Proses pencetakan injeksi mengacu pada metode memproduksi produk setengah-jadi dengan bentuk tertentu melalui operasi seperti pemberian tekanan, injeksi, pendinginan, dan pengeluaran bahan mentah cair. Proses inilah yang menjadi sumber produksi produk perusahaan pengemasan kosmetik. Kualitas produk setengah jadi ini menentukan stabilitas proses selanjutnya dan kualitas produk akhir, menjadikannya prosedur utama untuk memaksimalkan keuntungan perusahaan.
Selama bertahun-tahun, para profesional cetakan injeksi telah mengatasi berbagai tantangan, khususnya dalam mengatasi cacat umum pada produk berdinding tipis atau tebal-seperti penyusutan, garis las, tanda aliran, gelembung udara, titik mengkilap, dan lengkungan. Singkatnya, proses pencetakan injeksi terutama berfokus pada penyelesaian dua aspek berikut:
I. Aliran Proses
Alur prosesnya meliputi empat tahap: pengisian, pengepakan, pendinginan (plastisisasi), dan ejeksi. Tahapan-tahapan ini secara langsung menentukan kualitas cetakan produk dan membentuk proses yang lengkap dan berkesinambungan.
(1) Tahap Pengisian
Pengisian adalah langkah pertama dalam keseluruhan siklus pencetakan injeksi. Dimulai saat cetakan ditutup dan injeksi dimulai, dan berakhir ketika sekitar 95% rongga cetakan terisi. Secara teoritis, waktu pengisian yang lebih singkat menghasilkan efisiensi pencetakan yang lebih tinggi. Namun, dalam praktiknya, waktu pencetakan atau kecepatan injeksi dibatasi oleh banyak kondisi, khususnya terlihat pada produk-berdinding tebal.
Pengisian-Kecepatan Tinggi:Selama-pengisian berkecepatan tinggi, laju gesernya tinggi. Karena efek penipisan geser, viskositas plastik menurun, sehingga mengurangi hambatan aliran secara keseluruhan. Pemanasan kental lokal juga menipiskan lapisan yang mengeras. Oleh karena itu, selama tahap kontrol aliran, metode pengisian sering kali bergantung pada volume yang akan diisi. Pada tahap ini, efek penipisan geser dari lelehan biasanya signifikan, sedangkan efek pendinginan dinding tipis kurang terlihat. Oleh karena itu, pengaruh kecepatan mendominasi, sehingga membuat metode ini cocok untuk-produk berdinding tipis.
Pengisian-Kecepatan Rendah:Dalam pengisian kecepatan rendah yang konduksi-terkendali-, laju gesernya lebih rendah, viskositas lokalnya lebih tinggi, dan hambatan alirannya lebih besar. Karena laju pengisian ulang plastik panas lebih lambat, alirannya lebih bertahap, sehingga efek konduksi panas lebih terasa. Panas dengan cepat terbawa oleh dinding cetakan yang dingin. Ditambah dengan pemanasan kental yang minimal, lapisan yang dipadatkan menjadi lebih tebal, sehingga semakin meningkatkan hambatan aliran di area dinding yang lebih tipis. Oleh karena itu, metode pengisian ini cocok untuk-produk berdinding tebal, dan juga dapat digunakan ketika suhu cetakan relatif tinggi.
(2) Tahap Pengepakan
Peran tahap pengepakan adalah untuk terus memberikan tekanan untuk memadatkan lelehan dan meningkatkan kepadatan plastik, sebagai kompensasi terhadap perilaku penyusutan plastik.
Selama pengepakan, karena rongga cetakan sudah terisi plastik, tekanan balik dari lelehan menjadi tinggi. Selama pemadatan pengepakan, sekrup mesin injeksi hanya dapat bergerak maju secara perlahan sedikit demi sedikit, dan laju aliran plastik juga relatif lambat. Aliran ini disebut sebagai aliran pengepakan. Selama tahap pengepakan, saat plastik mendingin dan mengeras lebih cepat pada dinding cetakan, viskositas lelehan meningkat dengan cepat, sehingga menimbulkan resistensi yang signifikan di dalam rongga cetakan. Pada tahap pengepakan selanjutnya, kepadatan material terus meningkat, dan bagian plastik secara bertahap mulai terbentuk. Keadaan pengepakan harus dipertahankan sampai gerbang mengeras dan tersegel. Pada titik ini, tekanan rongga mencapai nilai tertinggi selama tahap pengepakan.
Selama pengepakan, karena tekanan yang relatif tinggi, plastik menunjukkan karakteristik kompresibel. Di area dengan tekanan lebih tinggi, plastik lebih padat dan padat; di area bertekanan rendah, plastiknya lebih longgar dan kurang padat. Oleh karena itu, distribusi kepadatan bervariasi menurut lokasi dan waktu. Selama pengepakan, kecepatan aliran plastik sangat rendah, dan aliran tidak lagi berperan dominan; tekanan merupakan faktor utama yang mempengaruhi proses pengepakan. Karena rongga cetakan sudah diisi dengan plastik selama pengepakan, lelehan yang mengeras secara bertahap bertindak sebagai media transmisi tekanan. Tekanan dalam rongga cetakan disalurkan melalui plastik ke permukaan dinding cetakan, yang dapat membantu meningkatkan kilap permukaan produk.
(3) Tahap Pendinginan (Plastisisasi)
Dalam cetakan injeksi, desain sistem pendingin sangat penting. Hal ini karena produk plastik yang dicetak harus memiliki molekul plastik yang mengkristal dan dipadatkan hingga kekakuan tertentu untuk menghindari deformasi yang disebabkan oleh gaya luar selama ejeksi. Karena waktu pendinginan mencakup 70% hingga 80% dari keseluruhan siklus pencetakan,-sistem pendingin yang dirancang dengan baik dapat mempersingkat waktu pencetakan secara signifikan dan meningkatkan produktivitas pencetakan injeksi.
Di dalam cetakan, panas dari plastik di dalam rongga dipindahkan melalui konduksi panas melalui rangka cetakan ke saluran air pendingin, kemudian dikeluarkan secara konveksi panas melalui fluida pendingin. Sejumlah kecil panas yang tidak terbawa oleh air pendingin terus mengalir di dalam cetakan dan akhirnya hilang ke udara saat bersentuhan dengan lingkungan luar.
Siklus pencetakan injeksi meliputi waktu penutupan cetakan, waktu pengisian, waktu pengepakan, waktu pendinginan (di bawah waktu suhu leleh), dan waktu ejeksi. Diantaranya, waktu pendinginan menempati proporsi terbesar, yaitu 70% hingga 80%. Oleh karena itu, waktu pendinginan secara langsung mempengaruhi lamanya siklus pencetakan produk plastik dan hasil produksi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju pendinginan produk meliputi:
Desain produk plastik.
Ketebalan dinding produk plastik; dinding yang lebih tebal menghasilkan waktu pendinginan yang lebih lama.
Faktor-faktor yang mempengaruhi pendinginan cetakan:
Bahan Cetakan:Termasuk material inti cetakan, rongga, dan dasar cetakan, yang sangat mempengaruhi laju pendinginan. Semakin tinggi konduktivitas termal bahan cetakan, semakin efektif bahan tersebut dalam memindahkan panas dari plastik per satuan waktu, sehingga waktu pendinginan menjadi lebih singkat.
Konfigurasi Saluran Air Pendingin:Semakin dekat saluran pendingin ke rongga, semakin besar diameternya, dan semakin besar jumlahnya, semakin baik efek pendinginannya dan semakin pendek waktu pendinginannya.
Laju Aliran Pendingin:Laju aliran pendingin yang lebih tinggi (umumnya idealnya mencapai aliran turbulen) meningkatkan pembuangan panas melalui konveksi panas.
Properti Pendingin:Viskositas dan konduktivitas termal cairan pendingin juga mempengaruhi efisiensi perpindahan panas cetakan. Viskositas cairan pendingin yang lebih rendah, konduktivitas termal yang lebih tinggi, dan suhu yang lebih rendah menghasilkan kinerja pendinginan yang lebih baik.
Pendinginan cetakan dapat memanfaatkan komponen cetakan-logam-tiga dimensi untuk membuat struktur saluran pendinginan tiga-dimensi yang kompleks untuk mencapai efek pendinginan yang lebih baik.
(4) Tahap Ejeksi
Ejeksi adalah langkah terakhir dalam siklus pencetakan injeksi. Meskipun produk telah memadat dan terbentuk, ejeksi masih berdampak signifikan terhadap kualitas produk. Metode ejeksi yang tidak tepat dapat menyebabkan cacat seperti deformasi produk akibat gaya ejeksi yang tidak merata.
Metode ejeksi utama ada dua: ejeksi pin ejektor dan ejeksi pelat stripper. Saat mendesain cetakan, metode ejeksi yang tepat harus dipilih berdasarkan karakteristik struktural produk untuk memastikan kualitas produk.
Untuk cetakan yang menggunakan ejektor pin ejektor, pin harus disusun serata mungkin dan ditempatkan di tempat yang ketahanan ejektornya paling besar dan bagian plastiknya memiliki kekuatan dan kekakuan maksimum untuk menghindari deformasi atau kerusakan.
Pelat pengupas umumnya digunakan untuk wadah-rongga dalam,-berdinding tipis, dan produk transparan yang tidak boleh diberi tanda pin ejektor. Metode ini memiliki gaya ejeksi yang besar dan seragam, gerakan yang halus, dan tidak ada tanda yang terlihat signifikan.
II. Parameter Proses
Lima elemen kunci cetakan injeksi adalah: tekanan, waktu, kecepatan, suhu, dan ukuran tembakan.
(1) Tekanan Injeksi
Tekanan injeksi adalah tekanan silinder hidrolik yang disalurkan melalui sekrup mesin injeksi ke lelehan plastik. Didorong oleh tekanan ini, lelehan plastik memasuki cetakan melalui nosel mesin injeksi, melewati sariawan dan pelari, dan memasuki rongga cetakan. Proses ini merupakan tahap pengisian injeksi. Ada tekanan untuk mengatasi hambatan selama aliran lelehan, memastikan proses pengisian berjalan lancar.
Selama injeksi, tekanan tertinggi pada nosel mesin injeksi dan terendah pada bagian depan lelehan. Tekanan secara bertahap berkurang sepanjang jalur dari bagian depan lelehan kembali ke nosel.
Banyak faktor yang mempengaruhi tekanan pengisian lelehan:
A. Faktor material, seperti jenis dan kekentalan plastik.
B. Faktor struktural, seperti sistem cold/hot runner, jumlah dan lokasinya, bentuk rongga cetakan, dan ketebalan dinding produk.
C. Elemen parameter proses.
Hal ini mencerminkan bahwa tekanan injeksi tidak seharusnya berperan dominan dalam-pencetakan produk berdinding tipis namun sangat penting dalam-pencetakan injeksi produk berdinding tebal. Hal ini juga dapat memainkan peran penting dalam mengatasi cacat produk seperti penyusutan, garis las, dan gelembung udara. Pengaturan tekanan yang wajar bergantung pada koordinasi kecepatan dan waktu pengisian. Selama injeksi, pengaturan tekanan pengepakan juga sangat penting. Menjelang akhir injeksi, nosel mesin terus memasukkan material ke dalam rongga untuk mengisi volume yang tersisa akibat penyusutan produk. Jika tekanan pengepakan tidak diterapkan setelah rongga diisi, produk akan menyusut sekitar 25%, terutama di area berdinding tebal, di mana penyusutan berlebihan dapat membentuk bekas tenggelam. Tekanan pengepakan umumnya sekitar 85% dari tekanan pengisian maksimum, meskipun hal ini harus ditentukan berdasarkan kondisi sebenarnya.
(2) Waktu Injeksi
Waktu injeksi yang dimaksud di sini adalah waktu yang diperlukan lelehan plastik untuk mengisi rongga, waktu yang diperlukan lelehan untuk menjadi plastis, dan waktu pendinginan. Ini tidak termasuk waktu tambahan seperti pembukaan dan penutupan cetakan. Pengaturan waktu ini secara wajar sangat mempengaruhi kualitas produk. Meskipun waktu injeksi bukan merupakan proporsi terbesar dari siklus pencetakan, penyesuaian waktu injeksi memainkan peran penting dalam mengendalikan tekanan pada gerbang, pelari, dan rongga. Waktu injeksi yang wajar memfasilitasi pengisian lelehan yang ideal dan sangat menentukan untuk meningkatkan kualitas permukaan produk dan mengurangi toleransi dimensi. Waktu injeksi jauh lebih singkat dibandingkan waktu pendinginan, kira-kira 1/10 waktu pendinginan. Rasionya meningkat seiring dengan tebalnya dinding produk. Pola ini dapat menjadi dasar untuk memperkirakan total waktu pencetakan suatu komponen plastik.
(3) Kecepatan Injeksi
Hubungan erat antara kecepatan injeksi dan kualitas produk menjadikannya parameter kunci dalam cetakan injeksi. Dengan menentukan titik awal, tengah, dan akhir segmen kecepatan pengisian serta mencapai transisi yang mulus antar titik yang dikehendaki, kecepatan permukaan lelehan yang stabil dapat dipastikan. Ini menghasilkan orientasi molekul yang diinginkan dan meminimalkan tekanan internal. Oleh karena itu, ketika mengatur parameter kecepatan selama debugging proses produk, pendekatan berikut disarankan:
Kecepatan permukaan fluida harus konstan.
Injeksi cepat harus digunakan untuk mencegah kristalisasi lelehan.
Pengaturan kecepatan injeksi harus mempertimbangkan area kritis (misalnya pelari), melambat di gerbang sementara mengisi dengan cepat di tempat lain.
Kecepatan injeksi harus segera dihentikan setelah rongga terisi untuk mencegah-pengemasan berlebihan, kilatan cahaya, dan tegangan sisa.
Berdasarkan struktur produk, dikombinasikan dengan derajat kristalisasi aktual, sesuaikan parameter kecepatan injeksi tinggi dan rendah untuk area berdinding tipis/tebal dan di mana arah aliran lelehan berubah.
Koordinasi yang erat dengan elemen lain dari kondisi pencetakan sangatlah penting.
(4) Suhu Injeksi
Suhu injeksi merupakan faktor penting yang mempengaruhi tekanan dan kecepatan injeksi. Barel mesin injeksi umumnya memiliki 5-6 zona pemanasan. Setiap bahan baku memiliki suhu pemrosesan yang sesuai. Selain parameter suhu yang dikuasai melalui pengalaman praktis, pengaturannya juga dapat didasarkan pada data yang diberikan oleh pemasok bahan baku yang dikombinasikan dengan kondisi mesin sebenarnya.
Suhu injeksi harus dikontrol dalam kisaran tertentu. Jika suhu terlalu rendah, lelehan akan mengalami plastisisasi yang buruk, sehingga mempengaruhi kualitas bagian cetakan dan meningkatkan kesulitan proses. Jika suhu terlalu tinggi, bahan baku mudah terurai. Dalam cetakan injeksi sebenarnya, suhu leleh seringkali lebih tinggi dari suhu barel. Perbedaannya tergantung pada laju injeksi dan sifat material. Hal ini disebabkan oleh tingginya panas yang dihasilkan oleh geseran saat lelehan melewati nosel injeksi.
(5) Ukuran Bidikan
Dalam cetakan injeksi, ukuran bidikan yang wajar mengatur pengaturan elemen parameter proses lainnya. Selama debugging proses produk, bantalan leleh (sisa ukuran bidikan) harus diatur sehingga setelah pengisian produk selesai, posisi sekrup menyisakan bantalan sekitar 15-20mm. Jika terlalu mendekati nol, ujung cincin pemeriksa sekrup akan cepat aus, dan stabilitas dimensi produk tidak dapat dijamin. Jika bantalan terlalu besar, sisa lelehan berlebih yang berada di dalam laras terlalu lama dapat menyebabkan perubahan warna pada pengambilan gambar berikutnya, dan meningkatkan kemungkinan terbentuknya gas karena penguraian lelehan akibat waktu tinggal yang lama.
Selama plastisisasi, tekanan balik secara langsung mempengaruhi ukuran bidikan. Tekanan balik mengacu pada tekanan yang harus diatasi ketika sekrup ditarik kembali selama persiapan lelehan. Penggunaan tekanan balik yang tinggi bermanfaat untuk dispersi warna dan peleburan plastik, sehingga meningkatkan kepadatan lelehan dalam tong. Namun, hal ini juga memperpanjang waktu retraksi sekrup (jika melebihi waktu pendinginan, hal ini meningkatkan siklus injeksi produk). Jika kecepatan putaran sekrup ditingkatkan, sekrup dapat memerangkap udara dari celah antara butiran plastik yang dikompresi ke dalam lelehan di dalam laras, yang kemudian disuntikkan ke dalam rongga cetakan. Untuk produk yang lebih tebal, hal ini meningkatkan kemungkinan terbentuknya gelembung udara di dalam dinding dan menambah beban daya mesin injeksi. Oleh karena itu, ketika melakukan plastisisasi bahan umum, tekanan balik harus lebih rendah, umumnya tidak melebihi 20% dari tekanan injeksi, dengan sedikit air liur meleleh di nosel yang ideal.
Singkatnya, untuk meningkatkan teknologi pencetakan injeksi, pertama-tama kita harus memahami prinsip dan proses pencetakan injeksi. Kedua, seseorang harus dengan terampil mengoordinasikan lima elemen kunci-tekanan, waktu, kecepatan, suhu, dan ukuran bidikan-selama proses debug. Hanya dengan cara ini elemen-elemen ini dapat saling melengkapi dalam proses, sehingga menghasilkan parameter proses yang optimal untuk produk.