Hvad er sprøjtestøbning?

I filmen The Graduate fra 1967 gav Mr. Robinson et enkelt karriereråd til Benjamin Braddock, der blev spillet af Dustin Hoffman: "Plast." Det ser ud til, at Robinson havde den rigtige idé. Den industrielle videnskab om at omdanne plastharpikser til nyttige ting gennem sprøjtestøbningsprocessen har haft en enorm indflydelse på industrien og på de fleste af vores liv.

Den sprøjtestøbningsproces blev først designet i 1930'erne og var oprindeligt baseret på design af metalstøbning. Sprøjtestøbning giver mange fordele i forhold til alternative fremstillingsmetoder, herunder minimalt tab af skrot (da skrotstykker kan smeltes og genbruges) og minimale krav til efterbehandling. Sprøjtestøbning adskiller sig fra metalstøbning ved, at smeltede metaller blot kan hældes; plastharpikser skal indsprøjtes med kraft.

Processen bruger store sprøjtestøbemaskinersom fører harpiksen gennem seks hovedprocesser for at producere alt fra computerdele til Halloween-edderkopper af plast. Selv om en sprøjtestøbemaskine er et komplekst stykke udstyr, består den af to grundlæggende elementer, indsprøjtningsenheden og fastspændingsenheden.

Processen starter med en form, som spændes fast under tryk for at imødekomme indsprøjtnings- og afkølingsprocessen. Derefter føres pelleterede harpikser ind i maskinen efterfulgt af de relevante farvestoffer. Harpikserne falder derefter ned i en indsprøjtningstønde, hvor de opvarmes til et smeltepunkt og derefter sprøjtes ind i formen gennem enten en skrue eller en stampeanordning.

Derefter kommer boligfasen, hvor den smeltede plast er indeholdt i formen, og der anvendes hydraulisk eller mekanisk tryk for at sikre, at alle hulrum i formen er fyldt. Plasten får derefter lov til at køle af i formen, som derefter åbnes ved at adskille de to halvdele af formen. I det sidste trin skubbes plastdelen ud af formen med udstødningsstifter. Den færdige del kan indeholde uvedkommende dele, der kaldes runners, som skæres af og genbruges. Hele processen er cyklisk med cyklustider på mellem ti og 100 sekunder, afhængigt af den nødvendige køletid.

Sprøjtestøbningsprocessen kræver nogle komplekse beregninger. Hver enkelt type harpiks har en krympningsværdi, der skal tages højde for, og formen skal kompensere for den. Hvis denne værdi ikke er præcist bestemt, vil det endelige produkt have en forkert størrelse eller indeholde fejl. Typisk kompenseres der for dette ved først at fylde formen med harpiks, holde den under tryk og derefter tilsætte mere harpiks for at kompensere for sammentrækningen. Andre komplikationer kan være brændte dele som følge af, at smeltetemperaturen er indstillet for højt, skævheder som følge af en ujævn overfladetemperatur eller ufuldstændig fyldning på grund af et for langsomt indsprøjtningsslag.

Sprøjtestøbeforme selv kan være overraskende dyre, nogle gange op mod $100.000. Hvis det ønskede antal dele er stort nok, bliver formomkostningerne dog relativt ubetydelige, og de resulterende plastdele er meget rimelige i pris. Nogle forme er lavet med mere end et hulrum; disse multikavitetsforme koster mere end deres modstykker med et enkelt hulrum, men på grund af øget produktionseffektivitet minimeres omkostningerne pr. del.

Sprøjtestøbning kan bruges med en række forskellige plastharpikser. De mest populære harpikser til denne type støbning omfatter: polypropylen (PP), polyethylen (PE) og ABS. Hver harpiks har sine egne fordele og ulemper og vælges ud fra de ønskede egenskaber ved den endelige del.