نقدم لكم نحن المهندس منسي ‎مقالة بعنوان قوالب الحقن “Injection moulds“

يمكن القول أن أسلوب تصنيع البلاستيك بطريقة قوالب الحقن هو الأسلوب الشائع الاستعمال في تشكيل المواد البلاستيكية وهو أيضا واحد من أقدم الأساليب في هذا المجال.

ويمكن تلخيص أساسيات عملية الصب في قوالب بواسطة الحقن في الخطوات التالية:

• يملأ القادوس بحبيبات الراتنج المستخدم.
• يسخن الراتنج إلى الدرجة التي تجعله لينا وقابلا للتدفق.
• يدفع الراتنج المتدفق خلال الفونية إلى تجويف القالب (أنثى القالب).
• عندما يبرد القالب ينفصل نصفاه متباعدين.
• يطرد المنتج النهائي من القالب.

وقد توجد خطوات أقل أو أكثر من هذه الخمسة الأساسية حسب نوع وطراز ماكينة الحقن المستخدمة إلا أنها ولابد أن تتبع هذه الخطوات الأساسية، ونجد في الصور المرفقة بعض ماكينات الحقن وأنواع المنتجات المختلفة منها.

نوضح لكم نحن المهندس منسي مكائن الحقن في القوالب:

توجد مكائن الحقن في أحجام وقدرات مختلفة وقد تكون يدوية التشغيل أو تعمل بالكهرباء أو آلية أو نصف آلية كما أن الأنواع الحديثة منها تخضع لبرمجة الكمبيوتر، كما تختلف أنواعها حسب وزن المنتج النهائي وعزم المكبس الذي يقوم بربط نصفي القالب أثناء الحقن، ويتراوح وزن المنتج النهائي بين عدة جرامات إلى أكثر من عشرة كيلوجرام كما يصل عزم الربط بين نصفي القالب إلى أكثر من 2700 طن.

وتتكون ماكينة الحقن من وحدتين أساسيتين هما:

الوحدة الأولى: وحدة حقن البلاستيك الساخن وفيها:

• قادوس التغذية.
• اسطوانة الحقن الساخنة.
• كباس الحقن أو النظام اللولبي.

الوحدة الثانية: وحدة فتح وغلق نصفي القالب:

وتتكون من طنبور (صينية) ثابت يوضع عليه نصفي القالب وآخر متحرك هيدروليكيا.

وهناك تصميمات مختلفة لمكائن الحقن إلا أنها تعتمد أساسا على أحد النوعين التاليين:

• مكائن تستخدم دافعة الحقن.
• مكائن تستخدم الكباس اللولبي التبادلي.

والفرق بين النوعين في الطريقة التي يتم بها دفع المادة البلاستيكية الساخنة من داخل اسطوانة الحقن الساخنة عبر الفونية إلى القالب.

وبما أن النوع الثاني هو الأكثر شيوعا واستخداما فهو ما سنعني به في هذا الكتاب وذلك للميزات التالية:

• سرعة المشوار.
• انخفاض درجة حرارة الانصهار.
• سهولة امتزاج الصهير.

وفي مكان القلاووظ (اللولب) التبادلي تتم عملية حسب الخطوات التالية:

• توضع البودرة في القادوس لتسلك طريقها إلى اسطوانة الحقن خلال فتحة اتصال.
• تتقدم البودرة إلى الأمام نتيجة للحركة اللولبية للكباس والتي تدفع بها تحت ضغط عال إلى الجدران الساخنة للاسطوانة كي تنصهر ومع تزايد الضغط وتراجع اللولب تتجمع مزيد من البودرة المنصهرة تمهيدا لبدء دفعة الحقن.
• باندفاع اللولب إلى الأمام هيدروليكيا تحقن البودرة المنصهرة من خلال الفونية مرورا بعيون الصب والمجاري إلى تجاويف القالب المغلق.
• يظل تأثير ضغط الاندفاع فترة قصيرة تسمح للصهير المحقون بالثبات في القالب.
• يتراجع اللولب ويقل الضغط بينما يقوم الماء بتبريد القالب حيث تتماسك وتتصلب المادة المنصهرة بسرعة متخذة شكل القالب.
• يفتح القالب ويطرد المنتج النهائي من النصف المتحرك فيه إما بضغط الهواء أو بواسطة خابور طرد زنبركي.
• يغلق القالب مرة أخرى لبدء مشوار جديد.

نشرح لكم نحن المهندس منسي أشكال قوالب الحقن:

يتكون القالب المستخدم في مكائن الحقن من نصفين أحدهما ثابت وملتصق بالصينية الثابتة للماكينة ويتصل مباشرة بالفونية أثناء التشغيلة بينما النصف الآخر متحرك مع الصينية المتحركة ويتصل به عادة نظام طرد المنتج بضغط الهواء أو خوابير الطرد.

وهناك آلاف الأشكال لقوالب الحقن ذات الأحجام المتباينة وبعضها يعطي وحدة واحدة من المنتج والبعض الآخر قد يعطي وحدات متركزة في المشوار الواحد (خاصة الوحدات الصغيرة الحجم) حيث يقوم مصمم القالب بوضع عدة تجاويف فيه تحقن بالبلاستيك المنصهر في نفس المشوار وذلك بعمل مجاري في القالب تحمل الصهير من عنق الصب إلى كل تجويف على حدة عبر بوابة ذات فتحة أصغر من اتساع المجرى حتى تعطي امتلاء كاملا ومنتظم للتجويف وتسهل عملية فصل المنتج النهائي عن المجاري.

وتعرف المنتجات البلاستيكية المصنعة بمكائن الحقن من نقطة الحقن التي تظهر عليها وتكون غالبا عند خط الاتصال بين نصفي القالب أو في منتصف المنتجات الاسطوانية الشكل كالفناجين.

وتتميز طريقة الحقن في قوالب بالإنتاجية العالية وهذا عامل رئيسي في خفض تكلفة الإنتاج حيث نجد أن سعر القالب والماكينة مرتفعان جدا بالمقارنة بسعر الخام المستخدم في الحقن لذا يجب أن يكون الإنتاج غزيرا لتغطية هذه التكلفة العالية حين بيعه بسعر رخيص في الأسواق، ومعظم مكائن الحقن يمكنها إنتاج آلاف القطع البلاستيكية في الوردية الواحدة اعتمادا على وزن وحجم المنتج النهائي وزمن المشوار.

المعدات الثانوية المساعدة:

1- التلوين:

يتم تلوين حبيبات أو بودرة الراتنج في براميل للتغليب قبل وضعها في قادوس الماكينة وذلك بخلها بنسبة 1 – 5% صبغة مركزة باللون المطلوب.

2- التجفيف:

بعض المواد الثرموبلاستيكية (كالنايلون) تمتص الرطوبة من الجو مما يؤدي إلى ظهور فقاقيع مائية على سطح المنتج النهائي، لذا فإن الراتنج المستخدم يجب تسخينه إلى ما قبل درجة انصهاره لطرد بخار الماء منه قبل إدخاله في القادوس، ومعظم ماكينات الحقن الحديثة مزودة بوحدة تجفيف ملحقة بقادوس الماكينة.

3- التبريد:

لابد من استخدام نظام تبريد عبارة عن مواسير يجري بها تيار من الماء البارد المتجدد حول القالب لتبريده وامتصاص حرارة الصهير المحقون فيه مما يساعد على سرعة تماسك المنتج النهائي وبالتالي تقليل زمن المشوار.

4- الكسارة:

بما أن المواد الثرموبلاستيكية يمكن إعادة استخدامها لذا فإن النفايات الناتجة عن التشغيل كالقطع المعيبة أو الزوائد الناتجة عن التشذيب (محل فتحة الصب أو بواسطة كسارة مثقبية) يفضل اتصالها بالماكينة مباشرة (لمنع التلوث) حيث تقوم سكاكين التقطيع بقذف النفايات إلى الكسارة ثم تدفع الحبيبات الناتجة بالشفط إلى القادوس لتختلط بالحبيبات الجديدة متجهة جميعها إلى وحدة الحقن.

ويمكن تغذية الكسارة يدويا بواسطة العامل حيث توضع بجانب ماكينة الحقن إلا أن المشكلة الأساسية في الأسلوب اليدوي هي تلوث واتساخ الحبيبات الناتجة أثناء النقل.

حقن مواد الثرموست (مواد التصلد بالحرارة):

علمنا مما سبق أن مواد الثرموست تحتاج إلى الحرارة وليس التبريد لكي تتم بلمرتها إلى مواد صلبة.

ويمكننا بإجراء بعض التعديلات في ماكينات الحقن ذات اللولب التبادلي بأن نستخدم طريقة القولبة بالحقن لإنتاج قطع بلاستيكية من مواد الثرموست. ولعمل ذلك فإننا نقوم بتسخين مادة الثرموست في الاسطوانة إلى درجة حرارة تجعلها لينة (من 65 ْم إلى 115 ْم) ثم تحقن إلى القالب الساخن وتترك لتأخذ شكلها النهائي عند درجة حرارة (من 162 ْم إلى 204 ْم) وبعد تصلبها فإنها تطرد من القالب ساخنة.

ملاحظة هامة:

إذا ظلت مادة الثرموت في الاسطوانة لفترة أطول من اللازم أو إذا سخنت لفترة طويلة نسبيا فإنها تتصلب داخل الاسطوانة وتسبب انسداد وإعاقة حركة الماكينة.

ويتم تسخين الاسطوانة لهذه الماكينات المخصوصة بإحاطتها بالماء أو الزيت الساخنين، أما تسخين القالب فيتم بواسطة سخان كهربائي على شكل خرطوش يدخل في القالب للوصول به إلى درجة الحرارة المناسبة لتصلب مادة الثرموست داخله.

ومن أشهر مواد الثرموست التي يتم حقنها بهذه الطريقة الملامين واليوريا والفينولات.

وتتميز طريقة حقن مواد الثرموست عن غيرها من طرق التصنيع (كطريقة الضغط والنقل) بأنها ذات مشوار زمني قصير وتتفادى عمليات التسخين والتشكيل المسبق للتصنيع.

ملاحظة هامة:

نؤكد هنا ما سبق أن ذكرناه، وهو أن نفايات مواد الثرموست لا تصلح لإعادة الاستخدام بالتكسير.

الحقن في قوالب مع التفاعل:

وتشمل هذه الطريقة دفع نوعين من مواد الثرموست على شكل سائل داخل القالب حيث يتم تفاعلهما واستكمال بلمرتهما لإنتاج الشكل البلاستيكي النهائي.

فيوضع تياران من نوعين من سائل راتنج البولي يوريثان المتفاعل حقنا تحت ضغط كبير ( رطل / بوصة مربعة) في رأس الخلط حيث يندفعان إلى تجاويف القالب عبر بوابة، وبنزول خليط السائل إلى قاع القالب يطفو الهواء إلى أعلى خارجا من شق الاتصال بين نصفي القالب.

ويمر سائل اليوريثان بحالة هلامية قبل أن يتصلد، وعندما يتم التصلد بدرجة كافية فإنه يزال باليد أو بواسطة خوابير الطرد.

ويستغرق مشوار التصنيع بهذه الطريقة من دقيقتين إلى أربعة دقائق تقريبا، ويستغرق أن كمية السوائل الزائدة تطرد هي الأخرى خارجة من خط الانفصال في القالب ويجب إزالتها تماما من المنتج الخارج.

وتستخدم مادة خاصة لفصل القالب ترش بها جدرانه الداخلية قبل كل مشوار لتسهيل إزالة المنتج النهائي وحيث أن هذه المادة تسبب الانزلاق فيجب إزالتها من مسطح المنتج قبل تلوينه (عادة يحتاج الإنتاج بهذه الطريقة إلى تلوين) كأجزاء السيارات الخارجية والتي يجب إعطاؤها نفس لون السيارة.

وهذه الطريقة ذات مستقبل غير محدود، وقد تصبح إحدى أكبر وسائل التقنية في صناعات البلاستيك نظرا لكبر حجم المنتج النهائي وقلة التكاليف مقارنة بالطرق الأخرى سواء في صناعة البلاستيك أو الصناعات المعدنية كما أنها تحتاج إلى كمية ضئيلة من الطاقة وتكلفة الماكينات المستخدمة فيها أقل من ماكينات الحقن التقليدية.

مع تحياتنا و تمنياتنا بالتوفيق

شركة المهندس منسي للتغليف الحديث  –  ام تو باك

القاهرة مصر

ايميل

info@m2pack.com

الموقع الاليكتروني

www.m2pack.com

www.engineer-mansy.biz

موبايل:     –  01211116956   –   –  01211116958

تليفون ارضي0225880056   فاكس ارضي

وللإتصال من خارج مصر برجاء إضافة 002 كود مصر قبل الرقم