Mesin Pembentuk Plastik dengan Metoda Injeksi (Plastic Injection Moulding)

Mesin plastic injection molding (PIM) sesuai dengan namanya merupakan salah satu mesin yang berfungsi untuk proses manufaktur plastik dari raw material (berupa butiran pelet plastik) sampai menjadi suatu produk plastik sesuai dengan bentuk yang kita inginkan [sesuai dengan bentuk cetakannya (mold)].

Ukuran mesin plastic injection ini biasanya dinyatakan dalam satuan TON FORCE atau biasa disebut dengan sebutan TON oleh para praktisi di lapangan. Kapasitas mesin injection bervariasi mulai dari yang kecil (sekitar 50 Ton) sampai dengan yang besar (sekitar 3000 Ton). Apabila kita telah mengetahui ukuran part yang akan dibuat, ukuran mesin injection dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :

F = A x P x S ........ Ton Force

Dimana :

F : Gaya tahanan yang diperlukan pada saat cetakan tertutup. (Kgf)

A : Luas proyeksi permukaan part yang akan dibuat (cm2)

P : Tekanan rata2 didalam cetakan (Kgf/cm2)

S : Safety factor (dgn mempertimbangkan bentuk part yang akan dibuat)

Secara sederhana, dasar prinsip kerja dari mesin ini dibagi menjadi beberapa tahap :

1. Tahap Pelelehan Material (pelet plastik).

2. Tahap Pengaliran Material Ke Cetakan.

3. Tahap Pembentukan & Pengerasan Material di dalam cetakan.

Proses 1 & 2 terjadi di dalam mesin injection dan proses 3 terjadi pada mold (cetakan) yang dipasangkan pada mesin injection untuk mendapatkan bentuk yang kita inginkan.

Untuk memahami cara kerja mesin injection molding tidaklah sulit, jika anda lihat gambar diatas dan bayangkan kalau diri anda berubah menjadi sebuah "pelet plastik" (dalam hal ini diasumsikan untuk material thermosetting). Pertama2 anda akan dimasukkan ke dalam hopper, lalu jatuh ke dalam screw, dialirkan oleh screw sesuai arah putaran poros. Dalam perjalanan dari hopper sampai ke nozzle, anda akan mengalami pemanasan di dalam barrel, kemudian dengan tekanan screw anda akan ditekan melalui sebuah lubang kecil yang dinamakan nozzle. Setelah melewati nozzle, akibat tekanan screw, anda akan mengalir mengisi rongga2 cetakan (mold) sampai pada kondisi anda tidak mendapatkan tekanan lagi, Setelah itu anda akan mengalami pendinginan di dalam cetakan (mold), sehingga anda akan mengeras dan berubah menjadi fase padat. Setelah anda dingin, anda dikeluarkan dari mold (bisa secara manual / dengan tangan, ataupun secara otomatis / dgn robot) dan jadilah anda sesuai dengan bentuk cetakan.

1. TAHAP PEMASUKAN MATERIAL KE DALAM MACHINE HOPPER
Pertama2 material dikeringkan didalam dryer, tujuannya untuk menguapkan uap air yg terdapat didalam pellet (menghindari cacat pada material dan cacat pada cetakan akibat pemanasan dan tekanan yg tinggi pada saat memasuki cetakan) dan mempercepat proses pelelehan material dengan menaikkan temperatur pellet sebelum dimasukkan kedalam screw. Proses transport material dari kantong penyimpanan kedalam dryer, lalu dilanjutkan dari dryer ke machine hopper dilakukan dengan bantuan JET LOADER.

Apabila part menggunakan warna (colorant), maka sebelum machine hopper biasanya dipasangkan color mixer yang berfungsi untuk mengatur perbandingan antara material inti & colorant.

Tujuan utama dari penggunaan dryer sangat terkait dengan kelembaban material yg dipengaruhi oleh kelembaban ruangan tempat produksi berlangsung. Untuk beberapa material, contoh: PP material, ada yang mengandung "talc". "Talc" ini berfungsi sebagai pengering (menolak uap air), sehingga menjaga material agar tetap kering. Apabila material dasar telah mengandung "talc", biasanya tidak memerlukan dryer untuk mengeringkan material.
Point penting pada tahap ini adalah :
(1). Kelembaban Material, menentukan perlu tidaknya material dipanaskan dengan menggunakan dryer.

(2). Apabila material mengandung "talc", biasanya tidak perlu pre heating.

(3). Volume produksi, menentukan perlu tidaknya menggunakan jet loader dan color mixer. Untuk volume produksi rendah biasanya menggunakan ember / gelas takar untuk menentukan jumlah material yg akan dimasukkan dan perbandingan material inti dan colorant ke dalam machine hopper.
(4). Untuk keperluan Otomatisasi (berhubungan juga dengan volume produksi yang tiggi) di dalam proses produksi, ada kalanya material dryer, jet loader & installasi yg digunakan disesuaikan dengan kebutuhan otomatisasi.

2. TAHAP PELELEHAN DAN INJEKSI MATERIAL
Setelah memasuki screw material bergerak dan terbawa oleh perputaran gigi2 screw sampai ke arah nozzle. Pada saat melewati BARREL (tungku pemanas), material dipanaskan secara bertahap sampai mencapai temperatur lelehnya (bisa dilihat pada tabel untuk material ybs). Akibat putaran screw yg terus membawa lelehan material sehingga menumpuk di INJECTION CHAMBER (ruang kosong antara ujung screw dengan nozel. Biasanya dikenal dengan "metering stroke"). Pada suatu saat material akan ditekan oleh screw untuk di supply masuk ke dalam cetakan. Banyaknya material yg ditembakkan harus > atau = volume cavity dari cetakan + faktor penyusutan (suatu angka untuk mengantisipasi penyusutan material, sehingga didapat dimensi material yang diinginkan). Pada saat di injeksikan kedalam cetakan, temperatur material masih tinggi, sehingga perlu didinginkan didalam cetakan dan screw akan terus menekan material yg masuk kedalam cetakan sampai material dingin (biasanya sampai temperatur 40 derajat celcius) dan kembali ke proses penekanan & pelelehan material selanjutnya.

3. PROSES PENDINGINAN & PENGERASAN MATERIAL (PEMBENTUKAN / MOLDING)
Proses ini terjadi di dalam cetakan (mold) yg merupakan unit terpisah dari mesin PIM. Cetakan dipasangkan pada platen (pelat vertikal yg terdapat pada mesin injeksi / fixed & movable plat) dan dikencangkan dengan baut atau bisa juga dengan hydraulic clamp. Cetakan inilah yang akan menghasilkan bentuk produk plastik yang kita inginkan. Karena material akan menyusut pada saat proses pendinginan, maka :

Volume cetakan = volume material + faktor penyusutan.
Penyusutan material pada saat pendinginan tidak dapat kita hindari, tetapi dapat kita prediksi dan kita kendalikan sehingga kita mendapatkan produk plastik sesuai dengan ukuran yang diinginkan.