Show
4. เทคนิคในการปรับตั้ง พารามิเตอร์ในการฉีดพลาสติก4.1 บทนำเทคนิคการปรับตั้งพารามิเตอร์การฉีดที่จะกล่าวถึงในบทนี้ จะเป็นเพียงเทคนิคบางประการที่โรงงานพลาสติกได้มา
จากประสบการณ์การทำงานและได้เกร็ดความรู้มาจากผู้เชี่ยวชาญต่างประเทศ ซึ่งโรงงานฉีดพลาสติกพบว่าช่างฉีดส่วนใหญ่ในบ้านเรามองข้ามไปหรือนำมาใช้ใด้อย่างไม่ถูกต้องนัก ซึ่งจะทำให้เกิดผลกระทบต่อคุณภาพชิ้นงานฉีดที่ได้ โดยเฉพาะ คุณภาพชิ้นงานฉีดที่ไม่คงที่ ได้แก่ 4.2 การใช้ซักแบก (Suck Back)การใช้ซักแบก (Suck Back) คือ การเคลื่อนที่สกรูตามแนวแกนโดยไม่มีการหมุนสกรู (กระตุกสกรู) ไปทางท้ายสกรูเมื่อสกรูหยุดหมุนเพื่อหลอมและป้อนพลาสติกเหลวไปข้างหน้าปลายสกรูแล้ว
สาเหตุที่ต้องใช้การซักแป็กก็เพื่อลดแรงดัน (Decompression) ของพลาสติกเหลวที่เตรียมไว้หน้าปลายสกรูฉีด ทั้งนี้เพื่อป้องกันไม่ให้พลาสติกเหลวไหลออกจากหัวฉีดเวลาที่ชุดฉีดถอยออก หรือเพื่อป้องกันไม่ให้พลาสติกเหลวไหลออกจากหัวฉีดเข้า แม่พิมพ์ด้านอยู่กับที่เมื่อเปิดแม่พิมพ์ (ในกรณีการฉีดแบบแช่หัวฉีด) สาเหตุที่พลาสติกเหลวที่เตรียมไว้หน้าปลายสกรูฉีดมีแรงดันจนสามารถไหลออกจากหัวฉีดได้นั้น เนื่องจากความดันตกค้างในเนื้อพลาสติกที่เกิดจากการใช้ความดันต้านการถอยหลังกลับของสกรู (Back Pressure) นั่นเอง 4.3 การหน่วงเวลาการหน่วงเวลาในจังหวะการทำงานต่าง ๆ นั้น ผู้สร้างเครื่องฉีดได้ออกแบบไว้ให้ช่างฉีดสามารถปรับตั้งได้ตามความเหมาะสม ซึ่งเวลาที่หน่วงเอาไว้จะมิประโยชน์ต่อขั้นตอนในการทำงานทั้ง 9 จังหวะ ดังที่เคยได้กล่าวไว้แล้ว และช่วยให้เกิดความปลอดภัยต่อแม่พิมพ์ ตัวชิ้นงานพลาสติก แขนกลจับชิ้นงาน และพนักงานหน้าเครื่องฉีด การหน่วงเวลาในจังหวะการทำงานต่าง ๆ ที่ควรรู้จักมีด้งนี้ คือ 4.4 การควบคุมน้ำหนักชิ้นงานพลาสติกที่ฉีดให้คงที่น้ำหนักของชิ้นงานฉีดที่ได้จากการฉีดแต่ละครั้งนั้นอาจเปลี่ยนแปลงไปไม่คงที่ได้ เนื่องจากการปรับตั้งพารามิเตอร์ในการฉีดที่ไม่ถูกต้องเหมาะสม จนทำให้ปริมาณเนื้อพลาสติกเหลวในกระบอกฉีดมีค่าไม่คงที่ ซึ่งอาจจะมาจากสาเหตุต่าง ๆ ดังต่อไปนี้ รูปที่ 4.1 ปัญหาที่เกิดจากการตั้งการฉีดแบบไม่ใช้ความดันย้ำช่วยประคองการถอยสกรูและมีการหน่วงการหมุนสกรู การแก้ไขทำได้โดยตัดการหน่วงเวลาก่อนการหมุนสกรูออกไป ทำให้สามารถลดเวลาที่สกรูเคลื่อนที่ถอยหลังกลับแบบอิสระอย่างไม่แน่นอนลงได้ 0.2 วินาที จุดเริ่มต้นของการหมุนสกรูจึงแตกต่างกันน้อยลงมาอยู่ ในช่วง 23.0–23.2 มิลลิเมตร (แตกต่างกัน 0.2 มิลลิเมตร) ทำให้ชิ้นงานฉีดมีน้ำหนักที่แตกต่างกัน 0.08 กรัม (คิดเป็น 0.34%) แม้ว่าสกรูฉีดจะมีการเคลื่อนที่ถอยกลับอย่างรวดเร็วจากที่ระยะ 21.4 มิลลิเมตร ในช่วงเวลาที่สั้น มาก ๆ เมื่อสิ้นสุดจังหวะของการย้ำรักษาความดันแล้ว เพราะแรงปฏิกิริยาที่เกิดกับพลาสติกเหลวหน้าปลายสกรู อันเนื่องมาจากการใช้ความดันย้ำตัวสุดท้ายที่มิค่าค่อนข้างสูงตามรูปที่ 4.2 รูปที่ 4.2 การแก้ปัญหาด้วยการไม่มีการหน่วงการหมุนสกรูแต่ไม่มีการใช้ความดันย้ำช่วยประคองการถอยสกรู การแก้ไขที่ดีและเหมาะสมที่สุดคือควรต้องตัดเวลาการหน่วงก่อนการหมุนสกรูพร้อมทั้งลดค่าความดันย้ำตัวท้าย ๆ ลง โดยเฉพาะคำความดันย้ำตัวสุดท้ายที่ต้องลดลงเพื่อประคองการถอยหลังกลับของสกรูให้เป็นไปอย่าง สม่ำเสมอ ซึ่งจะช่วยทำให้จุดเริ่มต้นของการหมุนสกรูมีค่าแตกต่างกันน้อยลงอีก อยู่ในช่วง 20.4 – 20.5 มิลลิเมตร (แตกต่างกัน 0.1 มิลลิเมตร) ทำไห้ชนงานฉีดมีน้ำหนักที่แตกต่างกัน 0.03 กรัม (0.13%) ดังรูปที่ 4.3 รูปที่ 4.3 การแก้ปัญหาด้วยการใช้ความดันย้ำช่วยประคองการถอยสกรูและไม่มีการหน่วงการหมุนสกรู 2. ความไม่คงที่ของตำแหน่งการหยุดหมุนของสกรู
เมื่อจังหวะการหลอมและป้อนพลาสติกเหลวไปข้างหน้าปลายสกรูฉีดสินสุดลงแล้ว กล่าวคือถ้าตำแหน่งในการหยุดหมุนของสกรูไม่แน่นอน ปริมาณเนื้อพลาสติกเหลวที่อยู่ในกระบอกฉีดจะมิค่าไม่แน่นอนไปด้วย ซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่อน้ำหนักของชิ้นงานที่ฉีดได้ในการฉีดแต่ละครั้ง และเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเมื่อลังให้สกรูหมุนเพื่อหลอมและป้อนพลาสติกเหลวไปข้างหน้าปลายสกรู แต่ในขณะที่สกรูหมุนนั้นสกรูจะเคลื่อนที่ถอยหลังกลับไปด้วย
เนื่องจากแรงดันของพลาสติกเหลวที่อยู่หน้าปลายสกรูที่มีค่ามากกว่าค่าความฝืดที่ผิวของสกรูกับกระบอกฉีดนั่นเอง 4.5 การลดเวลาและการสูญเสียวัตถุดิบในการปรับตั้งการฉีด (Setup)คำถามที่โรงงานพลาสติกได้รับฟังจากผู้ประกอบการมาตลอด ก็คือทำอย่างไรจึงจะสามารถลดเวลาและการสูญเสีย วัตถุดิบพลาสติกให้เหลือน้อยที่สุดในขณะเริ่มปรับตั้งการฉีด ไม่ว่าจะเป็นชิ้นงานที่เคยฉีดมาแล้วและใช้เครื่องฉีด เครื่องเดิมหรืออาจจะเปลี่ยนเครื่องฉีดตัวอื่น ตลอดจนเป็นชิ้นงานใหม่ที่ยังไม่เคยฉีดมาก่อนเลย คำถามนี้สามารถตอบได้ไม่ยากนักสำหรับชิ้นงานที่เคยฉีดมาแล้วดังนี้ 4.5.1 การใช้อุณหภูมิของแม่พิมพ์ที่เหมาะสมอุณหภูมิของแม่พิมพ์ในขณะที่ฉีดครั้งก่อนมิค่าเป็นเท่าไร เมื่อนำแม่พิมพ์มาฉีดใหม่อีกครั้งก็ควรทำให้แม่พิมพ์มิอุณหภูมิเท่าเดิม เช่น ในการฉีดเก้าอี้พลาสติกครั้งก่อนใช้อุณหภูมิแม่พิมพ์ 50 ℃ แล้วทำให้ฉีดชิ้นงานออกมาได้ดี ในการฉีดครั้งต่อ ๆ ไปทุกครั้งก็ควรต้องทำให้แม่พิมพ์ร้อนขึ้นเท่ากับ 50 ℃ หรือสูงกว่าเล็กน้อยก่อนฉีด มิฉะนั้นชิ้นงานอาจจะไม่เต็มแม่พิมพ์ (เกิดรอยแหว่ง) หลาย Shots จนแม่พิมพ์ร้อนจึงจะได้ชิ้นงานที่เต็มแม่พิมพ์พอดี การทำให้แม่พิมพ์ร้อนก่อนการฉีดนั้นสามารถใช้เครื่องอุ่นแม่พิมพ์แบบน้ำมันหรือน้ำร้อนก็ได้ แต่ควรใช้แบบน้ำร้อนจะดีกว่า เพื่อป้องกันไม่ให้มีน้ำมันในระบบของน้ำระบายความร้อน แต่ถ้าไม่มีเครื่องอุ่นแม่พิมพ์ ก็อาจจะใช้เปลวไฟ จากก๊าซหุงต้มก็ได้ (ห้ามใช้ก๊าซสำหรับเชื่อมโลหะ เพราะจะมีเขม่าเกาะแม่พิมพ์) โดยเผาจากด้านนอกของแม่พิมพ์ และอย่าให้สัมผัสกับส่วนที่เป็นแกนคอร์ (Core) และคาวิตี้ (Cavity) ของแม่พิมพ์ (ใช้เปลวไฟเมื่อจำเป็นเท่านั้น) เมื่ออุ่นแม่พิมพ์เรียบร้อยแล้วให้ต่อสายน้ำธรรมดาเข้าแม่พิมพ์ แต่ยังไม่ต้องเปิดน้ำ แล้วให้ฉีดลัก 2 – 3 Shots ก่อน หลังจากนั้นจึงค่อยเปิดน้ำ ทั้งนี้เพื่อไม่ให้แม่พิมพ์ร้อนมากเกินหรือร้อนน้อยเกินกว่า 50 ℃ ในกรณีที่เป็นงานใหม่ที่ไม่เคยฉีดมาก่อน ให้ดูตามคำแนะนำของเม็ดพลาสติกแต่ละชนิด หรือจะใช้ข้อมูลจากประสบการณ์ของโรงงาน เองก็ได้ 4.5.2 การตั้งระยะถอยสกรูที่ถูกต้องการตั้งระยะถอยสกรูที่ถูกต้องจะทำให้สามารถฉีดเพียง
Shot แรกก็ได้ชิ้นงานที่เต็มพอดี ซึ่งปัญหาที่พบได้บ่อย ๆ ในกระบวนการฉีดคือ การตั้งระยะถอยสกรู (ระยะตั้งเนื้อพลาสติกเหลว) ของพนักงานที่ส่วนใหญ่ยังใช้ประสบการณ์ในการคาดเดาระยะถอยสกรู โดยดูจากน้ำหนักของชิ้นงานเป็นหลักเปรียบเทียบกับชิ้นงานตัวอื่นที่ฉีดมา ดังนั้นระยะถอยสกรูที่คาดเดานี้จึงเกิดการคลาดเคลื่อนได้ง่ายและไม,แน่นอน บางครั้งก็มากหรือน้อยเกินไป
ทำให้ชิ้นงานเกิดครีบหรือชิ้นงานเกิดรอยแหว่งได้
ส่งผลต่อจำนวนของเสียและเวลาที่ต้องสูญเสียในช่วงการเริ่มต้นปรับตั้งเครื่องฉีด ด้วยเหตุนี้จึงต้องนำการคำนวณเข้ามาช่วยเพื่อให้กำหนดระยะถอยสกรูได้อย่างถูกต้องแม่นยำ โดยใช้กฎปริมาตรคงที่ และต้องทราบข้อมูลที่จำเป็น คือ น้ำหนักพลาสติกที่จะใช้ในแต่ละครั้งการฉีด (Shot) คือ น้ำหนักชิ้นงานทั้งหมดรวมทั้งน้ำหนักของพลาสติกในส่วนที่เป็นระบบทางน้ำพลาสติกวิ่ง (Runner) ด้วยความหนาแน่นของพลาสติกเหลว
ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของสกรูฉีดปริมาตรพลาสติกเหลวที่ต้องใช้ในการฉีดแต่ละครั้งแล้วนำมาเข้าสมการดังนี้ ค่าความหนาแน่นที่ทราบจากผู้ขายเม็ดพลาสติกส่วนใหญ่จะเป็นความหนาแน่นของเม็ดพลาสติก
(ของพลาสติกแข็ง) ดังนั้นถ้าต้องการทราบค่าความหนาแน่นของพลาสติกเหลวก็ต้องขอข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติมจากผู้ขาย แต่ถ้าหาข้อมูลไม่ได้ก็อาจจะใช้จากการประมาณซึ่งสามารถนำไปใชได้จริง คือ เพราะฉะนั้นระยะถอยสกรูฉีด คือ 19.66 เซนติเมตร หรือ 196.6 มิลลิเมตร ซึ่งเป็นเนื้อพลาสติกสำหรับการฉีดและการย้ำ แต่ยังไม่ได้รวมระยะ Cushion และ Suck Back ตารางที่ 4.1 ค่าความหนาแน่นของพลาสติก หมายเหตุ พลาสติกที่ดูดความชี้นได้ดีหรือมีแก๊สมาก เมื่อได้รับความร้อน ความชื้น และแก๊สจะขยายตัว
ดังนั้นความหนาแน่นของพลาสติกเหลวจะลดลงไปอีก เช่น PMMA ปกติที่ 250 ℃ จะมีความหนาแน่นประมาณ 1.00 g/cm3 แต่ในการทำงานจริงต้องคำนึงถึงความชื้นด้วย ดังนั้นความหนาแน่นจึงเป็น 0.90 g/cm3 เพื่อคำนวณหาน้ำหนักของพลาสติกเมื่อเทียบกับการถอยสกรูที่ระยะต่าง ๆ โดยจะใช้ L = 5D (5 เท่าของสกรู) เส้นผ่านศูนย์กลางเนี่องจากระยะถอยสกรูสูงสุดของเครื่องฉีดจะไม่เกิน 5 เท่านั่นเอง เมื่อคำนวณได้แล้วให้บันทึกค่าต่าง ๆ ลงในตาราง หลังจากนั้นให้นำค่าจากตารางไปเขียนกราฟอีกทีหนึ่ง ดังตัวอย่างที่ใช้สกรูขนาด 75 มิลลิเมตร ต่อไปนี้ ตารางที่ 4.2 น้ำหนักพลาสติกเหลวที่ระยะ 0D และที่ระยะ 5D สำหรับสกรูขนาด 75 มิลลิเมตร ของพลาสติกชนิดต่าง ๆ รูปที่ 4.4 ตัวอย่างกราฟหาระยะถอยสกรูตามน้ำหนักชิ้นงานพลาสติกที่ต้องการฉีด การฉีดพลาสติกเหลวที่อยู่ในกระบอกให้ออกมาเป็นตัวชิ้นงานจนหมดกระบอกฉีด ก็เป็นอีกวิธีการหนึ่งที่นับได้ว่าเป็นการใช้ทรัพยากรที่คุ้มค่า เพราะนอกจากจะได้จำนวนชิ้นงานที่เพิ่มขึ้นแล้ว พลาสติกที่อยู่ในกระบอกฉีด ก็ไม่สูญเปล่า และไม่ต้องเสียเวลาในการไล่พลาสติกเก่าที่อยู่ในกระบอกฉีดออกเมื่อมีการเปลี่ยนงานใหม่ ซึ่งอาจจะมีหลายคนที่ไม่เคยทราบว่าเพลาสติกเหลวที่ค้างอยู่ในกระบอกฉีดนั้นสามารถฉีดออกมาเป็นตัวชิ้นงานได้ ประมาณ 5–10 ชิ้น (ขึ้นอยู่กับน้ำหนักของชิ้นงาน) 4.6 การตั้งอุณหภูมิกระบอกฉีดโดยทั่วไปเราจะให้อุณหภูมิกระบอกฉีดเทียบได้กับอุณหภูมิของพลาสติกที่อยู่ในกระบอกฉีด
โดยเฉพาะ อุณหภูมิที่หัวฉีดจะถือว่าเป็นอุณหภูมิพลาสติกที่จะออกจากกระบอกฉีด แต่ในความเป็นจริงแล้วอุณหภูมิพลาสติก ที่อยู่ในกระบอกฉีดจะมีค่าไม่เท่ากับอุณหภูมิกระบอกฉีด เนื่องจากหัวเซ็นเซอร์ (Thermocouple) จะฝังและสัมผัสอยู่ที่กระบอกฉีดเท่านั้น ไม่ได้ตรวจวัดที่พลาสติกโดยตรง แต่มีเครื่องฉีดบางเครื่องที่เจาะฝังหัวเซ็นเซอร์ทะลุผ่านหัวฉีดเข้าไปสัมผัสกับพลาสติกได้
ซึ่งจะถือว่าอุณหภูมิหัวฉีดที่เครื่องตรวจวัดได้นั้นเป็นอุณหภูมิของพลาสติก 4.7 การปรับตั้งความดันต้านการถอยสกรูความดันต้านหรือที่นิยมเรียกทับศัพท์กันว่า แบ็กเพรสเชอร์ (Back Pressure) นั้น จะเป็นความดันที่คอยต้านการถอยหลังกลับของสกรูฉีด เนื่องจากพลาสติกจะถูกลำเลียง หลอม และส่งลอดผ่านแหวนกันพลาสติก ไหลย้อนกลับไปอยู่หน้าปลายสกรู เมื่อพลาสติกเหลวมีปริมาณมากขึ้นและต้องการที่อยู่มากขึ้นจึงดันให้สกรูถอยหลังกลับ การถอยหลังกลับของสกรูฉีดจะเกิดขึ้นอย่างไม่ต่อเนื่อง คือ ถอย หยุด ตามแรงดันของพลาสติกเหลว
หน้าปลายสกรู ความหนาแน่นของพลาสติกเหลวที่อยู่หน้าปลายสกรูฉีดจึงไม่คงที่ ทำให้ต้องใช้ความดันส่งผ่านไปที่ตัวสกรูเพื่อกดอัดพลาสติกให้มิความหนาแน่นคงที่ ดังนั้นความดันต้านหรือแบ็กเพรสเชอร์นี้จะมิหน้าที่หลักคือ ทำให้พลาสติกเหลวที่เตรียมไว้ในกระบอกฉีดมิความหนาแน่นที่คงที่นั่นเอง โดยหากต้องการให้พลาสติกเหลวมีความหนาแน่นมากจะต้องตั้งความดันต้านให้สูง แต่ก็มีผลกระทบที่เกิดจากการใช้ความดันต้านนี้เช่นกันคือ เมื่อใช้ความดันต้านมากขึ้น การถอยหลังกลับของสกรูจะช้าลง พลาสติกถูกหลอมเหลวถูกตีกวนผสมนานขึ้น
เกิดความร้อนเฉือนนานขึ้น เสียเวลาในการหลอมและป้อนพลาสติกไปหน้าปลายสกรูฉีดนานขึ้น สรุปข้อดีและข้อเสียที่เกิดจากการใช้ความดันต้านมากขึ้นดังนี้ |