طريقه القوليه بالنفخBLOW MOULDING

تستخدم قوالب النفخ في إنتاج الأجزاء الكربون فايبر والكامبوزيتية من مادة الثرمو بلاستيك ذات التجويف رقيق الجدران (كالقوارير مثلا) وذلك بوضع اسطوانة من الكربون فايبر والكامبوزيت تسمى "باريسون" بين فكي القالب الذي يقوم بثني نهايتي الاسطوانة الكربون فايبر والكامبوزيتية الساخنة بينما يندفع هواء مضغوط بقوة ليدفع بالصهير الكربون فايبر والكامبوزيتي إلى جدران القالب ، وبالتبريد يصبح الكربون فايبر والكامبوزيت المتراكم على جدران القالب الداخلية جامدا وقويا متخذا شكلها.

ويمكن حصر تقنية النفخ في ثلاث مراحل أساسية :

أولا : تليين الراتنج بالتسخين وذلك باستخدام باثق لتسخين اللدينة إلى حالة الانصهار ودفعها إلى راس لقمة القالب (وهذه المرحلة مشابهة تماما لعملية البثق(. 

ثانيا : تكوين الاسطوانة الباريسون حتى تكون جاهزة للدخول بين نصفي القالب .

 ثالثا : نفخ الاسطوانة داخل القالب بواسطة هواء مضغوط يقوم بفرد مادة الباريسون المنصهرة على جدران تجاويف القالب متخذة شكله (زجاجة مثلا) علما بأنه عند غلق نصفي القالب فان الضغط الهيدرولكي المستخدم في الإغلاق يقوم بثني نهايتي اسطوانة الباريسون. وتعتبر طريقة تصنيع الكربون فايبر والكامبوزيت بالنفخ واحدة من العمليات الرئيسية في صناعة الكربون فايبر والكامبوزيت وبالتالي في الأسواق العالمية مما نلمسه يوميا من إنتاج غير محدود للقوارير والزجاجات التي نستخدمها في حياتنا اليومية. 

وقد استخدم هذا الأسلوب أساسا بغرض تصنيع القوارير الأسطوانية البسيطة ومع التقدم التقني السريع وتصميمي ماكينات ذات مواصفات متميزة تطورت عمليات النفخ لينتج منها مختلف الأشكال بكميات وفيرة حيث ناجذ دورة الإنتاج زمنا قصيرا ، كما أمكن إنتاج نوعيات ذات أشكال معقدة. وفي الواقع العملي فانه يمكننا الآن إنتاج أي جسم مفرغ تقريبا باستخدام تقنية النفخ سواء كانت مقاعد وظهور كراسي السيارات أو مساند الرأس والأذرع وكذلك الزجاج الأمامي. 

ويستخدم راتنج البولي ايثلين بكثرة في عمليات النفخ حيث انه راتنج مثالي لإنتاج القوارير الخفيفة وكذلك الحاويات الصلبة القوية. ويمكن استخدام النفخ في معظم أنواع المواد الثرموبلاستيكية إلا أن الايونومر وكلوريد البولي فنيل ، والبولي كربونات والاسيتال تستخدم بقلة في هذا المجال. 

ويعتبر أهم تطبيق عملي تجاري لعملية النفخ هو إنتاج القوارير والأدوات ذات الاستخدام الواحدة نظرا لخفة وزنها وعدم قابليتها للكسر وسهولة التخلص منها كفضلات بالحرق والتكلفة الإنتاجية البسيطة جدا مقارنة بالزجاج. ويتأثر جسم ماكينة النفخ حسب مقاس لولب الباثق وعدد رؤوس لقمة القالب وجسم القالب الذي سيوضع في الماكينة. 

ولفهم عملية النفخ يجب دراسة أجزاء القالب المستخدم بالتفصيل ، ويبين الخط الفاصل على المنتج محل التقاء نصفي القالب أما أجزاء القالب التي تقوم بكبس الاسطوانة ( الباريسون ) ولحامها قبل النفخ فتعرف بالكماشات (Pinch – offs ) وتلك الأجزاء التي يتم عندها لحام جزئي الاسطوانة يتم قطعها فيما بعد في عملية التشطيب ويسمى الجزء المنثني في قاع القارورة بـ (الذيل). ويستخدم عنصر الألومنيوم في صناعة القوالب المستخدمة في عمليات النفخ بدلا من سبيكة النحاس والبريليوم التي كانت تستخدم في السابق.

عملية النفخ :
أولا : قبل التشغيل :-

  1- يبدأ ترتيب عملية النفخ بتامين القوالب المطلوبة وتثبيتها على الصينية المتحركة هيدرليكيا في الماكينة.

 2- تضبط لقمة القالب مقاس وسمك جدران الباريسون عند بثقه.

 3- يملأ القادوس بحبيبات المادة الكربون فايبر والكامبوزيتية أما يدويا أو بنظام تفريغ اوتوماتيكي .

 4- تشغل سخانات لتدفئة الراتنج وتليينه في اسطوانة الباثق رؤوس لقمة القالب. 

5 - يضبط ضغط الهواء المستخدم في نفخ الاسطوانة (الباريسون).

 6- تضبط مواقع الطرد للمنتج النهائي.

 7- تشغل دورة التبريد بالمياه لضبط حرارة القالب وتنشيط النظام الهيدرولكي في الماكينة والذي يقوم بفتح وغلق القالب.
ثانيا : بدء التشغيل :-

 1- نضغط زر التشغيل للباثق في الوضع "Auto" أي تشغيل اوتوماتيكي. 2- تنبثق اسطوانة الباريسون بين نصفي القالب المفتوح. 3- يغلق نصفي القالب هيدروليكيا ويندفع هواء مضغوط ينفخ الاسطوانة الكربون فايبر والكامبوزيتية ويفردها على جدران القالب متخذة شكل تجاويفه. 4- بعد إتمام دورة النفخ يفتح القالب ويطرد المنتج النهائي. 5- تقطع النهايات المنثنية للمنتج لنهائي في عملية التشطيب اما في ماكينة منفصلة او يتم نقلها اوتوماتيكيا الى ماكنية التقطيع. وكما نعلم فان المادة الثرموبلاستيكية يمكن تكسيرها وإعادة استخدامها مرة أخرى لذا فان بقايا التقطيع والإنتاج المعيب يتم تكسيره واعادة تغذية القادوس به.
عملية النفخ مع الحقن:
تختلف هذه العملية عن عملية النفخ العادية في ان الباريسون يتم انتاجه بواسطة الحقن. ويتم تشكيل الباريسون في قالب حول خابور في الوسط ثم ينقل إلى قالب النفخ حيث يشد بين نصفيه ، وفي تلك المرحلة يدفع هواء مضغوط خلال الخابور الاوسط لفرد الباريسون الساخن على تجاويف القالب . وتتميز هذه العملية بان المنتج النهائي لا يحتاج إلى قطع الزوائد حيث انه لم يتم تثنية أصلا قبل دخوله القالب كما أنها تعطي سطحا أملسا متجانسا وكذلك شكل العنق يكون مضبوطا مما يعطي الفرصة لتصنيع الحاويات ذات الاشكال الغير تقليدية بهذه الطريقة إلا أن تكلفة مكائن النفخ مع الحقن تكون أعلى من تكلفة مكائن النفخ التقليدية (مع البثق) وذلك لضرورة وجود قالبين وكذلك محطتين للقوالب فيها كما أن زمن المشوار فيها أطول من المكائن العادية كما توجد بعض القيود على حجم وشكل القالب المستخدم
4-قوالب الضغط والنقل
COMPRESSION AND TRANSFER MOUL:
أولا : القولبة بالضغط Compression Moulding 
5-الصقل : CALENDERING
يقصد بعملية الصقل ضغط عجينة الكربون فايبر والكامبوزيت من المواد الثرموبلاستيكية اللينة (المنصهرة) بين بكرتين أو اكثر لتكوين شريط متصل. وهذه العملية مشابهة تماما لما يحدث في صناعة المطاط وهي الطريقة المثلى لتصنيع شرائط وألواح الكربون فايبر والكامبوزيت: وتستخدم عادة مادة كلوريد البولي فينيل المرنة في هذه العملية إلا انه يمكن أيضا استخدام مواد الايه بي سي ، السليلوزات ، البولي ايثلين والبوليسترين.ويمكن خلط الراتنج الثرموبلاستيكي مع بعض المواد الأخرى كعوامل مساعدة على التثبيت والتلدن والتزييت والتلوين. وأثناء الخلط فان العجينة تسخن حتى تصبح مطاطية التكوين أشبه بالفخار الأملس الساخن ثم تغذى إلى بكرات الصقل الساخنة حيث تنضغط إلى السمك والاتساع المطلوبين أثناء مرورها بين البكرات ، ومن ثم تمرر على بكرات التبريد ثم تقطع بالاتساع المطلوب على اله القطع ثم تلف على بكرات التسليم.
ويتم التحكم في سمك اللوح المصقول حسب المسافة بين البكرتين النهائيتين
مكائن الصقل:
تتكون ماكينة الصقل من اربعة وحدات رئيسية هي : 1- خلاط : يقوم بمزج المكونات المطلوبة من الراتنج والعوامل المساعدة وذلك بغرض عمل مزيج متجانس منها جاهز للتشغيل. 2- الوحدة الرئيسية : وهي ماكينة الصقل وتقوم بضغط ولف (تبطيط) العجينة الساخنة بين البكرات إلى شرائط أو ألواح مسطحة. 3- وحدة التشطيب : وتشمل بكرات التبريد وآلة القطع والتشذيب. 4- بكرات اللف التي يلف عليها المنتج النهائي بكميات قياسية . ونلاحظ أن البكرات تظل دائما ساخنة لحفظ حرارة التكوين كما ان التحكم في سمك الكربون فايبر والكامبوزيت الناتج يتم بواسطة تضييق المسافة تدريجيا بين كل بكرتين ، ويمكننا استخدام بكرات مزخرفة لإنتاج لفائف الكربون فايبر والكامبوزيت النسيجي او المزخرف.

عملية التكسية : COATING PROCESS
يمكن استخدام تقنية الصقل لتكسية بعض المواد كالورق والقماش بطبقة بلاستيكية ، وهذه العملية تشبه عملية الصقل إلا انه توضع المادة المراد تغطيتها بين البكرات أثناء تكوين لفائف الكربون فايبر والكامبوزيت. ويتم أثناء ذلك الالتحام التام بين المادة الكربون فايبر والكامبوزيتية والورق أو القماش المستخدم ويخرجان من البكرة النهائية قطعة واحدة. وتنجح هذه العملية في إنتاج أقمشة التنجيد الكربون فايبر والكامبوزيتية للأثاث والمقاعد والملابس والأحذية والحقائب وحقائب اليد من رقائق البولي فينيل المرنة كغطاء فوق القماش. أما كلوريد البولي فينيل المرن فيستخدم في صناعة ستائر الحمامات ، ملابس المطر ، حبال تخطيط حمامات السباحة ، الجلد الصناعي وواقيات الاصطدام في السيارات وكذلك الهارد توب. ويستخدم كلوريد البولي فينيل الجاسئ Rigid pvc في صناعة أكياس النفايات ، بطاقات البنوك ، أشرطة التسجيل الصوتية ، وسائل الإضاءة وأكياس حفظ الحبوب. 

-مواد ألواح التشكيل الحراري:
THERMO FORMING SHEET MATERIAL
تعتبر عمليات التشكيل الحراري لألواح الكربون فايبر والكامبوزيت واحدة من العمليات الرئيسية في صناعة الكربون فايبر والكامبوزيت كما أنها واحدة من اقدم العمليات في هذه الصناعة ومع بداية القرن العشرين جرت محاولات مبدئية في تشكيل الرقائق السليلوزية ثم تطورات العملية بسرعة في سنوات قليلة نتيجة الاختراعات المتوالية في مكائن التشغيل والتطورات التي أدخلت على خواص المواد المستخدمة بغرض تحسين خواصها مما يساعد على سهولة تشكيلها مما أوجد لدينا الآن نوعيات مختلفة من الرقائق اللدنة ذات الأشكال المتباينة. وأساس عملية التشكيل الحراري هو تسخين رقائق الكربون فايبر والكامبوزيت لتصبح في حالة قابلة للطي ثم دفعها حول حدود القالب باستخدام الضغط إما بتيار هوائي أو الضغط الميكانيكي لإحداث الدفع مع الاستعانة بالتسخين والحني (اللي أو الثني.)
وهناك ثلاثة أنواع رئيسية لعمليات التشكيل الحراري مع بعض الاختلافات العديدة بين كلا منها وهي: 1) التشكيل المطابق للقالب. 2) التشكيل بالتفريغ. 3) التشكيل بالضغط.
وتخضع كثير من رقائق الكربون فايبر والكامبوزيت لعمليات التشكيل الحراري ويعتمد اختيار المادة المستخدمة بحسب الخواص المطلوبة في المنتج كالوضوح ، مقاومة التآكل ، المتانة ، المرونة ، اللون .. الخ. وبناء على ما سبق يتم اختيار طريقة التشكيل المناسبة للمادة والمنتج المطلوب 1-التشكيل المطابق للقالب : MATCHED MOLD FORMING
تعطي طريقة التشكيل الحراري المطابق للقالب Matched-die moulding وتسمى كذلك بالقولبة في قالب متوائم لرقائق الكربون فايبر والكامبوزيت نتائج دقيقة وصحيحة وذلك باستخدام نصفي قالب يقفلان جيدا مع بعضهما وتوضع المادة الثرموبلاستيكية في أحد النصفين بعد تسخينها إلى درجة الليونة ثم تشكل بضغط ميكانيكي يؤثر بين نصفي القالب ، ولما كان نصفي القالب يلامسان سطحي رقيقة الكربون فايبر والكامبوزيت اللينة الموضوعة بينهما لذا يجب أن يكونا مصقولين جيدا حتى يكون المنتج أملس السطح. وتصنع القوالب عادة من الألومنيوم أو الصلب وتثبت على مكبس مائي أو غازي , وتسخن رقائق الكربون فايبر والكامبوزيت ثم توضع بين نصفي القالب ويغلق المكبس ، ويستخدم التبريد المائي في تبريد القالب والتحكم في درجة حرارته. وهذه الطريقة مناسبة للحصول على منتجات ذات أبعاد ممتازة وتفاصيل دقيقة.
2-التشكيل بالتفريغ : VACUUM FORMING 
من اسهل طرق التشكيل الحراري طريقة التشكيل بالتفريغ وتشمل تسخين رقائق الكربون فايبر والكامبوزيت داخل إطار محدود حتى نقطة الليونة لتصبح مرنة فيوضع تحتها مباشرة القالب وبتأثير ضغط بسيط ينساب الكربون فايبر والكامبوزيت على الحافة العلوية للقالب ثم بتفريغ الهواء خلال ثقوب صغيرة في تجاويف القالب فان الضغط الجوي العادي يدفع الرقائق اللينة على حدود جدران القالب وبالتبريد يتصلب الناتج ثم يزال القالب بعد أن اخذ الراتنج شكل جدرانه الداخلية.
عملية التشكيل FORMING PROCESS
تطورت عملية التشكيل بالتفريغ لإعطاء منتج ذو سمك جداري منتظم وحواف محددة خاصة في حالات منتجات السحب العميق. طريقة تشكيل القضمة الارتجاعية Snap-back Forming ومن الوسائل المتطورة في هذا المجال استخدام طريقة التشكيل بالتفريغ ، وفي هذه الطريقة يتم تفريغ المنطقة اسفل الصفيحة المنصهرة من الراتنج وفي نفس الوقت يقوم نصف القالب الذكر بالضغط عليها من أعلى إلى اسفل ، وعند وقف التفريغ تأخذ الصفيحة المنصهرة شكل حواف القالب الذكر ، وهذه الطريقة تتميز باستخدام حجم صغير من الصفيحة الكربون فايبر والكامبوزيتية المطلوبة تشكيلها وتساعد على توزيع اللدينة المنصهرة كما تقلل من علامات الفقفقة على المنتج النهائي.
طريقة التشكيل بالثني : Drape Forming
ويستخدم فيها قالب ذكر وإطار قمط (يثبت فيه لوح اللدينة) ذو حركة ميكانيكية فعند تليين اللوح بالتسخين يتم إنزال الإطار فوق القالب الذكر والذي يفرد الصفيحة متخذة شكل القالب الخارجي ثم يسلط تفريغ ساحبا الصفيحة بقوة حول حواف القالب. وهناك وسائل أخرى متطورة للتشكيل التفريغي لعمليات مخصوصة كإنتاج عبوة ذات سمك مضبوط ومنتظم باستخدام طريقة (التشكيل بالقضمة الارتجاعية العارمة Billow Snap-back Forming) وطريقة استخدام الماسكات ذات العجلات المنزلقة لدفع صفيحة غطاء سدادة وهذه الطريقة تنتج أجزاء قوية ذات جدران ثقيلة وسميكة.
خطوات التشغيل في عمليات التشكيل بالتفريغ :
1- تقطع الصفيحة اللدنة المطلوب تشكيلها حراريا إلى الحجم الناسب وتثبت في إطار القمط بإحكام . 2- تسخن الصفيحة إلى الحرارة المناسبة والصحيحة للتشكيل (حسب نوع الراتنج) ويدفع القالب في المكان المناسب لإجراء عملية التفريغ. 3- تترك الصفيحة المنصهرة فترة زمنية مناسبة للتماسك والتصلب ثم يزال المنتج من القالب. 4- يقطع المنتج المطلوب من بقية جسم الصفيحة إما بالشق أو النشر أو الطبع. ونظرا لسهولة إجراء عمليات التشكيل بالتفريغ فإنها منتشرة لإنتاج عدد كبير من المنتجات خاصة ذات الحجم الكبير جدا وكذلك القطع الصغيرة ذات الكميات الكبيرة كتغليف الأدوات المختلفة وذلك باستخدام ماكينة تقوم بالتشكيل التفريغي آليا ، ويستفاد من هذه الطريقة لتغليف الأطعمة حيث تعطى نوعية جيدة من العزل خاصة في اللدائن الرغوية.

3- التشكيل بالضغط PRESSURE FORMING
وهي الطريقة الرئيسية الثالثة في عمليات التشكيل الحراري وتسمى أحيانا بـ "نفخ الهواء" ويجب الحذر في استخدام هذا الاسم لعدم الخلط بينها وبين طريقة التصنيع بقوالب النفخ حيث أن مقصودنا هنا هو تشكيل الرقائق الكربون فايبر والكامبوزيتية وليس الحبيبات او البودرة. وهناك طريقتان أساسيتان للتشكيل بالضغط هما : 1- التشكيل بالضغط المستقيم : وتحتوي على قالب أنثى مثبت عليه صفيحة المادة الثرموبلاستيكية وبتسليط أشعة حرارية على الصفيحة يتم صهرها فيوضع غطاء بسرعة على الصفيحة المنصهرة ومن خلال ثقوب في هذا الغطاء يندفع تيار من الهواء الساخن الذي يضغط بدوره على صهير الصفيحة إلى حواف القالب متخذة شكله بينما يتم تسريب أي فقاقيع هوائية محصورة بين الصفيحة وجدران القالب خلال فتحات في القالب نفسه وبعد التبريد يتم إزالة الجزء المشكل ويقطع من الزوائد كما في عملية التشكيل بالتفريغ . 2- النفخ الحر : ويتم ذلك بوضع صفيحة بلاستيكية ساخنة فوق صندوق ضغط وتثبت داخل إطار ذو فتحات فوق الصفيحة وتكون الفتحات ذات شكل مربع أو دائري أو بيضاوي أو أي شكل آخر معين ومطلوب ، وبدفع الهواء من صندوق الضغط نحو الصفيحة الساخنة يجعلها تكون فقاعة ملساء ويستمر تطبيق الضغط والحرارة حتى الارتفاع المطلوب للفقاعة. وتستخدم عمليا في إنتاج صفائح اكريليك ذات شفافية ضوئية جيدة تصلح لأسقف الطائرات المقاتلة وجدران المباني.
4- تشكيل البشرة والتغليف القشري Blister Forming and Skin-packaging
تستخدم صناعة التغليف برقائق الكربون فايبر والكامبوزيت تقنية من وسائل التشكيل التفريغي تسمى تشكيل البثرة Blister Forming وفي هذه الطريقة توضع صفيحة بلاستيكية فوق القالب في ماكينة التشكيل حيث تسخن الصفيحة حتى درجة الانصهار على سطح القالب ويطبق التفريغ ثم تبرد وتؤخذ الصفيحة المشكلة من الماكينة حيث تقطع الزوائد ويسمى الشكل الناتج للصفيحة "بثرة" Blister. وهناك طريقة أخرى مشابهة لتلك ألا انه لا يستخدم فيها قالب حيث يتم تغليف الأجسام المراد تغطيتها بغشاء بلاستيكي شفاف يعطي حماية للجسم وعبوة رخيصة مع إمكانية رؤيته بوضوح وتسمى تلك الطريقة بالتغليف القشري "Skin-Packaging" وتجري بتسخين صفيحة بلاستيكية رقيقة من راتنج شفاف إلى درجة الانصهار ثم إنزالها فوق الجسم المراد تغطيته مع تطبيق التفريغ فتأخذ شكل الجسم وتبدو كقشرة سطحية عالية وعادة يتم لحام القشرة الكربون فايبر والكامبوزيتية مع الكرتون الموضوع عليه الجسم بمادة لاصقة. ونلاحظ في هذه الطريقة عدم حاجتنا إلى قالب يلزم صهر الصفيحة عليه.