Cart รายการสินค้า (0)

กระบวนการผลิตวัสดุพลาสติก

กระบวนการผลิตวัสดุพลาสติก

กระบวนการผลิตวัสดุพลาสติก

การเตรียมพลาสติกเพื่อทำการผลิต

คำว่า "เตรียม" ในเทคนิคการทำงานพลาสติก หมายถึง ขั้นตอนที่จำเป็นในการเตรียมพลาสติกซึ่งอยู่ในลักษณะวัตถุดิบให้พร้อมที่จะ นำมาผลิตเป็นชิ้นงานได้ ซึ่งประกอบด้วย การย่อย (ทำเป็นเม็ด) ผสมในขณะที่เป็นของแข็ง และผสมขณะที่เป็นของเหลว

น้อยครั้งที่จะมีการนำเอาพลาสติกที่ออกมาจากถังปฏิกิริยามาทำงาน หรือนำมาใช้ได้ทันที โดยปกติจะต้องนำมาผสมกับสารเสริมณสมบัติต่างๆ ด้วยอัตราส่วนที่เหมาะสมที่จะใช้เป็นวัสดุทางเทคนิคที่มีคุณสมบัติต่างๆ ตามต้องการมีกรรมวิธีเตรียมพลาสติกหลายอย่างที่รวมอยู่กับขบวนการผลิตสาร พลาสติกโดยตรง

การผลิต Thermoplastic โดยกรรมวิธี Polymerisation ผลผลิตที่ออกมาส่วนใหญ่จะเป็นผง ซึ่งยากแก่การนำไปผลิตได้ทันที จึงได้มีการทำให้เป็นเม็ดเพื่อให้สามารถนำไปเข้าขบวนการผลิตชิ้นงานได้ง่าย ซึ่งโดยปกติบริษัทผู้ผลิตพลาสติกจะเป็นผู้เตรียมการขั้นนี้ออกมาจำหน่าย ส่วน PVC นั้นมีข้อยกเว้นเพราะสามารถปรับปรุงให้มีคุณสมบัติแตกต่างกันได้มาก โดยการเติมส่วนผสมต่างๆ และวัสดุเสริมเข้าไป ซึ่งจะเป็นการประหยัด ถ้าบริษัทผู้ผลิตผลิตภัณฑ์จาก PVC มากกว่า 30 ตัน/เดือน จะมีเครื่องเตรียมพลาสติกของตัวเอง ส่วนผสมของ PVC จะประกอบด้วย PVC ชนิดอื่นที่ได้จากกรรมวิธี Polymerisation ต่างๆผสมสารป้องกันแสงและความร้อน (Light and Heat stabiliser) สารหล่อลื่นภายนอกและภายใน สารทำให้อ่อน (Softener) สี และสารเสริม การเตรียมสารผสมก็เช่นเดียวกัน บริษัทผู้ผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกหลายบริษัทจะเตรียมเอง

หน้าที่ที่สำคัญของการเตรียมพลาสติกก็คือการเติมสารเสริมในปริมาณตั้งแต่ 0.01 ถึง 50% ของพลาสติก และผสมให้เข้าเป็นเนื้อเดียวกัน

โดยปกติแล้วจะแยกกันว่าในการผสมแห้งเรียกว่าการผสม แต่ถ้าเป็นการผสมในขณะที่พลาสติกเหลวเรียกว่าการผสมให้เป็นเนื้อเดียวกัน ( Homogenising )

เพื่อให้การผสมในสภาพแห้งง่ายขึ้น จำเป็นจะต้องใช้วัสดุที่เป็นผงละเอียดผสมกับสารผสม จะเห็นได้ว่าในการผสมพลาสติกสองสามชนิด จะมีเครื่องย่อยไว้ก่อนหน้าเครื่องผสมด้วยเสมอ

การย่อย

ความหมายของการย่อย หมายถึง การลดขนาดของพลาสติกแข็งโดยกลวิธี

ในการย่อยจะทำให้ได้พลาสติกที่มีขนาดเล็กแตกต่างกันตามความต้องการ

ถ้าจะต้องมีการแยกพลาสติกเม็ดหยาบออกจากเม็ดละเอียด เช่น ทำให้ทำงานขั้นต่อไปสะดวกยิ่งขึ้นจึงต้องมีการกรองประกอบเข้าไปด้วย

เหตุผลที่จำเป็นต้องพลาสติกมีหลายอย่าง เช่น เพื่อเพิ่มพื้นที่ในการสัมผัสเมื่อทำการผสม ทำให้อบแห้งได้ดี ป้อนเข้าเครื่องได้อย่างสม่ำเสมอ หลอมละลายได้เร็ว เป็นต้น เครื่องย่อยมีหลายชนิด ซึ่งสร้างไว้ให้เหมาะสมกับชนิดของพลาสติก ตัวอย่างเครื่องย่อยสองสามอย่างที่ควรรู้จัก คือ เครื่องรีดย่อย โม่ตี โม่กวน โม่ตัด โม่แท่งตี และ โม่รีด

เครื่องรีดย่อยจะใช้สำหรับการย่อยพลาสติกแข็งเปราะได้เท่านั้น สำหรับการย่อยจะต้องใช้โม่บด ในการที่จะเลือกใช้โม่ชนิดใดขึ้นอยู่กับว่าต้องการความละเอียด หรือความสม่ำเสมอของเม็ดพลาสติกขนาดไหน ดูรูปที่ 1


รูปที่ 1

เนื่องจากโม่ตัด ดูรูปที่ 2 มีใช้มากในการย่อยพลาสติกเฉพาะอย่างยิ่งจะใช้ในการย่อยเศษพลาสติกหรือชิ้น ส่วนที่เสียเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ จึงจะกล่าวถึงให้ละเอียดยิ่งขึ้น


การผสม

การผสม คือการนำวัสดุต่างชนิดมารวมกันและให้เฉลี่ยเข้ากันโดยการวัสดุเคลื่อนที่ คลุกเคล้ากันจนได้สภาพการผสมที่ต้องการ โดยการหมุนใบกวน ในถังเปิดหรือปิดจะทำให้สารกระแทกและเสียดสีกัน เมื่อถึงระยะเวลาหนึ่งจะผสมเข้ากันดี ซึ่งจะมีเครื่องผสมแบบต่างๆ ที่เหมาะสำหรับชนิด และขนาดของพลาสติก ดังรูปที่ 3


รูปที่ 3

ในการผลิตพลาสติกเหลวหรือเหนียว เช่น PVCหลอด จะต้องใช้เครื่องกวน โดยปกติแล้วเครื่องผสมแบบนี้จะเป็นถังทรงกระบอก และใบพัดกวนที่ยกขึ้นลงได้ในแนวตั้ง ซึ่งถังนี้อาจจะเป็นสองชั้นใช้สำหรับให้ความร้อน หรือหล่อเย็นได้ตามต้องการ บางครั้งมีความจำเป็นที่ต้องผสมพลาสติกเหลวที่มีความหนืดสูง ที่ยอมให้มีอากาศผสมอยู่ได้เพียงเล็กน้อย จะต้องมีการดูดอากาศออก แบบนี้จะต้องเป็นเครื่องผสมแบบปิดที่มีเกจวัดความดันและข้อต่อสำหรับปั๊มสูญ ญากาศติดเอาไว้

เครื่องผสมที่เหมาะเป็นพิเศษสำหรับการผสมพลาสติกที่มีขนาดต่างๆกัน เช่น เม็ดพลาสติกที่ผสมกับผง ( สารหล่อลื่น สี สารนำร่อง ) ก็คือ เครื่องผสมแบบตกอิสระ ในระหว่างที่เม็ดพลาสติกเสียดสีกันจะมีประจุไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้น ทำให้ดูดฝุ่นของสารผสมติดที่ผิวของเม็ดได้ดี เพื่อให้ได้การผสมที่ดีจะใช้ความเร็วรอบระหว่าง 25 ถึง 35 รอบต่อนาที ในบรรดาเครื่องผสมหลายแบบนี้ เครื่องผสมแบบทรงกรวยคู่ และแบบถังเอียงเยื้องศูนย์ เป็นที่รู้จักกันมากที่สุด การย้อมสีเม็ดพลาสติกในปัจจุบันหันมาใช้เครื่องผสมสี ดังรูปที่ 4 ซึ่งทำเป็นกรวยต่อไว้กับเครื่องผลิตชิ้นงานพลาสติกโดยตรง

เครื่องนี้ประกอบด้วย อุปกรณ์กับปริมาตรและเครื่องผสม และเนื่องจากเป็นการทำงานตามจังหวะเวลา เช่นการกะเกณฑ์ การส่งเข้าไปในห้องผสม ผสมและปล่อยออกจากห้องผสม เป็นต้น จะสามารถประกอบเครื่องผสมแบบนี้เข้ากับเครื่องผลิตชิ้นงานได้ทุกชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเครื่องฉีดและเครื่อง Extrusion เครื่องผสมแบบใบตีผสม ซึ่งมีหลายแบบเช่นเดียวกัน ประกอบด้วยถังทรงกระบอกวางในแนวขนาน และมีเครื่องผสมซึ่งมีแกนขนานกับแกนของถังประกอบหมุนอยู่ภายในด้วยความเร็ว รอบจนถึง 50รอบต่อนาที เครื่องมือผสมอาจจะเป็นใบพัดแผ่นบิดเป็นเกลียว หรือเหมือนใบฝานไถ ถังส่วนใหญ่จะเป็นสองชั้น เพื่อสำหรับให้ความร้อนและหล่อเย็น โดยปกติจะใช้ผสมสารพลาสติกที่เป็นฝุ่นที่จะต้องเติมสารที่เป็นของเหลวลงไป ด้วย


รูปที่ 4

ในการเตรียมพลาสติกที่เป็นฝุ่นในงานอุตสาหกรรมพลาสติกนั้นส่วนใหญ่จะใช้ เครื่องผสมแบบตีฟุ้ง (Swirl mixer) หมุนเร็วควบคู่ไปกับเครื่องผสมเย็น (Cold mixer) ซึ่งเรียกว่า Heat & Cold mixer

ในถังตั้งจะมีเพลาสอดขึ้นจากก้นถังสำหรับประกอบเครื่องผสม เครื่องผสมมีหลายชั้น และตอนติดกับกันถังจะมีใบผสมประกอบอยู่ ซึ่งระหว่างทำการผสมจะครอบคลุมพื้นถังทั้งหมด ที่ปลายบนสุดของเพลาส่วนมากจะมีใบผสมที่เล็กกว่าติดอยู่ ความเร็วรอบของปลายใบผสมประมาณ 40 เมตรต่อวินาที จะทำให้ของผสมเคลื่อนไหวราวกับเป็นของเหลว เพื่อชะลอความเร็วของการหมุนเวียนของผงพลาสติก จะสอดแผ่นชะลอความเร็วเอาไว้ในบริเวณที่ส่วนผสมอยู่ ฝุ่นละเอียดๆ ของพลาสติกที่มีความเร็วสูงจะกระทบกันทำให้เกิดความร้อนเนื่องจากการเสียดสี ขึ้นอย่างมาก และอาจจะให้ความร้อนเพิ่มเติมจากภายนอกได้อีก แล้วแต่ความต้องการซึ่งจะสามารถปรับได้อีก แล้วแต่ความต้องการซึ่งจะสามารถปรับได้ถึง 140 C เครื่องผสมแบบตีฟุ้งตอนบนจะมีฝาที่เปิดได้สำหรับเติมสารพลาสติก ในทางปฏิบัติจะมีท่อต่อไปยังเครื่องเติมอัตโนมัติที่ฝาปิด ทางปล่อยออกจะอยู่ทางด้านข้างตอนล่าง และมีท่อต่อให้ผงพลาสติกลงไปเข้าถังผสมเย็น (Cold Mixer) ซึ่งอยู่ข้างล่าง ของผสมร้อนจะเย็นตัวลงในถังผสมเย็นนี้เหลือประมาณ 35 C เครื่องผสมเย็นจะมีปริมาตรโตกว่าและมีส่วนพิเศษเพิ่มเติมคือ มีแหวนหล่อเย็นหมุน หรือมีแผ่นหล่อเย็นอยู่ในถังช่วยในการหล่อเย็นเพิ่มเติม สิ่งนี้มีความจำเป็นเพื่อให้สามารถทำการผสมเย็นและผสมร้อนในจังหวะงานเดียว กันได้ ระยะเวลาผสมนั้นสั้นมากคือประมาณ นาทีต่อครั้ง ขนาดของเครื่องผสมร้อนทั่วๆ ไป จะอยู่ระหว่าง 1,000 - 1,500 ลิตร และเครื่องผสมเย็นประมาณ 2,000-3,000 ลิตร ส่วนใหญ่จะใช้เครื่องผสมแบบนี้สำหรับการผสมผง PVC แห้ง (Dry blends) แต่ก็สามารถเติมส่วนผสมที่เป็นของเหลวลงไป ได้ เช่น ผสม softener การให้ความร้อนแก่ PVC อ่อน จะได้ส่วนผสมแห้งหรือรวมกันเป็นก้อน มี pourability ดี ทั้งนี้แล้วแต่ชนิดของ PVC


รูปที่ 5


Plasticising

ในการทำ " Plasticising" ผงพลาสติกที่ผสมไว้แล้วจะถูกหลอมเหลวและผสมให้เข้าเป็นเนื้อเดียวกันต่อไป อีก ควรจะแยกกันให้ชัดเสียก่อน ระหว่างเครื่องนวดและรีดแบบทำงานไม่ต่อเนื่อง ซึ่งปกติใช้ในการผลิตพลาสติกแผ่นบางโดยการรีดแผ่ (Calandering) กับเครื่อง Plasticising ทำงานต่อเนื่อง

เครื่องนวด (Kneader) ประกอบด้วยเรือนทรงกระบอกวางอยู่ในแนวนอน และมีใบนวดรูปตัว Z สองใบหมุนสวนทางกันอยู่ภายในเครื่องนวดภายใน ดังรูปที่ 6 ใบจะประกอบพอดีอยู่เรือนภายใน แท่งกระทุ้งจะกดพลาสติกซึ่งอยู่ในปล่องช่วงบน ซึ่งสามารถให้ความร้อนได้ การเอาพลาสติกออกจากเครื่องนวดทำได้โดยการเลื่อนแผ่นปิดด้านล่าง ซึ่งสามารถเลื่อนเข้าออกได้ เนื่องจากเครื่องนวดแบบนี้ต้องใช้กำลังมาก จึงสามารถสร้างได้ขนาดปริมาตรภายไม่เกิน 300 ลิตร ส่วนใหญ่จะใช้ในการสมพลาสติกที่ต้องการเติมสารผสมมากๆ


รูปที่ 6

เครื่องรีดผสม จะใช้ต่อเมื่อต้องการทำการผสมอย่างเดียว และต้องใช้คนควบคุมการทำงานตลอดเวลาการรีดจะเกิดขึ้นภายในร่องรีดของลูกรีด ร้อนสองลูกซึ่งมีแกนขนาน มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางระหว่าง 300 ถึง 500 มิลลิเมตรและความยาวระหว่าง 800 ถึง 1,500 มิลลิเมตร หมุนสวนทางกันด้วยความเร็วแตกต่างกันเล็กน้อย เพื่อให้การผสมดียิ่งขึ้นจะต้องมีคนคอยปาดส่วนของพลาสติกที่วิ่งออกทางด้าน ข้างให้เข้าไปอยู่ตรงกลางของลูกรีดร้อนเสมอ สำหรับการผสม PVC คุณภาพสูงแล้วยังไม่มีเครื่องใดดีกว่าเครื่องรีดผสมแบบนี้

ในการผลิตพลาสติกและพลาสติกที่จะนำไปรีดแผ่เป็นแผ่น ปกติจะใช้เครื่อง Plasticising แบบต่อเนื่อง ในการนี้จะต้องใช้ชุดเกลียวหนอน โดยปกติจะใช้เกลียวหนอนแบบมีหลายตัว เช่นแบบตัวหนอน (Double Worm) ที่มีเกลียวเป็นช่องหวี ผงพลาสติกจะถูกรีดไปในร่องเกลียวเป็นคลื่นไปตามยาวของหนอน ซึ่งรับแรงขับมาจากระบบเมคแคนิคทำให้เกิดการนวดผสมให้เป็นเนื้อเดียวกัน (Homogenising) สำหรับการเตรียมพลาสติกโดยทั่วๆไปจะใช้แบบตัวหนอนคู่ที่มีส่วนที่ทำหน้าที่ ผสม และส่วนที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน ส่วนใหญ่จะมีแผ่นนวดหรือใบนวดประกอบเอาไว้ ซึ่งจะเป็นตัวกะเกณฑ์ปริมาณผงพลาสติกให้เข้าไปในตัวหนอนให้พอดีด้วย

เครื่อง Plasticising แบบตัวหนอนตัวเดียวออกแบบสร้างให้เหมาะสามารถผสมและหลอมพลาสติกได้ดีเช่นกัน ดังรูปที่ 7 ซึ่งเรียกว่า Co-Kneader แบบนี้นอกจากจะหมุนส่งพลาสติกไปข้างหน้าแล้ว ยังมีการสั่นเพลาตัวหนอนไปพร้อมๆกันด้วยแผ่นเกลียวของตัวหนอนจะทำเป็นร่อง ไว้สองร่องขนานกับแกนเพลา เพื่อไม่ให้กระทบกับฟันนวดขณะหมุนซึ่งติดอยู่กับเรือนภายในของทรงกระบอกของ การผสมและการนวดจะเกิดขึ้นเนื่องจากแรงตัดเฉือน และการเคลื่อนตัวไปทุกทิศทุกทางของส่วนผสม การเติมสารพลาสติกลงไปใน Co-Kneader จะได้จากการพาเข้าของเกลียวหนอนอย่างสม่ำเสมอ


รูปที่ 7

ในกรรมวิธีเตรียมพลาสติกนั้น ยังมีเครื่อง Ex-Trusion แบบเกลียวหนอนหลายตัว ( Planet – Extruder ) อีกแบบหนึ่งที่ใช้กันมาก ดังรูปที่ 8 โดยตรงกลางเป็นเกลียวใหญ่ และจะมีเกลียวเล็กๆ อยู่รอบๆหลายตัวรวมกันอยู่ในเรือนทรงกระบอก เนื่องจากมีฟันเกลียวเลื้อยขบกับอยู่จะทำให้เกิดการรีดขึ้นระหว่างฟันเกลียว ลักษณะการผสมให้เป็นเนื้อเดียวกันจะเกิดจากการบดกันของร่องฟันหลายร่องทำให้ ส่วนผสมถูกรีดให้บางเข้ากันดี และจะมีสกรูส่งอยู่ด้านหน้าส่งพลาสติกเหลวออกไปยังหัวฉีด


รูปที่ 8


การทำพลาสติกเม็ด

การผลิตพลาสติกเม็ดใช้วิธีการแตกต่าง 2 วิธีการคือ การทำเม็ดร้อน ( Hot granulating )กับการทำเม็ดเย็น ( Cold granulating )

การทำเม็ดร้อน ดังรูปที่ 9 ทำโดยการเอาหัววัดหลายรูมาติดไว้ที่หน้าเครื่อง Plasticising เพื่อให้พลาสติกเหลวไหลผ่านรูออกมาจากรู และจะมีมีดหมุนติดอยู่ข้างหน้า เพื่อหมุนตัดให้เป็นเม็ดสั้นๆรอบๆหัวฉีด และมีดจะมีเรือนหุ้มอยู่เพื่อหล่อเย็นเม็ดพลาสติก โดยการเป่าลมเย็น หรือมีวงแหวนน้ำหล่อเย็นอยู่เพื่อรับเม็ดพลาสติก สำหรับเม็ดพลาสติกที่ตัดง่าย เช่น LDPE ก็จะปล่อยให้ตกลงในน้ำ เสร็จแล้วจึงนำเม็ดพลาสติกลงไปอบแห้ง หรือไล่น้ำออกแล้วจึงนำไปเก็บไว้ในไซโล


รูปที่ 9

เนื่องจากเม็ดพลาสติกที่ตกลงมาใหม่ๆ ยังร้อนอยู่ จะฟอร์มตัวเป็นเม็ดกลมหรือเม็ดรีได้ในการผลิตเม็ดพลาสติกรูปทรงกระบอก จะทำได้โดยการปล่อยให้พลาสติกที่ผ่านรูหลายๆ รูออกมานั้น ผ่านไปยังอ่างน้ำทำให้เย็นเสียก่อน แล้วใช้เครื่องดึงไปผ่านเครื่องทำเม็ด คือไปผ่านมีดหมุนตัด ซึ่งมีความยาวประมาณ 2-3 มิลลิเมตร กรรมวิธีนี้เรียกว่า การทำเม็ดเย็น

สำหรับการเตรียมพลาสติกสำหรับอุตสาหกรรมผลิตภัณท์พลาสติกนั้น มีเครื่องอยู่หลายแบบขายตามท้องตลาด แต่แนวโน้มที่จะหันมาใช้เครื่องอัตโนมัติมีมากขึ้น เนื่องจาประหยัดกว่าและได้คุณภาพที่สม่ำเสมอ เครื่องพลาสติกแบบอัตโนมัติแสดงไว้ดังรูปที่ 10


รูปที่ 10

อ้างอิง   http://www.elecnet.chandra.ac.th/courses/ELEC2101/termwork/plastics3/make.html

view