ไลน์รีดท่อและโปรไฟล์
สายเครื่องต่อเนื่องที่หลอม ขึ้นรูป คุมขนาด หล่อเย็น ดึง และตัด

ภาพรวมเครื่อง

ไลน์รีดท่อแบ่งเป็น 3 ช่วง ช่วงร้อนคือชุดป้อนเม็ด เครื่องรีด ตัวเปลี่ยนตะแกรง และดาย ช่วงคุมขนาดและหล่อเย็นคือถังสุญญากาศ ถังพ่นน้ำ และเครื่องวัดความหนา ช่วงปลายสายคือตัวดึง เครื่องพิมพ์ เลื่อยตัด และชุดรับท่อ ซึ่งอาจเป็น stacker เครื่องบานปลาย หรือเครื่องม้วนขด ไลน์โปรไฟล์ใช้หลักเดียวกัน ต่างกันที่ดายและชุดคุมขนาด

ต่างจากเครื่องฉีดหรือเครื่องเป่าที่ทำงานเป็นรอบ ไลน์รีดเดินต่อเนื่อง ความหนาผนังเกิดจากสมดุลระหว่างปริมาณที่เครื่องรีดดันออกกับความเร็วที่ตัวดึงดึงไป ถ้าตัวใดตัวหนึ่งแกว่ง ผนังท่อแกว่งทันที

1. ชุดป้อนและผสมแบบชั่งน้ำหนัก (gravimetric dosing) — ป้อนเม็ดหลัก MB และ regrind ตามสัดส่วนน้ำหนัก
2. มอเตอร์และเกียร์ (drive + gearbox) — หมุนสกรูด้วยแรงบิดสูงที่รอบคงที่
3. เครื่องรีด (screw, barrel, heaters) — หลอมและสูบพลาสติก โซนป้อนแบบมีร่องมีน้ำหล่อเย็น (สีฟ้าในภาพ)
4. ตัวเปลี่ยนตะแกรง (screen changer + breaker plate) — กรองสิ่งปนเปื้อน เปลี่ยนตะแกรงได้โดยไม่ต้องหยุดสาย
5. ดายท่อ (pipe die / head) — กระจายพลาสติกหลอมรอบแกนให้เป็นท่อ
6. เครื่องรีดแถบสี (co-extruder) — เติมแถบสีหรือชั้นผิวเข้าดาย
7. ถังสุญญากาศและปลอกคุมขนาด (vacuum sizing tank) — ดูดผิวนอกท่อให้แนบปลอก ตรึงเส้นผ่านศูนย์กลาง
8. ถังพ่นน้ำหล่อเย็น (spray cooling tank) — หล่อเย็นต่อจนผนังแข็งตลอดความหนา
9. เครื่องวัดความหนาและขนาด (ultrasonic / dimension gauge) — วัดผนังรอบวงและเส้นผ่านศูนย์กลางต่อเนื่อง
10. ตัวดึง (haul-off: caterpillar / belt) — ดึงท่อด้วยความเร็วคงที่ กำหนดความหนาร่วมกับปริมาณออก
11. เครื่องพิมพ์ข้อความ (marking / printer) — พิมพ์ขนาด มาตรฐาน วันที่ และระยะเมตร
12. เลื่อยตัด (planetary saw / chipless cutter) — ตัดท่อตามความยาวที่ตั้ง แล้วส่งไป stacker เครื่องบานปลาย หรือเครื่องม้วนขด

ส่วนประกอบทีละหน่วย

ตารางแต่ละหน่วยมี 4 คอลัมน์ ใช้ได้ทั้งตอนเทียบใบเสนอราคา ตอนตรวจรับสาย และตอนหาสาเหตุเมื่อท่อเริ่มหลุดสเปก

1. ชุดป้อนเม็ดและเครื่องรีด

ท่อ PE และ PP ส่วนใหญ่ใช้เครื่องรีดสกรูเดี่ยว โซนป้อนแบบมีร่อง (grooved feed) คือรูกระบอกช่วงใต้ hopper ที่เซาะร่องตามแนวยาวและมีน้ำหล่อเย็น ร่องช่วยให้เม็ดถูกดันไปข้างหน้าแทนที่จะหมุนตามสกรู ปริมาณออกต่อรอบสกรูจึงสูงและนิ่งกว่าแบบผิวเรียบ (smooth bore) แต่แรงดันในโซนป้อนสูง ต้องใช้สกรูที่ออกแบบคู่กันและแบริ่งรับแรงดันที่แข็งแรง

ท่อ PVC แข็งมักใช้เครื่องรีดสกรูคู่แบบกรวยหมุนสวนทาง (conical counter-rotating twin-screw) ป้อนด้วยผง PVC ผสม (dry blend) สกรูคู่หมุนสวนทางลำเลียงแบบบังคับ (positive conveying) และให้ความร้อนจากแรงเฉือนต่ำกว่า ซึ่งสำคัญกับ PVC ที่ทนความร้อนได้จำกัด ไลน์ท่อ PVC ขนาดใหญ่บางสายใช้สกรูคู่แบบขนาน (parallel twin-screw)

2. ตัวกรอง ปั๊มหลอม และดาย

ระหว่างเครื่องรีดกับดายมีอุปกรณ์ 2–3 ตัว ตัวเปลี่ยนตะแกรง (screen changer) กรองสิ่งปนเปื้อน ปั๊มหลอม (melt pump) เป็นอุปกรณ์เสริม ใช้เมื่อต้องการแรงดันและปริมาณออกนิ่งมาก เช่น ท่อเล็กที่คุมขนาดแคบหรือโปรไฟล์ละเอียด จากนั้นคือดายที่กำหนดหน้าตัด

ดายท่อมี 2 แบบหลัก แบบ spider ยึดแกนกลาง (mandrel) ด้วยขาค้ำ พลาสติกหลอมไหลผ่านขาค้ำแล้วต้องประสานกลับ ถ้าประสานไม่สนิทจะเห็นเส้นตามแนวยาว (spider lines) แต่ช่องไหลสั้นและเรียบ เหมาะกับ PVC ที่ไม่ควรค้างในดายนาน แบบ spiral mandrel ให้พลาสติกหลอมไหลตามร่องเกลียวรอบแกนแล้วค่อยๆ ล้นออกเป็นชั้นบาง ไม่มีขาค้ำขวางทาง ผนังจึงเป็นเนื้อเดียวกว่า ใช้มากกับท่อ PE และ PP

3. ชุดคุมขนาดและหล่อเย็น

เส้นผ่านศูนย์กลางนอกของท่อถูกกำหนดที่ปลอกคุมขนาด (sizing sleeve) ไม่ใช่ที่ดาย ท่อร้อนออกจากดายแล้วถูกดึงลดขนาดลงเล็กน้อยก่อนเข้าปลอก ในถังสุญญากาศ ความดันรอบนอกท่อต่ำกว่าข้างใน ผิวนอกจึงถูกดูดแนบปลอกขณะที่น้ำทำให้ผิวแข็งตัว จากนั้นท่อวิ่งผ่านถังพ่นน้ำต่ออีกหลายถัง จนผนังด้านในเย็นพอที่จะไม่ยุบในตัวดึง โปรไฟล์ PVC มักใช้ calibrator แบบแห้ง (dry vacuum calibrator) หลายชุดก่อน แล้วตามด้วยถังน้ำ

4. ปลายสาย: ตัวดึง ตัด และรับท่อ

ตัวดึงต้องดึงท่อด้วยความเร็วคงที่ แรงดึงต้องชนะแรงเสียดทานในปลอกคุมขนาดและถังน้ำ โดยไม่บีบท่อจนเสียรูป ท่อใหญ่และหนาจึงใช้ตัวดึงที่มีหลายสายพานรอบวง เพื่อกระจายแรงกด

ประเภทของเครื่อง

ตารางนี้เทียบตัวเลือกหลักของเครื่องรีด ดาย และโครงสร้างท่อ ข้อดีข้อเสียเป็นแบบเทียบกันเอง ไม่ใช่ตัวเลขสมรรถนะ

เลือกขนาดเครื่องอย่างไร

ไลน์ท่อเลือกจากท่อที่ต้องการทำ ไม่ใช่จากเครื่องรีด ตรรกะคือ น้ำหนักท่อต่อเมตร × ความเร็วสาย = ปริมาณที่เครื่องรีดต้องทำ จากนั้นความยาวถังหล่อเย็นและแรงของตัวดึงต้องตามทัน

1. กำหนดช่วงท่อ เส้นผ่านศูนย์กลางเล็กสุดถึงใหญ่สุด ความหนาผนัง (SDR = เส้นผ่านศูนย์กลางนอก ÷ ความหนาผนัง) วัสดุ และมาตรฐานที่ต้องผ่าน ไลน์หนึ่งสายครอบคลุมได้ช่วงหนึ่งเท่านั้น เพราะดาย ปลอก ตัวดึง และเลื่อย ต่างมีช่วงขนาดของตัวเอง
2. คิดน้ำหนักต่อเมตร m (kg/m) ≈ π × (D − s) × s × ρ โดย D และ s เป็นเมตร ρ เป็น kg/m³ ตัวอย่าง: ท่อ PE เส้นผ่านศูนย์กลาง 110 mm SDR 11 ผนัง 10 mm ความหนาแน่นประมาณ 950 kg/m³ ได้ 3.1416 × 0.100 × 0.010 × 950 ≈ 3.0 kg/m
3. คิดปริมาณที่ต้องการ ปริมาณออก (kg/h) = 60 × ความเร็วสาย (m/min) × m (kg/m) จากตัวอย่างข้างบน ความเร็วสายทุก 1 m/min ต้องใช้ราว 180 kg/h เลือกเครื่องรีดที่ทำปริมาณนี้ได้ที่อุณหภูมิหลอมเหมาะสม ไม่ใช่ที่รอบสกรูสูงสุด
4. ความยาวหล่อเย็น PE นำความร้อนได้ต่ำ เวลาหล่อเย็นเพิ่มตามประมาณกำลังสองของความหนาผนัง ผนังหนาขึ้น 2 เท่า ใช้เวลาเย็นราว 4 เท่า ความยาวถังรวม = ความเร็วสาย × เวลาหล่อเย็นที่ต้องการ ท่อผนังหนาจึงมักถูกจำกัดที่ความยาวถังน้ำ ไม่ใช่ที่เครื่องรีด
5. ตัวดึง แรงดึงต้องชนะแรงเสียดทานในปลอกและถัง รวมกับน้ำหนักท่อที่ลาก จำนวนสายพานและความยาวช่วงสัมผัสเพิ่มตามขนาดท่อ เพื่อกระจายแรงกดไม่ให้ท่อเสียรูป ให้ผู้ผลิตเครื่องยืนยันแรงดึงสำหรับท่อใหญ่สุดและหนักสุดในช่วงที่ทำ
6. อุณหภูมิหลอมและดาย ช่วงอุณหภูมิหลอมอ้างอิง: HDPE งานท่อราว 190–230 °C · PVC แข็งราว 180–200 °C ซึ่งเป็นช่วงแคบเพราะ PVC เสื่อมง่าย ดายต้องมีโซนฮีตเตอร์พอให้คุมอุณหภูมิรอบวงได้สม่ำเสมอ
7. เครื่องรีด เครื่องรีดสกรูเดี่ยวสำหรับท่อรุ่นใหม่มักมี L/D ราว 30:1 ขึ้นไป และควรเดินที่ปริมาณที่ต้องการโดยยังมีรอบสกรูเหลือ เผื่อสกรูสึกและเผื่อวัตถุดิบที่ป้อนยากกว่า เช่น regrind
8. ปลายสาย เลื่อยและ stacker ต้องรองรับท่อใหญ่สุดในช่วง ท่อ PE ขนาดเล็กที่ขายเป็นขดต้องมีเครื่องม้วน ท่อ PVC แบบต่อสวมต้องมีเครื่องบานปลาย

ค่าอ้างอิงทั่วไป ต้องยืนยันกับผู้ผลิตเครื่องและ TDS

จุดตรวจบำรุงรักษา

ความถี่ในตารางเป็นจุดเริ่มต้น ให้ปรับตามคู่มือผู้ผลิต ชั่วโมงเดินสาย และวัตถุดิบ สายที่ใช้ regrind หรือ PCR มากต้องดูตะแกรงถี่กว่านี้

การเติม masterbatch และสารเติมแต่งบนเครื่องนี้

Masterbatch เข้าที่คอ hopper ผ่านชุดป้อนแบบชั่งน้ำหนัก จุดเดียวกับเม็ดหลัก เครื่องรีดสกรูเดี่ยวผสมได้จำกัด การกระจายตัวจึงขึ้นกับ carrier ของ MB ที่หลอมใกล้เคียงเม็ดหลัก และ mixing section ของสกรู ส่วนแถบสีมาจากเครื่องรีดเล็กอีกตัว (co-extruder) ที่ป้อนเข้าดายโดยตรง สาย PVC มักผสมสารเติมทั้งหมดเป็น dry blend ก่อนเข้าเครื่อง

• Carbon black และ UV ท่อที่ตากแดดต้องกัน UV ท่อ PE สีดำใช้ carbon black ที่กระจายตัวดี ISO 4427 กำหนดปริมาณ carbon black ในท่อ PE สีดำไว้ราว 2.0–2.5% โดยน้ำหนัก (ตรวจฉบับมาตรฐานที่ใช้) ท่อสีอื่นใช้ระบบ UV stabilizer ดู พลาสติกกรอบแตกกลางแดด
• ท่อแรงดันกับการเติม MB หน้าเครื่อง หลายมาตรฐานท่อแรงดันกำหนดให้ใช้ compound ที่ผ่านการรับรองแล้ว ก่อนเติม masterbatch เอง ต้องตรวจข้อกำหนดของมาตรฐานที่ใช้
• แถบสี เม็ดในเครื่องรีดแถบสีควรเป็นวัสดุเดียวกับท่อและ MFI ใกล้กัน ไม่งั้นแถบอาจเป็นจุดอ่อนหรือหลุดลอก
• Processing aid ท่อ PE ที่เดินเร็วหรือดายแคบอาจเกิดผิวขรุขระ (sharkskin) PPA ช่วยได้ แต่ต้องตรวจอุณหภูมิและปากดายก่อน ดู melt fracture ส่วน PVC ใช้ processing aid กลุ่มอะคริลิกช่วยการหลอมรวม (fusion) และสารหล่อลื่น ซึ่งอยู่ในสูตร dry blend
• PCR ในท่อ ท่อที่ไม่รับแรงดัน เช่น ท่อร้อยสายไฟและท่อระบายน้ำ ใช้ PCR ได้กว้างกว่า ท่อหลายชั้นนำ PCR ไว้ชั้นกลาง ต้องคุม MFI ความชื้น และสิ่งปนเปื้อน และเตรียมเปลี่ยนตะแกรงถี่ขึ้น ดู เม็ดรีไซเคิล PCR และ เจล
• ต้นทุนต่อเมตร ผนังที่เผื่อหนาเกินคือเนื้อที่เสียไปทุกเมตร คิดเทียบสูตรและสัดส่วน regrind ด้วย เครื่องคิด cost-in-use

ท่อรี ผนังหนาด้านเดียว และขนาดหลุด เป็นเรื่องของดาย ปลอก สุญญากาศ และตัวดึง สารเติมแต่งแก้ไม่ได้ ต้องแก้ที่เครื่องก่อน ACS ออกแบบสูตร masterbatch ให้เข้ากับเม็ดหลักและเครื่องของผู้ใช้ ถ้าไม่แน่ใจว่าปัญหาอยู่ที่สูตรหรือที่สาย ส่งรูปหน้าตัดท่อมาคุยได้

ลิงก์ไปบทความกระบวนการ

อยากเข้าใจสกรูสามโซน ตัวแปรที่ต้องคุม และปลายสายของท่อ แผ่น และฟิล์มในมุมกระบวนการ อ่าน การรีด (Extrusion) ส่วนอาการเสียที่พบบ่อยบนไลน์ท่อ ดู melt fracture · เจล · จุดดำ