วิธีการเติมที่ใช้กับของเหลวที่มีความหนืดสูงคืออะไร?

บทนำ

คุณอาจต่อสู้กับของเหลวที่มีความหนืดสูงทุกวันอยู่แล้ว เช่น คราบเหนียว หยดไม่หยุด และเครื่องจักรที่ดูเหมือนไม่เคยพอใจเลย และหากคุณยังไม่ประสบปัญหาเหล่านี้ ให้ถือว่าตัวเองโชคดี… ในตอนนี้ บทความนี้มีไว้เพื่อช่วยคุณหลีกเลี่ยงอาการปวดหัวก่อนที่จะปรากฏตัวโดยไม่ได้รับเชิญ

เมื่อพูดถึงการเติมของเหลวที่มีความหนืดสูง การทำงานที่ราบรื่นมักเป็นความปรารถนามากกว่าความเป็นจริง วัสดุเหล่านี้ไม่เพียงแค่ไหลเท่านั้น แต่ยังลังเล ต่อต้าน และยึดติดกับทุกสิ่งที่ทำได้ ก่อนที่คุณจะรู้ตัว การเติมจะกลายเป็นรายการของความหงุดหงิดที่คุ้นเคย: ระดับการเติมที่ไม่สม่ำเสมอ สายเหนียวที่ดื้อรั้นซึ่งไม่หลุด หยดน้ำหยดไม่รู้จบ ฟองอากาศที่ติดอยู่ ไส้กลวง และเครื่องที่อุดตันหรือสึกหรอเร็วกว่าที่ควรจะเป็น

และก่อนที่การชี้นิ้วจะเริ่มต้น — เครื่องจักร หัวฉีด การตั้งค่า หรือผู้ปฏิบัติงานที่ไม่ดี (ใช่ เราเคยทำมาแล้วทั้งหมด) — คุ้มค่าที่จะหยุดสักครู่แล้วพิจารณาถึงต้นตอที่แท้จริงของปัญหา

ของเหลวที่มีความหนืดสูงคืออะไร?

ของเหลวที่มีความหนืดสูงคือสารที่มีความต้านทานต่อการไหลอย่างมาก ซึ่งมักเรียกในชีวิตประจำวันว่า "หนา" "เหนียว" หรือ "หนัก"

ลักษณะสำคัญ

แรงเสียดทานภายใน: ในระดับจุลภาค ความหนืดสูงมาจากแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่รุนแรง กล่าวง่ายๆ ก็คือ โมเลกุลของของเหลวเกาะติดกันแน่นเกินไปเล็กน้อย ทำให้เกิดแรงเสียดทานภายในในขณะที่ชั้นต่างๆ พยายาม (และดิ้นรน) เพื่อเลื่อนผ่านกัน

ไหลช้าและดื้อรั้น: ของเหลวที่มีความหนืดสูงจะเคลื่อนที่ตามจังหวะของตัวเอง ซึ่งต่างจากของเหลวที่เป็นมิตรและไหลอย่างอิสระ เช่น น้ำ พวกมันต้านทานแรงโน้มถ่วง ไม่สนใจความเร่งด่วน และมักจะต้องการแรงกดดันหรือแรงพิเศษก่อนที่จะตกลงที่จะไหล

การพึ่งพาอุณหภูมิที่แข็งแกร่ง: ความร้อนเปลี่ยนอารมณ์ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความหนืดจะลดลง นั่นเป็นสาเหตุที่ทำให้น้ำผึ้งอุ่นขึ้นอย่างกะทันหัน อย่างน้อยก็เพียงเล็กน้อย และไหลออกมาด้วยความเต็มใจมากขึ้น

วิธีวัดความหนืด: โดยทั่วไปความหนืดจะวัดเป็นเซนติพอยซ์ (cP) ตามหลักการทั่วไปแล้ว ของเหลวที่สูงกว่า 100 cP จะถือว่ามีความหนืดสูง กรณีที่รุนแรง เช่น เพสต์และเจล สามารถเข้าถึง cP หลายหมื่นหรือหลายแสน โดยจัดอยู่ในหมวดหมู่ "สิ่งนี้จะไม่ไหลออกมาเอง"

อะไรคือความท้าทายหลักในการเติมของเหลวที่มีความหนืดสูง

ความแม่นยำในการบรรจุไม่สอดคล้องกัน

วัสดุที่มีความหนืดมีความต้านทานอย่างมากในท่อ ส่งผลให้การไหลช้าและไม่สม่ำเสมอ หากใช้การเติมแรงโน้มถ่วงแบบธรรมดา อัตราการไหลจะไม่เสถียรอย่างยิ่ง นอกจากนี้ หากวัสดุมีฟองอากาศ ฟองอากาศเหล่านี้จะครอบครองปริมาตร ส่งผลให้น้ำหนักการบรรจุจริงไม่เพียงพอ

ปัญหาฟองและโพรง

ของเหลวที่มีความหนืดสูงมีแนวโน้มที่จะกักเก็บอากาศในระหว่างการผสมหรือการปั๊ม และฟองอากาศนั้นยากอย่างยิ่งที่จะขึ้นสู่พื้นผิวและหลบหนี ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์มีลักษณะไม่ดี

การร้อยและการหยดอย่างรุนแรง

ของเหลวที่มีความหนืดสูงมีแรงตึงผิวและแรงยึดเกาะสูงมาก ทำให้ยากต่อการ "แตก" ที่สะอาดในขณะที่หยุดเติม

การอุดตันของอุปกรณ์

หากอุณหภูมิโดยรอบลดลง ของเหลวที่มีความหนืดอาจแข็งตัวหรือหนาขึ้น (เช่น การตกผลึกของน้ำผึ้ง) ส่งผลให้ความต้านทานของท่อเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

วิธีการบรรจุหลักสำหรับของเหลวที่มีความหนืดสูง

ของเหลวที่มีความหนืดสูงต้องใช้วิธีการเติมแบบพิเศษ เนื่องจากของเหลวไม่ไหลง่ายและมีแนวโน้มที่จะทำให้เป็นเกลียว หยด หรือกักอากาศ เพื่อให้มั่นใจถึงการจ่ายสารที่แม่นยำและการบรรจุที่สะอาด จึงมีการใช้ระบบการเคลื่อนที่แบบเชิงบวกเป็นส่วนใหญ่

วิธีการเติมลูกสูบ

เมื่อพูดถึงผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดสูง การเติมลูกสูบมักเป็นตัวเลือกแรกที่ผู้คนเข้าถึงและด้วยเหตุผลที่ดี แทนที่จะหวังว่าของเหลวจะร่วมมือและไหลได้ดี ระบบจะควบคุมโดยใช้ลูกสูบที่เคลื่อนที่ไปมาภายในกระบอกสูบ ขั้นแรกให้ดึงผลิตภัณฑ์ในปริมาณที่แม่นยำ จากนั้นจึงดันโดยตรงผ่านหัวฉีดเข้าไปในภาชนะ แนวคิดหลักในที่นี้คือปริมาตรมาจากระยะทาง ไม่ใช่จากความสามารถในการไหลของผลิตภัณฑ์ ดังนั้น แม้ว่าความหนืดจะเปลี่ยนไป แต่ความแม่นยำก็ยังคงเหมือนเดิม และเมื่อผลิตภัณฑ์ปฏิเสธที่จะเคลื่อนที่ด้วยตัวมันเองอย่างดื้อรั้น ลูกสูบจะไม่รออีกต่อไป มันเพียงแต่ให้แรง ทำให้ทุกอย่างเคลื่อนไหว และทำงานให้เสร็จโดยไม่มีดราม่า

เหตุใดวิธีการเติมแบบลูกสูบจึงเหมาะสำหรับของเหลวที่มีความหนืดสูง

• จัดการกับผลิตภัณฑ์ที่มีความหนา ไหลช้า และเหนียว
• รักษาปริมาณการเติมให้สม่ำเสมอแม้จะมีการเปลี่ยนแปลงความหนืดก็ตาม
• แรงผลักดันที่แข็งแกร่งเอาชนะความต้านทานการไหล

การเติมปั๊มแทนที่เชิงบวก

การเติมปั๊มดิสเพลสเมนต์ปั๊มเชิงบวกเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ผู้ผลิตไว้วางใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสายการผลิตจำเป็นต้องทำงานอย่างต่อเนื่องหรือที่ความเร็วสูงโดยไม่สูญเสียการควบคุม แนวคิดนี้เรียบง่ายและใช้งานได้จริง: ปั๊ม เช่น ปั๊มเกียร์ ปั๊มกลีบ หรือปั๊มคาวิตี้แบบโปรเกรสซีฟจะเคลื่อนผลิตภัณฑ์ในปริมาณคงที่ในทุกการหมุน ดังนั้นแทนที่จะต่อสู้กับความหนืด พวกเขาเพียงเพิกเฉยต่อมันและให้ปริมาตรเท่ากันทุกครั้ง ขณะที่ระบบทำงาน ปั๊มจะดึงผลิตภัณฑ์ออกจากถังและดันปริมาณที่วัดได้ตรงไปยังหัวฉีดเติม ครั้งละหนึ่งรอบ สวยงามและคาดเดาได้ เมื่อคุณจับคู่การตั้งค่านี้กับระบบควบคุมที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โว การปรับปริมาตรการเติมกลายเป็นเรื่องง่ายเกินไป คุณเพียงแค่บอกปั๊มว่าต้องหมุนกี่ครั้ง แล้วปั๊มก็ทำเช่นนั้น ทำให้คุณเติมได้อย่างแม่นยำและทำซ้ำได้แม้ในขณะที่ผลิตภัณฑ์มีความหนา เหนียว หรือแค่ไม่อยู่ในอารมณ์ที่จะไหล

เหตุใดปั๊มดิสเพลสเมนต์เชิงบวกจึงทำงานได้ดีกับของเหลวที่มีความหนืด

• สินค้าถูกดันไม่เท
• การไหลสม่ำเสมอภายใต้ความต้านทานสูง
• เหมาะสำหรับวัสดุหนาและกึ่งแข็ง

การบรรจุโดยใช้ความร้อนช่วย (วิธีการเสริม)

เมื่อผลิตภัณฑ์มีความหนืดสูงหรือทำปฏิกิริยากับอุณหภูมิอย่างรุนแรง การบรรจุโดยใช้ความร้อนมักจะเข้ามาช่วย โดยปกติแล้วจะทำงานร่วมกับระบบลูกสูบหรือปั๊มแทนที่จะเปลี่ยนใหม่ ด้วยการอุ่นถังผลิตภัณฑ์ ท่อส่ง หรือแม้แต่หัวฉีดเติมอย่างอ่อนโยน ระบบจะทำให้วัสดุที่มีความหนาผ่อนคลายลงเล็กน้อย ลดความหนืด ปรับปรุงการไหล และลดการเกิดเชือกหรือการอุดตันของหัวฉีดที่อาจจะทำให้ทุกอย่างช้าลง นั่นเป็นสาเหตุที่แนวทางนี้ปรากฏขึ้นบ่อยครั้งเมื่อบรรจุผลิตภัณฑ์ เช่น น้ำผึ้ง สูตรแว็กซ์ หรือครีมหนักที่ไม่เคลื่อนตัวที่อุณหภูมิห้องโดยไม่ได้ตั้งใจ

สิ่งหนึ่งที่ควรเน้นย้ำคือการให้ความร้อนไม่ใช่วิธีการเติมในตัวเอง แต่มันเหมือนกับการเพิ่มประสิทธิภาพมากกว่า ใช้อย่างถูกต้อง รองรับระบบเติมหลัก ช่วยให้ทำงานราบรื่นและสะอาดขึ้น และทำให้ควบคุมกระบวนการทั้งหมดได้ง่ายขึ้นมาก

เหตุใดวิธีการเติมด้วยแรงโน้มถ่วงหรือการไหลล้นจึงไม่เหมาะสำหรับการเติมของเหลวที่มีความหนืดสูง

ของเหลวที่มีความหนืดสูงไม่ไหลได้อย่างอิสระ ทำให้การเติมตามแรงโน้มถ่วงและการเติมล้นไม่เหมาะสม วิธีการเหล่านี้อาศัยการไหลตามธรรมชาติและการปรับระดับของเหลว ซึ่งส่งผลให้:

• ปริมาณการเติมไม่ถูกต้อง
• ความเร็วในการบรรจุช้า
• หยดมากเกินไปและเสียผลิตภัณฑ์

ในทางตรงกันข้าม การเติมลูกสูบและปั๊มดิสเพลสเมนต์เชิงบวกจะดันผลิตภัณฑ์อย่างแข็งขัน ทำให้มั่นใจได้ว่าการเติมจะแม่นยำและสะอาด

เทคโนโลยีสนับสนุนสำหรับการบรรจุของไหลที่มีความหนืดสูง

แม้ว่าจะใช้วิธีการเติมที่ถูกต้อง แต่ของเหลวที่มีความหนืดสูงยังคงต้องการเทคโนโลยีสนับสนุนเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าการบรรจุที่สะอาด ความแม่นยำที่มั่นคง และการผลิตที่มีประสิทธิภาพ เทคโนโลยีเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการแก้ปัญหาทั่วไป เช่น การหยด การร้อยสาย การกักอากาศ และการตัดขาดที่ไม่สอดคล้องกัน

1. หัวฉีดป้องกันน้ำหยดและหัวฉีดตัด

โดยพื้นฐานแล้วหัวฉีดป้องกันน้ำหยดและตัดจะมีคำสั่ง “หยุด” ในเวลาที่เหมาะสม ทันทีที่การเติมเสร็จสิ้น วาล์วเชิงกลหรือทิปที่ใส่สปริงจะปิดลง ดังนั้นแทนที่จะปล่อยให้ผลิตภัณฑ์ที่เหลือยืดออก หยด และทำลายอารมณ์ของทุกคนอย่างช้าๆ การไหลจะถูกตัดอย่างหมดจดและตรงเวลา สิ่งนี้สำคัญมากกับของเหลวที่มีความหนืด เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาชอบเกาะติดกับหัวฉีดเหมือนไม่พร้อมที่จะบอกลา หากไม่มีการควบคุมการตัดอย่างเหมาะสม หยดเล็กๆ จะกลายเป็นเชือก ผลิตภัณฑ์ที่สูญเปล่า และปากภาชนะที่เลอะเทอะอย่างรวดเร็ว และทันใดนั้นรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ก็กลายเป็นปัญหาที่มองเห็นได้ชัดเจน

นั่นเป็นเหตุผลที่คุณจะเห็นหัวฉีดเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเติมผลิตภัณฑ์ เช่น น้ำผึ้ง น้ำเชื่อม เจล และซอส ซึ่งการตัดที่สะอาดเป็นสิ่งสำคัญจริงๆ ด้วยการรักษาช่องเปิดภาชนะให้เป็นระเบียบ ลดการสูญเสียผลิตภัณฑ์ และปรับปรุงรูปลักษณ์โดยรวมของบรรจุภัณฑ์ขั้นสุดท้าย หัวฉีดป้องกันน้ำหยดไม่เพียงแค่แก้ปัญหาทางเทคนิคเท่านั้น แต่ยังทำให้กระบวนการบรรจุทั้งหมดดูเป็นมืออาชีพมากขึ้นและลดความเครียดลงอย่างมาก

2.เทคโนโลยีการบรรจุจากล่างขึ้นบน

การบรรจุจากล่างขึ้นบนหมายถึงวิธีการดำเนินงานที่หัวฉีดเติมเริ่มต้นที่ด้านล่างของภาชนะและเพิ่มขึ้นพร้อมกันเมื่อระดับของเหลวเพิ่มขึ้น

เทคนิคนี้ถูกนำมาใช้เป็นหลักเพื่อลดการกักเก็บอากาศ ป้องกันการกระเด็นและการเกิดฟอง และเพิ่มความแม่นยำในการบรรจุสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดสูง

เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการจัดการของเหลวหนืดที่เป็นฟองหรือไวต่ออากาศ ภาชนะที่มีคอลึกหรือคอแคบ ตลอดจนผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางและอาหารที่ต้องการรูปลักษณ์บรรจุภัณฑ์ที่สะอาด

ข้อได้เปรียบหลัก ได้แก่ การบรรจุที่ราบรื่นไร้ฟอง ช่วยให้มั่นใจได้ถึงเนื้อสัมผัสของผลิตภัณฑ์ที่สม่ำเสมอ และลดความต้องการในการทำความสะอาดและบำรุงรักษา

3.ระบบควบคุมเซอร์โวขับเคลื่อน

ระบบที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวให้การควบคุมความแม่นยำที่สำคัญสำหรับเครื่องบรรจุลูกสูบและปั๊ม ช่วยให้สามารถปรับจังหวะลูกสูบหรือการหมุนของปั๊มได้อย่างแม่นยำผ่านอินเทอร์เฟซ HMI และรักษาความแม่นยำในการทำซ้ำที่ความเร็วสูง

ความสามารถเหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อเติมของเหลวหนืด ซึ่งตอบสนองต่ออินพุตเชิงกลช้าๆ การควบคุมเซอร์โวทำให้แน่ใจได้ว่าการเปลี่ยนการเคลื่อนไหวจะราบรื่น เพื่อลดแรงดันที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและการไหลที่ไม่สอดคล้องกัน

ข้อได้เปรียบที่สำคัญ ได้แก่ ความสามารถในการทำซ้ำสูง การจัดเก็บสูตรเฉพาะผลิตภัณฑ์ได้ง่าย และการผสานรวมที่เชื่อถือได้เข้ากับระบบการบรรจุอัตโนมัติแบบหลายหัว

ประสิทธิภาพนี้ได้รับการยกตัวอย่างจากการกำหนดค่าปั๊มเซอร์โว + เกียร์ที่ได้รับการปรับปรุงของเรา ซึ่งรับประกันความเสถียรและความแม่นยำที่เหนือกว่าด้วยผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาและมีความต้องการสูง

4. ระบบเติมความร้อนช่วย

ด้วยการเพิ่มองค์ประกอบความร้อนลงในถังผลิตภัณฑ์ ท่อส่ง หรือแม้แต่หัวฉีดเติมด้วยตนเองอย่างรอบคอบ ผู้ผลิตสามารถอุ่นผลิตภัณฑ์อย่างอ่อนโยนเพียงพอที่จะลดความหนืดและปรับปรุงความสามารถในการไหล ซึ่งเป็นสิ่งที่ตัวอักษรหนา เช่น น้ำผึ้ง สูตรแว็กซ์ และครีมหรือขี้ผึ้งหนักๆ ต้องการก่อนที่จะตกลงที่จะดำเนินการต่อ

ดังที่กล่าวไปแล้วว่าการให้ความร้อนไม่ได้อยู่ที่นี่เพื่อทดแทนตัวเติมลูกสูบหรือระบบปั๊ม — มันรู้บทบาทของมันและทำงานได้ดี แต่จะเพิ่มประสิทธิภาพโดยลดการร้อยสายที่ชอบทำให้เลอะเทอะ เร่งรอบการเติมที่อาจคืบคลานไปตามทาง และลดภาระทางกลบนปั๊มและลูกสูบที่ไม่ต้องการต่อสู้กับผลิตภัณฑ์ที่เย็นและดื้อรั้นตลอดทั้งวัน ผลลัพธ์ที่ได้คือกระบวนการบรรจุที่ราบรื่นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์มีความสุขมากขึ้น การผลิตคงที่มากขึ้น และผู้ปฏิบัติงานแทบจะไม่ต้องถอนหายใจให้กับเครื่องจักรเลย

5. ระบบดูดกลับและบรรเทาความดัน

เครื่องบรรจุที่มีความหนืดบางเครื่องมีระบบดูดกลับ (การดึงกลับ) ซึ่งจะกลับการไหลของผลิตภัณฑ์เล็กน้อยทันทีหลังจากเติม เพื่อดึงวัสดุส่วนเกินออกจากปลายหัวฉีด

ฟังก์ชันนี้ใช้เพื่อป้องกันสายต่อท้าย ขจัดแรงดันตกค้างในหัวฉีด และปรับปรุงความแม่นยำในการตัด

เหมาะอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ที่เหนียว การใช้งานบรรจุที่มีความแม่นยำสูง และบรรจุภัณฑ์ปริมาณน้อย

บทสรุป

เมื่อคุณต้องรับมือกับของเหลวที่มีความหนืดสูง การใช้วิธีการเติมแบบมาตรฐานก็เหมือนกับการขอให้น้ำผึ้งวิ่งมาราธอน ซึ่งในทางเทคนิคแล้วมันสามารถเคลื่อนที่ได้ แต่ก็ไม่รีบร้อนอย่างแน่นอน สินค้าเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะตัว คือ หนา ดื้อรั้น ไหลช้า และพร้อมเสมอที่จะทิ้งเชือกหรือหยดไว้เบื้องหลังหากคุณไม่ระวัง นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมการเติมลูกสูบและการเติมปั๊มดิสเพลสเมนต์เชิงบวกจึงกลายเป็นวิธีแก้ปัญหาที่นิยมใช้กันในโลกแห่งความเป็นจริง โดยได้รับชื่อเสียงว่าเป็นวิธีที่เชื่อถือได้และไว้วางใจได้มากที่สุดในการจัดการกับของเหลวที่มีน้ำหนักและเหนียว

แน่นอนว่าผู้ผลิตที่ชาญฉลาดไม่ได้หยุดอยู่แค่การเลือกหลักการบรรจุที่ถูกต้อง โดยเพิ่มการอัพเกรดที่ใช้งานได้จริง เช่น หัวฉีดป้องกันน้ำหยดเพื่อรักษาความสะอาด ระบบควบคุมที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวเพื่อตอกย้ำความแม่นยำในการจ่ายสาร การบรรจุจากล่างขึ้นบนเพื่อป้องกันการกระเด็นและกับดักอากาศ และแม้แต่ตัวเลือกความช่วยเหลือในการทำความร้อนเมื่อผลิตภัณฑ์ต้องการกำลังใจเพียงเล็กน้อยในการไหล รวบรวมทั้งหมดนี้เข้าด้วยกัน และคุณจะไม่เพียงแต่ได้รับผลลัพธ์ที่ยอมรับได้เท่านั้น แต่ยังได้รับการเติมที่แม่นยำ การดำเนินงานที่เป็นระเบียบเรียบร้อย และสายการผลิตที่ทำงานได้จริงอีกด้วย

ท้ายที่สุดแล้ว ไม่มีคำตอบที่เหมาะกับทุกคน และนั่นคือประเด็น วิธีการบรรจุที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับความหนาที่แท้จริงของผลิตภัณฑ์ของคุณ ความรวดเร็วที่คุณต้องดำเนินการ มาตรฐานด้านสุขอนามัยของคุณเข้มงวดแค่ไหน และประเภทของภาชนะที่คุณกำลังเติม ใช้การผสมผสานที่ถูกต้อง และโซลูชันการบรรจุของเหลวหนืดที่ออกแบบมาอย่างดีจะไม่เพียงปรับปรุงความแม่นยำเท่านั้น มันจะช่วยคุณประหยัดผลิตภัณฑ์อย่างเงียบๆ ลดเวลาหยุดทำงาน ลดต้นทุนการดำเนินงานในระยะยาว และทำให้ชีวิตผู้ปฏิบัติงานของคุณง่ายขึ้นมาก ซึ่งโดยปกติจะเกิดขึ้นเมื่อคุณรู้ว่าคุณได้เลือกอย่างชาญฉลาด