أين يمكن استخدام الزجاجات البلاستيكية المصنعة بتقنية النفخ بالحقن والتمدد؟ - مايباك

تُستخدم تقنية النفخ بالحقن والتمديد على نطاق واسع في تغليف المواد الغذائية والأدوية ومستحضرات التجميل والمنتجات الكيميائية اليومية. ولها مزاياها وعيوبها. عمومًا، عند تقييم كيفية تغليف منتج ما، من الضروري إجراء تحليل مفصل لمتطلبات استخدامه وخصائصه وتكاليفه، ثم تقييم واختيار الأنسب منها بناءً على مدى ملاءمة خصائص عمليات إنتاج الزجاجات المختلفة لهذه المتطلبات. فيما يلي، نقسم إلى خمسة أجزاء لعرض بعض حالات التطبيق وأفكار التصميم لتقنية النفخ بالحقن والتمديد في مختلف المجالات.

·الحالات الشائعة للقولبة بالنفخ والتمديد بالحقن

• الفرق بين طريقة الخطوة الواحدة وطريقة الخطوتين وكيفية تطبيقهما

· نقاط التحكم في عملية السحب والنفخ

اتجاهات تطوير تقنية النفخ بالحقن والتمديد وتقنيات إنتاجها

تقدير تقنية النفخ بالحقن والتمديد

1. الحالات الشائعة لقوالب النفخ بالحقن وقوالب النفخ بالحقن والتمديد

تُعدّ عملية النفخ بالحقن عملية يتم فيها حقن القالب الأولي أولاً بواسطة آلة قولبة بالحقن، ثم يُمدد القالب الساخن طولياً، وبعد ذلك يُضخ الهواء المضغوط لتمديده عرضياً للحصول على منتج بنفس شكل تجويف القالب. ويمكن تقسيم هذه العملية، وفقاً لعملية قولبة المنتج، إلى عملية قولبة بالنفخ بالحقن أحادية الخطوة وعملية قولبة بالنفخ بالحقن ثنائية الخطوة.

1) تطبيق زجاجة PET ذات الحقن أحادي الخطوة والنفخ بالشد في تغليف السوائل الدوائية الفموية

حقن التمدد والنفخ زجاجات البولي إيثيلين تيريفثالات تُستخدم على نطاق واسع في تغليف الأدوية وتُستخدم هذه العبوات بكثرة في تغليف المستحضرات الصيدلانية، بما في ذلك الأدوية الصلبة والسائلة وقطرات العين. وتختلف متطلبات العبوات باختلاف استخداماتها.

بأخذ زجاجة PET المصبوبة بالحقن والنفخ لتعبئة الأدوية السائلة عن طريق الفم كمثال، يتم تقديم تطبيق وأفكار التصميم العامة لزجاجة PET المصبوبة بالحقن والنفخ في خطوة واحدة في تعبئة الأدوية:

المتطلبات الأساسية:

(1). تتوافق مادة الزجاجة وأداؤها مع المتطلبات الوطنية لزجاجات تغليف السوائل الفموية.

(2). سهولة النقل والتعبئة والاستخدام من قبل المستهلك.

(3). الزجاجة جميلة المظهر وتحتوي على رسومات شعار الشركة.

يمكنك الرجوع إلى الأفكار التالية:

(1) يمكن تقييم مادة الزجاجة، ومن المواد المتاحة الزجاج والبلاستيك. إلا أن الزجاج غير مناسب للتغليف والنقل والاستخدام الآمن نظرًا لكبر حجمه وهشاشته. لذا، لا يوجد سبب محدد لاختيار البلاستيك قدر الإمكان.

(2) اختيار مواد محددة وعمليات إنتاج. عادةً ما يرتبط هذان العاملان ارتباطًا وثيقًا. عند النظر في تغليف الأدوية السائلة الفموية، يمكن استخدام مواد البولي إيثيلين تيريفثالات (PET). تتميز هذه المواد بخصائص ممتازة في منع تسرب الغازات واستقرار كيميائي عالٍ، ما يجعلها متوافقة مع المتطلبات التنظيمية الوطنية لتغليف الأدوية السائلة الفموية. في الوقت نفسه، تتمتع مادة PET بلمعان سطحي جيد ومقاومة عالية للصدمات، ما يجعلها جذابة من الناحية الجمالية، بالإضافة إلى كونها تلبي متطلبات التغليف والنقل. علاوة على ذلك، تتميز مادة PET بتعدد استخداماتها وانخفاض تكلفتها.

فيما يتعلق بعملية التشكيل، يمكن اعتماد عملية الحقن والنفخ المطاطي أحادية الخطوة، حيث تضمن دقة عالية في حجم الفتحة ودقة الخيوط. ويمكن تركيبها مباشرةً على الغطاء لإحكام الإغلاق دون الحاجة إلى حشوات أو سدادات داخلية، مما يجعلها عملية مريحة واقتصادية. في الوقت نفسه، تُنجز عملية الحقن والنفخ المطاطي أحادية الخطوة عمليتي الحقن والتشكيل بالنفخ المطاطي في نفس الجهاز، مما يضمن نظافة المنتج، ويجعلها أكثر ملاءمة لتغليف الأدوية.

(3) بالنسبة لتصميم المنتج الخارجي، يمكن اعتماد تصميم لولبي دائري لفوهة الزجاجة، مما يُسهّل عملية تصميم القالب وتشكيله وإحكام غلق العبوة. وهو متوافق مع غطاء الأمان المصنوع من البولي بروبيلين/البولي إيثيلين عالي الكثافة. أما شكل جسم الزجاجة، فيتميز بمرونة نسبية، حيث يمكن أن يتخذ شكلاً أسطوانياً تقليدياً أو أشكالاً أخرى.

(4) في عمليات المعالجة الثانوية، يمكن نقش خطوط قياس على جانبي خط تثبيت القالب، مما يُسهّل الاستخدام الكمي في كل مرة. كما يمكن نقش معلومات العلامة التجارية، مثل الكلمات أو النقوش البسيطة، على جسم الزجاجة وقاعدتها. ونظرًا لمتطلبات النظافة والسلامة العالية للأدوية في عمليات المعالجة الثانوية، يُستخدم عادةً أسلوب بسيط لوضع الملصقات على السطح، لعرض معلومات مثل اسم العلامة التجارية للمنتج ووصفه. ويُستخدم هذا الأسلوب بشكل أقل في عمليات المعالجة الثانوية الأخرى.

(5) فيما يتعلق بتصميم عدد تجاويف القالب، في عملية النفخ بالحقن أحادي الخطوة، يكون السعر أعلى عمومًا نظرًا لكثرة أجزاء القالب. يتميز القالب ذو التجاويف الأكثر بسعة إنتاجية أعلى وتكلفة تصنيع أقل للوحدة، لكن تكلفة القالب الأولية مرتفعة نسبيًا. أما القوالب ذات التجاويف الأقل، فتتميز بسعة إنتاجية أقل وتكلفة تصنيع أعلى للوحدة، لكن تكلفة القالب الأولية منخفضة نسبيًا. في هذه الحالة، يُستخدم قالب بستة تجاويف لإنتاج 5 ملايين زجاجة سنويًا، ويكون الاستثمار الأولي في القالب والإنتاج أكثر ملاءمة. يختلف سعر القالب اختلافًا كبيرًا حسب جودته والشركة المصنعة. بالنسبة للزجاجات بسعة 100 مل تقريبًا، يمكن أن يصل إنتاج قالب النفخ بالحقن أحادي الخطوة ذي الستة تجاويف إلى 25000-35000 زجاجة/24 ساعة، وهو معدل مناسب.

لذلك، في هذه الحالة، يتمثل الحل البديل في استخدام زجاجة PET يتم إنتاجها بعملية نفخ بالحقن والتمديد في خطوة واحدة مع خط مقياس أو شعار على جسم الزجاجة.

2) زجاجة PET مصنّعة بتقنية الحقن والنفخ والتمديد في خطوة واحدة، بالإضافة إلى العديد من عمليات المعالجة الثانوية، تُطبّق على زجاجات مستحضرات التجميل الفاخرة.

تُعدّ عبوات البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) المصنّعة بتقنية الحقن والنفخ في خطوة واحدة، والمُدمجة مع مجموعة متنوعة من تقنيات المعالجة الثانوية، طريقة تغليف شائعة نسبيًا لمستحضرات التجميل. وعلى عكس عبوات الأدوية أو المواد الغذائية، التي تُولي اهتمامًا أكبر لسلامة ونظافة مواد التغليف، فإن عبوات مستحضرات التجميل تُركّز بشكل أكبر على جمالها وجودتها. لذا، فبالإضافة إلى ضمان جودة العبوة ووظيفتها، فإن تطبيق تقنيات المعالجة الثانوية على عبوات مستحضرات التجميل أوسع وأكثر تنوعًا.

فيما يلي مثال على زجاجة بلاستيكية تُستخدم لتعبئة مسحوق الحبر في شركة مستحضرات تجميل:

(1) معلومات أساسية عن الزجاجة: سعتها 120 مل، ووزنها 20 غراماً. تُستخدم في تغليف مسحوق الحبر.

(2) مادة الزجاجة وعملية تصنيعها: تُصنع الزجاجة من مادة البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) باستخدام عملية حقن ونفخ بالشد في خطوة واحدة، مما يمنحها شفافية عالية ولمعانًا مميزًا، بالإضافة إلى ثبات ودقة عاليتين بفضل عملية الحقن والنفخ بالشد في خطوة واحدة، ما يجعل الزجاجة أكثر جاذبية من الناحية الجمالية.

(3) هيكل الزجاجة: يتميز فوهة الزجاجة بهيكل لولبي صغير القطر، ويتم ضبط حجمها بدقة باستخدام عملية نفخ بالحقن، مع سدادة داخلية من البولي إيثيلين منخفض الكثافة وغطاء خارجي مدمج، مما يوفر إحكامًا موثوقًا.

(4) وفقًا لحجم الزجاجة ومتطلبات سُمك الجدار ومتطلبات عملية التصنيع، يضمن وزن التصميم البالغ 20 غرامًا توزيعًا متجانسًا لسُمك جدار الزجاجة، وفي الوقت نفسه، يتمتع جسم الزجاجة بصلابة كافية وملمس جيد، مما يلبي متطلبات صلابة جسم الزجاجة للمعالجة الثانوية مثل التغليف البرونزي، دون التأثير على عملية إخراج المحتويات.

(5) تخضع الزجاجة لثلاث تقنيات معالجة ثانوية؛ حيث تُطبع النصوص والرموز الشريطية بتقنية الطباعة الحريرية، وتُطلى الرسومات والنصوص الرئيسية بتقنية التذهيب، ثم تُطلى الزجاجة بألوان متدرجة. ومع الغطاء المركب المطلي بالكهرباء، تبدو الزجاجة في مجملها غاية في الجمال والفخامة.

تتميز عبوات البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) عادةً بقابليتها العالية للتكيف مع تقنيات المعالجة الثانوية، كما أن متطلبات السلامة والنظافة الخاصة بها ليست صارمة كتلك المفروضة على المستحضرات الصيدلانية والغذائية، مما يجعل خيارات المعالجة الثانوية أكثر مرونة وتنوعًا. لذا، وتماشيًا مع احتياجات تغليف مستحضرات التجميل، تُستخدم عبوات PET المصنّعة بتقنية الحقن والنفخ المطاطي على نطاق واسع في هذا المجال.

3) برطمانات البولي بروبيلين المصنعة بتقنية النفخ بالحقن في خطوة واحدة لتغليف الحلوى

شهد استخدام الزجاجات في تغليف المواد الغذائية، وخاصة الحلويات، نموًا سريعًا خلال السنوات العشر الماضية، حتى أنها حلت محل الأكياس المركبة التقليدية في كثير من النواحي. تتميز عبوات الزجاجات بميزتين رئيسيتين مقارنةً بالتغليف التقليدي: فهي جذابة وذات مظهر ثلاثي الأبعاد مميز، كما أنها سهلة الاستخدام والتخزين. لذا، يتزايد استخدام عبوات الزجاجات في تغليف المواد الغذائية بشكل ملحوظ.

في السنوات الأخيرة تحديداً، شاع استخدام عبوات البولي بروبيلين المصنّعة بتقنية النفخ بالحقن أحادي الخطوة في تغليف الحلوى. وبالمقارنة مع أنواع التغليف الأخرى، يتميز هذا النوع من التغليف بالخصائص والمزايا التالية:

(1). تطبيق عملية نفخ التمدد بالحقن في خطوة واحدة، ودقة عالية في حجم الفتحة وتأثير إحكام جيد.

(2) يتميز استخدام مادة البولي بروبيلين (PP) بعدة خصائص ومزايا. أولاً، تتمتع بمقاومة عالية للماء، مما يحمي الحلوى ويمنع امتصاص الرطوبة؛ ثانياً، تتميز الزجاجة بصلابة عالية ولمعان سطحي؛ ثالثاً، مادة البولي بروبيلين مناسبة لتشكيل البرطمانات، فهي تلبي تماماً متطلبات تعبئة الحلوى.

(3) لا يتطلب فوهة الزجاجة استخدام بنية ملولبة، بل يكفي استخدام بنية مشبك لتلبية متطلبات الإحكام. وفي الوقت نفسه، يسهل ذلك عملية التغطية ويحسن كفاءة التعبئة.

(4). التعاون مع تقنيات المعالجة الثانوية مثل وضع الملصقات والطلاء لجعل الزجاجة أكثر روعة.

ما سبق ذكره ليس سوى أبسط التطبيقات وأكثرها شيوعًا لزجاجات الحقن بالنفخ، وهناك تطبيقات أخرى مثل: استخدام زجاجات الحقن بالنفخ في مختلف الصناعات الدوائية والغذائية والتجميلية؛ بالإضافة إلى منتجات ذات سماكة فائقة أو رقيقة جدًا أو بأشكال خاصة، وتطبيقات تتطلب عزلًا عاليًا، ومواد خاصة، ومواد معدلة، وما إلى ذلك. يتميز تصميم المنتج وتطبيقاته بالمرونة والتنوع، ويجب اختيار المادة المناسبة وعملية التشكيل وتصميم هيكل المنتج وعملية المعالجة الثانوية وفقًا لاستخدام المنتج ومتطلباته.

2. الفرق بين طريقة الخطوة الواحدة وطريقة الخطوتين وتطبيقاتهما

1) الاختلافات والخصائص الخاصة بكل منها:

بالمقارنة مع طريقة الخطوتين، تُنجز طريقة الخطوة الواحدة في جهاز واحد، بدءًا من المواد الخام وحتى المنتج النهائي. تتميز عملية الإنتاج بالبساطة، وسهولة التحكم، ودقة عالية في فوهة الزجاجة. يتكون نموذج الخطوة الواحدة من ثلاث محطات: المحطة الأولى لحقن القالب الأولي، والمحطة الثانية لتمديد الزجاجة ونفخها، والمحطة الثالثة لإزالة الزجاجة. تكمن الميزة في أنه بعد حقن القالب الأولي، يمكن استغلال الحرارة المتبقية فيه مباشرةً في عملية التمديد والنفخ، مما يتجنب عيوب تبريد القالب الأولي أولاً، وفقدان الحرارة، ثم إعادة تسخينه، وما يترتب على ذلك من استهلاك متكرر للطاقة. لا حاجة إلى تسخين ثانوي، وبالتالي يكون استهلاك الطاقة منخفضًا.

التشكيل بالنفخ والتمديد بالحقن في خطوة واحدة:

تتطلب هذه الطريقة المكونة من خطوتين تشكيل القوالب بالحقن أولاً، ثم معالجتها لاحقاً باستخدام آلة النفخ. وتُنجز العملية مرتين بواسطة آلة الحقن وآلة نفخ الزجاجات، ويمكن إنتاجها بشكل متزامن أو على خطوط منفصلة.

التشكيل بالنفخ والتمديد بالحقن على مرحلتين:

2) ما هي أنواع التطبيقات المناسبة لـ:

تُعدّ عملية الخطوة الواحدة أنسب للكميات المتوسطة والصغيرة وللمنتجات التي تتطلب معايير نظافة عالية. وبالطبع، تتميز بمزايا أكبر للزجاجات المخصصة للجنسين والزجاجات ذات الجدران السميكة.

حالياً، تعتمد إحدى العمليتين على معدات عالية السرعة، وهي مناسبة للإنتاج الضخم لزجاجات المياه والمشروبات. أما الأخرى فهي منخفضة السرعة (أو شبه آلية) لبعض المنتجات ذات الأحجام الصغيرة.

3. النقاط الرئيسية للتحكم في عملية الحقن والسحب والنفخ

1) اختيار المواد الخام:

يجب أن يتمتع بخصائص عزل جيدة، ومقاومة للبثق، ومقاومة للتشقق الناتج عن الإجهاد البيئي. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب بعض عبوات النفخ المستخدمة لتعبئة السوائل الخاصة أن تتمتع المواد البلاستيكية المستخدمة بمقاومة كيميائية، وخصائص مضادة للكهرباء الساكنة، وقوة تحمل عالية للتمزق. تتوفر أنواع رئيسية من البلاستيك، مثل PET، وPVC، وPP، وPC، وPETG، وPCTG، وHDPE، وHIPS، وPES، وPEN، وPET المعاد تدويره، وPET غير المتبلور، وغيرها، وذلك حسب نسبة التمدد، ونسبة النفخ، والاستخدام المحدد لكل مادة. اختر المادة المناسبة.

2) متطلبات تشكيل الرعية:

شفافية عالية، متجانسة، لا يوجد إجهاد داخلي، لا توجد عيوب في المظهر.

التحكم في عملية حقن الباراسون: درجة الحرارة، الضغط، الوقت.

درجة حرارة التمديد: يجب أن تكون درجة حرارة تمديد البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) والبولي فينيل كلوريد (PVC) أعلى من درجة حرارة التحول الزجاجي (Tg) بمقدار 10-40 درجة مئوية. تتراوح درجة حرارة تمديد البولي إيثيلين تيريفثالات عمومًا بين 90-110 درجة مئوية، بينما تتراوح درجة حرارة تمديد البولي فينيل كلوريد عمومًا بين 100-140 درجة مئوية.

تكون درجة حرارة التمديد للمواد البلاستيكية البلورية، مثل البولي بروبيلين، أقل من درجة انصهارها بمقدار 5-40 درجة مئوية، أي حوالي 150 درجة مئوية. إذا كانت درجة حرارة التمديد مرتفعة جدًا، فلن يكون التوجيه كافيًا؛ أما إذا كانت منخفضة جدًا، فستتأثر شفافية الزجاجة.

نسبة التمدد: تتميز زجاجات البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) بنسبة تمدد عالية، وقوة شد عالية، ومقاومة عالية للصدمات، ومقاومة عالية للسقوط، وإحكام جيد للهواء، ولكن يصعب تشغيلها، ويسهل كسر القالب الأولي. تتراوح نسبة التمدد في زجاجات PET عمومًا بين 2.0 و 3.0.

•ضغط النفخ: إذا كان ضغط النفخ منخفضًا جدًا، فلن يكون من السهل تشكيله؛ وإذا كان الضغط مرتفعًا جدًا، فسيكون سمك جدار الزجاجة غير متساوٍ.

• مدة التبريد: تختلف مدة التبريد باختلاف مربع سمك جدار الباريسون. فكلما كان جدار الباريسون سميكًا، زادت مدة التبريد، وبالتالي طالت دورة الإنتاج.

4. اتجاهات تطوير قولبة النفخ بالحقن والتمديد وعملية إنتاجها

الآلة الرئيسية لمعدات عملية النفخ بالحقن والتمديد بخطوة واحدة هي آلة تشكيل البلاستيك المجوف بالحقن والتمديد وقالب النفخ بالحقن والتمديد الخاص بها، والتي تتكون بشكل أساسي من جهاز الحقن، وجهاز الرفع والنقل، وجهاز تشكيل النفخ بالتمديد، وجهاز فك القالب، والنظام الهيدروليكي ونظام الهواء، ونظام التحكم الإلكتروني، ونظام التحكم الآلي بالكمبيوتر الصغير، والإطار، وغطاء الأمان، وقالب التشكيل الأولي بالحقن، وقالب تشكيل النفخ بالتمديد وأجزاء أخرى، وجهاز كمبيوتر تحكم خاص متكامل لتشكيل النفخ بالحقن والتمديد، ووحدة تحكم بتحويل التردد، ونظام تحكم تناسبي كهروهيدروليكي، وبعض معدات التكنولوجيا المتقدمة مثل قالب القناة الساخنة.

يعود تطور تقنية التشكيل بالنفخ بالحقن والتمديد إلى احتياجات السوق وتطوير معدات التعبئة من جهة، وإلى البحث والتطوير في خطوط التعبئة والتغليف الآلية، بالإضافة إلى التقنيات والمواد الجديدة من جهة أخرى. ومع تزايد المتطلبات المفروضة على تقنيتي التشكيل بالنفخ بالحقن والتمديد، فإن ذلك يتيح في الوقت نفسه إمكانيات أوسع. ولذلك، يتجه تطور هذه التقنية نحو الاتجاهات التالية:

1) تتسع مجالات التطبيق باستمرار، ويتزايد حجمها الإجمالي. فبالإضافة إلى احتياجات تغليف المنتجات ذات الاستخدام الواحد كالأطعمة والأدوية ومستحضرات التجميل والمنظفات المنزلية، ستُستخدم عملية النفخ بالحقن والتمديد في منتجات أخرى كأكواب المياه والأجهزة المنزلية وأغطية المصابيح وغيرها.

2) تتزايد المنتجات تنوعاً وروعةً. ويُعدّ مظهر المنتج عاملاً مهماً في تحديد جاذبيته، وسيتم تحسين متطلبات تصميم المنتجات والقوالب بشكل أكبر.

3) يتزايد مستوى الجودة ومتطلباتها باستمرار. فمن جهة، يفرض المستهلكون والأسواق واللوائح متطلبات متزايدة على جودة وسلامة الزجاجات. ومن جهة أخرى، هناك أسباب عديدة، منها اتساع نطاق مجالات الاستخدام، وتوسع مناطق البيع، وتطوير معدات تعبئة عالية السرعة. كل ذلك يُسهم في فرض متطلبات أعلى وأكثر دقة على جودة الزجاجات.

4) فيما يتعلق بتقنيات ومواد عمليات الإنتاج، تظهر باستمرار معدات تتميز بسرعة أعلى، واستقرار أكبر، وأتمتة أكبر، بالإضافة إلى تحقيق اختراقات في مختلف حدود العمليات. كما يجري تطوير مواد جديدة ومواد معدلة أكثر أمانًا وملاءمة لاحتياجات المستخدم، وتطبيقها في السوق بشكل مستمر.

5. تقدير تقنية النفخ بالحقن والتمديد

*عبوات مايباك هي مصنع زجاجات بلاستيكية تُركز الشركة على صناعة الزجاجات البلاستيكية منذ أكثر من 17 عامًا، وقد تأسست عام 2006، وتتمتع بسمعة طيبة محليًا وعالميًا. إذا كانت لديكم أي استفسارات حول أنابيب أحمر الشفاه، يُرجى التواصل معنا.