7 Faktor Penting yang Perlu Dipertimbangkan dalam Pencetakan Injeksi

Bentuk dan perhitungan termoPencetakan Plastik Penyusutan terjadi seperti yang telah disebutkan di atas. Faktor-faktor yang memengaruhi penyusutan cetakan termoplastik adalah sebagai berikut:

• Jenis-jenis plastik: Selama proses pencetakan plastik termoplastik, karena faktor-faktor seperti perubahan volume yang disebabkan oleh kristalisasi, tegangan internal yang kuat, tegangan sisa yang besar yang membeku di dalam bagian plastik, orientasi molekul yang kuat, dll., dibandingkan dengan plastik termoset, tingkat penyusutannya lebih besar, rentang penyusutannya luas, dan arahnya jelas. Selain itu, penyusutan setelah pencetakan, anil, atau perlakuan pengendalian kelembaban umumnya lebih besar daripada plastik termoset.
• Karakteristik komponen plastik: Saat pencetakan, material cair bersentuhan dengan permukaan rongga dan lapisan luar segera didinginkan untuk membentuk cangkang padat dengan kepadatan rendah. Karena konduktivitas termal plastik yang buruk, lapisan dalam bagian plastik mendingin perlahan untuk membentuk lapisan padat dengan kepadatan tinggi yang menyusut secara signifikan. Oleh karena itu, benda dengan dinding tebal, pendinginan lambat, dan lapisan padat tebal akan menyusut lebih banyak.

Selain itu, ada atau tidaknya sisipan serta tata letak dan jumlah sisipan secara langsung memengaruhi arah aliran material, distribusi kepadatan, dan ketahanan terhadap penyusutan. Oleh karena itu, karakteristik komponen plastik memiliki dampak yang lebih besar pada ukuran dan arah penyusutan.

(3). Faktor-faktor seperti bentuk, ukuran, dan distribusi saluran masuk umpan secara langsung mempengaruhi arah aliran material, distribusi kepadatan, efek penahanan tekanan dan pengumpanan, serta waktu pencetakan. Saluran masuk umpan langsung dan saluran masuk umpan dengan penampang besar (terutama yang memiliki penampang lebih tebal) memiliki penyusutan yang lebih kecil tetapi arah yang lebih besar, sedangkan saluran masuk umpan dengan panjang yang lebih lebar dan lebih pendek memiliki arah yang lebih kecil. Saluran masuk umpan yang dekat dengan saluran masuk umpan atau sejajar dengan arah aliran material akan menyusut lebih banyak.

(4). Kondisi pencetakan: Suhu cetakan tinggi, bahan cair mendingin perlahan, memiliki densitas tinggi, dan menyusut besar. Terutama untuk bahan kristalin, penyusutan lebih besar karena kristalinitas tinggi dan perubahan volume yang besar. Distribusi suhu cetakan juga berkaitan dengan pendinginan internal dan eksternal serta keseragaman densitas bagian plastik, yang secara langsung mempengaruhi penyusutan dan arah setiap bagian.

Selain itu, tekanan dan waktu penahanan juga memiliki dampak yang lebih besar pada penyusutan. Jika tekanan tinggi dan waktu lama, penyusutan akan kecil tetapi terarah. Tekanan pencetakan injeksi yang tinggi, perbedaan viskositas material cair kecil, tegangan geser antar lapisan kecil, dan pantulan elastis setelah pelepasan cetakan besar, sehingga penyusutan dapat dikurangi secara tepat. Suhu material tinggi, penyusutan besar, tetapi arahnya kecil. Oleh karena itu, menyesuaikan berbagai faktor seperti suhu cetakan, tekanan, kecepatan injeksi, dan waktu pendinginan selama pencetakan juga dapat mengubah penyusutan bagian plastik secara tepat.

Saat mendesain cetakan, berdasarkan rentang penyusutan berbagai plastik, ketebalan dinding dan bentuk bagian plastik, ukuran dan distribusi saluran masuk bahan, tingkat penyusutan setiap bagian plastik ditentukan berdasarkan pengalaman, dan kemudian ukuran rongga cetakan dihitung.

Untuk suku cadang plastik presisi tinggi dan ketika sulit untuk mengontrol tingkat penyusutan, metode berikut umumnya digunakan untuk mendesain cetakan:

• Tetapkan tingkat penyusutan yang lebih kecil untuk diameter luar bagian plastik dan tingkat penyusutan yang lebih besar untuk diameter dalam agar ada ruang untuk koreksi setelah pengujian cetakan.
• Cetakan percobaan untuk menentukan bentuk, ukuran, dan kondisi pencetakan sistem pengecoran.
• Perubahan dimensi bagian plastik yang akan diproses lebih lanjut harus ditentukan setelah proses selesai (pengukuran harus dilakukan setelah 24 jam setelah pelepasan dari cetakan).
• Sesuaikan cetakan sesuai dengan penyusutan aktual.
• Coba cetakan tersebut lagi dan ubah kondisi proses yang sesuai untuk sedikit mengoreksi nilai penyusutan agar memenuhi persyaratan bagian plastik.

(1). Fluiditas plastik termoplastik umumnya dapat dianalisis dari serangkaian indeks seperti berat molekul, indeks leleh, panjang aliran spiral Archimedes, viskositas semu dan rasio aliran (panjang aliran/ketebalan dinding bagian plastik).

Plastik dengan berat molekul kecil, distribusi berat molekul yang lebar, keteraturan struktur molekul yang buruk, indeks leleh tinggi, panjang aliran spiral yang panjang, viskositas semu yang kecil, dan rasio aliran yang besar memiliki fluiditas yang baik. Plastik dengan nama produk yang sama harus diperiksa petunjuk penggunaannya untuk menentukan apakah fluiditasnya sesuai untuk pencetakan injeksi.

Menurut persyaratan desain cetakanSecara garis besar, fluiditas plastik yang umum digunakan dapat dibagi menjadi tiga kategori:

• Kelancaran aliran yang baik: PA, PE, PS, PP, CA, poli(4) metilpentena;
• Fluiditas sedang: resin seri polistirena (seperti ABS, AS), PMMA, POM, polifenilena eter;
• Fluiditas buruk: PC, PVC keras, polifenilen eter, polisulfon, poliarilsulfon, fluoroplastik.

(2). Fluiditas berbagai plastik juga berubah karena berbagai faktor pencetakan. Faktor-faktor utama yang mempengaruhinya adalah sebagai berikut:

① Fluiditas material suhu tinggi meningkat ketika suhu material tinggi, tetapi plastik yang berbeda juga memiliki perbedaan. Fluiditas PS (terutama yang tahan benturan dan memiliki nilai MFR tinggi), PP, PA, PMMA, polistirena yang dimodifikasi (seperti ABS, AS), PC, CA, dan plastik lainnya sangat berubah dengan suhu. Untuk PE dan POM, peningkatan atau penurunan suhu hanya sedikit memengaruhi fluiditasnya. Oleh karena itu, PE harus menyesuaikan suhu untuk mengontrol fluiditas selama pencetakan.

② Seiring meningkatnya tekanan pada pencetakan injeksi bertekanan, material cair akan mengalami gaya geser yang lebih besar dan fluiditasnya juga akan meningkat. Terutama PE dan POM lebih sensitif, sehingga tekanan pencetakan injeksi harus disesuaikan untuk mengontrol fluiditas selama pencetakan.

③ Bentuk, ukuran, tata letak struktur cetakan, sistem pengecoran, desain sistem pendinginan, hambatan aliran material cair (seperti penyelesaian permukaan, ketebalan penampang saluran umpan, bentuk rongga, sistem pembuangan) dan faktor-faktor lainnya secara langsung memengaruhi fluiditas aktual material cair di dalam rongga. Jika suhu material cair diturunkan dan hambatan fluiditas meningkat, fluiditas akan berkurang. Saat mendesain cetakan, struktur yang wajar harus dipilih berdasarkan fluiditas plastik yang digunakan.

Selama proses pencetakan, faktor-faktor seperti suhu material, suhu cetakan, tekanan injeksi, dan kecepatan injeksi juga dapat dikontrol untuk menyesuaikan kondisi pengisian agar sesuai dengan kebutuhan pencetakan.

Plastik termoplastik dapat dibagi menjadi dua kategori: plastik kristalin dan plastik amorf (juga dikenal sebagai plastik amorf) berdasarkan fakta bahwa plastik tersebut tidak mengkristal ketika dipadatkan.

Fenomena yang disebut kristalisasi adalah fenomena di mana ketika plastik berubah dari keadaan cair ke keadaan padat, molekul-molekul bergerak secara independen dan menjadi tidak teratur, dan molekul-molekul berhenti bergerak bebas dan menetap pada posisi yang agak tetap, serta ada kecenderungan bagi molekul-molekul untuk tersusun menjadi model yang teratur.

Standar penampilan untuk membedakan kedua jenis plastik ini bergantung pada transparansi bagian plastik berdinding tebal. Secara umum, material kristalin bersifat buram atau tembus cahaya (seperti POM, dll.), dan material amorf bersifat transparan (seperti PMMA, dll.). Namun, ada pengecualian. Misalnya, poli(4) metilpentena adalah plastik kristalin tetapi memiliki transparansi tinggi, dan ABS adalah material amorf tetapi tidak transparan.

Saat mendesain cetakan dan memilih mesin cetak injeksi, perlu diperhatikan persyaratan dan tindakan pencegahan berikut untuk plastik kristalin:

• Diperlukan banyak panas untuk menaikkan suhu material hingga suhu pencetakan, sehingga perlu digunakan peralatan dengan kapasitas plastisasi yang besar.
• Sejumlah besar panas dilepaskan selama pendinginan dan pemulihan, sehingga pendinginan diperlukan.
• Perbedaan berat jenis antara keadaan cair dan keadaan padat sangat besar, sehingga mengakibatkan penyusutan cetakan yang besar dan rentan terhadap penyusutan dan pori-pori.
• Pendinginan cepat, kristalinitas rendah, penyusutan kecil, dan transparansi tinggi. Tingkat kristalinitas berkaitan dengan ketebalan dinding bagian plastik. Ketebalan dinding berarti pendinginan lebih lambat, kristalinitas lebih tinggi, penyusutan lebih besar, dan sifat fisik yang lebih baik. Oleh karena itu, suhu cetakan material kristalin harus dikontrol sesuai kebutuhan.
• Anisotropi yang signifikan dan tegangan internal yang besar. Molekul yang belum mengkristal setelah dilepas dari cetakan cenderung terus mengkristal, berada dalam keadaan ketidakseimbangan energi, dan rentan terhadap deformasi dan perubahan bentuk.
• Kisaran suhu kristalisasi sempit, dan mudah bagi material yang tidak meleleh untuk masuk ke dalam cetakan atau saluran pemasukan tersumbat.

(1). Sensitivitas termal mengacu pada kecenderungan beberapa plastik untuk lebih sensitif terhadap panas. Ketika dipanaskan pada suhu tinggi dalam waktu lama atau penampang lubang pemasukan terlalu kecil atau gaya geser besar, suhu material meningkat dan rentan terhadap perubahan warna, degradasi, dan dekomposisi. Plastik dengan karakteristik ini disebut plastik sensitif panas.

Seperti PVC kaku, polivinilidena klorida, kopolimer vinil asetat, POM, poliklorotrifluoroetilena, dll. Ketika plastik yang sensitif terhadap panas terurai, mereka menghasilkan monomer, gas, padatan, dan produk sampingan lainnya. Secara khusus, beberapa gas hasil dekomposisi bersifat iritasi, korosif, atau beracun bagi tubuh manusia, peralatan, dan jamur.

Oleh karena itu, perhatian harus diberikan kepada desain cetakanPemilihan mesin cetak injeksi dan pencetakan. Mesin cetak injeksi ulir harus dipilih. Penampang sistem pengecoran harus besar. Cetakan dan laras harus dilapisi kromium. Tidak boleh ada material yang menggenang di sudut-sudut. Suhu pencetakan harus dikontrol secara ketat dan stabilisator harus ditambahkan ke plastik untuk mengurangi sifat sensitif panasnya.

(2). Bahkan jika beberapa plastik (seperti PC) mengandung sedikit kelembapan, plastik tersebut akan terurai pada suhu dan tekanan tinggi. Sifat ini disebut hidrolisis, dan plastik tersebut harus dipanaskan dan dikeringkan terlebih dahulu.

(1). Beberapa plastik sensitif terhadap tekanan. Plastik rentan terhadap tekanan internal selama pencetakan dan rapuh serta mudah retak. Bagian plastik akan retak akibat gaya eksternal atau pelarut.

Oleh karena itu, selain menambahkan aditif pada bahan baku untuk meningkatkan ketahanan terhadap retak, perlu diperhatikan pengeringan bahan baku dan pemilihan kondisi pencetakan yang tepat untuk mengurangi tegangan internal dan meningkatkan ketahanan terhadap retak. Bentuk bagian plastik yang tepat harus dipilih, dan sisipan serta tindakan lain tidak boleh dipasang untuk meminimalkan konsentrasi tegangan.

Saat mendesain cetakan, kemiringan pelepasan cetakan harus ditingkatkan, dan port pengumpanan serta mekanisme pengeluaran yang wajar harus dipilih. Selama pencetakan, suhu material, suhu cetakan, tekanan injeksi, dan waktu pendinginan harus disesuaikan dengan tepat untuk menghindari pelepasan cetakan ketika bagian plastik terlalu dingin dan rapuh. Setelah pencetakan, bagian plastik harus diproses lebih lanjut untuk meningkatkan ketahanan terhadap retak, menghilangkan tegangan internal, dan mencegah kontak dengan pelarut.

(2). Ketika lelehan polimer dengan laju aliran lelehan tertentu melebihi nilai tertentu saat melewati lubang nosel pada suhu konstan, retakan melintang yang jelas akan terjadi pada permukaan lelehan, yang disebut pecah lelehan, yang akan merusak penampilan dan sifat fisik bagian plastik. Oleh karena itu, ketika memilih polimer dengan laju aliran lelehan tinggi, penampang nosel, runner, dan saluran masuk umpan harus diperbesar, kecepatan injeksi harus dikurangi, dan suhu material harus dinaikkan.

(1). Berbagai jenis plastik memiliki sifat termal yang berbeda seperti panas spesifik, konduktivitas termal, dan suhu distorsi panas. Bahan plastis dengan panas spesifik tinggi membutuhkan banyak panas, sehingga harus dipilih mesin cetak injeksi dengan kapasitas plastis yang besar. Plastik dengan suhu distorsi panas tinggi dapat memiliki waktu pendinginan yang singkat dan pelepasan cetakan yang lebih awal, tetapi deformasi pendinginan harus dicegah setelah pelepasan cetakan.

Plastik dengan konduktivitas termal rendah memiliki laju pendinginan yang lambat (seperti polimer ionik, dll., yang memiliki laju pendinginan yang sangat lambat), sehingga harus didinginkan sepenuhnya dan efek pendinginan cetakan harus ditingkatkan. Cetakan hot runner Cocok untuk plastik dengan panas spesifik rendah dan konduktivitas termal tinggi. Plastik dengan panas spesifik tinggi, konduktivitas termal rendah, suhu deformasi termal rendah, dan laju pendinginan lambat tidak cocok untuk pencetakan kecepatan tinggi. Mesin cetak injeksi yang tepat harus dipilih dan pendinginan cetakan harus diperkuat.

(2). Berbagai jenis plastik memerlukan laju pendinginan yang sesuai dengan karakteristik jenis dan bentuk bagian plastiknya. Oleh karena itu, cetakan harus dilengkapi dengan sistem pemanasan dan pendinginan sesuai dengan persyaratan pencetakan untuk mempertahankan suhu cetakan tertentu. Ketika suhu material meningkat melebihi suhu cetakan, maka harus didinginkan untuk mencegah deformasi bagian plastik setelah pelepasan cetakan, memperpendek siklus pencetakan, dan mengurangi kristalinitas.

Apabila panas sisa dari plastik tidak cukup untuk menjaga cetakan pada suhu tertentu, cetakan harus dilengkapi dengan sistem pemanas untuk menjaga cetakan pada suhu tertentu guna mengontrol laju pendinginan, memastikan fluiditas, memperbaiki kondisi pengisian atau mengontrol agar bagian plastik mendingin perlahan, mencegah pendinginan yang tidak merata di bagian dalam dan luar bagian plastik berdinding tebal dan meningkatkan kristalinitas, dll.

Untuk material dengan fluiditas yang baik, area pencetakan yang luas, dan suhu material yang tidak merata, pemanasan atau pendinginan mungkin perlu digunakan secara bergantian, atau pemanasan dan pendinginan lokal dapat digunakan bersamaan, tergantung pada kondisi pencetakan bagian plastik tersebut. Untuk tujuan ini, cetakan harus dilengkapi dengan sistem pendinginan atau pemanasan yang sesuai.

Karena terdapat berbagai aditif dalam plastik, maka plastik memiliki tingkat afinitas yang berbeda terhadap kelembapan. Oleh karena itu, plastik secara kasar dapat dibagi menjadi dua jenis: plastik yang menyerap kelembapan, plastik yang melekat pada kelembapan, dan plastik yang tidak menyerap air dan tidak mudah melekat pada kelembapan. Kandungan kelembapan dalam material harus dikontrol dalam kisaran yang diizinkan. Jika tidak, pada suhu dan tekanan tinggi, kelembapan akan berubah menjadi gas atau terhidrolisis, menyebabkan resin berbusa, mengurangi fluiditas, dan memiliki penampilan serta sifat mekanik yang buruk.

Oleh karena itu, plastik higroskopis harus dipanaskan terlebih dahulu menggunakan metode dan spesifikasi pemanasan yang sesuai untuk mencegah penyerapan kembali kelembapan selama penggunaan.