با انواع روش های قالب سازی در صنعت پلاستیک آشنا شوید
تولید پلاستیک اغلب به وسیله فرآیند قالبگیری صورت میگیرد که در آن پلاستیک مایع درون یک قالب خاص یا ظرف قرار میگیرد تا شکل مورد نظر به آن اختصاص یابد و سخت شود. این فرآیند از انواع مختلفی از قالبهای پلاستیک بهره میبرد که به طور گسترده برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. در اینجا، پنج نوع متداول از قالبگیری پلاستیک مورد بررسی قرار میگیرد، شامل اکستروژن، فشاری، بادی، تزریقی و چرخشی. جزئیات هر یک از این روشها بررسی میشوند تا شما بتوانید انتخاب کنید کدام یک برای نیازهای خود موثرتر است.
قالب گیری پلاستیک چیست؟
قالبگیری پلاستیک یک فرآیند تولید است که با شکل دادن به مواد مایع یا انعطافپذیر از طریق استفاده از یک قالب یا ماتریس سفت و سخت انجام میشود. این فرآیند همچنین به نام قالبسازی پلاستیک نیز شناخته میشود.یکی از محصولات پرطرفدار با قالب گیری مطلوب گالن 20 لیتری در تهران است، که تولید میشود. در این فرآیند، مواد پلیمری مانند پلی اتیلن یا پلی پروپیلن به صورت پودری یا مایع درون یک قالب یا ماتریس توخالی قرار میگیرند. سپس، با اعمال گرما و فشار، پلیمر قالب گیری شده و شکل نهایی به خود میگیرد. نحوه اعمال گرما و فشار در این فرآیند به نوع مختلف آن بستگی دارد.
تاریخچه قالب گیری پلاستیک
در دههی اواخر قرن نوزدهم، فرآیند قالبگیری پلاستیک آغاز شد به منظور تولید توپهای بیلیارد از جنس پلاستیک به جای توپهای بیلیارد از جنس عاج که در آن زمان متداول بودند. در سال ۱۸۶۸، جان وسلیهایت روشی را برای ساخت توپهای بیلیارد با استفاده از تزریق سلولوئید به قالب اختراع کردند. چهار سال بعد، هایت و برادرش ماشینی را که از یک پیستون اولیه برای تزریق پلاستیک به داخل قالب استفاده میکرد، اختراع کردند.
در سال ۱۹۴۶، جیمز هندری دستگاه قالبگیری تزریق پیچ را اختراع کرد که به جای تزریق پیستونی استفاده میشد و به سرعت جایگزین تکنیک قبلی شد. این تکنیک به مراتب محبوبتر شد و در حال حاضر بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد. قالبگیری چرخشی نیز از سال ۱۸۵۵ شروع شده و از چرخش و گرما برای تولید گلولههای توپخانه فلزی در بریتانیا استفاده میکرد.
استفاده از پلاستیکها در این فرآیند در اوایل دههی ۱۹۵۰ آغاز شد، زمانی که قالبگیری چرخشی برای تولید سر عروسکها بهکار گرفته شد. در دههی ۱۹۶۰، فرآیند مدرن قالبگیری چرخشی توسعه یافت و این امکان فراهم شد که ظروف توخالی بزرگ با پلیاتیلن با چگالی کم تولید شوند. بهبود فرآیند، تجهیزات بهتر، و توسعه پودر پلاستیک در تاریخ اخیر منجر به تسریع روند تولید محصولات نهایی شده و باعث رشد سریع محبوبیت قالبگیری چرخشی گردیده است.
انواع قالب گیری پلاستیک
محبوبترین روشهای استفاده در فرآیند قالبگیری پلاستیک شامل قالبگیری تزریقی، قالبگیری چرخشی، قالبگیری فشاری، قالبگیری اکستروژن، قالبگیری بادی و قالبگیری حرارتی میشوند. در این راهنما، جزئیات هر یک از این تکنیکها را بررسی میکنیم تا به شما در انتخاب بهترین روش برای ساخت قطعه یا محصول خود کمک کنیم.تولیدکنندگان در مبحث قالب گیری با حساسیت و وسواس بالایی برخورد میکنند مانند تولید کننده بطری 1 لیتری. در ادامه با انواع قالب گیری آشنا میشویم:
۱. قالبگیری اکستروژن:
در این روش، پلاستیک ذوب شده از طریق یک سوراخ شکل پرس میشود تا قطعه پلاستیکی شکل درازی ایجاد شود. این قالب که برای این منظور طراحی شده است، به پلاستیک مایع این امکان را میدهد تا شکل مورد نظر را به خود بگیرد. این فرآیند مشابه با فشار دادن خمیر از طریق پرس برای تولید کوکیهای با شکل است.
کاربردهای رایج قالبگیری اکستروژن:
از این روش برای تولید محصولاتی که نیاز به شکل یکنواخت و مداوم دارند، استفاده میشود. مثالهایی از محصولات این روش شامل لولههای پی وی سی و نی هستند. این روش به عنوان یک فرآیند کم هزینه محسوب میشود، زیرا تجهیزات نسبتاً ساده و قابلیت تولید حجم بالا را دارد.
۲. روش قالبگیری فشرده سازی:
در این روش، پلاستیک مایع خام به داخل یک قالب گرم شده ریخته میشود و سپس فشرده میشود تا شکل مورد نظر ایجاد شود. دمای بالای کل فرآیند اطمینان از استحکام مناسب در محصول نهایی میدهد. این فرآیند با خنک کردن پلاستیک مایع به پایان میرسد تا شکل قطعه را قبل از برش و خروج از قالب حفظ کند.
کاربردهای رایج قالبگیری فشرده سازی:
استفاده موثرتر از این روش زمانی امکانپذیر است که قصد دارید قطعات پلاستیکی جایگزین برای قطعات فلزی شکسته تولید کنید. این روش به دلیل دمای بالای آن، محصول نهایی را بسیار قوی و مقاوم میسازد. با اینحال، این قطعات، علیرغم ماهیت پلاستیکی خود، به عنوان جایگزینی قوی و اقتصادی برای قطعات فلزی شناخته میشوند. کارایی مقرون به صرفه این روش قالبگیری از عواملی همچون پیچیدگی طراحی و تعداد قطعات وابسته به است. در صورتی که در حال تولید انبوه هستید و نیاز به حفرهها و پرداخت سطح دارید، این روش به عنوان یک گزینه ایدهآل به حساب میآید، زیرا هزینه هر قطعه بسیار پایین خواهد بود.
۳. فرآیند قالبگیری بادی:
در فرآیند قالبگیری بادی، قطعات پلاستیکی با دیوارههای نازک و توخالی سفارشی تولید میشوند. این روش بهخصوص در مواردی که ضخامت یکنواخت دیواره مهم باشد، ایدهآل است و به شکلگیری شیشه با دمیدن شباهت دارد.
در این فرآیند، پلاستیک خام گرم شده و سپس هوا مثل بالون به داخل آن تزریق میشود. پلاستیک در دمای بالا به قالب دمیده میشود و با افزایش حجم، به دیوارههای قالب فشار میآورد و شکل مورد نظر را بهخود میگیرد. بعد از پر شدن قالب با پلاستیک مایع، خنک شده و شکل حفظ میشود. این فرآیند بسیار سریع بوده و میتواند تا ۱۴۰۰ قطعه در یک روز کاری ۱۲ ساعته تولید کند.
کاربردهای متداول در قالبگیری بادی:
این روش بیشتر در تولید محصولاتی مانند بطریهای پلاستیکی و حتی مخازن سوخت استفاده میشود. اگر تعداد قطعات مورد نیاز حدود صدها هزار قطعه باشد، این روش گزینهای مناسب خواهد بود، بهویژه برای شرکتهای تولید نوشابه. این فرآیند یک گزینه سریع و مقرون به صرفه است که قیمت قالب آن در میان قالبگیری تزریقی و قالبگیری چرخشی متغیر است.
۴. روش قالبگیری تزریقی:
قالبگیری تزریقی به طور تقریبی به قالبگیری اکستروژن شبیه است با این تفاوت که در اینجا، پلاستیک ذوب شده مستقیماً به یک قالب سفارشی تزریق میشود. این فرآیند زیر فشار بالا انجام میشود تا قالب پر شده و یک قطعه جامد ایجاد شود. مانند روشهای دیگر، پس از پر شدن قالب، پلاستیک خنک میشود تا شکل جدید خود را حفظ کند و سپس قالب باز میشود. میتوان این روش را با قالبگیری ژله مقایسه کرد که قالب پر شده و سپس برای خنک کردن محصول نهایی استفاده میشود.
کاربردهای متداول در قالبگیری تزریقی:
این روش یکی از رایجترین روشها برای تولید حجم بالای قطعات پلاستیکی مانند قطعات خودرو یا تجهیزات جراحی است. محصولات نیز میتوانند با افزایش انعطافپذیری متناسب با نیازهای طراحان یا مهندسان ساخته شوند. در مورد هزینه، قالبها میتوانند بسیار گران باشند زیرا برای استحکام و دوام بیشتر از مواد مقاوم مانند فولاد یا آلومینیوم استفاده میشود. اما از لحاظ اقتصادی، هزینه هر واحد با افزایش حجم تولید به شدت کاهش مییابد. همچنین لازم به ذکر است که ابزارسازی ممکن است تا ۱۶ هفته طول بکشد و فرآیند تولید نیز تا ۴ هفته طول میکشد.
۵. فرآیند قالبگیری چرخشی:
قالبگیری چرخشی یا روتومولدینگ، شامل قرار دادن رزین یا مایع داخل قالب و چرخاندن آن با سرعت بالا میشود، مانند بطری 250 سی سی در تهران که تولید میشود. مایع به طور یکنواخت تمام سطح قالب را میپوشاند و یک قسمت توخالی با دیوارههای یکنواخت ایجاد میکند. بعد از خنک شدن قالب و انتقال شکل به محصول نهایی، قطعه از قالب خارج میشود. این روش به لحاظ مواد بسیار کارآمد است و مقرون به صرفهتر و دوستدار محیطزیست تر میباشد.
کاربردهای رایج در قالبگیری چرخشی:
رایجترین استفاده از این روش برای تولید قطعات بزرگ و توخالی است که شامل قطعات خودرو، سطلهای زباله، کایاک، مخروطهای جاده، خانههای حیوانات خانگی و مخازن ذخیرهسازی میشود. قالبهای پیچیده در این روش استفاده میشوند تا محصولات را بهطور سفارشی و با امکان تغییر سازی ایجاد کنند. این امکان شامل درجها و منحنیهای خاص، آرمها و شکافها میشود. هزینه ابزار در قالبگیری چرخشی کمتر از روشهای دیگر مانند قالبگیری تزریقی و دمشی است. این امر باعث میشود هزینههای راهاندازی کمتر و هزینههای تولید موثرتر حتی در حجم تولید کمتر شود.
