A fröccsöntés egy gyártási folyamat, amelyet széles körben használnak termékek gyártására, játékokból és műanyag csecsebecsékből az autótestekhez, víztartályokhoz és mobiltelefonok tokjaihoz. A folyékony műanyagot préselik formába és kikeményedik - egyszerűnek hangzik, de összetett folyamat. A felhasznált folyadékok meleg üvegtől és különböző műanyagoktól függően változnak - hőre keményedő és hőre lágyuló.
Történelem
Az első fröccsöntőgépet 1872-ben szabadalmaztatta, és a celluloidot egyszerű mindennapi cikkek, például hajfésűk előállításához használták.
Közvetlenül a második világháború után sokkal továbbfejlesztett fröccsöntési eljárást fejlesztettek ki - a „csavar fröccsöntést”, amely manapság a legszélesebb körben alkalmazott módszer. Kutatója, James Watson Hendry később kifejlesztette a „fúvásos öntést”, amelyet például modern műanyag palackok előállításához használnak.
A műanyag típusai
A fröccsöntéshez használt műanyagok polimerek - vegyszerek - akár hőre keményedő, akár hőre lágyuló műanyagok. A hőre keményedő műanyagokat hő alkalmazásával vagy katalitikus reakcióval állítják be. Keményedés után nem lehet újraolvasztani és újra felhasználni - a kikeményedési folyamat kémiai és visszafordíthatatlan. A hőre lágyuló műanyagok azonban felmelegíthetők, megolvaszthatók és újra felhasználhatók.
A hőre keményedő műanyagok közé tartozik epoxi, poliészter és fenolos gyanták, míg a hőre lágyuló műanyagok tartalmaznak a nejont és a polietilént. Már közel húszezer műanyag vegyület áll rendelkezésre fröccsöntéshez, ami azt jelenti, hogy tökéletes megoldás van szinte bármilyen formázási igényhez.
Az üveg nem polimer, és így nem felel meg a hőre lágyuló művek elfogadott meghatározásának - bár megolvasztható és újrahasznosítható.
A penész
Az öntőformák előállítása történelmileg magasan képzett kézműves („die-making”). Az öntőforma általában két fő egységből van összekapcsolva egy sajtóban. A forma előállítása gyakran összetett tervezést, többféle gépi műveletet és magas szintű készséget igényel.
A szerszám általában acélból vagy berillium-rézből áll, amelyet a penészkészítéshez hőkezeléssel kell megkötni. Alumínium olcsóbb és könnyebben megmunkálható, és rövidebb távon is felhasználható. Manapság a számítógépes vezérlésű őrlési és szikraeróziós (EDM) technikák lehetővé tették a penészgyártás magas szintű automatizálását.
Egyes formákat több, egymással összefüggő alkatrész előállítására tervezték - például egy repülőgép-modell-készletet - és ezeket családi formáknak nevezik. Más formatervezési mintáknak ugyanazon cikkből több példányban („lenyomatok”) lehet egy „lövedékben”, azaz egy műanyag befecskendezése az öntőformába.
Hogyan működik a fröccsöntés
Három fő egység alkotja a fröccsöntő gépet - az adagoló garat, a fűtőtest hordója és a henger. A garatban lévő műanyag granulátum vagy por alakban van, bár egyes anyagok, például a szilikonkaucsuk folyékony lehet, és nem szükséges, hogy melegítsék.
Miután forró folyadék formájában van, a kosár („csavar”) a folyadékot szorosan rögzített formába kényszeríti, és a folyadék összeáll. A viszkózusabb olvadt műanyagok nagyobb nyomást (és nagyobb nyomásterhelést) igényelnek, hogy a műanyagot minden hasadékba és sarokba benyomják. A műanyag lehűl, miközben a fém forma hőt vezet, majd a sajtológépet ciklikusan eltávolítják a forma.
A hőre keményedő műanyagok esetében azonban az öntőformát fel kell hevíteni a műanyag rögzítéséhez.
A fröccsöntés előnyei
A fröccsöntés lehetővé teszi az összetett formák gyártását, amelyek közül néhányat talán lehetetlen előállítani más módon.
Az anyagok széles választéka lehetővé teszi a cikkben megkövetelt fizikai tulajdonságok szinte pontos összehangolását a többrétegű öntés lehetővé teszi a mechanikai tulajdonságok és vonzó vizuális megjelenés testreszabását - még a fogkefe
Mennyiségében alacsony költségű folyamat, vitathatatlanul minimális környezeti hatással. Kevés hulladék keletkezik ebben a folyamatban, és keletkezik olyan hulladék, amelyet újra őrölnek és újra felhasználnak.
A fröccsöntés hátrányai
A szerszámkészítésbe - az öntőformába történő beruházás - általában nagy mennyiségű termelést igényel a beruházás megtérülése, bár ez az adott cikktől függ.
A szerszámok elkészítése fejlesztési időt vesz igénybe, és egyes alkatrészek nem felelnek meg praktikus formatervezésnek.
A fröccsöntés közgazdaságtan
A jó minőségű penész, bár viszonylag magas költségekkel, százezrek „benyomások” készítésére lesz képes.
Maga a műanyag meglehetősen olcsó és annak ellenére, hogy a műanyag felmelegítéséhez és a körforgáshoz szükséges energia szükséges nyomja meg (az egyes benyomások eltávolításához), a folyamat gazdaságos lehet még a legalapvetőbb termékek, például a palack esetében is sapkák.
Az olcsó fröccsöntés végül az eldobhatóság - például borotva és golyóstoll.
Ha évente több száz új műanyag vegyületet fejlesztenek ki, és korszerű formázási technikákat fejlesztnek, a fröccsöntés biztosan folytatja a felhasználás növekedését az elkövetkező ötven évben. Noha a hőre keményedő műanyagok nem újrahasznosíthatók, felhasználásuk, különösen a nagy pontosságú alkatrészeknél, növekedni fog.