วิธีแก้ปัญหา ก๊าซค้างในพอลิเมอร์หลอม เพื่อลดอัตราของเสีย

ในกระบวนการอัดรีด (Extrusion) ความชื้น สารทำละลาย หรือสารระเหยที่ปะปนมากับเม็ดพลาสติกจะถูกเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซอย่างรวดเร็วเมื่อได้รับความร้อนสูงจากฮีทเตอร์และแรงเฉือน (Shear) นอกจากนี้ ก๊าซเหล่านี้มักไม่สามารถหาทางออกจากระบบได้หากไม่มีการออกแบบพื้นที่คลายแรงดันที่เหมาะสม ในทางกลับกัน เมื่อความชื้นถูกกักเก็บอยู่ในร่องเกลียวสกรูที่มีแรงดันสูง มันจะถูกบีบอัดและแทรกซึมเข้าสู่เนื้อพลาสติกอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ท้ายที่สุด เมื่อพลาสติกไหลออกจากหน้าดาย (Die) เข้าสู่บรรยากาศภายนอก แรงดันที่ลดลงอย่างฉับพลันจะทำให้ก๊าซขยายตัวออกจนเกิดเป็นรอยตำหนิบนชิ้นงาน ดังนั้น การจัดการไล่ความชื้นและก๊าซตั้งแต่ต้นทางจึงเป็นหัวใจสำคัญของการแก้ปัญหา ก๊าซค้างในพอลิเมอร์หลอม

การใช้นวัตกรรม Vented Extruder ขจัด ก๊าซค้างในพอลิเมอร์หลอม

เพื่อแก้ปัญหานี้อย่างยั่งยืน การเลือกใช้เครื่องจักรที่มีช่องระบายก๊าซ (Vent Port) หรือที่เรียกว่า Vented Extruder ถือเป็นมาตรฐานที่วิศวกรระดับโลกแนะนำ ยิ่งไปกว่านั้น สกรูที่ใช้งานร่วมกับระบบนี้จำเป็นต้องถูกออกแบบมาเป็นพิเศษในรูปแบบสองสเตจ (Two-stage Screw) อย่างไรก็ตาม กลไกการทำงานจะเริ่มต้นจากสเตจแรกที่ทำหน้าที่ป้อน บีบอัด และหลอมละลายพลาสติกจนสมบูรณ์ จากนั้น พลาสติกหลอมเหลวจะถูกส่งผ่านเข้าสู่โซนลดแรงดัน (Decompression Zone) ที่ตำแหน่งร่องเกลียวมีความลึกมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ แรงดันในระบบจะตกลงจนเข้าใกล้ศูนย์ ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ตรงกับช่องระบายก๊าซพอดี ดังนั้น สารระเหยและไอน้ำที่เดือดกลายเป็นไอจะสามารถระเหยหลุดออกจากเนื้อพลาสติกได้อย่างอิสระ นอกจากนี้ การติดตั้งปั๊มสุญญากาศ (Vacuum Pump) เสริมเข้ากับช่องระบายจะช่วยดูดซับก๊าซออกไปได้อย่างหมดจด ท้ายที่สุด ชิ้นงานที่ขึ้นรูปออกมาจะมีความเนียนเรียบและมีคุณสมบัติทางกลที่แข็งแรงทนทาน

การออกแบบเกลียวสกรูเพื่อป้องกันพลาสติกล้นออกจากช่องระบาย

ปัญหาจุกจิกที่มักพบในการใช้เครื่อง Vented Extruder คือพลาสติกหลอมเหลวไหลทะลักออกทางช่องระบายก๊าซ เพราะฉะนั้น วิศวกรผู้ออกแบบจำเป็นต้องคำนวณอัตราการสูบฉีด (Pumping Rate) ของสกรูสเตจที่สองให้สอดคล้องและสัมพันธ์กับสเตจแรกอย่างแม่นยำ แต่ทว่า หากโซน Metering ของสเตจที่สองระบายพลาสติกออกไปที่หน้าดายได้ช้ากว่าปริมาณที่สเตจแรกส่งมา ปริมาตรพลาสติกจะสะสมตัวเอ่อล้นจนทะลักออกทางช่องระบายก๊าซทันที ในทางตรงกันข้าม หากออกแบบมาตรวัดร่องเกลียวอย่างถูกต้อง ระดับพลาสติกหลอมเหลวในโซนลดแรงดันจะอยู่ในปริมาณที่ต่ำและไร้แรงดันดันกลับ ดังนั้น การให้ทีมวิศวกรผู้เชี่ยวชาญเข้ามาปรับแต่งรูปทรงสกรู (Screw Geometry) ให้สอดคล้องกับพฤติกรรมการไหลของเรซินจึงเป็นโซลูชันที่คุ้มค่าที่สุด ยิ่งไปกว่านั้น การลงทุนกับระบบไล่ความชื้นที่สมบูรณ์แบบ จะช่วยลดภาระของสกรูกระบอกสูบและยืดอายุการใช้งานของเครื่องจักรได้ในระยะยาว

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

Q: ก๊าซค้างในพอลิเมอร์หลอม เกิดจากสาเหตุใดเป็นหลัก?

A: อย่างไรก็ตาม ปัญหานี้มักมีต้นตอมาจากความชื้นที่สะสมอยู่ในเม็ดพลาสติกก่อนเข้าเครื่อง นอกจากนี้ อาจเกิดจากสารเติมแต่ง สารหน่วงไฟ หรือหมึกพิมพ์ที่ระเหยกลายเป็นก๊าซเมื่อได้รับความร้อนสูงภายในกระบอกสูบ ทำให้เกิดการสะสมตัวของฟองอากาศในเนื้อพลาสติก

Q: อาการของชิ้นงานที่มี ก๊าซค้างในพอลิเมอร์หลอม สังเกตได้อย่างไร?

A: ท้ายที่สุด เมื่อพลาสติกถูกรีดหรือฉีดออกมา ชิ้นงานจะมีรอยริ้วเงิน (Splay Marks) เป็นเส้นยาวตามแนวการไหล นอกจากนี้ ชิ้นงานอาจมีรูพรุนด้านใน โครงสร้างเปราะบางผิดปกติ และมีพื้นผิวที่ไม่เรียบเนียนสม่ำเสมอ

Q: เครื่องอัดรีดแบบ Vented Extruder แตกต่างจากเครื่องทั่วไปอย่างไร?

A: ในทางกลับกัน เครื่องอัดรีดประเภทนี้ถูกออกแบบให้มีช่องระบายก๊าซที่กระบอกสูบ ยิ่งไปกว่านั้น ภายในจะใช้สกรูแบบสองสเตจที่มีโซนลดแรงดัน (Decompression Zone) ตรงกับตำแหน่งช่องระบายพอดี ทำให้ก๊าซสามารถหลุดรอดออกจากเนื้อพลาสติกได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Q: ทำไมพลาสติกหลอมเหลวถึงไหลล้นออกจากช่องระบายก๊าซได้?

A: ด้วยเหตุนี้ ปัญหาพลาสติกล้นมักเกิดจากการออกแบบความลึกของร่องเกลียวสกรูที่ไม่สมดุลกัน ดังนั้น หากสกรูสเตจที่สองระบายพลาสติกออกทางหน้าดายได้ช้ากว่าที่สเตจแรกส่งมา แรงดันดันกลับจะผลักให้พลาสติกทะลักออกทางช่องระบายทันที

Q: หากโรงงานไม่มีเครื่องแบบมีช่องระบายก๊าซ จะแก้ปัญหานี้ได้อย่างไร?

A: เพราะฉะนั้น ทางออกที่ดีที่สุดคือการอบไล่ความชื้น (Drying) เม็ดพลาสติกอย่างสมบูรณ์แบบก่อนป้อนเข้าเครื่องอัดรีด นอกจากนี้ การปรับลดอุณหภูมิในโซนป้อน (Feed Zone) เพื่อไม่ให้พลาสติกหลอมละลายเร็วเกินไป จะช่วยไล่อากาศย้อนกลับออกทางกรวยป้อน (Hopper) ได้อีกทางหนึ่ง

เอกสารอ้างอิง :

รายละเอียดเพิ่มเติม :