Injeksjonsstøping er en produksjonsprosess som er mye brukt til å produsere gjenstander fra leker og plast-pyntegjenstander til karosseripaneler, vannflasker og etui til mobiltelefoner. En flytende plast tvinges inn i en form og herdes - det høres enkelt ut, men er en kompleks prosess. Væskene som brukes varierer fra varmt glass til en rekke plast - termohærdende og termoplastisk.
Historie
Den første sprøytestøpesmaskinen ble patentert i 1872, og celluloid ble brukt til å produsere enkle hverdagsgjenstander som hårkam.
Rett etter andre verdenskrig ble en mye forbedret sprøytestøpsprosess utviklet - 'skrueinnsprøytning' og er den mest brukte teknikken i dag. Dets oppfinner, James Watson Hendry, utviklet senere 'blow blowing' som brukes for eksempel til å produsere moderne plastflasker.
Typer plast
Plastene som brukes i sprøytestøping er polymerer - kjemikalier - enten termohærdende eller termoplastiske. Termohærdende plast settes ved påføring av varme eller gjennom en katalytisk reaksjon. Når de er herdet, kan de ikke fjernes om og brukes igjen - herdeprosessen er kjemisk og irreversibel. Termoplast kan imidlertid varmes opp, smeltes og brukes på nytt.
Termohærdende plast inkluderer epoksy, polyester og fenolharpikser, mens termoplast inkluderer nylon og polyetylen. Det er nesten tjue tusen plastforbindelser tilgjengelig for sprøytestøping, noe som betyr at det er en perfekt løsning for nesten ethvert støpebehov.
Glass er ikke en polymer, og det passer derfor ikke til den aksepterte definisjonen av termoplast - selv om det kan smeltes og resirkuleres.
Molden
Forming av muggsopp har historisk sett vært et dyktig håndverk ('die-making'). En form er vanligvis i to hovedforsamlinger klemt sammen i en presse. Å lage en form krever ofte kompleks design, flere maskinoperasjoner og høy grad av ferdighet.
Verktøyet er vanligvis stål eller beryllium kobber som brukes til å lage mugg krever varmebehandling for å herde det. Aluminium er billigere og enklere å maskinere og kan brukes til kortere driftsproduksjon. I dag har datamaskinstyrt fresing og gnist erosjon ('EDM') teknikker muliggjort en høy grad av automatisering av prosessen med å produsere mold.
Noen muggsopp er designet for å produsere flere beslektede deler - for eksempel et modellflysett - og disse er kjent som familieformer. Andre muggutforminger kan ha flere eksemplarer ('inntrykk') av den samme artikkelen produsert i ett 'skudd' - det vil si en injeksjon av plast i formen.
Hvordan sprøytestøping fungerer
Det er tre hovedenheter som utgjør en sprøytestøpemaskin - matebeholderen, varmeapparatet og stammen. Plasten i beholderen er i kornformet eller pulverform, selv om noen materialer som silikongummi kan være en væske og kanskje ikke krever oppvarming.
Når den er i varm væskeform, tvinger stammen ('skruen') væsken i den tettklemte formen og væsken setter seg. Mer tyktflytende smeltet plast krever høyere trykk (og høyere trykkbelastning) for å tvinge plasten inn i hver sprekk og hjørne. Plasten avkjøles når metallformen leder varme bort, og deretter sykles pressen for å fjerne støpet.
Imidlertid, for termohærdende plast, vil formen bli oppvarmet for å sette plasten.
Fordeler med sprøytestøping
Injeksjonsstøping gjør det mulig å produsere komplekse former, hvorav noen kan være nær umulige å produsere økonomisk på noen annen måte.
Det brede spekteret av materialer muliggjør nesten nøyaktig samsvar med de fysiske egenskapene som artikkelen krever, og flerlags støping muliggjør skreddersøm av mekaniske egenskaper og attraktivt visuelt utseende - selv i en tannbørste
I volum er det en rimelig prosess, uten tvil med minimal miljøpåvirkning. Det er lite skrot som er opprettet i denne prosessen, og skrap som produseres, og blir malt på nytt og brukt på nytt.
Ulemper ved sprøytestøping
Investeringen i verktøy - å lage formen - krever typisk høyvolumproduksjon for å gjenvinne investeringen, selv om dette avhenger av den aktuelle artikkelen.
Å produsere verktøyet tar utviklingstid, og noen deler egner seg ikke lett til en praktisk mold-design.
Injeksjonsstøpingens økonomi
En høykvalitetsform, selv om den er relativt høy, vil være i stand til å slå hundretusener 'inntrykk' ut.
Plasten i seg selv er ganske billig og til tross for energien som kreves for å varme opp plasten og sykle trykk (for å fjerne hvert inntrykk), prosessen kan være økonomisk for selv de mest grunnleggende elementene som flaske caps.
Billig sprøytestøping har ført til slutt disponibelhet - for eksempel barberhøvler og kulepenner.
Med flere hundre nye plastforbindelser som blir utviklet hvert år og moderne muggfremstillingsteknikker, er det sikkert at injeksjonsstøping fortsetter å øke i bruk de neste femti årene. Selv om termohærdende plast ikke kan gjenvinnes, er bruken deres, spesielt for komponenter med høy presisjon, også satt til å vokse.