دراسة إنتاج عبوات التغليف المقاومة للاحتكاك بتقنية القولبة بالنفخ والبثق

القولبة المجوفة بالنفخ طريقة تشكيل يوضع فيها أنبوب الباريسون الناتج بالبثق أو الحقن في قالب، ويُحقن فيه الهواء المضغوط لنفخه حتى يلتصق بجدار التجويف، ثم يُبرد لإخراج المنتج المجوف. وتتيح هذه الطريقة إنتاج عبوات تغليف متنوعة مثل القوارير والأواني والبراميل، والضروريات اليومية وألعاب الأطفال.

مواد القولبة بالنفخ

تشمل أنواع البلاستيك المستخدمة في القولبة المجوفة بالنفخ البولي إيثيلين والبولي فينيل كلوريد والبولي بروبيلين والبوليسترين والبوليستر الخطي والبولي كربونات والبولي أميد وأسيتات السليلوز وراتنجات البولي أسيتال. ويُعد البولي إيثيلين عالي الكثافة الأكثر استهلاكًا، ويُستخدم على نطاق واسع في تغليف الأغذية والمواد الكيميائية وسوائل المعالجة. ويناسب البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي تصنيع خزانات الوقود والبراميل الكبيرة. ويُستخدم البولي فينيل كلوريد على نطاق واسع في تغليف مستحضرات التجميل والمنظفات بفضل شفافيته الجيدة وإحكامه للهواء. ومع تطور راتنجات البولي فينيل كلوريد غير السامة ومساعداتها وتقنية القولبة بالتمديد والنفخ، ازداد استخدام عبوات البولي فينيل كلوريد في تغليف الأغذية بسرعة، وبدأ استخدامها في البيرة وغيرها من المشروبات المحتوية على ثاني أكسيد الكربون.

البوليستر الخطي من المواد الجديدة التي دخلت مجال القولبة المجوفة بالنفخ في السنوات الأخيرة. وبفضل مظهره اللامع وشفافيته الممتازة ومتانته الميكانيكية العالية وحفظه الجيد لمحتويات العبوة، وعدم تلويث حرق نفاياته للبيئة، تطورت العبوات المصنوعة منه بسرعة كبيرة، ولا سيما في عبوات الأغذية البلاستيكية المقاومة للضغط حيث يُعد الأكثر استخدامًا. كما يزداد استخدام البولي بروبيلين عامًا بعد عام بفضل تحسين تعديل راتنجه وتقنيات معالجته.

تصنيف العمليات وخصائصها

تقنية القولبة المجوفة بالنفخ

1. التصنيف حسب طريقة تشكيل أنبوب الباريسون: القولبة بالبثق والنفخ: طريقة إنتاج بسيطة وإنتاجية عالية ودقة منخفضة، وهي الأكثر تطبيقًا. القولبة بالحقن والنفخ: دقة عالية وجودة جيدة وسعر مرتفع، وتناسب المنتجات ذات الدفعات الكبيرة.

2، حسب عملية التشكيل:

القولبة بالنفخ العادية

القولبة بالتمديد والنفخ: يُمدد المنتج فيكتسب قوة عالية وإحكامًا جيدًا للهواء. وتشمل القولبة بالبثق والتمديد والنفخ، والقولبة بالحقن والتمديد والنفخ.

3، حسب عدد طبقات أنبوب الباريسون:

القولبة بالنفخ أحادية الطبقة

القولبة بالنفخ متعددة الطبقات: أداء شامل جيد، وإنتاج معقد، وتناسب تغليف المنتجات ذات متطلبات التغليف العالية.

العوامل المؤثرة

1 ضغط النفخ: للهواء المضغوط في القولبة بالنفخ وظيفتان: الأولى نفخ الأنبوب حتى يلتصق بجدار التجويف ليأخذ الشكل المطلوب، والثانية التبريد. ويختلف ضغط الهواء حسب نوع البلاستيك ودرجة حرارة الباريسون، ويُضبط عمومًا بين 0.2-0.7 MPa، والأنسب هو الضغط الذي يُظهر شكل المنتج ونقوشه بوضوح بعد القولبة. وتُستخدم قيم أدنى للبلاستيك منخفض اللزوجة سهل التشوه، وقيم أعلى للبلاستيك عالي اللزوجة والمعامل، وضغط أعلى للمنتجات كبيرة الحجم رقيقة الجدار، وضغط أقل للمنتجات صغيرة الحجم سميكة الجدار.

2، سرعة النفخ: لتقصير زمن النفخ ومساعدة المنتج على الحصول على سماكة أكثر تجانسًا وسطح أفضل، يجب أن يكون معدل النفخ (حجم الهواء المتدفق في وحدة الزمن) كبيرًا قدر الإمكان، لكن دون إفراط، وإلا أثّر سلبًا في المنتج: أولًا، يتكوّن فراغ عند مدخل الهواء فينبعج هذا الجزء من الباريسون إلى الداخل، وعند اكتمال النفخ يكوّن الجزء المنبعج حاجزًا؛ وثانيًا، قد ينقطع الباريسون عند فوهة القالب بفعل التدفق السريع جدًا للهواء، مما يسبب هدرًا. ولذلك يجب زيادة قطر أنبوب النفخ أو خفض سرعة النفخ بشكل مناسب.

3. نسبة النفخ: تُسمى نسبة حجم المنتج إلى حجم الباريسون عادةً نسبة النفخ. وعندما يكون حجم الباريسون ووزنه ثابتين، كلما كبر حجم المنتج زادت نسبة النفخ. وتُحدد نسبة النفخ وفق نوع البلاستيك وطبيعته وشكل المنتج وحجمه وحجم الباريسون، وتُضبط عادةً بين 2 و4 أضعاف.

4، حرارة القالب وزمن التبريد: لضمان جودة المنتج، يجب أن تتوزع حرارة القالب بالتساوي، وتُحافظ عمومًا على 20-50 ° C. فإذا انخفضت حرارة القالب كثيرًا، قلّت استطالة البلاستيك عند حواف القالب وصعب انتفاخه، فيزداد سمك المنتج في هذا الجزء ويصعب تشكيله ولا تتضح حدود المنتج ونقوشه. أما إذا ارتفعت حرارة القالب كثيرًا، فيطول زمن التبريد ودورة الإنتاج.

ويتشوه المنتج ويزداد انكماشه. وتعتمد حرارة القالب على نوع البلاستيك؛ فعندما تكون درجة حرارة التحول الزجاجي للبلاستيك مرتفعة يمكن استخدام حرارة قالب أعلى، وإلا تُخفض حرارة القالب قدر الإمكان. ويطول زمن التبريد عمومًا بزيادة سماكة جدار المنتج. وإلى جانب تبريد القالب، يمكن تبريد المنتج المشكّل من الداخل، أي تبريده مباشرة بإدخال وسائط تبريد مختلفة إلى داخله (مثل النيتروجين السائل وثاني أكسيد الكربون وغيرها).

5. دورة القولبة: تشمل دورة القولبة بالنفخ مراحل بثق الباريسون وقطعه وإغلاق القالب والنفخ والتبريد والتنفيس والفتح وإخراج المنتجات (ثم التشطيب والتجميع والتغليف وغيرها).

خصائص المنتجات وتطبيقاتها

تقنية القولبة المجوفة بالنفخ

LDPE: عبوات تغليف الأغذية

HDPE: عبوات السلع

PE فائق الوزن الجزيئي: العبوات الكبيرة، خزانات الصهر

PVC: عبوات المياه المعدنية والمنظفات

PP: عبوات رقيقة الجدار

PET: قوارير المشروبات