كيف يعمل فيلم البثق المдуف؟

تُستخدم أفلام البلاستيك بشكل واسع في تعبئة الأغذية، وتعبئة الصناعات، وأغطية الزراعة، والإمدادات الطبية ومجالات أخرى بين منتجات البلاستيك الحديثة. هناك العديد من الطرق لتصنيع أفلام البلاستيك، ومن بينها تُعد عملية النفخ (Blow Molding) عملية مهمة وشائعة الاستخدام، وتُستخدم على نطاق واسع لإنتاج منتجات أفلام حرارية مثل البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP). إذن، كيف تعمل عملية أفلام النفخ؟ وما هي خصائص تدفق هذه العملية، وهياكل المعدات، ومعايير التحكم؟ سيعمل هذا المقال على تحليل المبدأ العامل والعملية التقنية لأفلام النفخ بشكل منهجي.

1. ما هو فيلم البثق المدوَّر ?

الفيلم المُنفَّخ هو فيلم من البلاستيك يتمدد ويُشكَّل في الاتجاه الطولي والعرضي من خلال تسخين البلاستيك الحراري وصبه، ثم بثقه على شكل فيلم أنبوبي، ومن ثم تبريده وتمديده أثناء نفخ مركزه. ويتميز الفيلم المُنفَّخ عادة بخصائص ميكانيكية جيدة وقابلية للختم الحراري ومتانة، وهو واحدة من أكثر طرق إنتاج الأفلام شيوعاً.

2. مبدأ العمل

النواة الأساسية للفيلم المُنفَّخ هي عملية مستمرة من البثق والنفخ والتبريد والجذب واللف، وتُعتمد هذه العملية على التحكم الدقيق في المعدات وعلى سلوك المواد الخام الحرارية.
باختصار، مبدأ التشغيل الأساسي له هو كما يلي:

• تُسخَّن المواد الخام البلاستيكية (مثل حبيبات البولي إيثيلين) وتُذاب عبر مكبس بثق؛
• يتم بثق البلاستيك المنصهر من خلال رأس القالب لتشكيل كبسولة أنبوبية مصهورة؛
• يتم ضخ الهواء المضغوط إلى داخل الكبسولة الأنبوبية لنفخها وتحويلها إلى فقاعة فيلمية؛
• وفي الوقت نفسه، يُستخدم حلقة هوائية لتبريد الفقاعة من الخارج لجعلها تتماسك.
• يتم تمديد فقاعة الفيلم وتسويتها ولفها عبر الأسطوانة الجاذبة.
• لا تحقق هذه العملية تشكيل الفيلم فحسب، بل تتحكم أيضًا في سماكته وعرضه وشفافيته وخصائصه الميكانيكية في آنٍ واحد.

3. ميكانيكا عملية البثق بالفيلم المُنفَّخ

3.1 صهر البوليمرات لتشكيل الفيلم

تدخل حبيبات البوليمر إلى برميل الم extruder حيث تذيب المراوح الدوارة ومسخنات البرميل الراتنجات الحرارية عند درجة حرارة تتراوح بين 160-260°م. والحفاظ على تدرجات الحرارة ضمن نطاق ±5°م يضمن سلامة الجزيئات عبر مواد مثل البولي إيثيلين أو البولي بروبيلين أو النايلون.

3.2 إنشاء الفقاعات عن طريق النفخ الهوائي

يتم تمرير الهواء من خلال فتحة منتصف القالب لتحويل أنبوب البوليمر إلى فقاعة مُحكمة. وتُبرد الحلقات الهوائية المُوضعَة بعناية البنية، بينما تضبط الضغوط الداخلية قطر الفقاعة، مما يحدد خصائص الفيلم في الطبقات التي تصل إلى 40 طبقة.

3.3 ديناميكا تدفق المادة داخل القالب (الداي)

توزّع الموزعات ذات المغزل الحلزوني سرعة تدفق البوليمر بالتساوي على محيط القالب البالغ 360°، مما يمنع تشكّل خطوط اللحام والتغيرات في السمك (بتسامح ±5%). ويتم تحسين هندسة القوالب الحديثة باستخدام ديناميكا السوائل الحاسوبية بالنسبة للراتنجات مثل LLDPE.

3.4 معايير التحكم في العملية

تُعدّل الأنظمة التغذوية الآلية معدلات البثق بدقة تصل إلى 0.2٪ لضمان استقرار الفقاعة طوال فترات الإنتاج.

4. مبادئ تصميم أنظمة الحلقات الهوائية

توفر الحلقات الهوائية التبريد الخارجي الرئيسي من خلال توجيه تدفق الهواء بدقة. تحتوي الأنظمة الحديثة على عدة غرف تتحكم في طبقات درجة الحرارة، مما يحافظ على التبريد السطحي المتسق الضروري لإنتاج عالي السرعة.

4.1 آليات التبريد الداخلية للفقاعة

تقوم أنظمة التبريد الداخلي بالفقاعات (IBC) بتدوير الهواء المبرد عبر نواة الفقاعة، مما يضاعف كفاءة إزالة الحرارة مرتين. ويتيح ذلك سرعات بثق تزيد عن 30% مقارنة بالإعدادات التقليدية مع تقليل استهلاك الطاقة.

4.2 طرق التحكم في التبلور

تتطلب أفلام البولي إيثيلين معدلات تبريد تزيد عن 40°م/دقيقة للحد من نمو البلورات إلى أقل من 15 ميكرومتر. وفي الهياكل المبثوقة بشكل مشترك، تدير مناطق التبريد المتباينة تطور البلورات الخاصة بكل طبقة.

4.3 تحقيق سمك موحد

تسبب الانحرافات في درجة الحرارة التي تتجاوز 5°م تباينًا في السمك يزيد عن 8%. يحافظ نظام المراقبة بالأشعة تحت الحمراء في الوقت الفعلي مع مؤثرين أوتوماتيكيين للهواء على تحمل السمك ضمن معايير الصناعة ±3%.

5. تطبيقات الصناعة

5.1 ابتكارات في التعبئة

تسيطر أفلام البثق النفطي على تغليف المرنة بفضل أدائها المتنوع. تستفيد التطبيقات الخاصة بالمواد الغذائية من خصائص الحواجز المتفوقة، بينما تستخدم التغليف الطبي أفلامًا قابلة للتعقيم في الأكياس الوريدية وأغلفة الأدوات الجراحية.

5.2 الاستخدامات الزراعية والصناعية

تعتمد الزراعة على أفلام بثق نفطي متخصصة مثل أغطية الدفيئات والغطاءات المقاومة لأشعة الشمس فوق البنفسجية. وتتضمن الاستخدامات الصناعية حواجز بخارية للاستخدام في البناء وأكياسًا ثقيلة لحماية النقل.

الأسئلة الشائعة

1. ما هو فيلم البثق النفخي؟

بثق الأفلام النفخية هو عملية تشمل إذابة راتنج البوليمر ودفعه عبر قالب دائري لتشكيل فيلم أنبوبي مستمر، ثم يتم نفخه بالهواء ليصبح فقاعة.

2. ما هي المواد الشائعة الاستخدام في فيلم البثق النفخي؟

تشمل المواد الشائعة الاستخدام البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP) وكلوريد البوليفينيل (PVC)، وكل منها يوفر خصائص مختلفة مناسبة لتطبيقات متنوعة.

3. ما هي بعض تطبيقات الفيلم النفخي؟

تمتد التطبيقات من التعبئة المرنة والأفلام الزراعية إلى الأغطية الصناعية والتعبئة الطبية.

4. ما هي مزايا استخدام الفيلم النفخي مقارنةً بالفيلم الباثي في البثق؟

تتميز الأفلام المُنفَّخة عمومًا بمقاومة شد وثقب متفوقة، في حين تُعرف الأفلام المُصَبَّة بأنها أكثر وضوحًا وكفاءة في الإنتاج.