Hot Runner System
ระบบทางวิ่งร้อนในแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก
Hot runner system คือ ระบบทางวิ่งร้อนที่พัฒนามาจากระบบ 2&3 plates จะมีการเพิ่มอุปกรณ์ คือ Manifold, Nozzle, Heater, Thermocouple, Temperature Control Unit โดยจะทำการติดตั้ง Manifold และ Nozzle ทำให้มีการให้ความร้อนบริเวณทางวิ่ง (Runner) และบริเวณหัวฉีด โดยขณะทำการฉีดน้ำพลาสติก พลาสติกเหลวจะไหลเข้าสู่ทางเข้าแม่พิมพ์ (Gate) แล้วไหลเข้าสู่คาวิตี้ (Cavity) ของแม่พิมพ์หลังจากนั้นน้ำพลาสติกเหลวในคาวิตี้จะแข็งตัวเป็นชิ้นงาน แต่น้ำพลาสติกเหลวในระบบทางวิ่งที่มีการให้ความร้อนจะไม่แข็งตัวเพราะจะมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของพลาสติกที่ใช้ จึงไม่มี Sprue & Runner ติดมากับชิ้นงาน ดังนั้นจึงไม่ต้องเสียค่าไฟฟ้าสำหรับเครื่องบด เครื่องตัด เครื่องย่อยและเครื่องอบไร้ความชื่น รวมทั้งค่าซ่อมบำรุง พื้นที่โรงงาน ไม่ต้องเสียค่าแรงงานเพิ่มทำให้ลดต้นทุนการผลิตให้แก่โรงงานแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกจึงกล่าวได้ว่าแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกระบบทางวิ่งร้อนนี้เป็นแม่พิมพ์ที่ช่วยประหยัดเม็ดพลาสติกที่สูญเสียไปกับระบบทางวิ่งและยังประหยัดค่าใช้จ่ายอื่น ๆ ด้วยเช่นกัน
ส่วนประกอบสำคัญของระบบ Hot Runner
1. Manifold คือ ช่องทางการไหลของ material จากเครื่องฉีดไปสู่หัวฉีด (Nozzle) โดยจะมี Heater ให้ความร้อนที่ Manifold อยู่เสมอเพื่อที่จะไม่ให้ material แข็งตัว
2. Nozzle/Tip คือ หัวฉีด หัวฉีดจะอยู่ระหว่าง Manifold กับ Cavity หน้าที่สำคัญที่หัวฉีดต้องมีก็ คือ
- การนำความร้อนไปยังทางเข้า (Gate) เพื่อให้ material ส่งผ่านด้วยอุณหภูมิคงที่ และ material ตรงทางเข้าไม่แข็งตัว
- คั่นความร้อนระหว่างแท่งทางวิ่งจ่าย และแม่พิมพ์ที่หล่อเย็น ความเย็นจากแม่พิมพ์จะต้องไม่ทำให้อุณหภูมิที่บริเวณทางเข้าลดลง
- แยกขั้วของทางเข้าที่เหลวออกจากส่วนที่แข็งตัวระหว่างการปลดชิ้นงานได้อย่างเรียบร้อย
Nozzle
Tip
3. Heater คือ อุปกรณ์ที่ติดกับ Manifold และ หัวฉีด (Nozzle) เพื่อทำความร้อนให้กับ material ได้อย่างสม่ำเสมอและทั่วแท่งฮีตเตอร์ สามารถกำหนดขนาดตามความต้องการได้ พลังงานความร้อนมีหน่วยเป็น จูล (Joul) หรือ บีทียู (Btu) ความร้อนที่เกิดจากตัวฮีตเตอร์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมนั้นเกือบทั้งหมด จะได้มาจากพลังงานไฟฟ้า
ฮีตเตอร์สร้างความร้อนออกมา จากระบบจ่ายไฟฟ้า 220 โวลท์ 1 เฟส หรือ ไฟฟ้า 380 โวลท์ 3 เฟส โดยจ่ายไฟฟ้า (โวลท์ Volt) เข้าไปยังลวดความต้านทาน ที่เป็นลวดโลหะความต้าน (Resistant Wire) ที่มีส่วนผสมของโลหะนิคเกิล (Ni) และโครเมี่ยม (Cr) บางคนเรียกความต้านทานว่าลวดความร้อน หรือ ลวดฮีตเตอร์ เมื่อจ่ายไฟฟ้าให้ลวดฮีตเตอร์ (Heater Wire) เส้นหนึ่งที่ปลายของลวดทั้ง 2 ข้าง ลวดจะร้อนแดงขึ้นและให้ความร้อนออกมาจากลวดทั้งเส้น
4. Thermocouple คือ อุปกรณ์วัดอุณหภูมิ หรือเซนเซอร์สำหรับวัดอุณหภูมิ โดยใช้หลักการเปลี่ยนแปลงความร้อน หรืออุณหภูมิให้เป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้า Thermocouple ประกอบด้วย ลวดโลหะตัวนำ 2 ชนิดที่แตกต่างกันทางโครงสร้างของอะตอม นำมาเชื่อมปลายทั้ง 2 เข้าด้วยกัน โดยเรียกปลายนี้ว่า Measuring Point หรือ Hot Junction (T1 ) (จุดวัดอุณหภูมิ) ซึ่งเป็นจุดที่ใช้วัดอุณหภูมิ และจะมีปลายอีกข้างหนึ่งของลวดโลหะปล่อยว่าง ซึ่งเรียกว่า Cold Junction (T2 ) ซึ่งหากจุดวัดอุณหภูมิ และจุดอ้างอิง มีอุณหภูมิต่างกันก็จะทำให้มีการนำกระแสในวงจรเทอร์โมคัปเปิลทั้งสองข้าง
5. Temperature Controller คือ อุปกรณ์ควบคุณอุณภูมิ คือเครื่องควบคุมที่ทำหน้าที่ในการประมวลผลสัญญาณอินพุตจาก Thermocouple และสั่งงานเอาต์พุต เพื่อไปควบคุม Heater เพื่อให้ เพิ่มหรือลดอุณภูมิ โดยกระบวนการควบคุมนั้นมีด้วยกันหลากหลายรูปแบบ เช่น ON – OFF Control, PID Control, Fuzzy Logic Control โดยการทำงานคือ จะมีตัววัดอุณหภูมิ หรือ Thermocouple ทำหน้าที่วัดอุณหภูมิส่งมาที่ Temperature Controller หากอุณหภูมิไม่ได้ตามที่ตั้งไว้ Temperature Controller จะจ่ายแรงดันไปให้ฮีตเตอร์ Heater เพื่อเพิ่มอุณหภูมิให้ได้ตามที่ผู้ใช้งานต้องการ ซึ่งขนาดของ Temperature Controller ก็จะมีตั้งแต่ 1 โซน ไปจนถึง 24 โซน หรือมากกว่านี้ ทั้งนี้ก็ขึ้นอยู่กับขนาดของแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกนั้นเอง
