BİLDİRİ DETAY

Deniz SÖNMEZ, Ayşegül Akdoğan EKER
GIDA AMBALAJ SEKTÖRÜNDE İNCE CİDARLI PARÇALARIN ÜRETİMİ İÇİN YENİ NESİL ENJEKSİYON MAKİNALARININ KULLANIMI
 
Öz: Giriş: Enjeksiyon Kalıplama, enjeksiyon hızı, enjeksiyon basıncı, erime sıcaklığı, kalıp sıcaklığı gibi parametrelerle düzenlenen karmaşık bir prosestir ve parametre optimizasyonuna rağmen, yeterli boyutsal doğruluk ile termoplastik parçaların üretmek için yeterli olmayabilmektedir. Bu nedenle, enjeksiyon sıkıştırma kalıplama (Injection Compression Molding-ICM) gibi, geleneksel enjeksiyon kalıplama metodolojisine göre daha hassas üretime uygun, kalıplama teknolojilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Enjeksiyon sıkıştırma kalıplama doldurma veya son doldurma aşamasında sıkıştırma işlemi sebebiyle, geleneksel enjeksiyon kalıplama metodundan ayrılır. Enjeksiyon kalıplama, kalıp parçalarının kapanıp kilitlenmesinden sonra oluşan kavite boşluğuna, termoplast bir plastiğin ısıtılmış bir silindirin lülesinden, basınç uygulanarak enjekte edilmesi ile yapılan bir işlemdir. Enjeksiyon sıkıştırma kalıplama prosesin de ise; eriyik kalıba girdiğinde, kısmen açık olan kalıbın kavite boşluğuna enjekte edilir. Sıkıştırma aşaması ile birlikte, kalıp tamamen kapatılarak doldurma işlemi yani parçanın nihai şeklini alması, eriyiğin boşlukta sıkıştırılmasıyla gerçekleştirilir. Enjeksiyon kalıplama, yüksek hassasiyetli parçalar üretme imkanı sunarken, toleransların daha da geliştirilmesi istendiği durumlarda, Enjeksiyon sıkıştırma kalıplama tekniği gerekli geometrik doğruluğu sağlamak için tercih edilmektedir. Amaç: Çalışma, Türkiye’de ilk defa, gıda sektöründe kullanılan ince cidarlı ve düşük gramajlı plastik parçaları üretmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, geleneksel enjeksiyon kalıplama makinasının, başta kalıp olmak üzere hem mekanik tasarımı hem de yazılımında yapılacak değişikliklerle, çok yüksek maliyetli enjeksiyon sıkıştırma kalıplama makinasının görevlerini yerine getirebilecek inovasyon sağlanacaktır. Kapsam: Çalışmada kullanılacak prototip kalıp, silindirik bir gıda ambalajının üretimi için kullanılacak olup çalışma prototip aşamasında tek bir ürünü kapsamaktadır. Sınırlıklar: Enjeksiyon sıkıştırma kalıplama ile ilgili yapılan çalışmaların sınırlı olması, çalışmaların daha çok düz plakalar ve optik malzemeler için yapılmış çalışmalar olması, üretimi hedeflenen silindirik gıda ambalajı için parametre belirlenmesi olanaklarını kısıtlamaktadır. Ayrıca, enjeksiyon sıkıştırma kalıplama makinasının, yapılacak revizyonlar sonucu üretimi hazır hale gelmesi; tasarım, yazılım değişikliği, akışkanlar analizi, dinamik ve statik analizlerin gereksinimi nedeniyle çok disiplinli bir mühendislik çalışmasını zorunlu kılmaktadır. Yöntem: Enjeksiyon sıkıştırma kalıplama metodunda kullanılacak işlem parametrelerinin belirlenmesi için birbirinden çok farklı malzeme ve kapasitedeki kalıplama makinaları ile yapılmış çalışmalar incelenmiştir. Son yıllarda yapılan çalışmalarla ince cidarlı gıda ambalajı ve kalıbının tasarımı, Solidworks programında yapılmış ve ilk prototip kalıbı üretilmiştir. Enjeksiyon sıkıştırma kalıplama yönteminin doldurma aşamasını, eriyiğin ilerlemesini ve eriyik dolum işlemi sırasında oluşan basıncın, sıcaklığın ve akış hızının davranışlarını simüle etmek için sonlu elemanlar yöntemi uygulanacaktır. Simülasyon sonucu erime sıcaklığı, kalıp sıcaklığı, sıkıştırma kuvveti ve çevrim süreleri belirlenip, literatürdeki deneysel ve teorik çalışmalarla karşılaştırılarak, enjeksiyon basıncı, sıkıştırma kuvveti ve hızı gibi parametreler belirlenerek, bu veriler ışığında ilk prototip ürünlerin elde edilmesi hedeflenmektedir. Bulgular: Literatür taramasında görülmüştür ki, çalışmalarda, 5mm’den 1800mm’ye kadar çok farklı boyutlarda düz ve dairesel plakalar kullanılırken, malzeme için ağırlıklı olarak Polimetil metakrilat (PMMA) ve az da olsa Polipropilen, Polisitren, ABS gibi malzemeler tercih edilmiştir. Yine deneylerde, sıkıştırma kuvveti aralığının da 10 MPa ila 100MPa arasında olduğu görülmüştür. Genel olarak çalışmalarda, kullanılan sıkıştırma kuvveti, kalıp boşluk aralığı, sıkıştırma hızı enjeksiyon basıncı gibi parametrelerin, parçalardaki çekme oranlarına, çarpılmaya, özellikle lenslerde optik performansa olan etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmaların yanında, akış modelleme ve analiz çalışmaları da yapılarak, enjeksiyon sıkıştırma kalıplama ile enjeksiyon kalıplama yöntemleri, çalışma kapsamında karşılaştırılmıştır. Çalışmalarda enjeksiyon sıkıştırma kalıplamanın geleneksel Enjeksiyon kalıplama yöntemine göre daha hassas ve tekrarlanabilir olduğu kanıtlanmıştır. Sonuç: Günümüzde, enjeksiyon sıkıştırma kalıplama (ICM) yöntemi olarak adlandırılan gelişmiş enjeksiyon kalıplama metodu, farklı sektörlerde plastik parçaların üretimi için kullanılmaktadır. Ancak, çalışma Türkiye’de gıda sektöründe çok ince kalınlıktaki gıda ambalajlarının üretilmesini amaçlaması sebebiyle bir ilk özelliğini taşımaktadır. Bunun yanında geleneksel enjeksiyon kalıplama makinasında ve kalıbında yapılan revizyonların sonucu olarak, çok daha düşük maliyetle enjeksiyon sıkıştırma kalıplama makinası ortaya çıkarılıp, düşük enjeksiyon basınç gereksinimi (diğer bir deyişle daha düşük tonajlı makina) ve daha hızlı kalıplama sağlanacaktır. Anahtar Kelimeler: İnce Cidarlı Gıda Ambalajı, Enjeksiyon sıkıştırma kalıplama, Enjeksiyon kalıplama, Termoplastik malzemeler.

Anahtar Kelimeler: İnce Cidarlı Gıda Ambalajı, Enjeksiyon sıkıştırma kalıplama, Enjeksiyon kalıplama, Termoplastik malzemeler



 


Keywords: