ชิ้นงานพลาสติกที่ผลิตจากกระบวนการฉีดขึ้นรูปพลาสติกแบบหลายวัสดุ มีหลากหลายลักษณะ แต่สามารถแบ่งลักษณะชิ้นงานหลักๆ ออกเป็น 6 แบบด้วยกันคือ

1. ชิ้นงานพลาสติกแบบสองสีหรือมากกว่า (Multi-Colored Injection Moulding)
สำหรับชิ้นงานฉีดขึ้นรูปแบบสองสีหรือมากกว่า คือการใช้วัสดุหรือพลาสติกชนิดเดียวกันแต่สร้างความแตกต่างกันเรื่องสี โดยที่พลาสติกของแต่ละสีจะไม่รวมเป็นเนื้อเดียวกันแต่จะติดกันและมีแนวเส้นแบ่งอย่างเห็นได้ชัดเจน ลักษณะชิ้นงานฉีดแบบนี้มีหลากหลายแบบ เช่นไฟท้ายรถยนต์ผลิตจากพลาสติกโพลีเมทธีนเมตาอะคริเลต (PMMA) สีขาวโปร่งแสงและสีแดงโปร่งแสง หรือ ปุ่มคีย์บอร์ดผลิตจากพลาสติกอะคริโลไนไตรล์-บิวทาไดอีน-สไตรีน(ABS) สีขาวทึบและสีดำทึบ เป็นต้น

รูปที่ 1.1 ชิ้นงานปุ่มคีย์บอร์ดผลิตจาก ABS

2. ชิ้นงานพลาสติกแบบสองวัสดุ (Multi-Material Injection Moulding)
สำหรับชิ้นงานฉีดขึ้นรูปแบบสองวัสดุ ไม่ใช่แค่การใช้สีที่แตกต่างกันแต่เป็นการใช้พลาสติกต่างชนิดกันฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์ตัวเดียวกัน เพื่อให้เกิดเป็นชิ้นงานตามที่ต้องการ ซึ่งชิ้นงานในลักษณะนี้จะนิยมใช้พลาสติกทั้งสองชนิดในกลุ่มเทอร์โมพลาสติกด้วยกันเอง ตามตัวอย่างรูปที่ 1.2 โดยพลาสติกที่แตกต่างกันทั้งสองชนิดต้องมีสมบัติที่สามารถรวมตัวกันได้ ลักษณะชิ้นงานฉีดแบบนี้มีหลากหลายแบบเช่น ฝาขวดน้ำ ผลิตจากพลาสติกโพลีเอธีลีนชนิดที่มีความหนาแน่นสูง (HDPE) และโพลีเอธีลีนชนิดที่มีความหนาแน่นต่ำ (LDPE)  เป็นต้น

รูปที่ 1.2 ฝาขวดน้ำผลิตจาก HDPE +LDPE

3. ชิ้นงานพลาสติกแบบการรวมพลาสติกแข็งกับพลาสติกอ่อน (Hard-Soft Combination)
สำหรับชิ้นงานฉีดขึ้นรูปแบบการรวมพลาสติกแข็งกับพลาสติกอ่อนนั้นมีลักษณะชิ้นงานคล้ายกันกับชิ้นงานแบบสองวัสดุคือใช้พลาสติกต่างชนิดกันฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์ตัวเดียวกันแต่แตกต่างกันที่ชิ้นงานแบบนี้จะใช้พลาสติกในกลุ่มเทอร์โมพลาสติก (Thermoplastic) และกลุ่มเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (Thermoplastic Elastomer) ฉีดเข้าใน

รูปที่ 1.3 ชิ้นงานด้ามแปรงสีฟัน PP +TPE

แม่พิมพ์เดียวกัน โดยพลาสติกที่แตกต่างกันทั้งสองชนิดและทั้งสองกลุ่มต้องมีสมบัติที่สามารถรวมตัวกันได้ ซึ่งพลาสติกในกลุ่มเทอร์โมพลาสติกจะอยู่ในรูปแบบงานแข็งหรือรูปแบบพลาสติกที่เป็นแกน (Core) และพลาสติกในกลุ่มเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์จะอยู่ในรูปแบบงานอ่อนหรือรูปแบบพลาสติกที่เป็นผิว (Skin) ตัวอย่างชิ้นงานฉีด เช่น ด้ามแปรงสีฟัน ผลิตจากพลาสติกพอลิโพรไพลีน (PP) และเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPE)  เป็นต้น
 

4. ชิ้นงานพลาสติกแบบการเชื่อมติดกัน (Adhesion)

สำหรับชิ้นงานฉีดขึ้นรูปพลาสติกแบบการเชื่อมติดกันนั้นมีลักษณะชิ้นงานคล้ายกันกับชิ้นงานแบบสองวัสดุหรือการนำวัสดุที่แตกต่างชนิดมาใช้เพื่อขึ้นรูปงานชิ้นเดียวกัน สิ่งที่ควรพิจารณาในการเลือกวัสดุที่แตกต่างชนิดกันมาใช้นั้นคือการเข้าใจสมบัติการยึดเกาะของวัสดุแต่ละชนิด เนื่องจากสมบัติดังกล่าวมีค่าที่แตกต่างกันถึงแม้ว่าวัสดุจะอยู่ในกลุ่มพลาสติกเดียวกันก็ตาม สมบัติการยึดเกาะของวัสดุมีค่าที่แตกต่างกันคล้ายๆ กันกับค่าการหดตัวของพลาสติก (Shrinkage) การขยายตัวทางความร้อนของพลาสติก (Thermal expansion) และอุณหภูมิในการขึ้นรูปของพลาสติก (Temperature processing)  ในส่วนความแข็งแรงของการยึดเกาะกันระหว่างผิวสัมผัสของชิ้นงานมีอยู่ด้วยกัน 2 ปัจจัย คือ 1. การยึดเกาะกันด้วยพันธะทางเคมี (Chemical bonding) หรือระบบเชิงกล (Mechanical anchoring) เช่นระบบอันเดอร์คัท (Undercut shapes) เป็นต้น

5. ชิ้นงานพลาสติกแบบการรวมกันของยางสังเคราะห์ หรือยางซิลิโคนเหลวกับเทอร์โมพลาสติก (Elastomer/LSR and Thermoplastic Combination)
สำหรับชิ้นงานฉีดขึ้นรูปแบบการรวมกันของยางสังเคราะห์ หรือยางซิลิโคนเหลวกับเทอร์โมพลาสติกนั้นมีลักษณะชิ้นงานคล้ายกันกับชิ้นงานแบบสองวัสดุ นอกเหนือจากนั้นยังคล้ายกันกับชิ้นงานแบบการรวมพลาสติกแข็งกับพลาสติกอ่อน คือใช้พลาสติกต่างชนิดกันฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์ตัวเดียวกันแต่แตกต่างกันที่ลักษณะชิ้นงานแบบนี้จะใช้พลาสติกในกลุ่มเทอร์โมพลาสติก (Thermoplastic) และกลุ่มยางสังเคราะห์ หรือยางซิลิโคนเหลว(Elastomer/Liquid Silicone Rubber,LSR) โดยพลาสติกในกลุ่มเทอร์โมพลาสติกจะอยู่ในรูปแบบงานแข็งหรือรูปแบบพลาสติกที่เป็นแกน (Core) และพลาสติกในกลุ่มยางสังเคราะห์ หรือยางซิลิโคนเหลวจะอยู่ในรูปแบบงานอ่อนหรือรูปแบบพลาสติกที่เป็นผิว (Skin)

รูปที่ 1.4 ชิ้นงานฝักบัวอาบน้ำผลิตจาก PBT และ LSR

อย่างไรก็ตามชิ้นงานแบบนี้จะมีปัญหาเรื่องความร้อนเนื่องจากกลุ่มของพลาสติกที่นำมาใช้นั้นมีสมบัติเรื่องอุณหภูมิการหลอมเหลวและอุณหภูมิแม่พิมพ์ที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ซึ่งในการขึ้นรูปพลาสติกกลุ่มยางสังเคราะห์ หรือยางซิลิโคนเหลวนั้นต้องใช้อุณหภูมิที่สูงมากสำหรับการทำให้ยางมีสภาวะคงรูป (Vulcanisation) โดยการฉีดขึ้นรูปชิ้นงานแบบนี้จะใช้ระบบทางวิ่งเย็นกับพลาสติกในกลุ่มยางสังเคราะห์ หรือยางซิลิโคนเหลว และใช้ระบบทางวิ่งร้อนกับพลาสติกในกลุ่มเทอร์โมพลาสติก พลาสติกที่แตกต่างกันทั้งสองชนิดและทั้งสองกลุ่มต้องมีสมบัติที่สามารถรวมตัวกันได้ (ตัวอย่างชิ้นงานฉีด เช่นฝักบัวอาบน้ำผลิตจากพลาสติกพอลิบิวทิลีนเทเรฟทาเลต(PBT) และยางซิลิโคนเหลว (LSR)  เป็นต้น
 

6. ชิ้นงานพลาสติกแบบการประกอบ (Assembly Injection Moulding)
สำหรับชิ้นงานฉีดขึ้นรูปแบบการประกอบเป็นงานฉีดที่มีความแตกต่างจากชิ้นงานทั้ง 5 แบบที่กล่าวข้างต้น กล่าวคือชิ้นงานทั้ง 5 แบบเป็นการนำพลาสติกต่างชนิดมารวมกันหรือสามารถเข้ากันได้มาเพื่อฉีดขึ้นรูปให้ได้ชิ้นงานตามที่ต้องการ โดยที่อาศัยการเชื่อมติดกันของพันธะเคมี สมบัติการยึดเกาะ ค่าการหดตัวของแต่ละวัสดุ หรือแม้กระทั่งระบบเชิงกล เป็นต้น แต่สำหรับชิ้นงานแบบนี้จะเป็นการทำให้พลาสติกที่ไม่สามารถเข้ากันได้เลยหรือพลาสติกที่ไม่สามารถเชื่อมติดกันด้วยพันธะทางเคมีมารวมตัวกันเพื่อให้ได้ชิ้นงานตามที่เราต้องการ

รูปที่ 1.5 ชิ้นงานโรตารีเอ็นโคดเดอร์ที่ผลิตจากPBT+ PA+MABS

เนื่องความแตกต่างของรูปร่างชิ้นงาน ค่าการหดตัวของพลาสติกที่แตกต่างกันและความเข้ากันไม่ได้ของพลาสติกแต่ละชนิด ทำให้ต้องใช้ระบบการขนย้าย (Transfer process) มาช่วยเช่น การหมุนของแม่พิมพ์ การใช้หุ่นยนต์ เป็นต้น ตัวอย่างชิ้นงานฉีดคือโรตารีเอ็นโคดเดอร์ที่ผลิตจากพลาสติกพอลิบิวทิลีนเทเรฟทาเลต (PBT) + พอลิเอไมด์ (PA) และเมทิลเมทาไครเลตอะคริโลไนไตรล์-บิวทาไดอีน-สไตรีน (MABS) เป็นต้น

Referance   :  Technical information (Arburg)

ผู้เขียน

อ.พัสกร ทวีวัฒน์ 
ศูนย์แม่พิมพ์และเครื่องมือกล Thai – German Institute 

อ่านต่อ 

กระบวนการฉีดขึ้นรูปพลาสติกแบบหลายวัสดุ ตอนที่ 1 (Multi-Component Injection Moulding Process)