เพราะเหตุใดความแข็งแรงพื้นผิวของผลิตภัณฑ์พลาสติกจึงลดลงเมื่อใช้เรซินรีไซเคิล?

การใช้เรซินรีไซเคิลในชิ้นส่วนพลาสติกสร้างความท้าทายให้กับวิศวกร การเพิ่มวัสดุรองลงไปอาจทำให้พลาสติกเสื่อมสภาพมากขึ้น ลดความแข็งแรงของโครงสร้างเดิมและเพิ่มความเสี่ยงต่อการแตกร้าว โดยเฉพาะในบริเวณที่ต้องรับแรงสูง เช่น ตะขอและรูสกรู แม้จะมีปัญหาเหล่านี้ แต่การนำวัสดุรีไซเคิลมาใช้ในพลาสติกยังคงมีความสำคัญต่อความยั่งยืนของสิ่งแวดล้อม

แต่เหตุใดการใช้วัสดุรองที่นำกลับมาใช้ใหม่จึงทำให้ความแข็งแรงของพลาสติกลดลง คำถามนี้สามารถตรวจสอบได้สองระดับ

1. แหล่งกำเนิดของวัสดุรองรีไซเคิล

ประการแรก ผู้ขึ้นรูปพลาสติกแบบฉีดควรใช้วัสดุรองหรือไม่? ในขณะที่การปกป้องสิ่งแวดล้อมเป็นเรื่องที่ต้องคำนึงถึง แต่การประหยัดต้นทุนมักเป็นแรงจูงใจหลัก เนื่องจากวัสดุรองมีราคาถูกกว่า แต่โรงงานเหล่านี้ใช้วัสดุรีไซเคิลประเภทเดียวกันกับเม็ดพลาสติกเดิมหรือไม่? ตัวอย่างเช่น หากเม็ดพลาสติกเดิมเป็นวัสดุ PC ของ Sabic (เดิมชื่อ GE) ผู้ผลิตใช้วัสดุรีไซเคิล PC ของ Sabic จริงหรือไม่ หรือพวกเขาใช้วัสดุรีไซเคิล PC ที่มีอยู่ หรือแม้แต่ผสม ABS เข้าไปด้วย? เม็ดพลาสติกยิ่งมีเกรดสูง ผู้ผลิตก็ยิ่งไม่เหมาะสมที่จะใช้วัสดุรีไซเคิล เนื่องจากอาจทำให้ผลิตภัณฑ์มีคุณภาพต่ำลง

ความไม่แน่นอนอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับวัสดุรีไซเคิลคือการจัดเก็บ วัสดุเหล่านี้มักถูกจัดเก็บอย่างไม่ถูกต้อง สัมผัสกับปัจจัยต่างๆ เช่น ลม แสงแดด และฝน คุณอาจสังเกตเห็นว่าเก้าอี้พลาสติกที่ทิ้งไว้กลางแดดจะซีดจางและเปราะบางลงในที่สุด ในทำนองเดียวกัน วัสดุรีไซเคิลที่สัมผัสกับสภาวะที่รุนแรงจะมีคุณสมบัติทางกายภาพที่เสื่อมลง ส่งผลให้คุณภาพไม่สามารถคาดเดาได้

2. ความแตกต่างของค่า MFI (Melt Flow Index) ก่อนและหลังฉีดพลาสติก

ประการที่สอง แม้ว่ากระบวนการฉีดพลาสติกของคุณจะใช้วัสดุที่ตรงกับเม็ดพลาสติกเดิมอย่างเคร่งครัดหรือวัสดุรีไซเคิลที่มีคุณสมบัติเหมือนกันจากแบรนด์เดียวกัน แต่จากประสบการณ์พบว่าค่า MFI (ดัชนีการไหลละลาย) ของพลาสติกส่วนใหญ่เพิ่มขึ้นประมาณ 20-30% หลังจากฉีด โดยปกติแล้วค่า MFI ที่เพิ่มขึ้นนี้จะส่งผลให้ความแข็งแรงเชิงโครงสร้างของพลาสติกลดลง ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมและความทนทานของผลิตภัณฑ์

พลาสติกเทอร์โมพลาสติกมีลักษณะเฉพาะคือมีผลึกโพลีเมอร์ที่พันกัน ทำให้มีความแข็งแรงเชิงโครงสร้างสูง ในระหว่างกระบวนการฉีดขึ้นรูป สกรูนำจะเฉือนและแยกโซ่โมเลกุลยาวเหล่านี้ออกเป็นส่วนๆ ที่สั้นลง ทำให้มวลโมเลกุลลดลง กระบวนการนี้เรียกว่าการแยกโซ่ ส่งผลให้การพันกันของโมเลกุลอ่อนแอลงและความแข็งแรงลดลงในภายหลัง สำหรับข้อมูลโดยละเอียดเพิ่มเติม โปรดอ่านบทความเกี่ยวกับคุณสมบัติรีโอโลยีของพลาสติก

เนื่องจากราคาที่ผันผวนและความพร้อมจำหน่ายของเรซินเทอร์โมพลาสติก จึงควรเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เรซินของคุณ วิธีหนึ่งที่นิยมใช้คือการใช้วัสดุรีไซเคิล เมื่อโครงการเสร็จสิ้น วัสดุส่วนเกินและชิ้นส่วนที่ถูกทิ้งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่และนำไปใช้ใหม่เป็นวัสดุรีไซเคิล ซึ่งสามารถผสมกับเรซินใหม่หรือใช้แยกกัน

เมื่อเทอร์โมพลาสติกต้องรับแรงกดจากความร้อนและแรงกดทางกล พลาสติกอาจอ่อนตัวและเปราะบางได้ ซึ่งเรียกว่า "ประวัติความร้อน" ทั้งความร้อนจากกระบวนการแปรรูปและกระบวนการบดสามารถส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และการไหลของเรซินเทอร์โมพลาสติก รวมถึงผลิตภัณฑ์ใดๆ ที่ทำจากการบดซ้ำ แม้ว่าอุณหภูมิหรือประวัติความร้อนมักถูกมองว่าเป็นสาเหตุหลักของการเสื่อมสภาพของพอลิเมอร์ แต่เรซินหลายชนิดสามารถคงคุณสมบัติทางกายภาพไว้ได้ตลอดรอบการบดซ้ำจำนวนจำกัด หากจัดการอย่างเหมาะสมระหว่างการแปรรูป

อัตราส่วนที่เหมาะสมของการบดซ้ำต่อเรซินบริสุทธิ์คือเท่าไร?

โดยทั่วไป อุตสาหกรรมการขึ้นรูปจะมุ่งเป้าไปที่การผสมเรซินบริสุทธิ์ 20 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์หรือต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิต อัตราส่วนอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่เรซินบริสุทธิ์ 100 เปอร์เซ็นต์ไปจนถึงเรซินบริสุทธิ์ 100 เปอร์เซ็นต์

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงนี้ ได้แก่

• การฝึกอบรมผู้จัดการเรซินไม่เพียงพอ

• การปรับเทียบตัวป้อนแบบบริสุทธิ์และ/หรือแบบบดใหม่ไม่ถูกต้อง

• การผสมวัสดุไม่สม่ำเสมอ

• วินัยในการปฏิบัติงานไม่เพียงพอหรือไม่ปฏิบัติตามขั้นตอนที่กำหนด

• เพื่อป้องกันผลลัพธ์ที่อาจเกิดหายนะ จำเป็นต้องมีขั้นตอนและวินัยที่เหมาะสมในโรงงาน

สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งที่ต้องคำนึงถึงก็คือ แม้ว่าส่วนผสมเริ่มต้นจะมีผงบด 20 เปอร์เซ็นต์ แต่การบดครั้งต่อไปจะมีผงบดเดิมผสมอยู่ด้วยเสมอ เรซินจากการบดครั้งแรกจะยังคงอยู่ในสต็อก ตรวจสอบกับซัพพลายเออร์เรซินของคุณเพื่อดูว่าพลาสติกของคุณสามารถผ่านกระบวนการขึ้นรูปได้กี่ครั้งก่อนที่คุณสมบัติจะเสื่อมสภาพมากกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ และเพื่อพิจารณาว่าคุณสมบัติใดได้รับผลกระทบก่อน

ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นมีอะไรบ้างที่คุณควรทราบ?

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเรซิน เช่น ไนลอน โพลีคาร์บอเนต โพลีบิวทาไดอีนเทเรฟทาเลต (PBT) และโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) ได้รับการทำให้แห้งอย่างเหมาะสมก่อนการแปรรูปเบื้องต้น มิฉะนั้น เรซินดังกล่าวอาจเกิดการไฮโดรไลซ์ในกระบอกสูบของเครื่องขึ้นรูป ทำให้สายโพลีเมอร์สั้นลงและทำให้เกิดการเสื่อมสภาพ การผสมวัสดุบดที่เสื่อมสภาพลงในเรซินบริสุทธิ์ที่ระดับ 25 เปอร์เซ็นต์อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพและการทำงานของชิ้นส่วนขั้นสุดท้ายได้อย่างมาก การตรวจสอบระดับอุณหภูมิจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง การแปรรูปเรซินบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิสูงกว่าระดับที่แนะนำสามารถเร่งการเสื่อมสภาพของโพลีเมอร์ได้

ขนาดเม็ดที่สม่ำเสมอก็มีความสำคัญเช่นกัน หากไม่บำรุงรักษาเครื่องบดเป็นประจำ เม็ดพลาสติกที่ได้ก็จะมีขนาดแตกต่างกันออกไป ตั้งแต่ฝุ่นละเอียดไปจนถึงชิ้นขนาด ¼ นิ้วหรือใหญ่กว่านั้น ในระหว่างกระบวนการพลาสติไซเซอร์หรือการหมุนสกรู สกรูอาจไม่สามารถหลอมเม็ดพลาสติกที่มีขนาดต่างกันเหล่านี้ได้อย่างสม่ำเสมอ ซึ่งอาจส่งผลต่อคุณสมบัติของชิ้นส่วนสำเร็จรูปได้ การทำให้เม็ดพลาสติกเป็นเม็ดซ้ำเป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพสำหรับปัญหานี้ โดยสามารถกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่ไม่ใช่พลาสติกได้โดยการกรองด้วยความร้อนจากเม็ดพลาสติกที่บดซ้ำ เพื่อรักษาเสถียรภาพของกระบวนการให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม การบำรุงรักษาเครื่องบดเป็นประจำจึงมีความจำเป็น ซึ่งรวมถึงการลับใบมีด การทำความสะอาดเครื่องจักร และการตรวจสอบให้แน่ใจว่าตะแกรงทำงานได้อย่างถูกต้อง

คุณคิดว่าอะไรคือความท้าทายที่สำคัญที่สุดที่เกี่ยวข้องกับการเจียรซ้ำ จากประสบการณ์ของฉัน การปนเปื้อนจากพลาสติกและวัสดุต่างประเทศถือเป็นอุปสรรคสำคัญ การผลิตมักหยุดชะงักเนื่องจากปลายร้อนอุดตัน เพื่อลดต้นทุน แนะนำให้ใช้เฉพาะเรซินบริสุทธิ์ในเครื่องมือแบบไหลร้อนและสำรองการเจียรซ้ำสำหรับเครื่องมือแบบไหลเย็น แม้ว่าวิธีนี้อาจไม่ใช่ทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับทุกคน แต่ก็ถือเป็นกลยุทธ์ที่มีประสิทธิผลเมื่อทำได้

มีแนวทางแก้ไขอะไรบ้างที่สามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้?

แทนที่จะผสมเรซินที่บดแล้วกับเรซินบริสุทธิ์ ให้ลองใช้เรซินที่บดแล้ว 100% วิธีนี้จะช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาที่กล่าวถึงข้างต้น โดยให้ใช้เรซินบริสุทธิ์ทั้งหมดก่อน จากนั้นจึงนำเรซินที่บดแล้วไปใส่ในเครื่องจนเต็มกำลัง