عملية نفخ زجاجات البلاستيك PET

يمكن تقسيم زجاجات PET المصبوبة بالنفخ إلى فئتين، إحداهما زجاجات الضغط، مثل الزجاجات المعبأة بالمشروبات الغازية؛ والأخرى زجاجات غير الضغط، مثل الزجاجات المعبأة بالماء والشاي والزيت الصالح للأكل وما إلى ذلك.

تُصنع زجاجات مشروبات الشاي من مزيج من البولي إيثيلين نافثاليت (PEN) المُعدّل، أو من البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) المُركّب مع البولي أريلات الحراري. وتُصنّف هذه الزجاجات ضمن فئة الزجاجات الساخنة، حيث تتحمل درجات حرارة تصل إلى 85 درجة مئوية أو أكثر. أما زجاجات المياه، فهي زجاجات باردة، ولا تتطلب مقاومة للحرارة. وتتشابه عملية تصنيع الزجاجات الساخنة والباردة.

معدات

في الوقت الحالي، يقوم مصنعو آلات تصنيع البلاستيك الأوتوماتيكية (PET)ضربة صب الإلهتُستورد هذه الآلات بشكل رئيسي من فرنسا، وشركات SIDEL وKRONES وفوجيان كوانغوان. ورغم اختلاف الشركات المصنعة، إلا أن مبدأ عمل المعدات متشابه، وتشمل عمومًا خمسة أجزاء رئيسية هي: نظام تزويد المواد الخام، ونظام التسخين، ونظام النفخ، ونظام التحكم، والآلة المساعدة.

عملية النفخ

عملية نفخ قوالب زجاجات البولي إيثيلين تيريفثالات (PET).

العوامل المهمة التي تؤثر على عملية نفخ قوالب زجاجات البولي إيثيلين تيريفثالات هي: الزجاجة الخام، والتسخين، والنفخ المسبق، والقالب، وبيئة الإنتاج.

2.1 زجاجة فارغة

عند تحضير زجاجات النفخ، تُشكّل شرائح البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) الأولية بالحقن لتشكيل قوالب الزجاجات، ويجب ألا تتجاوز نسبة المواد المعاد تدويرها 5%، وألا يزيد عدد مرات إعادة التدوير عن الضعف، وألا يكون الوزن الجزيئي واللزوجة منخفضين جدًا (الوزن الجزيئي 31000-50000، واللزوجة المميزة 0.78-0.85 سم³/غ). ووفقًا لقانون سلامة الغذاء الوطني، يُحظر استخدام أي مواد معاد تدويرها في تغليف المواد الغذائية والصيدلانية. يجب تخزين قوالب الزجاجات المصبوبة بالحقن لمدة لا تقل عن 24 ساعة قبل الاستخدام. بعد تسخين قوالب الزجاجات غير المستخدمة، يجب تخزينها لمدة لا تقل عن 48 ساعة قبل إعادة تسخينها واستخدامها. يجب ألا تتجاوز مدة تخزين قوالب الزجاجات ستة أشهر.

تعتمد مزايا القالب الأولي بشكل كبير على مزايا مادة البولي إيثيلين تيريفثالات (PET)، والتي يجب اختيارها لسهولة النفخ والتشكيل، كما يجب تطوير عملية تشكيل مناسبة للقالب الأولي. وقد أظهرت التجارب أن قوالب PET ذات اللزوجة نفسها، المصنوعة من مواد خام مستوردة، أسهل في التشكيل بالنفخ من المواد المحلية؛ كما أن عملية التشكيل بالنفخ قد تختلف اختلافًا كبيرًا بين نفس دفعة القوالب، ولكن باختلاف تواريخ الإنتاج. وتحدد مزايا القوالب سهولة عملية التشكيل بالنفخ، ويجب أن تكون القوالب نقية وشفافة وخالية من الشوائب والألوان الغريبة، وأن يكون طول نقطة الحقن والهالة المحيطة بها مناسبًا.

2.2 تدفئة

يتم تسخين القوالب الأولية بواسطة فرن تسخين، تُضبط درجة حرارته يدويًا وتُعدّل تلقائيًا. يُسخّن الفرن بواسطة مصابيح الأشعة تحت الحمراء البعيدة التي تُصدر إشعاعًا بالأشعة تحت الحمراء البعيدة إلى قوالب الزجاجات، وتعمل المروحة الموجودة في أسفل الفرن على تدوير الحرارة لضمان تجانس درجة الحرارة داخله. تتحرك القوالب للأمام داخل الفرن وتدور في الوقت نفسه، مما يضمن تسخين جدرانها بشكل متساوٍ.

يُرتب المصباح داخل الفرن من الأعلى إلى الأسفل على شكل "منطقة"، حيث يكون تركيزه أعلى عند الطرفين وأقل في المنتصف. وتُضبط حرارة الفرن من خلال عدد المصابيح المُضاءة، ودرجة الحرارة الإجمالية، وقدرة الفرن، ونسبة التسخين لكل قسم على حدة. ويجب ضبط فتحات المصابيح بالتزامن مع عملية نفخ الزجاجات مسبقًا.

لتحسين أداء الفرن، فإن ارتفاعه ولوحة التبريد وغيرها من التعديلات مهمة للغاية، فإذا لم يتم ضبطها بشكل صحيح، فمن السهل أن يتسبب النفخ في تضخم فوهة الزجاجة (تصبح فوهة الزجاجة أكبر)، وصعوبة سحب مادة العنق، وغيرها من العيوب.

2.3 النفخ المسبق

تُعدّ عملية النفخ المسبق خطوةً بالغة الأهمية في طريقة النفخ ثنائية المراحل، حيث تُشير إلى عملية تشكيل الزجاجة عن طريق سحب قضيب النفخ لأسفل بالتزامن مع بدء عملية النفخ المسبق بالهواء، وذلك للحصول على الشكل الأولي للزجاجة. ويُعتبر موضع النفخ المسبق وضغطه وتدفق الهواء ثلاثة عوامل أساسية في هذه العملية.

يُحدد شكل الزجاجة قبل النفخ سهولة عملية التشكيل بالنفخ وأداء الزجاجة. يكون الشكل الطبيعي للزجاجة قبل النفخ مغزليًا، بينما يكون الشكل غير الطبيعي على شكل جرس فرعي أو مقبض، وما إلى ذلك. تعود أسباب الشكل غير الطبيعي إلى التسخين الموضعي غير المناسب، أو ضغط النفخ المسبق، أو عدم كفاية تدفق النفخ، وما إلى ذلك. أما حجم الزجاجة قبل النفخ فيعتمد على ضغط النفخ المسبق وموضعه. في الإنتاج، وللحفاظ على تناسق حجم وشكل جميع الزجاجات قبل النفخ في جميع المعدات، في حال وجود اختلافات، يجب تحديد أسبابها، ومن ثم تعديل عملية التسخين أو النفخ المسبق وفقًا لذلك.

يختلف حجم ضغط النفخ المسبق باختلاف مواصفات الزجاجة وسعة المعدات، وعمومًا تكون السعة الكبيرة وضغط النفخ المسبق صغيرًا؛ أما المعدات ذات السعة الإنتاجية العالية، فيكون ضغط النفخ المسبق فيها مرتفعًا أيضًا.

2.4 آلة مساعدة وقالب

تشير الآلة المساعدة بشكل أساسي إلى المعدات المستخدمة للحفاظ على درجة حرارة القالب ثابتة. تلعب درجة حرارة القالب الثابتة دورًا هامًا في الحفاظ على استقرار المنتج. عادةً ما تكون درجة حرارة جسم الزجاجة مرتفعة وقاعها منخفضة. بالنسبة للزجاجات الباردة، ولأن تأثير التبريد على قاعها يحدد درجة توجيه الجزيئات، فمن الأفضل ضبط درجة الحرارة بين 5 و8 درجات مئوية؛ بينما تكون درجة حرارة قاع الزجاجات الساخنة أعلى بكثير.

2.5 البيئة

تُعتبر عملية نفخ قوالب زجاجات البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) أفضل بشكل عام في درجة حرارة الغرفة والرطوبة المنخفضة.

متطلبات اخرى

يجب أن تستوفي الزجاجات المضغوطة متطلبات كلٍ من اختبار الإجهاد واختبار مقاومة الضغط. يُعد اختبار الإجهاد إجراءً أساسيًا لمراقبة الجودة لمنع تشقق قاع زجاجات البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) وتسربها نتيجة لتدهور السلسلة الجزيئية أثناء ملامستها لمادة التشحيم (القلوية) عند تعبئة المشروبات. أما اختبار مقاومة الضغط، فهو إجراء لمراقبة الجودة لمنع انفجار الزجاجة بعد تعبئتها بغاز مضغوط. ولتحقيق هذين الشرطين، يجب ضبط سُمك النقطة المركزية ضمن نطاق محدد، حيث يكون الوضع العام كالتالي: كلما كانت النقطة المركزية رقيقة، كان اختبار الإجهاد أفضل ومقاومة الضغط أسوأ؛ وكلما كانت النقطة المركزية سميكة، كان اختبار مقاومة الضغط أفضل واختبار الإجهاد أسوأ. وبالطبع، تتأثر نتائج اختبار الإجهاد بشكل كبير بتراكم المادة في منطقة الانتقال حول النقطة المركزية، والتي يجب تعديلها وفقًا للتجربة العملية.

ملاحظات ختامية

يتم تعديل عملية نفخ قوالب زجاجات PET وفقًا للمادة المقابلة، فإذا لم تكن المادة جيدة، فإن متطلبات العملية تكون صارمة للغاية، حتى أنها قد تكون صعبة لدرجة أنه من الصعب نفخ قالب زجاجة مؤهلة.