ข้อมูลพื้นฐานของเครื่องฉีดพลาสติก

รูปภาพ เครื่องฉีดพลาสติกยี่ห้อ JSW จาก JSW.co.jp

เครื่องฉีดพลาสติก

      เครื่องฉีดพลาสติกเป็นเครื่องจักรที่ถูกออกแบบมาเพื่อใช้ในการผลิตสินค้าที่ทำจากพลาสติก ในอุตสาหกรรมมีผู้จำหน่ายเครื่องฉีดพลาสติกอยู่หลายบริษัทไม่ว่าจะเป็น Toshiba machine, Sumitomo, Fanuc, Nissei, Mitsubishi, Haitian, Arburg เป็นต้น เฉพาะในประเทศไทยเราจะพบว่า โรงงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จะใช้เครื่องฉีดพลาสติกจากบริษัทญี่ปุ่น อาจจะเป็นเพราะว่าเป็นแบรนด์เดียวกันกับที่เคยใช้อยู่อยู่แล้วในบริษัทหลักในประเทศญี่ปุ่น

สินค้าที่ผลิตโดยเครื่องฉีดพลาสติก

      สินค้าในตลาดโดยส่วนมากมีชิ้นส่วนที่ทำจากพลาสติกเป็นส่วนประกอบเกือบทั้งหมดเพราะต้นทุนในการผลิตกับเครื่องฉีดพลาสติกมีราคาไม่สูง ส่วนใหญ่เรามักจะใช้เม็ดพลาสติกอย่าง PP, PE, PS, PA, ABS, PVC เป็นต้น ในการผลิตสินค้า เช่น ของเล่น, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, เลโก้, ช้อน ส้อม หรือลองหยิบสินค้าที่อยู่รอบๆ ตัวก็อาจจะเป็นสินค้าที่ใช้พลาสติกในการผลิตก็เป็นได้

 รูปภาพตัวอย่างชิ้นส่วนที่ผลิตโดยใช้กระบวนการฉีดพลาสติก(ไม่ทั้งหมด)จาก Orchremedia

 ไอเดียในการผลิตเครื่องฉีดพลาสติก

      ในช่วงต้นของปีศตวรรษที่ 19 เรื่องราวเริ่มต้นเมื่อมีบริษัทผู้ผลิตลูกบิลเลียด (billiard balls) ได้ผลิตลูกบิลเลียดที่ทำมาจากงาช้า ส่งผลกระทบต่อการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมและการอนุรักษ์สัตว์ป่าอย่างมาก ดังนั้นทางผู้ผลิตจึงหาทางออกโดยการประกาศว่า จะให้รางวัลกับผู้ที่สามารถคิดค้นวัตถุดิบในการผลิตลูกพลูขึ้นมาใหม่เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ โดยมีเงินรางวัลเป็นเงิน 10,000 เหรียญ

รูปภาพลูกพลูที่ผลิตจากงาช้าจาก : 99percentinvisible

      นั่นทำให้นาย จอห์น เวสลีย์ ไฮเอตต์ (John Wesley Hyatt) ได้พัฒนา “Celluloid” เป็นผลงานชิ้นแรกของจอห์น และถูกนำมาเป็นวัตถุดิบในการผลิตลูกบิลเลียดและนี่ก็คือเรื่องย่อคร่าวๆ ของเรื่องราวจุดเริ่มต้นของเครื่องฉีดพลาสติก

รูปภาพ ตัวอย่างลูกพลูที่ผลิตจาก celluloid จาก : engineerguy

ขั้นตอนการทำงานของเครื่องฉีดพลาสติก

      ขั้นตอนแรกก็คือการลำเลียงเม็ดพลาสติกเข้าสู่แม่พิมพ์ โดย hopper มีหน้าที่ลำเลียงเม็ดพลาสติกเข้าสู่กระบอกฉีดพลาสติก (Barrel) ภายในกระบอกฉีดพลาสติกจะมีสกรูฉีดพลาสติก (reciprocating screw) สกรูจะลำเลียงเม็ดพลาสติกไปยังส่วนหัวของสกรู

รูปภาพประกอบการทำงานของเครื่องฉีดพลาสติกจาก : engineerguy

      ตอนนี้เม็ดพลาสติกอยู่ในกระบอกฉีดแล้ว จะถูกลำเลียงเคลื่อนที่ไปด้านหน้าระหว่างที่เคลื่อนที่ไปยังด้านหน้าจะถูกปั่นด้วยสกรูและความร้อนจาก Heater จะช่วยให้เม็ดพลาสติกละลายในอุณหภูมิที่เหมาะสม (เม็ดพลาสติกแต่ละชนิดจะจุดหลอมเหลวไม่เท่ากัน)  

      เมื่อเม็ดพลาสติกถูกลำเลียงไปถึงส่วนหัวของสกรู (ปกติจะละลายอยู่ในสถานะของเหลวและพร้อมสำหรับการฉีด) สกรูจะฉีดพลาสติกพุ่งขึ้นไปยังด้านหน้าคล้ายเข็มฉีดยาที่ฉีดลงสู่แม่พิมพ์ เมื่อฉีดเสร็จแล้วแม่พิมพ์จะค่อยๆ เปิดออกและนำชิ้นงานออกมาก (เครื่องฉีดพลาสติกบางแบรนด์จะมีโรบอทหยิบชิ้นงานออกมา) เป็นอันเสร็จสิ้นกระบวนการทั้งหมดนี้ใช้เวลาไม่ถึงหนึ่งนาที

เม็ดพลาสติก

      เม็ดพลาสติกที่ใช้กับเครื่องฉีดพลาสติกมีอยู่หลายชนิดแต่ละชนิดจะมีค่ากลาสไฟเบอร์ สี และคุณสมบัติอื่นๆ ที่แตกต่างกัน ปกติเม็ดพลาสติกจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงไม่กี่มิลลิเมตร เมื่อถูกลำเลียงไปในกระบอกฉีดพลาสติกด้วยความร้อนและถูกปั่นด้วยสกรูฉีดพลาสติกสุดท้ายเม็ดพลาสติกจะละลายเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลวพอดีเมื่อถึงส่วนหัวของสกรูฉีดพลาสติก

รูปภาพเม็ดพลาสติกที่ใช้สำหรับฉีดพลาสติกจาก : engineerguy

      ปกติแล้วปัญหาที่มักพบอยู่เสมอก็คือ อุณหภูมิในกระบอกฉีดพลาสติกต่ำเกินไปจนละลายไม่หมด และใช้อุณหภูมิสูงเกินไปจนเกิดการไหม้ฉีดพลาสติกออกมาชิ้นงานจะเป็นสีดำที่ชิ้นงาน

สกรูเครื่องฉีดพลาสติก (reciprocating screw)

      ในสมัยก่อนยังไม่ได้มีการใช้สกรูฉีดพลาสติกเหมือนในปัจจุบัน แต่ใช้ กระบอกสูบ (plunger)แทน  ปัญหาที่เกิดขึ้นคือ ความร้อนของเม็ดพลาสติกที่อยู่ในกระบอกฉีดพลาสติกมีการกระจายตัวของความร้อนเกลี่ยไม่เท่ากัน จึงเป็นเหตุให้มีการพัฒนาสกรูเครื่องฉีดพลาสติกที่เราใช้กันในปัจจุบัน

รูปภาพการกระจายตัวของความร้อนในเครื่องฉีดพลาสติกในยุคแรกจาก : engineerguy

      ด้วยเหตุผลนี้ เจมส์ วัตสัน เฮนดรี (James Watson Hendry) จึงพัฒนาสกรูฉีดพลาสติกขึ้นมาเพื่อแก้ไขปัญหาการกระจายตัวของความร้อนภายในกระบอกฉีด และยังพัฒนาการฉีดให้เร็วขึ้นด้วย  นับว่าเป็นการเปลี่ยนผ่านในยุคสมัยนั้น

แม่พิมพ์

      แม่พิมพ์หรือที่เราเรียกกันว่า โมลด์ แม่พิมพ์พลาสติกช่วยให้เครื่องฉีดสามารถผลิตชิ้นงานออกมาได้เป็นจำนวนมากและมีความแม่นยำ เป็นส่วนสำคัญช่วยให้การขึ้นรูปพลาสติกให้สมบูรณ์ ปกติแล้วแม่พิมพ์มีมูลค่าหลายล้านบาทและมักจะมีปัญหาเรื่องการถอดซ่อมบำรุงอยู่เสมอ เพราะพลาสติกที่ฉีดออกมาจะหดตัวและเกาะอยู่กับแม่พิมพ์  ในการแก้ไขปัญหาเหล่านี้ จึงมีการออกแบบ หมุด (pin) มาเพื่อที่จะดันชิ้นงานให้ออกมาง่ายขึ้น  (เราจะสังเกตร่องรอยของหมุดได้จะรอยต่อของสินค้า)

รูปภาพชิ้นงานที่มีรอยหมุดจากแม่พิมพ์จาก : engineerguy

      ซึ่งในส่วนของแม่พิมพ์มีรายละเอียดทางเทคนิคค่อนข้างมาก และในบทความนี้เราจะยังไม่ลงรายละเอียด  

ติดตามความรู้เครื่องฉีดพลาสติกได้ที่ 

Line - https://lin.ee/cV4pEq8

Website - www.siam-eng.com

Facebook - https://www.facebook.com/SiamEngineeringInstrument

Catalog Online - https://online.fliphtml5.com/wxagq/fsmn/#p=1

ข้อมูลอ้างอิงจาก 

https://www.youtube.com/watch?v=MSZxeyj2X3c

https://www.jsw.co.jp/en/product/molding_machine/injection_molding/oogata.html

https://blog.ochre-media.com/ride-and-drive-with-auto-parts-exporters/

https://99percentinvisible.org/episode/the-post-billiards-age/

https://www.youtube.com/watch?v=RMjtmsr3CqA&t=50s