Η διεργασία χύτευσης με έγχυση πολυμερικών τηγμάτων χρησιμοποιείται στη βιομηχανία πλαστικών για την παραγωγή παντός είδους αντικειμένων που παλαιότερα γίνονταν με μέταλλα. Η διεργασία είναι επομένως από τις πιο κοινές στη μορφοποίηση πλαστικών. Αντικείμενα που παράγονται με έγχυση σε μήτρες χύτευσης (καλούπια) συμπεριλαμβάνουν από συνδετήρες χαρτιών μέχρι προφυλακτήρες αυτοκινήτων, και από κύπελλα καφέ μέχρι περιβλήματα ηλεκτρονικών υπολογιστών. Λόγω της τρομερής ευχρηστίας, ευελιξίας, και ολικού βιομηχανικού όγκου πλαστικών που παράγονται με τη διεργασία αυτή, αποτελεί μια από τις πιο σημαντικές διεργασίες μορφοποίησης πλαστικών που υπάρχουν σήμερα.
Σε γενικές γραμμές η μέθοδος περιλαμβάνει την τροφοδοσία με κόκκους ή σκόνη της μηχανής έγχυσης η οποία παραλαμβάνοντας το πολυμερές το τήκει, το αναμιγνύει και το εξωθεί σε μια μήτρα που αποτελείται από δύο τμήματα: ένα κινητό και ένα ακίνητο. Όταν το πολυμερές ψυχθεί και στερεοποιηθεί τότε το κινητό μέρος της μήτρας απομακρύνεται και το αντικείμενο ελευθερώνεται. Με τη μέθοδο αυτή κατασκευάζονται αντικείμενα με τεράστια ποικιλία σχημάτων και με πολλές λεπτομέρειες. Πλεονέκτημα της είναι το χαμηλό κόστος με την προϋπόθεση βέβαια κατασκευής δεκάδων χιλιάδων αντικειμένων. Μειονέκτημα οι μεγάλες επενδύσεις που απαιτούνται [1].
Πιο κοινή στις σημερινές χρήσεις είναι η μηχανή τύπου παλινδρομούντος κοχλία (reciprocating screw), όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Στο σύστημα αυτό η λειτουργία του κοχλία είναι κυρίως να τήξει και να αναμίξει το υλικό της τροφοδοσίας. Για την έγχυση ολόκληρος ο κοχλίας κινείται προς τα εμπρός, ενώ ειδική βαλβίδα δεν επιτρέπει ροή προς τα πίσω [2].
Η γέμιση της μήτρας συμβαίνει σε μικρούς σχετικά χρόνους συγκρινόμενη με τον ολικό χρόνο του κύκλου παραγωγής του προς χύτευση αντικειμένου. Με το τέλος της γέμισης, αρχίζει ο κύκλος ψύξης. Καθώς το πολυμερικό τήγμα στερεοποιείται, η πυκνότητά του αυξάνει λίγο, και αν η μάζα του υλικού στην μήτρα παρέμενε σταθερή, θα μειωνόταν ο όγκος. Αυτό θα οδηγούσε στη συρρίκνωση του αντικειμένου και στην επακόλουθη αλλαγή της γεωμετρίας του σε σχέση με τη γεωμετρία της μήτρας, γεγονός ανεπιθύμητο. Τα τοιχώματα της μήτρας δεν βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία με το τήγμα με συνέπεια την ψύξη του πολυμερούς όταν έρχεται σε επαφή με τα τοιχώματα της μήτρας και επομένως την αύξηση της τριβής. Σε ορισμένα πολυμερή, η αύξηση αυτή οδηγεί σε θερμική αποσύνθεση.
Για να ελαχιστοποιηθούν οι μεταβολές των διαστάσεων και οι μεταβολές σχήματος, χρησιμοποιείται πολύ υψηλή πίεση στην κοιλότητα της μήτρας κατά τη διάρκεια του κύκλου ψύξης. Καθώς η πυκνότητα του ψυχόμενου πολυμερούς αυξάνει, περισσότερο τήγμα ρέει μέσα στην κοιλότητα για να κρατήσει σταθερό τον όγκο. Το στάδιο ψύξης γενικά ρυθμίζει τον ολικό χρόνο του κύκλου και εξαρτάται κυρίως από το πάχος του παραγόμενου αντικειμένου, αφού η μεταφορά θερμότητας μέσα από το χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας πολυμερές παρέχει την κύρια αντίσταση στην ψύξη. Οι κύκλοι ψύξης διαρκούν τυπικά από 10 μέχρι 100 s [3] .
Βιβλιογραφία
1.http://mould-technology.blogspot.com/2008/01/plastic-processing-methode.html
2. http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/3130#toc0
3.http://plastics.turkavkaz.ru/processes/molding/injection-molding/process.htm