ما هي الاحتياطات اللازمة لتغليف البلاستيك الشفاف المصنوع من PMMA و PC و PET؟ - مايباك

1. المشاكل التي يجب الانتباه إليها في عملية قولبة حقن البلاستيك الشفاف

هذه العبوات التجميلية مصنوعة من البلاستيك: زجاجات عطور بلاستيكية ، برطمانات بلاستيكية للكريم ، زجاجات لوشن بلاستيكية ، إلخ.

بما أن المواد البلاستيكية الشفافة هي في الغالب مواد ذات نقطة انصهار عالية وسيولة ضعيفة، فمن أجل ضمان جودة سطح المنتج، غالباً ما يكون من الضروري إجراء تعديلات دقيقة على معايير العملية مثل درجة حرارة الأسطوانة وضغط الحقن وسرعة الحقن، بحيث يمكن ملء القالب أثناء عملية التشكيل بالحقن دون توليد إجهاد داخلي والتسبب في تشوه المنتج وتشققه.

1) تحضير وتجفيف المواد الخام

بما أن أي شوائب في البلاستيك قد تؤثر على شفافية المنتج، فمن الضروري الاهتمام بإحكام إغلاق العبوات أثناء التخزين والنقل والتغذية لضمان نظافة المواد الخام. تحتوي المواد الخام على رطوبة، مما يؤدي إلى تلفها بعد التسخين، لذا يجب تجفيفها، ويُفضل استخدام قادوس تجفيف عند تغذية عملية حقن القوالب. كما يُنصح بترشيح الهواء الداخل وإزالة الرطوبة منه أثناء عملية التجفيف لضمان عدم تلوث المواد الخام.

2) تنظيف البرميل والبرغي وملحقاته

يجب منع تلوث المواد الخام وتراكم المواد القديمة أو الشوائب في تجاويف البرغي وملحقاته، وخاصة الراتنجات ذات الثبات الحراري الضعيف. لذا، قبل الاستخدام وبعد الإيقاف، يجب تنظيف جميع الأجزاء بمنظف خاص بالبراغي لمنع التصاق الشوائب. في حال عدم توفر منظف البراغي، يمكن تنظيف البرغي باستخدام راتنجات مثل البولي إيثيلين والبوليسترين.

عند إيقاف التشغيل مؤقتًا، ولتجنب بقاء المواد الخام في درجات حرارة عالية لفترة طويلة مما قد يؤدي إلى تلفها، يجب خفض درجة حرارة المجفف والخزان. على سبيل المثال، يجب خفض درجة حرارة خزان البولي كربونات (PC) والبولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA) إلى أقل من 160 درجة مئوية (ويجب خفض درجة حرارة قادوس البولي كربونات إلى أقل من 100 درجة مئوية).

3) تصميم القوالب وتصميم المنتج

ولتجنب ضعف التدفق العكسي أو التبريد غير المتساوي، مما يؤدي إلى ضعف عملية تشكيل البلاستيك، وعيوب السطح، والتلف؛ بشكل عام، ينبغي مراعاة النقاط التالية عند تصميم القوالب:

① يجب أن يكون سمك الجدار موحدًا قدر الإمكان، ويجب أن يكون ميل فك القالب كبيرًا بما فيه الكفاية؛

٢- يجب أن يكون الجزء الانتقالي تدريجيًا. يجب أن يكون الانتقال سلسًا لمنع الزوايا الحادة والنتوءات، وخاصة منتجات البولي كربونات التي يجب ألا تحتوي على فجوات؛

③ البوابة. يجب أن يكون الممر واسعًا وقصيرًا قدر الإمكان، ويجب تحديد موضع البوابة وفقًا لعملية تكثيف الانكماش، ويجب إضافة بئر تبريد إذا لزم الأمر؛

④ يجب أن يكون سطح القالب أملسًا ونظيفًا، مع خشونة منخفضة (يفضل أن تكون أقل من 0.8)؛

⑤ فتحات العادم. يجب أن يكون الأخدود كافياً لتصريف الهواء والغاز الموجود في المصهور في الوقت المناسب؛

⑥ باستثناء مادة PET، يجب ألا يكون سمك الجدار رقيقًا جدًا، وعمومًا لا يقل عن 1 مم.

4) عملية التشكيل بالحقن

لتقليل الإجهاد الداخلي وعيوب جودة السطح، ينبغي مراعاة الجوانب التالية في عملية التشكيل بالحقن:

① يجب اختيار آلة حقن القوالب المزودة ببرغي خاص وفوهة منفصلة يتم التحكم في درجة حرارتها.

٢- درجة حرارة الحقن. بافتراض عدم تحلل الراتنج البلاستيكي، يجب استخدام درجة حرارة حقن أعلى.

③ ضغط الحقن. يكون الضغط أعلى بشكل عام للتغلب على عيب لزوجة المصهور العالية، ولكن إذا كان الضغط مرتفعًا جدًا، فسيتولد إجهاد داخلي، مما يؤدي إلى صعوبة في فك القالب وتشويهه.

④ سرعة الحقن. في حالة ملء القالب بشكل مُرضٍ، يجب أن تكون السرعة منخفضة بشكل عام، ومن الأفضل استخدام الحقن متعدد المراحل البطيء-السريع-البطيء.

⑤ مدة التثبيت ودورة التشكيل. في حالة ملء المنتج بشكل مُرضٍ دون التسبب في ترهلات أو فقاعات، يجب أن تكون مدة التثبيت قصيرة قدر الإمكان لتقليل وقت بقاء المادة المنصهرة في الأسطوانة.

⑥ سرعة البرغي والضغط الخلفي. مع مراعاة جودة التلدين، يجب أن تكون السرعة والضغط الخلفي منخفضين قدر الإمكان لمنع احتمالية التدهور.

⑦ درجة حرارة القالب. يؤثر تبريد المنتج بشكل كبير على جودته، لذا يجب التحكم بدقة في درجة حرارة القالب. يُفضل أن تكون درجة حرارة القالب مرتفعة قدر الإمكان.

5) مسائل أخرى

من أجل منع تدهور جودة السطح، يجب استخدام عامل الفصل بأقل قدر ممكن أثناء عملية التشكيل بالحقن، ويجب ألا يتجاوز 20٪ عند استخدام المواد المعاد تدويرها.

يجب معالجة المنتجات الأخرى غير البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) بعد التصنيع لإزالة الإجهاد الداخلي. يُجفف البولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA) عند درجة حرارة 70-80 درجة مئوية مع تدوير الهواء الساخن لمدة 4 ساعات؛ ويُسخن البولي كربونات (PC) عند درجة حرارة 110-135 درجة مئوية في هواء نقي أو جلسرين أو بارافين سائل، وما إلى ذلك. يعتمد الوقت على نوع المنتج، وقد يستغرق الأمر ما يصل إلى 10 ساعات؛ أما البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) فيجب أن يخضع لعملية الشد ثنائي المحور للحصول على خصائص ميكانيكية جيدة.

2. خصائص عملية قولبة الحقن لمختلف أنواع البلاستيك الشفاف

نظراً لنفاذية الضوء العالية للبلاستيك الشفاف، يجب وضع معايير صارمة لجودة سطح المنتجات البلاستيكية، بحيث تخلو من العيوب كالخطوط، والمسام، والتبييض، والهالات، والبقع السوداء، وتغير اللون، وضعف اللمعان. ويجب إيلاء اهتمام بالغ للمواد الخام، والمعدات، والقوالب، وحتى تصميم المنتج، مع وضع متطلبات صارمة أو حتى خاصة.

1) خصائص عملية PMMA

يتميز بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA) بلزوجة عالية وسيولة منخفضة نسبيًا، لذا يتطلب تشكيله بالحقن درجات حرارة وضغط حقن مرتفعين. يُعد تأثير درجة حرارة الحقن أكبر من تأثير ضغط الحقن، إلا أن زيادة ضغط الحقن تُسهم في تحسين انكماش المنتج. يتميز نطاق درجة حرارة الحقن باتساعه، حيث تبلغ درجة انصهاره 160 درجة مئوية، ودرجة تحلله 270 درجة مئوية، مما يُتيح مجالًا واسعًا لضبط درجة حرارة المادة، وبالتالي سهولة معالجتها. لذا، يُمكن البدء بضبط درجة حرارة الحقن لتحسين سيولة المنتج. أما بالنسبة لضعف مقاومة الصدمات والتآكل، وسهولة الخدش والتكسر، فينبغي زيادة درجة حرارة القالب وتحسين عملية التكثيف للتغلب على هذه العيوب.

2) خصائص عملية الحاسوب الشخصي

يتميز البولي كربونات بلزوجة عالية، ودرجة انصهار عالية، وسيولة منخفضة، لذا يجب حقنه عند درجة حرارة مرتفعة (بين 270 و320 درجة مئوية). وبالمقارنة، فإن نطاق ضبط درجة حرارة هذه المادة ضيق، وقابليتها للتشكيل ليست بجودة البولي ميثيل ميثاكريلات. لا يؤثر ضغط الحقن بشكل كبير على السيولة، ولكن نظرًا للزوجة العالية، لا يزال من الضروري أن يكون ضغط الحقن مرتفعًا نسبيًا. وبالتالي، ولمنع الإجهاد الداخلي، يجب أن يكون زمن تثبيت الضغط قصيرًا قدر الإمكان. معدل الانكماش كبير والحجم ثابت، لكن الإجهاد الداخلي للمنتج كبير، مما يجعله عرضة للتشقق، لذا من الأفضل تحسين السيولة بزيادة درجة الحرارة بدلًا من الضغط، وتقليل احتمالية التشقق بزيادة درجة حرارة القالب، وتحسين هيكل القالب، والمعالجة اللاحقة. عندما تكون سرعة الحقن منخفضة، فمن المحتمل حدوث عيوب مثل التموجات عند البوابة، ويجب التحكم في درجة حرارة الفوهة بشكل منفصل، ويجب أن تكون درجة حرارة القالب عالية، ويجب أن تكون مقاومة المجرى والبوابة صغيرة.

3) خصائص عملية تصنيع البولي إيثيلين تيريفثالات (PET)

تتميز عملية تشكيل البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) بدرجة حرارة عالية، ونطاق ضبط درجة حرارة المادة ضيق (260-300 درجة مئوية). ومع ذلك، بعد الانصهار، تكون السيولة جيدة، مما يؤدي إلى ضعف قابلية المعالجة، ولذا يُضاف عادةً جهاز مانع للتقطير إلى الفوهة. كما أن المتانة الميكانيكية والأداء ليسا عاليين بعد الحقن، ويجب تحسين الأداء من خلال عملية التمديد والتعديل. يجب التحكم بدقة في درجة حرارة القالب لمنع التشوه، وهو عامل مهم في عملية التشوه، لذا يُنصح باستخدام قالب ذي قناة ساخنة. يجب أن تكون درجة حرارة القالب عالية، وإلا سيؤدي ذلك إلى ضعف لمعان السطح وصعوبة إخراج المنتج من القالب.

4) عيوب وحلول الأجزاء البلاستيكية الشفافة

① سيلفر ستريك

بسبب تأثير تباين الإجهاد الداخلي في عملية ملء القالب والتكثيف، يتسبب الإجهاد المتولد في الاتجاه الرأسي في توجيه تدفق الراتنج نحو الأعلى، ويؤدي اختلاف معامل الانكسار بين اتجاه التدفق واتجاه عدم التدفق إلى ظهور خطوط لامعة تشبه الحرير. وعندما يتمدد الراتنج، قد يتسبب ذلك في تشقق المنتج.

إضافةً إلى الاهتمام بعملية التشكيل بالحقن والقالب، يُفضّل تلدين المنتج. على سبيل المثال، يمكن تسخين مادة البولي كربونات إلى درجة حرارة أعلى من 160 درجة مئوية لمدة 3-5 دقائق، ثم تبريدها بشكل طبيعي.

٢- فقاعة

لأن بخار الماء والغازات الأخرى الموجودة في الراتنج لا يمكن تصريفها (أثناء عملية تكثيف القالب) أو بسبب عدم كفاية ملء القالب، فإن سطح التكثيف يتكثف بسرعة كبيرة بحيث لا يشكل فقاعات فراغية.

③ لمعان سطح ضعيف

من ناحية أخرى، وبسبب خشونة القالب الكبيرة، يحدث التكثيف مبكراً جداً، مما يمنع الراتنج من محاكاة حالة سطح القالب، الأمر الذي يجعل السطح غير مستوٍ قليلاً ويفقد المنتج بريقه.

④ نمط الاهتزاز

يشير هذا المصطلح إلى التموج الكثيف المتشكل من مركز قناة الصب. والسبب هو أنه نتيجة للزوجة العالية للمادة المنصهرة، تتكثف المادة الأمامية في التجويف، ثم تخترق المادة اللاحقة سطح التكثف، مما يُسبب ظهور خطوط اهتزاز على السطح.

⑤ هالة بيضاء

ويرجع ذلك أساساً إلى سقوط الغبار في المواد الخام في الهواء أو أن محتوى الماء في المواد الخام كبير جداً.

⑥ دخان أبيض بقع سوداء

ويرجع ذلك أساساً إلى البلاستيك الموجود في البرميل، حيث يتحلل راتنج البرميل أو يتدهور بسبب ارتفاع درجة الحرارة الموضعية.