قالب‌گیری بادی فرایندی است که در تولید قطعات پلاستیکی توخالی مانند بطری‌ها به کار می‌رود.
اصول عمل‌کرد قالب‌گیری بادی
در فرایند قالب‌گیری بادی، یک «تیوب» (tube) اکسترود شونده با دمای بالا میان دو قالب باز قرار می‌گیرد. این لوله «پاریسون» (parison) نامیده می‌شود. شیرهای هر دو قالب به یکدیگر به قدری نزدیک می‌گردند که قالب‌ها تیوب را احاطه کنند.
قسمت انتهایی پایین پاریسون آب‌بندی می‌گردد. پلاستیک مذاب با کمک هوای فشرده وارد قالب می‌شود. با بسته‌شدن قالب‌ها، قسمت پایینی پاریسون جوش می‌خورد. فشار هوا در این فرایند از حدود 0.7 تا ۱۰ بار متغیر است. این فشار لوله را به سمت دیواره‌های قالب هل می‌دهد. سپس ماده‌ی مورد استفاده در قالب تا دمای اتاق خنک و قالب باز می‌شود. روش قالب‌گیری بادی را می‌توان با عملیات دستی ساده تا فراین‌دهای پیچیده‌ی خودکار انجام داد. روش‌های مختلفی از فرآیند قالب‌گیری بادی در صنعت شامل موارد زیر وجود دارد:
- «قالب‌گیری بادی تزریقی» (Injection blow moulding)- پلی‌اتیلن 0035
- «قالب‌گیری بادی اکستروژن» (Extrusion blow moulding) پلی‌اتلین EX3
- «قالب‌گیری بادی چندلایه» (Multilayer blow moulding) پلی‌اتلین BL3
در قالب‌گیری بادی چندلایه، به طور کلی از یک ساختار چندلایه استفاده می‌شود. از نمونه کاربردهای معمول برای این نوع قالب‌گیری بادی می‌توان به تولید بسته‌بندی ظروف پلاستیکی برای مواد غذایی و نوشیدنی اشاره کرد.
قالب‌گیری بادی در ساخت بطری‌های پلاستیکی و اسباب‌بازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ظروف توخالی تنها با این فرایند تولید می‌شوند. قالب‌گیری بادی چندلایه نیز در صنایع آرایشی و دارویی کاربرد گسترده‌ای دارد.
معمولا قطعات توخالی با دیواره‌های نازک با استفاده از فرایند قالب‌گیری چرخشی تولید می‌گردد. در این روش یک مقدار معین از پلیمر در یک قالب فلزی با دیواره نازک قرار داده و در مرحله‌ی بعد قالب بسته می‌شود. سپس همزمان با گرم شدن، قالب حول دو محور عمود به یکدیگر می‌چرخد.
چرخش باعث ته‌نشینی و چسبیدن پودر پلیمری روی دیواره‌های قالب می‌گردد. پس از حرارت دادن و پختن، قالب در حالی که هنوز می‌چرخد، سرد می‌شود. خنک‌سازی قالب معمولا به وسیله اسپری کردن هوا و آب انجام می‌گردد. پس از آن چرخش متوقف و اجزای قالب برداشته می‌شود.
در این نوع قالب‌گیری یک قالب فلزی با دیواره نازک مورد استفاده قرار می‌گیرد. این قالب از دو قطعه ساخته شده و حول محور عمودی می‌چرخد. مقداری اندازه‌گیری شده از مواد پلاستیکی پودر شده را درون قالب قرار می‌دهند. سپس قالب گرم شده و می‌چرخد. اکثر مواد «ترمو‌پلاستیک» (thermoplastics) و بعضی از انواع مواد «ترموست» (thermosets) با استفاده از قالب‌گیری چرخشی می‌توانند به قطعات بزرگ توخالی تبدیل شوند. قالب‌گیری چرخشی همچنین برای تولید قطعات با اشکال توخالی و ضخامت دیواره بسیار کم در حدود 0.4 میلی‌متر استفاده می‌گردد. به علاوه با استفاده از این فرایند می‌توان قطعات بزرگتر با قطر 4 متر نیز تولید کرد. سطوح بیرونی قطعات تولیدی دقیقا مشابه سطوح داخلی قالب شکل می‌گیرد. در این فرایند زمان و دما نقش حیاتی ایفا می‌کنند.
کاربرد قالب‌گیری چرخشی یا دورانی
معمولا در ساخت ظروف پلاستیکی بزرگ پلی‌اتیلنی از این روش استفاده می‌شود. ساخت سطل، قایق، کشتی و خانه با استفاده از این فرآیند بسیار ساده است. در تولید مخازن ذخیره با اندازه‌های مختلف و «پوسته‌ی توپ فوتبال» (Football bladder) نیز می‌توان از این روش استفاده کرد.
ماشین تزریق پلاستیک بادی دستگاهی است که مواد اولیه نظیر پلیمر و رزین طی پروسه قالب‌گیری بادی در آن به شکل تیوب درون حفره قالب جای داده شده و با هوای فشرده پر می‌شود تا شکل حفره قالب را به خود گرفته و خنک و سخت شود. هر گونه قطعه توخالی از جنس پلاستیک را می‌توان با قالب‌گیری در ماشین تزریق پلاستیک بادی تولید کرد.
قطعات تولید شده در ماشین تزریق پلاستیک بادی، محدود به بطری‌هایی با تنها یک ورودی با قطر کمتر از ابعاد کلی بدنه نیست. این تنها یکی از رایج‌ترین اشکالی است که برای بسته بندی محصولات مورد استفاده قرار می‌گیرد. انواع دیگری از قطعات تولید شده با قالب‌گیری تزریقی بادی نیز وجود دارد که از آن جمله می‌توان به این موارد اشاره کرد: محفظه‌های حجیم صنعتی، تجهیزات باغبانی و چمن‌زنی، محصولات پزشکی، قطعات زیرکاپوت خودرو، و قطعات پلاستیکی لوازم خانگی برقی.
مفهوم اولیه قالب‌گیری بادی برگرفته از پروسه شیشه‌سازی است. در گذشته نیز روشی برای قالب‌گیری پلیمر سلولوید و تولید قطعات وجود داشت. روش‌های اولیه و مواد بکارگرفته برای تولید قطعات با تزریق بادی، بسیار ابتدایی و برای تولید انبوه نامناسب بود. اولین دستگاه‌های تزریق پلاستیک بادی تا اواخر دهه ۱۹۳۰ میلادی و برای تولید بطری‌های قالب‌گیری شده از طریق تزریق بادی مورد استفاده قرار گرفتند. با تولید پلی‌اتیلن‌های با چگالی بالا، استفاده از ماشین تزریق پلاستیک بادی رایج شد و محصولات تولید شده با این دستگاه در اروپا و آمریکا در حد انفجاری افزایش یافت.
سه روش اصلی قالب‌گیری بادی عبارت اند از: قالب‌گیری بادی اکستروژن، قالب‌گیری بادی تزریقی و قالب‌گیری بادی تزریقی کششی.
در دستگاه تزریق پلاستیک بادی، پلیمر به صورت تزریقی به درون یک هسته در حفره قالب هل داده شده تا تیوب توخالی را تشکیل دهد. پس از آن تیوب به دور یک میله هسته‌ای می‌چرخد تا به ایستگاه دمش رسیده و پس از شکل‌گیری خنک شود. از این پروسه معمولاً برای تولید بطری‌های کوچک ۵۰۰ میلی‌لیتری و در تعداد انبوه استفاده می‌شود. این پروسه دارای سه مرحله اصلی تزریق، دمیدن و خروج است که همه این مراحل در یک دستگاه یک‌پارچه انجام می‌شود. قطعات تولید شده با این روش با ابعاد دقیق خارج شده و توانایی تحمل سخت‌ترین فشارها را دارند. همچنین قطعات تولید شده در ماشین تزریق پلاستیک بادی به دلیل عدم استفاده از مواد اضافی، بسیار مقرون به صرفه هستند.
ماشین تزریق پلاستیک بادی کششی از انواع دیگر این دستگاه است که کارکردی مشابه نوع اصلی دارد. برای مثال پروسه تولید قطعات در این ماشین شباهت زیادی به پروسه توصیف شده در بالا دارد. تیوب تولید شده در این دستگاه نیز با باد پر می‌شود ولی پیش از آخرین مرحله شکل‌گیری، تیوب هم به صورت طولی و هم به صورت شعاعی کش داده شده و شکل می‌گیرد. پلیمر‌های مورد استفاده در این دستگاه نیز از انواعی است که تحمل کشش را داشته و شکل نهایی را حفظ می‌کند. کشش قطعات موجب می‌شود که محصولات نهایی سبک و در عین حال مقاوم باشند ولی تنوع محصولات تولید شده در این دستگاه نیز محدود است.
همه ماشین‌های تزریق پلاستیک بادی بر پایه لوله و اکسترودری ساخته شده که پلیمر را ذوب می‌کنند. پلیمر مذاب از طریق ناودانه‌ای داغ به نازل‌ها و از آن‌جا به حفره حرارت داده شده قالب و پین مرکزی تزریق شده تا شکل خارجی را به خود بگیرد. حفره، این قطعه را دور یک میله هسته‌ای که درون قطعه را می‌سازد قرار می‌دهد. پس از پروسه خنک‌سازی، قالب بادی باز شده و میله هسته‌ای به سمت خروجی می‌چرخد. قطعه از میله مرکزی جدا شده و مورد آزمایش قرار می‌گیرد.
قالب ممکن است دارای سه تا شانزده حفره باشد که تعدادشان بسته به نوع و اندازه محصول نهایی، متفاوت است. سه ردیف میله هسته‌ای نیز وجود دارد که می‌توان پروسه تزریق، دمش و خروج را به صورت مداوم با آن انجام داد.
تولیدی‌های پلاستیک که از ماشین تزریق پلاستیک بادی استفاده می‌کنند ملزم به استفاده از ترمو‌پلاستیک‌ها هستند. پلی‌اتیلن، پلیمر انتخابی تزریق بادی است چرا که چگالی و وزن مولکولی بالایی دارد.
محفظه‌های نگهدارنده مواد غذایی حجم زیادی از محصولات تولید شده از مواد اولیه دستگاه تزریق پلاستیک بادی تشکیل می‌دهند. ولی کمپانی‌های مختلف از این دستگاه برای تولید محصولات دیگر نیز استفاده می‌کنند که از آن جمله می‌توان به بشکه‌های ۵۵ گالونی حمل مایعات و پودرها، تانکرهای نگهدارنده ۲۰۰۰ گالونی، باک بنزین خودروها، اسباب‌بازی‌ها، و قایق‌ها و شناور‌ها اشاره کرد. دقت محصولات تولید شده در ماشین تزریق پلاستیک بادی نیز بالا است.از جمله پلیمر‌های مورد استفاده در ماشین تزریق پلاستیک بادی می توان به این موارد استفاده کرد: پلی‌اتیلن با چگالی بالا، پلی‌اتیلن با چگالی پایین، پلی‌پروپیلین، پلی‌استر، پی‌ای‌تی، پلی‌وینیل کلراید یا پی‌وی‌سی، نایلون، ای‌وی‌ای، تی‌پی‌ای، سی‌او‌سی، پلی کربنات، پلی استیرین، ای‌بی‌اس و غیره.
قالب‌گیری بادی فرایندی است که در تولید قطعات پلاستیکی توخالی مانند بطری‌ها به کار می‌رود.
اصول عمل‌کرد قالب‌گیری بادی
در فرایند قالب‌گیری بادی، یک «تیوب» (tube) اکسترود شونده با دمای بالا میان دو قالب باز قرار می‌گیرد. این لوله «پاریسون» (parison) نامیده می‌شود. شیرهای هر دو قالب به یکدیگر به قدری نزدیک می‌گردند که قالب‌ها تیوب را احاطه کنند.
قسمت انتهایی پایین پاریسون آب‌بندی می‌گردد. پلاستیک مذاب با کمک هوای فشرده وارد قالب می‌شود. با بسته‌شدن قالب‌ها، قسمت پایینی پاریسون جوش می‌خورد. فشار هوا در این فرایند از حدود 0.7 تا ۱۰ بار متغیر است. این فشار لوله را به سمت دیواره‌های قالب هل می‌دهد. سپس ماده‌ی مورد استفاده در قالب تا دمای اتاق خنک و قالب باز می‌شود. روش قالب‌گیری بادی را می‌توان با عملیات دستی ساده تا فراین‌دهای پیچیده‌ی خودکار انجام داد. روش‌های مختلفی از فرآیند قالب‌گیری بادی در صنعت شامل موارد زیر وجود دارد:
- «قالب‌گیری بادی تزریقی» (Injection blow moulding)- پلی‌اتیلن 0035
- «قالب‌گیری بادی اکستروژن» (Extrusion blow moulding) پلی‌اتلین EX3
- «قالب‌گیری بادی چندلایه» (Multilayer blow moulding) پلی‌اتلین BL3
در قالب‌گیری بادی چندلایه، به طور کلی از یک ساختار چندلایه استفاده می‌شود. از نمونه کاربردهای معمول برای این نوع قالب‌گیری بادی می‌توان به تولید بسته‌بندی ظروف پلاستیکی برای مواد غذایی و نوشیدنی اشاره کرد.
قالب‌گیری بادی در ساخت بطری‌های پلاستیکی و اسباب‌بازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ظروف توخالی تنها با این فرایند تولید می‌شوند. قالب‌گیری بادی چندلایه نیز در صنایع آرایشی و دارویی کاربرد گسترده‌ای دارد.
معمولا قطعات توخالی با دیواره‌های نازک با استفاده از فرایند قالب‌گیری چرخشی تولید می‌گردد. در این روش یک مقدار معین از پلیمر در یک قالب فلزی با دیواره نازک قرار داده و در مرحله‌ی بعد قالب بسته می‌شود. سپس همزمان با گرم شدن، قالب حول دو محور عمود به یکدیگر می‌چرخد.
چرخش باعث ته‌نشینی و چسبیدن پودر پلیمری روی دیواره‌های قالب می‌گردد. پس از حرارت دادن و پختن، قالب در حالی که هنوز می‌چرخد، سرد می‌شود. خنک‌سازی قالب معمولا به وسیله اسپری کردن هوا و آب انجام می‌گردد. پس از آن چرخش متوقف و اجزای قالب برداشته می‌شود.
در این نوع قالب‌گیری یک قالب فلزی با دیواره نازک مورد استفاده قرار می‌گیرد. این قالب از دو قطعه ساخته شده و حول محور عمودی می‌چرخد. مقداری اندازه‌گیری شده از مواد پلاستیکی پودر شده را درون قالب قرار می‌دهند. سپس قالب گرم شده و می‌چرخد. اکثر مواد «ترمو‌پلاستیک» (thermoplastics) و بعضی از انواع مواد «ترموست» (thermosets) با استفاده از قالب‌گیری چرخشی می‌توانند به قطعات بزرگ توخالی تبدیل شوند. قالب‌گیری چرخشی همچنین برای تولید قطعات با اشکال توخالی و ضخامت دیواره بسیار کم در حدود 0.4 میلی‌متر استفاده می‌گردد. به علاوه با استفاده از این فرایند می‌توان قطعات بزرگتر با قطر 4 متر نیز تولید کرد. سطوح بیرونی قطعات تولیدی دقیقا مشابه سطوح داخلی قالب شکل می‌گیرد. در این فرایند زمان و دما نقش حیاتی ایفا می‌کنند.
کاربرد قالب‌گیری چرخشی یا دورانی
معمولا در ساخت ظروف پلاستیکی بزرگ پلی‌اتیلنی از این روش استفاده می‌شود. ساخت سطل، قایق، کشتی و خانه با استفاده از این فرآیند بسیار ساده است. در تولید مخازن ذخیره با اندازه‌های مختلف و «پوسته‌ی توپ فوتبال» (Football bladder) نیز می‌توان از این روش استفاده کرد.
ماشین تزریق پلاستیک بادی دستگاهی است که مواد اولیه نظیر پلیمر و رزین طی پروسه قالب‌گیری بادی در آن به شکل تیوب درون حفره قالب جای داده شده و با هوای فشرده پر می‌شود تا شکل حفره قالب را به خود گرفته و خنک و سخت شود. هر گونه قطعه توخالی از جنس پلاستیک را می‌توان با قالب‌گیری در ماشین تزریق پلاستیک بادی تولید کرد.
قطعات تولید شده در ماشین تزریق پلاستیک بادی، محدود به بطری‌هایی با تنها یک ورودی با قطر کمتر از ابعاد کلی بدنه نیست. این تنها یکی از رایج‌ترین اشکالی است که برای بسته بندی محصولات مورد استفاده قرار می‌گیرد. انواع دیگری از قطعات تولید شده با قالب‌گیری تزریقی بادی نیز وجود دارد که از آن جمله می‌توان به این موارد اشاره کرد: محفظه‌های حجیم صنعتی، تجهیزات باغبانی و چمن‌زنی، محصولات پزشکی، قطعات زیرکاپوت خودرو، و قطعات پلاستیکی لوازم خانگی برقی.
مفهوم اولیه قالب‌گیری بادی برگرفته از پروسه شیشه‌سازی است. در گذشته نیز روشی برای قالب‌گیری پلیمر سلولوید و تولید قطعات وجود داشت. روش‌های اولیه و مواد بکارگرفته برای تولید قطعات با تزریق بادی، بسیار ابتدایی و برای تولید انبوه نامناسب بود. اولین دستگاه‌های تزریق پلاستیک بادی تا اواخر دهه ۱۹۳۰ میلادی و برای تولید بطری‌های قالب‌گیری شده از طریق تزریق بادی مورد استفاده قرار گرفتند. با تولید پلی‌اتیلن‌های با چگالی بالا، استفاده از ماشین تزریق پلاستیک بادی رایج شد و محصولات تولید شده با این دستگاه در اروپا و آمریکا در حد انفجاری افزایش یافت.
سه روش اصلی قالب‌گیری بادی عبارت اند از: قالب‌گیری بادی اکستروژن، قالب‌گیری بادی تزریقی و قالب‌گیری بادی تزریقی کششی.
در دستگاه تزریق پلاستیک بادی، پلیمر به صورت تزریقی به درون یک هسته در حفره قالب هل داده شده تا تیوب توخالی را تشکیل دهد. پس از آن تیوب به دور یک میله هسته‌ای می‌چرخد تا به ایستگاه دمش رسیده و پس از شکل‌گیری خنک شود. از این پروسه معمولاً برای تولید بطری‌های کوچک ۵۰۰ میلی‌لیتری و در تعداد انبوه استفاده می‌شود. این پروسه دارای سه مرحله اصلی تزریق، دمیدن و خروج است که همه این مراحل در یک دستگاه یک‌پارچه انجام می‌شود. قطعات تولید شده با این روش با ابعاد دقیق خارج شده و توانایی تحمل سخت‌ترین فشارها را دارند. همچنین قطعات تولید شده در ماشین تزریق پلاستیک بادی به دلیل عدم استفاده از مواد اضافی، بسیار مقرون به صرفه هستند.
ماشین تزریق پلاستیک بادی کششی از انواع دیگر این دستگاه است که کارکردی مشابه نوع اصلی دارد. برای مثال پروسه تولید قطعات در این ماشین شباهت زیادی به پروسه توصیف شده در بالا دارد. تیوب تولید شده در این دستگاه نیز با باد پر می‌شود ولی پیش از آخرین مرحله شکل‌گیری، تیوب هم به صورت طولی و هم به صورت شعاعی کش داده شده و شکل می‌گیرد. پلیمر‌های مورد استفاده در این دستگاه نیز از انواعی است که تحمل کشش را داشته و شکل نهایی را حفظ می‌کند. کشش قطعات موجب می‌شود که محصولات نهایی سبک و در عین حال مقاوم باشند ولی تنوع محصولات تولید شده در این دستگاه نیز محدود است.
همه ماشین‌های تزریق پلاستیک بادی بر پایه لوله و اکسترودری ساخته شده که پلیمر را ذوب می‌کنند. پلیمر مذاب از طریق ناودانه‌ای داغ به نازل‌ها و از آن‌جا به حفره حرارت داده شده قالب و پین مرکزی تزریق شده تا شکل خارجی را به خود بگیرد. حفره، این قطعه را دور یک میله هسته‌ای که درون قطعه را می‌سازد قرار می‌دهد. پس از پروسه خنک‌سازی، قالب بادی باز شده و میله هسته‌ای به سمت خروجی می‌چرخد. قطعه از میله مرکزی جدا شده و مورد آزمایش قرار می‌گیرد.
قالب ممکن است دارای سه تا شانزده حفره باشد که تعدادشان بسته به نوع و اندازه محصول نهایی، متفاوت است. سه ردیف میله هسته‌ای نیز وجود دارد که می‌توان پروسه تزریق، دمش و خروج را به صورت مداوم با آن انجام داد.
تولیدی‌های پلاستیک که از ماشین تزریق پلاستیک بادی استفاده می‌کنند ملزم به استفاده از ترمو‌پلاستیک‌ها هستند. پلی‌اتیلن، پلیمر انتخابی تزریق بادی است چرا که چگالی و وزن مولکولی بالایی دارد.
محفظه‌های نگهدارنده مواد غذایی حجم زیادی از محصولات تولید شده از مواد اولیه دستگاه تزریق پلاستیک بادی تشکیل می‌دهند. ولی کمپانی‌های مختلف از این دستگاه برای تولید محصولات دیگر نیز استفاده می‌کنند که از آن جمله می‌توان به بشکه‌های ۵۵ گالونی حمل مایعات و پودرها، تانکرهای نگهدارنده ۲۰۰۰ گالونی، باک بنزین خودروها، اسباب‌بازی‌ها، و قایق‌ها و شناور‌ها اشاره کرد. دقت محصولات تولید شده در ماشین تزریق پلاستیک بادی نیز بالا است.از جمله پلیمر‌های مورد استفاده در ماشین تزریق پلاستیک بادی می توان به این موارد استفاده کرد: پلی‌اتیلن با چگالی بالا، پلی‌اتیلن با چگالی پایین، پلی‌پروپیلین، پلی‌استر، پی‌ای‌تی، پلی‌وینیل کلراید یا پی‌وی‌سی، نایلون، ای‌وی‌ای، تی‌پی‌ای، سی‌او‌سی، پلی کربنات، پلی استیرین، ای‌بی‌اس و غیره.
دستگاه و بسته‌بندی پیلو پک در صنعت پلاستیک