Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #1 Thermoplastic

วัสดุ Polymer คืออะไร ?

เรามักคุ้นเคยกับคำว่า เทอร์โมพลาสติก ยาง เรซิน ซิลิโคน วัสดุที่กล่าวมาทั้งหมดนั้น เรียกรวมๆว่าพอลิเมอร์ (Polymer) เกิดจากการรวมกันของ Monomer จำนวนมากต่อการเป็นสายยาวทั้งนี้ชนิด รูปแบบ ส่วนประกอบของ Monomer แต่ละตัว ทำให้เกิดวัสดุที่สมบัติ และวิธีการแปรรูปที่แตกต่างกัน 

Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #1 Thermoplastic
  • Thermoplastic เป็นกลุ่มที่คุ้นเคยกันมากที่สุด เป็นพลาสติกที่สามารถนำมารีไซเคิลได้ โดยการหลอมเหลวแล้วขึ้นรูปใหม่ เทคโนโลยี 3D Printing ที่ใช้วัสดุกลุ่มนี้คือแบบเส้นพลาสติก FDM แบบ SLS เช่น ผงไนลอน (PA11 ,12) 
  • Thermoset เป็นวัสดุที่ไม่สามารถหลอมเหลว หรือนำกลับมาใช้ใหม่ได้ มักเห็นในกลุ่มของเครื่องปริ้นแบบ เรซิน (Resin) เป็นส่วนใหญ่
  • ส่วน Elastomer เป็นส่วนน้อย มักเป็นกลุ่มซิลิโคน Gel ต่างๆ ต้องใช้เครื่องและเทคโนโลยีระดับสูงในการพิมพ์

Polymer Processing: Thermoplastic

กระบวนการขึ้นรูปพลาสติกในกลุ่มนี้ ต้องมีการให้ความร้อนจนถึงจุดหลอมเหลว (Melting Point) จากนั้นเป็นขั้นตอนการทำให้วัสดุมีรูปร่างตามที่ต้องการด้วยวิธีการต่างๆ เช่น ใช้แม่พิมพ์ (Mold) ใช้หัวขึ้นรูป (Die) หรือแม้กระทั่งเครื่อง 3D Printer ที่เป็นแบบ Freeform ไม่มีการควบคุมแรงดันในระบบ

1. กระบวนการฉีดขึ้นรูป (Injection Molding)

  • เป็น 1 ในกระบวนการที่มีการใช้แปรรูปพลาสติกมากที่สุด เนื่องจากให้อัตราการผลิตสูงมาก และสามารถผลิตงานที่มีรูปร่างซับซ้อนได้ดี 
  • ส่วนประกอบหลักจะแบ่งเป็นส่วนของชุดฉีดด้านขวาส่วนมือของภาพ จะมีสกรูฉีดที่ทำหน้าที่เตรียมเนื้อพลาสติกหลอมเหลว และดันเข้าไปยังส่วนที่ 2 คือ แม่พิมพ์และชุด Clamping
  • การเตรียมเนื้อวัสดุเกิดจากการหมุนของสกรู ทำให้เกิดการเสียดสีและชุดให้ความร้อน ที่เหมาะสมแต่ละช่วง จนพลาสติกหลอมละลาย
Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #1 Thermoplastic
  • พลาสติกหลอมเหลวจะมีการควบคุมปริมาตรให้เท่ากันทุกครั้งของการฉีดจากระยะของกสรู ดังนั้นชิ้นงานที่ได้จะมีคุณภาพและน้ำหนักที่ใกล้เคียงกันทั้งหมด
  • จากนั้นจึงดันพลาสติกหลอมเหลวเข้าไปยังส่วนของแม่พิมพ์ จนเย็นเป็นของแข็งอีกรอบ ตามรูปร่างของแม่พิมพ์
  • สุดท้ายจะมีตัวปลดชิ้นงาน (Ejector pin) กระทุ้งงานออกมาอีกที เป็นอันเสร็จ 1 รอบการฉีด
  • เป็นกระบวนสำหรับผลิตชิ้นส่วนพลาสติกที่มีรูปร่างซับซ้อนในปัจจุบัน มีทั้งขนาดเล็กจิ๋วเท่านิ้วมือ จนไปถึงขนาดใหญ่เท่ารถยนต์ 
  • มีต้นทุนการผลิตที่สูงมากจากแม่พิมพ์ ซึ่งต้องใช้องค์ความรู้ในการออกแบบเฉพาะทาง และการผลิตจากเครื่องจักร CNC ในการตัดเฉือน กัด โลหะให้มีรูปร่างตามที่ต้อง
  • เหมาะกับการผลิตของจำนวนหลักพันชิ้นขึ้นไป ไม่เหมาะกับการผลิตจำนวนน้อยๆ
Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #1 Thermoplastic
Micro Part ที่มา: https://mtdmicromolding.com/molding-worlds-smallest-medical-parts/
  • วัสดุที่สามารถขึ้นรูปได้ มีหลากหลายชนิด ในประเทศไทยอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จะเป็นด้านบรรจุภัณฑ์ ยานยนต์ ชิ้นส่วนทั่วไป
  • วัสดุที่นิยมใช้ เช่น PP PE ABS HDPE รวมไปถึงคอมโพสิตที่มีการผสมเส้นใยแก้วเสริมแรงเข้าไป
Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #1 Thermoplastic
Lightweight Part PP+Glass fiber: https://www.sabic.com/

2. กระบวนการอัดรีดขึ้นรูป (Extrusion)

  • เป็นกระบวนการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ที่มีพื้นที่หน้าตัดเหมือนกัน และมีความยาวต่อเนื่องเช่น ท่อ หลอด แท่งต่างๆ โดยมีส่วนของสกรูที่คล้ายกับกระบวนการฉีด (ลักษณะการออกแบบของสกรูไม่เหมือนกัน) รีดพลาสติกหลอมเหลวไหลผ่านหัวขึ้นรูป หรือหัวดาย (Die) ที่มีรูปร่างตามต้องการ
  • หลังจากผ่านหัวดายแล้ว อาจจะมีชุด Cooling ที่เป็นรางน้ำ และชุดดึงชิ้นงานเพื่อเก็บให้เป็นระเบียบ สำหรับทำงานต่อเนื่อง
Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #1 Thermoplastic
Extrusion Component - Source: https://mechanicalbase.com/
  • เส้นพลาสติก (Filament) สำหรับ FDM 3D Printer ก็ใช้วิธีนี้ในการผลิต
  • สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความกลวง เช่น ท่อ หลอด การออกแบบหัวดาย ทำโดยมีแผ่นกั้นบริเวณตรงกลาง ตามภาพ
Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #1 Thermoplastic
Tube Die Design - Source: https://davehakkens.nl/community/forums/topic/extruder-dies/
Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #1 Thermoplastic
ตัวอย่างผลิตภัณฑ์จากเครื่อง Extrusion - Source: https://www.odmetals.com/blog/4-most-popular-industries-for-plastic-extrusion-suppliers

3. กระบวนการเป่า (Blow Molding)

เป็นกระบวนการสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีผนังบาง และมีรูปทรงไม่ซับซ้อน เช่นขวดน้ำ บรรจุภัณ์ หลักการทำงานสุดท้ายคือการเป่าให้ชิ้นงานมีรูปร่างตามแม่พิมพ์ที่ออกแบบไว้ สามารถแบ่งแยกย่อยได้เป็น

  • Single Stage โดยใช้ระบบสกรูในการสร้างเนื้อพลาสติก เรียกส่วนนี้ว่าParrison ไปที่แม่พิมพ์แล้วเป่าขึ้นรูป
  • Two Stage ใช้กระบวนการฉีดสร้างตัวเริ่มต้นหรือเรียกว่า Preform ขึ้นมาก่อน จากนั้นจึงเข้าสู่กระบวนการเป่าอีกที
Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #1 Thermoplastic
Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #1 Thermoplastic

เป็นกระบวนการสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีผนังบาง และมีรูปทรงไม่ซับซ้อน เช่นขวดน้ำ บรรจุภัณ์ หลักการทำงานสุดท้ายคือการเป่าให้ชิ้นงานมีรูปร่างตามแม่พิมพ์ที่ออกแบบไว้ สามารถแบ่งแยกย่อยได้เป็น

  • Single Stage โดยใช้ระบบสกรูในการสร้างเนื้อพลาสติก เรียกส่วนนี้ว่าParrison ไปที่แม่พิมพ์แล้วเป่าขึ้นรูป
  • Two Stage ใช้กระบวนการฉีดสร้างตัวเริ่มต้นหรือเรียกว่า Preform ขึ้นมาก่อน จากนั้นจึงเข้าสู่กระบวนการเป่าอีกที

4. กระบวนการแวคคั่ม (Thermoforming)

  • เป็นกระบวนการขึ้นรูปชิ้นงานที่ไม่ซับซ้อน และความสูงต่ำของชิ้นงานไม่มาก เช่น กลุ่มบรรจุภัณฑ์ จาน ชาม Packaging ต่างๆ รวมไปถึงชิ้นส่วนอุตสาหกรรมต่างๆ 
  • กระบวนการอาศัยแม่พิมพ์ หรือตัว Pattern ในการสร้างรูปร่างของชิ้นงาน และ Raw Materials ที่ใช้จะมีลักษณะเป็นแผ่น กดทับลงไปที่ตัว แม่พิมพ์พร้อมมีชุดลมดูดเพื่อให้แผ่นพลาสติกเข้ารูปร่างทุกส่วน
  • ชิ้นงานที่มีได้จะมีการดึงยืดแต่ละส่วนไม่เท่ากัน ดังนั้นมีโอกาสที่ส่วนที่ดึงเยอะ ๆ จะฉีดขาด เสียหายขณะใช้งานได้
  • อ่านข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ https://www.sync-innovation.com/3d-printing-technology/vacuum-forming/

5. กระบวนการอัดขึ้นรูป (Compression Molding)

  • เป็นกระบวนการที่ไม่นิยมใช้กับวัสดุกลุ่มเทอร์โมพลาสติก เนื่องจากต้องเสียเวลาให้ทั้งช่วงเพิ่มความร้อน จนพลาสติกหลอมละลายและรอแม่พิมพ์เย็น
  • อาจจะการใช้งานในกรณีที่พลาสติกมีความหนืดสูงมาก ใช้กระบวนการฉีดขึ้นรูปทำได้ยาก หรือมีโอกาสตันที่ช่วงการป้อนในสกรู
  • ในบางกรณีสามารถใช้ร่วมกับ Composite ในกลุ่มที่มีการสานเป็นตาข่าย เพื่อวางเสริ่มแรงในชั้นนั้นๆ

6. กระบวนการพิมพ์ 3 มิติ (3D Printing)

  • เป็นกระบวนการใหม่ที่เริ่มนิยมใช้ เนื่องจากความสะดวกในการใช้งาน และต้นทุนต่ำ เหมาะกับการทำต้นแบบเป็นหลัก
  • อ่านเพิ่มเติมได้จากหลากหลายบทความในเซบไซต์ของเรา (คลิก)

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Facebook
Twitter
LinkedIn
Pinterest

สนใจเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

เรามีเครื่องที่ตอบโจทย์การใช้งานทุกประเภท ตั้งแต่บุคคลเริ่มต้นจนไปถึงอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ พร้อมให้คำแนะนำการใช้งาน และวัสดุที่เหมาะสม เพื่อให้คุ้มค่าการลงทุนมากที่สุด

ติดตามข่าวสารและบทความ

บทความน่าสนใจอื่นๆ

3D Printer Technique

ไกด์ตั้งค่า Slicer สำหรับ Resin 3D Printer (ใช้ได้ทุกโปรแกรม)

Resin 3D Printer กลายเป็นเครื่องยอดนิยมในปัจจุบัน ด้วยราคาที่ถูกลงแบบจัดต้องได้ และผิวงานเรียบ สม่ำเสมอ เหมาะกับงานต้นแบบ

อ่านต่อ

เราใช้คุกกี้เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพ และประสบการณ์ที่ดีในการใช้เว็บไซต์ของคุณ คุณสามารถศึกษารายละเอียดได้ที่ นโยบายความเป็นส่วนตัว และสามารถจัดการความเป็นส่วนตัวเองได้ของคุณได้เองโดยคลิกที่ ตั้งค่า

Privacy Preferences

คุณสามารถเลือกการตั้งค่าคุกกี้โดยเปิด/ปิด คุกกี้ในแต่ละประเภทได้ตามความต้องการ ยกเว้น คุกกี้ที่จำเป็น

อนุญาตทั้งหมด
Manage Consent Preferences
  • คุกกี้ที่จำเป็น
    Always Active

    ประเภทของคุกกี้มีความจำเป็นสำหรับการทำงานของเว็บไซต์ เพื่อให้คุณสามารถใช้ได้อย่างเป็นปกติ และเข้าชมเว็บไซต์ คุณไม่สามารถปิดการทำงานของคุกกี้นี้ในระบบเว็บไซต์ของเราได้

  • คุกกี้เพื่อการวิเคราะห์

    คุกกี้ประเภทนี้จะเก็บการใช้งานของคุณบนเวบไซต์ของเรา เพื่อประโยชน์ในการวัดผล ปรับปรุง และพัฒนาระบบที่ดีในการใช้งานเวบไซต์ หากท่านไม่ยินยอมเราจะไม่สามารถปรับปรุงและพัฒนาเวบไซต์เพื่อตอบสนองความต้องการได้
    Cookies Details

บันทึก