با مصرف روز افزون محصولات پلاستیکی در زندگی روزمره، توجه به چگونگی فرآیند تولید این کالاها نیز امری مهم است. می‌توان گفت تولید بیشتر محصولات پلاستیکی توسط دستگاه تزریق صورت می‌گیرد. در این دستگاه با استفاده از فرآیند قالب‌گیری تزریقی، عملیات شکل‌دهی و حالت دهی محصولات انجام می‌شود. به طوری که مواد خام اولیه پس از ورود به دستگاه و انجام یکی سری واکنش‌ها و عملیات تولیدی بر روی آن‌ها، به قطعه مورد نظر تبدیل می‌شوند. ما در این مقاله سعی کرده‌ایم به بررسی فرآیند تزریق پلاستیک یا همان قالب‌گیری تزریقی بپرداریم. بنابراین اگر مایل هستید که با روش تولید تزریقی کالاهای پلاستیکی آشنا شوید توصیه می‌کنیم این مقاله را تا پایان مطالعه کنید.
تزریق پلاستیک چیست؟
در واقع منظور از تزریق پلاستیک، فرآیند تولید کالاهای پلاستیکی از طریق روش قالب‌گیری یا شکل‌دهی است. به این صورت که مواد خام اولیه بعد از ریخته شدن داخل قیف دستگاه تزریق، به سمت محفظه دستگاه حرکت کرده و تحت تأثیر کوره‌های حرارتی، مذاب می‌شوند. در مرحله بعد، مواد مذاب توسط مارپیچ‌های دستگاه تزریق، به سمت خروجی دستگاه هدایت می‌شوند و در آنجا پس از عبور از صافی و جداسازی ناخالصی‌ها، درون قالب مورد نظر ریخته می‌شوند. مواد مذاب بعد از شکل‌گیری قالب به خود، جهت سرد و منجمد شدن در محفظه‌های خنک‌کننده قرار می‌گیرند. در مرحله آخر نیز قطعه شکل گرفته را از داخل قالب بیرون می‌آورند تا جهت بسته‌بندی آماده شود.
تاریخچه پیدایش روش تزریق پلاستیک
تولید محصولات پلاستیکی با استفاده از قالب‌گیری تزریقی، اولین بار در سال 1867 میلادی انجام شد. به این صورت که در ساخت توپ بیلیارد، فردی بنام جوهان، سلولوئید را به داخل قالب تزریق کرد و آن را به شکل توپ بیلیارد درآورد. از آن زمان به بعد، این روش به عنوان تزریق پلاستیک شناخته شده است. بعد از گذشت 5 سال از ماجرای تولید توپ بیلیارد، اولین دستگاه تزریق توسط جوهان و برادرش اختراع شد. دستگاهی که آن‌ها اختراع کردند بسیار ساده بود و شباهتی با دستگاه‌های پیچیده الان نداشت. کم کم و به مرور زمان با پیشرفت تکنولوژی، دستگاه‌های تزریق به شکل امروزی ساخته شدند. دستگاه تزریق پلاستیک هیدرولیکی مدل قدیمی‌تری نسبت به دستگاه تزریق پلاستیک برقی است.
فرآیند تولید به روش تزریقی
فرآیند قالب‌گیری تزریقی در این دستگاه شامل چهار مرحله متوالی است که در زیر به اختصار به توضیح هر بخش به طور جداگانه پرداخته شده است:
آماده‌سازی دستگاه
در این مرحله ابتدا قالب‌های دستگاه را آماده فرآیند قالب‌گیری تزریقی می‌کنند. به این طريق که اجزای قالب را با دقت چفت و بس می‌کنند تا به یکدیگر متصل شوند. این قالب‌ها معمولاً از دو قسمت متحرک و ثابت تشکیل شده‌اند. اگر اجزای قالب‌ها کاملاً با یکدیگر جفت نشوند، محصول نهایی تولید شده دچار عیب و ایراداتی در شکل ظاهری خود می‌شود. بنابراین این مرحله از کار به دلیل تأثیر زیادی که در کیفیت تولید قطعه نهایی دارد بسیار با اهمیت است.
تغذیه دستگاه
در این مرحله، مواد اولیه مذاب، درون قالب‌های تزریق مورد نظر ریخته شده که به اصطلاح به آن فرآیند تزریق گفته می‌شود. به این صورت که مواد بعد از فرآیند قالب‌گیری تزریقی به شکل دلخواه و مورد نظر درآورده می‌شود. نکته قابل توجه این است که عملیات قالب‌گیری تزریقی، تحت فشار و دماهای بالا قابل اجرا بوده و اجرای آن به تخصص و مهارت بالایی نیاز دارد. در نهایت مواد مذاب نرم شده، شکل قالب را به خود گرفته و آماده ورود به مرحله بعدی می‌شود.
کاهش دما و خنک سازی
مواد مذاب ریخته شده در قالب‌ها بعد از این که شکل قالب را به خود گرفت وارد مرحله خنک سازی می‌شود. به این طریق که دمای مواد مذاب حالت گرفته درون قالب، به صورت آهسته توسط قرارگیری در محفظه‌های خنک‌کننده پایین می‌آید. در اثر این کاهش دما، مواد مذاب درون قالب به شکل جامد در آمده و شکل ثابتی به خود می‌گیرد.
برای آن که قطعه نهایی با ابعاد قطعه استاندارد، تفاوت نداشته باشد، باید تلورانس ابعادی در هنگام تولید با دستگاه تزریق پلاستیک نیز در نظر گرفته شود. فرآیند خنک سازی هم باید به طور اصولی و با سرعت یکنواختی اجرا شود. زیرا اگر خنک سازی خیلی تند یا خیلی کند پیش رود، بر روی کیفیت قطعه نهایی از لحاظ شکل ظاهری، تأثیر خواهد گذاشت.
مرحله پایانی
در مرحله آخر از قالب‌گیری تزریقی، تولید کالای پلاستیکی مورد نظر به اتمام رسیده و قطعه در اختیار اپراتور دستگاه قرار می‌گیرد. از این رو هنگام کار با دستگاه تزریق باید به تمامی نکات اساسی دقت کرد تا بتوان محصولی با کیفیت، مطابق با استانداردهای بین‌المللی را تولید کرد. بنابراین اپراتور دستگاه باید در هنگام انجام فرآیند تولید، دقت و تمرکز بالایی داشته باشد.
مشخصات قالب دستگاه در فرآیند قالب‌گیری تزریقی
شکل و سایز محصول نهایی که قرار است با روش تزریقی تولید شود؛ به ابعاد و خواص قالب‌های مورد استفاده در دستگاه بستگی دارد. این قالب‌ها معمولاً از جنس آلومینیوم یا استیل بوده که توسط دستگاه پر هزینه CNC ساخته می‌شوند. در واقع می‌توان گفت بخش اعظم راه‌اندازی دستگاه تزریق به ساخت این قالب‌ها اختصاص داده شده است.
در سال‌های اخیر با پیشرفت فناوری، ساخت این قالب‌ها با پرینتر سه‌بعدی نیز امکان پذیر بوده که این دستگاه هزینه کمتری را متحمل می‌شود. عملیات استانداردسازی قالب‌های تزریقی نیز از سه طریق پولیش، پرداخت و پست پروسس انجام می‌شود.
مزایای قالب‌گیری تزریقی
یکی از مهم‌ترین مزایای تولید محصولات پلاستیکی توسط دستگاه تزریق، استفاده از مواد اولیه پلیمری متنوع است. از جمله این مواد می‌توان به گریدهای مختلف پلی‌اتیلن، پلی پروپیلن، نایلون‌ها، ABS، پی وی سی و … اشاره کرد. با استفاده از این روش می‌توان تولیدات قطعه‌های کوچک با تعداد بالا را به سرعت انجام داد. از دیگر مزایای این دستگاه، امکان قرارگیری قطعات فلزی و غیرفلزی در قطعه پلاستیکی است. با استفاده از دستگاه تزریق همچنین می‌توان قطعات سازه‌ای از فوم را به روش قالب‌گیری تزریقی واکنشی تولید کرد. در تولید محصولات پلاستیکی از این طریق نیز می‌توان اتوماسیون کامل فرآیند را انجام داد.
معایب فرآیند قالب‌گیری تزریقی
روش تولید روش قالب‌گیری تزریقی در کنار تمام مزایایی که دارد، دارای یک سری ایرادات و نواقص، از جمله موارد زیر است:
- دمای بسیار بالای سیلندر
- کوتاه بودن زمان اعمال فشار و متراکم سازی
- لق زدن شیر یک طرفه
- کم بودن مدت زمان خنک سازی قالب
- نیاز به اپراتور حرفه‌ای و متخصص
- هزینه بالای تولید در تیراژهای پایین
- بالا بودن هزینه تعمیر و تعویض قطعات دستگاه تزریق
- پیچیدگی فرآیند ساخت قالب و همچنین تولید محصول
- رقابت زیاد در بین تولیدکنندگان محصولات پلاستیکی با استفاده از این روش
کاربرد روش تزریق پلاستیک
روش قالب‌گیری تزریقی بیشتر در تولید قطعات پلاستیکی با دیواره‌های نازک کاربرد دارد. از جمله این محصولات می‌توان به ظروف و لوازم پلاستیکی آشپزخانه، قطعات الکتریکی، لوازم یدکی خودروها، تجهیزات پزشکی مانند انواع سرنگ و شلنگ اشاره کرد. اگر بخواهیم دسته‌ای دیگر از این محصولات را نام ببریم شامل درپوش انواع بطری و سینک‌های ظرفشویی، اسباب‌بازی‌های پلاستیکی و یکی سری قطعات از دوربین‌ها می‌شود.
جمع‌بندی
دستگاه تزریق یکی از انواع ماشین‌آلات و تجهیزات در زمینه تولید محصولات پلاستیکی است. در این دستگاه از طریق فرآیند قالب‌گیری تزریقی اقدام به تولید کالاهای پلاستیکی می‌کنند. در قالب‌گیری تزریقی، مواد اولیه شیمیایی تحت تأثیر عملیات مختلفی به محصول نهایی تبدیل می‌شوند. از این روش تولید، در ساخت انواع ظروف پلاستیکی آشپزخانه، لوازم الکتریکی و پزشکی، درب بطری‌ها و انواع اسباب‌بازی استفاده می‌شود. از ویژگی‌های این روش، تولید قطعات کوچک در تیراژ بالا، امکان تولید قطعات سازه‌ای فوم‌دار و تنوع در استفاده از مواد اولیه محصولات است.