กระบวนการฉีดขึ้นรูป : แปรรูปไบโอเรซิ่นอย่างไรให้เหมาะสม

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

ไบโอเรซินอาจมีความท้าทายเป็นอย่างมากที่จะแปรรูปเมื่อเปรียบเทียบกับเรซิ่นแบบทั่วไปที่มันตั้งเป้าที่จะไปทดแทน แน่นอนว่าสิ่งนี้อาจทำให้การผลิตชิ้นส่วนที่ดีมีความยากมากและบางครั้งเป็นไปไม่ได้เลย อะไรเป็นสิ่งสำคัญที่สุดที่ควรพิจารณา?

ช้อนส้อมของ Refork ทำจากไบโอเรซินรวมถึงส้อม มีดและช้อน ที่ผ่านการคัดสรร (ที่มา: Refork)

เป็นที่ชัดเจนว่า ไบโอเรซินหลายเกรดมีความแตกต่างกัน บางเกรดแปรรูปได้ง่ายกว่าแต่หลายเกรดจะมีสิ่งที่เหมือนกันคือ ช่องว่างกระบวนการที่แคบเนื่องจากความไวต่อความร้อนและแรงเฉือน นอกจากนี้หากการออกแบบระบบทางวิ่งร้อนไม่ได้ปรับให้เหมาะสมสำหรับไบโอเรซิน สิ่งนี้อาจสร้างความยากลำบากในตัวเองหรือทำให้สิ่งที่มีอยู่แย่ลง พิจารณารูปแบบการไหล มันจึงสำคัญที่จะขจัดจุดตาย (hang up spots) และพิจารณาข้อกำหนดการออกแบบอื่นที่จำเป็น เรามาดูความท้าทายของกระบวนการทั่วไปกัน : เมื่อหล่อด้วยไบโอเรซิน ขอบเขตที่กว้างมากของข้อบกพร่องที่มองเห็นได้อาจปรากฏขึ้นกับลักษณะเฉพาะของกระบวนการของวัสดุและการตั้งค่าที่ใช้ในระบบทางวิ่งร้อน

ข้อบกพร่องเหล่านี้รวมถึง:

  • รอยพ่น (Jetting)
  • ริ้วลาย (Streaking)
  • การแผ่ออก (Splay)
  • รอยการไหล (Flow marks)
  • รอยต่อ (Knit lines)
  • รอยไหม้ (Burn marks)
  • Stringing

Mold-Masters ได้ใช้เวลามากมายในการทดสอบวัสดุเหล่านี้ที่มีให้เลือกมากมายในสถานที่ด้านการวิจัยและพัฒนาและผ่านความเป็นหุ้นส่วนกับมหาวิทยาลัย Massachusetts นอกจากนี้ผู้เชี่ยวชาญทำงานกับผู้แปรรูปชั้นนำและเจ้าของแบรนด์เพื่อเลือกเรซินและกำหนดลำดับความสำคัญในลำดับการทดสอบ การวิจัยนี้ทำให้บริษัทสามารถประเมินและเข้าใจถึงคุณสมบัติเฉพาะของไบโอเรซินและข้อกำหนดในการแปรรูปที่มีประสิทธิผล นอกจากนี้ Mold-Masters มีประสบการณ์กับแอปพลิเคชันไบโอเรซินในโลกความเป็นจริงที่หลากหลายที่รวมถึงเครื่องมือการผลิตที่มีโพรงอากาศสูง ที่มีการผลิตในระยาว แอปพลิเคชันไบโอเรซินที่ประสบความสำเร็จของบริษัทมีเกี่ยวข้องโดยตรงกับประสบการณ์ที่ได้รับการรวบรวมระหว่างการทดสอบและความสามารถในการดึงข้อมูลจากไลบรารีของแอปพลิเคชันที่ครอบคลุม ข้อมูลนี้นำทีมในการเลือกไลน์ผลิตภัณฑ์ที่ถูกต้องและช่วยพวกเขาในการออกแบบโซลูชันที่ปรับให้เหมาะสมที่สุดตามวัสดุที่มีในมือ

เทคโนโลยีช่องทางการไหล iflow มีคุณสมบัติการจัดการที่ได้รับการยกระดับของการหลอมละลายรวมถึงแรงเฉือน อุณหภูมิ ความดันตกและอื่น ๆ (ที่มา: Mold-Masters)

สิ่งจำเป็นในการออกแบบทางวิ่งร้อน: การจัดการกับความท้าทายในการแปรรูป

ระบบทางวิ่งร้อน ตัวควบคุม การฉีดร่วม และเครื่องมือเสริม ของ Mold-Masters ประสบผลสำเร็จในการใช้เพื่อแปรรูปขอบเขตของแอปพลิเคชันไบโอเรซิน แอปพลิเคชันเหล่านี้รวมถึงความหลากหลายที่กว้างของผลิตภัณฑ์ผู้บริโภค: ช้อนส้อม จานและชาม ถ้วย ปากกา ไม้กอล์ฟ อุปกรณ์ทำสวนและอื่น ๆ ส่วนของการนำไปปฏิบัติที่ประสบผลสำเร็จนี้คือผลของความสามารถผู้ผลิตที่จะรวมหลากหลายโซลูชันที่เหมาะสมกันอย่างดีเพื่อชนะความท้าทายนี้ Mold-Masters รวมเทคโนโลยีช่องทางการไหล iflow (แผนภาพ ซ้าย) ตามที่บริษัทกล่าว สิ่งนี้ให้การจัดการที่ได้รับการยกระดับของการหลอมละลายรวมถึงแรงเฉือน อุณหภูมิ ความดันตกและอื่น ๆ การก่อสร้างประสานสองชิ้นของท่อร่วม ให้ความยืดหยุ่นมากที่จะทำให้สามารถทำการปรับการออกแบบให้เหมาะสมที่สุด ช่องทางวิ่งได้รับการกลึงและขัดอย่างระมัดระวัง ด้วยการเปลี่ยนโค้งของแต่ละครึ่งของเพลตช่องทางการไหลก่อนได้รับการประสานด้วยกัน นี้ขจัดเอามุมแหลมและ dead spots ออกไป นักออกแบบที่บริษัทสัญชาติแคนาดายังมีอิสระที่จะรวมเรขาคณิตการไหลของหลอมละลาย ตัวเลือกเส้นทางการไหล และรูปทรงของทางวิ่งเพื่อปรับการออกแบบให้เหมาะสมยิ่งขึ้นไปอีกกับแอปพลิเคชันที่เฉพาะเจาะจง ผลลัพธ์จากมุมมองของลูกค้าคือคุณภาพชิ้นส่วนที่ยกระดับ ความสามารถในการทำซ้ำที่ยอดเยี่ยม และเศษเล็กๆ น้อยที่สุด, Mold-Masters กล่าวอ้าง



ความไวต่ออุณหภูมิ: รักษาไว้ซึ่งการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ

การจัดการอุณหภูมิเป็นสิ่งที่ต้องพิจารณาที่มีความสำคัญเทียบเท่ากับการออกแบบระบบทางวิ่งร้อน องค์ประกอบเหล่านี้ทำงานควบคู่กันเพื่อเสริมซึ่งกันและกัน Mold-Masters บรรลุซึ่งการควบคุมอุณหภูมิที่ ววิ่งร้อน โปรไฟล์ความร้อนของทางวิ่งร้อนได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดโดยทีมออกแบบผู้สามารถปรับตำแหน่งขององค์ประกอบความร้อนเพื่อที่จะบรรลุถึงสมดุลความร้อนที่ดีที่สุดที่เป็นไปได้ทั่วทั้งระบบ ส่วนของโซลูชันนั้นคือเทคโนโลยีเครื่องทำความร้อนประสานของบริษัท การประสานขององค์ประกอบเครื่องทำความร้อนที่ฝังในตัว ได้ขจัดช่องว่างใดก็ตามที่มีระหว่างองค์ประกอบกับเหล็ก สิ่งนี้ช่วยให้หลีกเลี่ยงจุดเย็นใด ๆ ที่อาจจะเกิดขึ้น ในขณะที่ทำให้แน่ใจในการถ่ายโอนความร้อนประสิทธิภาพสูง เมื่อมาถึงการรักษาการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ จำเป็นที่จะต้องใช้ตัวควบคุมอุณหภูมิทางวิ่งร้อนคุณภาพสูง สายควบคุม MasterMold-Masters Temp Master-Series รวมเทคโนโลยีการควบคุม APS  อัลกอริทึมการปรับจูนอัตโนมัติที่มีกรรมสิทธิ์ ทำการปรับโดยอัตโนมัติเข้ากับตัวแปรกระบวนการของแต่ละโซน ผลคือความแม่นยำในการควบคุมที่ลดความผันผวนของกระบวนการให้เหลือน้อยที่สุด

Refork พัฒนาส่วนผสมของไบโอเรซินที่เหมาะสมสำหรับเทคโนโลยีการฉีดขึ้นรูปที่จัดหาโดย Mold-Masters. (ที่มา: Mold-Masters)

ไบโอเรซินสำหรับการฉีดร่วม (co-injection) และแอปพลิเคชันขั้นสูงอื่น ๆ

นอกเหนือไปจากแอปพลิเคชันไบโอเรซินชั้นเดียวแบบดั้งเดิม ทั่วไปที่มีมากมาย ไบโอเรซินสามารถถูกรวมเข้าไปในแอปพลิเคชันที่ขั้นสูงและมีความซับซ้อนยิ่งขึ้น เช่น การฉีดร่วมหลายชั้น เทคโนโลยีการฉีดร่วมของ Mold-Masters ใช้การออกแบบหัวฉีดที่มีกรรมสิทธิ์ที่ทำให้เรซินที่แตกต่างกันสองชนิดสามารถที่จะรวมกันเป็นกระแสการละลายสามชั้นเดียว โดยการผสานตัวกั้นประสิทธิภาพสูงเป็นชั้นหลักในผลิตภัณฑ์บรรจุภัณฑ์  การฉีดร่วมยืดอายุการเก็บรักษา รักษาความสดและรสชาติได้นานกว่าส่วนผสมชั้นเดียวถึงห้าเท่า ในมุมมองของการแปรรูป การฉีดร่วมเพิ่มผลิตภาพโดยการขจัดความต้องการกระบวนการทุติยภูมิและลดเศษเล็กเศษน้อยให้เหลือน้อยที่สุด ตามที่บริษัทกล่าว ยังสามารถลดการใช้วัสดุตัวกั้นที่มีราคาแพงซึ่งสามารถคิดเป็นจำนวนน้อยเท่ากับสองเปอร์เซนต์ของน้ำหนักชิ้นส่วนฉีดขึ้นรูป เทคโนโลยีการฉีดร่วมสามารถปรับแต่งได้เต็มที่เพื่อสร้างตัวกั้นความชื้น ก๊าซ หรือแสงสำหรับภาชนะทุกรูปทรงโดยปราศจากผลกระทบใด ๆ ต่อรอบเวลาที่มีอยู่เดิมของแม่พิมพ์ การควบคุมกระบวนการที่แม่นยำช่วยเสริมคุณสมบัติของชิ้นส่วนที่ฉีดขึ้นรูปโดยการปรับ ตำแหน่งชั้นกั้นและความหนาเพื่อทำให้แน่ใจในการกระจายที่สม่ำเสมอ การฉีดร่วมของไบโอเรซินมีความเหมาะสมแคสำหรับหลายแอปพลิเคชันบรรจุภัณฑ์ ตัวอย่างหนึ่งคือการผลิตแคปซูลกาแฟใช้ครั้งเดียว

กรณีศึกษา: ช้อนส้อมใช้ครั้งเดียวที่มีความยั่งยืน ผลิตจากไบโอเรซิน

การใช้ส่วนผสมไบโอเรซินที่มีกรรมสิทธิ์ บริษัท Refork ใช้การฉีดขึ้นรูปเพื่อผลิตช้อนส้อมใช้ครั้งเดียว วัสดุไบโอเรซินประกอบด้วยแป้งไม้ (วัสดุหลักที่หาจากของเสียจากอุตสาหกรรมไม้) สารยึดเกาะ PHA และแร่ธาตุหมุนเวียนเพื่อเสริมคุณสมบัติทางกล ส่วนผสมพิเศษสามารถย่อยสลายได้เต็มที่ในปุ๋ยหมักที่บ้าน ดินหรือสิ่งแวดล้อมทางทะเล ช้อนส้อมของ Refork ทำจากไบโอเรซินรวมถึงส้อม มีดและช้อน ที่ผ่านการคัดสรร บริษัททำให้แน่ใจว่าส่วนผสมที่มีกรรมสิทธิ์จะเหมาะสมสำหรับการฉีดขึ้นรูปโดยการทำให้ Mold-Masters มีส่วนเกี่ยวข้องในระยะเริ่มต้น กระบวนการนั้นเกี่ยวข้องกับการทดสอบไบโอพอลิเมอร์ที่หลากหลาย (PLA, PBAT, PHAs) ที่ทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะ มีตัวแปรหลักหลายตัวที่ต้องทำให้สำเร็จเพื่อ

ผลิตภัณฑ์ปลายทางประสบผลสำเร็จ สิ่งเหล่านี้รวมถึง:

  • ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพที่สูง 
  • คุณสมบัติทางกลที่ดี
  • ยอมรับได้สำหรับการสัมผัสอาหาร
  • ความสามารถในการแปรรูปที่ดี
  • มีความน่าดึงดูดสายตา (สี/พื้นผิว)
  • เหมาะสมสำหรับการผลิตจำนวนมาก
  •  อุณหภูมิการคงรูปทางความร้อน (HDT) ที่สูงขึ้น

สิ่งเหล่านี้คือความท้าทายหลักสามอย่างระหว่างกระบวนการฉีดขึ้นรูปที่ Refork ต้องการ Mold-Masters ให้เอาชนะ:

  • ป้องกันวัสดุเสื่อมสลาย (วัสดุไบโอเรซินมีแนวโน้มที่จะเสื่อมสลายอย่างรวดเร็วระหว่างกระบวนการฉีดขึ้นรูปเป็นผลของสารยึดเกาะไบโอพอลิเมอร์และแป้งไม้)
  • บรรลุถึงซึ่งรอบเวลาที่สม่ำเสมอที่สามารถขยายขนาดเป็นการผลิตจำนวนมากได้
  • ลดความดันการฉีดขึ้นรูปเพื่อให้ระบบเข้ากันได้กับเครื่องจักรที่เล็กลง  

Mold-Masters จัดหาระบบทางวิ่งร้อน (ผ่าครึ่งร้อนหลายชิ้น) หลากหลายที่ปรับให้เหมาะสมที่สุด ในขนาดต่าง ๆ ที่ขึ้นกับกำลังการผลิตที่ต้องการสำหรับแต่ละผลิตภัณฑ์ สิ่งนี้รวมถึง ผ่าครึ่งร้อนสำหรับการผลิตแบบ 48 และ 24 หยด และครึ่งร้อนแบบ 4 หยด สำหรับการทดสอบการวิจัยและพัฒนา ตัวควบคุมอุณหภูมิระบบทางวิ่งร้อน Temp Master M2+ ของผู้ผลิตถูกใช้เพื่อรักษาการควบคุมกระบวนการที่คุมเข้ม Mold-Masters ทำงานใกล้ชิดกับ Refork เพื่อจัดหาโซลูชันที่ทำให้บริษัทสามารถบรรลุเป้าหมายทั้งหมด ไม่เพียงแต่ Refork สามารถแปรรูปวัสดุเฉพาะของตน แต่ระบบทางวิ่งร้อนของ Mold-Masters สามารถบรรลุรอบเวลาที่สม่ำเสมอ ลดเศษเล็กเศษน้อยให้เหลือน้อยที่สุดและลดแรงดันฉีดขึ้นรูปที่ต้องใช้ลง 500 บาร์ ทำให้แม่พิมพ์สามารถปฏิบัติการกับเครื่องจักรที่เล็กลงได้ ในตอนนี้ระบบทางวิ่งร้อนของบริษัทได้ถูกใช้โดย Refork เพื่อผลิตช้อนส้อมไบโอเรซินมากกว่า 12 ล้านชิ้นทุกเดือน (เท่ากับ 151 ล้านรายกาต่อปี)

ที่มา : https://www.etmm-online.com