ลดระยะเวลาในการฉีดขึ้นรูปและต้นทุนพลังงานสำหรับพรีฟอร์มพีอีที

ต้นทุนอยู่ที่ระยะเวลาของรอบ ไม่ใช่ที่ราคา

โรงงานผลิตขวดพีอีทีสองแห่งอาจผลิตสินค้าชนิดเดียวกันด้วยเครื่องจักรที่มีแรงยึดแม่พิมพ์เท่ากันและน้ำหนักการฉีดเท่ากัน แต่กลับได้ต้นทุนต่อหนึ่งพันขวดที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน ความแตกต่างนี้แทบจะไม่เกิดจากราคาซื้อเครื่องจักรเลย แต่เกิดจากระยะเวลาของรอบที่แต่ละโรงงานสามารถบรรลุและรักษาระดับไว้ได้ รวมถึงปริมาณพลังงานที่ใช้ไปในระหว่างกระบวนการนั้น

บทความนี้วิเคราะห์แต่ละขั้นตอนของรอบการผลิตตามลำดับ และตั้งคำถามในแต่ละขั้นตอนว่า อะไรคือปัจจัยที่ส่งผลโดยตรงตัวเลขดังกล่าว

องค์ประกอบของหนึ่งรอบการผลิตขวดพีอีที

รอบการฉีดขวดพีอีทีเป็นลำดับขั้นตอนที่แน่นอน

ปิดแม่พิมพ์

1. และสร้างแรงยึด

การฉีด

2. — เติมวัสดุเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์อย่างรวดเร็วและภายใต้แรงดันสูง

การอัดเสริม / การคงแรง

3. — ชดเชยการหดตัวขณะที่ประตูยังเปิดอยู่

การทำให้เย็น

4. — ขั้นตอนที่ใช้เวลานานที่สุดอย่างเห็นได้ชัด และเป็นขั้นตอนที่กำหนดรอบเวลาการผลิต

แม่พิมพ์เปิด

5.  

การขับไล่

6. — ชิ้นงานก่อนขึ้นรูปถูกดันออกจากแกนขึ้นรูป

อาหารกลับบ้าน

7. และการถ่ายโอน

ทุกกระบวนการที่อยู่หลังขั้นตอนการระบายความร้อนมักใช้เวลาเพียงหนึ่งหรือสองวินาทีเท่านั้น การระบายความร้อนคือจุดที่รอบเวลาการผลิตถูกกำหนดไว้ — นี่คือเหตุผลที่การปรับแต่งรอบเวลาในกระบวนการผลิต PET มักเน้นที่การออกแบบแม่พิมพ์และการจัดการความร้อน มากกว่าการปรับค่าพารามิเตอร์ของเครื่องจักร

กลยุทธ์ข้อที่ 1 — ทำขั้นตอนการอบแห้งให้ถูกต้อง มิฉะนั้นแล้วมาตรการอื่นใดก็ไม่มีความหมาย

PET เป็นวัสดุที่ดูดซับความชื้นได้ ข้อกำหนดมาตรฐานคือการอบแห้งที่อุณหภูมิ 160–180 °C เป็นเวลา 4–6 ชั่วโมง จนความชื้นลดลงต่ำกว่า 0.005 % โดยใช้เครื่องอบแห้งแบบดูดความชื้นพร้อมระบบตรวจสอบจุดน้ำค้าง หากอบแห้งไม่เพียงพอ จะทำให้ชิ้นงานก่อนขึ้นรูปเสื่อมคุณภาพระหว่างการขึ้นรูป — สังเกตได้จากผิวขุ่น ความเปราะหักง่าย และการกระจายความหนาของผนังที่ไม่สม่ำเสมอ

กับดักพลังงาน: เครื่องทำให้แห้งที่มีขนาดเล็กเกินไปหรือบำรุงรักษาไม่ดี อาจมีค่าใช้จ่ายต่ำในการดำเนินงาน แต่กลับส่งผลเสียต่อการใช้งานจริงอย่างมาก ท่านจะต้องจ่ายค่าใช้จ่ายสามครั้ง — ครั้งแรกจากชิ้นงานก่อนขึ้นรูปที่ถูกปฏิเสธ ครั้งที่สองจากเวลาไซเคิลที่ท่านจำเป็นต้องลดความเร็วลงเพื่อชดเชยการไหลของวัสดุที่ไม่เสถียร และครั้งที่สามจากขวดที่ถูกปฏิเสธในขั้นตอนการเป่าขึ้นรูป โปรดตรวจสอบความสามารถของเครื่องทำให้แห้งเทียบกับอัตราการผลิตจริงของท่านก่อนปรับแต่งองค์ประกอบอื่นใด

คันโยกข้อที่สอง — การระบายความร้อนของแม่พิมพ์และอุณหภูมิของแม่พิมพ์

สำหรับชิ้นงานก่อนขึ้นรูป อุณหภูมิของแม่พิมพ์มักควบคุมไว้ที่ประมาณ 10–20 °ซ. เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการตกผลึกก่อนกำหนด ซึ่งจะทำให้ความใสของชิ้นงานเสียหาย การออกแบบช่องระบายความร้อน สมดุลของโพรงแม่พิมพ์ และแนวคิดเกี่ยวกับตำแหน่งช่องป้อนวัสดุ จึงมีผลโดยตรงต่อเวลาไซเคิล

ประเด็นที่ควรพิจารณาจริงจังสองประการ:

ความแปรผันระหว่างโพรงแม่พิมพ์แต่ละช่อง คือศัตรูเงียบของเวลาไซเคิล

• หากโพรงที่เร็วที่สุดกับโพรงที่ช้าที่สุดมีประสิทธิภาพการระบายความร้อนต่างกัน ท่านจำเป็นต้องดำเนินการทั้งแม่พิมพ์ตามจังหวะของโพรงที่ช้าที่สุด การแก้ไขความไม่สมดุลนี้มักได้ผลดีกว่าการเร่งกระบวนการให้หนักขึ้น

ระบายความร้อนที่ส่วนโลหะ ไม่ใช่ที่ผิวของชิ้นงานก่อนขึ้นรูป

• การถ่ายเทความร้อนอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอผ่านช่องระบายความร้อนที่จัดวางอย่างเหมาะสม ช่วยลดระยะเวลาการทำความเย็นที่จำเป็นโดยไม่เพิ่มแรงเครียดภายในซึ่งอาจปรากฏภายหลังเป็นข้อบกพร่องในการขึ้นรูปแบบเป่า

วัสดุที่ใช้ทำแม่พิมพ์ก็มีความสำคัญเช่นกัน: เหล็กกล้าสำหรับทำแม่พิมพ์ที่ต้านทานการกัดกร่อนและการสึกหรอได้ดี พื้นผิวที่เรียบเนียนสูง และระบบระบายอากาศที่ออกแบบอย่างเหมาะสม ล้วนสนับสนุนทั้งความใสของผลิตภัณฑ์และความสม่ำเสมอของรอบการผลิต

คันโยกข้อที่ 3 — ให้สกรูทำงานนำหน้ารอบการผลิต

หน่วยฉีดต้องหลอมวัตถุดิบสำหรับชิ้นงานชุดถัดไปในขณะที่แม่พิมพ์กำลังทำความเย็นให้กับชิ้นงานชุดปัจจุบัน หากความสามารถในการหลอมพลาสติกต่ำเกินไป กระบอกสกรูจะกลายเป็นจุดคอขวด และการปรับปรุงแม่พิมพ์อย่างไรก็ไม่สามารถช่วยแก้ปัญหาได้

นี่คือการตัดสินใจด้านข้อกำหนดที่คุณทำเพียงครั้งเดียว ตอนซื้อเครื่อง โดยทั่วไปแล้ว สำหรับช่วงขนาดของพรีฟอร์มที่ใช้งานทั่วไป เส้นผ่านศูนย์กลางของสกรูจะอยู่ระหว่าง 50 มม. ถึง 70 มม. ความสามารถในการหลอมพลาสติกจะเพิ่มขึ้นตามขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางนี้ ส่วนกำลังมอเตอร์จะเพิ่มขึ้นจากประมาณ 28 กิโลวัตต์ ถึง 56 กิโลวัตต์ การเลือกหน่วยฉีดที่มีขนาดเล็กเกินความจำเป็นเพื่อลดต้นทุน เป็นการตัดสินใจที่มีราคาแพงที่สุดในโครงการทั้งหมด

คันโยกข้อที่ 4 — เลือกมอเตอร์ขับเคลื่อนให้สอดคล้องกับรอบการทำงานของคุณ

เครื่องจักรไฮดรอลิกเป็นทางเลือกที่พิสูจน์แล้วว่าใช้ต้นทุนลงทุนต่ำกว่า และยังคงคิดเป็นสัดส่วนส่วนใหญ่ของกำลังการผลิตขวดพรีฟอร์มที่ติดตั้งอยู่จริง ขณะที่เครื่องจักรขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวช่วยลดการใช้พลังงานโดยปรับเอาต์พุตของปั๊มให้สอดคล้องกับความต้องการจริง แทนที่จะให้ปั๊มทำงานต่อเนื่อง

การคำนวณที่ตรงไปตรงมาไม่ใช่เพียงแค่ 'เซอร์โวช่วยประหยัดพลังงาน' — แต่เป็นแบบจำลองการคืนทุน

• ราคาพลังงานในประเทศของท่าน

• จำนวนโพรงแม่พิมพ์และน้ำหนักพรีฟอร์ม (ปริมาณวัสดุที่ท่านผลิตได้จริงต่อชั่วโมง)

• อัตราการใช้งาน: การผลิตสามกะต่อวันพร้อมสัดส่วนผลิตภัณฑ์ที่คงที่ จะเอื้อประโยชน์ต่อเครื่องจักรเซอร์โวมากกว่าการผลิตเพียงหนึ่งกะต่อวันหรือเปลี่ยนแม่พิมพ์บ่อยครั้ง

• กำลังไฟฟ้าของมอเตอร์ตามแผ่นป้ายชื่อ (ระบุเป็นกิโลวัตต์) — มีประโยชน์สำหรับการเปรียบเทียบ แต่ไม่ใช่ค่าการใช้พลังงานจริงที่วัดได้ โปรดขอข้อมูลการใช้พลังงานจริงภายใต้รอบการทำงานของท่าน ไม่ใช่เพียงแค่ค่ากำลังไฟฟ้าตามแผ่นป้ายชื่อ

หากตัวเลือกเซอร์โวถูกเสนอแยกต่างหาก โดยอ้างอิงจากค่าที่วัดได้จริง ไม่ใช่ค่าตามแผ่นป้ายชื่อ ท่านจะสามารถตัดสินใจเกี่ยวกับโครงการนี้ด้วยการคำนวณเชิงตัวเลข แทนที่จะอาศัยเพียงสัญชาตญาณ

คันโยกข้อที่ 5 — ระบบจับชิ้นงานออกและระบบระบายความร้อนหลังการขึ้นรูป

การขับออกและการนำชิ้นงานออกจัดเป็นส่วนหนึ่งของรอบการผลิต การขับออกที่มีระยะสั้นเกินไปจะทำให้ชิ้นงานยังติดอยู่และบิดเบี้ยว ส่วนการนำชิ้นงานออกเร็วเกินไปอาจทำให้ส่วนคอของชิ้นงานเสียหาย หากชิ้นงานยังคงเย็นตัวต่อเนื่องในอุปกรณ์สำหรับนำชิ้นงานออก เวลาดังกล่าวก็ถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของรอบการผลิตอย่างแท้จริง — จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมอุปกรณ์จัดการชิ้นงานจึงควรได้รับความใส่ใจเท่าเทียมกับเครื่องจักรที่มันตั้งอยู่ข้างเคียง

ตัวแปรใหม่: เนื้อหาจากวัสดุรีไซเคิล

ระเบียบข้อบังคับกำลังเปลี่ยนแปลงวัสดุ และวัสดุก็ส่งผลต่อรอบการผลิต คำสั่งของสหภาพยุโรปว่าด้วยพลาสติกแบบใช้ครั้งเดียวทิ้งกำหนดให้ขวดบรรจุเครื่องดื่มพีอีทีต้องมีเนื้อหาจากวัสดุรีไซเคิลไม่น้อยกว่า ร้อยละ 25 ตั้งแต่ปี ค.ศ. 2025 และเพิ่มขึ้นเป็นร้อยละ 30 ภายในปี ค.ศ. 2030 และระเบียบข้อบังคับของสหภาพยุโรปว่าด้วยบรรจุภัณฑ์และของเสียจากบรรจุภัณฑ์กำหนดเป้าหมายไว้ที่ ร้อยละ 30 สำหรับเนื้อหาจากวัสดุรีไซเคิลในขวดบรรจุเครื่องดื่มภายในปี ค.ศ. 2030 .

การแปรรูปพลาสติก PET รีไซเคิลโดยทั่วไปจำเป็นต้องควบคุมกระบวนการอย่างเข้มงวดยิ่งขึ้น — โดยเฉพาะการอบแห้ง ประวัติความร้อน และมลพิษ ซึ่งทั้งหมดนี้ต้องได้รับการดูแลอย่างใกล้ชิดกว่าเรซินชนิดบริสุทธิ์ หากคุณวางแผนจะใช้ rPET ภายในสามปีข้างหน้า ควรจัดเตรียมความสามารถในการอบแห้งและกำหนดขอบเขตของกระบวนการให้สอดคล้องกับข้อกำหนดของเครื่องจักรตั้งแต่ขั้นตอนการเลือกซื้อ แทนที่จะรอพบข้อจำกัดหลังติดตั้งเครื่องแล้ว

[ภาพที่ 2 — การประยุกต์ใช้งาน]  images/03-02-application.jpgคำอธิบายภาพ: การกระจายความหนาผนังอย่างสม่ำเสมอ และพรีฟอร์มที่สะอาดปราศจากฝ้า — คือลักษณะเฉพาะของคุณภาพที่บ่งชี้ว่ากระบวนการอยู่ภายใต้การควบคุม

ลำดับขั้นตอนที่ควรดำเนินการ

1. วัดเวลาไซเคิลปัจจุบันและบันทึกความแปรผันระหว่างหัวฉีดแต่ละตัว หากไม่มีค่าดังกล่าว คุณกำลังคาดเดาเท่านั้น

2. ปรับปรุงระบบการอบแห้ง เนื่องจากมักเป็นวิธีที่ให้ผลลัพธ์ดีมากที่สุดในราคาต้นทุนต่ำที่สุด

3. ปรับสมดุลระบบระบายความร้อนในแม่พิมพ์ ซึ่งเป็นจุดที่จะได้รับผลประโยชน์เชิงโครงสร้างมากที่สุด

4. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความสามารถในการหลอมพลาสติกไม่ได้เป็นตัวจำกัดเวลาไซเคิล

5. จากนั้นจึงวิเคราะห์แบบจำลองประเภทไดรฟ์และพลังงาน

6. ตรึงกระบวนการให้คงที่ และติดตามน้ำหนัก ขนาดส่วนคอ และระดับความขุ่นเป็นตัวควบคุมการผลิต — ไม่ใช่เพียงการตรวจสอบครั้งเดียว

การปรับปรุงกระบวนการในการขึ้นรูปต้นแบบนั้นน่าเบื่อ ดำเนินไปทีละขั้นตอน และสะสมผลลัพธ์อย่างต่อเนื่อง นี่คือเหตุผลที่แท้จริงว่าทำไมจึงเกิดการทวีคูณของปัญหา

มีประสิทธิภาพ จัดจำหน่ายเครื่องฉีดขึ้นรูปต้นแบบพีอีทีและแม่พิมพ์ขึ้นรูปต้นแบบที่สอดคล้องกัน ซึ่งผ่านการทดสอบร่วมกันก่อนจัดส่ง พร้อมให้บริการสนับสนุนการติดตั้ง การเดินเครื่อง และการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการในกว่า ๖๕ ประเทศ

แหล่งที่มา

• แอลไพน์ โมลด์

คู่มือการฉีดขึ้นรูปพีอีที: คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับวิศวกรและผู้ผลิต

เผยแพร่เมื่อ ๑ สิงหาคม ๒๕๖๘ — เงื่อนไขการอบแห้งพีอีที (๑๖๐–๑๘๐ องศาเซลเซียส เป็นเวลา ๔–๖ ชั่วโมง ความชื้นน้อยกว่าร้อยละ ๐.๐๐๕), อุณหภูมิแม่พิมพ์ขึ้นรูปต้นแบบ (๑๐–๒๐ องศาเซลเซียส), ข้อกำหนดของเครื่องจักร วัสดุเหล็กทำแม่พิมพ์ และระบบระบายอากาศ รวมถึงข้อบกพร่องทั่วไปและสาเหตุที่เกิดขึ้น

• แม่พิมพ์แบบหลายโพรง

แม่พิมพ์ขึ้นรูปต้นแบบพีอีที: พื้นฐานการออกแบบและกระบวนการ

ปรับปรุงล่าสุดเมื่อ ๑ กันยายน ๒๕๖๘ — ความสมดุลของโพรง การระบายความร้อน ความแปรผันระหว่างโพรงต่อโพรง และเกณฑ์การรับรอง

• ข้อกำหนดของคำสั่งสหภาพยุโรปว่าด้วยพลาสติกใช้ครั้งเดียวทิ้งเกี่ยวกับส่วนประกอบจากวัสดุรีไซเคิลสำหรับขวดบรรจุเครื่องดื่มพีอีที (ร้อยละ ๒๕ ตั้งแต่ปี ๒๕๖๘ และร้อยละ ๓๐ ภายในปี ๒๕๗๓) รวมถึงเป้าหมายตามกฎระเบียบของสหภาพยุโรปว่าด้วยบรรจุภัณฑ์และของเสียจากบรรจุภัณฑ์สำหรับขวดบรรจุเครื่องดื่ม (ร้อยละ ๓๐ ภายในปี ๒๕๗๓)

• มีประสิทธิภาพ พารามิเตอร์ทางเทคนิคของซีรีส์ PET และซีรีส์เซอร์โว — เส้นผ่านศูนย์กลางสกรู น้ำหนักการฉีด ช่วงกำลังมอเตอร์