Injection molding of thermosets memiliki banyak kesamaan dengan proses transfer molding. Proses ini juga merupakan proses “cetakan tertutup” (closed mold), dan cetakan menggunakan runner dan gate yang mengarah ke cavity dengan cara yang hampir sama seperti pada transfer mold. Namun, alih-alih menggunakan pot dan plunger, proses injeksi umumnya menggunakan sekrup tipe auger yang berputar di dalam tabung silinder panjang yang disebut barrel. Suhu barrel dikontrol secara ketat, biasanya menggunakan jaket air panas yang mengelilingi barrel. Senyawa cetak berbentuk granular dimasukkan secara gravitasi dari hopper ke bagian belakang rakitan sekrup dan barrel.
Bagian depan barrel menyempit menjadi bukaan kecil atau nozzle yang ditekan kuat pada bukaan pasangannya di tengah salah satu setengah bagian cetakan, yang disebut sprue hole, yang menyalurkan material cair ke sistem runner pada permukaan parting cetakan. Sekrup dan barrel umumnya diposisikan secara horizontal, dan mesin press membuka secara horizontal (berbeda dengan gerakan naik-turun yang umum pada compression dan transfer press), sehingga bidang parting cetakan berada pada bidang vertikal, bukan horizontal.
Dalam pengoperasiannya, setelah produk cetakan dan runner dikeluarkan dari cetakan terbuka, mesin press menutup cetakan untuk mempersiapkan siklus berikutnya. Pada saat ini, sekrup telah berputar di dalam barrel, mengangkut material granular dari hopper di bagian belakang melalui ulir sekrup menuju ke depan. Selama material bergerak maju, material tersebut dipanaskan oleh barrel yang berjaket serta oleh gesekan mekanis akibat rotasi sekrup dan gerakan maju material yang terus-menerus.
Material menjadi fluida kental menyerupai pasta saat mencapai ujung nozzle. Pada tahap ini, tekanannya belum cukup untuk mengalir melalui bukaan nozzle yang kecil, sehingga material memberikan tekanan pada ujung depan sekrup dan mendorong sekrup bergerak mundur secara linear (reciprocate) ke dalam barrel melawan piston pada silinder hidrolik di bagian belakang. Ketika material yang telah mengalami plastisasi terakumulasi di ujung nozzle akibat mundurnya sekrup, akhirnya tercapai berat atau volume muatan yang diperlukan untuk cetakan. Pergerakan mundur sekrup ini terdeteksi secara otomatis oleh limit switch atau linear potentiometer, sehingga menghentikan gerakan mundur dan rotasi lebih lanjut.
Sekrup kini berada pada posisi dengan muatan material terukur yang tepat di antara ujung sekrup dan ujung nozzle barrel. Tahap plastisasi ini terjadi secara otomatis dalam siklus mesin sehingga selesai tepat saat cetakan telah tertutup dan siap untuk siklus berikutnya.
Ketika mesin injection molding mendeteksi bahwa cetakan telah tertutup dan dijepit dengan tonase penuh, sekrup bergerak maju dengan cepat. Dalam langkah ini, sekrup bertindak sebagai piston yang mendorong muatan material yang telah terplastisasi melalui nozzle, sprue, runner, dan gate untuk mengisi cavity cetakan. Waktu pengisian umumnya 1 hingga 3 detik, tergantung massa muatan, dibandingkan dengan 10 hingga 30 detik pada siklus pengisian transfer molding. Panas gesekan akibat aliran berkecepatan tinggi meningkatkan suhu senyawa cetak secara cepat sehingga pengalaman waktu dan temperatur material menjamin proses curing yang cepat di dalam cavity. Secara keseluruhan, siklus proses injeksi termoset sering kali hanya setengah dari siklus produksi komponen sebanding yang dibuat dengan transfer molding.
Mesin press injection molding termoset modern umumnya sepenuhnya otomatis dan mampu menghasilkan produk dengan laju produksi tinggi. Mesin ini ideal untuk aplikasi yang memerlukan volume produksi besar dengan biaya minimum. Harga mesin sekitar dua kali lipat dibandingkan mesin semi-otomatis dengan tonase setara untuk proses transfer dan compression molding. Biaya cetakan relatif sama dengan transfer molding. Tidak diperlukan proses preforming atau preheating, dan kebutuhan tenaga kerja pada injection molding otomatis jauh lebih rendah dibandingkan proses transfer dan compression molding semi-otomatis.
Untuk mencapai kekuatan maksimum, konsentrasi tinggi serat kaca atau serat penguat lainnya dapat dicampurkan ke dalam senyawa cetak pada proses ini. Bulk molding compounds (BMC) sering digunakan, yang umumnya berbasis poliester dengan serat kaca hingga panjang 1 cm dan terdistribusi merata, dengan konsistensi menyerupai dempul. Banyak komponen switchgear listrik diproduksi menggunakan proses injeksi BMC.
Untuk meminimalkan kerusakan serat pada injeksi BMC, barrel konvensional sering diganti dengan mekanisme stuffing khusus untuk memasukkan BMC melalui bukaan di sisi ujung nozzle barrel. Sekrup konvensional diganti dengan plunger resiprokal. Ketika BMC dipaksa masuk melalui bukaan tersebut selama proses pengisian barrel (stuffing), plunger terdorong mundur hingga barrel penuh dan plunger berada di ujung belakang barrel. Pada setiap siklus pencetakan, plunger bergerak maju, mendorong BMC yang telah dipanaskan melalui nozzle ke dalam cetakan hingga cavity terisi, dan tetap memberikan tekanan hingga material mengeras (curing) di dalam cavity. Pada siklus berikutnya, plunger bergerak lebih maju untuk mengirimkan muatan berikutnya ke cetakan. Beberapa muatan dikirimkan hingga barrel hampir kosong, kemudian mekanisme stuffing kembali mengisi barrel melalui bukaan samping di ujung nozzle.
Injeksi dengan sekrup maupun plunger dapat digunakan pada mesin press vertikal untuk proses insert molding. Dalam proses ini, sekrup dan barrel (atau plunger, barrel, dan mekanisme stuffing) dapat diposisikan secara vertikal di atas cetakan yang menutup ke arah atas. Setelah insert ditempatkan pada bagian bawah cetakan yang terbuka, mesin press menutup cetakan dan plastik diinjeksikan ke dalamnya. Sebagai alternatif, sekrup dan barrel (atau plunger, barrel, dan mekanisme stuffing) dapat diposisikan secara horizontal untuk mengalirkan material ke cetakan tertutup yang diposisikan horizontal melalui sprue bushing pada garis parting cetakan.
Dalam beberapa tahun terakhir, injection molding termoset telah disempurnakan dengan menggunakan metode “gas assist” yang lebih umum digunakan pada injection molding material termoplastik dengan penampang cukup tebal (sekitar 1 hingga 10 cm). Dalam proses ini, gas inert dimasukkan ke dalam cavity cetakan sesaat setelah plastik yang mengalir melewati port masuk gas pada cavity. Gas tersebut membentuk gelembung di dalam plastik yang mengalir, sehingga menghasilkan ketebalan dinding plastik yang relatif seragam sepanjang produk, namun dengan bagian tengah berongga. Produk yang dicetak dengan desain dan proses yang tepat menjadi lebih ringan dibandingkan produk cetakan padat, namun tetap memiliki kekuatan dan kekakuan yang diperlukan. Biaya material berkurang dan siklus produksi menjadi lebih singkat karena massa material yang perlu mengalami curing lebih sedikit. (PIC: Aditia N) #bumimulia #recycleplastic #higienis #paletplastik #plasticpallet #extrusionblowmolding #injectionstretchblowmolding #injectionmolding #extrusiontube #printingtube
Source: Modern Plastics Handbook (Charles A. Harper)