【การไล่ก๊าซในการขึ้นรูปพลาสติก】สิ่งที่ควรทบทวนก่อนใช้ปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำต่อ: ประสิทธิภาพการกำจัดก๊าซที่ลดลงจากอุณหภูมิน้ำและต้นทุนการบำบัดน้ำ

การไล่ก๊าซและการกำจัดก๊าซในกระบวนการขึ้นรูปพลาสติกเป็นขั้นตอนสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม หากใช้ปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำในกระบวนการนี้ ประสิทธิภาพการกำจัดก๊าซที่ลดลงเนื่องจากอุณหภูมิน้ำที่สูงขึ้น และต้นทุนการดำเนินงานในการบำบัดน้ำ อาจกลายเป็นอุปสรรคหน้างานได้ บทความนี้จะอธิบายถึงปัญหาเชิงโครงสร้างของปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำ และแนวทางการแก้ไขโดยการเปลี่ยนมาใช้ระบบแห้งที่ไม่ใช้น้ำ พร้อมทั้งแสดงตัวเลขที่เป็นรูปธรรม

สารบัญ

• ปัจจัยที่ทำให้การไล่ก๊าซบกพร่องในกระบวนการขึ้นรูปพลาสติกและความสัมพันธ์กับอุณหภูมิน้ำ
• ต้นทุนการบำบัดน้ำที่ซ่อนอยู่ในการดูแลรักษาปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำ
• การเปลี่ยนเป็นระบบแห้งที่ไม่ใช้น้ำ ช่วยเพิ่มความเสถียรในการกำจัดก๊าซและการประหยัดพลังงาน
• จุดสำคัญในการเลือกปั๊มสุญญากาศที่เหมาะสมกับการไล่ก๊าซในการขึ้นรูปพลาสติก
• สิ่งที่Anletสามารถช่วยคุณได้
• คำถามที่พบบ่อย
• คำสำคัญเพื่อทำความเข้าใจบทความนี้

■　ปัจจัยที่ทำให้การไล่ก๊าซบกพร่องในกระบวนการขึ้นรูปพลาสติกและความสัมพันธ์กับอุณหภูมิน้ำ

ในการผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ เช่น แผงคอนโซลหน้ารถและกันชน หรือถาดบรรจุอาหารที่มีรูปทรงซับซ้อนอย่างแผงไข่ กระบวนการขึ้นรูปพลาสติกจำเป็นต้องมีการไล่ก๊าซและการกำจัดก๊าซอย่างทั่วถึง การกำจัดอากาศ ก๊าซที่ระเหยง่าย และความชื้นที่เกิดขึ้นระหว่างการผสมในเครื่องรีดพลาสติกอย่างเหมาะสม และการทำให้พลาสติกแนบสนิทกับแม่พิมพ์ในขั้นตอนการขึ้นรูปสุญญากาศ ถือเป็นเงื่อนไขสำคัญในการปรับปรุงคุณภาพและเพิ่มอัตราผลตอบแทนจากการผลิต (Yield)

ปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำเป็นอุปกรณ์ที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการกำจัดก๊าซนี้ ปั๊มระบบนี้มีโครงสร้างที่สร้างสภาวะสุญญากาศโดยการสร้างฟิล์มน้ำภายในปั๊มด้วยใบพัดและของเหลวปิดผนึก ทว่า โครงสร้างดังกล่าวทำให้เกิดปัญหาสำคัญคือ อุณหภูมิของน้ำที่ใช้จะส่งผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพของปั๊ม

ปัญหาที่เด่นชัดที่สุดคือ อุณหภูมิน้ำที่สูงขึ้น เมื่ออุณหภูมิน้ำในปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำสูงขึ้น น้ำภายในปั๊มจะระเหยได้ง่ายขึ้น ส่งผลให้ระดับสุญญากาศลดลง ภายใต้เงื่อนไขอุณหภูมิน้ำที่ 15°C ความเร็วในการดูดออกจะกลายเป็น 0 (แรงดันสูงสุดที่ทำได้) ที่แรงดันประมาณ 2 kPaA และหากอุณหภูมิน้ำสูงขึ้น แรงดันสูงสุดที่ทำได้ก็จะแย่ลงตามไปด้วย

ด้วยเหตุนี้ ประสิทธิภาพการดูดออกของปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำจึงผันผวนตามอุณหภูมิของน้ำ การรักษาประสิทธิภาพการกำจัดก๊าซให้เสถียรจึงจำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิตลอดเวลา ซึ่งสร้างภาระในการทำงานหน้างาน และอาจกลายเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้การไล่ก๊าซบกพร่องและคุณภาพสินค้าไม่สม่ำเสมอ

■　ต้นทุนการบำบัดน้ำที่ซ่อนอยู่ในการดูแลรักษาปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำ

ในการใช้งานปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำ นอกจากการควบคุมอุณหภูมิในแง่ของประสิทธิภาพแล้ว ยังต้องคำนึงถึงต้นทุนในการบำรุงรักษาอุปกรณ์ด้วย เนื่องจากปั๊มต้องการน้ำปริมาณมากอย่างต่อเนื่องเพื่อใช้เป็นน้ำปิดผนึกในการทำงาน จึงทำให้เกิดค่าใช้น้ำโดยตรงในทันที

นอกจากนี้ น้ำที่ใช้แล้วไม่สามารถปล่อยทิ้งได้ทันที แต่ต้องผ่านกระบวนการบำบัดน้ำเสียที่เหมาะสม ดังนั้น ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการบำบัดน้ำเสียและภาระในการจัดการจึงสะสมกลายเป็นต้นทุนการดำเนินงานที่เพิ่มขึ้น

แม้ว่าจะใช้วิธีหมุนเวียนน้ำกลับมาใช้ใหม่ แต่การรักษาประสิทธิภาพของปั๊มก็ยังจำเป็นต้องทำให้น้ำเย็นลง ซึ่งในกระบวนการหล่อเย็นนี้ จะต้องใช้กำลังมอเตอร์เพิ่มเติมเพื่อเดินเครื่องอุปกรณ์ส่วนควบ เช่น หอหล่อเย็น (Cooling Tower) เป็นต้น

กล่าวคือ การใช้งานปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำไม่ได้มีเพียงค่าไฟของตัวปั๊มเองเท่านั้น แต่ยังมีต้นทุนพลังงานแฝงที่ใช้ในการบำบัดน้ำและเดินเครื่องอุปกรณ์หล่อเย็นอีกด้วย เมื่อรวมปัจจัยเหล่านี้เข้าด้วยกัน จะทำให้พลังงานรวมของทั้งระบบสูงขึ้น และอาจกลายเป็นอุปสรรคต่อการประหยัดพลังงาน

■　การเปลี่ยนเป็นระบบแห้งที่ไม่ใช้น้ำ ช่วยเพิ่มความเสถียรในการกำจัดก๊าซและการประหยัดพลังงาน

เพื่อแก้ปัญหาประสิทธิภาพที่ลดลงจากอุณหภูมิน้ำและต้นทุนการบำบัดน้ำ การเปลี่ยนมาใช้ปั๊มสุญญากาศแบบแห้งที่ไม่ใช้น้ำจึงเป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพ จุดเด่นสำคัญของปั๊มสุญญากาศแบบแห้งคือ การไม่ใช้น้ำปิดผนึก ทำให้ไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิน้ำ

นอกจากนี้ การไม่ใช้ทั้งน้ำหล่อเย็นและน้ำปิดผนึก ยังช่วยลดกำลังไฟที่ใช้ในการบำบัดน้ำ ค่าใช้น้ำ และค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสียที่เคยพ่วงมากับการใช้งานระบบวงแหวนน้ำได้ ตัวอย่างเช่น จากการคำนวณเปรียบเทียบในกรณีที่เปลี่ยนจากปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำเดิม (มอเตอร์ 30 kW จำนวน 5 เครื่อง) มาเป็นปั๊มสุญญากาศแบบแห้งชนิดระบายความร้อนด้วยอากาศ (รุ่น FT3-1000L จำนวน 7 เครื่อง) พบว่าสามารถลดค่าไฟฟ้าได้ประมาณ 2,590,000 เยนต่อปี และลดการปล่อยก๊าซ CO2 ได้ประมาณ 35.5 ตันต่อปี

ด้วยวิธีนี้ การพิจารณาปรับปรุงทั้งระบบ ซึ่งรวมถึงระบบบำบัดน้ำและอุปกรณ์หล่อเย็น ไม่ใช่เพียงแค่ตัวปั๊มเดี่ยว ๆ จะช่วยให้คุณรักษาความเสถียรของประสิทธิภาพการกำจัดก๊าซไปพร้อมกับการลดต้นทุนการดำเนินงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

■　จุดสำคัญในการเลือกปั๊มสุญญากาศที่เหมาะสมกับการไล่ก๊าซในการขึ้นรูปพลาสติก

ในการเลือกปั๊มสุญญากาศสำหรับใช้งานในการไล่ก๊าซในกระบวนการขึ้นรูปพลาสติก สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาความเสถียรของการทำงานโดยรวมและต้นทุนอย่างครอบคลุม ไม่ใช่เพียงแค่ดูสเปกของตัวเครื่องเดี่ยว ๆ เท่านั้น

จุดสำคัญประการแรกคือ การมีหรือไม่มีการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพเนื่องจากปัจจัยแวดล้อม จำเป็นต้องตรวจสอบว่าระบบสามารถกำจัดก๊าซได้อย่างเสถียรในขณะที่เครื่องรีดพลาสติกหรือเครื่องขึ้นรูปสุญญากาศกำลังทำงานอยู่หรือไม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โครงสร้างของปั๊มต้องไม่ลดประสิทธิภาพการดูดออกเนื่องจากปัจจัยภายนอก เช่น อุณหภูมิน้ำ เป็นต้น

จุดสำคัญประการที่สองคือ ต้นทุนการดำเนินงานและความจำเป็นของอุปกรณ์ส่วนควบ สิ่งสำคัญคือต้องเปรียบเทียบจากต้นทุนรวม ซึ่งไม่ได้มีเพียงแค่การใช้พลังงานไฟฟ้าของตัวปั๊มเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกำลังไฟที่ใช้สำหรับหอหล่อเย็น อุปกรณ์บำบัดน้ำเสีย และค่าบำรุงรักษาด้วย การลดอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับระบบน้ำจะช่วยลดภาระในการบำรุงรักษาในระยะยาวได้เช่นกัน

จุดสำคัญประการที่สามคือ ความสามารถในการควบคุมตามสถานะการทำงาน ในกรณีที่ระดับสุญญากาศหรือปริมาณการดูดออกที่ต้องการในแต่ละขั้นตอนมีการเปลี่ยนแปลง การควบคุมด้วยอินเวอร์เตอร์เพื่อป้องกันการใช้พลังงานไฟฟ้าโดยสิ้นเปลืองในขณะที่ยังคงให้ประสิทธิภาพตามต้องการ ถือเป็นเกณฑ์การตัดสินใจที่สำคัญในการขับเคลื่อนการประหยัดพลังงาน

■　สิ่งที่ ANLET สามารถช่วยคุณได้

Anlet ให้บริการปั๊มสุญญากาศแบบแห้งชนิดลูทส์ ที่ช่วยให้การประหยัดพลังงานและการทำงานที่เสถียรควบคู่กันไปในกระบวนการไล่ก๊าซและการกำจัดก๊าซสำหรับการขึ้นรูปพลาสติก เราพร้อมสนับสนุนประสิทธิภาพการกำจัดก๊าซที่มั่นคงซึ่งเป็นที่ต้องการในโรงงานขึ้นรูปหลากหลายประเภท ตั้งแต่ชิ้นส่วนยานยนต์ไปจนถึงการผลิตถาดบรรจุอาหาร

การเปลี่ยนจากปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำมาเป็นปั๊มสุญญากาศแบบแห้งของ Anlet จะช่วยรักษาแรงดันสุญญากาศสูงสุดที่ทำได้ให้เสถียรโดยไม่ขึ้นกับอุณหภูมิน้ำ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดของเสียจากการขึ้นรูป นอกจากนี้ การไม่ต้องใช้น้ำหล่อเย็นหรือน้ำปิดผนึกยังช่วยลดกำลังไฟที่ใช้ในการบำบัดน้ำ ค่าใช้น้ำ และค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสียลงได้อีกด้วย

※หากต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดาวน์โหลดไฟล์ PDF ที่แนบมากับบทความนี้ หรือกรอกแบบฟอร์มด้านล่างเพื่อสอบถามข้อมูล

■　คำถามที่พบบ่อย

Q1：หากเปลี่ยนจากปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำเป็นปั๊มระบบแห้ง ประสิทธิภาพการดูดออกจะแตกต่างกันอย่างไร?
A1：ปั๊มสุญญากาศแบบแห้งมีจุดเด่นคือไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิน้ำได้ง่ายเท่ากับระบบวงแหวนน้ำ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการดูดออกมีความเสถียรมากกว่า ปั๊มแบบวงแหวนน้ำบางรุ่นจะมีปริมาณลมเป็นศูนย์ (แรงดันสูงสุดที่ทำได้) ที่อุณหภูมิน้ำ 15°C และแรงดันประมาณ 2 kPaA แต่ปั๊มแบบแห้งรุ่น FT3-L ของ Anlet จะแทบไม่มีการลดลงของปริมาณลมตั้งแต่ความดันบรรยากาศไปจนถึงประมาณ 1.33 kPaA และมีแรงดันสูงสุดที่ทำได้อยู่ที่ประมาณ 0.266 kPaA โดยไม่มีความกังวลเรื่องการเกิดโพรงไอ (Cavitation)

Q2：การนำปั๊มสุญญากาศแบบแห้งมาใช้งานจะช่วยลดต้นทุนในส่วนใดได้บ้างอย่างเป็นรูปธรรม?
A2：เนื่องจากไม่มีการใช้น้ำปิดผนึกและน้ำหล่อเย็น จึงสามารถลดค่าใช้น้ำและค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสียลงได้ นอกจากนี้ ยังสามารถลดกำลังมอเตอร์ที่ใช้ในการรันหอหล่อเย็นและระบบบำบัดน้ำที่เคยจำเป็นต้องใช้กับระบบวงแหวนน้ำ ซึ่งช่วยลดค่าไฟฟ้าของทั้งระบบลงได้ ในทางปฏิบัติ จากการคำนวณเปรียบเทียบกรณีเปลี่ยนจากระบบวงแหวนน้ำเดิม (มอเตอร์ 30 kW จำนวน 5 เครื่อง) มาเป็นรุ่นระบายความร้อนด้วยอากาศ (FT3-1000L จำนวน 7 เครื่อง) จะสามารถประหยัดค่าไฟฟ้าได้ประมาณ 2,590,000 เยนต่อปี และลดการปล่อยก๊าซ CO2 ได้ประมาณ 35.5 ตันต่อปี

Q3：ขอบเขตการใช้งานหลักของปั๊มสุญญากาศแบบแห้งในกระบวนการขึ้นรูปพลาสติกมีอะไรบ้าง?
A3：ปั๊มระบบนี้ถูกนำไปใช้ในกระบวนการผลิตชิ้นส่วนต่าง ๆ เช่น แผงคอนโซลหน้ารถ กันชนรถยนต์ และถาดบรรจุอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในการกำจัดอากาศหรือก๊าซที่เกิดขึ้นระหว่างการผสมในเครื่องรีดพลาสติก รวมถึงใช้ในขั้นตอนการดูดพลาสติกให้แนบสนิทกับแม่พิมพ์ในกระบวนการขึ้นรูป

สุญญากาศ

■　คำสำคัญเพื่อทำความเข้าใจบทความนี้

• การขึ้นรูปพลาสติก : เทคโนโลยีการแปรรูปโดยการให้ความร้อนแก่เม็ดพลาสติกจนละลาย แล้วอัดเข้ากับแม่พิมพ์เพื่อให้ได้รูปทรงตามที่กำหนด
• ปั๊มสุญญากาศแบบวงแหวนน้ำ : ปั๊มประเภทที่สร้างฟิล์มน้ำ (น้ำปิดผนึก) ภายในตัวปั๊ม และใช้น้ำดังกล่าวในระบบการดูดและระบายก๊าซ
• ปั๊มสุญญากาศแบบแห้งชนิดลูทส์ : ปั๊มสุญญากาศที่ไม่ใช้สารหล่อลื่น เช่น น้ำหรือน้ำมัน ภายในตัวปั๊ม โดยอาศัยการหมุนของโรเตอร์เพื่อเคลื่อนย้ายก๊าซ
• แรงดันสุญญากาศสูงสุดที่ทำได้ : ค่าแรงดันขีดจำกัดต่ำสุดที่ปั๊มสุญญากาศสามารถทำได้เมื่อทำการดูดก๊าซออกอย่างต่อเนื่องจนความดันไม่ลดลงไปกว่านั้นอีก
• การควบคุมด้วยอินเวอร์เตอร์ : รูปแบบการควบคุมที่ปรับความเร็วในการหมุนของมอเตอร์ด้วยระบบไฟฟ้า เพื่อให้ปั๊มทำงานด้วยกำลังที่จำเป็นตามสถานะการทำงานจริงเท่านั้น

※หากต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดาวน์โหลดไฟล์ PDF ที่แนบมากับบทความนี้ หรือกรอกแบบฟอร์มด้านล่างเพื่อสอบถามข้อมูล