ایده ایجاد اشکال مفید متنوع با استفاده از هوا برای دمیدن مواد گرم شده برای اولین بار در حدود 3000 سال توسط کارگران شیشه سوری به کار گرفته شد. فرآیندی که سوری‌ها استفاده می‌کردند عبارت بود از قرار دادن یک لوله بلند در یک ظرف، واقع در یک کوره بلند با گاز مایع، برداشتن حباب شیشه‌ای مایع داغ سفید، چرخاندن آن، و در نهایت دمیدن در دهانه‌ای در انتهای دیگر لوله. . این فرآیند بعداً در اروپا در قرون وسطی به دلیل تقاضا برای بطری‌هایی که شامل و ارسال محصولاتی مانند شراب بود، اصلاح شد. مصری ها نیز سوابقی از قالب گیری دمشی در شست های سلطنتی و پیشرفت های بعدی بین 1700-1600 قبل از میلاد [1].

فرآیند قالب گیری دمشی به طور گسترده برای تولید ظروف توخالی استفاده می شود که از محصولات کالایی مانند بطری های نوشابه یا آب تا محصولات بسیار مهندسی شده مانند مخازن گاز یا محفظه های الکتریکی را شامل می شود. [1].

بازار جهانی محصولات قالب‌گیری بادی از اندازه مهمی برخوردار است، به‌ویژه برای پلاستیک‌های قالب‌گیری بادی، که برای آن در سال 2018 حدود 75 میلیارد دلار با پیش‌بینی 4.5 درصد بین سال‌های 2019 تا 2025 برآورد شد. تقاضاهای رو به رشد شامل ساخت و ساز، خودرو و صنایع بسته بندی با بازارهای سرب در برزیل، روسیه، هند، چین و آفریقای جنوبی و افزایش رشد در سال های اخیر در خاورمیانه و آسیا و اقیانوسیه [3].

در این مقاله با موارد زیر آشنا خواهید شد:

• تاریخچه قالب گیری بادی
• فرآیند قالب گیری دمشی
• انواع قالب گیری بادی
• روندهای آینده قالب گیری بادی

تاریخچه قالب گیری بادی

کاربرد رسمی قالب گیری دمشی با استفاده از سلولوئید و نیترات سلولوئیدی آغاز شد که برای تولید تعداد محدودی از محصولات استفاده می شد زیرا سلولوئید بسیار قابل اشتعال است. این فرآیند با اولین ماشین قالب گیری دمشی اتوماتیک توسط شرکت Plax در دهه 1930 تجاری شد. تا سال 1939، این شرکت ماشینی داشت که قادر به تولید 25000 بطری در روز بود و در سال 1945، استفاده از پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) را برای فشرده کردن بطری ها معرفی کرد.

در سال 1953، بازار محصولات قالب گیری بادی با ظهور پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) منفجر شد. معرفی پلی اتیلن ترفتالات (PET) در دهه 1970 همچنین امکان توسعه فرآیندهای کارآمدتر را فراهم کرد. تولید رزین های متنوع دیگر با گذشت زمان باعث شد تا طیف وسیعی از خواص مواد دیگر در دسترس باشد، ظاهر تجهیزات بزرگتر و قوی تر، که منجر به تولید طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و فنی می شود. [2].

فرآیند قالب گیری دمشی

فرآیند قالب گیری دمشی شامل تشکیل یک جسم توخالی با دمیدن واقعی یک استوانه توخالی ترموپلاستیک به نام پاریزون یا پریفرم به شکل حفره قالب است. پاریزون بین دو نیمه قالب باز ماده که به محصول مورد نظر در می آیند، انداخته می شود. هنگامی که پاریزون طول کافی داشت، حرارت داده می شود و با گاز تحت فشار، معمولاً هوا، در برابر قالب دمیده می شود. محصول تا زمانی که از قالب دمنده خارج شود خنک و متبلور می شود تا از تغییر شکل جلوگیری شود [1].

مواد معمولی مورد استفاده برای پردازش با قالب گیری بادی در جدول زیر نشان داده شده است.

میز 1. مواد پردازش شده توسط قالب گیری دمشی [6]

مواد	مخفف
پلی اتیلن (چگالی کم)	LDPE، LLDPE
پلی پروپیلن	PP
پلی اتیلن – ترفتالات	PET
کلرید پلی وینیل	پی وی سی
پلی اتیلن (چگالی بالا)	HDPE

انواع قالب گیری بادی

رایج ترین فرآیندهای قالب گیری بادی هستند قالب گیری دمشی اکستروژن، قالب گیری دمشی تزریقی، و قالب گیری کششی.

شکل 1. شکست روش های قالب گیری بادی

قالب گیری دمشی اکستروژن

قالب گیری دمشی اکستروژن فرآیندی است که در آن:

1. مواد ترموپلاستیک ذوب شده و به داخل لوله توخالی (پاریسون) اکسترود می شود.
2. قالب بسته است،
3. هوای فشرده به داخل پریسون پر کردن قالب دمیده می شود،
4. در نهایت پس از خنک شدن و کریستالیزه شدن محصول خارج می شود.

فرآیند اکستروژن بیشتر به دو دسته تقسیم می شود مداوم و متناوب فرآیندها در فرآیند پیوسته، پاریزون به طور مداوم اکسترود می شود و قالب برای تکمیل فرآیند باز و بسته می شود. از سوی دیگر، در فرآیند متناوب، مواد توسط اکسترودر جمع‌آوری شده و سپس به سمت قالب رانده می‌شوند.

اکستروژن رایج ترین روش در قالب گیری دمشی است و در ساخت محصولاتی مانند بطری شیر، بطری شامپو، کانال کشی خودرو، قوطی های آبیاری و سایر قطعات صنعتی استفاده می شود. از مزایای اصلی این روش می توان به هزینه پایین و سرعت تولید سریع و همچنین توانایی تولید هندسه های پیچیده اشاره کرد. برخی از محدودیت ها شامل تولید صرف قطعات توخالی و استحکام کم مواد است. هنگام استفاده برای تولید بطری های گردن پهن، پیرایش چرخشی مورد نیاز است [4][6].

قالب گیری دمشی تزریقی

قالب‌گیری دمشی تزریقی فرآیندی است که در آن مواد ذوب می‌شوند و به یک قالب با ابعاد دقیق تزریق می‌شوند تا زمانی که سرد شود و به شکل محصول مورد نظر جامد شود. این فرآیند شامل سه مرحله است: تزریق، دمیدن، و بیرون ریختن.

قالب گیری تزریقی عمدتاً برای تولید بطری ها، شیشه ها و ظروف در مقادیر زیاد استفاده می شود. این روش به دلیل محدودیت در میزان تولید کمتر رایج است و ترجیحاً برای محصولات کوچک مانند موارد پزشکی استفاده می شود. مزیت اصلی آن توانایی تولید گردن های پیچیده با دقت است. با این حال، از محدودیت تولید بطری های کوچک و استحکام کم در مانع رنج می برد [5].

قالب گیری کششی

در قالب‌گیری کششی، پاریزون به روشی مشابه قالب‌گیری بادی تزریقی تشکیل می‌شود، اما با این تفاوت که پس از انتقال به قالب دمشی، قبل از باد شدن، توسط هسته گرم شده و به سمت پایین کشیده می‌شود. روش کشش امکان استفاده از استحکام بیشتر در مواد را فراهم می کند.

قالب گیری کششی برای حجم های کم بسیار سودمند است و به دیواره قالب اجازه می دهد تا به شکل های مستطیلی و غیر گرد شکل بگیرد. با این حال، این روش محدودیت هایی در طرح بطری دارد. برای تولید قطعات تحت فشار داخلی یا با دوام بالا مانند بطری های نوشابه استفاده می شود [6].

روند آینده، رویداد آینده، روندی که در آینده پیش خواهد رفت

آینده قالب گیری دمشی نوآوری ماشین آلات است. تجهیزات متنوعی که شامل ویژگی های کارآمد انرژی می باشد در سال های اخیر توسعه یافته است (به عنوان مثال، EBLOW 37 برای ساخت قوطی برای صنعت بسته بندی). چالش این فناوری در ارائه راه حلی فناورانه، مقرون به صرفه و جذاب برای تولید محصول است که ملاحظات مربوط به نگرانی های زیست محیطی در دفع محصول را نیز شامل می شود. [3].

[1] بلچر، اس ال، قالب گیری دمشی، کتاب مهندسی پلاستیک کاربردی، ویرایش دوم، 2017

[2] Lee, N. Practical Guide to Blow Moulding, Rapra Technology Limited, Shawbury, Shrewsbury, انگلستان, 2006

[3] تحقیقات گراند ویو، “گزارش تحلیل اندازه، سهم و روندهای بازار پلاستیک قالب‌گیری شده، بر اساس فناوری (اکستروژن، تزریق، کشش، ترکیب)، بر اساس محصول (PP، ABS، PE، پلی استایرن، PVC، PET)، بر اساس کاربرد، و بخش پیش‌بینی‌ها، 2019 – 2025، https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/blow-molded-plastics-market (دسترسی در 16 فوریه 2020)

[4] واگنر، جی آر، قالب گیری دمشی اکستروژن، کتاب مهندسی پلاستیک کاربردی، ویرایش دوم، 2017

[5] بلچر، اس ال، راهنمای عملی قالب گیری بادی تزریقی، CRC Press، 2007

[6] فدراسیون پلاستیک بریتانیا، “ریخته گری تزریقی” https://www.bpf.co.uk/plastipedia/processes/injection_blow_moulding.aspx (دسترسی در 16 فوریه 2020)