การทำความเข้าใจการอัดขึ้นรูปแผ่น HI PS เทียบกับ GP PS ต้องพิจารณาอย่างใกล้ชิดว่าเกรดโพลีสไตรีนแต่ละเกรดตอบสนองต่อกระบวนการหลอม อัตราการเย็นตัวลง และการขึ้นรูปขั้นปลายน้ำอย่างไร วัสดุทั้งสองนี้มีแกนหลักของสไตรีนิกเหมือนกัน แต่มีความแตกต่างกันอย่างมากในด้านประสิทธิภาพทางกลและคุณลักษณะทางแสง —ความแตกต่างที่ส่งผลต่อการออกแบบแม่พิมพ์โดยตรง การกำหนดค่าปล่องปฏิทิน และการตัดสินใจความเร็วของสายการผลิต สำหรับผู้แปรรูปที่ประเมินทั้งสองเกรด ผลกระทบจากการผลิตจะส่งผลลึกกว่าราคาเรซินเพียงอย่างเดียว ก เครื่องอัดรีดแผ่น ที่กำหนดค่าไว้สำหรับเกรดหนึ่งจะต้องมีการปรับเปลี่ยนที่สำคัญก่อนที่จะใช้งานอีกเครื่องหนึ่ง แม้ว่าแพลตฟอร์มฐานจะยังคงเหมือนเดิมก็ตาม การเปรียบเทียบนี้จะแจกแจงรายละเอียดการปรับเปลี่ยนและวัสดุศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลัง
HI PS กับ GP PS อัดรีดแผ่นพลาสติก : คุณสมบัติของวัสดุ
ความแตกต่างพื้นฐานอยู่ที่องค์ประกอบ โพลีสไตรีนสำหรับใช้งานทั่วไป (GP PS ) เป็นโพลีสไตรีนแบบสายโซ่ตรง มีความแข็ง โปร่งใส และเปราะ โพลีสไตรีนแรงกระแทกสูง (HI PS ) ทำให้เกิดอนุภาคของยางโพลีบิวทาไดอีน ซึ่งโดยทั่วไปจะมีประมาณ 5-10% โดยน้ำหนัก โดยจะกระจายตัวไปทั่วเมทริกซ์โพลีสไตรีน โครงสร้างยาง PS ที่ได้รับการดัดแปลงนี้สร้างสัณฐานวิทยาแบบสองเฟส โดยที่เฟสของยางจะดูดซับและกระจายพลังงานที่ทำให้เกิดรอยแตกร้าว
คุณสมบัติของชีต HI PS สะท้อนถึงการแก้ไขนี้ ความต้านแรงกระแทกของ Izod ที่มีรอยบากเพิ่มขึ้นจากประมาณ 15—20 J/m สำหรับ GP PS เป็น 80—100 J/m สำหรับเกรด HI มาตรฐาน PS โดยมีสูตรยางสูงถึง 300+ J/m การแลกเปลี่ยนเป็นแบบออพติคอล: ความโปร่งใสของ GP PS อยู่ที่ 88–92% การส่งผ่านแสงโดยมีหมอกควันต่ำกว่า 3% ในขณะที่ความทึบของ HI PS จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว — การส่งผ่านแสงจะลดลงต่ำกว่า 60% ในเกรดส่วนใหญ่ และแผ่นงานจะปรากฏโปร่งแสงถึงทึบแสง ขึ้นอยู่กับปริมาณและความหนาของยาง
โมดูลัสแรงดึงสำหรับ GP PS อยู่ในช่วง 3,000-3,500 MPa ทำให้แผ่นคริสตัลโพลีสไตรีนมีความรู้สึกแข็งขึ้นอย่างเห็นได้ชัด โมดูลัส HI PS ตกลงไปที่ 1,800—2,600 MPa อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนมีรูปแบบคล้ายกัน: GP PS คงรูปร่างได้ประมาณ 85–95°C ในขณะที่ HI PS เริ่มอ่อนตัวลงประมาณ 75–85°C เนื่องจากการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วที่ต่ำกว่าของเฟสยาง
พฤติกรรมการไหลของของเหลวยังแยกทั้งสองออกจากกัน GP PS มีการกระจายน้ำหนักโมเลกุลที่แคบกว่า ทำให้ได้สารหลอมที่มีความหนืดต่ำกว่าที่คาดเดาได้มากขึ้น ซึ่งไหลผ่านแม่พิมพ์แบบ Thin-gauge ได้อย่างง่ายดาย ความหนืดหลอมเหลว HI PS จะสูงขึ้น 20—40% ที่อัตราเฉือนที่เทียบเคียงได้ ซึ่งเป็นผลโดยตรงของเฟสยางที่ทำปฏิกิริยากับเมทริกซ์โพลีสไตรีนระหว่างแรงเฉือน ช่องว่างความหนืดนี้ส่งผลต่อตัวเลือกการออกแบบสกรูและความต้องการแรงดันที่แม่พิมพ์
HI PS กับ GP PS อัดรีดแผ่นพลาสติก : พารามิเตอร์การประมวลผลและข้อกำหนดของเครื่องจักร
การอัดเกรดเหล่านี้ในบรรทัดเดียวกันสามารถทำได้ในทางกลไก แต่ต้องให้ความสนใจกับตัวแปรหลักหลายตัว วัสดุทั้งสองทำงานบนเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยว โดยทั่วไปจะมีอัตราส่วน L/D ระหว่าง 28:1 และ 33:1 แต่รูปทรงของสกรูและโปรไฟล์ด้านความร้อนแตกต่างกันเพียงพอที่จะรับประกันชุดสกรูเฉพาะเมื่อมีการเปลี่ยนเกรดบ่อยครั้ง
โปรไฟล์อุณหภูมิบาร์เรล GP PS ประมวลผลในหน้าต่างที่ค่อนข้างแคบระหว่าง 190°C ถึง 230°C อุณหภูมิที่สูงกว่า 240°C เสี่ยงต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อน ทำให้เกิดสไตรีนโมโนเมอร์สีเหลืองและระเหยได้ อุณหภูมิการประมวลผล HI PS สามารถขยายสูงขึ้นเล็กน้อย —200—250°C —เนื่องจากเฟสยางทนความร้อนเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม แรงเฉือนที่มากเกินไปในบริเวณเปลี่ยนผ่านอาจทำให้ยางบิวทาไดอีนไหม้เกรียม ทำให้เกิดจุดด่างดำและตำหนิพื้นผิวในแผ่นงาน โดยทั่วไปแล้ว ผู้ปฏิบัติงานที่ใช้ HI PS จะลดความเร็วของสกรูลง 10—15% เมื่อเทียบกับ GP PS ที่อัตราเอาท์พุตที่เทียบเท่าเพื่อจัดการความร้อนด้วยแรงเฉือน
ข้อควรพิจารณาในการออกแบบสกรู GP PS หลอมละลายอย่างหมดจดด้วยสกรูอัดแบบค่อยเป็นค่อยไปแบบมาตรฐาน (อัตราส่วนกำลังอัด 2.5—3.0:1) HI PS ได้รับประโยชน์จากการออกแบบสกรูกั้นที่มีช่องหลอมละลายโดยเฉพาะ ซึ่งแยกฐานแข็งออกจากบ่อหลอมละลายก่อนหน้านี้ และลดโอกาสที่ยางจับตัวเป็นก้อนที่ยังไม่ละลายจะไปถึงแม่พิมพ์ ส่วนการผสม — ไม่ว่าจะเป็น Maddock หรือเครื่องผสมพิน — ใกล้กับปลายสกรูจะช่วยปรับปรุงความเป็นเนื้อเดียวกันในแผ่น HI PS ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากอนุภาคเจลหรือยางที่กระจายตัวไม่ดีจะแสดงเป็นข้อบกพร่องที่มองเห็นได้ในการใช้งานแบบโปร่งใสถึงโปร่งแสง
การกำหนดค่าแม่พิมพ์และปฏิทิน ทั้งสองเกรดใช้แม่พิมพ์แขวนเสื้อพร้อมการปรับขอบปากได้อย่างยืดหยุ่น GP PS ซึ่งมีความหนืดหลอมต่ำกว่า ช่วยให้ได้ความเร็วของเส้นที่สูงขึ้นที่ความหนาที่กำหนด —5—15 ม./นาที โดยทั่วไปสำหรับแผ่น 0.3—1.0 มม. ปริมาณงาน HI PS จะลดลงเล็กน้อยที่เกจที่เทียบเคียงได้ เนื่องจากมีความหนืดสูงกว่า และความต้องการแผ่นที่หนาขึ้นเล็กน้อยเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพเชิงกลที่เทียบเท่า
อุณหภูมิม้วนปฏิทินแตกต่างอย่างเห็นได้ชัดมากขึ้น แผ่น GP PS ต้องการอุณหภูมิม้วนที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวดระหว่าง 80°C ถึง 120°C เพื่อให้ได้พื้นผิวที่มีความมันเงาสูงตามแบบฉบับของแผ่นคริสตัลโพลีสไตรีน เย็นเกินไปและแผ่นเกิดอาการหนาวสั่น ร้อนเกินไป และการจำลองพื้นผิวก็ทนทุกข์ทรมาน HI PS ทนต่อช่วงที่กว้างกว่า —70—100°C —และอุณหภูมิม้วนที่ต่ำกว่าเล็กน้อยช่วยล็อคในโครงสร้างที่ปราศจากเซลล์ที่สม่ำเสมอ
ระบายอากาศและความชื้น ทั้ง HI PS และ GP PS ไม่สามารถดูดความชื้นได้ในลักษณะที่ PET หรือไนลอนเป็น แต่ความชื้นที่พื้นผิวบนเม็ดพลาสติกอาจทำให้เกิดริ้วได้ โดยปกติแล้ว เครื่องอบแห้งแบบฮอปเปอร์ธรรมดาที่อุณหภูมิ 70-80°C เป็นเวลา 1-2 ชั่วโมงก็เพียงพอแล้ว สายการผลิตที่มีกำลังสูงบางสายจะข้ามการทำให้แห้งสนิทและอาศัยช่องระบายอากาศที่ประมาณ 70% ของความยาวลำกล้องเพื่อกำจัดสารระเหย
ซัพพลายเออร์อุปกรณ์บางรายเสนอบรรทัดชีต PS แบบโมดูลาร์ที่สามารถสลับระหว่าง HI PS และ GP PS โดยมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น แพลตฟอร์มการอัดรีดแผ่นสิ่งแวดล้อม JWELL PP / PS ให้อัตราเอาต์พุต 1,000-3,000 กิโลกรัม/ชั่วโมง พร้อมความสามารถในการเปลี่ยนแม่พิมพ์อย่างรวดเร็ว ช่วยให้คอนเวอร์เตอร์เปลี่ยนระหว่างเกรด HI PS และ GP PS ภายในการเปลี่ยนแปลงการผลิตครั้งเดียว
การใช้งานและการเลือกเกรด
ข้อกำหนดการใช้งานขั้นสุดท้ายมักจะเป็นตัวกำหนดว่าเกรดใดจะชนะกระบวนการคัดเลือก
GP PS มีอิทธิพลเหนือความชัดเจนของแสงซึ่งไม่สามารถต่อรองได้ ฝาครอบแสดงผล ณ จุดขาย หน้าต่างกล่องใส บรรจุภัณฑ์ตัวอย่าง และอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ ล้วนใช้ประโยชน์จากความโปร่งใสของ GP PS ด้วยต้นทุนเพียงเล็กน้อยของ PET หรืออะคริลิก บรรจุภัณฑ์พลาสติก GP PS ที่ขึ้นรูปด้วยความร้อนสำหรับสินค้าฮาร์ดแวร์ขนาดเล็กและอุปกรณ์เสริมอิเล็กทรอนิกส์ยังคงเป็นการใช้งานในปริมาณมาก แม้ว่าการใช้สัมผัสกับอาหารจะถูกจำกัดโดยความเปราะบางโดยธรรมชาติของวัสดุภายใต้แรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ แผ่นโพลีสไตรีนคริสตัลเกจทินเนอร์ — ต่ำกว่า 0.5 มม. — ทำหน้าที่เป็นซับสเตรตการเคลือบทับที่ประหยัด
HI PS เข้ามาแทนที่เมื่อความทนทานเข้าสู่สมการ แผ่นบุตู้เย็น แผงภายในเครื่องใช้ไฟฟ้า และส่วนประกอบอุปกรณ์ตกแต่งภายในรถยนต์อาศัยความแข็งแกร่งที่ตัวปรับแรงกระแทก PS มอบให้ ในงานบริการอาหาร แผ่น HI PS เป็นแกนหลักของการผลิตถ้วยและฝาปิดที่ขึ้นรูปด้วยความร้อน ซึ่งเป็นรายการที่ต้องวางซ้อนกัน ขนส่ง และหยิบจับได้โดยไม่แตกร้าว โดยเฉพาะอย่างยิ่งการผลิตถ้วยโยเกิร์ตนั้นใช้แผ่น HI PS ในปริมาณมากที่เกจระหว่าง 0.4 ถึง 1.0 มม. หากต้องการดูรายละเอียดเกี่ยวกับพารามิเตอร์การผลิต HI PS เกรดอาหารและการปฏิบัติตามกฎระเบียบ โปรดดูที่ คู่มือ Ps เครื่อง — อัดรีดแผ่นพลาสติก ครอบคลุมข้อกำหนดของ FDA และ EFSA เฉพาะสำหรับแผ่นโพลีสไตรีน
การอัดรีดร่วมนำเสนอเส้นทางที่สาม โครงสร้างสามชั้น —แกน HI PS สำหรับการต้านทานแรงกระแทก ประกบระหว่างชั้นผิว GP PS บางๆ เพื่อความมันเงาและความสามารถในการพิมพ์ — ผสมผสานข้อดีเชิงกลของแต่ละเกรดเข้าด้วยกัน วิธีการนี้พบได้ทั่วไปในบรรจุภัณฑ์ที่ทำจากนมและถาดที่ขึ้นรูปด้วยความร้อนสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ซึ่งทั้งความสวยงามและความเหนียวมีความสำคัญ อุปกรณ์การผลิตแผ่นโพลีสไตรีนที่จำเป็นสำหรับการอัดรีดร่วมจะเพิ่มเครื่องอัดรีดและบล็อกป้อนตัวที่สองในสายการผลิต แต่ทำงานบนหลักการทางความร้อนและกลไกพื้นฐานเดียวกันกับการอัดขึ้นรูปชั้นเดียว PS
การกำหนดราคาวัตถุดิบกำหนดให้ GP PS มีส่วนลด 10—20% ให้กับ HI PS ในตลาดส่วนใหญ่ ซึ่งสะท้อนถึงขั้นตอนการผสมเพิ่มเติม —การรวมตัวของยางและการต่อกิ่ง —ที่การผลิต HI PS ต้องการ สำหรับการใช้งานที่ไม่สำคัญทั้งผลกระทบสูงและความชัดเจนสูง ช่องว่างราคานี้เพียงอย่างเดียวสามารถกำหนดตัวเลือกได้
ประสิทธิภาพการประมวลผลยังเป็นปัจจัยในสมการต้นทุนอีกด้วย ความหนืดหลอมเหลวที่ต่ำกว่าของ GP PS ช่วยให้ความเร็วของสายการผลิตสูงขึ้นและลดการใช้พลังงานจำเพาะ (โดยทั่วไปคือ 0.25—0.30 kWh/kg เทียบกับ 0.30—0.38 kWh/kg สำหรับ HI PS ) แรงดันแม่พิมพ์ทำงานลดลง 20—40% เมื่อใช้ GP PS ช่วยลดการสึกหรอของแบริ่งเครื่องอัดรีดและซีลสกรูเมื่อเวลาผ่านไป การละลายของสารทำความสะอาดยังหมายถึงข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับเจลน้อยลงและของเสียจากการผลิตน้อยลง
อย่างไรก็ตาม HI PS ให้ประสิทธิภาพที่มากกว่าต่อหน่วยความหนา แผ่น HI PS 0.8 มม. สามารถแทนที่แผ่น GP PS ขนาด 1.2 มม. ในการใช้งานแบบตกกระทบ โดยลดการใช้วัสดุลงประมาณ 33% และชดเชยต้นทุนเรซินต่อกิโลกรัมที่สูงขึ้นได้บางส่วน ข้อได้เปรียบด้านน้ำหนักนี้ยังช่วยลดต้นทุนการขนส่งสินค้าสำหรับบรรจุภัณฑ์สำเร็จรูป ซึ่งเป็นการพิจารณาที่สำคัญในการกระจายบริการอาหารในปริมาณมาก
ความสามารถในการรีไซเคิลส่งผลดีต่อ GP PS เพียงเล็กน้อย สตรีมโพลีเมอร์เดี่ยว GP PS คัดแยกอย่างหมดจดในโรงงานรีไซเคิลอัตโนมัติ และการบดซ้ำจะรักษาคุณสมบัติทางแสงที่สม่ำเสมอผ่านรอบการประมวลผลซ้ำ 3-5 รอบ การลับคม HI PS จะลดลงอย่างเห็นได้ชัดมากขึ้นในแต่ละรอบเมื่อเฟสของยางเริ่มออกซิไดซ์ ทำให้เกิดสีเหลืองและสูญเสียแรงกระแทก สำหรับการเปรียบเทียบที่กว้างขึ้นซึ่งรวมถึง PS กับ PET , PP , PVC และ PLA อัดรีดแผ่นพลาสติก ทรัพยากรการเปรียบเทียบวัสดุจะแมปอัตราส่วนต้นทุนต่อประสิทธิภาพของโพลีเมอร์แต่ละตัวในการใช้งานทั่วไป
คำถามที่พบบ่อย
สามารถผสม HI PS และ GP PS บนเครื่องอัดรีดเดียวกันโดยไม่ต้องเปลี่ยนสกรูได้หรือไม่
ใช่ สำหรับการดำเนินการผลิตระยะสั้นหรือปริมาณต้นแบบ สกรูอัดมาตรฐานจะประมวลผลทั้งสองเกรดที่ยอมรับได้ อย่างไรก็ตาม คุณภาพของแผ่น HI PS โดยเฉพาะการตกแต่งพื้นผิวและจำนวนเจล จะลดลงอย่างเห็นได้ชัดหากไม่มีสกรูกั้นและส่วนผสมโดยเฉพาะ เพื่อการผลิตที่ยั่งยืนของเกรดใดเกรดหนึ่ง ขอแนะนำอย่างยิ่งให้เปลี่ยนสกรู
อะไรทำให้เกิดความไม่สม่ำเสมอของขอบในการอัดขึ้นรูปแผ่น GP PS
ความวาวของขอบใน GP PS มักเกิดจากอุณหภูมิไม่สม่ำเสมอทั่วขอบแม่พิมพ์ ความหนืดหลอมเหลวต่ำของ GP PS ขยายความแตกต่างของอุณหภูมิเล็กน้อย ทำให้เกิดความแปรผันของการไหลเฉพาะที่ที่ขอบแผ่น การตรวจสอบและปรับเทียบโซนเครื่องทำความร้อนของแม่พิมพ์ เพื่อให้แน่ใจว่าฉนวนกันความร้อนทั่วทั้งตัวแม่พิมพ์ และการตรวจสอบว่าแรงกดของลูกกลิ้งรีดของปฏิทินมีความสม่ำเสมอตลอดทั้งแผ่น มักจะช่วยแก้ไขปัญหาได้
แผ่น HI PS ปลอดภัยสำหรับการสัมผัสกับอาหารโดยตรงหรือไม่
สูตร HI PS เกรดอาหารเป็นไปตามข้อกำหนด FDA 21 CFR 177.1640 และเทียบเท่า EU 10/2011 เมื่อผลิตด้วยสารเติมแต่งและสารแต่งสีที่ได้รับอนุมัติ ข้อกำหนดหลักคือการใช้เกรดเรซินที่ผ่านการรับรองการสัมผัสอาหารตั้งแต่เริ่มแรก เนื่องจาก HI อุตสาหกรรมมาตรฐาน PS อาจมีสารเพิ่มความคงตัวหรือสารช่วยในการแปรรูปที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนด ผู้แปรรูปควรขอเอกสารรับรองจากซัพพลายเออร์เรซินสำหรับล็อตการผลิตแต่ละล็อต
รอบเวลาเปรียบเทียบระหว่าง HI PS และ GP PS ในการทำเทอร์โมฟอร์มอย่างไร
เทอร์โมฟอร์ม GP PS เร็วขึ้นในการใช้งานแบบ Thin-gauge เนื่องจากมีความแข็งสูงกว่า ทำให้เวลาในการทำความเย็นในสถานีขึ้นรูปสั้นลง HI PS ต้องการความเย็นนานขึ้น 15-25% เนื่องจากเฟสยางจะกักเก็บความร้อนได้นานขึ้น ความแตกต่างจะแคบลงที่เกจหนากว่า 1.5 มม. โดยที่รอบเวลาจะถูกครอบงำโดยการนำความร้อนออกมากกว่าความแตกต่างด้านความแข็งระดับพื้นผิว
