คุณภาพของฟิล์มพลาสติกมีผลต่อประสิทธิภาพการผลิตถุงพลาสติกอย่างไร

เหตุใดคุณภาพของฟิล์มพลาสติกจึงเป็นตัวกำหนดโดยตรง เครื่องผลิตถุงพลาสติก เวลาทำงานและอัตราความเร็ว

สาเหตุที่ค่าดัชนีการไหลหลอม (MFI) และปริมาณความชื้นที่ไม่สม่ำเสมอก่อให้เกิดความไม่เสถียรขณะป้อนวัสดุและฟิล์มขาด

ดัชนีการไหลของพอลิเมอร์ (MFI) ซึ่งโดยพื้นฐานแล้ววัดว่าพอลิเมอร์มีความเหลวหรือหนืดเพียงใด มักจะก่อปัญหาเมื่อมีความไม่สม่ำเสมอในการผลิตถุงพลาสติก หากค่า MFI เปลี่ยนแปลงมากเกินไป เช่น เกินกว่าบวกหรือลบ 5% การหลอมพลาสติกจะไม่เกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งเครื่องจักร ส่งผลให้เกิดปัญหามากมายเกี่ยวกับความหนาที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งจะทำให้อุปกรณ์ตรวจจับแรงตึงและลูกกลิ้งลำเลียงที่เราอาศัยพึ่งพาเกิดการติดขัด ในเวลาเดียวกัน หากเรซินพอลิเอทิลีนมีความชื้นมากกว่า 0.02% จะเกิดอะไรขึ้นรู้ไหม? น้ำจะเปลี่ยนเป็นไอน้ำในระหว่างกระบวนการปิดผนึกด้วยความร้อน ทำให้เกิดฟองอากาศขนาดเล็กที่ทำให้รอยปิดผนึกอ่อนแอลงอย่างสิ้นเชิง ปัญหาทั้งสองประการนี้สร้างความยุ่งยากให้กับฟิล์มเว็บอย่างมาก ทำให้ฟิล์มขาดบ่อยครั้ง ส่งผลให้ผู้ปฏิบัติงานต้องรีสตาร์ทระบบด้วยตนเองอยู่ตลอดเวลา และต้องปรับแรงตึงใหม่ตลอดเวลา ตามตัวเลขจากอุตสาหกรรม ความหยุดชะงักประเภทนี้ใช้เวลาประมาณ 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ของช่วงเวลาการหยุดทำงานที่ไม่คาดคิดในแต่ละปี ณ โรงงานผลิตถุง

ผลการขยาย: เหตุใดเครื่องจักรทำถุงพลาสติกความเร็วสูงจึงทำให้ข้อบกพร่องเล็กน้อยของฟิล์มกลายเป็นความล้มเหลวอย่างร้ายแรง

เครื่องผลิตถุงพลาสติกที่ทำงานได้มากกว่า 200 ใบต่อนาที อาจเปลี่ยนปัญหาฟิล์มเล็กๆ ให้กลายเป็นเรื่องใหญ่ได้อย่างรวดเร็ว ปัญหากึ่งก้อนหรือ 'เกล' ซึ่งก็คืออนุภาคโพลิเมอร์ที่ไม่ละลายสมบูรณ์ขนาดประมาณ 50 ไมครอน จะทำให้เกิดรูเข็มที่สามารถขยายตัวอย่างรวดเร็วกลายเป็นรอยฉีกขาดเมื่อแรงดึงเพิ่มขึ้น ความหนาที่เบี่ยงเบนจากระดับ ±0.1 มม. อาจดูเหมือนไม่มีนัยสำคัญเมื่อทำงานที่ความเร็วต่ำ แต่กลับสร้างปัญหามากมายเมื่อทำงานที่อัตราการผลิตสูง ความไม่สม่ำเสมอลักษณะนี้จะก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนแบบคลื่นฮาร์โมนิกในลูกกลิ้งจับแนว (nip rollers) ทำให้แถบพลาสติกเคลื่อนออกนอกแนว และนำไปสู่ปัญหาการป้อนวัสดุ หรือแม้แต่การตัดเฉือนคมกริบผ่านเนื้อวัสดุ เพียงแค่ข้อบกพร่องจากสิ่งเจือปนเพียงหนึ่งเดียวก็เพียงพอที่จะทำให้สายการผลิตหยุดทำงานนานถึงครึ่งชั่วโมงหรือมากกว่านั้นในช่วงเวลาปฏิบัติการหลัก สรุปแล้ว คุณภาพของฟิล์มมีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพโดยรวมของเครื่องจักรเหล่านี้ (สิ่งที่อุตสาหกรรมเรียกว่า OEE) พอลิเมอร์เกรดพรีเมียมทำงานได้ดีกว่าอย่างชัดเจน โดยลดเวลาที่ต้องหยุดเครื่องลงได้ประมาณ 40% เมื่อเทียบกับวัสดุทั่วไป

คุณสมบัติฟิล์มที่สำคัญ´´ซึ่งควบคุมการป้อนและปิดผนึกอย่างมั่นคงในเครื่องผลิตถุงพลาสติก

ความสม่ำเสมอของความหนา (ค่าความคลาดก ±2.5%) พื้นผิวมันวาว และการยึดติดที่ริมตาย — ผลกระทบแบบเรียลไทม์ต่อการควบคุมแรงตึงในเครื่อง

การรักษาระดับความหนาของฟิล์มให้อยู่ในช่วงความผันแปรประมาณ 2.5% มีความสำคัญอย่างยิ่ง หากเราต้องการหลีกเลี่ยงปัญหากวนใจ เช่น การติดขัดขณะลำเลียง และปัญหาแรงตึงที่อาจทำให้การผลิตหยุดชะงัก เมื่อฟิล์มมีความหนาน้อยหรือหนามากเกินกว่าขีดจำกัดเหล่านี้ จะทำให้เกิดการยืดตัวไม่สม่ำเสมอในขณะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงผ่านเครื่องจักร พื้นผิวของฟิล์มก็มีความสำคัญเช่นกัน เพราะมันมีผลต่อการสัมผัสระหว่างฟิล์มกับลูกกลิ้ง โดยฟิล์มที่มีความมันวาวต่ำมักจะสร้างแรงเสียดทานมากขึ้น ทำให้กระบวนการช้าลง ในขณะที่พื้นผิวที่มันวาวเกินไปอาจก่อให้เกิดปัญหาการลื่นไถลเมื่อพยายามปิดผนึกผลิตภัณฑ์ให้แน่นหนา อีกหนึ่งปัญหาใหญ่ที่เกิดขึ้นคือ การที่โพลิเมอร์ในสถานะหลอมเหลวยึดติดกับชิ้นส่วนของอุปกรณ์อัดรีด ซึ่งเรียกว่า die lip adhesion การยึดติดนี้ทำให้เกิดแรงตึงกระชากทันที บางครั้งสูงถึงมากกว่า 50 นิวตันต่อเมตร ส่งผลให้คลื่นแรงกระแทกกระจายไปทั่วสายการผลิตจนเครื่องจักรต้องหยุดทำงานเพื่อความปลอดภัย โชคดีที่เทคโนโลยีสมัยใหม่สามารถช่วยแก้ไขปัญหานี้ได้ โดยใช้ระบบวัดด้วยเลเซอร์และเซ็นเซอร์อินฟราเรด ซึ่งสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของความหนาฟิล์มในระดับไมครอน อุปกรณ์เหล่านี้จะปรับความเร็วของลูกกลิ้งโดยอัตโนมัติ ซึ่งตามรายงานจากอุตสาหกรรมระบุว่า สามารถลดปัญหาการขาดของเว็บ (web breaks) ที่เกี่ยวข้องกับแรงตึงได้ประมาณสามในสี่

ข้อกำหนดของเรซินโพลีเอทิลีน (PE): การปรับสมดุลความแข็งแรงในการหลอม ความชัดเจน และเสถียรภาพทางความร้อน เพื่อการแปลงเป็นถุงได้อย่างราบรื่น

การได้มาซึ่งสมดุลที่เหมาะสมของคุณสมบัติต่าง ๆ เป็นสิ่งจำเป็นเมื่อทำงานกับเรซินโพลีเอทิลีน (PE) สำหรับการผลิตถุง โดยเมื่อความแข็งแรงของการหลอมละลายยังคงอยู่เหนือ 15 cN จะช่วยป้องกันการบิดเบี้ยวของขอบถุง (neck-in deformations) ที่มักเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการยืดตัวที่รวดเร็ว สำหรับความชัดเจนนั้น ผู้ผลิตส่วนใหญ่มุ่งเป้าให้ระดับหมอกควัน (haze levels) ต่ำกว่า 5% ซึ่งขึ้นอยู่กับการควบคุมโครงสร้างผลึก (crystallinity) ให้อยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสม ความเสถียรทางความร้อนก็มีความสำคัญเช่นกัน เพราะการควบคุมที่ดีจะทำให้การปิดผนึกมีความสม่ำเสมอโดยไม่เกิดปัญหาออกซิเดชันที่อุณหภูมิประมาณ 150 ถึง 180 องศาเซลเซียส หากเกิดข้อผิดพลาดที่จุดนี้ จะทำให้เกิดการแตกของสายโซ่โมเลกุล (chain breaking) และการเกิดเจล (gel formation) ซึ่งอาจไปอุดตันปากแม่พิมพ์ (die lips) การเลือกค่า MFI ที่อยู่ระหว่าง 2 ถึง 4 กรัมต่อ 10 นาที ถือเป็นจุดสมดุลที่ดีระหว่างคุณสมบัติการไหลและความแข็งแรงเชิงโครงสร้าง ทำให้เครื่องจักรสามารถทำงานได้อย่างราบรื่นที่ความเร็วเกิน 300 ถุงต่อนาที จากประสบการณ์ในอุตสาหกรรมพบว่า การเลือกวัสดุ PE คุณภาพดีสามารถลดปัญหาการปิดผนึกล้มเหลวลงได้ประมาณสองในสาม เมื่อเทียบกับทางเลือกที่ถูกกว่าในตลาด

การควบคุมคุณภาพฟิล์มอย่างรุก: ตั้งแต่การตรวจสอบวัตถุดิบจนถึงการตรวจสอบระหว่างกระบวนการผลิต

การตรวจสอบก่อนอัดรีด: การวิเคราะห์ความชื้น การตรวจสอบการกระจายตัวของสารเติมแต่ง และขั้นตอนการตรวจสอบค่า MFI

การตรวจสอบสิ่งต่างๆ ก่อนเริ่มการผลิตจะช่วยป้องกันปัญหาไม่ให้เกิดขึ้นตั้งแต่ช่วงต้นในกระบวนการพลาสติก เครื่องทำถุง กระบวนการ ผู้ปฏิบัติงานที่ควบคุมเครื่องจักรเหล่านี้จะตรวจสอบระดับความชื้นโดยใช้วิธีที่เรียกว่า การไทเทรตแบบคาร์ลฟิสเชอร์ (Karl Fischer titration) หากมีความชื้นเกิน 0.02% มักจะเกิดฟองอากาศระหว่างการอัดรีด ซึ่งทำให้กระบวนการทั้งหมดเสียหาย นอกจากนี้ยังตรวจสอบค่า MFI เพื่อให้มั่นใจว่าเรซินอยู่ในช่วงประมาณ 5% ของค่าที่กำหนดไว้ มิฉะนั้นวัสดุจะหลอมละลายไม่สม่ำเสมอ และก่อปัญหาต่างๆ ตามมา สำหรับสารเติมแต่ง จะมีการทดสอบโดยใช้อุปกรณ์สเปกโตรสโกปี เพื่อให้มั่นใจว่าเม็ดสีกระจายตัวได้อย่างทั่วถึงในเนื้อวัสดุ สิ่งนี้มีความสำคัญมาก เพราะการกระจายตัวที่ไม่ดีจะนำไปสู่การปิดผนึกที่อ่อนแอในขั้นตอนต่อไป รายงานอุตสาหกรรมจากปี 2023 แสดงให้เห็นว่า การปฏิบัติตามขั้นตอนการควบคุมคุณภาพเหล่านี้สามารถลดข้อบกพร่องจากการอัดรีดลงได้ประมาณ 30% แม้ว่าผลลัพธ์อาจแตกต่างกันไปตามสภาพของโรงงานและวัสดุที่ใช้

การตรวจสอบการอัดรีดแบบต่อเนื่อง: การปรับอุณหภูมิหลอม ระบบดูดสุญญากาศ และความเร็วสกรูแบบเรียลไทม์ เพื่อป้องกันการเกิดเจลและหมอกควัน

เซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์ช่วยรักษาความเสถียรระหว่างกระบวนการอัดรีด ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อทำงานที่ความเร็วสูงสำหรับการผลิตถุง เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดเหล่านี้ติดตามอุณหภูมิของพลาสติกหลอมเหลวได้อย่างใกล้ชิด โดยปกติจะรักษาระดับอุณหภูมิให้อยู่ในช่วงประมาณ 3 องศาเซลเซียส พร้อมกันนั้น เครื่องจะปรับความเร็วของการหมุนสกรูโดยอัตโนมัติ เพื่อป้องกันไม่ให้พลาสติกสลายตัวมากเกินไป เมื่อฟิล์มเริ่มมีความขุ่นมากกว่าประมาณ 2% วาล์วดูดสุญญากาศจะทำงานเพื่อดูดเอาสารประกอบระเหยที่ก่อให้เกิดจุดเจลรบกวนออก ตามรายงานจากผู้ผลิตชั้นนำหลายรายในอุตสาหกรรม การติดตั้งระบบตรวจสอบเหล่านี้ช่วยลดการขาดของแผ่นฟิล์มลงได้ประมาณ 12% ซึ่งหมายถึงประสิทธิภาพการผลิตที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในการดำเนินงานเครื่องผลิตถุงพลาสติก

การวัดผลตอบแทนจากการลงทุน: คุณภาพฟิล์มที่เหนือกว่าช่วยลดของเสียและเพิ่มผลผลิตในเครื่องผลิตถุงพลาสติก

ฟิล์มพลาสติกคุณภาพสูงนั้นในความเป็นจริงสามารถคืนทุนได้ด้วยตัวเองในระยะยาว เนื่องจากช่วยลดการหยุดเดินเครื่องที่สร้างความหงุดหงิดใจและวัสดุเสียเปล่าระหว่างการผลิต เมื่อฟิล์มมีความหนาสม่ำเสมอภายในประมาณ 2.5% และมีดัชนีการไหลของเนื้อพลาสติก (melt flow index) ที่ดี ก็จะทำให้ฟิล์มขาดบ่อยครั้งน้อยลงในขั้นตอนการแปรรูป ส่งผลให้เกิดปัญหาเรื่องแรงตึงน้อยลง และอัตราของของเสียลดลงอย่างมาก บางกรณีสามารถลดของเสียได้ถึงประมาณ 30% บนเครื่องผลิตถุงพลาสติกที่ทำงานด้วยความเร็วสูง โรงงานก็สามารถดำเนินงานได้อย่างราบรื่นยิ่งขึ้น ข้อมูลจริงจากอุตสาหกรรมบ่งชี้ว่า ปริมาณการผลิตอาจเพิ่มขึ้นได้ตั้งแต่ 25% ไปจนถึง 60% เมื่อปัญหาทั่วไป เช่น คราบเจลหรือความชื้นที่ไม่สม่ำเสมอ ถูกกำจัดออกไปจากการผลิต ประสิทธิภาพเหล่านี้ รวมกับการใช้วัตถุดิบในปริมาณที่ลดลง ทำให้ต้นทุนการผลิตต่อหน่วยลดต่ำลงตามธรรมชาติ อีกหนึ่งข้อดีคือ ฟิล์มประเภทนี้มีความคงตัวสูงขณะกระบวนการปิดผนึก ซึ่งช่วยประหยัดค่าไฟฟ้าได้ประมาณ 15 ถึง 20% และเนื่องจากองค์ประกอบของเรซินมีความสม่ำเสมอตลอดทั้งชิ้น ถุงส่วนใหญ่จึงออกมาสมบูรณ์โดยไม่มีข้อบกพร่อง ทำให้ความเสี่ยงในการต้องนำสินค้ากลับมาแก้ไขต่ำกว่า 2% ผู้ผลิตส่วนใหญ่พบว่า การลงทุนเริ่มคุ้มทุนภายในระยะเวลาประมาณหนึ่งถึงสองปีหลังจากการเปลี่ยนมาใช้ฟิล์มคุณภาพสูง โดยส่วนใหญ่เกิดจากเวลาการทำงานที่เพิ่มขึ้นและการลดปริมาณของเสียที่ต้องนำไปทิ้งในหลุมฝังกลบ

คำถามที่พบบ่อย

MFI คืออะไร และทำไมจึงมีความสำคัญในการผลิตถุงพลาสติก

MFI หรือดัชนีการไหลของอุณหภูมิสูง ใช้สำหรับวัดความหนืดของพอลิเมอร์ หากค่า MFI ไม่สม่ำเสมอจะทำให้เกิดการหลอมเหลวไม่เท่ากันในเครื่องจักรการผลิต ซึ่งอาจก่อให้เกิดการติดขัดและตำหนิบนถุงพลาสติก

ความชื้นส่งผลต่อกระบวนการผลิตอย่างไร

ความชื้นส่วนเกินในเรซินโพลีเอทิลีนสามารถเปลี่ยนเป็นไอน้ำระหว่างกระบวนการปิดผนึกด้วยความร้อน ทำให้เกิดฟองอากาศและทำให้รอยปิดผนึกอ่อนแอลง ส่งผลให้ถุงขาดบ่อยและเกิดการหยุดทำงานบ่อยครั้ง

คุณสมบัติของฟิล์มใดบ้างที่มีความสำคัญต่อการป้อนและการปิดผนึกที่มั่นคง

คุณสมบัติที่สำคัญ ได้แก่ ความสม่ำเสมอของความหนา ความเงาของผิวหน้า และการยึดติดที่ขอบตาย (die lip adhesion) เนื่องจากสิ่งเหล่านี้มีผลต่อการควบคุมแรงตึงเครื่องจักร และคุณภาพโดยรวมของผลิตภัณฑ์สุดท้าย

การตรวจสอบแบบเรียลไทม์สามารถปรับปรุงการผลิตถุงพลาสติกได้อย่างไร

เซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์ติดตามอุณหภูมิของเนื้อพลาสติกที่หลอมละลาย และทำการปรับความเร็วสกรูและแรงสูญญากาศโดยอัตโนมัติ เพื่อป้องกันการเกิดเจลและหมอกควัน ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต