آخرین خبرها
خانه / مقالات / آنچه از پلیمر ها لازم است بدانیم / ۶۴-کدام قالبگیری دمشی برای پت مناسب تر است؟ تک مرحله ای یا دو مرحله ای

۶۴-کدام قالبگیری دمشی برای پت مناسب تر است؟ تک مرحله ای یا دو مرحله ای

کدام قالبگیری دمشی برای پت مناسب تر است؟ تک مرحله ای یا دو مرحله ای

قالبگیری دمشیمقدمه

به ­طور کلی استفاده از روش  قالبگیری دمشی (بادی)
برای تولید طیف گسترده­ای از محصولات به کار گرفته می ­شود. از جمله:

تولید انواع شیشه های شیر، قوطی­ های پلاستیکی روغن،
ظروف وشیشه های پلاستیکی انواع نوشیدنی، ظروف مواد شوینده و بهداشتی و ...

فرآیندهای دمشی متفاوتی ازجمله رانشگری (اکستروژن)،
تزریقی و کششی وجود دارند که فرآیند دمشی کششی اصلی­ترین روش برای تولید بطری­ های پرمصرف PET است
که در ادامه به تفصیل مورد بررسی قرار می ­گیرد.

 

تعریف کلی فرآیند قالبگیری دمشی -کششی:

این فرآیند شباهت بسیار زیادی به روش قالبگیری دمشی تزریقی دارد با این تفاوت که در این تکنیک،
پیش از فرآیند دمش و شکل­ گیری نهایی،
پیش شکل (preform) در جهت محوری تحت کشش قرار گرفته و کشیده می ­شود.

 

اما این کشش محوری چه اهمیتی داشته و چه ویژگی برای محصول به ارمغان می  اورد؟

کشش محوری  پیش شکل قبل از فرآیند دمش نهایی، منجر به آرایش ­یافتگی زنجیره های بسپار شده
و همین امر منجر به تقویت خواص محصول می ­شود.
به ­عبارت دیگر ارتقاء خواصی همچون:
استحکام ضربه، سفتی، شفافیت و سدگری (barrier) مناسب محصول در برابر انواع گازها را به وجود می  اورد.
توضیح آنکه ارتقاء خاصیت سدگری در ظروف مواد غذایی مسئله­ای بسیار با اهمیت است
چراکه منجر به نگهداری مناسب مواد غذایی داخل ظروف نگهداری و عدم فساد و تجزیه آنها می ­گردد.
از دیگر مزایای کشش محصول در این روش، کنترل بیشتر و بهتر بر روی یکنواختی ضخامت دیواره محصولات نسبت به سایر روش­ها بوده
که همین امر امکان طراحی ظروف بزرگتر را بدون نگرانی و دغدغه از نقص­های احتمالی در دیواره محصولات میسر می ­سازد.

 

چهار پلاستیک اصلی و پرکاربردی که با این روش فرآیند می ­شوند عبارتنداز:

پلی­ پروپیلن (PP)، پلی­ وینیل ­کلراید (PVC)، پلی اتیلن­ ترفتالات (PET) و پلی ­اکریلونیتریل (PAN)

 

به­ طور کلی دو روش برای فرآیند قالب­گیری دمشی-کششی وجود دارد:

الف) فرآیند تک مرحله ­ای

ب) فرآیند دو مرحله­ ای

به ­طور خلاصه می ­توان گفت که در فرآیند تک­ مرحله­ ای،
پیش شکل تهیه شده پس از فرآیند قالب­گیری تزریقی،
بلافاصله تحت فرآیند سرمایش قرار نمی ­گیرد
این درحالی است که در فرآیند دو مرحله ­ای
،  پیش شکل به صورت مجزا آماده­ سازی و تهیه شده و پس از آن مجددا گرما داده می ­شود.
سپس وارد مرحله سرمایش شده و تا دمای مورد نظر (اصولا دمای محیط) خنک می ­شود.
در نهایت، پیش شکل، تحت فرآیند دمش قرار گرفته تا شکل نهایی محصول حاصل شود.

به ­منظور تهیه و تولید بطری­های PET،
لازم است تا ابتدا  پیش شکل به روش فرآیند قالب­گیری تزریقی تهیه شده و پس از آن تحت فرآیند دمشی-کششی قرار گیرد.
به عبارت دیگر، این مراحل می ­توانند در یک ماشین انجام شوند
که در این صورت فرآیند تک مرحله­ ای نامیده شده و یا مراحل به­ صورت مجزا مورد بررسی قرار گیرند،
که در نتیجه فرآیند دو مرحله­ای مدنظر خواهد بود. هر یک از فرآیندهای نام­ برده شده مزایا و معایبی دارند
که تولیدکنندگان با توجه به نیاز و همچنین طیف محصولات مورد نظرشان باید مناسب­ترین فرآیند را انتخاب نمایند.
در ادامه هر یک از فرآیندهای تک مرحله­ ای و دو مرحله­ به تفصیل مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

 

فرآیند تک ­مرحله­ ای قالب­گیری دمشی-کششی چه ویژگی هایی دارد؟

ماشین و تجهیزات مکانیکی این فرآیند مشابه تجهیزات قالب­گیری تزریقی است. ابتدا  پیش شکل مورد نظر داخل قالب ­های تزریق تهیه شده و تا زمانی که تحت فرآیند دمش قرار گیرد، گرم نگه­داشته می ­شود. سپس  پیش شکل توسط یک میله (rod) در جهت محوری کشیده شده و نهایتا تحت دمش قرار می ­گیرد تا شکل نهایی محصول حاصل شود. بطری شکل­ دهی شده تحت سرمایش قرار گرفته و پس از تکمیل فرآیند توسط پران­های تعبیه شده (ejection) از قالب خارج می ­شود. شکل ۱، تصویری از این فرآیند را نشان می ­دهد.

قالبگیری دمشی

شکل ۱٫ تصویری از فرآیند تک مرحله­ای قالبگیری دمشی -کششی

مزایای این روش عبارتند از :

  • محصول نهایی (بطری) فاقد هرگونه لکه و یا عیب ظاهری است (که البته این مورد وابسته به رعایت کلیه اصول شکل­ دهی است اما به ­طور کلی، این دسته از نواقص، در این روش به میزان حداقل گزارش می ­شوند).

  • کنترل مناسب و صحیح بر روی فرآیند تولید پیش شکل (کنترل طراحی، ساخت و کیفیت)

  • امکان تولید بطری­های با طول زیاد (نسبت طول به عرض بالا)، به ­واسطه کنترل مناسب شرایط تولید و به­ ویژه مرحله پیش شکل

  • انعطاف­ پذیری مناسب.

مزایای گفته شده استفاده از این روش را برای تولید کلیه بطری­های PET به ­ویژه انواع ظروف و بطری­های نگه­داری مواد غیر آشامیدنی مناسب می ­سازد (نیاز به طراحی خاص). اما با این وجود معایبی نیز وجود دارد که عبارتند از:

  • چرخه (سیکل) تولید طولانی مدت

  • مشاهده نایکنواختی در ضخامت دیواره محصولات

  • بالا بودن زمان کارکرد ماشین تولید (اکثرا ۲۴ ساعته) برای کاهش میزان ضایعات تولیدی

نایکنواختی مشاهده شده در دیواره محصولات، ناشی از گرمای تولید شده برشی و موجود در مذاب پلاستیک است. کنترل دمای مذاب از راهکارهای موجود برای کاهش و رفع این نقص است. البته استفاده از راهگاه های (runner) داغ نیز می ­تواند مفید باشد و اختلاف پروفیل دمایی را به حداقل میزان ممکن برساند.

 

فرآیند دومرحله­ای قالبگیری دمشی -کششی شامل چه مراحلی است ؟

مهم­ترین تفاوت این تکنیک با فرآیند تک مرحله­ ای، وجود مرحله گرمایش مجدد  پیش شکل تهیه شده است. به­ طور کلی این تکنیک شامل مراحل زیر است که هر یک به­ طور جداگانه بحث خواهند شد.

الف) قالب­گیری تزریقی پیش ­شکل (تهیه پیش شکل)

ب) گرمایش پیش ­شکل                                                                          

پ) قالبگیری دمشی -کششی پیش شکل گرما دیده

شکل ۳ نمایی از مراحل مختلف فرآیند قالبگیری دمشی -کششی دو مرحله­ای را نشان می ­دهد.

قالبگیری دمشی

شکل ۳٫ تصویری از مراحل فرآیند دو مرحله­ای قالبگیری دمشی -کششی

 

الف) قالب­گیری تزریقی  پیش شکل

ابتدا طی فرآیند قالب­گیری تزریقی، پیش ­شکل تک­لایه و یا چندلایه تولید می ­شود. (طراحی لایه ها با توجه به مصرف و کاربرد بطری تولیدی صورت گرفته و وابسته به خاصیت سدگری (barrier) محصول خواهد بود).

برخی از ماشین­های تزریق حاوی تعداد زیادی قالب بوده و طی هر مرحله (shot)، توانایی تولید بیش از ۹۶ قطعه (پیش شکل) را خواهند داشت. پیش ­شکل­های تولیدی انبارش شده تا نهایتا توسط ماشین قالب­گیری دمشی-کششی به ­طور مستقل و جداگانه، تحت دمش قرار گرفته و شکل ­دهی نهایی شوند.

روش تولید دو مرحله­ای این امکان را برای تولیدکنندگان فراهم می ­سازد تا  پیش شکل مورد نظر و مناسب نیاز خود را از شرکت­های تولیدکننده پیش شکل، خریداری کرده و تنها تحت فرآیند نهایی شکل­دهی (استفاده از ماشین دمشی-کششی) قرار دهند و محصول نهایی را به فروش رسانند. به ­عبارت دیگر در این شرایط، تولید کننده نگرانی از دغدغه های بی­شمار فرآیند قالب­گیری تزریقی و تهیه و ساخت  پیش شکل نداشته و تنها فرآیند شکل­دهی نهایی را که کمترین ریسک ممکن را در بر دارد، به­عهده می ­گیرد. شکل ۲ تصویری از انواع مختلف پیش شکل­ها را نشان می ­دهد.

قالبگیری دمشی

شکل ۴٫ انواع مختلف پیش شکل­ها

ب) گرمایش  پیش شکل های پری فرم

پیش از فرآیند شکل­دهی نهایی، گرمایش  پیش شکل تهیه شده ضروری است. بسیاری از خواص محصول نهایی وابسته به این مرحله خواهد بود. در این قسمت، هدف ایجاد انرژی گرمایی و پروفیل دمایی مناسب و یکنواخت در ابعاد هندسه مختلف پیش شکل یعنی طول و دیواره آن است تا مشکلات ناشی از تفاوت پروفیل دمایی (موجود در فرآیند تک مرحله­ای) ایجاد نشود و محصولی با خواص مناسب حاصل گردد. بنابراین یکی از مهم­ترین مسائل پیش رو در این بخش، ایجاد پروفیل گرمایی یکنواخت در اطراف  پیش شکل است. به ­منظور تولید گرما از آون­های مادون قرمز استفاده شده و  پیش شکل­ها برای جذب گرمای یکنواخت در حال چرخش خواهند بود. از سوی دیگر در این مرحله جریان هوا نیز به ­صورت همرفتی (convection) طراحی شده تا پروفیل دمایی، یکنواختی بیشتری داشته و گرمای بیش از حد منجر به سوختگی برخی از نقاط  پیش شکل نشود.

پس از مرحله گرمایش به  پیش شکل زمان داده می ­شود تا دمای آن از طریق فرآیند همرفتی محیط و به صورت طبیعی به دمای پایین­تر (اصولا دمای محیط) برسد.

با توجه به طراحی و استفاده از ماشین مناسب، اصولا زمان مرحله گرمایش  پیش شکل­ بین ۲۵-۱۵ ثانیه طراحی می ­شود. بنابر مطالعات انجام شده، بهینه زمان خنک شدن  پیش شکل و پایین آمدن دمای آن باید بین ۴۰-۶۰ درصد زمان مرحله گرمایش طراحی شود.

 

پ) قالبگیری دمشی -کششی پیش ­شکل گرمادیده

پیش ­شکل­های گرمادیده داخل قالب­های ماشین دمشی-کششی قرار گرفته و در جهت محوری کشیده می ­شوند، پس از آن فرآیند دمشی انجام شده تا شکل نهایی محصول حاصل شود.

مزایای فرآیند دو مرحله­ای عبارت است از:

  • ظرفیت تولید بالا. امکان تولید ۷۲۰۰۰-۱۰۰۰ بطری در ساعت

  • چرخه تولید بالا (سیکل زمانی کوتاه)

  • عدم نایکنواختی در دیواره بطری­ها به واسطه مرحله پیش­گرمایش و کنترل دمایی مناسب

  • امکان انتخاب طراحی­های متنوع و مناسب به ­واسطه خرید  پیش شکل از تولیدکنندگان گوناگون

  • رفع مشکلات و نگرانی­های طراحی در مرحله قالب­گیری تزریقی  پیش شکل، به ­واسطه خرید انواع آماده آن

  • امکان قطع فرآیند تولید در هر زمان بدون ایجاد ضایعات

از جمله معایب این روش عدم همخوانی و مناسب بودن طراحی  پیش شکل خریداری شده با قالب ماشین دمشی- کششی است که بدین منظور پیش از انتخاب و خرید  پیش شکل باید محدوده طراحی قالب ماشین دمشی-کششی موجود را مد نظر قرار داد. در صورت بی­توجهی به این مورد امکان رویت معایبی هم­چون پلیسه و یا تاب ­برداشتگی در محصول دور از انتظار نخواهد بود. البته یکی از راهکارهای موجود برای رفع این نقص که امروزه در صنعت بسیار پرکاربرد است، پوشاندن نقص­های مذکور به­وسیله آستری و یا برچسب­های الصاقی به­ بطری­های تولیدی است.

در حال حاضر بیش از ۸۰% بطری­های نوشیدنی موجود در بازار به روش فرآیند دو مرحله­ای قالبگیری دمشی - کششی تولید می ­شوند و انتخاب فرآیند تولید ۲۰% باقی­مانده نیز کاملا اختیاری و با توجه به صلاح­دید تولیدکنندگان انجام می ­پذیرد.

شناخت ماشین­های صنعتی و تجاری این حوزه

حین خرید ماشین­آلات و تجهیزات فرآیند قالب­گیری دمشی-کششی، توجه به این نکته ضروری است که برخی از ماشین­ها قابلیت استفاده برای طیف گسترده­تری از پلاستیک­ها همچون: پلی­پروپیلن، پلی­کربنات، پلی اتیلن ­نفتالات و پلی اتیلن ­ترفتالات بازیافتی را دارند این در حالی است که طراحی برخی دیگر از ماشین­ها امکان قالب­گیری تعداد محدودی از پلاستیک­ها مثل PET وPEN  را در اختیار تولیدکنندگان قرار می ­دهد. از شرکت­های پیشتاز در زمینه ساخت ماشین ­آلات و تجهیزات فرآیندهای تک­ مرحله ­ای و دو مرحله ­ای قالبگیری دمشی -کششی، شرکت ASB Nissei است.

یکی از سوالات متداول در این بخش آن است که چرا با وجود ارزان­تر بودن ماشین­آلات فرآیند قالبگیری دمشی -رانشگری(اکستروژن)، فرآیند قالبگیری دمشی -کششی مناسب­تر است؟

در روش قالبگیری دمشی - کششی، بطری تهیه شده استحکام و شفافیت بیشتری داشته و از سوی دیگر سبک­تر نیز هست، پارامترهایی که برای تولید بطری­های حاوی مواد غذایی و آشامیدنی ضروری است و تنها با این روش فرآیند، قابل دست­یابی است. به ­عبارت دیگر دست­یابی به برخی از طراحی­ها و خواص، تنها با استفاده از روش فرآیند قالبگیری دمشی -کششی میسر است که از آن جمله ساخت ظروف و بطری­ های پرمصرف PET است.

تهیه و تنظیم از تیم پلیمرسبز

برای دریافت مقاله به صورت فایل pdf لطفا نام و ایمیل خودرا در فرم زیر وارد نمایید تا برای شما پیامک شود و یا اگر عضو سایت هستید وارد شوید و یا ثبت نام نمایید باتشکر.

لطفا کمی صبر کنید

 1 ستاره2 ستاره3 ستاره4 ستاره5 ستاره (1تعداد رای , میانگین: 4٫00 از 5)
Loading...

 

کیفیت پرک بازیافتی

کیفیت پرک بازیافتی

 

کیفیت پرک بازیافتی

درباره‌ی پلیمر سبز

همچنین ببینید

۱۴۰ – پلی استایرن مقاوم شده به ضربه پلیمری۷ برابر قویتر:

پلی استایرن مقاوم شده به ضربه پلیمری۷ برابر قویتر: آلیاژ کردن پلی‌استایرن با بعضی از …

error: www.polymeresabz.com
زمان باقیمانده تا شروع سیزدهمین نمایشگاه ایران پلاست 98 ( سالن 38B , غرفه 41)
+