เงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับการฉีดพลาสติก (1)

ขอ้ บกพรอ่ งในชิน้ งานพลาสตกิ ท่ผี า่ นกระบวนการฉดี ข้นึ รูป: สาเหตุและแนวทางการแก้ ไข Defects of Injection Molded Parts: Causes and Troubleshooting สมเจตน์ พัชรพนั ธ์ 1 ในปัจจุบันอุตสาหกรรมการผลิตช้ินส่วน (Injection temperature) ความเร็วในการฉีดข้ึนพลาสติกภายในประเทศ มีการพัฒนาขึ้นอย่าง รูป (Injection speed) แรงดันคงค้าง (Holdingรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุตสาหกรรมการผลิต pressure) และอุณหภูมิแม่พิมพ์ฉีด (Moldชิ้ น ส่ ว น ย า น ย น ต์ อุ ป ก ร ณ์ ท า ง ไ ฟ ฟ้ า แ ล ะ temperature) เป็นต้น [5, 6]อิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น ซ่ึงกระบวนการขึ้นรูป บทความวิชาการฉบับนี้ ทางผู้แต่งได้นำผลิตภัณฑ์พลาสติกที่นิยมใช้ ในปัจจุบัน คือ เสนอแนวทางการแก้ ไขข้อบกพร่องต่าง ๆ ที่กระบวนการฉีดขึ้นรูป (Injection Molding) สำคัญและพบมากในภาคอุตสาหกรรมการฉีดข้ึนเน่ืองจากให้อัตราการผลิตที่สูง และสามารถผลิต รปู ผลิตภัณฑ์พลาสติก โดยเฉพาะอย่างยิ่งแนวทางช้ินงานท่ีมีความซับซ้อนได้อย่างแม่นยำ [13, 14] ในการปรับแก้ท่ีแม่พิมพ์ฉีด การปรับต้ังค่าท่ีเคร่ืองอย่างไรก็ตามการได้มาซึ่งผลิตภัณฑ์ท่ีมีคุณภาพดี ฉีดพลาสติกและวัสดุท่ีใช้ในการฉีดข้ึนรูป ซ่ึงทางห รื อ ผ ลิ ต ภั ณ ฑ์ ท่ี มี ข้ อ บ ก พ ร่ อ ง เ มื่ อ ผ่ า น ผู้แต่งได้รวบรวมและเรียบเรียงมาจากตำรากระบวนการฉีดข้ึนรูปน้ัน โดยท่ัวไปแล้วขึ้นอยู่กับ บทความวิชาการ และบทความวิจัยที่เก่ียวข้องในการออกแบบแม่พิมพ์ฉีด (Mold design) อดีต รวมถึงจากประสบการณ์ที่มาจากการนอกจากน้ีคุณภาพของผลิตภัณฑ์ท่ีได้ยังคงข้ึนอยู่ บรรยายในโรงงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ นอกจากกบั คุณสมบตั ขิ องวัสดทุ ่ีใช้ (Material properties) น้ันทางผู้แต่งยังได้เสนอแนวทางในการนำและที่สำคัญคือการปรับต้ังค่าของเคร่ืองฉีดขึ้นรูป โปรแกรมคอมพิวเตอร์มาใช้ในการวิเคราะห์การยกตัวอย่างเช่น อุณหภูมิท่ีใช้ ในการฉีดขึ้นรูป ไหลท่ีเกิดข้ึนภายในแม่พิมพ์ฉีด โดยได้ทำการ1 อาจารย์ ภาควชิ าวศิ วกรรมวสั ดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร์ วทิ ยาเขตบางเขน 91 ฉบบั ท่ี 69 ปีที่ 22 สงิ หาคม - ตุลาคม 2552

เปรียบเทียบกับผลการทดลองฉีดจริง เพ่ือการนำ 3. เพ่ิมความดนั ในการฉดี ไปประยุกต์ใช้ในภาคอุตสาหกรรมในการออก- (Injection pressure)แบบแม่พิมพ์ฉีด และแก้ไขข้อบกพรอ่ งของช้นิ งาน 4. เพมิ่ ความเร็วในการฉีด รวมถึงลดเวลาและต้นทุนในกระบวนการผลิต (Injection speed)ทเี่ กิดขึ้น 5. เพมิ่ ความดนั ตา้ นการหมนุ ถอยหลงั กลบั ของสกรู (Back pressure) ชิ้นงานฉดี ไม่เต็ม (Short shots) 6. ตรวจสอบการสกึ หรอของแหวน ข้อบกพร่องแรกที่พบมากในกระบวนการ กนั ไหลย้อนกลบั (Non-return valve)ฉีดข้ึนรูปคือ ชิ้นงานฉีดไม่เต็มแบบ ดังแสดงใน ภาพที่ 1(a) ซ่ึงพบทุกคร้ังในขั้นตอนแรกของการ แนวทางการปรับแก้ทีแ่ มพ่ ิมพฉ์ ีดฉีดขึ้นรูป เพื่อการปรับต้ังปริมาตรการฉีดหรือ 1. เพมิ่ ขนาดและ/หรือลดความยาวของ ระยะการฉีด (Shot size) ที่เหมาะสม อย่างไร ชอ่ งทางวิ่ง (Runner) ก็ตามหากปัญหาดังกล่าวยังคงเกิดข้ึน ท้ังท่ีได้ 2. เพมิ่ ตำแหนง่ และขนาดของชอ่ งทางเขา้ทำการต้ังปริมาตรการฉีดที่เหมาะสมแล้ว (Gate) แนวทางการแก้ไขปัญหาอาจสามารถทำได้โดย 3. หากเป็นไปได้ควรปรับขนาดความหนา ของช้ินงาน (Wall thickness) ให้มีความหนาแนวทางการปรับตั้งคา่ ทเี่ ครือ่ งฉดี พลาสตกิ เพิม่ มากขึน้ 1. เพม่ิ อณุ หภมู ฉิ ดี ของพลาสตกิ หลอมเหลว 4. ตรวจสอบขนาดและตำแหน่งของช่อง (Injection temperature) ระบายอากาศ (Venting) วา่ เพียงพอหรอื ไม่ 2. เพม่ิ อณุ หภูมิของแมพ่ มิ พฉ์ ดี (Mold temperature) (a) (b) ภาพท่ี 1 (a) ช้นิ งานฉีดไม่เตม็ แบบ และ (b) รอยยุบ [5] 92 วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

รอยยบุ (Sink marks) 5. เพิ่มเวลาในการเย็นตัวของช้ินงาน โดยทั่วไปแล้วการเกิดรอยยุบบนผิวของ ภายในแม่พมิ พ์ฉดี (Cooling time)ช้ินงาน เกิดข้ึนภายหลังจากปรับตั้งค่าปริมาตร 6. ตรวจสอบการสึกหรอของแหวนกันการฉีดท่ีเหมาะสม แต่ยังไม่ได้มีการให้ความดัน ไหลย้อนกลบั คงค้าง (Holding pressure) ภายหลังจากใน จังหวะการฉีดข้ึนรูป (Injection phase) ซ่ึงการ แนวทางการปรบั แก้ทีแ่ ม่พมิ พ์ฉดี เกิดรอยยุบบนผิวของชิ้นงานมีสาเหตุหลักมาจาก 1. เพ่ิมขนาดของช่องทางวิ่งและช่องทางการหดตัวของชิ้นงาน (Shrinkage) ในขณะท่ีเย็น เข้าเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการส่งถ่ายความดันตวั ภายในแม่พิมพ์ฉีด โดยเฉพาะอย่างยงิ่ ในการฉดี คงค้างเพื่อชดเชยการหดตัวของชนิ้ งานช้ินงานที่มีความหนามาก หรือที่บริเวณแนวเสริม 2. หากเป็นไปได้ควรปรับลดขนาดความความแข็งแรงของช้ินงาน (Rib) ดงั แสดงในภาพที่ หนาของช้ินงานและ/หรือปรับลดความสูงแนว1(b) อย่างไรก็ตามหากมีการให้แรงดันคงค้างแล้ว เสริมความแขง็ แรงของช้ินงานรอยยุบยังคงปรากฏอยู่บนผิวของชิ้นงาน อาจมี แนวทางการปรับแก้โดยใช้เทคนคิ อ่นื ๆ แนวทางการแก้ ไขดังนี้ 1. ใช้สารเติมแต่ง (Additives) ท่ีเรียกว่าแนวทางการปรบั ตั้งค่าทีเ่ ครอื่ งฉีดพลาสตกิ Chemical blowing agents (CBA) [11] 1. เพิ่มปริมาตรของพลาสติกหลอมเหลว โดยสารชนิดน้ีจะเกิดการสลายตัวเป็นก๊าซ (ทั่วไปท่ีสามารถไหลเข้าในแม่พิมพ์ฉีดในจังหวะท่ีให้ แล้วคือ ก๊าซ CO2 และ N2) กลายเป็นรูพรุนความดนั คงคา้ ง หรือทเี่ รียกวา่ ครูชนั่ (Cushion) (Voids) ภายในชิ้นงานที่บริเวณชั้นแกนกลาง 2. เพิ่มความดันคงค้างและ/หรือเวลาใน (Core layer) ของชิ้นงานเพื่อชดเชยการยุบตัวที่การให้ความดันคงค้าง ผิวของชน้ิ งานท่มี ีความหนามาก 3. ลดอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม- 2. ใช้เทคนิคการฉีดก๊าซ (ทั่วไปแล้วคือเหลวและ/หรือลดอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีด ก๊าซ CO2 และ N2) หรือน้ำ (Gas/Waterและ/หรือลดความเร็วฉีด (หากพบรอยยุบเกิดข้ึน assisted injection molding) [9, 13] ในชนั้ แกนใกล้บริเวณทางเข้า หรือในกรณีพบรอยยุบในช้ิน กลางของชิ้นงานเพื่อชดเชยการยุบตัวที่ผิวของชิ้นงานหนา) งานที่มคี วามหนามาก 4. เพิ่มอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม- เหลวและ/หรือเพ่ิมอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีดและ/ ชิน้ งานตดิ ภายในแมพ่ ิมพ์ (Part sticking)หรือเพิ่มความเร็วฉีด (หากพบรอยยุบเกิดขึ้นห่าง การที่ช้ินงานติดขัดหรือไม่สามารถนำจากบริเวณทางเข้า หรือในกรณีพบรอยยุบในชิ้น ปลดออกจากแม่พิมพ์ฉีดได้อย่างสะดวก ดังแสดงงานบาง) ในภาพที่ 2(a) ถงึ แม้ว่าอาจไม่ใช่ข้อบกพรอ่ งที่เกดิ 93 ฉบับท่ี 69 ปที ี่ 22 สงิ หาคม - ตุลาคม 2552

บนชิ้นงาน แต่เป็นปัญหาสำคัญท่ีส่งผลกระทบต่อ แนวทางการปรับแกท้ แี่ ม่พมิ พ์ฉดี รอบเวลาในกระบวนการฉีดอย่างมาก เนื่องจาก 1. ตรวจสอบจำนวนและตำแหน่งในเครื่องฉีดไม่สามารถทำงานได้อย่างอัตโนมัติ ซ่ึง การนำปลดของก้านกระทุ้ง (Ejector pins) ว่าการที่ชิ้นงานไม่สามารถนำปลดออกจากแม่พิมพ์ สมมาตร (Symmetry) ในขณะนำปลดหรือไม่ฉีด มีสาเหตุมาจากหลายปัจจัยทั้งในส่วนของ นอกจากน้ีควรตรวจสอบขนาดและความยาวของแม่พิมพ์ฉีด และการปรับต้ังค่าพารามิเตอร์ในการ ก้านกระทุ้งว่าไม่เล็กหรอื ส้ันจนเกินไปฉีดที่ไมเ่ หมาะสม 2. ตรวจสอบมุมเอียงต่าง ๆ ท่ีบริเวณ ภายในโพรงแม่พิมพ์ฉีด (Cavity) บริเวณทางวิ่งแนวทางการปรับตั้งค่าทเี่ คร่ืองฉดี พลาสติก และทางเขา้ เปน็ ตน้ 1. ลดแรงดันฉีดและ/หรือลดความดัน 3. ในกรณีท่ีฉีดหลายโพรงแม่พิมพ์คงค้างและ/หรอื ลดเวลาท่ีให้ความดันคงค้าง (Multi-cavities) ตรวจสอบการไหลของพลาสติก 2. ลดอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม- หลอมเหลว ซึ่งควรมีความสมมาตรในแต่ละโพรงเหลวและ/หรือลดอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีดและ/ แมพ่ ิมพ ์ หรอื ลดความเร็วฉีด 4. หากช้ินงานติดท่ีบริเวณด้านหน้าแม่ 3. เพม่ิ เวลาในการเย็นตวั ของชน้ิ งาน พิมพ์ซึ่งอยกู่ ับที่ (Stationary plate) หรืออยดู่ า้ นที่ 4. ใช้น้ำยาหรือสารเคมีช่วยในการถอด ติดกับชุดฉีด ควรตรวจสอบมุมเอียงของก้านรูฉีดแบบ (Mold release agents) เพื่อให้ผิวของแม่ (Sprue) และการทำงานของสลักดึงแกนรูฉีดพมิ พม์ ีความลน่ื ทำใหง้ า่ ยตอ่ การนำปลดชน้ิ งาน (Sprue puller) นอกจากนี้ยังควรตรวจสอบ บริเวณหน้าสัมผัสระหว่างหัวฉีดและปลอกรูฉีด (Sprue bushing) ว่ามีพลาสตกิ หลอมเหลวตดิ อยู่ หรือไม่ (a) (b)ภาพท่ี 2 (a) ชนิ้ งานติดภายในแมพ่ มิ พ์ และ (b) การเกดิ ครีบบนช้นิ งาน [3] 94วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

ครบี (Flash) 2. ตรวจสอบชอ่ งระบายอากาศ (Venting) ภาพที่ 2(b) แสดงการเกิดครบี บนชิน้ งาน ที่บริเวณหน้าแม่พิมพ์โดยท่ัวไปแล้วอาจเกิดที่ตำแหน่งรอยประกบของ 3. ตรวจสอบการสึกหรอของก้านกระทุ้งแม่พมิ พ์ (Parting line) หรืออาจเกิดทบ่ี ริเวณด้าน หากเกิดครบี ทบ่ี ริเวณรอยกระทงุ้ หลังชิ้นงานท่ีตำแหน่งรอยกระทุ้ง (Ejector marks) ซงึ่ มีแนวทางในการแก้ไขดงั ต่อไปน ้ี รอยเช่ือมประสาน (Weld lines) รอยเช่ือมประสานเกิดจากการท่ีพลาสติกแนวทางการปรับตัง้ คา่ ทเ่ี คร่อื งฉดี พลาสตกิ หลอมเหลวไหลมาบรรจบกันภายในแมพ่ มิ พ์ฉีด ซ่ึง 1. เพม่ิ แรงปดิ แมพ่ มิ พ์ (Clamping force) มีสาเหตุมาจากการท่ีโพรงแม่พิมพ์มีทางเข้ามาก 2. ลดความดันคงค้างและ/หรือลดเวลา กว่า 1 ตำแหน่งและ/หรือช้ินงานมีความซับซ้อน หรือชิ้นงานมีความหนาผนังที่แตกต่างกันมาก ดังท่ีใช้ในการใหค้ วามดันคงคา้ ง 3. ลดอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม- แสดงในภาพที่ 3(a) ส่งผลใหค้ วามแข็งแรงของช้นิ งานที่บริเวณรอยเช่ือมประสานมีค่าลดลงอย่างเหลวและ/หรือลดอุณหภูมิของแมพ่ มิ พฉ์ ดี 4. ลดความเร็วในการฉีดและ/หรือลด- มาก โดยเฉพาะอย่างย่ิงในกรณีของพลาสติกที่ เสริมแรงด้วยเส้นใย [12] นอกจากนี้ยังอาจส่งผลแรงดนั ฉดี ตอ่ ความสวยงามของผลติ ภณั ฑ์ที่ไดอ้ กี ด้วย แนวทางการปรับแก้ทแ่ี ม่พมิ พฉ์ ดี 1. ตรวจสอบการสึกหรอที่เกิดขึ้นตามรอยประกบของแม่พิมพ์ โดยเฉพาะอย่างย่ิงท่ีบริเวณที่เกดิ ครีบภายในแมพ่ ิมพ์ฉีด (a) (b)ภาพท่ี 3 (a) การเกดิ รอยเชื่อมประสานบนช้นิ งาน และ (b) การเปรียบเทยี บผลวิเคราะหท์ ี่ได้จากโปรแกรมคอมพิวเตอรแ์ ละการทดลองฉีดขึ้นรปู จรงิ [7] 95 ฉบับที่ 69 ปีที่ 22 สิงหาคม - ตุลาคม 2552

โดยทั่วไปแล้วการเกิดรอยเชื่อมประสาน กันมากท่ีสุด เพ่ือให้เกิดการไหลท่ีสมมาตรภายในมีสาเหตุหลักมาจากการออกแบบแม่พิมพ์ฉีดที่ไม่ แมพ่ ิมพฉ์ ดี เหมาะสม แต่ในความเป็นจรงิ แลว้ เปน็ เรื่องยากใน 3. ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วยในการการออกแบบแม่พิมพ์ฉีด ให้สามารถฉีดชิ้นงานท่ีมี ออกแบบและวิเคราะห์การไหลภายในแม่พิมพ์ฉีดความซับซ้อนหรือมีขนาดใหญ่ท่ีไม่เกิดรอยเช่ือม เพื่อวิเคราะห์หาตำแหน่งและขนาดของทางเข้าท่ีประสานได้ อย่างไรก็ตาม การใช้ โปรแกรม เหมาะสม ก่อนทำการผลิตแม่พมิ พจ์ รงิ คอมพิวเตอร์เพื่อช่วยในการวิเคราะห์การไหลที่ เกิดข้ึนภายในแม่พิมพ์ฉีดก่อนนำไปผลิตเป็นแม่ แนวทางการปรบั แก้โดยใช้เทคนิคอ่นื ๆ พิมพ์จริง (เพ่ือหลีกเลี่ยงการเกิดรอยเชื่อม 1. ใช้เทคนิค Sequential valve gates ประสานในตำแหน่งท่ีสำคัญ เช่น ตำแหน่งที ่ [8]รับภาระแรงกระทำ หรือตำแหน่งที่ปรากฏต่อ 2. ใช้เทคนิค Push-pull injectionสายตาของลูกค้า) และการปรับตั้งค่าในการฉีดท ่ี molding [12]เหมาะสม อาจช่วยบรรเทาหรือลดปัญหาจากรอย 3. ใช้เทคนิค SCORIM (Shear controlเชือ่ มประสานทเี่ กดิ ขึน้ [5, 6, 4] โดยตัวอยา่ งท่ีได้ orientation injection molding) [10]จากการวิเคราะห์เม่ือเทียบกับการทดลองฉีดจริง แสดงดงั ภาพที่ 3(b) รอยพ่น (Jetting) รอยพ่นทีเ่ กดิ ขนึ้ บนชน้ิ งาน โดยท่ัวไปแลว้แนวทางการปรบั ตั้งค่าที่เครื่องฉีดพลาสติก มีสาเหตุมาจากความเร็วในการไหลของพลาสติก 1. เพิ่มอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม- หลอมเหลวท่ีสูงเกินไปเม่ือเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์ ส่งเหลวและ/หรอื เพ่มิ อณุ หภมู ิของแมพ่ ิมพ์ฉดี ผลให้พลาสติกหลอมเหลวไม่สามารถไหลติดท่ีผนัง 2. เพิ่มความเร็วในการฉีดและ/หรือเพิ่ม ของโพรงแม่พิมพ์ฉีด ดังแสดงในภาพที่ 4(a) ซึ่งมีความดันคงค้าง แนวทางในการแก้ไขดงั ตอ่ ไปนี้ 3. เพ่ิมความดันต้านการหมุนถอยหลัง กลับของสกรู (Back pressure) แนวทางการปรับตัง้ คา่ ทเี่ ครอ่ื งฉีดพลาสตกิ ลดความเร็วในการฉีดและ/หรือเพิ่มแนวทางการปรบั แกท้ ีแ่ มพ่ มิ พฉ์ ีด อุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอมเหลวและ/หรือ 1. เปล่ียนตำแหน่งทางเข้าของพลาสติก เพิม่ อุณหภมู ิของแมพ่ ิมพฉ์ ีดหลอมเหลวภายในแม่พิมพ์ฉีด เพ่ือลดจำนวนของ รอยเชื่อมประสานท่ีเกิดข้ึน หรือหลีกเล่ียงการเกิด แนวทางการปรับแกท้ ่ีแม่พิมพ์ฉดี รอยเชอื่ มประสานในตำแหนง่ ท่สี ำคญั บนชนิ้ งาน 1. เพิ่มขนาดของทางเข้า เพื่อลดความ- 2. ในกรณีท่ีช้ินงานมีความหนาผนังที่ เร็วในการไหลของพลาสติกหลอมเหลวขณะเข้าสู่แตกต่างกันมาก ควรปรับเปล่ียนให้มีค่าใกล้เคียง โพรงแมพ่ ิมพ์ 2. ปรับความหนาผนังของชิ้นงานให้มี 96 วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

ขนาดลดลงเพ่ือให้พลาสติกหลอมเหลวไหลติดผนังของแม่พมิ พฉ์ ดี (a) (b) ภาพท่ี 4 (a) การเกดิ รอยพ่น และ (b) รอยพุพองทเี่ กิดบนชนิ้ งาน [3, 4] รอยพุพอง (Blister) ปริมาตรการทำ Suck back (คือการดึงสกรูถอย การท่ีช้ินงานมีผิวพุพอง โดยท่ัวไปมี หลังกลับภายหลังจากการเตรียมเน้ือพลาสติกสาเหตุหลักมาจากการที่อากาศหรือก๊าซ (ที่อาจ หลอมเหลว เพื่อป้องกันการไหลของพลาสติกเกิดจากการสลายตัวของความช้ืนภายในเม็ด หลอมเหลวออกจากทางหัวฉีดหรือที่เรียกว่าพลาสติก) ไม่สามารถออกจากแม่พิมพ์ฉีดได้ทันใน Drooling [16]) และ/หรือลดความเร็วรอบการจังหวะฉีดขึ้นรูป ซึ่งอยู่ในลักษณะเป็นฟองอากาศ หมุนสกรูและ/หรือลดอุณหภูมิท่ีบริเวณ Feedบนผิวหรือใต้ผิวของชิ้นงาน ดังแสดงในภาพที่ zone และ/หรือลดอุณหภมู ิแมพ่ ิมพฉ์ ดี 4(b) แนวทางการปรับแก้ท่แี ม่พมิ พ์ฉดี แนวทางการปรบั ตั้งค่าทเี่ คร่อื งฉดี พลาสตกิ ตรวจสอบขนาดและตำแหน่งของช่อง 1. หากรอยพุพองเกดิ จากการเสือ่ มสภาพ ระบายอากาศภายในโพรงแม่พิมพ์ และท่ีบริเวณหรือสลายตัวของพลาสติกหลอมเหลว ให้ทำการ หน้าแม่พิมพ์ว่าเพียงพอหรือไม่ นอกจากนี้ควรลดอุณหภูมิฉีดพลาสติกหลอมเหลวและ/หรือลด ทำการตรวจสอบขนาดของทางเข้าดว้ ยความเร็วในการฉีดและ/หรือลดความเร็วรอบ การหมนุ สกรู วัสดุท่ีใช้ในการฉีดข้ึนรูป 2. หากรอยพุพองเกดิ จากอากาศหรอื ก๊าซ ตรวจสอบความช้ืนของเม็ดพลาสติกและท่ีเกิดข้ึนภายในกระบอกฉีด (Barrel) ให้ทำการ สอบถามขอ้ มลู จากผู้ผลิตเม็ดพลาสติก เพ่ิม Back pressure และ/หรือลดระยะหรือ 97 ฉบบั ท่ี 69 ปที ี่ 22 สงิ หาคม - ตลุ าคม 2552

โพรงอากาศ (Voids/Bubbles) skin layer/Frozen layer) มคี วามหนามาก ทำให้ โพรงอากาศท่ีเกิดข้ึนภายในช้ินงานฉีด พลาสติกหลอมเหลวท่ีบริเวณชั้นแกนกลางไม่พลาสติก ดังแสดงในภาพท่ี 5 แตกต่างจากรอย สามารถหดตัวได้ (หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือไม่พุพอง (Blisters) ซ่ึงเกิดขึ้นที่บริเวณผิวของ สามารถดึงชั้นผิวท่ีแข็งตัวลงมา ซึ่งทำให้เกิดรอยชิ้นงาน โดยทั่วไปแล้วการเกิดโพรงอากาศภายใน ยุบท่ีผิวของช้ินงาน ดังท่ีกล่าวไว้แล้วข้างต้น) ส่งช้ินงาน มีสาเหตุมาจากการหดตัว (Shrinkage) ผลให้เกิดช่องว่างหรือโพรงอากาศท่ีเป็นของช้ันแกนกลางภายในช้ินงาน (Core layer) ใน สญุ ญากาศ (Vacuum) ทีบ่ ริเวณช้นั แกนกลางของช่วงระหว่างการเย็นตัวภายในแม่พิมพ์ฉีด ซ่ึงหาก ช้ินงาน โดยปกติแล้วแนวทางการลดโพรงอากาศบริเวณช้ันผิวของช้ินงานท่ีแข็งตัว (Solidified ที่เกิดขึ้นภายในช้ินงาน สามารถทำได้เช่นเดียวกับ การแกป้ ัญหารอยยบุ ทีเ่ กดิ ขึ้นบนผวิ ของชิ้นงาน ภาพที่ 5 แสดงสาเหตุการโพรงอากาศภายในชนิ้ งาน [3]แนวทางการปรบั ต้งั ค่าท่ีเครื่องฉีดพลาสตกิ 4. เพิ่มเวลาในการเย็นตัวของช้ินงาน 1. เพิ่มครูช่ัน (Cushion) และ/หรือเพ่ิม ภายในแม่พิมพ์ฉีด ความดันคงค้างและ/หรือเวลาท่ีให้ความดัน คงค้าง แนวทางการปรับแก้ทแ่ี มพ่ ิมพ์ฉดี 2. เพิ่มอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม- 1. หากเป็นไปได้ควรปรับลดขนาดความเหลวและ/หรือเพิ่มอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีดและ/ หนาของช้ินงาน หรอื เพิ่มความเร็วฉีด 2. เพ่ิมขนาดทางเข้าและทางว่ิง เพ่ือเพิ่ม 3. เพิ่ม Back pressure เพ่ือเพ่ิมความ ประสิทธิภาพการให้ความดันคงค้างในการชดเชยหนาแน่นของเน้ือพลาสติกหลอมเหลว (Melt การหดตวั ของชนิ้ งานdensity) หากเกิดฟองอากาศภายในเนื้อพลาสติก 3. ลดขนาดทางเข้า หากฟองอากาศเกิดหลอมเหลวกอ่ นการไหลเข้าสู่แมพ่ มิ พ์ฉีด ข้ึนภายในพลาสติกหลอมเหลวก่อนไหลเข้าสู่โพรง แม่พมิ พ์ 98 วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

4. ตรวจสอบขนาดและตำแหน่งของช่อง 2. ลดแรงปิดแม่พิมพ์เพ่ือช่วยให้ระบายระบายอากาศภายในโพรงแม่พิมพ์ว่าเพียงพอ อากาศออกได้ดขี ึ้นหรอื ไม่ 3. เพิ่มความดันต้านทานการหมุนถอย หลังกลับของสกรูเพื่อลดปริมาณอากาศหรือเพิ่ม รอยประกายเงิน (Silver streaks) ความหนาแน่นของเนือ้ พลาสตกิ หลอมเหลว รอยประกายเงินท่ีเกิดขึ้นบนผิวชิ้นงาน มี 4. ลดระยะหรือปริมาตรในการทำ Suckสาเหตหุ ลักมาจากความชนื้ (Moister) ภายในเมด็ backพลาสติกที่ทำการฉีดขึ้นรูป โดยความช้ืนภายใน เม็ดเม่ือได้รับความร้อนจะสลายตัวเป็นก๊าซเมื่อถูก แนวทางการปรบั แก้ท่ีแมพ่ มิ พ์ฉดี ฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์ฉีด ซึ่งหากแม่พิมพ์มีช่อง ตรวจสอบขนาดและตำแหน่งของช่องระบายอากาศไม่เพียงพอ หรือหากทำการฉีดที่ ระบายอากาศวา่ เพยี งพอหรอื ไม่ ความเร็วฉีดสูงเกินไป จะปรากฏรอยประกายเงิน บนผิวของชิ้นงาน ดังแสดงในภาพท่ี 6(a) วสั ดทุ ่ีใช้ในการฉีดขนึ้ รูป ทำการอบเม็ดพลาสติกก่อนการฉีดข้ึนรูปแนวทางการปรับตั้งคา่ ทีเ่ ครือ่ งฉีดพลาสตกิ โดยสอบถามข้อมูลจากผู้ผลิตเม็ดพลาสติก 1. ลดความเร็วและแรงดันในการฉีดเพื่อ โดยตรง ให้อากาศหรือก๊าซสามารถหนีออกจากแม่พิมพ ์ ไดท้ นั (a) (b) ภาพที่ 6 (a) การเกิดรอยประกายเงนิ และ (b) การเกดิ รอยไหมบ้ นผิวของชิ้นงาน [3] รอยไหม้ (Burn marks) พลาสติกหลอมเหลวอัดด้วยแรงดันท่ีสูงมาก จน รอยไหม้บนผิวชิ้นงานมีสาเหตุมาจากการ เกิดความร้อนสูงถึงประมาณ 800–1,000 oC ดังท่ีอากาศหรือก๊าซที่อยู่ภายในโพรงแม่พิมพ์ ถูก แสดงในภาพที่ 6(b) 99 ฉบับท่ี 69 ปีท่ี 22 สงิ หาคม - ตลุ าคม 2552

แนวทางการปรบั ตง้ั ค่าท่เี ครือ่ งฉีดพลาสติก ชิ้นงานได้ หากการปนเป้ือนที่เกิดขึ้นบนผิวของ 1. ลดความเรว็ และแรงดนั ในการฉดี เพอ่ื ช้ินงานมีสีดำหรือสีน้ำตาล อาจไม่ใช่รอยไหม้ให้อากาศหรือก๊าซสามารถหนีออกจากแม่พิมพ์ (Burn marks) ซ่ึงหากเป็นรอยไหม้จะเกิดที่ไดท้ ัน ตำแหน่งเดิมหรือใกล้เคียงกับตำแหน่งเดิมเสมอ 2. ลดแรงปิดแม่พิมพ์เพื่อช่วยให้ระบาย ในขณะท่ีหากเป็นรอยปนเปื้อน จะเกิดท่ีตำแหน่งอากาศออกได้ดีข้ึนและ/หรือลดอุณหภูมิฉีดของ ใด ๆ ก็ได้บนหรอื ภายในชนิ้ งาน เช่น รอยไหมบ้ นพลาสตกิ หลอมเหลว สกรูที่หลุดออกมาบนผิวของชิ้นงาน หรืออาจเป็น 3. ลดระยะหรือปริมาตรการทำ Suck เพียงแค่คราบน้ำมันท่ีเกิดขึ้นบนผิวของแม่พิมพ์back เพอ่ื ลดปรมิ าณอากาศภายในหอ้ งหลอม เป็นตน้ แนวทางการปรับแกท้ ่แี มพ่ มิ พฉ์ ดี แนวทางการแก้ไข 1. ตรวจสอบขนาดและตำแหน่งของช่อง 1. ตรวจสอบความสะอาดของเม็ดระบายอากาศว่าเพียงพอหรือไม่ ซ่ึงอาจเพิ่ม พลาสติกและสถานที่เก็บ และทำความสะอาดตำแหน่งของช่องระบายอากาศท่ีบริเวณก้าน กรวยเตมิ (Hopper) ทุกครั้งเมอ่ื เปล่ียนสหี รือชนิดกระทุ้งได้ ของพลาสตกิ ท่ีใช้ 2. ในกรณีท่ีรอยไหม้เกิดที่บริเวณรอย 2. ทำการล้างสกรู (Purging) ด้วยเชื่อมประสาน ให้เปลี่ยนตำแหน่งของทางเข้าหรือ พลาสตกิ เกรดลา้ งเครอื่ งทเ่ี หมาะสม หรอื ถอดสกรูทำชอ่ งระบายอากาศเพ่ิมที่บริเวณนนั้ ออกมาจากเคร่อื งฉดี เพื่อขัดทำความสะอาด 3. หากมีการนำพลาสติกที่ผ่านการบด การปนเป้ือนบนผิวของช้ินงาน (Conta- ย่อยเพ่ือลดขนาด (Regrind) มาผสมกับพลาสติกmination) ด้ังเดิม (Virgin) ควรทำความสะอาดเครื่องบด การปนเปื้อนบนผิวของชิ้นงาน แสดงดัง (Crusher) ด้วยภาพท่ี 7(a) โดยทั่วไปแล้วมหี ลายสาเหตุซึง่ มาจาก 4. ลดอุณหภูมิฉีดของพลาสติหลอมเหลวการควบคุมในกระบวนการผลิตที่ไม่เหมาะสม และ/หรือลดความเร็วในการฉีดและ/หรือลดยกตัวอย่างเช่น เกิดการปนเปื้อนของผงสีหรือ ความเร็วรอบการหมุนสกรูและ/หรือลดแรงดันเม็ดสี (Pigments) และเม็ดพลาสติกประเภทอ่ืน ต้านการหมุนสกรูถอยหลังกลับ ในกรณีท่ีฉีดในเม็ดพลาสติกที่ต้องการฉีด ซึ่งเกี่ยวข้องกับ พลาสติกท่ีเสื่อมสภาพ เน่ืองจากความร้อนได้ง่ายระบบการเกบ็ วสั ดุโดยตรง นอกจากนีก้ ารล้างสกรู ยกตัวอยา่ งเช่น Polyvinyl Chloride (PVC) (Purging) โดยใช้พลาสติกชนิดท่ีสองภายหลังจาก 5. ตรวจสอบส่ิงปนเปื้อนท่ีบริเวณด้านการฉีดพลาสติกชนิดแรกเป็นสิ่งที่สำคัญ ซึ่งอาจ หน้าของแม่พิมพ์ และทำความสะอาดแม่พิมพ์ซ่ึงเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการปนเป้ือนบนผิวของ อาจมคี ราบนำ้ มนั ตดิ อยู่ 100 วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

ภาพที่ 7 (a) (a) และ (b) การเกิดรอยฝ้าท่ีบริเวณ (b) การเกิดรอยปนเปื้อนบนผิวของชิ้นงานใกลท้ างเขา้ [3] รอยฝา้ บรเิ วณใกลท้ างเขา้ (Blush marks) ปริมาณการหดตัวของชิ้นงานท่ีผ่านกระบวนการ โดยท่ัวไปแล้วการมีรอยฝ้าท่ีบริเวณใกล้ ฉีดข้ึนรูปสามารถพิจารณาได้จากกราฟความทางเข้า มีสาเหตุหลักมาจากความเร็วในการฉีดท่ี สัมพันธ์ระหว่าง ความดัน (Pressure) ปริมาตรสูงเกินไปหรือทางเข้าท่ีมีขนาดเล็กเกินไป ทำให้ (Volume) และอุณหภูมิ (Temperature) หรือท่ีพลาสติกหลอมเหลวไม่สามารถไหลติดที่บริเวณ เรียกวา่ PVT diagram [2]ผนังของแมพ่ ิมพ ์ ดังแสดงในภาพท่ี 7(b) แนวทางการปรับต้ังคา่ ที่เครื่องฉดี พลาสติกแนวทางการแก้ไข 1. เพิ่มระยะหรือปริมาตรของครูช่ัน 1. ลดความเร็วในการฉีดในช่วงแรกหลัง และ/หรือเพิ่มความดันคงค้างและ/หรือเวลาในจากน้ันค่อย ๆ เพม่ิ ความเรว็ ในการฉีดตามลำดบั การใหค้ วามดันคงค้าง 2. เพิ่มขนาดของทางเข้าและ/หรือเพิ่ม 2. เพ่ิมอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม-ขนาดของ Cold slug เหลวและ/หรือเพ่ิมอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีดและ/ 3. หากรอยฝ้าเกิดท่ีบริเวณมุมของชิ้น หรือเพ่ิมความดันต้านการหมุนถอยหลังกลับ งาน ใหป้ รับความโค้งของมมุ ภายในแมพ่ มิ พ์ฉีด ของสกรู 3. เพิ่มเวลาในการเย็นตัวของชิ้นงาน ชิน้ งานหดตัว (Shrinkage) ภายในแม่พิมพ์ฉีด โดยปกติแล้วการหดตัวของชิ้นงานเทอร์- โมพลาสติก จะเกิดขึ้นมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ แนวทางการปรับแกท้ แี่ มพ่ มิ พ์ฉดี โครงสร้างของพลาสติกชนิดนั้น ๆ (0.1-2.5%) เพิ่มขนาดของช่องทางวิ่งและช่องทางโดยพลาสติกที่มีโครงสร้างเป็นก่ึงผลึก (Semi- เข้า เพ่ือเพ่ิมประสิทธิภาพในการส่งถ่ายความดันcrystalline) จะเกิดการหดตัวที่มากกว่าพลาสติก คงค้าง เพื่อชดเชยการหดตัวของชนิ้ งานและ/หรือที่มีโครงสร้างแบบอสัญฐาน (Amorphous) ซึ่ง ออกแบบแม่พมิ พ์เพื่อชดเชยการหดตัวของช้นิ งาน 101 ฉบับที่ 69 ปที ี่ 22 สงิ หาคม - ตุลาคม 2552

(a) (b) ภาพที่ 8 (a) การหดตัวและ (b) การบิดเบีย้ วของช้นิ งานภายหลังการฉดี ขน้ึ รูป ช้นิ งานบิดเบีย้ ว (Warpage/Distortion) การเกิดการบิดเบี้ยวหรือโก่งงอของ แนวทางการปรบั แก้ทแ่ี มพ่ มิ พฉ์ ดี ช้ินงาน มีสาเหตุหลักมาจากการหดตัวของชิ้นงาน 1. ตรวจสอบตำแหน่งและขนาดของช่องท่ีไม่เท่ากันในทุกทิศทาง เนื่องจากอัตราการเย็น น้ำหล่อเย็นภายในแม่พิมพ์ (Cooling path) เพื่อตัวของช้ินงานภายในแม่พิมพ์ฉีดที่ไม่สม่ำเสมอ ให้อัตราการเย็นตัวของช้ินงานเป็นไปอย่างส่งผลให้เกิดการบิดเบ้ียวและมีรูปร่างไม่ตรงตาม สมำ่ เสมอ ตอ้ งการ ดังแสดงในภาพท่ี 8(b) 2. ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วยในการ วิเคราะห์การบิดเบ้ียวของช้ินงานที่เกิดข้ึนจากการแนวทางการปรบั ตง้ั ค่าทเี่ คร่ืองฉีดพลาสตกิ ออกแบบช่องทางของน้ำหล่อเย็นก่อนทำการผลิต 1. เพ่ิมเวลาในการเยน็ ตวั ของชิน้ งานภาย แม่พิมพ์จริง โดยตัวอย่างท่ีได้จากการวิเคราะห์ในแมพ่ ิมพฉ์ ดี แสดงดังภาพที่ 8(b) 2. เพิ่มระยะหรือปริมาตรของครูช่ันและ/ 3. เพ่ิมขนาดของช่องทางว่ิงและช่องทางหรือเพ่ิมความดันคงค้างและ/หรือเวลาในการให้ เข้า เพ่ือเพ่ิมประสิทธิภาพในการส่งถ่ายความดันความดนั คงคา้ ง คงคา้ งเพ่อื ชดเชยการหดตวั ของชนิ้ งาน 3. เพ่ิมอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม- 4. หลีกเลี่ยงการออกแบบช้ินงานท่ีมีมุมเหลวและ/หรือเพิ่มอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีด แหลม และมคี วามหนาของผนงั ทแ่ี ตกตา่ งกนั มากและ/หรือเพิ่มความดันต้านการหมุนถอยหลังกลับ ของสกรู 102 วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

สรุป Data Handbook, Van Nostrand ในบทความวิชาการฉบับน้ี ทางผู้แต่งได้ Reinhold, New York, 1989.นำเสนอปัญหาที่พบกันมากในภาคอุตสาหกรรม [7] Faculty of Mechanical and Plastics Engineering, Chemnitz Universityรวมถึงแนวทางการแก้ ไขปัญหาที่เกิดข้ึน ทาง of Technology, Germany.ผู้แต่งหวังเป็นอย่างยิ่งว่าบทความฉบับนี้จะเป็นป ร ะ โ ย ช น์ ต่ อ ผู้ อ่ า น ท่ี ท ำ ง า น เ กี่ ย ว ข้ อ ง กั บ [8] I. Kühnert, V. Stoll and G. Mennig, The 21st annual meeting of theอุตสาหกรรมการฉีดขึ้นรูปชิ้นงานพลาสติก โดย polymer processing society (PPS),เฉพาะอย่างยิ่งในฝ่ายการผลิตและฝ่ายตรวจสอบ Leipzig, Germany, 19-23 Juneคุณภาพของผลิตภัณฑ์ 2005, ISBN 3-86010-784-4. [9] J. Avery, Gas-Assisted Injection เอกสารอา้ งองิ [1] ARBURG GmbH, A Brief Guide Molding: Principle and Applicat-into Injection Molding, Postfach ions, Hanser Publishers, New York,Lossburg, Germany, 1999. 2001. [2] A.W. Birley, B. Hawor th and [10] L. Wang, P.S. Alan and M.J. Bevis, Plastic Rubber and CompositesJ. Batchelor, Physics of Plastics: Processing and Applications, 1995,Processing, Properties and 23(3): 139-150.Materials Engineering, Hanser [11] R.A. Malloy, Plastic Part Design Publishers, New York, 1992. for Injection Molding, Hanser [3] Bakelite AG / KISTLER, Defects on Publishers, New York, 1994. Injection Molded Parts. [4] D.M. Bryce, Thermoplastic Trouble- [12] S. Patcharaphun and G. Mennig, Journal of Reinforced Plastics andshooting for Injection Molders, Composites, 2006, 25(4): 421-435.Society of Plastic Engineers, 1991. [ 5] Donald V. Rosato and Dominick [13] T.A. Osswald, Polymer Processing Fundamentals, Carl Hanser Verlag,V. Rosato, Injection Molding Munich 1998.Handbook: The Complete MoldingOperation Technology, Perfor- [14] T.L. Richardson and E. Lokensgard, Industrial Plastics: Theory andmance, Economics, Chapman & Applications, Delmar PublishersHall, New York, 1995. Inc., New York, 1996. [6] D.V. Rosato, Plastics Processing 103 ฉบบั ท่ี 69 ปที ี่ 22 สงิ หาคม - ตุลาคม 2552

[15] W. Michaeli, A. Brunswick and C. [16] W . M i c h a e l i e t a l . , Tr a i n i n g Kujat, Kunststoffe Plast Europe, in Injection Molding, Hanser 2000, 90(8): 25-28. Publishers, Munich 1995. 104 วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .