Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #2 Thermoset

Polymer Processing: Thermoset

  • เทอร์โมเซตติ้ง (Thermosetting) หรือเทอร์โมเซต (Thermoset) เป็นวัสดุที่สามารถขึ้นรูปได้เพียงครั้งเดียว ไม่สามารถรีไซเคิลด้วยิธีการหลอมละลายนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เหมือนเทอร์โมพลาสติก เนื่องจากกระบวนการแปรรูปวัสดุกลุ่มนี้ ทำให้โครงสร้างโมเลกุลเปลี่ยนไป เป็นร่างแห มีการเชื่อมต่อทางเคมีขณะขึ้นรูป หรือที่เรียกทางวิชาการว่า Crosslinked การทำให้พันธะเชื่อมโยงดังกล่าวสลายไปต้องใช้พลังงานที่สูงมาก หรือต้องเปลี่ยนไปใช้วิธีการเคมี อย่างไรก็ตามไม่สามารถที่จะคืนรูป หรือลักษณะเดิมก่อนการขึ้นรูปได้
  • วัสดุในกลุ่มนี้ยกตัวอย่างเช่น เรซิน (Resin) ยาง (Rubber) หรืออีลาสโตเมอร์ก็จัดอยู่ในกลุ่มนี้ หากพิจารณาพฤติกรรมหลังการขึ้นรูป
  • ดังนั้นหากได้รับความร้อนวัสดุในกลุ่มนี้ มักไม่มีการอ่อนตัว สามารถคงรูปได้ในอุณหภูมิสูง จนถึงจุดหนึ่งจะไหม้เป็นเขม่าหรือขี้เถ้าไปเลย
  • กระบวนการเกิดพันธเชื่อมโยง หรือ Crosslink นั้น ต้องมีสารเคมีที่มี  Crosslink Agent ก่อน เช่น เรซินสำหรับงานหล่อ ต้องผสมตัว Hardener ก่อน เรซินถึงจะแข็งได้ (Reaction) หรือในกรณีของยางธรรมชาติต้องใส่กำมะถัน
  • ตัวเร่ง ตัวเริ่มต้นของปฏิริยาเป็นไปได้ทั้งผสมสารเชื่อมโยงแล้วทิ้งไว้ตามระยะเวลา  ความร้อน หรือแสงยูวี เป็นต้น

1. Injection Molding

คล้ายกับวัสดุเทอร์โมพลาสติกทั่วไป ต่างตรงแบ่งเป็น 2 ส่วนใหญ่ๆคือ ช่วงของการ Injection ที่ต้องเตรียมวัสดุให้มีความหนืดลง สามารถไหลเข้าไปตามช่องว่างที่ต้องการได้ และช่วงของการ Crosslink/Curing ที่ต้องการให้ตัววัสดุคงรูปร่างที่ต้องการ ซึ่งมีทั้งความร้อน (ยางธรรมชาติ) หรือเคมี

1.1 Reaction Injection Molding (RIM)

RIM เป็นเทคนิคการฉีดที่เหมาะกับเทอร์โมเซตติ้งที่มีความหนืดต่ำมาก เช่น พอลิยูรีเทน โดยมีส่วนที่บรรจุอยู่ 2 ชนิด เข้ามาผสมกันและฉีดเข้าสู่แม่พิมพ์อุณหภูมิประมาณ 80-90 องศาเซลเซียส เพื่อให้คงรูป 

1.2 Rubber/Elastomer Injection Molding

สำหรับวัสดุยางธรรมชาติ และยางสังเคราะห์ ใน่ชวงของการฉีด อุณหภูมิในช่วงของชุดฉีดจะอยู่ราวๆ 80-90 องศาเซลเซียส เพื่อให้ยางสามารถไหลเข้าไปยังแม่พิมพ์ได้ ซึ่งตัวแม่พิมพ์จะมีการตั้งอุณหภูมิประมาณ 150-180 องศาเซลเซียส เพื่อให้เกิดการ Crosslink  ซึ่งจะแตกต่างกับการฉีดพลาสติกที่คุ้นเคยกัน

2. Compression Molding

  • กระบวนการอัดขึ้นรูปเทอร์โมเซตติ้ง  ก็ไม่ได้มีความต่างจากการฉีด โดยเปลี่ยนช่วงของการเริ่มต้นวัสดุจากการฉีด เป็นการวางวัสดุเริ่มต้น ซึ่งมีการเรียกหลายชื่อ เช่น Charge, Preform, Compund ไว้ในแม่พิมพ์ แล้วใช้แรงดันอัดให้ไหลเข้าไปในเบ้าแม่พิมพ์ บางครั้งเพื่อลดแรงดันที่ใช้อาจะมีการทำร่องระบายอากาศเพื่อไล่อากาศออกขณะปิดแม่พิมพ์
  • อุณหภูมิของแม่พิมพ์ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุที่ขึ้นรูปมีตั้งแต่ 90-200 องศาเซลเซียส
Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #2 Thermoset
  • บางกรณีที่ชิ้นงานมีความซับซ้อน ต้องใช้กระบวนการฉีด แต่ด้วยต้นทุนที่จำกัด จึงมีการออกแบบระบบขึ้นรูป โดยใช้การอัดแทนการฉีด เรียกว่า Transfer Molding
  • โดยมีส่วนด้านบนที่เพิ่มมาสำหรับงานตัววัสดุเริ่มต้น (Charge) ใช้แม่พิมพ์ดันให้ไหลผ่านช่องเล็กๆคล้ายรูฉีด เข้าสู่แม่พิมพ์ ซึ่งจะควบคุมปริมาณและการไหลได้ดีกว่า
Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #2 Thermoset

3. Casting

เป็นกระบวนการที่คุ้นเคยในการผลิตชิ้นงานจากเรซิน หรือวัสดุเทอร์โมเซตติ้ง อื่นๆที่มีสถานะเริ่มต้นเป็นของเหลว หรือของหนืด มักประกอบด้วยส่วนผสมหลัก ตัวทำให้แข็ง และสารเติมแต่งเพื่อให้เกิดสมบัติพิเศษเข้าด้วยกัน เทเข้าไปยังแม่พิมพ์ที่มีรูปร่างตามต้องการ

4. 3D Printing

กระบวนการที่กล่าวมาข้างต้น ต้องใช้แม่พิมพ์ในการขึ้นรูปทั้งหมด ซึ่งอาจไม่เหมาะสมกับการทำงานต้นแบบเพียง 1 ชิ้น หรือการผลิตจำนวนน้อยๆ อีกกรณีคือชิ้นงาน ผลิตภัณฑ์ มีรูปร่างที่ซับซ้อนมากๆ เปิดพิมพ์ไม่ได้ เทคโนโลยี 3D Printing ก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจในปัจจุบัน ซึ่งตัวเครื่องงมีให้เลือกตั้งแต่ราคาหลักพัน จนไปถึงหลักล้านบาท

4.1 Resin 3D PRinter

เป็นเทคโนโลยีที่ราคาเริ่มต้นหลักพัน โดยส่วนใหญ่เป็นการขึ้นรูปโดยฉายแสง UV ไปยังเรซินทีละชั้น จนได้แบบตามต้องการ โดยรูปแบบหรือส่วนของการฉายแสงนั้นมีหลายแบบ สามารถอ่านเพิ่มเติมได้ในบทความ”Resin 3D Printer มีกี่แบบแตกต่างกันอย่างไร ?

Polymer Processing เทคโนโลยีการแปรรูปพอลิเมอร์มีอะไรบ้าง #2 Thermoset

4.2 Silicone 3D Printing

ซิลิโคนเป็นวัสดุสังเคราะห์ที่มีการใช้งานเยอะมาก และมีหลากหลายสมบัติขึ้นกับการปรับแต่งสูตร ส่วนกระบวนการพิมพ์ 3 มิติ มักใช้เป็นกระบอกฉีด ฉีดตัววัสดุลงมาทีละชั้นให้เป็นรูปร่างตามแบบ ยิ่งเครื่องราคาสูงความแม่นยำและปริมาตรในการฉีดก็จะยิ่งมากขึ้น อ่านรายละเอียดเกี่ยวกับการพิมพ์วัสดุกลุ่มนี้ได้ที่ “3D Printing Silicone and PU

บริษัทที่มีความเชี่ยวชาญ และเครื่องระดับอุตสาหกรรมเช่น Germanreprap รุ่น L320 ที่รองรับซิลิโคน และวัสดุชนิดหนืดหลายชนิด

Leave a Comment

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

Share on facebook
Facebook
Share on google
Google+
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on pinterest
Pinterest

สนใจเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

เรามีเครื่องที่ตอบโจทย์การใช้งานทุกประเภท ตั้งแต่บุคคลเริ่มต้นจนไปถึงอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ พร้อมให้คำแนะนำการใช้งาน และวัสดุที่เหมาะสม เพื่อให้คุ้มค่าการลงทุนมากที่สุด

ติดตามข่าวสารและบทความ

บทความน่าสนใจอื่นๆ