางท่านก็ตอบว่าก็เลือกใช้ให้เหมาะสมอย่าให้น้อยหรือมากจนเกินไป แต่ก็ยังไม่มีใครตอบได้อีกเช่นกันว่าจุดใดเป็นจุดที่เหมาะสม ดังนั้นโรงงานพลาสติกเราจึงได้มีแนวความคิดว่าเราน่าจะทำการทดลองเพื่อหาจุดทีเหมาะสมนั้นโดยการสร้างแม่พิมพ์พลาสติกฉีดที่เป็นรูปร่างของชิ้นงานทดสอบแรงดึงขึ้นมาเพื่อในการทดลองครั้งนี้ โดยแบ่งขึ้นตอนทดลองดังนี้คือ
1. เลือกเม็ดพลาสติกที่จะใช้ทำการทดลองจากอะมอร์พัสคือ เม็ดพลาสติก PS
2. ทำการฉีดเติมพลาสติกเหลวเข้าแม่พิมพ์พลาสติกจนกระทั่งได้ชิ้นงานเต็มแม่พิมพ์และไม่เกิดครีบ โดยปราศจากการใช้ความดันย้ำด้วย
3. ปรับตั้งค่าความดันย้ำ HP จาก 0-130 บาร์ โดยใช้เวลาในการดันย้ำคงที่ 2วินาที
4. นำชิ้นงานพลาสติกที่ได้ไปชั่งน้ำหนักแล้วทดสอบแรงดึง หาจุดที่ให้ค่าแรงดึงสูงสุด
5. ยึดถือเอาค่าความดันย้ำที่ให้ค่าแรงดึงสูงสุดไปใช้ทำการทดลองต่อโดยการปรับค่าเวลาในการย้ำเพื่อหาจุดของเวลาที่ให้ค่าแรงดึงสูงสุด
6. เลือกเม็ดพลาสติกจากพาร์เชียลคริสตัลไลน์ คือ เม็ดพลาสติก PP มาทำการทดลอง
7. ทำการทดลองซ้ำตามข้อ 2 ถึง 5
จากขั้นตอนการทดลองดังกล่าว โรงงานฉีดพลาสติกเราจะได้ผลการทดลองดังในตารางที่ 6.1 ถึงตารางที่ 6.8 โดยที่
เวลาในการย้ำ (Holding Time : HT ) = 2 วินาที
อุณหภูมิกระบอกฉีด = 215, 210, 205, 200, 30℃
อุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติก 45 - 46℃
เวลาในการหล่อเย็น = 35 วินาที
ระยะเนื้อพลาสติก = 29mm
ความเร็วในการฉีด = 100, 100, 100, 80, 80,80, 80, 70, 70, 70 mm/s
แรงปิดล็อกแม่พิมพ์พลาสติก = 400 kN
ตารางที่ 6.1 การทดสอบหาน้ำหนักของพลาสติก PS (g)
ตารางที่ 6.2 การทดสอบแรงดึงของพลาสติก PS (kn)
จากการทดลอง ค่าความดันย้ำที่น่าสนใจที่ทำให้โรงงานพลาสติกเราได้ชิ้นงานที่สามารถรับแรงดึงได้ดีคือที่ ค่าความดันย้ำ 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, และ 100 บาร์ ดังนั้นโรงงานฉีดพลาสติกเราจึงนำค่าความดันย้ำที่เลือกไว้ดังกล่าวไปทำการทดลองต่อเพื่อหาค่าความดันย้ำที่เหมาะสมต่อไป ดังตารางการทดลองที่ 6.3 และ ตารางที่ 6.4
ตรางที่ 6.3 การทดสอบน้ำหนักเพื่อหาความดันย้ำของพลาสติก PS
ตรางที่ 6.4 การทดสอบแรงดึงเพื่อหาความดันย้ำของพลาสติก PS
หมายเหตุ ความเร็วในการดึง 2 mm/s
จากตารางผลการทดลองที่ 6.3 และ 6.4 ค่าความดันย้ำที่เหมาะสมน่าจะอยู่ในช่วง 60-100 บาร์ ดังนั้นโรงงานพลาสติกเราจึงทำการทดลองต่อไป โดยใช้ความดันย้ำเทียบเป็นเปอร์เซ็นต์กับความดันฉีดที่เกิดขึ้นจริงขณะที่ไม่ใช้ความดันย้ำ (78 บาร์) และเปลี่ยนแปลงเวลาในการย้ำเล็กน้อย ซึ่งได้ผลการทดลองดังตารางที่ 6.5 โดยที่
อุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติก = 45℃
อุณหภูมิกระบอกฉีด = 215, 210, 205, 200, 33℃
เวลาในการหล่อเย็น = 35 วินาที
ระยะเนื้อพลาสติก = 29mm
ความเร็วในการฉีด = 100, 100, 100, 80, 80, 80, 80, 70, 70, 70 mm/s
แรงปิดล็อกแม่พิมพ์พลาสติก = 400 kN
ตารางที่ 6.5 การทดสอบความดันย้ำของพลาสติก PS
หมายเหตุ HT = เวลาในการย้ำ (วินาที)
จากตารางผลการทดลองที่ 6.5 ทำให้โรงงานพลาสติกเราทราบว่าค่าความดันย้ำที่เหมาะสมที่สุดที่จะทำให้เราได้ชิ้นงานที่แข็งแรงมากที่สุดจะเป็น 100 เปอร์เซ็นต์ของความดันฉีดที่เกิดขึ้นจริงขณะทำการฉีดโดยปราศจากความดันย้ำ ส่วนค่าความดันย้ำอื่นที่ให้น้ำหนักของชิ้นงานฉีดสูงกว่า แต่ให้ค่าความแข็งแรงต่ำ ก็อาจจะเนื่องมาจากพลาสติกเหลวถูกอัดมากเกินไปจนทำให้เกิดความเครียดในเนื้อชิ้นงานฉีดมาก จึงรับแรงดึงได้น้อยลง
เมื่อโรงงานพลาสติกเราได้ค่าความดันย้ำที่เหมาะสมแล้ว โรงงานเราก็ทำการดลองต่อเพื่อหาค่าเวลาในการย้ำที่เหมาะสมดังตารางผลการทดลองที่ 6.6 และ 6.7
อุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติก = 45℃
อุณหภูมิกระบอกฉีด = 215, 210, 205, 200, 33℃
เวลาในการหล่อเย็น = 35 วินาที
ระยะเนื้อพลาสติก = 29mm
ความเร็วในการฉีด = 100, 100, 100, 80, 80, 80, 80, 70, 70, 70 mm/s
แรงปิดล็อกแม่พิมพ์พลาสติก = 400 kN
ความดันย้ำ = 78 บาร์
ตารางที่ 6.6 การหาเวลาย้ำของพลาสติก PS
ตารางที่ 6.7 การทดสอบหาความดันย้ำของพลาสติก PP
หมายเหตุ ความเร็วในการดึง 2mm/s
จากผลการทดลองหาความดันย้ำที่เหมาะสมสำหรับพลาสติกที่มีผลึก โรงงานพลาสติกเราจะได้ความดันย้ำที่เหมาะสมอยู่ในช่วง 90-100 เปอร์เซ็นต์ของค่าความดันฉีดที่เกิดขึ้นจริง แต่การนำไปใช้งานจริง เราจะเลือกใช้ค่าที่สูงเพื่อจะได้ใช้เวลาในการย้ำน้อยลง ดังนั้นค่าความดันย้ำที่เหมาะสมจากการทดลองจึงควรเป็น 72 บาร์ (100 เปอร์เซ็นต์ของค่าความดันฉีดที่เกิดขึ้นจริง)
เมื่อได้ค่าความดันฉีดที่เหมาะสมแล้ว โรงงานพลาสติกเราก็มาหาเวลาในการย้ำที่เหมาะสมต่อไป ซึ่งได้ผลการทดลองดังตารางที่ 6.8
อุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติก = 45℃
อุณหภูมิกระบอกฉีด = 215, 210, 205, 200, 33℃
เวลาในการหล่อเย็น = 35 วินาที
ระยะเนื้อพลาสติก = 29mm
ความเร็วในการฉีด = 100, 100, 100, 80, 80, 80, 80, 70, 70, 70 mm/s
แรงปิดล็อกแม่พิมพ์พลาสติก = 400 kN
ความดันย้ำ = 72 บาร์
ตารางที่ 6.8 การหาเวลาในการย้ำพลาสติก PP
หมายเหตุ เวลาในการย้ำที่ดีที่สุดอยู่ในช่วง 14-16 วินาที ความเร็วในการดึง 2 mm/s
จากผลการทดลองเพื่อหาค่าความดันย้ำและเวลาในการย้ำที่เหมาะสมที่จะทำให้ได้ชิ้นงานพลาสติกที่มีความแข็งแรงสูงสุดนั้น โรงงานพลาสติกเราจะสรุปได้ดังนี้คือ
- ค่าความดันย้ำที่ใช้ควรมีค่าเท่ากับความดันฉีดที่เกิดขึ้นจริง เพื่อรักษาระดับขอความดันในแม่พิมพ์พลาสติกให้คงที่สักระยะหนึ่ง และช่วยให้เนื้อพลาสติกแน่นตัวดีพอ แต่ตมทฤษฎีแล้วแนะนำเอาไว้ว่าโรงงานเราควรใช้ความดันย้ำสำหรับพลาสติกอะมอร์พัสให้ต่ำกว่าค่าความดันฉีดที่เกิดขึ้นจริงเล็กน้อย เพื่อหลีกเลี่ยงความเครียดที่อาจจะเกิดขึ้นกับตัวชิ้นงานพลาสติก ซึ่งจะทำให้ชิ้นงานเกิดการแตกร้าวภาพหลังจากการฉีดได้
- เวลาในการย้ำนั้นสำหรับพลาสติกที่มีผลึกจะใช้เวลานานกว่าพลาสติกที่ไม่มีผลึก เพราะว่าจะต้องใช้เวลาในการเกาะผลึกในเนื้อชิ้นงานพลาสติกเพื่อให้ได้ชิ้นงานพลาสติกที่มีคุณภาพ แต่ในการปฏิบัติงานจริง ขอแนะนำว่าให้ใช้วิธีการนำชิ้นงานฉีดไปช่างน้ำหนัก แล้วดูว่าที่เวลาใดได้น้ำหนักของชิ้นงานเริ่มคงที่ก็ให้ยึดถือเอาเวลานั้นไปใช้ ดังตัวอย่างจากรูปที่ 6.1 จะได้เวลาในการย้ำที่เหมาะสม 17 วินาที
รูปที่ 6.1 การหาเวลาในการย้ำที่เหมาะสม
หลังจากโรงงานพลาสติกเราได้ค่าความดันย้ำและเวลาในการย้ำที่เหมาะสมต่อคุณภาพชิ้นงานฉีดแล้ว ก็มี คนถามต่อว่า อุณหภูมิของพลาสติกเหลวและอุณหภูมิแม่พิมพ์จะมีผลต่อคุณภาพความแข็งแรงของชิ้นงานด้วยหรือไม่ ดังนั้นโรงงานพลาสติกเราจึงได้ทำการทดลองต่อเพื่อหาข้อสรุปจากคำถามดังกล่าว โดยการใช้พลาสติก PS และ PP ตัวเดิมมาทำการทดลอง ซึ่งมีขั้นตอนในการทดลองดังนี้
1. ฉีด พลาสติก PS ที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 210℃ เข้าแม่พิมพ์ที่อุณหภูมิ 35℃ และ 50℃ แล้วนำชิ้นงานไปชั่งน้ำหนักและทดสอบแรงดึง จะได้ผลการทดลองดังตารางที่ 6.9 และรูปที่ 6.2 เป็นกราฟแสดงการหาอุณหภูมิแม่พิมพ์ที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 210℃ ของพลาสติกที่ไม่มีผลึก (PS) ที่ได้จากตาราง 6.9 โดยที่
อุณหภูมิกระบอกฉีด = 215, 210, 205, 200, 33℃
เวลาในการหล่อเย็น = 35 วินาที
ระยะเนื้อพลาสติก = 29mm
ความเร็วในการฉีด = 100, 100, 100, 80, 80, 80, 80, 70, 70, 70 mm/s
แรงปิดล็อกแม่พิมพ์พลาสติก = 400 kN
ความดันย้ำ = 78 บาร์
ตารางที่ 6.9 การหาอุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติกที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 210℃ (PS)
หมายเหตุ TM - อุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติก
รูปที่ 6.2 กราฟแสดงการหาอุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติกที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 210℃ ของพลาสติกที่ไม่มีผลึก (PS) ที่ได้จากตารางที่ 6.9
2. ฉีด พลาสติกPS ที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 240℃ เข้าแม่พิมพ์พลาสติก 35℃ และ 55℃ แล้วนำชิ้นงานฉีดไปชั่งน้ำหนักและทดสอบแรงดึง จะได้ผลการทดลองดังตารางที่ 6.10 และรูปที่ 6.3 เป็นกราฟแสดงการหาอุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติกที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 240℃ ของพลาสติกที่ไม่มีผลึก (PS) ที่ได้จากตารางที่ 6.10
อุณหภูมิกระบอกฉีด = 245, 240, 235, 230, 40℃
เวลาในการหล่อเย็น = 35 วินาที
ระยะเนื้อพลาสติก = 29mm
ความเร็วในการฉีด = 100, 100, 100, 80, 80, 80, 80, 70, 70, 70 mm/s
แรงปิดล็อกแม่พิมพ์พลาสติก = 400 kN
ความดันย้ำ = 78 บาร์
ตารางที่ 6.10 การหาอุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติกที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 240℃ (PS)
รูปที่ 6.3 กราฟแสดงการหาอุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติกที่อุณหภูมิพลาสติก 240℃ ของพลาสติกที่ไม่มีผลึก (PS) ที่ได้จากตารางที่ 6.10
3. ฉีด พลาสติก PP ที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 210℃ เข้าแม่พิมพ์พลาสติกอุณหภูมิ 40℃ และ 70℃ แล้วนำชิ้นงานพลาสติกไปชั่งน้ำหนักและทดสอบแรงดึง จะได้ผลการทดลองดังตารางที่ 6.11 และรูปที่ 6.4 เป็นกราฟแสดงการหาอุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติกที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 210℃ ของพลาสติกที่มีผลึก (PP) ที่ได้จากตาราง ที่ 6.11
อุณหภูมิกระบอกฉีด = 215, 210, 205, 200, 30℃
เวลาในการหล่อเย็น = 35 วินาที
ระยะเนื้อพลาสติก = 29mm
ความเร็วในการฉีด = 100, 100, 100, 80, 80, 80, 80, 70, 70, 70 mm/s
แรงปิดล็อกแม่พิมพ์พลาสติก = 400 kN
ความดันย้ำ = 72 บาร์
ตารางที่ 6.11 การหาอุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติกที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 210℃ (PP)
กราฟแสดงการหาอุณหภูมิที่แม่พิมพ์พลาสติกที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 210℃ ของพลาสติกที่มีผลึก (PP) ที่ได้จากตาราง 6.11
4. ฉีด พลาสติก PP ที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 240℃ เข้าแม่พิมพ์พลาสติกอุณหภูมิ 40℃ และ 70℃ แล้วนำชิ้นงานพลาสติกไปชั่งน้ำหนักและทดสอบแรงดึง จะได้ผลการทดลองดังตารางที่ 6.12 และรูปที่ 6.5 เป็นกราฟแสดงการหาอุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติกที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 240℃ ของพลาสติกที่มีผลึก (PP) ที่ได้จากตาราง ที่ 6.12
อุณหภูมิกระบอกฉีด = 245, 240, 235, 230, 40℃
เวลาในการหล่อเย็น = 35 วินาที
ระยะเนื้อพลาสติก = 29mm
ความเร็วในการฉีด = 100, 100,100, 80, 80, 80, 80, 70, 70, 70 mm/s
แรงปิดล็อกแม่พิมพ์พลาสติก = 400 kN
ความดันย้ำ = 72 บาร์
ตารางที่ 6.12 การหาอุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติกที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 240℃ (PP)
ผลการทดลองในตารางที่ 6.9, 5.10, 5.11 และ 5.12 ทำให้โรงงานพลาสติกเราทราบว่าการฉีดพลาสติกทั้งสองชนิดคือทั้งอะมอร์พัสและพาร์เชียลคริสตัลไลน์ โรงงานพลาสติกเราควรใช้อุณหภูมิของพลาสติกเหลวให้ต่ำเท่าที่สามารถฉีดได้ เพื่อจะได้ชิ้นงานที่มีคุณภาพมากที่สุด
ส่วนอุณหภูมิของแม่พิมพ์สำหรับพลาสติกอะมอร์พัส ควรใช้ให้ต่ำเท่าที่สามารถทำงานได้ แต่สำหรับพลาสติกพาร์เชียลคริสตัลไลน์ ควรใช้ให้สูงเพื่อให้การเกาะผลึกเป็นไปอย่างสม่ำเสมอจึงจะได้ชิ้นงานพลาสติกที่มีคุณภาพ
รูปที่ 6.5 กราฟแสดงการหาอุณหภูมิแม่พิมพ์พลาสติกที่อุณหภูมิพลาสติกเหลว 240℃ ของพลาสติกที่มีผลึก (PP) ที่ได้จากตาราง 6.12
