Vstrekovanie plastov je výrobný proces, ktorý sa široko používa na výrobu predmetov od hračiek a plastových cetiek po panely karosérie automobilov, fľaše s vodou a puzdrá na mobilné telefóny. Tekutý plast sa vtláča do formy a lieči - znie to jednoducho, ale je to zložitý proces. Použité kvapaliny sa líšia od horúceho skla po rôzne plasty - termoset a termoplast.
histórie
Prvý vstrekovací stroj bol patentovaný v roku 1872 a celuloid sa používal na výrobu jednoduchých každodenných predmetov, ako sú napríklad hrebene na vlasy.
Hneď po druhej svetovej vojne sa vyvinul oveľa lepší proces vstrekovania plastov - „vstrekovanie skrutiek“, ktorý je v súčasnosti najrozšírenejšou technikou. Jeho vynálezca James Watson Hendry neskôr vyvinul „vyfukovanie“, ktoré sa používa napríklad na výrobu moderných plastových fliaš.
Druhy plastov
Plasty používané pri vstrekovaní sú polyméry - chemikálie - buď termosetové, alebo termoplastické. Termosetové plasty sa nastavujú pôsobením tepla alebo katalytickou reakciou. Po vytvrdnutí nemôžu byť znovu pretavené a znovu použité - proces vytvrdzovania je chemický a nezvratný. Termoplasty sa však môžu zahrievať, roztaviť a opätovne použiť.
Medzi termosetové plasty patrí epoxidové, polyesterové a fenolové živice, zatiaľ čo termoplasty zahŕňajú nylon a polyetylén. Na vstrekovanie je k dispozícii takmer dvadsať tisíc plastových zmesí, čo znamená, že existuje perfektné riešenie pre takmer všetky požiadavky na tvarovanie.
Sklo nie je polymér, a preto nezodpovedá akceptovanej definícii termoplastu - môže sa však taviť a recyklovať.
Forma
Výroba foriem bola historicky vysoko kvalifikovaným remeslom („die-making“). Forma je obvykle v dvoch hlavných zostavách zovretých spolu v lise. Výroba formy si často vyžaduje zložitý dizajn, viacnásobné operácie so strojom a vysoký stupeň zručnosti.
Nástrojom je obvykle oceľ alebo berýlium, ktoré sa používa na výrobu foriem, na jeho tvrdenie je potrebné tepelné spracovanie. hliník je lacnejšia a ľahšie opracovateľná a môže sa použiť na výrobu v kratšom období. Počítačom riadené techniky frézovania a erózie iskier („EDM“) dnes umožnili vysoký stupeň automatizácie procesu výroby foriem.
Niektoré formy sú navrhnuté tak, aby vyrábali niekoľko súvisiacich častí - napríklad modelovú súpravu lietadiel - a tie sa nazývajú rodinné formy. Iné vzory plesní môžu mať niekoľko kópií („odtlačkov“) toho istého výrobku vyrobených naraz, tj jednu injekciu plastu do formy.
Ako funguje vstrekovanie plastov
Existujú tri hlavné jednotky tvoriace vstrekovací stroj - násypka, valec ohrievača a baranidlo. Plast v násypke je vo forme granúl alebo prášku, hoci niektoré materiály, ako je silikónový kaučuk, môžu byť kvapalné a nemusia vyžadovať zahrievanie.
Keď je raz v horúcej tekutej forme, baranidlo („skrutka“) tlačí kvapalinu do pevne zovretej formy a tekutina zapadá. Viskóznejšie roztavené plasty vyžadujú vyššie tlaky (a vyššie lisovacie zaťaženie), aby sa plast vtlačil do každej štrbiny a rohu. Plastická hmota sa ochladzuje, keď kovová forma odvádza teplo, a potom sa lis cyklizuje, aby sa odstránilo tvarovanie.
Avšak pre termosetové plasty sa forma zahreje, aby sa plast vytvrdil.
Výhody vstrekovania
Vstrekovanie umožňuje výrobu komplexných tvarov, z ktorých niektoré by mohli byť takmer nemožné vyrobiť ekonomicky akýmkoľvek iným spôsobom.
Široká škála materiálov umožňuje takmer presné zladenie fyzikálnych vlastností požadovaných výrobkom, a viacvrstvové odlievanie umožňuje prispôsobenie mechanických vlastností a atraktívneho vizuálneho vzhľadu - a to aj v a zubná kefka
Z hľadiska objemu ide o lacný proces, pravdepodobne s minimálnym dopadom na životné prostredie. Pri tomto procese sa vytvára len malý šrot, ktorý sa vyprodukuje a znovu rozomelie a znovu použije.
Nevýhody vstrekovania
Investícia do výroby nástrojov - výroba formy - si zvyčajne vyžaduje výrobu vo veľkom objeme, aby sa táto investícia získala, hoci to závisí od konkrétneho výrobku.
Výroba nástrojov si vyžaduje čas potrebný na vývoj a niektoré súčasti sa nedajú ľahko použiť na praktický dizajn formy.
Ekonomika vstrekovania
Kvalitná forma, aj keď s relatívne vysokými nákladmi, bude schopná odhaliť stovky tisíc „dojmov“.
Samotný plast je pomerne lacný a to napriek energii potrebnej na zohriatie plastu a jeho cyklus stlačením (na odstránenie každého dojmu) môže byť proces ekonomický aj pre najzákladnejšie položky, ako je fľaša vrchnáky.
Lacné vstrekovanie viedlo nakoniec k jednorazové použitie - napríklad britvy a guľôčkové perá.
Keďže sa každý rok vyvíja niekoľko stoviek nových plastových zmesí a moderné techniky výroby foriem, je pravdepodobné, že v nasledujúcich päťdesiatich rokoch bude vstrekovanie vstrekovať. Aj keď termosetové plasty nemožno recyklovať, ich použitie, najmä pre komponenty s vysokou presnosťou, sa tiež rozrastie.