Proses Injeksi Plastik, Plastic Injection Molding Process.
Pada
Proses Injeksi Plastik (Plastic Injection Molding Process) terdapat 2 bagian
besar metode dan tipe mesin yang digunakan, yaitu : Mesin Injeksi Plastik
Vertikal (Vertical Injection Molding Machine) dan Mesin Injeksi Plastik Horisontal
(Horizontal Injection Molding Machine). Tulisan saya ini hanya akan membahas
mengenai proses Mesin Injeksi Plastik Horisontal dengan pertimbangan aplikasi
proses dari Mesin Horisontal yang lebih luas dan variatif. Seperti pada gambar
di atas yang memperlihatkan simulasi Proses Injeksi Plastik Horisontal yang
dibagi ke dalam 5 besar urutan kerjanya.
Bisa dilihat juga Video Proses Injection Molding klik disini.
1. Menutup Cetakan (Mold Close). Dalam 1
siklus kerja proses injeksi, diawali oleh proses Menutup Cetakan. Istilah Mold
dalam dunia Injeksi Plastik adalah cetakan untuk Proses Injeksi Plastik. Mold
itu sendiri terdiri dari 2 bagian besar yaitu sisi “Core” dan sisi “Cavity”.
Sisi Cavity diikat pada “Stationery Platen” Mesin Injeksi. Sedangkan sisi Core
diikat pada “Moving Platen” mesin, bagian inilah yang bergerak membuka dan
menutup. Pada proses menutup terbagi menjadi 4 urutan proses, yaitu : 1.
Gerakan menutup pada kecepatan perlahan dengan tekanan rendah. (Low Mold Close
Velocity & Low Mold Close Pressure). Tekanan yang dimaksud adalah tekanan
hidrolik. Posisi awal cetakan adalah “terbuka penuh” yang diatur sedemikian
rupa sehingga memungkinkan produk yang dihasilkan nantinya dapat dikeluarkan
atau diambil dengan mudah. Dari posisi ini bergerak hingga posisi tertentu yang
tidak terlalu jauh dari posisi “terbuka penuh” tadi. Gerakan ini dimaksudkan
untuk mereduksi getaran mesin yang juga sekaligus merawat mesin itu sendiri,
terutama system hidroliknya yang rentan terhadap tekanan hidrolik yang
tiba-tiba. Contoh kerusakan yang paling ringan adalah kebocoran oli hidrolik
yang dikarenakan pecahnya selang hidrolik, belum lagi kerusakan lain yang
berupa kerusakan mekanis yang membutuhkan biaya lebih besar untuk
memperbaikinya, sehingga biaya perawatan mesin akan tinggi. 2. Gerakan menutup
pada kecepatan tinggi dengan tekanan rendah. (High Mold Close Velocity &
Low Mold Close Pressure). Memulai gerakan ini pada posisi yang tidak jauh dari
posisi “terbuka penuh”, dimana untuk gerakan lebih cepat sangat memungkinkan.
Hal ini bertujuan untuk menghemat waktu proses secara keseluruhan. 3. Gerakan
menutup pada kecepatan perlahan dengan tekanan rendah. (Low Mold Close Velocity
& Low Mold Close Pressure). Sebelum cetakan menutup dengan rapat, maka
cetakan harus bergerak perlahan dengan tekanan yang rendah untuk menghindari
tumbukan. Hal inipun bertujuan untuk menjaga kondisi cetakan dan juga kondisi
mesin agar selalu dalam performa yang baik dan dapat ber-produksi dengan
lancar. 4. Menghimpit Cetakan dengan Tekanan Tinggi (High Mold Clamp). Posisi
pada proses ini harus dibuat se-limit mungkin pada posisi menutup rapat setelah
gerakan sebelumnya. Hal ini juga untuk menghindari tumbukan karena tekanan
hidrolik yang relatif tinggi untuk menghimpit cetakan. Tekanan tinggi ini
(Minimal 100 kg/cm²) dibutuhkan untuk menahan proses injeksi atau apa yang
disebut “Cavity Force During Injection” nantinya. (Perhitungannya dibahas
terpisah).
2.
Injeksi Pengisian (Fill Injection). Setelah dipastikan Mold dihimpit dengan tekanan
tinggi. Maka Unit Injeksi yang terdiri dari Nozzle, Barrel, dan Screw dan
seterusnya. Bergerak mendekati Mold hingga Nozzle bersentuhan dengan Mold, juga
dengan tekanan tinggi (Hingga 100 kg/cm²). Gambar di atas menunjukkan Nozzle
sudah bersentuhan dengan Mold. Bagian Mold yang bersentuhan langsung dengan Nozzle
disebut “Sprue Bush”. Kemudian mesin melakukan proses injeksi pengisian, yaitu
menyuntikkan plastik cair ke dalam Mold. Pada proses ini melibatkan beberapa
parameter yang bisa kita atur sedemikian rupa mengikuti tingkat kesulitan
produk yang akan kita buat, yaitu : 1. Tekanan Pengisian (Fill Pressure). Mesin-mesin
keluaran saat ini memiliki variasi tingkat Tekanan Pengisian lebih dari 2
tingkat, dan juga diikuti dengan variasi posisi dari tiap-tiap Tekanan
Pengisian tersebut. Sehingga kita dapat menentukan di posisi manakah ketika
plastik cair membentuk produk membutuhkan besaran Tekanan Pengisian “sekian”
nilainya, dan di posisi lain dengan masih produk yang sama membutuhkan besaran
Tekanan Pengisian “sekian”, dan seterusnya. Besarnya Tekanan Pengisian (Filling
Pressure) yang kita atur sekedar lebih tinggi dari Tekanan Pengisian
sesungguhnya, atau sekitar 30%. Tekanan ini untuk menghadapi fluktuasi tekanan
ketika Proses Pengisian berlangsung dengan memperhatikan “Pressure Gauge” (alat
ukur tekanan Hidrolik) yang tersedia pada bagian unit injeksi, atau yang
ditunjukkan pada layar monitor bagi yang sudah digital. Fluktuasi tekanan ini
akibat adanya hambatan-hambatan aliran plastik cair di saat mengalir atau
memasuki ruang-ruang di dalam Mold, dan Tekanan Pengisian tidak boleh
dikalahkan oleh hambatan ini. Misalkan pada suatu mesin terdapat 3 tingkat
parameter Tekanan Pengisian yaitu : 1. PF1 dengan besaran 90 kg/cm² pada posisi
(PFS1) 200 mm. 2. PF2 dengan besaran 120 kg/cm² pada posisi (PFS2) 150 mm. 3.
PF3 dengan besaran 100 kg/cm² pada posisi (PFS3) 70 mm. 2. Kecepatan Pengisian
(Fill Velocity). Terdapat variasi tingkat kecepatan yang bisa kita atur dan
dibutuhkan untuk menghindari adanya kondisi hasil produk yang tidak diinginkan.
Posisi-posisi tingkat kecepatan inipun bisa kita atur disesuaikan dengan posisi
aliran plastik ketika membentuk produk. Pada mesin sekarang, setidaknya
terdapat 5 tingkat kecepatan dengan 5 posisinya, atau bahkan lebih. Misalkan : 1.
PV1 dengan besaran 40% pada posisi “Shot Size” 200 mm. 2. PV2 dengan besaran
60% pada posisi (PVS1) 170 mm. 3. PV3 dengan besaran 70% pada posisi (PVS2) 150
mm. 4. PV4 dengan besaran 50% pada posisi (PVS3) 70 mm. 5. PV5 dengan besaran
10% pada posisi (PVS4) 20 mm. 6. Berakhir pada posisi “V-P Change Over” 10 mm. Hasil
produk dari proses ini masih belum sempurna dengan menyisakan sedikit, dan akan
disempurnakan pada proses selanjutnya. Jaminan terhadap kestabilan proses
berkelanjutan berada di bagian ini, sehingga juga menentukan kestabilan hasil
produk yang dibuat. Untuk mesin-mesin terdahulu yang hanya menyediakan 1
tingkat Tekanan Pengisian dan 1 atau 2 tingkat Kecepatan Pengisian. Hal ini
tentu saja membatasi kemampuan mesin ketika menghadapi produk dengan tingkat
kesulitan tertentu, walau proses setting parameternya relatif mudah dan cepat.
3.
Injeksi Menahan (Holding Injection). Penyempurnaan hasil produk berada pada bagian proses
ini. Sengaja harus dibuat seperti itu agar pada proses penyempurnaan nantinya
hanya akan membutuhkan nilai yang benar-benar efisien. Pada proses ini tidak
lagi melibatkan kecepatan di dalam setting parameternya, hanya besaran tekanan
yang kita atur beserta waktu yang kita butuhkan untuk itu. Pada mesin sekarang
terdapat 2 atau lebih Tekanan Holding dengan 2 atau lebih setting waktu yang
disediakan. Misalkan : 1. PH1 dengan besaran 40 kg/cm² dengan waktu (TPH1) 0.5
second. 2. PH2 dengan besaran 30 kg/cm² dengan waktu (TPH2) 1 second. 3. PH3
dengan besaran 20 kg/cm² dengan waktu (TPH3) 2 second. Ketepatan besaran Tekanan
sangat menentukan hasil produk yang dibuat, terlalu besar akan masalah. Begitu
juga bila kita buat terlalu kecil. Kebutuhan tingkat Tekanan Holding harus
berdasarkan pertimbangan kebutuhan terhadap hasil produk. Bila produknya
relatif sederhana cukup kita aktifkan 1 saja tingkat Tekanan Holding nya, dan
bisa tambahkan bila ternyata tidak cukup untuk produk yang lain. Pada mesin
terdahulu hanya menyediakan 1 saja tingkat Tekanan Holding dengan 1 tingkat
waktu yang dibutuhkan.
4. Isi
Ulang dan Pendinginan (Charging & Cooling). Isi ulang (Charging) plastik cair untuk siap
disuntikkan pada siklus selanjutnya, bersamaan waktunya perhitungan waktu
Pendinginan pun (Cooling) dimulai. Parameter yang direkomendasikan adalah waktu
Pendinginan (Cooling Time) harus lebih lama dari waktu Isi Ulang (Charging
Time). Bila waktu Charging yang lebih lama, maka yang terjadi adalah tumpahan
material plastik dari nozzle ketika Mold Terbuka pada proses berikutnya. Proses
Charging sendiri adalah berputarnya Screw dengan bantuan Motor Hidrolik ke arah
putaran yang telah ditentukan, sehingga plastik pellet masuk ke dalam Barrel,
digiling oleh Screw, dan sampai di depan Torpedo sudah dalam keadaan cair dan
siap untuk disuntikkan ke dalam Mold. Tentu saja dengan bantuan suhu Barrel
yang dapat kita atur sesuai spesifikasi jenis plastik yang digunakan, yaitu
pada suhu titik cair nya. “Check Valve” yang terbuka, seperti pada gambar di
atas. Dengan kondisi adanya aliran dari belakang Torpedo menuju bagian depan
Torpedo, dan tertutup ketika ada usaha aliran plastic cair dari depan ke
belakang Torpedo. Jadi alat ini berfungsi sebagai katup satu arah.
5.
Membuka Cetakan (Mold Open). Pada proses ini terdapat 5 urutan kerja, yaitu : 1. Melepas
Himpitan pada Cetakan (Mold Clamp Release). Yaitu dengan mengembalikan ke
tekanan normal pada system hidrolik yang bekerja untuk menghimpit cetakan. Yang
sebelumnya bertekanan tinggi. 2. Gerakan membuka pada kecepatan perlahan dengan
tekanan rendah. (Low Mold Open Velocity & Low Mold Open Pressure). Dari
keadaan rapat, membuka secara perlahan untuk menjaga kondisi cetakan yang
rentan terhadap kerusakan akibat gesekan yang terjadi antara sisi Core dan sisi
Cavity. 3. Gerakan membuka pada kecepatan tinggi. (High Mold Open Velocity). Membuka
dengan cepat dengan posisi yang memungkinkan setelah lepas dari pergesekan
antara Core dan Cavity, hal ini juga untuk menghemat waktu proses. 4. Gerakan
membuka pada kecepatan rendah. (Low Mold Open Velocity). Sebelum posisi cetakan
terbuka penuh, maka gerakan membuka cetakan harus perlahan agar tidak terjadi
overlap atau posisi terbuka yang “kelebihan”. Kecepatan rendah ini juga
dimasudkan agar posisi terbuka penuh adalah stabil posisinya dari satu siklus
ke siklus kerja berikutnya. Hal ini untuk mempermudah kerja Robot disaat
mengambil produk dari dalam cetakan. 5. Gerakan melepas produk dari dalam
cetakan (Ejection). Ejector mendorong produk dari sisi Core agar mudah diambil,
tentu saja produk harus menempel pada sisi Core ketika cetakan terbuka, dan
bukan menempel pada sisi Cavity. Walaupun bisa saja dibuat produk nya menempel
pada sisi Cavity, tentu aja dengan pertimbangan produk dan design cetakan yang
dirancang demikian. Proses Ejection ini pun terdapat parameter yang dapat kita
atur, yaitu : Jarak, tekanan hidroliknya, kecepatan, dan berapa kali
mendorongnya. Parameter ini tentu saja tergantung kebutuhan dan bentuk
produknya. Maka 1 siklus Proses Injeksi Plastik telah selesai, atau juga biasa
di sebut 1 Shot. Dalam keadaan operasi Full Auto dengan menggunakan Robot
sebagai pengambil produk, maka akan kembali ke proses 1 yaitu menutup cetakan
dan seterusnya berulang-ulang, atau terus menerus hingga plastik pellet habis.
Atau proses produksi telah dimulai untuk menghasilkan jumlah produk yang
banyak, tergantung pesanan.
Catatan :
Detail
Proses 1 sampai 5 akan muncul pada postingan berikutnya, dan Isya Allah juga
disertai gambar-gambar visualisasi dan simulasi guna membantu pembaca
memahaminya, untuk itu mohon bersabar. Dan mungkin akan saya buatkan link nya
dari postingan ini. Tidak hanya itu, saya pun akan masuk ke pembahasan masalah
produk dan solving-nya.
Stay
tune sahabat plastik.
Baca Selanjutnya ..
