หน้าหลัก > โรงงานพลาสติก > บทความงานพลาติก > รีโอโลยีในงานฉีดพลาสติก 02

8. รีโอโลยีในงานฉีดพลาสติก

หน้า 1 2

8.4 การประยุกต์ใช้รีโอโลยีในงานฉีด

ความรู้ทางด้านรีโอโลยี (Rheology) สามารถนำมาใช้ในการหาค่าความดันฉีด หาขนาดของทางน้ำพลาสติกวิ่ง (Runner) หาขนาดของทางน้ำพลาสติกเข้าชิ้นงาน (Gate) ได้ถูกต้องมากกว่าวิธีการในบทอื่น ๆ ที่กล่าวมา แต่มีความยุ่งยากและซับซ้อนมากกว่าเช่นกัน นอกจากนี้การไหลของพลาสติกในแม่พิมพ์ฉีดจะเป็นการไหลแบบอุณหภูมิไม่คงที่ คือ อุณหภูมิจะลดลงเรื่อย ๆ ค่าความหนืดและค่า n ของพลาสติกต้องหาจากเครื่องรีโอมิเตอร์ และจะไม่คงที่โดยจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิและลักษณะการไหล ดังนั้นถ้าได้ข้อมูลที่ไม่ถูกต้องจะทำให้ผลลัพธ์ที่ได้ไม่ถูกต้อง ซึ่งมีโอกาสผิดพลาดได้ง่าย เพื่อให้เกิดความเข้าใจทางด้านรีโอโลยีที่ทางโรงงานฉีดพลาสติกเราได้กล่าวมาข้างต้นและการนำไปประยุกต์ใช้อย่างง่ายกับงานฉีดจริง จะขอยกตัวอย่างการคำนวณเพื่อเป็นแนวทางดังนี้

ตัวอย่างที่ 1 จากตัวอย่างที่ 2 ในบทที่ 5 ในการฉีดชิ้นงานดังรูปที่ 8.4 ด้วยพลาสติก ABS ให้มีขนาด ความยาว 120 มิลลิเมตร ความกว้าง 100 มิลลิเมตร หนา 1.2 มิลลิเมตร ƞ = 600 PaS ความหนาแน่นของ ABS ขณะเป็นของแข็งคือ 1.05 g/cm³ ปริมาตรพลาสติกส่วนที่เป็นระบบ Runner คือ 1.5 cm³ เวลาในการฉีด 2 วินาที จะต้องใช้ความดันในการฉีดที่หัวฉีดเท่าไร โดยให้ความดันที่ต้องสูญเสียในระบบ Runner คือ 200 บาร์ เท่าเดิม

รูปที่ 8.4 ชิ้นงานฉีดสำหรับการคำนวณของตัวอย่างที่ 1

สูตรคำนวนความดันในการฉีดที่หัวฉีดพลาสติก

ตัวอย่างที่ 2 แม่พิมพ์ฉีดชิ้นงานพลาสติก PP ซึ่งมีอยู่ 8 คาวิตี้ โดยมีระบบของทางน้ำพลาสติกวิ่ง (Runner) และทางน้ำพลาสติกเข้า (Gate) ดังในรูปที่ 8.5 ชิ้นงานฉีด PP แต่ละชิ้นมีน้ำหนัก 10 g เวลาฉีดที่ใช้คือ 2 วินาที อุณหภูมิพลาสติกเหลว 210 ℃ จงคำนวณหาความดันในแต่ละคาวิตี้ ถ้าให้ความดันฉีดที่ปลอกนำฉีด (Sprue Bush) คือ 80 MN/m² ความหนาแน่นของ PP ขณะเป็นของแข็งคือ 909 kg/m³ และปริมาตรภายในรู ของปลอกนำฉีดคือ 5,000 mm³ สมมติให้การไหลเป็นแบบอุณหภูมิคงที่และไม่คำนึงถึงความดันสูญเสียที่เกิดขึ้นที่มุมอับต่าง ๆ

รูปที่ 8.5 ลักษณะของระบบทางน้ำพลาสติกวิ่งและเข้าชิ้นงานสำหรับ ตัวอย่างที่ 2

การหาควาดันที่สูญเสียไปในทางน้ำพลาสติกวิ่งเข้าชิ้นงาน

รูปที่ 8.6 เส้นโค้งความหนืดของ PP

ตัวอย่างที่ 3 ได้ออกแบบระบบทางน้ำพลาสติกวิ่ง ไว้สำหรับแม่พิมพ์ 8 คาวิตี้ ดังในรูปที่ 8.7 ถ้าต้องการให้ความดันของพลาสติกที่ตำแหน่งทางน้ำพลาสติกเข้ามีค่าเท่ากันทุก ๆ คาวิตี้ ควรออกแบบให้รัศมีของทางน้ำพลาสติกวิ่งที่ตำแหน่ง A มีค่าเท่าไร โดยกำหนดให้การไหลของพลาสติกเหลวเป็นแบบอุณหภูมิคงที่

รูปที่ 8.7 ลักษณะทางน้ำพลาสติกวิ่งของแม่พิมพ์ 8 คาวิตี้

ตัวอย่างที่ 4 ในการฉีดชิ้นงาน ABS ซึ่งมีค่าดัชนีกฎยกกำลังหรือกฎการไหล (Power Law Index) n = 0.25, มีความหนืด = 1,200 Pas (Ns/m²) โดยใช้แม่พิมพ์ 2 คาวิตี้ดังรูปที่ 8.8 ซึ่งชิ้นงานฉีดแต่ละคาวิตี้ มีขนาดความโตและความหนาเท่ากัน พลาสติกเหลวไหลออกจากหัวฉีดด้วยอัตราการฉีด 2,500 mm³/s พื้นที่หน้าตัดของ Runner และ Gate เป็นวงกลม แต่ Runner 1 ยาว 40 มิลลิเมตร และ Runner 2 ยาว 50 มิลลิเมตร เพื่อให้ได้ชิ้นงานที่เต็มพอดีพร้อมกันทั้ง 2 คาวิตี้ โดยให้คิดการไหลเป็นแบบนอนนิวทอเนียน (Non–Newtonian) และอุณหภูมิคงที่ไม่คิดความดันสูญเสียที่ตำแหน่งมุมอับต่าง ๆ จงคำนวณหาสิ่งต่อไปนี้

PVT ไดอะแกรมของ PS, AmorphouH Thormoplastics

รูปที่ 8.8 ชิ้นงานฉีดที่มีจุดฉีดไม่อยู่ในตำแหน่งสมดุล

1. ถ้าให้ Gate ทั้งสองข้างมีขนาดความโตและความยาวเท่ากัน ส่วน Runner 1 มีขนาด ∅ 6 มิลลิเมตรขนาดความโตของ Runner 2 จะเป็นอย่างไร

2. ถ้าให้ชิ้นงานทั้งสองข้างมี Gate โตเท่ากันคือ ∅ 2 มิลลิเมตร ขนาด Runner โตเท่ากันคือ ∅ 6 มิลลิเมตร และขนาดความยาว Gate ของชิ้นงานที่ 2 คือ 2 มิลลิเมตร ขนาดความยาว Gate ของชิ้นงานที่ 1 จะเป็นอย่างไร

3. ถ้าให้ Gate ทั้งสองข้างมีขนาดความโตเท่ากัน แต่ ∅ Runner 1 = 6 มิลลิเมตร และ ∅ Runner 2 = 7 มิลลิเมตร โดยอัตราเฉือนทีเกิดขึ้นใน Gate เท่ากับ 4,000 s^–1 ขนาดความโตและความยาวของ Gate จะเป็นอย่างไร

สูตรหาความโตและความยาวของ Gate ชิ้นงานพลาสติก

ตัวอย่างที่ 5 ในการฉีดชิ้นงาน POM โดยใช้แม่พิมพ์ 2 คาวิตี้ ดังรูปที่ 8.9 ถ้าใช้เวลาในการฉีดแต่ละครั้ง 3 วินาที ซึ่งชิ้นงานฉีดแต่ละคาวิตี้มีขนาด ∅ 60 มิลลิเมตร แต่มีความหนาไม่เท่ากัน ส่วน Runner มีขนาดความโตและความยาวเท่ากันทั้งสองข้าง อุณหภูมิพลาสติกเหลวคือ 230 ℃, n = 0.5, ƞ = 600 Pas, ปริมาตร เนื้อพลาสติกเหลวในส่วนที่เป็น Sprue Bush, Runner และ Gate รวมกัน คือ 8 cm³ เพื่อให้ได้ชิ้นงานที่เต็ม พอดีพร้อมกันทั้ง 2 คาวิตี้ โดยให้คิดการไหลเป็นแบบนอนนิวทอเนียน (Non–Newtonian) และอุณหภูมิคงที่ ไม่คิดความดันสูญเสียตรงตำแหน่งมุมอับต่าง ๆ จงคำนวณหาสิ่งต่อไปนี้

รูปที่ 8.9 ชิ้นงานกทนหนาแตกต่างกันสำหรับตัวอย่างที่ 5

1. Gate ควรมีความยาว (Gate Land) ทั้งสองข้างก่อนเข้าชิ้นงานแต่ละคาวิตี้เป็นเท่าไร เมื่อ Gate มีความหนา 0.5 มิลลิเมตร และกว้าง 4 มิลลิเมตร

สูตรหาความยาว Gate ก่อนเข้าชิ้นงานพลาสติกแต่ละคาวิตี้

2. ถ้าให้ Gate ทั้งสองข้าง มีความยาวเท่ากัน และความกว้างเท่าเดิมคือ 4 มิลลิเมตร ดังนั้น Gate ควรมีความหนาแตกต่างกันเท่าไร

สูตรหาความยาว Gate ก่อนเข้าชิ้นงานพลาสติกแต่ละคาวิตี้ ตัวอย่างที่2

3. ถ้าให้ Gate ทั้งสองข้างมีความกว้างเท่าเดิมคือ 4 มิลลิเมตร ส่วนชิ้นงานด้านที่บางมี Gate หนา 2 มิลลิเมตร ยาว 4 มิลลิเมตร และชิ้นงานด้านที่หนามี Gate หนา 3 มิลลิเมตร ดังนั้นชิ้นงานด้านที่หนาควรมี Gate ยาวเท่าไร

สูตรหาความยาว Gate ก่อนเข้าชิ้นงานพลาสติกแต่ละคาวิตี้ ตัวอย่างที่3

8.5 การทำสมดุลการไหล

ในอุตสาหกรรมงานฉีดพลาสติกจะพบว่า ปัญหาที่เกิดขึ้นมากที่สุดคือ การใช้แม่พิมพ์หลายคาวิตี้เพื่อให้ได้ปริมาณชิ้นงานจำนวนมาก ๆ แต่ชิ้นงานจำนวนมาก ๆ ที่ฉีดได้นั้นกลับมีคุณภาพที่แตกต่างกัน และมีของเสียในปริมาณมากขึ้นแทนปริมาณของดี และปัญหาด้านคุณภาพพื้นฐานที่พบได้บ่อยมาก ๆ คือ ชิ้นงานบางคาวิตี้จะเกิดรอยแหว่ง ในขณะที่บางคาวิตี้จะเต็มพอดีหรืออาจจะเกิดครีบ ดังตัวอย่างปัญหาในรูปที่ 8.10 โดยสาเหตุหลักมาจากการไหลของพลาสติกในแต่ละคาวิตี้มีความแตกต่างกัน เนื่องจากระยะทางการไหลที่แตกต่างกัน อุณหภูมิในแต่ละคาวิตี้ไม่เท่ากัน ขนาดและความเรียบของผิว Runner, Gate และในคาวิตี้ที่แตกต่างกัน ดังนั้นการทำสมดุลการไหลในช่องทางการไหลต่าง ๆ ในแต่ละคาวิตี้จึงมีความจำเป็นมาก เพื่อให้ได้ปริมาณชิ้นงานที่มีคุณภาพ เป็นจำนวนมาก ๆ ตามวัตถุประสงค์ของการลงทุนในการใช้แม่พิมพ์ที่มีหลายคาวิตี้ โดยการใช้ความรู้ทางด้านรีโอโลยี และการประยุกต์ใช้งานตามที่ได้กล่าวมาแล้วในข้างต้น ซึ่งการทำสมดุลการไหลนั้นสามารถกระทำได้หลายวิธี เช่น ปรับเปลี่ยนขนาดความโตหรือความยาวของ Runner หรือของ Gate ก็ได้ ปรับความเรียบผิวของ Runner, Gate หรือแม้แต่ผิวคาวิตี้ นอกจากนี้ยังสามารถทำให้อุณหภูมิในแต่ละคาวิตี้แตกต่างกันเพื่อให้เกิดการไหลที่เท่ากัน ดังรูปที่ 8.11 เป็นชิ้นงานที่เกิดปัญหารอยแหว่งในคาวิตี้สุดท้าย แต่หลังจากได้ขัดผิว Runner ด้วยกระดาษทรายละเอียดแล้ว ชิ้นงานจะเต็มสมบูรณ์เหมือนกันทุกคาวิตี้

รูปที่ 8.10 ชิ้นงานที่เกิดปัญหาเนื่องจากไม่ได้ทำสมดุลการไหล

รูปที่ 8.11 ชิ้นงานก่อนและหลังการทำสมดุลการไหลด้วยการขัดผิว Runner

หน้า 1 2

	169/47 ถ.พุทธมณฑลสาย 4 ต.กระทุ่มล้ม อ.สามพราน จ.นครปฐม 73220
	086-070-0007
	ananindustry@gmail.com
	https://www.ananindustry.com