สาเหตุและแนวทางการแก้ไขงานฉีดพลาสติกเบื้องต้น # 5

ชิ้นงานหดตัว (Shrinkage)
โดยปกติแล้วการหดตัวของชิ้นงานเทอร์-โมพลาสติก จะเกิดขึ้นมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับโครงสร้างของพลาสติกชนิดนั้น ๆ (0.1-2.5%)โดยพลาสติกที่มีโครงสร้างเป็นกึ่งผลึก (Semicrystalline)จะเกิดการหดตัวที่มากกว่าพลาสติกที่มีโครงสร้างแบบอสัญฐาน (Amorphous) ซึ่งปริมาณการหดตัวของชิ้นงานที่ผ่านกระบวนการฉีดขึ้นรูปสามารถพิจารณาได้จากกราฟความสัมพันธ์ระหว่าง ความดัน (Pressure) ปริมาตร
(Volume) และอุณหภูมิ (Temperature) หรือที่เรียกว่า PVT diagram [2]
แนวทางการปรับตั้งค่าที่เครื่องฉีดพลาสติก
1. เพิ่มระยะหรือปริมาตรของครูชั่นและ/หรือเพิ่มความดันคงค้างและ/หรือเวลาในการให้ความดันคงค้าง
2. เพิ่มอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม-เหลวและ/หรือเพิ่มอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีดและ/หรือเพิ่มความดันต้านการหมุนถอยหลังกลับของสกรู
3. เพิ่มเวลาในการเย็นตัวของชิ้นงานภายในแม่พิมพ์ฉีด
แนวทางการปรับแก้ที่แม่พิมพ์ฉีด
เพิ่มขนาดของช่องทางวิ่งและช่องทางเข้า เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการส่งถ่ายความดันคงค้าง เพื่อชดเชยการหดตัวของชิ้นงานและ/หรือออกแบบแม่พิมพ์เพื่อชดเชยการหดตัวของชิ้นงาน

ชิ้นงานบิดเบี้ยว (Warpage/Distortion)
การเกิดการบิดเบี้ยวหรือโก่งงอของชิ้นงาน มีสาเหตุหลักมาจากการหดตัวของชิ้นงานที่ไม่เท่ากันในทุกทิศทาง เนื่องจากอัตราการเย็นตัวของชิ้นงานภายในแม่พิมพ์ฉีดที่ไม่สม่ำเสมอส่งผลให้เกิดการบิดเบี้ยวและมีรูปร่างไม่ตรงตามต้องการ ดังแสดงในภาพที่ 8(b)
แนวทางการปรับตั้งค่าที่เครื่องฉีดพลาสติก
1. เพิ่มเวลาในการเย็นตัวของชิ้นงานภายในแม่พิมพ์ฉีด
2. เพิ่มระยะหรือปริมาตรของครูชั่นและ/หรือเพิ่มความดันคงค้างและ/หรือเวลาในการให้ความดันคงค้าง
3. เพิ่มอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม-เหลวและ/หรือเพิ่มอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีดและ/หรือเพิ่มความดันต้านการหมุนถอยหลังกลับของสกรู
แนวทางการปรับแก้ที่แม่พิมพ์ฉีด
1. ตรวจสอบตำแหน่งและขนาดของช่องน้ำหล่อเย็นภายในแม่พิมพ์ (Cooling path) เพื่อให้อัตราการเย็นตัวของชิ้นงานเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ
2. ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วยในการวิเคราะห์การบิดเบี้ยวของชิ้นงานที่เกิดขึ้นจากการออกแบบช่อทางของน้ำหล่อเย็นก่อนทำการผลิตแม่พิมพ์จริง โดยตัวอย่างที่ได้จากการวิเคราะห์แสดงดังภาพที่ 8(b)
3. เพิ่มขนาดของช่องทางวิ่งและช่องทางเข้า เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการส่งถ่ายความดันคงค้างเพื่อชดเชยการหดตัวของชิ้นงาน
4. หลีกเลี่ยงการออกแบบชิ้นงานที่มีมุมแหลม และมีความหนาของผนังที่แตกต่างกันมาก

สาเหตุและแนวทางการแก้ไขงานฉีดพลาสติกเบื้องต้น # 4

โพรงอากาศ (Voids/Bubbles)
โพรงอากาศที่เกิดขึ้นภายในชิ้นงานฉีดพลาสติก ดังแสดงในภาพที่ 5 แตกต่างจากรอยพุพอง (Blisters) ซึ่งเกิดขึ้นที่บริเวณผิวของชิ้นงาน โดยทั่วไปแล้วการเกิดโพรงอากาศภายในชิ้นงาน มีสาเหตุมาจากการหดตัว (Shrinkage)ของชั้นแกนกลางภายในชิ้นงาน (Core layer) ในช่วงระหว่างการเย็นตัวภายในแม่พิมพ์ฉีด ซึ่งหากบริเวณชั้นผิวของชิ้นงานที่แข็งตัว (Solidified)
แนวทางการปรับตั้งค่าที่เครื่องฉีดพลาสติก
1. เพิ่มครูชั่น (Cushion) และ/หรือเพิ่มความดันคงค้างและ/หรือเวลาที่ให้ความดันคงค้าง
2. เพิ่มอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม-เหลวและ/หรือเพิ่มอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีดและ/หรือเพิ่มความเร็วฉีด
3. เพิ่ม Back pressure เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของเนื้อพลาสติกหลอมเหลว (Melt density) หากเกิดฟองอากาศภายในเนื้อพลาสติกหลอมเหลวก่อนการไหลเข้าสู่แม่พิมพ์ฉีด
4. เพิ่มเวลาในการเย็นตัวของชิ้นงานภายในแม่พิมพ์ฉีด
แนวทางการปรับแก้ที่แม่พิมพ์ฉีด
1. หากเป็นไปได้ควรปรับลดขนาดความหนาของชิ้นงาน
2. เพิ่มขนาดทางเข้าและทางวิ่ง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการให้ความดันคงค้างในการชดเชยการหดตัวของชิ้นงาน
3. ลดขนาดทางเข้า หากฟองอากาศเกิดขึ้นภายในพลาสติกหลอมเหลวก่อนไหลเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์
4. ตรวจสอบขนาดและตำแหน่งของช่องระบายอากาศภายในโพรงแม่พิมพ์ว่าเพียงพอหรือไม่

รอยประกายเงิน (Silver streaks)
รอยประกายเงินที่เกิดขึ้นบนผิวชิ้นงาน มีสาเหตุหลักมาจากความชื้น (Moister) ภายในเม็ดพลาสติกที่ทำการฉีดขึ้นรูป โดยความชื้นภายในเม็ดเมื่อได้รับความร้อนจะสลายตัวเป็นก๊าซเมื่อถูกฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์ฉีด ซึ่งหากแม่พิมพ์มีช่องระบายอากาศไม่เพียงพอ หรือหากทำการฉีดที่ความเร็วฉีดสูงเกินไป จะปรากฏรอยประกายเงินบนผิวของชิ้นงาน ดังแสดงในภาพที่ 6(a)
แนวทางการปรับตั้งค่าที่เครื่องฉีดพลาสติก
1. ลดความเร็วและแรงดันในการฉีดเพื่อให้อากาศหรือก๊าซสามารถหนีออกจากแม่พิมพ์ได้ทัน
2. ลดแรงปิดแม่พิมพ์เพื่อช่วยให้ระบายอากาศออกได้ดีขึ้น
3. เพิ่มความดันต้านทานการหมุนถอยหลังกลับของสกรูเพื่อลดปริมาณอากาศหรือเพิ่มความหนาแน่นของเนื้อพลาสติกหลอมเหลว
4. ลดระยะหรือปริมาตรในการทำ Suck back
แนวทางการปรับแก้ที่แม่พิมพ์ฉีด
ตรวจสอบขนาดและตำแหน่งของช่องระบายอากาศว่าเพียงพอหรือไม่
วัสดุที่ใช้ในการฉีดขึ้นรูป
ทำการอบเม็ดพลาสติกก่อนการฉีดขึ้นรูปโดยสอบถามข้อมูลจากผู้ผลิตเม็ดพลาสติกโดยตรง

รอยไหม้ (Burn marks)
รอยไหม้บนผิวชิ้นงานมีสาเหตุมาจากการที่อากาศหรือก๊าซที่อยู่ภายในโพรงแม่พิมพ์ ถูกพลาสติกหลอมเหลวอัดด้วยแรงดันที่สูงมาก จนเกิดความร้อนสูงถึงประมาณ 800–1,000 oC ดังแสดงในภาพที่ 6(b)
แนวทางการปรับตั้งค่าที่เครื่องฉีดพลาสติก
1. ลดความเร็วและแรงดันในการฉีด เพื่อให้อากาศหรือก๊าซสามารถหนีออกจากแม่พิมพ์ได้ทัน
2. ลดแรงปิดแม่พิมพ์เพื่อช่วยให้ระบายอากาศออกได้ดีขึ้นและ/หรือลดอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอมเหลว
3. ลดระยะหรือปริมาตรการทำ Suck back เพื่อลดปริมาณอากาศภายในห้องหลอม
แนวทางการปรับแก้ที่แม่พิมพ์ฉีด
1. ตรวจสอบขนาดและตำแหน่งของช่องระบายอากาศว่าเพียงพอหรือไม่ ซึ่งอาจเพิ่มตำแหน่งของช่องระบายอากาศที่บริเวณก้านกระทุ้งได้
2. ในกรณีที่รอยไหม้เกิดที่บริเวณรอยเชื่อมประสาน ให้เปลี่ยนตำแหน่งของทางเข้าหรือทำช่องระบายอากาศเพิ่มที่บริเวณนั้น

สาเหตุและแนวทางการแก้ไขงานฉีดพลาสติกเบื้องต้น # 3

รอยพ่น (Jetting)
รอยพ่นที่เกิดขึ้นบนชิ้นงาน โดยทั่วไปแล้วมีสาเหตุมาจากความเร็วในการไหลของพลาสติกหลอมเหลที่สูงเกินไปเมื่อเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์ ส่งผลให้พลาสติกหลอมเหลวไม่สามารถไหลติดที่ผนังของโพรงแม่พิมพ์ฉีด ดังแสดงในภาพที่ 4(a) ซึ่งมีแนวทางในการแก้ไขดังต่อไปนี้
แนวทางการปรับตั้งค่าที่เครื่องฉีดพลาสติก
1. ลดความเร็วในการฉีดและ/หรือเพิ่มอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอมเหลวและ/หรือเพิ่มอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีด
แนวทางการปรับแก้ที่แม่พิมพ์ฉีด
1. เพิ่มขนาดของทางเข้า เพื่อลดความ-เร็วในการไหลของพลาสติกหลอมเหลวขณะเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์
2. ปรับความหนาผนังของชิ้นงานให้มีขนาดลดลงเพื่อให้พลาสติกหลอมเหลวไหลติดผนังของแม่พิมพ์ฉีด


รอยพุพอง (Blister)
การที่ชิ้นงานมีผิวพุพอง โดยทั่วไปมีสาเหตุหลักมาจากการที่อากาศหรือก๊าซ (ที่อาจเกิดจากการสลายตัวของความชื้นภายในเม็ดพลาสติก) ไม่สามารถออกจากแม่พิมพ์ฉีดได้ทันในจังหวะฉีดขึ้นรูป ซึ่งอยู่ในลักษณะเป็นฟองอากาศบนผิวหรือใต้ผิวของชิ้นงาน ดังแสดงในภาพที่4(b)
แนวทางการปรับตั้งค่าที่เครื่องฉีดพลาสติก
1. หากรอยพุพองเกิดจากการเสื่อมสภาพหรือสลายตัวของพลาสติกหลอมเหลว ให้ทำการลดอุณหภูมิฉีดพลาสติกหลอมเหลวและ/หรือลดความเร็วในการฉีดและ/หรือลดความเร็วรอบการหมุนสกรู
2. หากรอยพุพองเกิดจากอากาศหรือก๊าซที่เกิดขึ้นภายในกระบอกฉีด (Barrel) ให้ทำการเพิ่ม
Back pressure และ/หรือลดระยะหรือปริมาตรการทำ Suck back (คือการดึงสกรูถอยหลังกลับภายหลังจากการเตรียมเนื้อพลาสติกหลอมเหลว เพื่อป้องกันการไหลของพลาสติกหลอมเหลวออกจากทางหัวฉีดหรือที่เรียกว่าDrooling [16]) และ/หรือลดความเร็วรอบการหมุนสกรูและ/หรือลดอุณหภูมิที่บริเวณ Feed
zone และ/หรือลดอุณหภูมิแม่พิมพ์ฉีด
แนวทางการปรับแก้ที่แม่พิมพ์ฉีด
ตรวจสอบขนาดและตำแหน่งของช่องระบายอากาศภายในโพรงแม่พิมพ์ และที่บริเวณหน้าแม่พิมพ์ว่าเพียงพอหรือไม่ นอกจากนี้ควรทำการตรวจสอบขนาดของทางเข้าด้วย
วัสดุที่ใช้ในการฉีดขึ้นรูป
ตรวจสอบความชื้นของเม็ดพลาสติกและสอบถามข้อมูลจากผู้ผลิตเม็ดพลาสติก

สาเหตุและแนวทางการแก้ไขงานฉีดพลาสติกเบื้องต้น # 2

ชิ้นงานติดภายในแม่พิมพ์ (Part sticking)
การที่ชิ้นงานติดขัดหรือไม่สามารถนำปลดออกจากแม่พิมพ์ฉีดได้อย่างสะดวก ดังแสดงในภาพที่ 2(a) ถึงแม้ว่าอาจไม่ใช่ข้อบกพร่องที่เกิดบนชิ้นงาน แต่เป็นปัญหาสำคัญที่ส่งผลกระทบต่อรอบเวลาใกระบวนการฉีดอย่างมาก เนื่องจากเครื่องฉีดไม่สามารถทำงานได้อย่างอัตโนมัติ ซึ่งการที่ชิ้นงานไม่สามารถนำปลดออกจากแม่พิมพ์ฉีด มีสาเหตุมาจากหลายปัจจัยทั้งในส่วนของแม่พิมพ์ฉีด และการปรับตั้งค่พารามิเตอร์ในการฉีดที่ไม่เหมาะสม
แนวทางการปรับตั้งค่าที่เครื่องฉีดพลาสติก
1. ลดแรงดันฉีดและ/หรือลดความดันคงค้างและ/หรือลดเวลาที่ให้ความดันคงค้าง
2. ลดอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม-เหลวและ/หรือลดอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีดและ/หรือลดความเร็ฉีด
3. เพิ่มเวลาในการเย็นตัวของชิ้นงาน
4. ใช้น้ำยาหรือสารเคมีช่วยในการถอดแบบ (Mold release agents) เพื่อให้ผิวของแม่พิมพ์มีความลื่นทำให้ง่ายต่อการนำปลดชิ้นงาน

แนวทางการปรับแก้ที่แม่พิมพ์ฉีด
1. ตรวจสอบจำนวนและตำแหน่งในการนำปลดของก้านกระทุ้ง (Ejector pins) ว่าสมมาตร (Symmetry) ในขณะนำปลดหรือไม่นอกจากนี้ควรตรวจสอบขนาดและความยาวของก้านกระทุ้งว่าไม่เล็กหรือสั้นจนเกินไป
2. ตรวจสอบมุมเอียงต่าง ๆ ที่บริเวณภายในโพรงแม่พิมพ์ฉีด (Cavity) บริเวณทางวิ่งและทางเข้า เป็นต้น
3. ในกรณีที่ฉีดหลายโพรงแม่พิมพ์ (Multi-cavities) ตรวจสอบการไหลของพลาสติกหลอมเหลว ซึ่งควรมีความสมมาตรในแต่ละโพรงแม่พิมพ์
4. หากชิ้นงานติดที่บริเวณด้านหน้าแม่พิมพ์ซึ่งอยู่กับที่ (Stationary plate) หรืออยู่ด้านที่ติดกับชุดฉีด ควรตรวจสอบมุมเอียงของก้านรูฉีด (Sprue) และการทำงานของสลักดึงแกนรูฉีด (Sprue puller) นอกจากนี้ยังควรตรวจสอบบริเวณหน้าสัมผัสระหว่างหัวฉีดและปลอกรูฉีด(Sprue bushing) ว่ามีพลาสติกหลอมเหลวติดอยู่หรือไม่

ครีบ (Flash)

ภาพที่ 2(b) แสดงการเกิดครีบบนชิ้นงานโดยทั่วไปแล้วอาจเกิดที่ตำแหน่งรอยประกบของแม่พิมพ์

(Parting line) หรืออาจเกิดที่บริเวณด้านหลังชิ้นงานที่ตำแหน่งรอยกระทุ้ง (Ejector marks) ซึ่งมีแนวทางในการแก้ไขดังต่อไปนี้

แนวทางการปรับตั้งค่าที่เครื่องฉีดพลาสติก

1. เพิ่มแรงปิดแม่พิมพ์ (Clamping force)

2. ลดความดันคงค้างและ/หรือลดเวลาที่ใช้ในการให้ความดันคงค้าง

3. ลดอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม-เหลวและ/หรือลดอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีด

4. ลดความเร็วในการฉีดและ/หรือลด-แรงดันฉีด

แนวทางการปรับแก้ที่แม่พิมพ์ฉีด

1. ตรวจสอบการสึกหรอที่เกิดขึ้นตามรอยประกบของแม่พิมพ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่บริเวณที่เกิดครีบภายในแม่พิมพ์ฉีด

2. ตรวจสอบช่องระบายอากาศ (Venting)ที่บริเวณหน้าแม่พิมพ์

3. ตรวจสอบการสึกหรอของก้านกระทุ้งหากเกิดครีบที่บริเวณรอยกระทุ้ง

รอยเชื่อมประสาน (Weld lines)

รอยเชื่อมประสานเกิดจากการที่พลาสติกหลอมเหลวไหลมาบรรจบกันภายในแม่พิมพ์ฉีด ซึ่งมีสาเหตุมาจากการที่โพรงแม่พิมพ์มีทางเข้ามากกว่า 1 ตำแหน่งและ/หรือชิ้นงานมีความซับซ้อนหรือชิ้นงานมีความหนาผนังที่แตกต่างกันมาก ดังแสดงในภาพที่ 3(a) ส่งผลให้ความแข็งแรงของชิ้นงานที่บริเวณรอยเชื่อมประสานมีค่าลดลงอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของพลาสติกที่เสริมแรงด้วยเส้นใย [12]

นอกจากนี้ยังอาจส่งผลต่อความสวยงามของผลิตภัณฑ์ที่ได้อีกด้วย

    โดยทั่วไปแล้วการเกิดรอยเชื่อมประสานมีสาเหตุหลักมาจากการออกแบบแม่พิมพ์ฉีดที่ไม่เหมาะสม แต่ในความเป็นจริงแล้วเป็นเรื่องยากในการออกแบบแม่พิมพ์ฉีด ให้สามารถฉีดชิ้นงานที่มีความซับซ้อนหรือมีขนาดใหญ่ที่ไม่เกิดรอยเชื่อมประสานได้ อย่างไรก็ตาม การใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อช่วยในการวิเคราะห์การไหลที่เกิดขึ้นภายในแม่พิมพ์ฉีดก่อนนำไปผลิตเป็นแม่พิมพ์จริง (เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดรอยเชื่อมประสานในตำแหน่งที่สำคัญ เช่น ตำแหน่งที่รับภาระแรงกระทำ หรือตำแหน่งที่ปรากฏต่อ

สายตาของลูกค้า) และการปรับตั้งค่าในการฉีดที่เหมาะสม อาจช่วยบรรเทาหรือลดปัญหาจากรอย

เชื่อมประสานที่เกิดขึ้น [5, 6, 4] โดยตัวอย่างที่ได้จากการวิเคราะห์เมื่อเทียบกับการทดลองฉีดจริง

แสดงดังภาพที่ 3(b)

แนวทางการปรับตั้งค่าที่เครื่องฉีดพลาสติก

1. เพิ่มอุณหภูมิฉีดของพลาสติกหลอม-เหลวและ/หรือเพิ่มอุณหภูมิของแม่พิมพ์ฉีด

2. เพิ่มความเร็วในการฉีดและ/หรือเพิ่มความดันคงค้าง

3. เพิ่มความดันต้านการหมุนถอยหลังกลับของสกรู (Back pressure)

แนวทางการปรับแก้ที่แม่พิมพ์ฉีด

1. เปลี่ยนตำแหน่งทางเข้าของพลาสติกหลอมเหลวภายในแม่พิมพ์ฉีด เพื่อลดจำนวนของรอยเชื่อมประสานที่เกิดขึ้น หรือหลีกเลี่ยงการเกิดรอยเชื่อมประสานในตำแหน่งที่สำคัญบนชิ้นงาน

2. ในกรณีที่ชิ้นงานมีความหนาผนังที่แตกต่างกันมาก ควรปรับเปลี่ยนให้มีค่าใกล้เคียงกันมากที่สุด เพื่อให้เกิดการไหลที่สมมาตรภายในแม่พิมพ์ฉีด

3. ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบและวิเคราะห์การไหลภายในแม่พิมพ์ฉีดเพื่อวิเคราะห์หาตำแหน่งและขนาดของทางเข้าที่เหมาะสม ก่อนทำการผลิตแม่พิมพ์จริง

แนวทางการปรับแก้โดยใช้เทคนิคอื่น ๆ

1. ใช้เทคนิค Sequential valve gates [8]

2. ใช้เทคนิค Push-pull injection molding [12]

3. ใช้เทคนิค SCORIM (Shear control orientation injection molding) [10]

Credit by : สมเจตน์ พัชรพันธ์