قالب گیری دمشی

قالب گیری دمشی (blow molding) – بخش دوم: پلاستیک های مناسب و مزایا و معایب قالب گیری دمشی

در بخش اول مقاله قالب گیری دمشی و انواع فرایندهای آن معرفی شد. به عبارتی قالب گیری دمشی عبارت از شکل دهی به روده مذاب پلاستیکی، که در قالب قرار گرفته، با دمیدن هوا در آن است و با سه روش اکستروژن، تزریقی و تزریقی کششی انجام می شد. در بخش دوم مقاله، نخست پلاستیک هایی که برای این نوع قالب گیری مناسب هستند و در ادامه مزایا و معایب قالب گیری دمشی را بررسی می کنیم.

انتخاب پلاستیک مناسب برای فرایند قالب گیری دمشی

یک پلاستیک چه ویژگی هایی باید داشته باشد تا برای این نوع قالب گیری مناسب  باشد؟

برای پاسخ به این سؤال در ابتدا لازم است با دو مفهوم ترموپلاستیک و ترموست آشنا شویم. پلیمرها بر اساس نوع رفتارشان در برابر حرارت، به دو دستۀ ترموپلاستیک و ترموست تقسیم می شوند. ترموپلاستیک ها یا گرمانرم ها، گونه ای هستند که بر اثر حرارت، نرم و ذوب شده و در صورت سرد شدن می توانند دوباره به حالت جامد برگردند (این کار را می توان بارها انجام داد). اما در ترموست ها یا گرماسخت ها بر اثر حرارت، واکنش شیمیایی رخ می دهد که سبب می شود بین زنجیرهای پلیمری اتصالات عرضی (cross-links) برقرار و ماده سفت شده، قابلیت ذوب شدن و در نتیجه فرایند پذیری خود را از دست بدهد. بر همین اساس است که در فرایندهای شکل دهی پلاستیک ها از ترموپلاستیک ها استفاده می شود؛ فرایندهایی چون قالب گیری دمشی، قالب گیری تزریقی، قالب گیری فشاری و … . به عنوان مثال نایلون، پلی کربنات، پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی بوتیلن، ترموپلاستیک و اپوکسی، پلی ایمید و آلکیدها، ترموست هستند.

ترموپلاستیک و ترموست
شکل۱- پلیمر ترموپلاستیک و ترموست

در بین خانواده بزرگ ترموپلاستیک ها، پلی الفین ها، به سبب ویژگی هایشان، در انواع فرایندهای شکل دهی، از جمله قالب گیری تزریقی، اکستروژن ورق، اکستروژن پوششی و به طور خاص در قالب گیری دمشی، استفاده می شوند. مزیت رزین های پلی الفینی شامل فرایند پذیری، چقرمگی و مقاومت شیمیایی خوب، وزن سبک و قیمت نسبتاً ارزان تر از سایر پلاستیک ها هستند. علاوه بر این، خواص پایه پلی الفین ها را می توان به طیف گسترده ای از خواص مورد نظر تبدیل کرد. این مواد می توانند به همراه پلیمرهای گوناگون دیگری اکسترود شوند. برای مثال، اتیلن وینیل الکل (EVOH) و نایلون برای تولید ظروف چند لایه با خاصیت مانع نفوذ گازها استفاده می شود. پلی الفین هایی که در قالب گیری دمشی کاربرد دارند عبارت از LDPE ، LLDPE ، MDPE ، HDPE ، اتیلن کوپلیمر مانند اتیلن وینیل استات (EVA)، پلی پروپیلن و پروپیلن کوپلیمر هستند. [۲]

حوزه عمده کاربرد پلی الفین ها در فرایند قالب گیری دمشی به شرح زیر است:

  • بسته بندی محصولات غذایی، مواد شوینده، مواد آرایشی و مراقبت شخصی
  • قطعه های وسایل نقلیه، مانند تانک سوخت، بطری روغن، مجاری هوا و پشتی صندلی
  • محصولات مصرفی، مانند اسباب بازی ها، لوازم خانگی و کالاهای ورزشی
اربرد گسترده پلی الفین ها در صنعت پلاستیک
شکل۲- کاربرد گسترده پلی الفین ها در صنعت پلاستیک در برابر سایر پلاستیک ها

در ادامه پاسخ به این پرسش، مفهوم گرید را بررسی می کنیم.

گرید (Grade)

پلاستیک ها بر اساس نوع کاربرد به وسیله گرید، تقسیم بندی می شوند. در واقع گرید نشان می دهد یک پلاستیک چه خواصی دارد و برای چه کاربردی مناسب است. برای نمونه در جدول۲، تفاوت خواص و کاربرد چند گرید از پلی اتیلن، دیده می شود:

جدول۱- تفاوت خواص و کاربرد چند گرید از پلی اتیلن سنگین [۲]

گریدخواصکاربرد
BL3دانسیته و سفتی بالا، ESCR خوبقالب گیری دمشی؛ بطری ها، ظروف تا سقف ۵ لیتر، بسته بندی اقلام دارویی و سورفکتانت
I4بسیار راحت جاری می شود، دانسیته، سختی و سفتی بالا،تزریق؛ لوازم سبک وزن خانگی، قطعات یک بار مصرف، قطعات پیچیده
EX3چقرمگی خوب، نقطه ژل پایین، استحکام پارگی خوب، سفتی و چسبندگی خوب، جرم مولکولی بالافیلم؛ فیلم ها و ورق های بسته بندی
رانول های HDPE گرید قالب گیری دمشی
شکل۳- گرانول های HDPE گرید قالب گیری دمشی
گرانول های PP گرید قالب گیری دمشی
شکل۴- گرانول های PP گرید قالب گیری دمشی

هم چنین در دو جدول زیر نیز خواص فیزیکی و مکانیکی چند گرید از پلی اتیلن سنگین و پلی پروپیلن آورده شده است.

جدول ۲– خواص فیزیکی و مکانیکی گریدهای مختلف پلی اتیلن سنگین [۲]

ISO11831133179/1eA527868
گریدفراینددانسیته (KJ/m2)(MFI (190°C/5kg و (gr/10min)استحکام ضربه (KJ/m2)تنش تسلیم (MPa) سختی (Shore D)
BL2قالب گیری دمشی۰/۹۴۴۱/۱۱۱۲۲۶۰
EX3لوله ۰/۹۴۸۰/۲۲۲۵۲۳۶۲
I4تزریق ۰/۹۵۴۴۳۲۶۶۲
EX4فیلم ۰/۹۵۶۰/۲۸۲۷۶۰
کاربرد گریدهای مختلف پلی اتیلن سنگین
شکل۵- کاربرد گریدهای مختلف پلی اتیلن سنگین

جدول۳– خواص فیزیکی و مکانیکی گریدهای مختلف پلی پروپیلن [۳]

ASTMD1238D256D790D638
گرید فرایند (MFI (230°C/2.16kg و (gr/10min) استحکام ضربه ایزود شکاف دار (J/m) مدول خمشی (MPa) کرنش تسلیم (%)
HP432Cقالب گیری دمشی۰/۳۲۰۰ ۱۳۵۰۳۴
RP344R قالب گیری دمشی۲۵۵۵ ۱۱۰۰۱۰
HP500Pتزریق۱۷۳۰۱۵۵۰۱۲
HA701Tتزریق۴۵۲۸۲۰۵۰۶
کاربرد گریدهای مختلف پلی پروپیلن
شکل۶- کاربرد گریدهای مختلف پلی پروپیلن

همان گونه که در جدول های بالا مشخص است، برای فرایند شکل دهی پلاستیک ها از گریدهای مختلف استفاده می شود.

مزایا و معایب قالب گیری دمشی

قالب گیری دمشی مانند روش های دیگر شکل دهی پلاستیک ها، مزایا و معایب خاص خود را دارد که به صورت گذرا در مقاله قبل به برخی از آن ها اشاره شد. در جدول زیر این مهم به طور کامل تری بررسی شده است:

جدول۳– مزایا و معایب فرایندهای قالب گیری دمشی [۱]

فرایندمزایامعایب
اکستروژنابزارآلات ارزان تر (۳۰-۴۰%)بهره وری پایین
اکستروژنسرعت تولید بالاضایعات زیاد (۵-۴۰%)، به ویژه در ظروف با حجم کم
اکستروژنامکان تولید ظروف با دسته توخالی و دهانه گشاداحتمال وجود خطوط حدیده یا اکسترودر در محصول
اکستروژنقابلیت اکسترود کردن هم زمان چند مادهمحصول نیاز به پلیسه گیری دارد
اکستروژنقابلیت کنترل وزن؛ ایده آل برای نمونه سازیاحتمال رخ دادن پدیده “تورم حدیده”
تزریقی و تزریقی کششیبهره وری بالا (۹۳-۹۸%)ابزارآلات گران تر
تزریقی و تزریقی کششیضایعات کم تر از یک درصدمحدودیت در تولید ظروف با حجم زیاد
تزریقی و تزریقی کششیکنترل بهتر ضخامت دیواره قطعهمحدودیت در تولید ظروف با دهانه گشاد
تزریقی و تزریقی کششی نیاز به پلیسه گیری ندارد تولیدکننده کنترل کامل بر پروفایل دما ندارد

منابع:

[۱]. Samuel L.Belcher, practical guide to injection blow molding, CRC publication, 2007

[۲]. http://v1.petrochem-ir.net/en/product/polymers?page=hdpe.htm

[۳]. http://www.jppc.ir/

گرد آورنده:

حمیدرضا طیاری

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *