ชุดแม่พิมพ์มาตรฐาน (Mold base) ชนิดแม่พิมพ์ 2 แผ่น pdf

การออกแบบแม่พมิ พ์ฉดี พลาสติกสาหรับกระบวนการ in-mold labeling The design of plastic injection mold for in-mold labeling process นิตวิ ัฒน์ คคู ่สู มทุ ร1 และ อัญชนา วงษ์โต1 Nitiwat Kukusamut1 and Anchana Wongsto1 บทคดั ยอ่ กระบวนการ in-mold labeling เปน็ การตกแต่งผิวชน้ิ งานพลาสติกในระหว่างกระบวนการผลติ โดยแผ่นฟลิ ์มลวดลายจะถูกนาเข้าไปติดท่ผี นงั ดา้ นในของคาวติ ี้ แล้วจงึ ทาการฉดี ข้นึ รูปชน้ิ งานพลาสติก ซงึ่ ชนิ้ งานท่ีได้จะมีผวิ ทีส่ วยงาม ลวดลายคงทน ไมห่ ลดุ ลอก เน่อื งจากแผน่ ฟลิ ม์ ลวดลายถูกหลอมรวมเป็นเนอ้ื เดียวกันกับชนิ้ งานพลาสติก อยา่ งไรก็ตามค่าใชจ้ า่ ยสาหรบั การตกแต่งผิวชิ้นงานดว้ ยกระบวนการ in-mold labeling ยังค่อนขา้ งสงู เมอ่ื เปรียบเทยี บกบั วธิ ีอ่ืนๆ อาทิเชน่ hot stamping หรอื printing เนือ่ งจากแม่พิมพฉ์ ีดพลาสตกิ ทใี่ ช้สาหรับขน้ึ รูปชน้ิ งานต้องถูกออกแบบมาเฉพาะสาหรับกระบวนการตกแต่งผิวชิ้นงานแบบ in-mold labeling [6,9]และตอ้ งมีการเชือ่ มตอ่ เข้ากับระบบสญุ ญากาศหรอื ใชง้ านร่วมกับอุปกรณก์ าเนดิ กระแสไฟฟ้าสถติ ย์ เพอื่ ทาให้แผ่นฟิลม์ ลวดลายสามารถยดึ ติดกับผนงั แมพ่ ิมพด์ ้านในในตาแหน่งท่ีต้องการได้ อีกท้งั ในการนาแผน่ ฟิลม์ลวดลายเขา้ ไปตดิ ที่ผนงั ด้านในของแม่พมิ พ์ยังต้องอาศยั อปุ กรณ์เสริมทท่ี างานแบบอัตโนมตั เิ พอื่ ชว่ ยเพ่มิประสทิ ธภิ าพในกระบวนการผลิตอีกดว้ ย โดยสว่ นใหญแ่ มพ่ ิมพ์และอุปกรณเ์ สรมิ ตา่ งๆ จะถกู นาเขา้ จากต่างประเทศ ซงึ่ มรี าคาคอ่ นขา้ งสูง ทาให้ไม่คมุ้ กับการลงทนุ สาหรบั ผ้ปู ระกอบการขนาดกลางและขนาดเลก็ดงั นัน้ ผู้วิจัยจงึ มีแนวคดิ ท่ีจะออกแบบและสรา้ งแม่พมิ พ์ฉดี พลาสตกิ สาหรบั กระบวนการ in-mold labeling ในเบ้อื งต้น เพ่ือลดการนาเขา้ และตอบสนองความตอ้ งการของผู้ประกอบการขนาดกลางและขนาดเล็ก ในการปรับปรงุ ประสทิ ธภิ าพในกระบวนการผลิตตอ่ ไป ชิน้ งานที่ใชใ้ นการศึกษาคอื ฝากลมมีเกลยี วด้านใน ขนาดเสน้ผ่านศนู ยก์ ลางภายนอก 102.8 มม. ความหนาสม่าเสมอ 1.4 มม. ฉีดขึ้นรูปด้วยวสั ดโุ พลโี พรพิลีน (PP 2300NC)แผ่นฟลิ ม์ ลวดลายท่ใี ชท้ าจากโพลเี อทลิ ีน (PE) มคี วามหนา 82 ไมครอน แม่พมิ พ์ทไ่ี ด้ออกแบบและสร้างเปน็ แบบ2 แผ่น ชนดิ รวู ิ่งรอ้ น จานวน 1 คาวติ ี้ ใช้แผน่ ปลดเป็นตัวดนั ปลดชิน้ งาน จากผลการทดสอบแม่พิมพพ์ บวา่แม่พิมพท์ างานไดด้ ี ช้ินงานพลาสติกทไี่ ดไ้ มม่ ขี ้อบกพรอ่ งใดๆอันเน่ืองมาจากแม่พมิ พฉ์ ีดพลาสติก และแม่พมิ พ์ท่ีผ่านการทดสอบแล้วนจ้ี ะถูกนาไปใช้ในการศึกษาเกย่ี วกบั ปจั จยั ต่างๆทม่ี ผี ลต่อกระบวนการ in-mold labelingอาทิเชน่ ตวั แปรในการฉีดขึน้ รปู ชนดิ และความหนาของแผ่นฟลิ ม์ ลวดลาย รวมถึงการออกแบบและสรา้ งชุดอปุ กรณ์เสริมทีจ่ าเป็นสาหรบั กระบวนการ in-mold labeling เพื่อเพ่ิมประสิทธภิ าพการผลติ ตอ่ ไป ABSTRACT In-mold labeling (IML) process for injection molding is the decoration technique that thedecorative label will be applied during molding. This process eliminates a secondary step for hot1 ภาควิชาวศิ วกรรมเครือ่ งกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร์ วทิ ยาเขตบางเขน Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Kasetsart University

stamping, screen printing or label application. More importantly, the end result is permanent and thequality of the decoration is outstanding. However, the plastic injection mold and the auxiliaryequipment necessary for IML process are expensive and mostly have been imported from abroad.Therefore, the objective of this project is to design and construct the plastic injection mold for IMLprocess in order to reduce the importation and support small and medium sized enterprise (SME).The plastic injection mold is designed for a circular cap having outside diameter 102.8 mm. withuniform thickness 1.4 mm. Polypropylene (PP 2300NC) is chosen for the molded part and decorativefilm is made from Polyethylene (PE) with 82 m in thickness. The designed injection mold is a hotrunner two-plate mold with an ejector stripper plate, which works well without any defects due to thedesign of plastic injection mold. This mold will also be used for the future study about factors affectingIML process such as injection speed, injection pressure, type and thickness of decorative film, as wellas the design of auxiliary equipment necessary for IML process.Keywords: in-mold labeling, plastic decorationEmail address: fengacw@ku.ac.th คานา ในปจั จบุ ันการตกแตง่ ผวิ ช้นิ งานพลาสติกโดยสว่ นใหญจ่ ะทาขนึ้ ภายหลงั จากได้ช้นิ งานพลาสติกออกมาแลว้ เชน่ hot stamping, plating หรอื printing ซึ่งทาใหร้ ะยะเวลาในการผลติ ชน้ิ งานเพม่ิ ขึน้ อีกท้ังลวดลายที่ได้ก็มีโอกาสทจ่ี ะหลดุ ลอกเม่ือเวลาผ่านไป ดงั นน้ั กระบวนการ in-mold decoration จึงเป็นอกี ทางเลอื กหน่งึสาหรบั การตกแต่งผิวชิ้นงานพลาสติก ทสี่ ามารถทาไดใ้ นขน้ั ตอนการผลิต โดยพอลิเมอรห์ ลอมเหลวจะถูกฉดี เข้าไปในโพรงแบบของแม่พิมพฉ์ ดี พลาสติก ภายหลงั จากที่แผ่นฟลิ ม์ ลวดลายได้ถกู นาเข้าไปติดท่ีผนงั ดา้ นในของโพรงแบบ ทาให้ชน้ิ งานพลาสตกิ และแผ่นฟลิ ์มลวดลายยดึ ตดิ เป็นเนอื้ เดียวกนั ผวิ ของชิ้นงานที่ได้มีความสวยงามอกี ทง้ั ลวดลายทีต่ กแต่งไวก้ ็มีความคงทน ไมห่ ลดุ ลอกจากผวิ ชิน้ งานพลาสติก (พิชติ , 2540; Rosato et al.,2001) โดยส่วนใหญ่การตกแต่งผิวชน้ิ งานดว้ ยกระบวนการ in-mold labeling (IML) จะใชก้ ับการตกแตง่ ชน้ิ ส่วนภายในรถยนต์ ตกแต่งกรอบมอื ถือ ตกแตง่ ลวดลายของเลน่ หรอื แสดงย่หี ้อสินคา้ บนบรรจภุ ัณฑ์ต่างๆ เชน่ ขวดแชมพู กลอ่ งไอศครมี เป็นตน้ อย่างไรกต็ ามคา่ ใช้จ่ายสาหรับการตกแต่งผวิ ชิน้ งานด้วยกระบวนการ in-mold labeling ยงั ค่อนข้างสูงเมอ่ื เปรยี บเทยี บกบั วิธอี ่นื ๆ เน่ืองจากแมพ่ มิ พ์ฉีดพลาสตกิ ที่ใชส้ าหรบั ข้นึ รปู ชน้ิ งานต้องถกู ออกแบบมาเฉพาะสาหรับกระบวนการตกแตง่ ผวิ ช้ินงานแบบ in-mold labeling และต้องมกี ารเช่ือมต่อเข้ากบั ระบบสญุ ญากาศหรอืใชง้ านร่วมกบั อุปกรณ์กาเนดิ กระแสไฟฟา้ สถติ ย์ เพ่ือทาใหแ้ ผน่ ฟลิ ์มลวดลายสามารถยึดติดกบั ผนังแม่พมิ พด์ ้านในในตาแหนง่ ทีต่ ้องการได้ อกี ท้งั ในการนาแผ่นฟลิ ์มลวดลายเข้าไปตดิ ทผ่ี นงั ด้านในของแม่พมิ พ์ยงั ต้องอาศัย

อปุ กรณเ์ สริมท่ที างานแบบอตั โนมตั เิ พ่อื ชว่ ยเพ่ิมประสทิ ธภิ าพในกระบวนการผลติ อีกด้วย ซงึ่ อุปกรณเ์ สรมิ ตา่ งๆ ท่ีจาเป็นสาหรบั กระบวนการ in-mold labeling ที่กลา่ วมาแล้วนั้นมรี าคาค่อนขา้ งสงู และตอ้ งนาเขา้ จากต่างประเทศเป็นสว่ นใหญ่ ทาใหไ้ ม่คุ้มกับการลงทุนสาหรับผปู้ ระกอบการขนาดกลางและขนาดเล็ก ดงั นั้นผวู้ จิ ัยจงึ มแี นวคดิ ที่จะออกแบบและสรา้ งแม่พมิ พฉ์ ีดพลาสตกิ สาหรบั กระบวนการ IML เพ่ือเป็นแนวทางสาหรับผปู้ ระกอบการท่ีสนใจและชว่ ยลดการนาเขา้ จากต่างประเทศ นอกจากน้ใี นอนาคตจะนาแมพ่ ิมพ์ที่ได้ออกแบบไว้ไปทาการศกึ ษาเก่ยี วกับปัจจัยตา่ งๆทม่ี ีอทิ ธพิ ลต่อกระบวนการ IML เพอ่ื ชว่ ยในการปรบั ปรุงและเพ่มิ ประสิทธภิ าพในกระบวนการผลติรวมถึงการออกแบบและสรา้ งชดุ อุปกรณเ์ สริมท่จี าเปน็ สาหรบั กระบวนการ IML อกี ด้วย อปุ กรณแ์ ละวิธกี าร ชิ้นงานพลาสตกิ ทไ่ี ด้ออกแบบสาหรบั งานวจิ ัยนไ้ี ด้แก่ ฝากลมสาหรับบรรจภุ ัณฑพ์ ลาสติก ทาจากวสั ดโุ พลโี พรพลิ ีน (PP 2300NC ผลติ โดย IRPC Public Company Limited) โดยมเี กลยี วด้านใน ดังรูปที่ 1 ขนาดเส้นผา่ นศูนยก์ ลางด้านนอกของฝาเท่ากับ 102.80 มม. ชิ้นงานมคี วามหนาสม่าเสมอ 1.40 มม. ปริมาตรของช้ินงานเทา่ กับ 18,417 มม3 และมพี ้ืนทวี่ งกลมขนาดเส้นผา่ นศนู ยก์ ลาง 78.50 มม. บริเวณดา้ นนอกของฝาสาหรบั ติดแผน่ ฟลิ ์มลวดลายด้วยกระบวนการ in-mold labeling โดยแผน่ ฟลิ ์มลวดลายทนี่ ามาใช้ในการทดสอบทาจากวสั ดุโพลเี อทิลีน (PE) มีความหนา 82 ไมครอน โดยนามาตัดให้เป็นรปู วงกลมขนาดเสน้ ผ่านศนู ย์กลาง 70 มม. ดงั รูปที่ 2Figure 1 Drawings of the designed plastic capFigure 2 Plastic labels for in-mold labeling process

จากแผนภาพแสดงข้ันตอนในการออกแมพ่ มิ พ์โดยสงั เขปดงั รูปท่ี 3 เมือ่ พจิ ารณาลกั ษณะและรูปรา่ งของชน้ิ งานพลาสตกิ ทไี่ ด้ออกแบบไว้ ชนิดของแม่พมิ พ์ฉดี พลาสตกิ ท่ีเหมาะสมคอื แมพ่ ิมพแ์ บบ 2 แผ่น (Two-platemold) ชนดิ รูวิ่งร้อนเพ่ือลดการสูญเสยี เน้อื วสั ดแุ ละลดข้ันตอนในการตดั ระบบปอ้ นน้าพลาสติกออกจากชิ้นงานจานวน 1 คาวิต้ี โดยในการออกแบบแมพ่ ิมพจ์ ะเร่มิ จากการหาขนาดเครื่องฉดี ท่เี หมาะสม โดยคานวณจากแรงปิดแมพ่ ิมพซ์ ึ่งตอ้ งมีคา่ อย่างน้อยเทา่ กบั ความดันที่เกดิ ขน้ึ ในแม่พิมพอ์ นั เนอ่ื งมาจากพลาสตกิ ทถี่ ูกฉีดเข้าไป ซึ่งสามารถคานวณได้จากผลคูณระหวา่ งความดันเฉลยี่ ภายในแม่พมิ พ์ (สาหรับ PP คิดที่งาน Precision moldingมีค่าเท่ากับ 450 kgf/cm2) และพน้ื ทีภ่ าพฉายของชน้ิ งาน แรงปิดแมพ่ ิมพ์ทีค่ านวณได้มคี า่ เท่ากับ 37.35 ตนั เผื่อค่าความปลอดภัยอีกประมาณ 20% ดังนัน้ ขนาดของเครอ่ื งฉดี ท่ีควรเลอื กใช้คอื 50 ตัน (พิชิต, 2540; Rees,1995; Campo, 2006) แม่พมิ พ์ที่ได้ออกแบบใช้ระบบรูวงิ่ รอ้ น (Hot runner) และทาการตดิ ตั้งชดุ ใหค้ วามร้อน (Hot manifold)และอุปกรณ์ควบคมุ อณุ หภมู ิ (Temperature control) เข้ากับแมพ่ ิมพใ์ นส่วนที่อยกู่ ับท่ี (Fixed plate) และเน่อื งจากแมพ่ มิ พน์ ้ไี ด้ถูกออกแบบสาหรับกระบวนการ in-mold labeling ซง่ึ ตอ้ งมกี ารนาแผ่นฟลิ ์มลวดลายเขา้ ไปตดิ ท่ีผนงั ดา้ นในของแม่พิมพ์ฝง่ั คาวติ ี้ เพื่อใหไ้ ดช้ ้ินงานทม่ี ีลวดลายอย่บู รเิ วณผวิ ด้านนอกของชิ้นงาน โดยท่ไี มม่ ีรอ่ งรอยของรเู ขา้ ปรากฎอยู่ ดงั นน้ั จงึ ไดอ้ อกแบบคอรซ์ ึง่ เปน็ ส่วนทข่ี น้ึ รปู ชน้ิ งานพลาสตกิ ดา้ นในอยู่ทแี่ ผน่ แม่พิมพ์ด้านท่ีอยกู่ บั ที่ (Fixed plate) และคาวิต้ีซึ่งเป็นส่วนทีข่ นึ้ รปู ชน้ิ งานพลาสติกดา้ นนอกอยู่ทแ่ี ผ่นแม่พิมพ์ด้านท่ีเคลื่อนที่ (Moving plate) สง่ ผลใหช้ ิ้นงานทไ่ี ด้จะปรากฎรอยของรูเข้านา้ พลาสตกิ ท่ีบริเวณผิวดา้ นในของชนิ้ งานซึ่งไม่กระทบตอ่ ลวดลายทีถ่ กู ตกแตง่ ไว้ทผี่ วิ ดา้ นนอก ระบบปลดช้นิ งานทีเ่ ลอื กใช้ไดแ้ ก่ แผน่ ปลด (Ejector stripper plate) เพอื่ ให้เหมาะกับลกั ษณะของชิน้ งานซึ่งเป็นทรงกระบอกทไี่ มล่ กึ และมผี นงั บาง ภายหลงั การปลดชน้ิ งานจะไมม่ ีการเสียรปู บิดงอ ซ่ึงจะทางานรว่ มกบั tension link เพ่ือช่วยในการดันปลดช้ินงานออกจากส่วนของอนิ เสริ ต์ คอร์ดงั แสดงในรูปที่ 4 โดยแมพ่ ิมพ์ปกตแิ ผน่ ดนั ปลดจะอยูฝ่ ่ังแม่พมิ พด์ า้ นเคลื่อนที่และดนั ปลดชนิ้ งานทีแ่ ข็งตวั ติดอยกู่ ับคอร์ แต่แมพ่ มิ พท์ ่ีได้ออกแบบไวส้ าหรับกระบวนการ in-mold labeling นี้ แผน่ คอรจ์ ะอย่ฝู ่งั แม่พมิ พด์ ้านทอี่ ย่กู ับท่ที าให้แผ่นปลดตอ้ งอยู่ฝง่ั เดียวกันกบั แผ่นคอร์เพอ่ื ดันปลดชิน้ งาน ซง่ึ เม่อื เย็นตัวจะหดรัดอยกู่ ับคอรใ์ หห้ ลุดออกมา การออกแบบระบบหลอ่ เย็นสาหรับแม่พมิ พต์ อ้ งสามารถทีจ่ ะระบายความรอ้ นออกจากช้นิ งานพลาสติกไดอ้ ยา่ งทว่ั ถึงและสม่าเสมอ เพ่อื ใหช้ น้ิ งานมกี ารเย็นตวั พร้อมกันทัว่ ทกุ บริเวณ ซงึ่ จะลดปญั หาชิน้ งานโก่งตัวหรอืชิ้นงานไมไ่ ดข้ นาดตามท่ีตอ้ งการลง นอกจากนัน้ การหลอ่ เยน็ ท่ีดจี ะชว่ ยใหเ้ วลาต่อรอบการผลติ สนั้ ลง สง่ ผลให้กาลงั การผลติ ดขี ้ึนตามไปด้วย ดงั นนั้ ระบบหลอ่ เย็นที่เลอื กใชเ้ ป็นแบบ spiral groove cooling เพื่อใหส้ ามารถหลอ่ เย็นชน้ิ งานได้อย่างท่ัวถงึ ขนาดเสน้ ผ่านศนู ยก์ ลางของท่อน้าหลอ่ เย็นเทา่ กบั 10 มม. ซ่ึงมีอยู่ท้ังในสว่ นของอินเสริ ต์ คอร์และอินเสริ ์ตคาวิต้ี เพอื่ ให้การหลอ่ เยน็ เปน็ ไปอย่างมีประสทิ ธภิ าพ (Rees, 1995; Campo, 2006) การระบายอากาศในแมพ่ ิมพ์ได้ทาเป็นร่องที่บริเวณเสน้ แบ่งผวิ แมพ่ ิมพ์ (Parting line) ทั้ง 4 ด้าน โดยมีความลกึ 20 ไมครอน และความกว้าง 5 มม. เพ่ือปอ้ งกันไม่ให้อากาศท่ถี กู กกั ไวใ้ นโพรงแม่แบบถูกอดั จนมีอณุ หภมู ิและความดันท่ีสูงขนึ้ เมอื่ นา้ พลาสตกิ เหลวถูกฉีดเข้าสแู่ ม่พิมพ์และเกดิ การระเบดิ ส่งผลให้เกิดรอยไหม้

ข้ึนบนชน้ิ งานพลาสติก (Burn mark หรือ Diesel effect) หรอื ทาใหฉ้ ีดชิ้นงานไม่เตม็ ได้ ซึ่งการกาหนดขนาดความลกึ และความกวา้ งของช่องระบายอากาศต้องคานึงถงึ ชนดิ ของพลาสติกท่ีจะนามาฉีดดว้ ยกาหนดแบบชนิ้ งาน, ปรมิ าณท่ีสั่งทา,จานวน เลือกเคร่ืองฉีดพลาสตกิชิน้ งานตอ่ เดอื น, อายกุ ารใชง้ านของแมพ่ ิมพ์ - แรงประกบแมพ่ มิ พ์ - พนื้ ทข่ี องหนา้ แปลน คานวณจานวนคาวิต้ีทเี่ หมาะสม - ปริมาณพลาสติกท่ฉี ีดได้ เลือกชนดิ ของการออกแบบแมพ่ มิ พ์ - น้าหนักสงู สดุ ของพลาสติกท่ี จัดวางตาแหนง่ ของคาวติ ้ี ฉีดไดแ้ ตล่ ะคร้ัง กาหนดชนิดของรเู ขา้ ออกแบบระบบหลอ่ เย็น/ใหค้ วามร้อน เลอื กระบบปลดชนิ้ งานทเี่ หมาะสม ออกแบบระบบระบายอากาศ เลอื กวัสดุทใี่ ช้ทาแมพ่ มิ พ์ คานวณขนาดของแมพ่ ิมพท์ ่เี ผอ่ื ค่าการหดตัวของพลาสตกิ แบบแมพ่ ิมพ์ข้ันสุดทา้ ยFigure 3 Steps in plastic injection mold design แผ่นปลด (Ejector stripper plate) Tension linkFigure 4 Ejection system for the plastic injection mold ในการกาหนดขนาดของแมพ่ ิมพ์จะขน้ึ อยูก่ ับขนาดของชน้ิ งานและการจดั วางตาแหน่งคาวิตแี้ ละรูวงิ่ภายในแม่พมิ พ์ โดยแม่พมิ พ์ท่ไี ด้ออกแบบไว้มี 1 คาวิตี้ ซ่ึงขนาดของแผน่ แม่พมิ พ์กจ็ ะขึน้ อยู่กบั ขนาดของชิ้นงานเพยี งอย่างเดียว โดยขนาดของแผ่นแมพ่ ิมพท์ ่ีเลอื กใชม้ คี วามกว้าง 180 มม. และความยาว 200 มม. ขนาดความหนาของแผน่ คอร์ แผน่ คาวติ ี้ และ spacer block (A, B, และ C) ท่ีเลอื กใชม้ คี ่าเทา่ กบั 30, 70 และ 60 มม.

ตามลาดับดงั รปู ท่ี 5 เพ่อื ให้สามารถติดตงั้ อินเสริ ์ตคอร์ อนิ เสริ ต์ คาวิต้ี รวมถงึ สามารถติดตั้งบนเคร่อื งฉีดขนาด 50ตัน ทีเ่ ลือกใชไ้ ว้ได้ (ความกว้าง/ความยาวของแมพ่ มิ พต์ อ้ งไมเ่ กินระยะหา่ งระหว่าง tie bars ของเครอื่ งฉีดและความสูงของแมพ่ มิ พต์ อ้ งมากกวา่ ระยะห่างระหว่างแผน่ ยดึ แม่พมิ พ์ของเครื่องฉีดเมื่อเครอ่ื งฉีดอยู่ในตาแหนง่ ปดิสดุ ) (วิโรจน์, 2540; Rees, 1995; Campo, 2006) วัสดุทีใ่ ช้ทาฐานแมพ่ มิ พ์ (Mold base) ไดแ้ ก่ เหล็ก S50C ในส่วนของอนิ เสิร์ตคาวิต้แี ละอนิ เสริ ต์ คอรซ์ ่งึต้องการความแข็งแรงสูงและสามารถขัดผิวมนั ไดด้ นี ัน้ ได้เลือกใชเ้ หล็ก P20 ดังแสดงในรูปท่ี 6Figure 5 Size of mold bases (a) (b)Figure 6 (a) cavity insert (b) core insert made from material P20 นอกจากน้ีในการออกแบบแมพ่ ิมพ์ยังต้องคานึงถึงการหดตัวของพลาสติกเม่ือพลาสตกิ แข็งตวั โดยต้องทาการเผือ่ ขนาดของแม่พิมพ์ไวเ้ พื่อใหไ้ ด้ช้นิ งานทม่ี ีขนาดตรงตามความตอ้ งการ ซงึ่ คา่ การหดตวั จะข้ึนอยกู่ บั ชนิดของพลาสติก คา่ การหดตัวของ PP จะอย่ทู ี่ 0.01-0.03 มม./มม. ซ่งึ ในการคานวณจะนาคา่ เฉลี่ยมาใชค้ ือ 0.02มม./มม. คดิ เป็นเปอรเ์ ซ็นตก์ ารหดตวั เทา่ กบั 2% (Rees, 1995)

ผลการทดลองและวิจารณ์ เมอื่ นาแบบช้นิ งานทไี่ ด้ออกแบบไวม้ าจาลองการไหลของนา้ พลาสติกด้วยโปรแกรมวเิ คราะหก์ ารไหล(Moldflow Plastics Insight 5.0) เพ่ือตรวจสอบความถูกตอ้ งในการออกแบบแม่พมิ พ์ (Beaumont et al., 2002)โดยกาหนดให้ความดนั ฉดี เท่ากับ 800 บาร์ อุณหภมู หิ ลอมเหลวของพลาสตกิ เทา่ กับ 220 C ความดนั ยา้ 480บาร์ และเวลาในการหลอ่ เย็น 12 วินาที พบวา่ น้าพลาสตกิ สามารถเติมเต็มช้นิ งานได้สมบูรณ์ดังแสดงในรปู ท่ี 7จากนน้ั จงึ สร้างแมพ่ ิมพ์ฉดี พลาสติกและทาการทดสอบโดยขน้ึ รูปชน้ิ งานดว้ ยกระบวนการ in-mold labeling ดว้ ยเครอ่ื งฉดี พลาสตกิ Battenfeld BA250CDC ขนาด 40 ตนั พลาสติกทีใ่ ชใ้ นการฉดี ข้นึ รปู ชนิ้ งานได้แก่ โพลโี พรพิลีน (PP 2300NC) แผ่นฟลิ ์มลวดลายทใี่ ช้ทาจากวสั ดโุ พลเี อทลิ นี (PE) ซ่งึ มคี วามหนา 82 ไมครอนและถกู ชารจ์ประจุทาให้เกิดไฟฟ้าสถิตย์ เพือ่ ใหแ้ ผ่นฟิลม์ สามารถติดอยู่กบั ผวิ ของแม่พิมพ์ซง่ึ เป็นโลหะได้ โดยในการติดแผน่ ฟิล์มจะหันดา้ นท่ีเปน็ ลวดลายเขา้ หาผนงั แมพ่ ิมพ์เพอ่ื ใหล้ วดลายปรากฎอยู่ทผี่ วิ ด้านนอกของชนิ้ งานนอกจากน้ียังตอ้ งคานึงถงึ การปรบั ตงั้ คา่ ตัวแปรต่างๆในการฉดี ให้เหมาะสม ตวั อยา่ งเชน่ ความเรว็ ในการฉดี ทีส่ งูเกินไปอาจทาให้แผน่ ฟิล์มไมต่ ิดสนิทเปน็ เนื้อเดยี วกนั กับชิ้นงานพลาสตกิ โดยเฉพาะตรงบรเิ วณทอี่ ยตู่ รงขา้ มกับรูเข้า หรอื อุณหภูมิแมพ่ มิ พ์ท่ีต่าเกินไปจะเกดิ คราบน้า (Moisture streak) ข้ึนบริเวณลวดลายทตี่ กแต่งผิวแม่พมิ พ์ ในการผลิตเชงิ อตุ สาหกรรมสาหรับกระบวนการ in-mold labeling จะใชร้ ะบบอัตโนมัติในการลาเลยี งแผ่นฟิล์ม การชารจ์ ประจุ และการนาแผ่นฟิล์มเขา้ ไปติดภายในแมพ่ ิมพ์ในตาแหนง่ ทีต่ ้องการ เพือ่ เพิ่มประสิทธิภาพในการผลติ แตใ่ นการศึกษาคร้ังนี้จะใช้แรงงานคนในการติดแผ่นฟลิ ์ม ซึ่งมีขอ้ เสยี คอื ระยะเวลาตอ่รอบการผลติ สูงขน้ึ และมีโอกาสทีจ่ ะเกดิ ความคลาดเคลอ่ื นในการติดแผ่นฟลิ ์มให้ตรงกบั ตาแหนง่ ทต่ี ้องการ รูปท่ี8 และ 9 แสดงการติดแผ่นฟลิ ม์ ลวดลายท่ีผนงั ดา้ นในของคาวิต้ี และชน้ิ งานฝาเกลยี วทีผ่ า่ นการตกแตง่ ผวิ ด้วยกระบวนการ in-mold labeling ตามลาดับFigure 7 Analyzed filling time for the plastic cap

Figure 8 Inserting the plastic label into the moldFigure 9 Plastic caps decorated by in-mold labeling process สรุป แมพ่ มิ พฉ์ ดี พลาสตกิ สาหรบั ชนิ้ งานฝาเกลียวท่ไี ดอ้ อกแบบไวเ้ พ่ือใชใ้ นกระบวนการ in-mold labelingเปน็ แมพ่ มิ พ์แบบ 2 แผน่ ชนดิ รวู ่งิ ร้อน จานวน 1 คาวติ ้ี ใชแ้ ผน่ ปลดในการดันปลดชิ้นงาน แผน่ คอรซ์ ่ึงทาการข้นึรปู ชิน้ งานดา้ นในจะอยู่กับที่ (Fixed plate) ในขณะทีแ่ ผน่ คาวิตซ้ี ึ่งทาการขึน้ รปู ชน้ิ งานดา้ นนอกจะเปน็ แผ่นท่ีเคลื่อนที่ (Moving plate) โดยแผ่นฟลิ ม์ ลวดลายจะถกู นาเข้าไปติดทผี่ นังดา้ นในของแม่พมิ พ์ฝัง่ คาวิตี้ เพอ่ื ใหไ้ ด้ชนิ้ งานทม่ี ีลวดลายอยู่บริเวณผวิ ดา้ นนอกของชนิ้ งาน โดยทีไ่ ม่มรี อ่ งรอยของรูเขา้ ปรากฎอยู่ ผลสาเรจ็ ของโครงการน้ีจะนาไปตอ่ ยอดในการศึกษาเก่ยี วกับปจั จยั ตา่ งๆท่ีมผี ลต่อกระบวนการ in-mold labeling เพื่อปรับปรุงประสทิ ธิภาพในการผลติ ต่อไป เอกสารอา้ งองิพชิ ติ เลี่ยมพิพฒั น.์ 2540. พลาสติก. หจก.สมั พันธพ์ าณิชย,์ กรุงเทพฯ.วโิ รจน์ เตชะวญิ ญธู รรม. 2540. งานฉดี พลาสติก. ซีเอด็ ยเู คช่ัน, กรงุ เทพฯ.H. Rees. 1995. Mold Engineering. Hanser Publishers, Germany.Dominick V. Rosato, Donald V. Rosato, and Marlene G. Rosato. 2001. Plastics Design Handbook. Kluwer Academic Publishers, U.S.A.N. Rao, and K. O’Brien. 1998. Design Data for Plastics Engineers. Hanser Publishers, Germany.J. P. Beaumont, R. Nagel, and R. Sherman. 2002. Successful Injection Molding (Process, Design, and Simulation). Hanser Publishers, Germany.E. A. Campo. 2006. The Complete Part Design Handbook For Injection Molding of Thermoplastics. Hanser Publishers, Germany.