การจำแนกและการจัดกลุ่มอุตสาหกรรมพลาสติก

ผลิตภัณฑ์พลาสติกจะใช้วัตถุดิบหลักคือเม็ดพลาสติกชนิดต่างๆตามความต้องการของลูกค้าโรงงานบางแห่งจะมีการปรับปรุงวัตถุดิบเอง เช่น การเติมสี หรือ ใส่สารเคมีเติมแต่งอื่นๆ จากนั้นจะทำการผสมกันแล้วทำการหลอมเพื่อเตรียมนำเข้ากระบวนการขึ้นรูปต่างๆ เช่น การฉีด(Injection) การรีดหรือดึง(Extrusion) การเป่า(Blow) เป็นต้น หลังจากผ่านกระบวนการขึ้นรูปแล้ว ชิ้นงานพลาสติกจะแข็งตัวคงรูปเมื่ออุณหภูมิต่ำลง ดังนั้นจึงมีการหล่อเย็นชิ้นงาน หลังจากนั้นจะเป็นขั้นตอนในการตกแต่งชิ้นงานให้สมบูรณ์ เช่น การตัดแต่ง การพ่นสี การขัดเงาหรือเคลือบ การพิมพ์ลาย เป็นต้น ถือว่าเป็นการสิ้นสุดการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์พลาสติก

อุตสาหกรรมพลาสติกของประเทศไทยได้ทำการจัดกลุ่มอุตสาหกรรมการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์พลาสติก โดยทำการพิจารณาแบ่งตามกระบวนการผลิตและประเภทของผลิตภัณฑ์พลาสติก ตามตารางนี้

การเป่า(Blow Molding)

การเป่า(Blow Molding) คือ การเป่าขึ้นรูปขวดพลาสติก โดยเริ่มจากวัตถุดิบคือ เม็ดพลาสติกชนิด HDPE,PP,PE เป็นต้น นำเม็ดพลาสติกมาหลอมใน Extruder โดยใช้ความร้อนจาก Heater ไฟฟ้า จากนั้นสกรูจะอัดพลาสติกเหลว โดยใช้หลักการขับเคลื่อนสกรูและการปิด-เปิด Mold ด้วยระบบ Hydraulics ส่งผ่านหัว Die Head ออกมาเป็นลักษณะทรงกระบอก(Parison) จากนั้น Mold จะเคลื่อนตัวมาประกบแล้วเป่าลม โดยใช้อากาศอัด เพื่อให้เนื้อพลาสติกขยายเต็มตาม Mold เมื่อเต็ม Mold แล้วจะมีน้ำเย็นจากเครื่อง Chiller ไหลมาหล่อเย็นเพื่อให้ชิ้นงานแข็งตัวคงรูปตามแม่พิมพ์ที่ต้องการ ดังรูป

ผลิตภัณฑ์จาก Blow Molding ได้แก่ ขวดบรรจุภัณฑ์ประเภท ขวดน้ำมันเครื่อง,แกลอนน้ำมัน,ขวดแชมพู เป็นต้น

การ Stretch Blow Molding

เป็นกระบวนการผลิตขวดบรรจุภัณฑ์เหมือนกัน ซึ่งการขึ้นรูปแบบนี้จะเป็นการเพิ่มความแข็งแรงให้แก่ภาชนะพลาสติก เพราะมีความหนาเฉลี่ยที่แน่นอน ลดค่าใช้จ่ายในการผลิต เพราะเกิดของเสียน้อยและยังได้ภาชนะที่ไม่มีตะเข็บรอยต่อตรงคอและก้นของภาชนะ จึงทำให้มีคุณภาพสูงกว่า การขึ้นรูปแบบ Blow Molding ซึ่งการขึ้นรูปแบบ Stretch Blow Molding จะแบ่งขั้นตอนการผลิตออกเป็น 2 ส่วน คือ การฉีดเพื่อให้เป็น Pre-Form แล้วจึงนำ Pre-Form ที่ได้ไปเข้าสู่ขั้นตอนการ Stretch Blow เพื่อขึ้นรูปตามแม่พิมพ์ต่อไป

การฉีด(Injection Molding) คือ ใช้หลักการขับเคลื่อนสกรูและการปิด-เปิด Mold ด้วยระบบ Hydraulics หรือใช้มอเตอร์ไฟฟ้า เริ่มจากวัตถุดิบเม็ดพลาสติก ส่วนใหญ่เป็นชนิด PET จากนั้นนำไปหลอมใน Extruder โดยใช้ความร้อนจาก Heater ไฟฟ้า จากนั้นสกรูจะอัดส่งผ่าน หัวNozzle ผ่าน Runner เข้าสู่ Mold (ซึ่งการผลิต Pre-Form ส่วนใหญ่จะใช้ Hot Runner เพื่อลดปริมาณของเสีย) เมื่อเนื้อพลาสติกไหลเข้าเต็ม Mold จะมีน้ำเย็นจาก Chiller ไหลผ่าน Mold เพื่อให้ชิ้นงานเย็นและแข็งตัว จากนั้น Mold จะเปิดออกเพื่อให้นำชิ้นงานออก

การ Stretch Blow คือ เป็นการเป่าขึ้นรูปขวดโดยใช้วัตถุดิบคือ Pre-Form จากการฉีด นำมาอุ่นให้ Pre-Form อ่อนตัวจากนั้น Mold จะมาประกบ แล้วจะมีแท่งเหล็กกดก้นตัว Pre-Form ให้ยืดลงในแนวดิ่งแล้วทำการเป่าให้ขยายเต็มแม่พิมพ์ จากนั้นจะมีน้ำเย็นไหลผ่าน Mold เพื่อให้ขวดแข็งตัวคงรูป แล้วเปิด Mold ปล่อยขวดออกมาเป็นอันเสร็จสิ้น รายละเอียดดังรูป

ผลิตภัณฑ์จาก Stretch Blow Molding ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่เป็นขวดบรรจุภัณฑ์ประเภทน้ำดื่ม,น้ำผลไม้,ขวดโหลปากกว้าง,ถังน้ำดื่ม,ขวดซอสปรุงรส,ขวดน้ำมันพืช เป็นต้น

การฉีด Injection Molding

การขึ้นรูปแบบฉีด จะเริ่มจากวัตถุดิบเป็นเม็ดพลาสติกหรือเป็นผงก็ได้ลงในกรวยเดิม จะถูกเกลียวหนอนหมุนส่งไปยังด้านหน้าของกระบอกสูบ ซึ่งมีแผ่นความร้อนไฟฟ้า (Electrical Heater) ทำให้พลาสติกหลอมเหลว หลังจากนั้นจะเคลื่อนเกลียวหนอนให้ดันพลาสติกผ่านหัวฉีดไปเข้าแม่พิมพ์(Mold) ซึ่งปิดอยู่แม่พิมพ์ซึ่งจะมีการหล่อเย็นด้วยน้ำเย็นที่ผลิตจากเครื่องทำน้ำเย็น(Chiller) เพื่อทำให้ชิ้นงานเย็นและแข็งตัว สามารถถอดออกจากแบบได้ในระยะเวลาสั้น จากนั้นจะส่งไปตกแต่งชิ้นงานต่อไป ดังรูป

ผลิตภัณฑ์จาก Injection Molding ผลิตภัณฑ์จากการฉีดมีหลากหลายรูปแบบมาก เช่น อุปกรณ์ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์,ชิ้นส่วนรถยนต์,เครื่องใช้ไฟฟ้า,ของใช้ในครัวเรือน,ของเล่นเด็ก เป็นต้น

การ Rotational Molding

การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์พลาสติกโดยวิธีหมุน เหมาะสำหรับผลิตชิ้นงานภายในกลวงขนาดใหญ่ จะได้ชิ้นงานที่ไม่มีความเค้น ผิวงานเรียบร้อย ระยะเวลาการผลิตต่ำ และมีความหนาแน่นสม่ำเสอ หลักการทำงานของการขึ้นรูปแบบนี้ประกอบด้วย 4 ขั้นตอนดังนี้

1.การใส่วัตถุดิบ (loading) วัตถุดิบที่ใช้ส่วนใหญ่เป็นพลาสติกพวกเทอร์โมพลาสติก อาจจะมีลักษณะเป็นของเหลว หรือเป็นผงก็ได้ นำมาใส่เข้าไปในแม่พิมพ์กลวง หลังจากนั้นปิดฝาประกบแม่พิมพ์

2.การขึ้นรูปหรือการหลอมละลาย (molding หรือ curing) ย้ายแม่พิมพ์เข้าไปยังห้องร้อน เพื่อนำไปหมุนสองแกนพร้อมทั้งให้ความร้อนเพื่อให้พลาสติกเหลว และไหลเกลี่ยไปตามผิวภายในของแม่พิมพ์จนทั่วถึง ด้วยแรงโน้มถ่วง(ไม่ใช่แรงเหวี่ยง)

3.การทำให้เย็น (cooling) ย้ายไปยังห้องเย็นโดยอาจจะใช้อากาศเย็น หรือน้ำเย็นพ่นใส่แม่พิมพ์ แต่แม่พิมพ์จะต้องยังคงหมุนอยู่ เพื่อลดการหดตัวของชิ้นงานขณะทำการหล่อเย็น

4.การนำเอาชิ้นงานออก (unloading) จากนั้นเมื่อชิ้นงานแข็งตัวและคงรูปแล้ว ก็สามารถเปิดแม่พิมพ์ออก เพื่อนำชิ้นงานออกได้

ผลิตภัณฑ์จากการขึ้นรูปแบบ Rotational Molding ถังเก็บน้ำขนาดใหญ่,ถังที่ใช้ในอุตสาหกรรม,ห้องอาบน้ำ,ถังขยะ,เรือบดทั้งลำ,เครื่องเล่นสำหรับเด็กในสวนสนุก เป็นต้น

การ Compressed Molding

เป็นการขึ้นรูปโดยการนำผงพลาสติกที่แข็งตัวมาอัดในแม่พิมพ์ภายใต้ความดันและอุณหภูมิที่เหมาะสม ซึ่งวัตถุดิบส่วนใหญ่ที่ใช้กระบวนการนี้ คือ ผง Melamine ขั้นตอนการผลิตทำโดย เริ่มจากนำผงพลาสติกมาชั่งให้ได้น้ำหนักตามที่ต้องการ จากนั้นนำไปอบไล่ความชื้นและเป็นการอุ่นวัตถุดิบก่อนเข้าแม่พิมพ์ จากนั้นนำไปใส่แม่พิมพ์ พอเริ่มปิดแม่พิมพ์อัดให้พลาสติกแพร่ตัวไปตามช่องว่างของแม่พิมพ์จะเริ่มชลอช้าลง เพื่อให้พลาสติกได้รับความร้อนจากแม่พิมพ์ได้ทั่วถึงยิ่งขึ้น เมื่อถึงตำแหน่งสุด จะถึงช่วงเวลาแข็งตัวของพลาสติกเองโดยไม่ต้องใช้น้ำเย็น จากนั้นก็เปิดแม่พิมพ์นำชิ้นงานออกได้

ผลิตภัณฑ์พลาสติกจากการ Compressed Molding ส่วนใหญ่เป็น ผลิตภัณฑ์ที่ทำจาก Melamine เช่น จาน,ชาม,ถ้วย,ช้อน,เครื่องใช้ในครัวเรือน,ที่เขี่ยบุหรี่ เป็นต้น

การอัดรีดขึ้นรูป(Extrusion)

กลุ่มกระบวนการอัดรีดขึ้นรูป (Extrusion) ที่สามารถจัดรวมเข้าด้วยกันได้ ซึ่งจะประกอบด้วยกระบวนการต่างๆดังนี้

1.Blown Film Extrusion ประเภทผลิตภัณฑ์ ถุงพลาสติก

2.Film Extrusion ประเภทผลิตภัณฑ์ แผ่นฟิล์มบาง

3.Sheet Extrusion ประเภทผลิตภัณฑ์ เสื้อน้ำมัน,หนังเทียม

4.Pipe/tube Extrusion ประเภทผลิตภัณฑ์ ท่อ PVC,ท่อน้ำ

5.Profile Extrusion ประเภทผลิตภัณฑ์ รางสายไฟ,ขอบหน้าต่าง

6.Tape Yarn/Filament Extrusion ประเภทผลิตภัณฑ์ กระสอบพลาสติก

หมายเหตุ : Tape Yarn เป็นการผลิตแบบผสม คือ การทำเส้นเทปนั้นเป็นการ Extrusion แต่หลังจากได้เส้นเทปแล้วต้องนำไปผ่านการทอ,การตัด และการเย็บ จึงจะออกมาเป็น กระสอบพลาสติก

การใช้พลังงานที่เครื่องอัดรีด(Extruder) ดังในรูป เครื่องอัดรีดของกระบวนการผลิต Extrusion ทั้ง 6 แบบ จะคล้ายกัน จะแตกต่างกันที่รูปแบบของหัวได ขึ้นอยู่กับลักษณะของผลิตภัณฑ์ เช่น ถ้ากระบวนการ Pipe/tube Extrusion หัวไดจะขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ที่หน้าตัดเป็นท่อ หรือถ้าใช้กระบวนการ Sheet Extrusion หัวไดจะมีหน้ากว้างซึ่งเมื่อพลาสติกเหลวไหลผ่านออกมาจะมีลักษณะเป็นแผ่น เป็นต้น ส่วนขั้นตอนการผลิตอื่นๆ เช่น การหล่อเย็น, การดึงหรือลาก และการตัดหรือม้วน ก็เหมือนกัน หากจะพิจารณาการใช้พลังงานแล้วค่อนข้างใกล้เคียงกัน สามารถจัดให้อยู่ในกลุ่มเดียวกันได้

การ Thermoforming และการ Laminating

การ Thermoforming และการ Laminating เป็นกระบวนการที่ต่อจาก Sheet/Film Extrusion ซึ่งก็คือ วัตถุดิบที่ใช้จะเป็นผลิตภัณฑ์จากกระบวนการ Sheet/Film Extrusion เป็นลักษณะ Secondary Process

การ Thermoforming เป็นการขึ้นรูปโดยการให้ความร้อนกับแผ่นฟิล์ม หรือ แผ่นพลาสติกจนถึงอุณหภูมิอ่อนตัว แล้วใช้แรงบังคับให้แนบกับแม่พิมพ์ ส่วนใหญ่ที่พบจะเป็นการใช้แรงดูดของสูญญากาศ(Vacuum Forming) หรือใช้ลมอัด (Blow Forming) หลังจาากนั้นต้องทำให้เย็น เพื่อชิ้นงานคงรูปไว้ตามแบบของแม่พิมพ์

ผลิตภัณฑ์พลาสติกที่ขึ้นรูปจากการ Thermoforming : กล่องและภาชนะใส่อาหารสำเร็จรูป,ถาดอาหาร,หลังคารถกะบะ,ถ้วยน้ำดื่ม เป็นต้น

การ Laminating เป็นการเคลือบหรืออัดชั้น นั้นมีหลายวิธี การเคลือบแบบผง,แบบใช้ไฟฟ้าสถิต,แบบใช้ความร้อน เป็นต้น หลักการคือการใช้พลาสติกเหลวเคลือบไปบนวัสดุ แล้วแต่ความหนาที่ต้องการ อาจจะเป็นการเคลือบไปบนกระดาษ,พลาสติกด้วยกัน หรือ ผ้าก็ได้ ประโยชน์ที่นำไปใช้เพื่อให้วัสดุมีความแข็งแรงมากขึ้น,กันน้ำหรือความชื้นได้,ป้องกันรอยขีดข่วน เป็นต้น