زجاجات المشروبات هي زجاجات PET معدلة ممزوجة ببولي إيثيلين نافثاليت (PEN)، أو زجاجات مركبة من PET وبولي أريلات حراري. تُصنف هذه الزجاجات كزجاجات مقاومة للحرارة، وتتحمل درجات حرارة أعلى من 85 درجة مئوية؛ أما زجاجات المياه فهي زجاجات مقاومة للحرارة، ولا تتطلب مقاومة للحرارة. وتتشابه الزجاجات المقاومة للحرارة مع الزجاجات المقاومة للحرارة في عملية التصنيع.
1. المعدات
في الوقت الحالي، يستورد مصنّعو آلات نفخ قوالب البولي إيثيلين تيريفثالات النشطة بالكامل بشكل رئيسي من شركات SIDEL الفرنسية، وKRONES الألمانية، وFujian Quanguan الصينية. ورغم اختلاف الشركات المصنّعة، إلا أن مبادئ عمل معداتها متشابهة، وتتضمن عمومًا خمسة أجزاء رئيسية: نظام تزويد القوالب، ونظام التسخين، ونظام نفخ الزجاجات، ونظام التحكم، والآلات المساعدة.
2. عملية التشكيل بالنفخ
عملية نفخ قوالب زجاجات البولي إيثيلين تيريفثالات (PET).
العوامل المهمة التي تؤثر على عملية نفخ قوالب زجاجات البولي إيثيلين تيريفثالات هي: الشكل الأولي، والتسخين، والنفخ المسبق، والقالب، وبيئة الإنتاج.
2.1 التشكيل المسبق
عند تحضير الزجاجات المصبوبة بالنفخ، تُحقن رقائق البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) أولاً في قوالب أولية. ويشترط ألا تتجاوز نسبة المواد المعاد تدويرها 5%، وألا يزيد عدد مرات إعادة التدوير عن الضعف، وألا يكون الوزن الجزيئي واللزوجة منخفضين للغاية (الوزن الجزيئي 31000-50000، واللزوجة الذاتية 0.78-0.85 سم³/غ). ووفقًا لقانون سلامة الغذاء الوطني، لا يجوز استخدام المواد المعاد تدويرها في تغليف المواد الغذائية والصيدلانية. يمكن استخدام القوالب الأولية المصبوبة بالحقن لمدة تصل إلى 24 ساعة. أما القوالب التي لم تُستهلك بعد التسخين، فيجب تخزينها لمدة تزيد عن 48 ساعة قبل إعادة تسخينها. ولا يجوز أن تتجاوز مدة تخزين القوالب الأولية ستة أشهر.
تعتمد جودة القالب الأولي إلى حد كبير على جودة مادة البولي إيثيلين تيريفثالات (PET). ينبغي اختيار مواد سهلة الانتفاخ والتشكيل، مع وضع عملية قولبة مناسبة للقالب الأولي. أظهرت التجارب أن القوالب الأولية المستوردة المصنوعة من مواد PET ذات اللزوجة نفسها أسهل في القولبة بالنفخ من المواد المحلية؛ حتى وإن اختلفت تواريخ إنتاج نفس دفعة القوالب الأولية، فقد تختلف عملية القولبة بالنفخ اختلافًا كبيرًا. تحدد جودة القالب الأولي مدى صعوبة عملية القولبة بالنفخ. تشمل متطلبات القالب الأولي النقاء والشفافية وخلوه من الشوائب واللون، بالإضافة إلى طول نقطة الحقن والهالة المحيطة بها.
2.2 التسخين
تتم عملية تسخين القالب الأولي بواسطة فرن التسخين، الذي تُضبط درجة حرارته يدويًا ويتم تعديلها باستمرار. داخل الفرن، يُصدر أنبوب مصباح الأشعة تحت الحمراء البعيدة إشعاعًا يُسخن القالب الأولي، بينما تعمل المروحة الموجودة في أسفل الفرن على توزيع الحرارة بالتساوي داخله. تدور القوالب الأولية معًا أثناء حركتها الأمامية داخل الفرن، مما يضمن تسخين جدرانها بشكل متجانس.
يُوضع المصباحان في الفرن عادةً على شكل "منطقة" من الأعلى إلى الأسفل، مع زيادة في الأطراف وقلة في المنتصف. وتُضبط حرارة الفرن من خلال عدد فتحات المصباح، ودرجة الحرارة الإجمالية، وقوة الفرن، ونسبة التسخين لكل قسم. ويجب ضبط فتحة أنبوب المصباح بالتزامن مع الزجاجة المنفوخة مسبقًا.
لتحسين أداء الفرن، يُعدّ ضبط ارتفاعه ولوحة التبريد وغيرها من المكونات أمرًا بالغ الأهمية. فإذا لم يكن الضبط صحيحًا، فمن السهل أن ينتفخ فوهة الزجاجة (تصبح فوهة الزجاجة أكبر) وأن يصبح رأسها وعنقها صلبين (لا يمكن فتح مادة العنق) أثناء عملية النفخ، بالإضافة إلى عيوب أخرى.
2.3 النفخ المسبق
تُعدّ عملية النفخ المسبق خطوةً بالغة الأهمية في طريقة نفخ الزجاجات ذات المرحلتين. وهي عملية تبدأ عند نزول قضيب السحب أثناء عملية التشكيل بالنفخ، وذلك لتكوين الشكل الأولي. في هذه العملية، تُشكّل ثلاثة عناصر أساسية: اتجاه النفخ المسبق، وضغط النفخ المسبق، وتدفق الهواء.
يُحدد شكل الزجاجة قبل النفخ مدى صعوبة عملية التشكيل بالنفخ وجودة أداء الزجاجة. يكون الشكل الطبيعي للزجاجة قبل النفخ مغزليًا، بينما تشمل الأشكال غير الطبيعية شكل الجرس الفرعي وشكل المقبض. ويعود سبب الشكل غير الطبيعي إلى التسخين الموضعي غير المناسب، أو عدم كفاية ضغط النفخ المسبق أو تدفق النفخ، وما إلى ذلك. يعتمد حجم الزجاجة قبل النفخ على ضغط النفخ المسبق واتجاهه. في الإنتاج، يجب توحيد حجم وشكل جميع الزجاجات قبل النفخ في جميع المعدات. في حال وجود أي اختلاف، يجب تحديد أسبابه بالتفصيل. يمكن تعديل عملية التسخين أو النفخ المسبق وفقًا لظروف الزجاجة قبل النفخ.
يختلف مقدار ضغط النفخ المسبق باختلاف حجم الزجاجة وسعة الجهاز. عمومًا، تكون السعة كبيرة وضغط النفخ المسبق منخفضًا. يتميز الجهاز بقدرة إنتاجية عالية وضغط نفخ مسبق مرتفع.
2.4 آلة مساعدة وقالب
تشير الآلة المساعدة بشكل أساسي إلى المعدات التي تحافظ على ثبات درجة حرارة القالب. يلعب ثبات درجة حرارة القالب دورًا هامًا في الحفاظ على استقرار المنتج. عمومًا، تكون درجة حرارة جسم الزجاجة مرتفعة، بينما تكون درجة حرارة قاعها منخفضة. بالنسبة للزجاجات الباردة، ولأن تأثير التبريد في القاع يحدد درجة توجيه الجزيئات، فمن الأفضل ضبط درجة الحرارة بين 5 و8 درجات مئوية؛ أما في الزجاجات الساخنة، فتكون درجة الحرارة في القاع أعلى بكثير.
2.5 البيئة
تؤثر جودة بيئة الإنتاج بشكل كبير على ضبط العملية. فظروف درجة الحرارة المستقرة تضمن استقرار العملية وجودة المنتج. وبشكل عام، يكون نفخ قوالب زجاجات البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) أفضل في درجة حرارة الغرفة ورطوبة منخفضة.
3. متطلبات أخرى
يجب أن تستوفي زجاجة الضغط متطلبات اختبار الإجهاد واختبار الضغط معًا. يهدف اختبار الإجهاد إلى منع تشقق وتسرب السلسلة الجزيئية أثناء تلامس قاع الزجاجة مع مادة التشحيم (القلوية) خلال عملية تعبئة زجاجة البولي إيثيلين تيريفثالات (PET). أما اختبار الضغط، فيهدف إلى تجنب حدوث أي خلل في جودة الزجاجة بعد تعريضها لغاز مضغوط. ولتحقيق هذين الشرطين، يجب ضبط سُمك النقطة المركزية ضمن نطاق محدد. ففي الحالة العامة، إذا كانت النقطة المركزية رقيقة، يكون اختبار الإجهاد جيدًا، لكن مقاومة الضغط ضعيفة؛ وإذا كانت سميكة، يكون اختبار الضغط جيدًا، لكن اختبار الإجهاد ضعيف. وبطبيعة الحال، ترتبط نتائج اختبار الإجهاد ارتباطًا وثيقًا بتراكم المادة في منطقة الانتقال حول النقطة المركزية، والتي يجب تعديلها وفقًا للخبرة العملية.
4. الخاتمة
تعتمد عملية تعديل عملية نفخ قوالب زجاجات البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) على البيانات المتاحة. فإذا كانت البيانات غير دقيقة، تصبح متطلبات العملية صارمة للغاية، وقد يصعب حتى نفخ قوالب زجاجات مطابقة للمواصفات.
تاريخ النشر: 9 مايو 2020
