المواد والمعلمات الهيكلية لمسمار وبرميل آلة بثق الأغشية المنفوخة
تعتبر لولبة بثق الفيلم المنفوخ المكون الأساسي لنظام البثق، ويؤثر هيكلها بشكل مباشر على جودة التلدين، واستقرار البثق، وتجانس الفيلم. تستخدم لولبة بثق الفيلم المنفوخ النموذجية تصميمًا أحادي اللولب، مقسمًا إلى ثلاث مناطق وظيفية: منطقة التغذية، ومنطقة الضغط، ومنطقة التجانس. تعمل هذه المناطق الثلاث معًا لتحقيق نقل المواد الصلبة، وتلدين المصهور، وإخراج ضغط متساوٍ.
منطقة التغذية تقع هذه المنطقة في مقدمة البريمة، ولها قناة بريمة عميقة نسبياً. وظيفتها الرئيسية هي نقل حبيبات البلاستيك بثبات. درجة البريمة في هذه المنطقة كبيرة نسبياً لضمان دخول المواد بسلاسة ومنع التكتل أو الانسداد.
منطقة الضغط تتناقص عمق قناة البرغي تدريجياً، وتذوب حبيبات البلاستيك تدريجياً من خلال الضغط الميكانيكي والتسخين الخارجي. تعتبر هذه المنطقة حاسمة للانتقال من الطور الصلب إلى السائل؛ يجب تصميم نسبة الضغط لتتناسب مع خصائص المادة (مثل LDPE، HDPE، PP)، وعادة ما تكون بين 2.5:1 و 3.5:1.
منطقة التجانس يتميز هذا القسم بعمق قناة لولبية أقل وثباتاً، وهو مسؤول عن تجانس درجة حرارة وضغط المادة المنصهرة لضمان بثق مستقر. يظهر هذا القسم قوة قص منخفضة، مما يمنع ارتفاع درجة الحرارة والتدهور، وهو أمر بالغ الأهمية لتوحيد سمك الفيلم.
تستخدم آلات بثق الأفلام المنفوخة الحديثة عالية الأداء عادةً تصميم برغي مقسم (مثل نوع BM أو Barr)، مع إضافة أضلاع للبرغي في قسم الضغط لعزل الجسم الصلب مادياً عن جسم المصهور، مما يحسن كفاءة التلدين ويقلل من تقلبات درجة حرارة المصهور. كما أن بعض الآلات مجهزة بعناصر خلط (مثل الدبابيس أو كتل الحاجز) لتحسين تجانس خلط المصهور، وهي مناسبة بشكل خاص للبثق المشترك متعدد الطبقات أو إضافة التركيبات اللونية. علاوة على ذلك، لاستيعاب المواد القابلة للتحلل الحيوي (مثل PBAT و PLA)، تستخدم بعض البراغي تقنية رش السبائك عالية السرعة وتصاميم حلقات مبردة بالماء، مما يحسن مقاومة التآكل ودقة التحكم في درجة الحرارة.
تتراوح نسبة طول البرغي إلى قطره (L/D) عادةً بين 20:1 و 30:1. تسمح نسبة L/D الأعلى بالتقسية الكاملة وتؤدي إلى سطح فيلم أكثر نعومة. عادةً ما تكون المادة مصنوعة من فولاذ سبائكي مقاوم للتآكل وعالي الصلابة، ومصقول بدقة ومعالج سطحيًا، مما يوفر عمر خدمة أطول بـ 2-3 مرات من البراغي التقليدية المعالجة بالنتردة.
المواد المستخدمة للبرغي والأسطوانة يتم اختيار مواد الآلات ذات الأغشية المنفوخة بشكل أساسي بناءً على المواد الخام التي تتم معالجتها وبيئة التشغيل ومتطلبات العمر الافتراضي. يمكن تصنيف المواد الشائعة إلى ثلاثة أنواع: فولاذ سبائكي عالي الجودة، ومواد مركبة ثنائية المعدن، وسبائك هندسية خاصة. من بين هذه، يعتبر فولاذ 38CrMoAlA السبائكي هو الخيار الأكثر شيوعًا في السوق حاليًا.
- المواد الرئيسية: فولاذ سبائك 38CrMoAlA (فولاذ مُنيترد)
هذه هي المادة الأكثر استخدامًا لمسامير وبراميل آلات البثق للأفلام المنفوخة، وهي مناسبة بشكل خاص لمعالجة البلاستيك التقليدي مثل PE و PP و LDPE و HDPE و LLDPE. بعد المعالجة بالنيترة، يمكن أن تصل صلابة سطح هذه المادة إلى HV950–1050، مع عمق طبقة النيتريد يصل إلى 0.5–0.8 مم. تجمع هذه المادة بين مقاومة التآكل العالية، مقاومة التآكل، والمتانة الجيدة، مما يؤدي إلى عمر خدمة طويل وتكاليف صيانة منخفضة.
المزايا: فعالية تكلفة عالية، معالجة مستقرة، مناسبة للإنتاج السينمائي العام.
التطبيقات النموذجية: آلات بثق الأفلام بأكياس كبيرة، خطوط إنتاج أفلام تغليف الأغذية.
- المواد عالية الأداء: هيكل مركب ثنائي المعدن (SACM645، SKD61، إلخ). بالنسبة للمواد الخام شديدة الكشط والتآكل (مثل تلك التي تحتوي على أكثر من 30% من كربونات الكالسيوم، أو الألياف الزجاجية، أو PVC، أو اللدائن الهندسية، أو المواد المعاد تدويرها)، تُعد البراغي ثنائية المعدن الخيار المفضل. يتكون هيكلها من طبقة خارجية من سبيكة مقاومة للتآكل وطبقة داخلية صلبة، مما يحقق ارتباطًا على المستوى الجزيئي من خلال التكليس بدرجة حرارة عالية. يمكن أن يصل عمرها الافتراضي إلى 2-3 أضعاف عمر الفولاذ النيتريدي العادي، وفي الحالات القصوى، يصل إلى 35 ضعفًا.
طبقات السبائك الشائعة: سبائك النيكل، كربيد التنغستن، فولاذ مقاوم للصدأ 9Cr18Mov
مواد القاعدة: SACM645، SKD61، German 8407-XW1، والفولاذ المقوى والمُعاد معالجته بالحرارة
المميزات: مقاومة قوية للتآكل، مناسب للحشوات، والمواد المعاد تدويرها، والفلوروبلاستيك، وغيرها من المواد صعبة المعالجة
التكلفة: السعر الأولي أعلى بنحو 401 تي بي 3 تي، لكنه أكثر اقتصادية على المدى الطويل
- مواد المعالجة الخاصة: سبائك هندسية عالية الصلابة (تستخدم لمواد متطورة مثل PEEK)
عند معالجة البلاستيك الهندسي عالي الأداء مثل PEEK (بولي إيثر إيثر كيتون)، يلزم استخدام مواد ذات مقاومة حرارية عالية جدًا وقوة ومقاومة للزحف. قامت شركات مثل Zhejiang Huaye بتطوير براغي سلسلة HPT وبراميل ثنائية المعدن HK خصيصًا لبلاستيك PEEK، باستخدام عمليات معالجة حرارية خاصة لتلبية متطلبات التشغيل المستقر طويل الأمد في درجات حرارة عالية تتراوح بين 160-230 درجة مئوية.
سيناريوهات قابلة للتطبيق: الطبية، والطيران والفضاء، والتعبئة الإلكترونية المتطورة، ومجالات أخرى تتطلب أداءً صارمًا للغاية للأفلام.
