จากเทคโนโลยี V-LINE® ต่อยอดสู่ INFILT-V ผนวกเข้ากัน นำสู่การฉีดขึ้นรูปพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (Biodegradable Plastic) ที่ยอดเยี่ยม สำหรับการผลิตชิ้นงานเนื้อบาง มีความซับซ้อนสูง และต้องการความแม่นยำสูง ช่วยลดปริมาณขยะพลาสติก

“พลาสติก”วัสดุในกลุ่มพอลิเมอร์ที่ได้รับความนิยมในภาคอุตสาหกรรมเป็นอย่างมาก เนื่องจากมีน้ำหนักเบา ราคาถูก แปรรูปได้ง่าย ทำให้สามารถนำไปใช้งานได้อย่างหลากหลาย และมีอายุยาวนานได้ถึงหลายร้อยปี แต่ในปัจจุบัน ทั่วโลกมีการผลิตพลาสติกมากถึง 400 ล้านตันต่อปี ทำให้ขยะพลาสติกกลายเป็นหนึ่งในปัญหาสิ่งแวดล้อมที่ถูกจับตามอง อีกทั้งปริมาณพลาสติกยังมีแนวโน้มมากขึ้น 2 เท่าในทุก 10 ปี ทำให้มีความพยายามในการหาวัสดุทดแทนพลาสติกเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (Biodegradable Plastic) ก็ได้เป็นหนึ่งในทางเลือกที่ได้รับความสนใจในขณะนี้

Biodegradable Plastic

พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ หรือ Biodegradable Plastic คือ พลาสติกที่สามารถย่อยสลายได้ในสภาพแวดล้อมธรรมชาติ โดยอาศัยการทำงานของจุลินทรีย์ในน้ำหรือในดินที่มีต่อชิ้นวัสดุ เพื่อย่อยสลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และชีวมวล (Biomass) อื่น ๆ ซึ่งโดยทั่วไปมักผลิตจากวัสดุชีวภาพที่รีไซเคิลได้

โดย Biodegradable Plastic เป็นวัสดุที่ฉีดขึ้นรูปได้ยากกว่าพลาสติกทั่วไป เนื่องจากมีความหนืดสูงเมื่อถูกหลอมเหลว ทำให้การขึ้นรูปเป็นชิ้นงานเนื้อบาง ชิ้นงานที่มีความซับซ้อนสูง และชิ้นงานที่ต้องการความแม่นยำทำได้ยาก

V-LINE® Plasticization and Injection System เทคโนโลยีจาก Sodick 

ด้วยข้อจำกัดดังกล่าว Sodick จึงนำเสนอระบบ V-LINE® สำหรับเครื่องฉีดพลาสติก (Injection Molding Machine) เพื่อความแม่นยำที่เพิ่มขึ้น โดยการฉีดขึ้นรูปพลาสติกทั่วไปแล้วประกอบด้วย 3 กระบวนการ  ได้แก่ การหลอมเหลวเม็ดพลาสติก (Plasticization) การชั่งน้ำหนัก (Weighing) และการฉีด (Injection) ซึ่งระบบ V-LINE® ได้แยกกระบวนการ Plasticization และ Injection ออกจากกันด้วยระบบสกรูแบบอินไลน์ (Inline Screw System) ที่จัดเรียง Plasticization Screw และ Injection Cylinder ตามแนวเดียวกันเพื่อให้ทำงานร่วมกัน

Inline Screw System มีวงแหวนตรวจสอบที่เลื่อนไปข้างหลังและข้างหน้าเพื่อปิดการไหลของน้ำพลาสติก ช่วยให้พลาสติกไหลได้อย่างอิสระระหว่างการหลอมละลายของพลาสติก แต่จะปิดการไหลย้อนกลับของน้ำพลาสติกในระหว่างการฉีด

ในกระบวนการ Plasticization นั้น เม็ดพลาสติกจะถูกหลอมเหลวผ่านการหมุนของสกรู และความร้อนจากฮีทเตอร์ ซึ่งสกรูจะหมุนในทิศทางและตำแหน่งเดิม เพื่อรักษากระบวนการทางความร้อน (Thermal History) ของเม็ดพลาสติกให้อยู่ในสภาวะหลอมเหลวคงที่ จากนั้นจะเข้าสู่กระบวนการ Weighing น้ำพลาสติกจะถูกป้อนเข้าไปใน Plunger ที่ถูกควบคุมด้วยระบบ Linear Servo Valve Drive เพื่อความถูกต้องและแม่นยำในการฉีด รวมถึงหยุด ณ ตำแหน่งที่ต้องการ เมื่อได้ปริมาณน้ำพลาสติกตามต้องการแล้ว เพื่อเข้าสู่กระบวนการ Injection สกรูจึงจะเคลื่อนตัวเข้าไปปิดทางไหล

ในกระบวนการ Injection นั้น สกรูที่ปิดทางไหลของน้ำพลาสติกจะช่วยป้องกันการไหลกลับระหว่างการฉีดขึ้นรูป ทำให้น้ำพลาสติกที่ถูกฉีดเข้าไปยังแม่พิมพ์มีปริมาณเที่ยงตรงตามความต้องการ ต่างจากเครื่องฉีดพลาสติกทั่วไป ซึ่งหัวฉีดและสกรูอยู่ในระนาบเดียวกัน ทำให้น้ำพลาสติกสามารถไหลกลับ ส่งผลให้คุณภาพของชิ้นงานไม่คงที่

ในระบบ V-LINE® ซึ่งใช้สกรูทำหน้าที่หลอมเหลวเม็ดพลาสติกเท่านั้น โดยไม่ทำหน้าที่ในการฉีดพลาสติกเข้าสู่แม่พิมพ์เช่นนี้ ช่วยให้อุณหภูมิของน้ำพลาสติกมีความคงที่ในกระบวนการ Plasticization, ควบคุมปริมาณน้ำพลาสติกได้ตามต้องการสำหรับการฉีดแต่ละครั้งในกระบวนการ Weighing, และควบคุมการฉีดพลาสติกได้อย่างแม่นยำ ลดการเกิดแรงเฉือน และการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ รวมถึงความร้อนส่วนเกินในขณะลำเลียงพลาสติกในกระบวนการ Injection
 

INFILT-V: Inert Gas Infiltrate Molding System

เมื่อเร็ว ๆ นี้ Sodick ได้เปิดเผยการต่อยอดเทคโนโลยี V-LINE® สู่ระบบ INFILT-V ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการฉีดก๊าซเฉื่อยแทรกซึมสู่แม่พิมพ์ (Inert Gas Infiltrate Molding System) โดยก๊าซเฉื่อยจะทำหน้าที่เป็นพลาสติกไซเซอร์ (Plasticizers) ซึ่งเป็นสารเติมแต่งที่ช่วยลดความหนืดของน้ำพลาสติก ทำให้การฉีดขึ้นรูปพลาสติกทั้งเนื้อบางและเนื้อหนาทำได้โดยง่าย จึงเป็นครั้งแรกในภาคอุตสาหกรรมที่ได้นำเทคโนโลยีฉีดก๊าซเฉื่อยมาใช้ในการฉีดพลาสติกย่อยสลายได้

ส่วนประกอบของระบบ INFILT-V และ V-LINE®

จากการทดสอบโดยใช้พลาสติกชีวภาพพอลิบิวทิลีนซัคซิเนต (Polybutylene succinate: PBS) เป็นวัตถุดิบ และใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซเฉื่อย พบว่าระบบ INFILT-V สามารถผลิตแก้วพลาสติกที่มีความสูง 105 มม. และความหนา 0.4 มม.ได้ดีเยี่ยม โดยพบว่าพลาสติกสามารถไหลได้ไกลขึ้น 18.7% และใช้แรงดันฉีดลดลง 48.3%

เปรียบเทียบแก้วพลาสติกจากเครื่องฉีดพลาสติกทั่วไป (ซ้าย) และเครื่องฉีดระบบ INFILT-V (ขวา)

โดย INFILT-V จะถูกใช้งานร่วมกับระบบ V-LINE® สำหรับเครื่องฉีดพลาสติก เพื่อให้การฉีดพลาสติกมีประสิทธิภาพ ด้วยการฉีดก๊าซเฉื่อยผ่าน Plunger ซึ่งช่วยให้การวัดปริมาณน้ำพลาสติก และการฉีดพลาสติกมีความแม่นยำมากยิ่งขึ้น

ระบบ V-LINE® ที่นำเสนอวิธีการใหม่ในกระบวนการฉีดพลาสติกของตัวเครื่องจักร เมื่อผนวกเข้ากับระบบ  INFILT-V ที่แก้ปัญหาความหนืดของน้ำพลาสติก สองเทคโนโลยีนวัตกรรมจาก Sodick จึงตอบโจทย์โลกสีเขียวที่ความต้องการผลิตชิ้นงานจาก Biodegradable Plastic จะเติบโตอย่างมั่นคง