تکنولوژی های تولید

به منظور تولید قطعات پلاستیکی، تکنولوژی های متفاوتی به خدمت گرفته می شود که ویژگی های مورد نیاز محصول نهایی دستگاه و روند تولید را معین می نماید.

به طور کلی پلاستیک ها به دو دسته ی گرما نرم (thermoplastic) و گرما سخت (thermoset) تقسیم می گردند. پلاستیک های گرمانرم بدون تغییر در ماهیت اصلی می توانند در اثر حرارت نرم شده و با سرد کردن مجددا سخت شده و شکل جدید به خود بگیرند. از این دسته می توان به انواع پلی اولفین ها، پلی آمیدها و آکریلیک ها اشاره نمود. پلاستیک های گرما سخت پس از اولین شکل گیری در اثر حرارت، غیر قابل ذوب و انحلال می باشند و به دلیل تغییر ساختار درونی مجددا نرم نمی شوند. اپوکسی ها، پلی استرها و پلی ایمید ها در این گروه قرار دارند.

به صورت کلی در تولید قطعات درب، بطری و همچنین انواع فیلم های پلاستیک از مواد گرما نرم استفاده می گردد. عمده ی مواد مصرفی پلی اتیلن(Polyethylene, PE) ، پلی پروپیلن(Polypropylene, PP)، پت (Polyethylene terephthalate, PET)، پلی استایرن و های ایمپکت پلی استایرن(PS, HIPS)، پلی وینیل کلراید(PVC) و آکریلونیتریل بوتادین استایرن(ABS) می باشد.

صرف نظر از نوع مواد، تکنولوژی های تولید درگیر در صنعت پلاستیک به شرح ذیل می باشند:

  • فرآیند قالب گیری دمشی (injection Blow molding)
  • فرآیند تولید قطعات تزریقی(Injection molding)
  • فرآیند تولید پریفرم و بطری (Injection molding & stretch blow molding)
  • فرآیند تولید فیلم (Film blowing)

پیش از شرح فرآیند های فوق می بایست به تشریح مهم ترین قسمت مورد استفاده در تمامی آن ها بپردازیم. اکسترودر(extruder)، جزء جدا نشدنی و اصلی تمام فرآیندهای روتین پلاستیک های گرمانرم است.  در کلیه ی فرآیندها، اکسترودر نقش تبدیل مواد پلیمری به حالت مذاب و سپس راهنمایی آن به سمت یک شکل دهنده (die) و یا یک قالب (mold) را داراست. بنابراین انتخاب مناسب دستگاه اکسترودر، اولین قدم در تولید قطعات با کیفیت است. مهمترین اجزای یک اکسترودر محفظه ی خوراک دهی (hopper)، بدنه ی گرماده یا سیلندر (barrel)، پیچ یا ماردون  (screw) و موتور(screw drive motor) می باشند. مواد پلیمری به صورت گرانول به همراه افزودنی های مورد نیاز مانند مستربچ رنگی، آنتی اکسیدانت، آنتی یووی و … در محفظه ی خوراک دهی قرار می گیرند و سپس وارد بدنه ی اصلی اکسترودر می گردند. در این مرحله به کمک پروفایل حرارت دهی و حرکت پیچ اکسترودر گرانول ها ابتدا به صورت مذاب درآمده و سپس به مخلوط یکنواختی تبدیل و به سمت دای و یا قالب حرکت می کنند. بنابر اتفاقاتی که پس از این مرحله رخ می دهد دسته بندی فرآیندها آغاز می شود.

 

  • فرآیند قالب گیری دمشی (Blow molding)

این فرآیند برای تولید انواع بطری ها و گالن ها کاربرد دارد. پس از خروج مواد از دای، که در این قسمت روده (parison) نامیده می شود و ورود روده به قالب، دو نیمه قالب بسته و از قسمت بالایی روده توسط یک تیغه ی سرد و یا گرم بریده می شود. سپس هوا (سرد یا گرم) از طریق قسمت بالایی گلویی بطری یا ظرف توسط فوتک (blow pin) بداخل روده دمیده می شود، دقیقا مانند زمانی که ما سعی می کنیم یک بادکنک را باد کنیم. پس از اینکه ماده پلاستیکی داغ باد شد و با دیواره های قالب تماس برقرار نمود، ماده پلاستیکی در داخل قالب سرد می شود و بطری شکل قالب را به خود گرفته و استحکام می یابد.

در فرآیند تولید بادی می توان بطری ها از جنس های مختلف را تولید نمود. پلیمرهای مورد استفاده در این فرآیند شامل پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پی وی سی، پت جی و پلی کربنات می باشند.

 

  • فرآیند تولید قطعات تزریقی(Injection molding)

از این فرآیند جهت تولید انواع درب، والو و اسپری استفاده می شود که در آن مواد مذاب پس از عبور از قسمت انتهایی اکسترودر وارد یک نازل با قطر بسیار کم شده و از یک ورودی کوچک (sprue bush) وارد محفظه ی قالب(cavity)  شده و سرد می شود. سپس قالب باز و قطعات با کمک پران (ejector) خارج  می گردند. این سیکل به صورت دقیق تر شامل مراحل ذیل است:

  • بسته شدن قالب
  • تزریق

زمانی که مقدار کافی از مواد مذاب در قسمت جلویی پیچ اکسترودر جمع گردد، فرآیند تزریق آغاز می شود که در آن مواد مذاب توسط Sprue به داخل کویته های قالب تزریق می شوند. کویته های یک قالب از طریق راهگاه هایی به هم متصل هستند. در کل این زمان فشار و سرعت تزریق توسط حرکت مارپیچ در داخل سیلندر کنترل می شود. فشار تا زمانی ادامه می یابد که مواد در ورودی کویته ها(gate) سرد شوند و دیگر امکان ورود مواد به داخل کویته ها نباشد.

  • سرد شدن

مواد مذاب داخل قالب سرد شده تا فرم جامد را به شکل خود قالب به خود بگیرند.

  • باز شدن قالب

گیره های قالب در این زمان باز شده و دو نیمه قالب از هم فاصله می گیرند. تعدادی میله و صفحه پران ، قطعه کامل شده را از داخل قالب خارج می کنند. راهگاه های باقی مانده به قطعه سپس از قطعه جدا شده ، آسیاب گشته و در قالب گیری های بعدی مجددا استفاده می شوند. در ساخت قالبهای تزریقی ، طراحی قالب به صورتی که قطعه پلاستیکی به راحتی از قالب پس از تولید جدا شود و در داخل قالب گیر نکند بسیار حائز اهمیت است. قطعات با اشکال پیچیده معمولا با قالبها با مکانیزم عملکردی پیچیده تر تولید می شوند که معمولا قطعات متحرک دارند که در داخل قالبها قرار داده می شوند.

 

  • فرآیند تولید پریفرم و بطری

 

برای تولید بطری های پت معمولا از دو روش تولید استفاده می شود و در هردو، تولید پریفرم اولین قدم در تولید بطری می باشد که توسط فرآیند تزریقی تولید می گردد. هر پریفرم به شکل یک لوله آزمایشگاهی بوده که قسمت بالای آن دهانه بطری را تشکیل می دهد. این پریفرم ها نسبت به طرح، اندازه و وزن بطری طراحی و تولید می شوند. ابعاد گلویی این بطری ها بر خلاف بطری هایی که توسط فرآیند بادی تولید می گردند، ثابت هستند.

تفاوت مهم تولید بطری های پت با سایر مواد پلی اولفینی جذب رطوبت بالای مواد پت می باشد. جهت تولید پریفرم ها، گرانول های پت توسط سیستم وکیوم از داخل کیسه های حاوی این دانه ها به داخل محفظه خشک کن هدایت می شوند و در این محفظه در دمای حدود ۱۹۰ درجه سانتی گراد به مدت ۴ ساعت خشک می گردند. در غیر این صورت بطری های نهایی کیفیت مطلوب را نخواهند داشت.

 

Single Stage Process

در این حالت پریفرم در دستگاه تزریق شده و در همان دستگاه به قسمت دیگری از دستگاه منتقل می شود و در آن قسمت در قالب مورد نظر توسط میله کشیده شده و باد می گردد. این نوع دستگاه های تولید معمولا در تولید ظروف پت با تیراژ بالا استفاده می شوند (صنایع نوشابه سازی).

 

Two Stage Process

نوع دیگر تولید بطریهای پت بنام گرم کردن دوباره و باد کردن معروف است.

 

Reheat and Blow

در این فرآیند ابتدا پریفرم ها تزریق می شوند، سپس انبارش شده و در زمان تولید بطریها، پریفرم ها در کوره های نوری یا حرارتی دوباره گرم شده ،تحت تاثیر فشار یک میله از داخل کشیده شده و سپس باد می شوند. این فرآیند معمولا جهت تولید بطری های پت در تیراژهای تولید پایین تر مورد استفاده قرار می گیرد.

  • فرآیند تولید فیلم (Film blowing)

در این فرآیند مواد مذاب از داخل اکسترودر وارد دای بزرگی شده و به قسمت دمنده وارد می شوند. به منظور شکل دهي مذاب به صورت حباب از سيستم هوادهي استفاده مي شود. در هنگام اعمال هواي سرد، فيلم تا حدودي تحت کشش قرار مي گيرد تا علاوه بر ازدياد طول تاحدودي آرايش يافتگي آن افزون يافته و استحکام نهايي آن افزايش يابد. در نهایت فیلم به صورت رول های بزرگی جمع آوری می گردد و فرآیندهای بعدی مانند دوخت، چاپ و بسته بندی روی آن انجام می پذیرد