กระบวนการทำงานของ Plastic Injection Molding

Plastic injection molding หรือ injection molding เป็นขวนการผลิตเพื่อผลิตชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุประเภท thermoplastic และ thermosetting plastic โดยขั้นตอนจะเริ่มจากที่พลาสติกจะถูกเทลงไปใน barrel ที่มีความร้อนสูง และจะถูกผสมเข้าด้วยกันและหลอมละลาย จากนั้นจะถูกส่งเข้าไปใน mold cavity แล้วพลาสติกจะเย็นตัวลงและทำการ form เป็นรูปร่างเดียวกับ mold cavity

Injection-Molding-1

หลังจากที่ชิ้นส่วนหรือผลิตภัณฑ์ได้ถูกออกแบบแล้ว ขั้นตอนต่อจากนั้นคือการออกแบบ Mold ส่วนมากจะถูกส่งต่อไปยัง mold maker เพื่อทำการออกแบบและผลิตขึ้นมา กระบวนการ Injection molding สามารถผลิตชิ้นส่วนออกมาได้อย่างหลากหลาย ตั้งแต่ชิ้นส่วนเล็กๆ ที่ต้องการความเที่ยงตรงสูง ไปจนชิ้นส่วนขนาดใหญ่เช่น ชิ้นส่วนรถยนต์

ภาพรวมของกระบวนการผลิต Injection Molding

Injection-Molding-2

  1. Reciprocating screw จะทำการหลอมละลายพลาสติกและส่งผ่านพลาสติกเข้าไปยัง mold cavity
  2. ชิ้นงานที่มีรูปร่างเหมือนกับ mold cavity จะถูกผลิตอออกมาภายใน mold cavity
  3. วัสดุที่สามารถนำมาใช้ในกระบวนการผลิตนี้ได้คือ thermoplastic และ thermosetting plastic
  4. การผลิตชิ้นงานด้วยกระบวนการนี้จะมีรอยเกิดขึ้นที่ชิ้นงานตามส่วนที่แบ่งส่วนของ mold cavity ออกจากกันหรือที่เรียกว่า parting line และนอกจากนี้ยังมีอีกสองส่วนที่เกิดจาก mold คือ gate mark หรือทางที่พลาสติกไหลเข้าสู่ mold cavity และ ejector pin mark เป็นรอยของ pin ที่ใช้ในการปลดชิ้นงานออกจาก mold cavity

วิวัฒนาการของ Injection Molding

พลาสติกถูกผลิตขึ้นมาครั้งแรกในปี 1851 ที่อังกฤษ โดย Alexander Parkers และเผยแพร่สู่สาธารณในปี 1862 โดยมีชื่อว่า “Parkesine” พลาสติกประเภทนี้ถูกผลิตขึ้นมาจาก cellulose โดยที่ “Parkesine” สามารถหลอมเหลวและนำไปใช้กับ injection molding ได้ แต่ยังมีต้นทุนการผลิตที่สูง และยังมีแนวโน้มในการแตกหักง่าย รวมไปถึงความสามารถในการติดไฟได้ที่มาก จึงยังไม่เป็นที่นิยมในการนำมาใช้ในอุตสาหกรรม

จากนั้นในปี 1868 John Hyatt ของอเมริกาได้ผลิตพลาสติกชนิดใหม่ขึ้นมาโดยมีชื่อว่า “Celluloid” ซึ่ง “Celluloid” ถูกพัฒนามาจาก “Parkesine” สามารถนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนได้ดีขึ้น นอกจากนี้ในปี 1872 Isaiah Hyatt ยังได้สร้าง injection molding เครื่องแรกขึ้น โดยมีหลักการคือ ใช้ plunger ในการนำพลาสติกเข้าสู่ heat cylinder และส่งต่อไปยัง mold ในขณะนั้นสามารถผลิตชิ้นงานที่ยังไม่ซับซ้อนมากนักเช่น กระดุม, หวี เป็นต้น

หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ในปี 1940 อุตสาหกรรมถูกพัฒนาอย่างรวดเร็วและเปลี่ยนไปสู่การผลิตในแบบ mass-production และในปี 1946 James Watson Hendry ของอเมริกา ก็ได้ทำการผลิตเครื่องฉีดพลาสติกหรือ screw injection machine ขึ้น เครื่องนี้สามารถนำไปใช้ผลิตชิ้นงานที่มีความเที่ยงตรงที่สูงขึ้น ความเร็วในการผลิตเพิ่มขึ้น รวมไปถึงคุณภาพของชิ้นงานที่ออกมาก็ดีขึ้น และนอกจากนี้เครื่องนี้ยังทำการผสมพลาสติกก่อนที่นำเข้าสู่ขั้นตอนการผลิต ทำให้สามารถนำพลาสติกที่ใช้แล้วกลับมาใช้ผสมกับพลาสติกใหม่ได้อีก

อุตสาหกรรมการผลิตด้วย Plastic injection molding ได้ถูกพัฒนามาอย่างต่อเนื่องจนถึงปัจจุบันที่สามารถผลิตชิ้นงานได้อย่างหลากหลายในหลายๆ อุสาหกรรมการผลิตเช่น การผลิตรถยนต์ (Automotive), การแพทย์ (Medical), เครื่องบิน (Aerospace), สินค้าอุปโภคบริโภค (Consumer products), ของเล่น (Toys), ประปา (Plumbing), บรรจุภัณฑ์ (Packaging) รวมไปถึงงานด้านโยธา (Construction)