מוצרי פלסטיק ופלסטיקה הנדסית

תכנון פלסטיקה, תכן מוצרים מפלסטיק, העברה לייצור חלקי פלסטיק, טכנולוגיות פלסטיק ועוד

פלסטיק הוא שם כולל למגוון רחב מאוד של תרכובות סינתטיות או חצי-סינתטיות (לא מתכתיות). מקור רוב התרכובות האלו הוא מתהליכי דחיסה או פולימריזציה. ישנם חומרים פלסטיים במגוון גדול של נקודות היתוך, חוזק וגמישות. הפלסטיק יכול להיות מוצק (מלשון יציקה) למגוון רחב מאוד של צורות, נפחים, גמישות וחוזק למבחר של מוצרים לשימושים רבים ומגוונים (במוצרי צריכה ולתעשייה).

העיקרון הבסיסי בפלסטיקה הוא החדרת פלסטיק מותך לתוך תבנית, בעלת צורה גיאומטרית נתונה ודרושה. לאחר מכן הפלסטיק יקורר וחלק הפלסטיק יוסר מהתבנית וכך יתקבל המוצר.

חלקי פלסטיק מתבניות יכולים להיות ממגוון רב מאוד של מוצרים, לדוגמא: עציצים, קופסאות, מארזים, חלקי מכונות, מוצרי צריכה ועוד.

בבואכם לתכנן ו/או לממש חלקי פלסטיק, חשוב להבין את העקרונות והתהליכים הטכנולוגיים של תעשיית הפלסטיקה, ע"מ להתאים את התכן לצורך, לתקציב וללוחות הזמנים הדרושים. להלן מתוארים באופן כללי הגדרות עקרוניות ובסיסיות לתבניות פלסטיק.

תהליכי תבניות פלסטיק:  

הזרקת לחץ (Injection Molding):

זו שיטת הייצור הנפוצה ביותר בתעשיית הפלסטיק. בהזרקת לחץ לתבנית, חומר גלם פלסטי מותך מוחדר בכוח למובלעות התבנית (ההתך הפולימרי המתאפיין בצמיגות גבוהה). לאחר קירור חלק הפלסטיק מחולץ מהתבנית. בטכנולוגיה זו ניתן לייצר מוצרים מורכבים בעלי שלושה ממדים ובדיוק גבוה יחסית.

בטכנולוגיה זו נעזרים במכונות הזרקה המאפשרות את הזרקת הפולימר אל תוך חלל התבנית בכוח גדול (מכונות ההזרקה מסוגלות להפוך את חומר הגלם (המגיע בד"כ בצורת גרגירים קשיחים) למצב מותך ולהזריק אותו בלחץ גבוהה לתבנית. קיים מגוון רחב מאוד של סוגי מכונות הזרקת פלסטיק, אשר נבדלות בניהן בשיטת הערבוב, טווח מידות המכונה, כוח הסגירה של היחידה האחראית על נעילת התבנית, תפוקת המכונה ועוד.

איכות החלק בתהליך ההזרקה תלוי במספר משתנים כגון: מכונת ההזרקה, תכונות חו"ג ותכנון נכון של החלק. איכות המוצר אף תלויה בפרמטרים נוספים חשובים: מהירות ההזרקה, טמפרטורת הפלסטיק, לחץ התהליך, טמפרטורת התהליך וזמן המחזור.

שיטה זו נפוצה מאוד בייצור המוני (Mass Production) ו/או בייצור חלקים הדורשים תכונות גיאומטריות וחוזק ספציפי שאינם ניתנים למימוש בטכנולוגיות עיבוד שבבי קונבנציונלי.

ניפוח (Blow Molding):

זוהי אחת מהשיטות העיקריות לייצור חלקי פלסטיק עם צורתיות עם חלל עם נפח פנימי (כמו ג'ריקנים, בקבוקים ומכלים. העקרון בשיטה זו הוא שיחול או חימום של צינור פולימרי, הסגור בצד אחד והצמדתו אל דפנות התבנית בעזרת ניפוח עם צינורית ולאחר מכן קירור וחליצה מהתבנית.

ניפוח בתבנית מתחלק לשלוש שיטות עיקריות: הזרקה וניפוח בתבנית, מתיחה וניפוח בתבנית ושיחול וניפוח בתבנית. תהליך ההזרקה וניפוח בתבנית מיועד בדרך כלל לייצור מוצרים בעלי עובי דופן מדויק מאוד ואיכות גימור אסתטית. בנוסף גם לייצור מוצרים שלא ניתן לייצר בתהליך של שיחול מסיבות תכניות. המוצרים המיוצרים בתהליך זה הם בקבוקונים קטנים בעלי גיאומטריה קשה, כלים למוצרי קוסמטיקה ועוד.. .

תהליך השיחול וניפוח בתבנית משמש בד"כ לייצור מכלים או ג'ריקנים גדולים. לעיתים רבות בתהליך זה משתמשים בחומרים כדוגמת פי.וי.סי, פוליסטירן, פוליפרופילן, ופוליאתילן. 

דחיסה (Compression Molding):

בתהליך ייצור מוצרי פלסטיקה מסוג זה, חמר הגלם הקשיח נלחץ בין שני חלקי התבנית (המחוממים מראש), מותך ומקבל את הצורה הדרושה. בדרך כלל משתמשים במכונות דחיסה ורטיקליות (במאונך), לעומת אופקיות (כנהוג במכונות הזרקת פלסטיק בלחץ). לאחר מכן החלקים מקוררים באוויר. עלות כלי הייצור בטכנולוגיה זו היא קטנה יחסית לטכנולוגיות הייצור שהוזכרו לעיל.

הטבעת סרט (Film Insert Molding):

בטכניקת ייצור זו משתמשים כשיש צורך להכניס לחלק דקורציה מיוחדת ו/או מעטה ייחודי ויזואלי על פני החלק המיוצר. חומר בצורת סרט מוכנס לתבנית ופלסטיק מוזרק פנימה. כך מתקבל חלק הנושא עליו את הסרט. השימוש בטכנולוגיה זו נפוץ בעיקר בפנלים ובחלקים בהם חשוב המראה המיוחד והגימור ושבהם לא מעוניינים להטביע הדפסה ו/או לצבוע אותם.

הזרקה בגז (Gas Assist Molding):

 משתמשים בטכנולוגית ייצור זו כשמעוניינים בחלק חלול מבפנים. מזריקים את הפלסטיק ואז מזריקים גז בלחץ גבוהה הממלא את החלל ודוחף את הפלסטיק לדפנות במובלעת בתבנית.

תבנית רוטציונית (Rotational Molding):

בטכנולוגיית ייצור זו נעזרים בתבניות חלולות בתוכן אבקת פלסטיק. התבניות מחוממות ומסובבות במהירות רבה, הפלסטיק מותך ומצפה את כלל שטח התבנית מבפנים. לאחר מכן התבנית מסובבת לאט יותר ומקוררת בעזרת התזת מים. כך נוצר חלק חלול. במקרה זה עלות כלי הייצור נמוכה יחסית, אולם עלות החלקים גבוהה משמעותית יחסית לטכנולוגיות ייצור אחרות. זמן המחזור לייצור כל חלק הוא ארוך יחסית. השימוש בטכנולוגיה זו נרחב בעיקר בייצור חלקי פלסטיק גדולים מאוד.

תבנית מבנה מוקצף (Structural Foam Molding):

השימוש בטכנולוגיית ייצור זו נעשה כשיש צורך בייצור חלקים בעלי מבנה קשיח מכנית הדורש בין היתר דופן עבה משמעותית יחסית לחלקי פלסטיק המיוצרים בטכנולוגיות אחרות. החדרת חנקן או כימיקל אחר המנפח את חלקיקי הפלסטיק מעבה את דפנות החלק. ההקצפה נעשית כשחומר הגלם הפלסטי מותך ונכנס למובלעת התבנית. שכבה דקה של הפלסטיק מתגבשת ע"ג קירות התבנית ועל גביה הפלסטיק המוקצף. 

עיצוב בחום (Thermoforming):

בתהליך ייצור זה, יריעות של חומר פלסטי מחוממות ונשאבות בעזרת ואקום לכדי קבלת צורת התבנית. הפלסטיק מתמצק ומתקשה. השימוש בטכנולוגיה זו נרחב במיוחד בתחומי האריזה (לקבלת מעטה קשיח למוצרים להגנתם). ניתן לשלב טכנולוגיה זו בקווי ייצור אוטומטיים לאריזת המוצרים. עלויות התבניות יחסית זולות ועלות המוצרים היא בהתאם לכלי הייצור ולחומרי הגלם.

סיכום:

ייצור חלקי פלסטיק ופלסטיקה הנדסית בכלל הינו תחום טכני הדורש ניסיון וידע רב. בעזרתנו תוכלו לבחור את טכנולוגיית הייצור המועדפת שתתאים למוצר ולעלותו הדרושה. אנו נסייע לכם בתכנון החלקים לטכנולוגיה הנבחרת ואף נסייע בייצור החלקים עצמם.