كيف يصَّنع البلاستيك
تسمى المواد التي تستعمل في صنع منتجات البلاستيك الراتينجات الصناعية. وتصنع هذه الراتينجات من النفط، أساسًا ولكن بعضها يأتي من مواد طبيعية مثل الفحم والغاز الطبيعي والقطن والخشب. وينتج المصنعون الراتينج ويبيعونه إلى الشركات التي تصنع منتجات البلاستيك.
كيمياء البلاستيك. لنفهم كيفية إنتاج البلاستيك من المفيد أن نتعلم شيئًا عن كيمياء البوليمرات. تتكون البوليمرات في البلاستيك من جزيئات صغيرة تسمى مونومرات (أحاديات الحد). وتتكون أغلب هذه الجزيئات من ذرات الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين. ويتضمن بعضها ذرات الكلور والفلور والسليكون والكبريت. وتتكون السلسلة البوليمرية من مئات أو آلاف أو حتى ملايين من حلقات المونومرات. وتصنع هذه الحلقات في بعض البوليمرات من نفس النوع من المونومرات، وتتكرر الحلقات مرات ومرات. وتتكون الأخرى من نوعين أو أكثر من المونومرات التي قد يتصل بعضها مع بعض عشوائيًا أو في تتابعات بالتبادل. وفي بعض البوليمرات ترتبط كتل أو مجموعة من نوع واحد من المونومرات مع كتل أو مجموعة نوع آخر.
وقد يكون لسلاسل البوليمر أفرع أو تكون بدونها، وقد يكون للسلسلة أفرع من جانب واحد فقط أو يكون متبادلاً من جانب لآخر. وقد تُحزم السلاسل بعضها مع بعض في صف مستقيم لتصنع مادة صلبة قاسية متبلورة، أو قد تبقى متشابكة وتنتشر متباعدة لتصنع مادة هشّة مطاطية. وتعتمد خواص البلاستيك على أنواع المونومرات في سلاسل البوليمر وطول السلاسل وترتيبها.ويمكن أن تمتزج أنواع مختلفة من جزيئات البوليمر بعضها ببعض لتكون سبائك بوليمرية أو مزيجًا. وتكوين السبائك يكون دائمًا أسهل من إنشاء بوليمرات صناعية جديدة. وقد يكون لها خواص تقع بين مكوناتها البوليمرية، أو قد يكون لها خواص أفضل من أيهما. ويمكن لعلماء البلاستيك أن يصنعوا أصنافًا من البلاستيك ذات خواصّ مثالية لأي غرض من الأغراض، وتستخدم سبائك البلاستيك في منتجات شتى تتراوح بين رقائق تغليف الأفلام وأجزاء هياكل السيارات.
كيف يصنع راتينج البلاستيك
عمل الراتينجات الصناعية. يُعدّ صانعو الراتينجات البوليمرات بخلط مركبات كيميائية. وتختلف هذه المركبات من كيميائيات معروفة مثل النشادر والبنزين ومركبات ذات أسماء يَصْعُب نطقها مثل هكساميثلين ديامين.
وعندما يخلط الصانع مركبات مناسبة، تسبب التفاعلات الكيميائية تجمع الذرات بعضها حول بعض لتكون مونومرات. وبالإضافة إلى ذلك تسبب التفاعلات بلمرة المونومرات التي تكون سلاسل طويلة من الجزيئات. وتنتج عملية البلمرة الراتينج الصناعي.
يستعمل المصنعون المضافات كثيرًا لتغيير خواص راتينج البلاستيك. وتتضمن المضافات الشائعة 1- إضافات التقوية 2- المالئات 3- الملدنات 4- الأخضاب.
يستعمل صناع الراتينج الكثير من المقويات كالألياف الزجاجية أو الألياف الكربونية لإعطاء البلاستيك قوة إضافية أو صلادة، ويحتوي الخليط الناتج الذي يسمى البلاستيك المقوى، على 10 إلى 80% من إضافات التقوية. وهذه المركبات خفيفة الوزن، ويمكن أن تحل محل الفلزات في صناعة الصواريخ والطائرات والسيارات.
وقد يستعمل صنَّاع الراتينج مالئات لتحسين جودة البلاستيك أو لزيادة كمية الراتينج غالي الثمن. وتتضمن المالئات الشائْعة مسحوق الخشب والتلك والطين.
ويضيف المصنعون الملدنات إلى راتينجات صناعية معينة لجعلها أكثر لينًا وأكثر مرونة وأسهل تشكيلاً. وتتغلب الملدنات على قوى الجذب بين سلاسل البوليمر وتفصل بينها لتمنع 1- التشابك فيما بينها، 2- تُغَيرُ الأصباغ من لون البلاستيك. ويستعمل صنَّاع الراتينج الأصباغ لإنتاج ألوان مختلفة كثيرة جدًا.
تمكن الإضافات صنَّاع الراتينج من صنع بلاستيك أكثر فائدة. على سبيل المثال، بلاستيك الفينيل يكون شفافًا طبيعيًا صلبًا، ولكن بفضل الإضافات يمكن أن يُصنع من بلاستيك الفينيل منتجات تشمل الأنابيب الرمادية الصلدة والأسطوانات السوداء القليلة المرونة ونوافذ أسقف السيارات الشفافة الناعمة.
صنع منتجات البلاستيك
صنع منتجات البلاستيك. يتضمن ذلك سبع عمليات أساسية لتشكيل البلاستيك وتحويله إلى منتجات وهي 1- القولبة 2- السبك أو الصب 3- البثق 4- تشكيل الرقائق المصقولة 5- تشكيل الرقائق 6- التشكيل الرغوي 7- التشكيل الحراري.
القولبة. هناك عمليات قولبة مختلفة تتضمن الضغط، والحقن ( injection molding )، والنفخ ( blow molding )، والقولبة الدورانيّة. وفي كل هذه العمليات تستخدم القوة في معالجة المواد البلاستيكية أثناء دخولها إلى القالب ( Molds ) وبعده. وبمجرد تصلد المنتج، ترفع من القالب ( Molds ) لاستعماله من جديد.
والقولبة بالضغط هي أكثر عمليات قولبة المتصلدات الحرارية شيوعًا. وتتضمن منتجات القولبة بالضغط دعامات السيارات والمفاتيح الكهربائية ومقابض أواني المطبخ، والكاويات. وفي القولبة بالضغط يُضغط على البلاستيك وبعد أن يتكوّن، يُفتح القالب ( Molds ) ويخرج المنتج.
والقولبه بالحقن ( injection molding ) وهي أكثر أنواع قولبة البلاستيك الحراري استخدامًا. وتتضمن منتجات القولبة بالحقن ( injection molding ) الهواتف، وحاويات الحواسيب الإلكترونية وعجلات قيادة السيارات. وفي القولبة بالحقن ( injection molding ) تسقط أقراص الراتينج من وعاء قمعي إلى أسطوانات أفقية حيث تُصهر. ويدفع المكبس أو اللولب الدوّار الذي يكون بداخل الأسطوانة السائل الراتينجي عن طريق الضغط إلى القالب ( Molds ). وتأخذ أغلب منتجات القولبة بالحقن ( injection molding ) من 10 إلى 30 ثانية فقط كي تتصلد. يفتح القالب ( Molds ) ثم يدفع مسمار طرد المنتج المشكل خارج القالب ( Molds ). ويقفل عندئذ القالب ( Molds ) ثم يعاد ملؤه.
تستعمل القولبة بالنفخ ( blow molding ) في صنع قوارير ( Bottles ) مجوفة. وفي هذه العملية، تدخل أنبوبة من الراتينج المنصهر تسمى باريسون إلى القالب ( Molds ). ويدفع عندئذ هواء مضغوط أو بخار إلى الباريسون الذي يتمدد دافعًا الراتينج إلى جوانب القالب ( Molds ) فيبقى حتى يتصلد.
تنتج القولبة الدورانية أيضًا أشياء مجوفة مثل كرات القدم ولعب الأطفال (الدُّمى) وخزانات وقود السيارات. ويُملأ القالب ( Molds ) جزئيًا في هذه العملية بمسحوق الراتينج. عندئذ يُسخَّن القالب ( Molds ) بينما يُدار المحرك بسرعة شديدة مكونًا قوة طرد مركزيَّة. وتدفع هذه القوة الراتينج المنصهر إلى جدران القالب ( Molds ) وتبقيها في نفس وضعها حتى تبرد وتتصلد.
السبك أو الصب. على عكس القولبة لا يعتمد الصب على أي ضغط خارجي لتشكيل البلاستيك. ويستعمل المصنعون هذه الطريقة لتشكيل كل من مواد البلاستيك الحراري والتصلد الحراري. ولصب المتلدنات الحرارية يصب الراتينج المنصهر في قالب ( Molds ) ويبرد حتى يتصلد. ويوظف المصنعون السبك أو الصب في عمل الألواح السميكة والتروس والثقالات والمجسمات الأخرى.
البثق. يستعمل البثق لإنتاج الأنابيب والقضبان والألياف وأغطية الأسلاك ومنتجات أخرى لها نفس الشكل على مدى الطول الكلي. تدخل جزيئات صلبة من البلاستيك الحراري الخارج من الإناء المخروطي إلى أسطوانة ثابتة مسخنة ويدفعه واحد أو أكثر من اللوالب الدوارة حيث ينصهر بينما يدفع إلى الأمام. وتدفع المادة المنصهرة إلى الخارج خلال قالب ( Molds ) تشكيل.
تشكيل الرقائق المصقولة أو التمليس. تنتج رقائق أو أغشية على نمط مستمر وذلك بضغط البلاستيك المنصهر بين زوجين مصقولين من الأسطوانات الساخنة، يضيف الصنَّاع الألياف والأوراق أو رقائق من المعادن خلال الأسطوانتين لإنتاج عناصر مثل أوراق اللعب المغطاة بالبلاستيك ومفارش المناضد.
تشكيل الرقائق أو التصفيح. يستعمل البلاستيك في لصق أكداس من الألياف الزجاجية والخشب والورق والأقمشة والرقائق الفلزية. تطلى الرقائق أو تنقع في الراتينج. وتوضع بعد ذلك الواحدة فوق الأخرى، حيث تضغطها آلة الرقائق بعضها مع بعض وتسخنها حتى يربط الراتينج بينها بقوة. وتنتج عملية تشكيل الرقائق موادّ قوية ذات سمك يتسع لعمل منتجات مختلفة. وتتضمن هذه المنتجات الخشب المضغوط ولوحات الدوائر الإلكترونية وألواح تغطية المناضد.
التشكيل الرغوي. يشير إلى إحدى الطرق المتعددة لإنتاج البلاستيك الإسفنجي. وكل هذه الطرق تتضمن إدخال غاز إلى راتينج البلاستيك الساخن، حيث يتمدد الغاز ويكون فقاعات داخل الراتينج الذي يبرد. وتكوِّن المادة الناتجة بلاستيكًا إسفنجيًا خفيف الوزن يسمى في بعض الأحيان البلاستيك الخلوي. واعتمادًا على الراتينج والطريقة المستعملة، يمكن للبلاستيك الإسفنجي أن يكون قويًا كالذي يستعمل عازلاً في المنازل وفي تغليف وتعبئة الوجبات السريعة. وهناك نوع آخر يمكن أن يكون لينًا مطاطيًا مثل الإسفنج المستعمل في المساند ووسادات الأثاث.
التشكيل الحراري عملية غير مكلفة تستعمل في تشكيل العناصر من رقائق البلاستيك. ويُثبِّت العمال في هذه العملية رقائق البلاستيك فوق القالب ( Molds ). وتسخن الرقائق عندئذ حتى تصبح لينة، ثم تمتص مضخة الهواء من القالب ( Molds ) إلى الخارج خلال ثقوب بالغة الصغر. ويُكوِّن هذا فراغًا يسحب ( extrusion ) رقائق البلاستيك اللينة إلى أسفل حتى تغطي سطح القالب ( Molds ). وهناك تبرد وتتصلد في شكل القالب ( Molds ). ويستعمل الصناع التشكيل الحراري لإنتاج أشياء مثل أحواض الاستحمام وقواعد الحمامات الرشاشية وأوعية تعبئة الزبادي.
( تقرير عن مشاركة سيئة )، و الموجودة أسفل كل مشاركة .
2011-12-09, 20:18
بحث في هندسة طرائق
العرض العادي
