แก้ปัญหาก๊าซค้างในพอลิเมอร์หลอม ลดชิ้นงานเสียหาย เพิ่มกำไรสายผลิตพลาสติก

ปัญหา มีก๊าซค้างในพอลิเมอร์หลอม นับเป็นคอขวดสำคัญที่สร้างความเสียหายในสายการผลิตพลาสติก ทั้งงานฉีดพลาสติก (Injection Molding) และงานรีดพลาสติก (Extrusion) เมื่อเกิดปัญหามีก๊าซค้างในพอลิเมอร์หลอม ทำให้ชิ้นงานเสียหาย เป็นจำนวนมาก เช่น เกิดฟองอากาศภายใน (Voids) รูพรุน รอยไหม้ หรือรอยสเพลย์ (Splay Marks) บนผิวชิ้นงาน ส่งผลให้อัตราของเสีย (Scrap Rate) สูงขึ้น ต้นทุนวัตถุดิบจมโดยไม่จำเป็น และทำให้เครื่องจักรต้องหยุดทำงานเพื่อแก้ไขปัญหาอยู่บ่อยครั้ง

ดังนั้น การวิเคราะห์หาสาเหตุเชิงลึกและแก้ไขปัญหามีก๊าซค้างในพอลิเมอร์หลอมอย่างถูกวิธี จึงเป็นกุญแจสำคัญที่จะช่วยให้โรงงานผลิตพลาสติกสามารถลดของเสีย ยืดอายุการใช้งานของเครื่องจักร และเพิ่มผลกำไรได้อย่างยั่งยืน

สาเหตุหลักของการเกิดก๊าซและอากาศค้างในน้ำพลาสติก

การกักเก็บก๊าซภายในเนื้อพลาสติกหลอมเกิดได้จากหลายปัจจัย ทั้งจากธรรมชาติของวัตถุดิบและพารามิเตอร์ของเครื่องจักร

• ความชื้นสะสมในเม็ดพลาสติก: เม็ดพลาสติกกลุ่มดูดความชื้นสูง เช่น Polyamide (PA), Polycarbonate (PC), PET หรือ PBT หากไม่ผ่านการอบแห้งอย่างถูกวิธี ความชื้นจะระเหยกลายเป็นไอสตรีมเมื่อเจอร้อนในกระบอกสูบ
• ก๊าซจากการย่อยสลายทางความร้อน (Thermal Degradation): เมื่อตั้งอุณหภูมิกระบอกสูบสูงเกินไป หรือพลาสติกค้างอยู่ในกระบอกสูบนานเกินไป พลาสติกจะเกิดการไหม้และปลดปล่อยก๊าซออกมา
• อากาศถูกดึงเข้าไปในโซนป้อน (Feed Zone): เกิดจากการบีบอัดพลาสติกที่ไม่สมบูรณ์ในช่องเกลียวสกรู ทำให้ระบบไม่สามารถไล่อากาศกลับออกไปทางกรวยป้อน (Feed Hopper) ได้ทัน
• การเลือกรอบหมุนสกรูและแรงดันดันขากลับ (Back Pressure) ไม่เหมาะสม: แรงดันขากลับที่ต่ำเกินไปจะทำให้อากาศแทรกตัวอยู่ระหว่างเม็ดพลาสติกและถูกดึงเข้าไปในกระบอกสูบได้ง่ายขึ้น

ผลกระทบทางวิศวกรรมเมื่อมีก๊าซค้างในเนื้อพลาสติก

เมื่อก๊าซถูกอัดรวมอยู่กับน้ำพลาสติกภายใต้แรงดันสูงภายในกระบอกสูบ จะส่งผลเสียต่อคุณภาพชิ้นงานหลายประการ

ปัญหาฟองอากาศและรอยฟองด่างบนผิวชิ้นงาน

อากาศและไอความชื้นที่ขยายตัวจะแทรกตัวอยู่ในเนื้อพลาสติก ทำให้เกิดฟองอากาศสุญญากาศภายในชิ้นงาน ซึ่งลดความแข็งแรงเชิงกลอย่างรุนแรง และหากก๊าซวิ่งออกไปที่แม่พิมพ์ จะทำให้เกิดรอยเส้นสเพลย์กระจายเป็นทางยาวบนผิวชิ้นงาน

ปัญหารอยไหม้ดำและแก๊สดีเซลลิง (Diesel Effect)

นอกจากนี้ เมื่อก๊าซที่ถูกอัดด้วยแรงดันสูงในโพรงแม่พิมพ์ไม่สามารถระบายออกได้ทัน อากาศจะถูกบีบอัดจนเกิดความร้อนสูงอย่างฉับพลัน เกิดการสันทาปเผาไหม้เนื้อพลาสติกบริเวณขอบชิ้นงานจนเป็นรอยไหม้ดำ (Burn Marks) และคราบไหม้ติดแม่พิมพ์

แนวทางแก้ไขทางวิศวกรรมสกรูกระบอกสูบอย่างยั่งยืน

เพื่อแก้ปัญหามีก๊าซค้างในพอลิเมอร์หลอม ทำให้ชิ้นงานเสียหาย ได้อย่างตรงจุด โรงงานผลิตพลาสติกสามารถปรับปรุงและเลือกใช้อุปกรณ์วิศวกรรมที่เหมาะสมดังนี้:

• เลือกใช้สกรูสองชั้นแบบมีช่องระบายก๊าซ (Two-Stage Vented Screw): สกรูสองชั้นจะมีโซนลดแรงดัน (Decompression Zone) อยู่ตรงกับช่องระบายก๊าซ (Vent Port) บนกระบอกสูบ ช่วยให้ก๊าซและความชื้นระเหยออกไปภายนอกได้อย่างสมบูรณ์ก่อนถูกส่งไปฉีดลงแม่พิมพ์
• ติดตั้งระบบทำความร้อน Nano Infrared Heater: ฮีทเตอร์นาโนอินฟราเรดช่วยควบคุมอุณหภูมิรอบกระบอกสูบให้มีความสม่ำเสมอสูง ขจัดจุดร้อนสะสม (Hot Spot) ที่ทำให้พลาสติกไหม้ และลดการเกิดก๊าซจากการย่อยสลายของพอลิเมอร์
• ปรับปรุงช่องว่างระหว่างสกรูกระบอกสูบ (Screw & Barrel Clearance): หากสกรูกระบอกสูบสึกหรอ แรงดันขากลับจะตก ทำให้อากาศหลุดเข้าไปในโซนหลอมได้ง่าย การสแกนวัดขนาดหน้างานเพื่อทำ Drawing ผลิตชุดสกรูกระบอกสูบใหม่จะช่วยคืนประสิทธิภาพการไล่อากาศให้สมบูรณ์
• ตั้งค่าแรงดันขากลับ (Back Pressure) และการอบแห้งให้สอดคล้อง: เพิ่ม Back Pressure ให้เหมาะสมเพื่อบีบอัดเม็ดพลาสติกในโซนป้อนให้แน่นขึ้น ช่วยไล่อากาศออกทางกรวยป้อน และตากหรืออบเม็ดพลาสติกด้วย Dehumidifying Dryer ก่อนนำเข้าผลิตเสมอ

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

Q1: ทำไมอบเม็ดพลาสติกจนแห้งแล้ว แต่ยังมีก๊าซค้างในพอลิเมอร์หลอมจนชิ้นงานเสียหายอยู่?

คำตอบ: ดังนั้น ปัญหานี้อาจไม่ได้เกิดจากความชื้นเพียงอย่างเดียว แต่อาจเกิดจากอุณหภูมิกระบอกสูบสูงเกินไปจนพลาสติกเกิดการไหม้ขี้แก๊ส หรือเกิดจากแรงดันขากลับ (Back Pressure) ต่ำเกินไป ทำให้อากาศภายนอกถูกเกลียวสกรูดึงเข้าไปรวมกับน้ำพลาสติกในระหว่างการดึงน้ำพลาสติก

Q2: สกรูแบบ Vented Screw ช่วยแก้ปัญหาก๊าซค้างได้อย่างไร?

คำตอบ: นอกจากนี้ สกรูสองชั้นแบบ Vented Screw ถูกออกแบบให้มีโซนผ่อนแรงดัน เพื่อให้น้ำพลาสติกขยายตัวและปลดปล่อยก๊าซหรือไอความชื้นออกทางช่อง Vent Port บนกระบอกสูบได้อย่างมีประสิทธิภาพ ก่อนที่เนื้อพลาสติกจะถูกบีบอัดอีกครั้งในโซนส่งน้ำพลาสติก

Q3: จะทราบได้อย่างไรว่ารอยไหม้บนชิ้นงานเกิดจากก๊าซค้างหรือเกิดจากความร้อนกระบอกสูบสูง?

คำตอบ: สามารถสังเกตได้จากตำแหน่งที่เกิด รอยไหม้จากก๊าซค้าง (Diesel Effect) มักเกิดบริเวณปลายทางไหลของพลาสติกหรือจุดสุดท้ายที่อากาศถูกดักอัดในแม่พิมพ์ ส่วนรอยไหม้จากอุณหภูมิกระบอกสูบมักกระจายอยู่ทั่วชิ้นงานหรือมีจุดดำปะปนออกมาในเนื้อพลาสติก

Q4: ฮีทเตอร์ Nano Infrared ช่วยลดปัญหาก๊าซค้างในเนื้อพลาสติกได้อย่างไร?

คำตอบ: ทั้งนี้ ฮีทเตอร์นาโนอินฟราเรดถ่ายเทความร้อนสม่ำเสมอรอบกระบอกสูบ แม่นยำ และไร้จุดความร้อนสะสม ทำให้พลาสติกหลอมเหลวอย่างคงที่โดยไม่เกิดการย่อยสลายทางความร้อน (Thermal Degradation) จึงช่วยลดการเกิดก๊าซและคราบไหม้ได้อย่างดีเยี่ยม

Q5: การใช้วัสดุชุบแข็งหรือเคลือบผิว Bimetallic บนสกรูช่วยลดปัญหาก๊าซได้อย่างไร?

คำตอบ: เนื่องจากเมื่อเกลียวสกรูทนทานต่อการสึกหรอ ระยะห่างระหว่างเกลียวสกรูกับผนังกระบอกสูบจะคงที่สม่ำเสมอ ทำให้การสร้างแรงดันขากลับและการบีบไล่อากาศออกจากเม็ดพลาสติกในโซนป้อนทำงานได้เต็มประสิทธิภาพ ป้องกันไม่ให้อากาศหลุดเข้าไปในเนื้อพลาสติกหลอมได้

เอกสารอ้างอิง :

รายละเอียดเพิ่มเติม :