إنتاج التشكيلات الأولية (Preform) من PET من أكثر فروع القولبة بالحقن تطلبًا. فعلى الآلة نفسها تعمل 48 أو 72 بل 144 تجويفًا في آن واحد؛ ويُقاس زمن الدورة بالثواني، وأصغر انحراف في رطوبة المادة الخام ينعكس مباشرة على جودة المنتج.
نشرح في هذا الدليل أين يفترق إنتاج التشكيلات الأولية عن القولبة بالحقن القياسية، وما الذي يجب أن تنظر إليه عند اختيار الآلة، ولماذا يأتي التجفيف قبل كل معامل آخر.
لماذا يختلف PET عن القولبة بالحقن القياسية؟
| القولبة بالحقن القياسية | التشكيلة الأولية من PET | |
|---|---|---|
| عدد التجاويف | 1 – 16 عادة | 48 – 144 |
| زمن الدورة | 15 – 60 s | 8 – 15 s |
| درجة حرارة القالب | 40 – 120 °C | 5 – 15 °C (بارد) |
| تفاوت التجفيف | مرن | إلزامي وضيق |
| معيار الجودة | الأبعاد، السطح | الأبعاد، السطح + IV وAA والشفافية |
أبرز فرق هو درجة حرارة القالب: فقالب التشكيلات الأولية يُبقى باردًا عمدًا. والهدف أن يتجمد PET في حالة غير متبلورة (شفافة) قبل أن يتبلور. أما التشكيلة الأولية التي تبرد ببطء فتتبلور؛ فتصبح معتمة وهشة ولا تُنفخ كما ينبغي في مرحلة القولبة بالمط والنفخ.
1. التجفيف — يأتي قبل كل شيء
PET ماص للرطوبة: فهو يرتبط كيميائيًا بالرطوبة الموجودة في الهواء. وإذا عولج PET رطبًا يحدث التحلل المائي — فتنكسر السلسلة البوليمرية وتنخفض قيمة IV (اللزوجة الذاتية) للمادة.
لا يمكن عكس نتائج فقد IV:
- تصبح التشكيلة الأولية معتمة وتفقد شفافيتها
- تتوزع سماكة الجدار بشكل غير متساوٍ أثناء النفخ
- تنخفض مقاومة الزجاجة للضغط، فينشأ خطر الانفجار مع المشروبات الغازية
- تظهر خطوط فضية على السطح
شروط التجفيف
| المعامل | القيمة |
|---|---|
| درجة حرارة التجفيف | 160 – 180 °C |
| زمن التجفيف | 4 – 6 ساعات |
| نقطة الندى | −40 °C |
| الرطوبة المستهدفة | أقل من 0.005% (50 ppm) |
لا يمكن تحقيق هذه الشروط بمجفف عادي بالهواء الساخن. بل يلزم مجفف بالهواء الجاف (بالمادة الماصة) في نسخة عالية الحرارة — وقد صُممت سلسلة EasyDry HT لهذا النطاق تحديدًا (50 – 170 °C).
النقطة الحرجة: يجب ألا يلتقط PET المجفف الرطوبة في طريقه إلى الآلة. فيجب تغذيته من المجفف إلى الآلة عبر خط مغلق؛ أما PET المجفف المتروك في قادوس مفتوح فيستعيد الرطوبة خلال بضع ساعات. لذلك فإن نظام التغذية المركزي في خطوط التشكيلات الأولية ليس مسألة تفضيل بل ضرورة.
للمزيد حول الموضوع: تجفيف حبيبات البلاستيك واللدائن الماصة للرطوبة
2. قيمة AA (الأسيتالدهيد)
عند معالجة PET بدرجة حرارة عالية يتحرر الأسيتالدهيد. وتعطي هذه المادة الماء طعمًا حلوًا خفيفًا؛ وفي إنتاج زجاجات المياه تُعد قيمة AA من أهم معايير الجودة.
العوامل التي تزيد تكوّن AA:
- درجة حرارة مصهور أعلى من اللازم
- قص زائد في اللولب — تصميم لولب خاطئ أو سرعة عالية جدًا
- بقاء المادة في الأسطوانة زمنًا طويلًا
- مناطق ميتة ومادة راكدة في الممرات الساخنة
لذلك تستخدم آلات التشكيلات الأولية هندسة لولب خاصة بـ PET وتحكمًا دقيقًا في الحرارة. وفي تطبيقات زجاجات المياه يكون الهدف عادة أقل من 3 ppm.
3. الطن وعدد التجاويف
لأن قالب التشكيلات الأولية يضم تجاويف كثيرة، تكبر المساحة المسقطة الإجمالية بسرعة:
الطن المطلوب = المساحة المسقطة لتشكيلة أولية واحدة × عدد التجاويف × معامل الضغط داخل التجويف
في التشكيلات الأولية يؤخذ المعامل عند الحد الأعلى (0.6 – 0.8 طن/cm²)، لأن مسار التدفق الرقيق الطويل يتطلب ضغط حقن عاليًا.
نطاق إرشادي في التطبيق العملي:
| عدد التجاويف | الطن المعتاد |
|---|---|
| 24 – 32 تجويفًا | 250 – 350 طن |
| 48 تجويفًا | 350 – 450 طن |
| 72 تجويفًا | 450 – 550 طن |
| 96 تجويفًا فأكثر | 550 – 650 طن فأكثر |
تختلف القيمة النهائية باختلاف وزن التشكيلة الأولية ونوع العنق؛ ويجب اعتماد المساحة المسقطة التي يقدمها صانع القالب أساسًا.
4. قدرة التلدين — عنق الزجاجة الحقيقي
في إنتاج التشكيلات الأولية، ما يحد من الآلة عادة ليس الطن بل قدرة التلدين (kg/h). فملء 96 تجويفًا في دورة مدتها 8 ثوانٍ يعني أن على اللولب صهر المادة المطلوبة وتجهيزها في هذا الزمن.
الحساب بسيط:
الحاجة في الساعة (kg/h) = وزن الحقنة (g) × 3,600 / زمن الدورة (s) / 1,000
مثال: 48 تجويفًا × 25 g = حقنة 1,200 g، ودورة 10 ثوانٍ ← 432 kg/h.
يجب أن تكون قدرة التلدين في الآلة أعلى من هذه القيمة؛ فالعمل عند الحد يرفع سرعة دوران اللولب، وهذا بدوره يزيد حرارة القص وقيمة AA.
5. اللولب ووحدة الحقن
يختلف لولب PET عن اللولب القياسي:
- نسبة L/D من 22 – 24 — لصهر وتجانس كافيين
- نسبة انضغاط منخفضة — تمنع حرارة القص الزائدة
- هندسة بحاجز أو هندسة خاصة بـ PET
- حجم حقن كبير، لتغطية الحقنة متعددة التجاويف دفعة واحدة
تُحفظ درجة حرارة المصهور عادة في نطاق 275 – 295 °C. ويحدد قيمةُ AA الحدَّ الأعلى لدرجة الحرارة، ويحدد خطرُ نقص الحقن والتجمد الحدَّ الأدنى. وللقيم حسب المادة: جدول قيم معالجة المواد
6. الممرات الساخنة والقالب
في قالب تشكيلات أولية من 96 تجويفًا تمثل كل فوهة منطقة حرارة مستقلة. وانحراف في منطقة واحدة يؤثر في كل تشكيلة أولية تخرج من ذلك التجويف — ولا يُلاحظ ذلك إلا في مرحلة القولبة بالنفخ.
عند هذا الحجم يكون اختيار وحدة التحكم حرجًا: المراقبة الفردية والإنذارات لكل منطقة ضرورية. وتلبي سلسلة JETmaster TP هذه الحاجة في نطاق 24 – 240 منطقة.
وفي جانب القالب يكون توازن دوائر التبريد حاسمًا. فإذا وُجد فرق في درجة الحرارة بين التجاويف، تتباعد أوزان التشكيلات الأولية وسماكات جدرانها. وتحافظ أجهزة التحكم في درجة حرارة القالب على ثبات هذا التوازن.
7. جرعات اللون والمواد المضافة
في إنتاج التشكيلات الأولية تكون نسب اللون (الصبغة الزرقاء، حاجز الأشعة فوق البنفسجية UV) والمواد المضافة منخفضة جدًا — عادة في نطاق 0.1 – 1%. وعند نسب صغيرة كهذه يتحول انحراف الجرعات الحجمية مباشرة إلى اختلافات في اللون.
تزيل أنظمة الجرعات الوزنية هذا الانحراف لأنها تقيس بالوزن؛ كما تخفض استهلاك الماستر باتش إلى المستوى المطلوب فعلًا.
8. سلسلة DKM PET
سلسلة DKM PET آلات من الجيل الثالث صُممت لإنتاج التشكيلات الأولية:
| الطراز | قوة الإغلاق |
|---|---|
| DKM-250PET | 2,500 kN |
| DKM-350PET | 3,500 kN |
| DKM-450PET | 4,500 kN |
| DKM-550PET | 5,500 kN |
| DKM-650PET | 6,500 kN |
الخصائص المشتركة للسلسلة: لولب PET بنسبة L/D 24، وقيمة AA منخفضة بفضل التحكم في الحرارة بنظام PID، وقدرة تلدين عالية، ومسافة واسعة بين الأعمدة تناسب القوالب متعددة التجاويف.
قائمة التحقق
عند إنشاء خط تشكيلات أولية، تحقق بهذا الترتيب:
1. سعة المجفف — هل تغطي استهلاكك في الساعة بزمن مكوث من 4 – 6 ساعات؟ 2. نقطة الندى — هل تُقاس، وهل تتحقق −40 °C؟ 3. خط التغذية المغلق — هل تصل المادة المجففة إلى الآلة دون أن تلتقط الرطوبة؟ 4. قدرة التلدين — هل هي أعلى من قيمة kg/h التي حسبتها؟ 5. الطن — هل أُجري حساب عدد التجاويف × المساحة المسقطة؟ 6. عدد مناطق الممرات الساخنة — هل يغطي كل فوهات القالب؟ 7. تبريد القالب — هل قيس فرق درجة الحرارة بين التجاويف؟ 8. دقة الجرعات — هل هي وزنية للمواد المضافة منخفضة النسبة؟
لاختيار الآلة والمعدات المساعدة لخط التشكيلات الأولية لديك، يمكنك استشارة فريق الدعم الفني.
بعد اتضاح الطن وعدد التجاويف لإنتاج التشكيلات الأولية، يمكنك الانتقال إلى جانب الآلة: فالسلسلة الخاصة بـ PET والأطنان البديلة مدرجة ضمن سلاسل ماكينات حقن البلاستيك.