نگاهي به چشم انداز سرپوش و درب بطري ها

به طور خلاصه، فرآيند قالب گيري تزريقي توليد درب هاي پلاستيكي بطري ها به اين شكل است كه دانه هاي بسپارهاي گرمانرم و گرماسخت پس از ورود به دستگاه بر اثر حرارت ذوب شده و با اعمال فشار توسط ماردان در حال چرخش به مذاب يكنواختي تبديل مي شود كه آماده ورود به حفره هاي تزريق جهت قالب گيري به شكل هاي مختلف است.

پس از پايان مرحله قالب گيري، قالب خنك و سپس باز مي شود.جهت تسريع اين فرآيند در تهيه درپوش و درب بطري‌ها، از قالب‌هايي استفاده مي شود كه چندين حفره داشته باشد، به طوري كه بتوان در هر دقيقه هزاران قطعه را با هم توليد كرد.

در گذشته فرآيند قالب گيري فشاري براي توليد اينگونه قطعات، به خصوص براي توليد نوع خاصي از درب نوشيدني، از جايگاه ويژه اي برخوردار بود. در اين فرآيند مذاب پلاستيكي اكسترود شده تحت فشار، وارد يك حفره اي با شكل مورد نظر شده و پس از شكل گيري خارج مي شود. در سالهاي اخير، استفاده از روش قالب گيري تزريقي راه حل بهتري براي رفع محدوديت هاي قالب گيري فشاري براي توليد قطعاتي از جمله در بطري هاي آب، بوده است.

توليد كنندگان درپوش ها روزانه توليد ميليوني دارند، بنابراين براي توجيه اقتصادي چنين فعاليتي نياز است تا از دستگاههايي استفاده كنند كه كارايي بالا نيز داشته باشد. همچنين با توجه به اينكه نيازهاي روزمره (مانند استفاده از بسته بندي هاي گندزدايي شده و يا بسته مقوايي هاي سر شيرواني و يا درپوش هاي ورزشي) مدام در حال تغيير و به روز شدن هستند، نياز است تا اين صنايع بر روي سامانه هاي قالب گيري تزريقي كامل تري سرمايه گذاري كنند تا بتواند متعاقبا پاسخ گوي اين تغيير الگوي جامعه مصرفي در زمينه تغيير روش هاي بسته بندي نيز باشند. نكته حائز اهميت در اين ميان آن است كه قالب گيري تزريقي درپوش ها ضايعات توليدي چنداني ندارد. همچنين از ديدگاه پايداري توسعه نيز، براي توليد چنين قطعاتي مي توان از پلاستيك هاي زيست سازگار استفاده كرد و پسماند آنها را مجددا براي توليد بازيابي كرد.

درپوش هاي پلاستيكي به دليل مقرون به صرفه بودن، آسان بودن در طريقه مصرف، مقاومت در برابر خرد شدن در بازار مصرف جايگاه خوبي دارند. جنس اين قطعات غالبا پروپیلن است ولي در برخي موارد، HDPE نيز بكار مي رود كه مقرون به صرفه تر هم هست. از آنجاييكه قيمت مواد اوليه همواره حائز اهميت بوده است، در چند سال اخير در زمينه توليد اينگونه قطعات رويكرد به سمتي سوق كرده است كه بتوان درپوش هايي با ضخامت و وزن كمتر توليد كرد. از ديدگاه فرآيندي، توليد قطعات با ضخامت كمتر مستلزم فشار اعمالي بالاتر، گردش سريع تر پره ها، سرمايش سريعتر و اصلاح روش پرانش قطعه و محل گلويي است.

مجموعه صنعتي Sumitomo (SHI) Demag تلاش دارد تا بتواند با رفع محدوديت هاي موجود، كاهش قيمت ها، افزايش پايداري و افزايش ظرفيت هاي توليد، درپوش هايي بسيار سبك را توليد كند. يكي از توليدكنندگان مطرح درب بطري هاي آب توانسته است با نصب يكي از دستگاههاي قالب گيري تزريقي EIExis SP ساخت شركت Demag Sumitomo) SHI) تعداد 72 عدد درب HDPEرا تنها ظرف 5/2 ثانيه توليد كند. اين دستگاه با نيروي گيره Kn 3000 كار كرده و حاوي 72 عدد حفره است كه مي تواند درپوشي 28 ميليمتري به وزن 6/1 گرم را توليد كند.

دستگاه EIExis SP از تركيب يك واحد گيره هيدروليكي خودكار براي تنظيم دقيق حركات، يك خازن هيدروليكي (Hydraulic accumulator) براي اعمال آهنگ تزريق بالا و يك موتور ماردان الكتريكي (Electric screw drive) تشكيل شده است. در سامانه بكار رفته، قطر ماردان 70 ميليمتر و نسبت طول به قطر آن 25 به 1 است. استفاده از چنين فناوري تركيبي اين قابليت را فراهم مي كند تا در هر چرخه توليد به مدد اعمال قابليت كنترلي NC5 در ماشين و Active Adjust بدون نياز به استفاده از سامانه كشويي، بتوان با تغيير پارامترهاي فرآيندي مورد نظر، توليد را بهينه كرد. چرخه زماني در دستگاهي با چنين ويژگي به 2/5 ثانيه رسيده و متعاقباً هم بازده بالاي توليد و هم توجيه اقتصادي در بر خواهد داشت. دستگاه EIExis SP با اعمال نيروي فشاري بين 150-750 تن، حداكثر 1120 ميليمتر فاصله بين ميل راهنماها و گنجايش 5/2 كيلوگرم ماده اوليه تزريق، ظرفيت توليد متنوعي را براي توليدكنندگان فراهم آورده است. امروزه توليدكنندگان درپوش ها سعي دارند تا با سرمايه گذاري اوليه روي دستگاههاي قالب گيري تزريقي با كارايي بالا سرمايه گذاري كنند.

دستگاه قالب گيري تزريقي Allrounders ساخته شده توسط شركت Arburg با قابليت استفاده در صنايع بسته بندي و به خصوص توليد درپوش ها و درب بطري ها داراي توان توليدي بالا و مصرف پايين انرژي است. آندرياس رايش، مدير فروش شركت Arburg درباره اين محصول مي گويد «ما علاوه بر فروش اين محصولات از مشتريان خود در زمينه بهره برداري كامل اين محصول و پشتيباني قطعات جانبي آن با استفاده از تيمي مجرب شامل گروه مهندسي، در اقصي نقاط دنيا حمايت مي كنيم»

در زمينه صنايع بسته بندي، اين دستگاه شامل دو سري محصول الكتريكي (A) و تركيبي (B) است كه در آنها كليه ملزومات شامل نيروي گيره، فاصله بين ميل راهنماها، و ميزان بازشدن دو كفه قالب از هم براي اين كاربرد ويژه مد نظر قرار گرفته است. از اينرو دستگاههاي توليدي داراي نيروي گيره 1800، 2300، 2900، 3700 و 4600 كيلونيوتن بوده كه براي واحدهاي بزرگ تزريق قابل استفاده هستند.

بدنه اين دستگاه سخت و طويل و از جنس فولاد ضد زنگ است كه باعث مي شود اين دستگاه بتواند مقاومت خوبي را برابر فشار فرآيندي بالا به هنگام قالب گيري قطعات سنگين از خود نشان دهد. همچنين توامان كردن واحد گيره مفصلي با موتور الكتريكي سروو باعث سريعتر باز و بسته شدن قالب و متعاقبا كوتاهتر شدن فاصله زماني بين چرخه هاي توليد شده است. از سويي ديگر اين فواصل زماني بين چرخه ها باعث استفاده بهتر از انرژي نيز مي شود. علاوه بر اين تحقيقات نشان مي دهد كه اين سامانه در مقايسه با گيرش هيدروليك، مي تواند تا 30 درصد مصرف انرژي را كاهش دهد.

شركت Arburg براي اطمينان از كارايي خوب نرم سازي براي توليد درپوش ها، براي ماشين تا 4 واحد تزريق را تعبيه كرده است. استفاده از موتورهاي برقي سروو براي خوراك دهي باعث مي شود تا زمان كلي هر چرخه و اعمال ماده اوليه كوتاهتر و سرعت توليد بالاتر رود. علاوه بر اين استفاده از ماردان سدگر باعث يكنواخت شدن مذاب تزريقي مي شود. براي تزريق از فناوري خودكار الكتريكي و هيدروليكي استفاده مي شود. فرآيند خوراك دهي به دستگاه ديناميكي بوده و مكان كم و زياد كردن سرعت ماده اوليه را فراهم مي كند. اين مزيت در كنار سرعت بالاي تزريق (تا 500 ميليمتر بر ثانيه) باعث افزايش سرعت توليد مي شود. همچنين براي بهينه سازي بيشتر سرعت توليد، طبق استانداردها مي توان تزريق را همزمان با بسته شدن قالب انجام داد. بنابراين براي كوتاه كردن چرخه فرآيندي در هر بار روش هاي مختلفي را با بكارگيري اين دستگاه مي توان بكار برد.

همانطور كه قبلا هم مطرح شد كاهش ضخامت درپوش ها از جمله پارامترهاي مهم است كه خوشبختانه دستگاه Allrounders با تعبيه يك قطعه جانبي اين امكان را نيز فراهم مي كند.

براي كاهش بازه زماني بين چرخه ها مي توان از يك سامانه روباتيك نيز براي باز كردن قالب استفاده كرد. براي ايجاد حركت بادي قالب نيز مي توان از خوشه شيرهايي استفاده كرد. از آنجايي كه پرانش قطعات از قالب نيز اهميت ويژه اي دارد براي اينكار از يك پران برقي سروو استفاده مي شود كه نيروي لازم براي خارج سازي قطعات را تا 250 كيلو نيوتن افزايش مي دهد. مراحل خارج سازي ماده از قالب و باز كردن قالب مي تواند همزمان با هم صورت گيرد. افزايش سرعت ماردان توأمان با كاهش فواصل زماني خوراك دهي و متعاقباً چرخه زماني مي وشد.

پارامترهاي آغازين راه اندازي فرآيند ممكن است به پيچيدگي كاربرد دستگاه بيفزايد. ولي توالي گرمايش در دستگاههايي با قالب چندين حفره اي  در ابتداي توليد باعث ايمن شدن و تسريع راه اندازي اوليه مي شود.