مصدر الموضوع الاصلي: كيف نشأت مادة البلاستيك أصلا

--------------------------------------------------------------------------------

صناعة اللدائن( البلاستيك )
دخلت صناعة اللدائن تقريبا كل بيت ومصنع ومكتب فالمقاعد والطاولات وأدوات المائدة والأسقف المعلقة وطلاء الجدران والسيارات والطائرات ومركبات الفضاء وأجهزة التليفزيون والمسجلات السمعية والبصرية وأعمدة الإنارة والملابس لا تخلو من أجزاء البلاستيكية في صنعها مما يجعل الاستغناء عنها أمرا صعبا لان الصناعات البلاستيكية هي صناعة العصر التي تستثمر فيها بلايين الدولارات في مختلف بلدان العالم الغنية والفقيرة على السواء لإنتاج المواد التخليقية والتي بدورها تستخدم في تصنيع مختلف الأشياء التي لم يكن يحلم بها أحد منذ سنوات قليلة.


لقد اصبح البلاستيك شيئا مقبولا في المجتمع الذي نعيشه مكونا حضارة كاملة بما يفرزه لنا من جديد التصميمات والأشكال كل يوم بما يجعلنا نقول بكل اطمئنان إننا نعيش عصر البلاستيك الذي هو راتنجات صناعية تنتج من تفاعلات كيميائية لمواد عضوية ، وترتبط صناعة البلاستيك ارتباطا وثيقا ببعض الصناعات الأساسية العصرية كتقطير البترول وصناعات الحديد والصلب والصناعات الكيميائية ، كما أنها تدخل مباشرة في صناعات أخرى لا حصر لها كالصناعات المعدنية والأخشاب وكابلات الكهرباء والإلكترونيات والأجهزة المنزلية وصناعات التغليف .. الخ.
واعتمدت صناعة البلاستيك في تطورها التاريخي بالصناعات الأخرى ثم تفوقت على تلك الصناعات في مدى قصير نسبيا وظهرت أول مادة بلاستيكية عام 1868م يتم إنتاجها تجاريا وهي مادة (السيلولويد) والتي حصل عليها جون وسيلي هيات من تفاعل الكافور مع نترات السليلوز في تجربة كان يقصد بها استبدال العاج في كرات البلياردو بمادة أخرى إلا أن هذه المادة لم يكن بالإمكان صبها في Molds ( molds ) لتشكيلها بالشكل المطلوب واقتصر الحصول عليها في شكل رقائق استخدمت في صناعة الهيكل الداخلي لنوافذ السيارات وأفلام الرسوم المتحركة.
ولما كانت نترات السليلوز من المواد سريعة الاشتعال وشديدة الانفجار فقد استبدلت فيما بعد بمواد بلاستيكية أخرى صعبة الاشتعال ، وظهرت ثاني مادة بلاستيكية في عام 1909م عندما أعلن ( د. ليو بكلاند) عن راتنج جديد (الفينول فورمالدهيد) واطلق عليه اسم (باكلايت) الذي اصبح من اللدائن الرئيسية في هذه الصناعة نظرا لإمكانية صبه في Molds ( molds ) ذات أشكال مختلفة تحت تأثير الحرارة والضغط لصنع منتجات ذات مقاومة علية للحرارة كمقابض المقالي والبرادات وفيش الكهرباء.
وتعاقبت سنوات قليلة مر بها تطور سريع لعلم المواد المصنعة وتولدت تقنيات جديدة مصاحبة لاكتشافات علمية مكنت الكيميائيين من تقديم مواد بلاستيكية ذات خواص محسنة ومتنوعة ومتزايدة ، ففي عام 1927م ظهرت خلات السليلوز التي امكن تشغيلها بطريقة قواب Injection ( injection molding ) اعقبها ظهور راتنجات الفنيل ثم البوليسترين والبولي ايثيلين في أشكال مختلفة مما أدى إلى إغراق السوق بأنواع جديدة ومتباينة في طرق التصنيع من المواد البلاستيكية والتي ساهمت يوما بعد يوم في سد جزء من احتياجاتنا اليومية ويمكن تقسيم صناعة البلاستيك إلى قسمين رئيسيين هما : تصنيع اللدائن والمنتج النهائي.
أما تصنيع اللدائن فيقصد بها عملية الحصول على المادة الرانجية من خاماتها الأولية ( أساسا البترول ) وتقوم بذلك شركات كبيرة ذات استثمارات طويلة الأجل تعتمد في عملها على مصانع البتروكيماويات حيث تتوافر لها معامل أبحاث حديثة وعلماء متخصصين لإنتاج مختلف أنواع الراتنجات في أشكال قياسية كالمساحيق والحبيبات والعصي والسوائل والعجائن.
أما النوع الثاني من صناعة البلاستيك وهو المنتج النهائي فيقصد به عملية تشكيل الراتنجات في صورة المنتج النهائي الصالح للاستعمال الاستهلاكي اليومي وتعتمد المصانع في عملها على مكونين أساسيين هما مادة الراتنج وشكل القالب ( molds ) المطلوب إلى جانب عدد غير محدود من نوعيات ماكينات التشغيل التي تختلف في تصميمها حسب طريقة الإنتاج المستخدمة في التصنيع.
لذلك يتفاوت حجم المؤسسات العاملة في مجال الحصول على المنتج النهائي تفاوتا كبيرا فمنها مؤسسات ضخمة تقوم بصنع الماكينة والقالب ( molds ) ( مثل أمريكا وألمانيا واليابان ) وأخرى اصغر منها حجما تقوم بتصنيع القالب ( molds ) فقط في ورش خاصة بها كما يحدث في معظم مصانع البلاستيك في العالم الثالث كما توجد الكثير من الوحدات الإنتاجية (الورش) التي تقوم بتشغيل المنتج النهائي فيها بعد الحصول على الراتنج والآلة والقالب ( molds ) من مصادر خارجها , وظهر في هذا المجال شركات تقوم بتأجير القالب ( molds ) المطلوب لفترة محدودة لتلك الورش الصغيرة.
مزايا وعيوب البلاستيك
يوجد للمواد البلاستيكية مزايا وعيوب كأي مادة أخرى يستخدمها الإنسان إلا أن أهم ما يميز البلاستيك عن غيره من المواد الطبيعية الأخرى
هو اجتماع الخواص المتعددة في المادة البلاستيكية الواحدة بينما المواد الأخرى يتمتع كل منها بخاصية منفردة مميزة وهذا هو السبب في الانتشار الكبير لاستخدامات المنتجات البلاستيكية فمن الممكن أن تجتمع صفات القوة والمرونة والصلابة وخفة الوزن والشفافية في آن واحد في مادة بلاستيكية واحدة مما يجعلها صالحة لعدة استخدامات متباينة بينما المواد الأخرى بخاصيتها المنفردة لا يمكن أن تصلح لذلك. ومن المزايا أيضا تعدد الألوان الواسع وخاصية العزل للسخونة والبرودة والكهرباء ومقاومة التآكل وسهولة التشغيل ورخص التكاليف.
أما العيوب فهي صعوبة الإصلاح وإمكانية إعطاء رائحة غير مرغوب فيها وعدم احتمال درجات الحرارة العالية وعدم ثبات الأبعاد والتعرض للكسر والتلف إلى جانب التأثيرات البيئية الضارة في حالة إحراقها أو استخدامها كأواني وأكواب للطعام والشراب.
معلومات أساسية


ومن المهم جدا للعاملين في صناعة البلاستيك التعرف الجيد على الخواص الكيميائية والفيزيائية للدائن ( الثرموبلاستيك ) وهي مواد التلدن بالحرارة وبالتالي يمكنهم الاختيار الامثل لنوعية الاستخدام المطلوب ، لذلك يجب معرفة لماذا وكيف تشغل هذه المواد بالطرق المختلفة ، فالعلاقة بين خواص كل لدينة وتأثير هذه الخواص على الطريقة المستخدمة في تشكيلها وسبب اختيار لدينة معينة لمنتج ذي خواص مميزة تتناسب مع استخدامه العملية هي مفتاح فهم صناعة البلاستيك وينبغي تذكر العوامل الثلاثة التالية وهي الخواص المميزة للراتنج وكيف تحدد هذه الخواص طريقه تصنيعه ( حقن ( injection molding ) – بثق – نفخ ( blow molding ) ... الخ ) وملاءمة هذه الخواص للاستخدام العملي للمنتج المطلوب.
والنوع الثاني من منتجات اللدائن هي مواد ( الثرموستينج ) وهي من المواد التي يتم فيها عملية البلمرة بالتصلد بالحرارة ففي حين تكون مواد الثرموبلاستيك بطريقة البلمرة بالإضافة نجد أن مواد (الثرموستينج) تتكون بطريقة البلمرة بالتكثيف مما يعطينا جزئيات ذات سلاسل طويلة شبكية متقاطعة تنتج بوليمرات متينة قوية لا تنصهر أي غير قابلة لإعادة التشكيل بالحرارة ، وبالتالي فان طرق تشغيلها محدودة بالمقارنة بطرق تشغيل مواد الثرموبلاستيك كما أن العوادم الناتجة عن التشغيل لا يمكن إعادة استخدامها مرة أخري ويستخدم الكيميائي مواد الحشو كمسحوق الخشب والألياف الزجاجية لتحسين خواص الثرموستينج في الاستخدامات العملية
طرق تشكيل البلاستيك
• طريقة القولبة بالحقن ( injection molding )
• طريقة البثق exrusion
• طريقة القولبة بالنفخ ( blow molding ) blow moulding
• Molds ( molds ) الضغط والنقل compression and transfer mould
• الصقل calendering
• مواد ألواح التشكيل الحراري thermo forming sheet material
• اللدائن المصبوبة casting plastics
• طريقة القولبة بالبلاستيزول plastisol moulding
• اللدائن الرقائقية laminated plastics

توجد اللدائن على شكل حبيبات بودرة أو سوائل أو عصي أو أنابيب وبالتالي فان عملية تصنيعها للحصول على المنتج النهائي تختلف لتتناسب مع طبيعة الشكل الموجودة عليه
طريقة القولبة بالحقن ( injection molding )
توجد اللدائن على شكل حبيبات بودرة أو سوائل أو عصي أو أنابيب وبالتالي فان عملية تصنيعها للحصول على المنتج النهائي تختلف لتتناسب مع طبيعة الشكل الموجودة عليه.
ونلاحظ أن المواد الثرموبلاستيكية ( مواد التلدن بالحرارة ) تكون قابلة للتصنيع بمعظم الطرق المعروفة بينما المواد الثرموسيتنج ( مواد التصلد بالحرارة) تحتاج إلى طرق أخري للتشكيل ، وهذا يرجع إلى الخاصية المميزة للمواد الثرموبلاستيكية بإمكانية اعادة تشكيلها بالتسخين دون حدوث تغير كيميائي في تركيبها في حين أن المواد الثرموستينج يكون التفاعل الكيميائي لعملية البلمرة أثناء عملية صناعة المنتج النهائي منها بتأثير الحرارة والضغط والعوامل المنشطة ، وهذا المفهوم يجب تذكرة دائما عند دراسة طرق تصنيع البلاستيك ونوع الراتنج المستخدم في عملية التصنيع.
قوالب ( molds ) Injection ( injection molding ) : injection moulds
يمكن القول إن أسلوب تصنيع البلاستيك بطريقة Molds ( molds ) Injection ( injection molding ) هو الأسلوب الشائع الاستعمال في تشكيل المواد البلاستيكية وهو أيضا واحد من اقدم الأساليب في هذا المجال. ويمكن تلخيص أساسيات عملية الصب في Molds ( molds ) بواسطة Injection ( injection molding ) إلى الخطوات التالية : 1- يملأ القادوس بحبيبات الراتنج المستخدم. 2- يسخن الراتنج إلى الدرجة التي تجعله لينا وقابلا للتدفق. 3- يدفع الراتنج المتدفق خلال الفونية إلى تجويف القالب ( molds ) ( أنثى القالب ( molds ) ). 4- عندما يبرد القالب ( molds ) فينفصل نصفيه متباعدين. 5- يطرد المنتج النهائي من القالب ( molds ).
وقد توجد خطوات اقل أو اكثر من هذه الخمسة الأساسية حسب نوع وطراز Injection ( injection molding ) المستخدمة إلا أنها ولابد أن تتبع هذه الخطوات الأساسية ، ونجد في الصور المرفقة بعض ماكينات Injection ( injection molding ) وأنواع المنتجات المختلفة منها. مكائن Injection ( injection molding ) في Molds ( molds ) :
توجد مكائن Injection ( injection molding ) في أحجام وقدرات مختلفة وقد تكون يدوية التشغيل أو تعمل بالكهرباء أو آلية أو نصف اليه كما أن الأنواع الحديثة منها تخضع لبرمجة الكمبيوتر ، كما تختلف أنواعها حسب وزن المنتج النهائي وعزم المكبس الذي يقوم بربط نصفي القالب ( molds ) أثناء Injection ( injection molding ). ويتراوح وزن المنتج النهائي بين عدة جرامات إلى اكثر من عشرة كيلو جرام كما يصل عزم الربط بين نصفي القالب ( molds ) إلي اكثر من 2700 طن. وتتكون Injection ( injection molding ) من وحدتين اساسيتين هما : الوحدة الأولى : وحدة حقن ( injection molding ) البلاستيك الساخن وفيها : 1- قادوس التغذية. 2- اسطوانة Injection ( injection molding ) الساخنة. 3- كباس Injection ( injection molding ) أو النظام اللولبي. الوحدة الثانية : وحدة فتح وغلق نصفي القالب ( molds ) وتتكون من طنبور ( صينية ) ثابت يوضع عليه نصفي القالب ( molds ) وآخر متحرك هيدروليكيا. وهناك تصميمات مختلفة لمكائن Injection ( injection molding ) إلا أنها تعتمد أساسا على أحد النوعين التاليين : 1- مكائن تستخدم دافعة Injection ( injection molding ). 2- مكائن تستخدم الكباس اللولبي التبادلي.
والفرق بين النوعين هو في الطريقة التي يتم بها دفع المادة البلاستيكية الساخنة من داخل اسطوانة Injection ( injection molding ) الساخنة عبر الفونية الى القالب ( molds ).
ولما كان النوع الثاني هو الأكثر شيوعا واستخداما فهو ما سنعني به في هذا الكتاب وذلك للميزات التالية فيه :
1- سرعة المشوار. 2- انخفاض درجة حرارة الانصهار. 3- سهولة امتزاج الصهير.
وفي مكان القلاووظ (اللولب) التبادلي تتم عملية Injection ( injection molding ) حسب الخطوات التالية: 1- توضع البودرة في القادوس لتسلك طريقها إلى اسطوانة Injection ( injection molding ) خلال فتحة اتصال. 2- تتقدم البودرة إلى الأمام نتيجة للحركة اللولبية للكباس والتي تدفع بها تحت ضغط عال الى الجدران الساخنة للاسطوانة كي تنصهر ومع تزايد الضغط وتراجع اللولب يتجمع مزيد من البودرة المنصهرة تمهيدا لبدء دفعة Injection ( injection molding ). 3- باندفاع اللولب إلى الأمام هيدروليكيا تحقن ( injection molding ) البودرة المنصهرة من خلال الفونية مرورا بعيون الصب والمجاري إلى تجاويف القالب ( molds ) المغلق. 4- يظل تأثير ضغط الاندفاع فترة قصيرة تسمح للصهير المحقون بالثبات في القالب ( molds ). 5- يتراجع اللولب ويقل الضغط بينما يقوم الماء بتبريد القالب ( molds ) حيث تتماسك وتتصلب المادة المنصهرة بسرعة متخذة شكل القالب ( molds ). 6- يفتح القالب ( molds ) ويطرد المنتج النهائي من النصف المتحرك فيها ما بضغط الهواء أو بواسطة خابور طرد زنبركي. 7- يغلق القالب ( molds ) مرة أخرى لبدء مشوار جديد.
قوالب ( molds ) Injection ( injection molding )
يتكون القالب ( molds ) المستخدم في مكائن Injection ( injection molding ) من نصفين أحدهما ثابت وملتصق بالصينية الثابتة للماكينة ويتصل مباشرة بالفونية أثناء التشغيلة بينما النصف الآخر متحرك مع الصينية المتحركة ويتصل به عادة نظام طرد المنتج ( بضغط الهواء أو خوابير الطرد).
وهناك آلاف الأشكال لقوالب ( molds ) Injection ( injection molding ) ذات الأحجام المتباينة وبعضها هد يعطي وحدة واحدة من المنتج والبعض الآخر قد يعطي وحدات متركزة في المشوار الواحد (خاصة الوحدات الصغيرة الحجم) . حيث يقوم مصمم القالب ( molds ) بوضع عدة تجاويف فيه تحقن ( injection molding ) بالبلاستيك المنصهر في نفس المشوار وذلك بعمل مجاري في القالب ( molds ) تحمل الصهير من عنق الصب إلى كل تجويف على حدة عبر بوابة ذات فتحة اصغر من اتساع المجرى حتى تعطي امتلاء كامل ومنتظم للتجويف وفي نفس الوقت تسهل عملية فصل المنتج النهائي عن المجاري.
وتعرف المنتجات البلاستيكية المصنعة بمكائن Injection ( injection molding ) من نقطة Injection ( injection molding ) التي تظهر عليها وتكون غالبا عن خط الاتصال بين نصفي القالب ( molds ) أو في منتصف المنتجات الاسطوانية الشكل كالفناجين ... الخ.
وتتميز طريقة Injection ( injection molding ) في Molds ( molds ) بالإنتاجية العالية وهذا عامل رئيسي في خفض تكلفة الإنتاج حيث نجد أن سعر القالب ( molds ) والماكينة مرتفعان جدا بالمقارنة بسعر الخام المستخدم في احقن ( injection molding ) لذا يجب أن يكون الإنتاج غزيرا لتغطية هذه التكلفة العالية حين بيعه بسعر رخيص في الأسواق.
ومعظم مكائن Injection ( injection molding ) يمكنها إنتاج آلاف القطع البلاستيكية في الوردية الواحدة اعتمادا على وزن وحجم المنتج النهائي وزمن المشوار.
ونلاحظ هنا انه يمكن لجميع المواد الثرموبلاستيكية أن تصنع بطريقة Injection ( injection molding ).
المعدات الثانوية المساعدة
1- التلوين : يتم تلوين حبيبات أو بودرة الراتنج في براميل للتغليب قبل وضعها في قادوس الماكينة وذلك بخلها بنسبة 1 – 5% صبغة مركزة باللون المطلوب. 2- التجفيف : بعض المواد الثرموبلاستيكية (كانايلون) تمتص الرطوبة من الجو مما يؤدي إلى ظهور فقاقيع مائية على سطح المنتج النهائي ، لذا فان الراتنج المستخدم يجب تسخينه الى ما قبل درجة انصهاره لطرد بخار الماء منه قبل إدخاله في القادوس ، ومعظم مكائن Injection ( injection molding ) الحديثة مزودة بوحدة تجفيف ملحقة بقادوس الماكينة. 3- التبريد : لابد من استخدام نظام تبريد عبارة عن مواسير يجري بها تيار من الماء البارد المتجدد حول القالب ( molds ) لتبريده وامتصاص حرارة الصهير المحقون فيه ما يساعد على سرعة تماسك المنتج النهائي وبالتالي تقليل زمن المشوار. 4- الكسارة : لما كانت المواد الثرموبلاستيكية يمكن إعادة استخدامها لذا فان النفايات الناتجة عن التشغيل كالقطع المعيبة أو الزوائد الناتجة عن التشذيب ( محل فتحة الصب أو بواسطة كشارة مثقبية يفضل اتصالها بالماكينة مباشرة (لمنع التلوث) حيث تقوم سكاكين التقطيع بقذف النفايات إلى الكسارة ثم تدفع الحبيبات الناتجة بالشفط إلى القادوس لتختلط بالحبيبات الجديدة متجهة جميعها إلى وحدة Injection ( injection molding ).
ويمكن تغذية الكسارة يدويا بواسطة العامل حيث توضع بجانب Injection ( injection molding ) إلا أن المشكلة الأساسية في الأسلوب اليدوي هو تلوث واتساخ الحبيبات الناتجة أثناء النقل.
حقن ( injection molding ) مواد الثرموست ( مواد التصلد بالحرارة)
علمنا مما سبق أن مواد الثرموست تحتاج إلى الحرارة وليس التبريد لكي تتم بلمرتها إلى مواد صلبة.
ويمكننا بإجراء بعض التعديلات في مكائن Injection ( injection molding ) ذات اللولب التبادلي أن نستخدم طريقة القولبة بالحقن ( injection molding ) لإنتاج قطع بلاستيكية من مواد الثرموست.
ولعمل ذلك فإننا نقوم بتسخين مادة الثرموست في الاسطوانة إلى درجة حرارة تجعلها لينة ( من 65م إلى 115م ) ثم تحقن ( injection molding ) إلى القالب ( molds ) الساخن وتترك لتأخذ شكلها النهائي عند درجة حرارة ( من 162م إلى 204م ) وبعد تصلبها فإنها تطرد من القالب ( molds ) ساخنة. ملاحظة هامة : إذا ظلت مادة الثرموست في الاسطوانة فترة أطول من اللازم أو إذا سخنت لفترة طويلة نسبيا فإنها تتصلب داخل الاسطوانة وتسبب انسداد واعاقة حركة الماكينة.
ويتم تسخين الاسطوانة لهذه المكائن المخصوصة بإحاطتها بالماء أو الزيت الساخنين ، إما تسخين القالب ( molds ) فيتم بواسطة سخان كهربائي على شكل خرطوش يدخل في القالب ( molds ) للوصول به الى درجة الحرارة المناسبة لتصلب مادة الثرموست داخله.
ومن اشهر مواد الثرموست التي يتم حقن ( injection molding )ها بهذه الطريقة الميلامين واليوريا والفينولات.
وتتميز طريقة حقن ( injection molding ) مواد الثرموست عن غيرها من طرق التصنيع ( كطريقة الضغط والنقل ) بأنها ذات مشوار زمني قصير وتتفادى عمليات التسخين والتشكيل المسبق للتصنيع.
ملاحظة هامة : نؤكد هنا ما سبق أن ذكرناه وهو إن نفايات مواد الثرموست لا تصلح لإعادة الاستخدام بالتكسير.
الحقن ( injection molding ) في Molds ( molds ) مع التفاعل reaction injection moulding rim
وتشمل هذه الطريقة دفع نوعين من مواد الثرموست على شكل سائل داخل القالب ( molds ) حيث يتم تفاعلهما واستكمال بلمرتهما لإنتاج الشكل البلاستيكي النهائي.
يوضع تياران من نوعين من سائل راتنج polyurethane المتفاعل حقن ( injection molding )ا تحت ضغط كبير ( 2500 رطل / بوصة مربعة) في راس الخلط حيث يندفعا إلى تجاويف القالب ( molds ) عبر بوابة ، وبنزول خليط السائل إلى قاع القالب ( molds ) يطفو الهواء إلى أعلى خارجا من شق الاتصال بين نصفي القالب ( molds ).
ويمر سائل اليوريثان بحالة هلامية قبل أن يتصلد ، وعندما يتم التصلد بدرجة كافية فانه يزال باليد او بواسطة خوابير الطرد.
يستغرق مشوار التصنيع بهذه الطريقة بين دقيقتين إلى أربعة دقائق تقريبا ، ونلاحظ أن كمية السوائل الزائدة تطرد هي الأخرى خارجة من خطالانفصال في القالب ( molds ) ويجب إزالتها تماما من المنتج الخارج.
وتستخدم مادة خاصة لفصل القالب ( molds ) ترش بها جدرانه الداخلية قبل كل مشوار لتسهيل إزالة المنتج النهائي ولما كانت هذه المادة تسبب الانزلاق فيجب إزالتها من مسطح المنتج قبل تلوينه ( عادة يحتاج الإنتاج بهذه الطريقة الى تلوين ) كأجزاء السيارات الخارجية والتي يجب إعطائها نفس لون السيارة.
وهذه الطريقة ذات مستقبل غير محدود لتصبح إحدى اكبر وسائل التقنية في صناعات البلاستيك نظرا لكبر حجم المنتج النهائي وقلة التكاليف مقارنة بالطرق الأخرى سواء في صناعة البلاستيك أو الصناعات المعدنية كما أنها تحتاج إلى كمية ضئيلة من الطاقة وتكلفة المكائن المستخدمة فيها اقل من مكائن Injection ( injection molding ) التقليدية.
طريقة البثق exrusion

عملية البثق هي الطريقة المثالية لتصنيع أشكال بلاستيكية ذات أحجام قياسية كالقضبان والأنابيب والشرائط والألواح ، وهي تصلح للمواد الثرموبلاستيكية فقط ، ويمكن تلخيص أنواع المنتجات التي نحصل عليها بهذه الطريقة إلى
(1) الأشكال القياسية كالقضبان والأنابيب والألواح والأشكال ذات المقاطع الغير عادية. (2) الشرائط المفردة أو المتعددة الطبقات للاستخدام المباشر أو كطبقة تغطية للورق ، الملابس او أي سطح اخر. (3) عمل طبقة حماية وعزل حول الأسلاك والكابلات بالبثق.
ويختلف حجم المنتج حسب حجم الماكينة أو على الأصح باختلاف طول وسمك اللولب الدوار والذي يتراوح بين 20 سم في المكائن الكبيرة الى 2 سم المكائن الصغيرة.
الأجزاء الرئيسية في البثق :
1- قادوس التغذية. 2- اللولب الدوار ويوجد داخل ماسورة محاطة باسطوانة التسخين ، ويمكن تقسيم طول اللولب الى 3 اجزاء هي :
أ‌- قسم التغذية وهو المتصل بالقادوس. ب‌- قسم الضغط وهو الجزء الأوسط الذي يندفع فيه البلاستيك اللدين الى الامام. ت‌- ـ قسم القياس وهو الجزء الأخير من اللولب والمنتهي بمصفاة لمنع الشوائب من المرور للفونية ث‌- قسم الضغط وهو الجزء الأوسط الذي يندفع فيه البلاستيك اللدين الى الامام. 3- اللقمة وهي قالب ( molds ) معدني قياسي الحجم حسب نوع المنتج.
وبخروج البلاستيك المنبثق من الماكينة يتم سحب ( extrusion )ه إلى وحدة اخرى ملحقة حيث يبرد متخذا شكله النهائي.
وتتلخص طريقة البثق في تغذية المادة الثرموبلاستيكية وانتقالها عبر اللولب الدوار الساخن تحت ضغط عال خلال فتحة قياسية الحجم إلى (لقمة القالب ( molds )) حيث يتم سحب ( extrusion )ها وتبريدها خارج الماكينة.
عملية البثق:
1- يملأ القادوس بحبيبات المادة الثرموبلاستيكية. 2- تلتقط الحبيبات بواسطة اللولب الدوار المحاط ببطانة مصلدة لاسطوانة البثق وتدفع للأمام وعلى طول اللولب الدوار واندفاع حبيبات البلاستيك إلى امام فانها تسخن وتلين وتنعم بتأثير عاملين : أ‌- السخانات الخارجية المحيطة بماسورة اللولب. ب‌- الحرارة الناتجة من احتكاك الحبيبات مع جسم اللولب الدوار.
وفي أثناء حركة المواد الثرموبلاستيكية على طول اللولب الدوار فإنها تمتزج في صهير متجانس ومتماسك مع بعضها أو مع المادة الملونة (في حالة إضافة لون إليها) وهذا التجانس يمنع حدوث تموجات سطحية أو عدم انتظام المقطع للمنتج النهائي.
3- تدفع المادة المنصهرة تحت ضغط عال عبر رصة ترشيح (تمنع مرور الشوائب) إلى لقمة القالب ( molds ). 4- يخرج القطاع البلاستيكي المنبثق من اللقمة إلى وحدة التبريد ليتصلب متخذا شكله النهائي بعد تقطيعه إلى الأطوال أو المساحات المطلوبة أو لفة على اسطوانات ذات إحجام وسعات معلومة.
بثق الشرائط والألواح المسطحة:
يتم عادة بثق الألواح المسطحة حوالي 6 سم بينما يطلق اسم الشرائط على منتجات البثق ذات السمك اقل من 0.25 سم.
ويستخدم نفس نظام البثق في القطاعات الأخرى ( كالقضبان والأنابيب ) في بثق الألواح والشرائط مع ملاحظة اختلاف لقمة القالب ( molds ) ومعدات الاستلام النهائي.
بثق طبقة تغطية (الحماية) البلاستيكية على المواد المختلفة:
يمكن استخدام طريقة البثق في تغطية المواد المختلفة بغشاء بلاستيكي واقي ( او للتجميل ) وذلك بضغط شرائط البلاستيك المنبثقة الساخنة من الماكينة مع المادة المطلوب تغطيتها بين بكرتين ضاغطتين بحيث تكون مادة البلاستيك اسفل المادة الأخرى. ولا تحتاج هذه العملية إلى إضافة مواد لاصقة حيث يكون الضغط الواقع على شريط البلاستيك الساخن كافيا لالتحامه بالمادة المطلوب لصقه عليها.
باستخدام شرائط ذات عرض قياس مناسب لسطح المادة المطلوب تغطيتها يمكننا تغليف مواد كالورق والملابس والرقائق المعدنية باستخدام طريقه البثق.
الشرائط البلاستيكية متعددة الطبقات
يمكننا الحصول على شرائط بلاستيكية متعددة الطبقات (كل طبقة تختلف في مادتها عن الأخرى باستخدام عدة باثقات في الماكينة الواحدة تصب جميعها في لقمة القالب ( molds ) وتسمى هذه الطريقة بالبثق الاسهاميcoextrusion ، وتستخدم الباثقات المتعددة لبثق عدة مواد بلاستيكية مختلفة أو ألوان مختلفة ( لمادة واحدة ) في لقمة القالب ( molds ) بواسطة نظام متشعب.
والتطبيق العملي لهذه الطريقة ينتج منه لفائف الأطعمة المانعة للرطوبة وأبخرة الغازات وكذلك شفاطات المشروبات ذات اللونين وزجاج السيارات الأمامي.
شرائط البثق بالنفخ ( blow molding )
تستخدم هذه الطريقة نفس التقنية المستخدمة في إنتاج الألواح إلا أن لقمة القالب ( molds ) تكون على شكل تجويف أنبوبي يندفع خلاله تيار هوائي يمدد الشريط على شكل اسطواني يسمى "الفقاعة".
وأثناء تصلب الفقاعة فإنها تضغط من الجانبين بين بكرتين لتكوين شريط مزدوج السمك وقد وجد عمليا انه من الأفضل بثق واستلام القاعة من اسفل إلى أعلى ثم تسطيحها بين البكرتين وحملها إلى بكرة اللف.
وتستخدم هذه الطريقة في عمل لفات شرائط البلاستيك لاستخدامها في تغطية الأجسام كبيرة الجسم نسبيا كالمكائن والسيارات .. الخ ، ويمكن قطع الشرائط على مسافات قصيرة ولحامها من إحدى نهايتيها لتعطي لنا الحقائب البلاستيكية الخفيفة.
البثق لتغطية الأسلاك
من أهم التطبيقات العملية لطريقة البثق هو تغطية الأسلاك المعدنية والكابلات بمادة بلاستيكية عازلة للكهرباء ومقاومة للتآكل وعوامل الجو.
وهي تماثل عمليا طريقة بثق الأنابيب لشاقة في لقمة القالب ( molds ) تستبدل بدليل متدرج (بالتناقص) يمر من خالاه السلك المعدني المراد تغطيته وأثناء مرور المادة البلاستيكية الساخنة عبر لقمة القالب ( molds ) فإنها تحيط بالسلك المعدني الساخن (تكون درجة حرارته كدرجة انصهار المادة البلاستيكية) ويحرجا الاثنين كوحدة واحدة من لقمة القالب ( molds ) حيث يبردا ويلف السلك أو الكابل على بكرات ذات إحجام وأطوال قياسية.
ومن الراتنجات الشائع استخدامها في تغطية الأسلاك والكوابل راتنج البولي ايثلين وكلوريد البولي فنيل والنايلون كما يستخدم أحيانا راتنج السيليكون للكابلات ذات المقاومة العالية للحرارة.
البثق لعمل الحبيبات والمركبات
تستخدم تقنيات البثق في مصانع إنتاج المركبات الراتنجية وذلك لخلط وتلوين وتشكيل الحبيبات الراتنجية التي تباع الى مصانع إنتاج المنتج البلاستيكي النهائي.
وغالبا تحتاج الراتنجات الأساسية إلى مواد مضافة لتناسب تطبيقات عملية محددة ذات مواصفات خاصة أو قد تحتاج إلى التلوين بلون مطلوب أو يكون الإنتاج المطلوب على شكل عصي أو حبيبات أو ... الخ ، وتضاف المواد الإضافية أو الألوان إلى الراتنج وتخلط جيدا لتكوين مزيج متجانس في الحبيبات الناتجة وبالطبع فان لقمة القالب ( molds ) تصمم بحيث يخرج الراتنج منها على شكل حبال يتم تقطيعها إلى قطع صغيرة حبيبية الشكل لا يتجاوز طورها 2-3 مم ثم تعبا في أكياس ( عبوته 50 كجم عادة ) وبذلك تكون جاهزة للتشغيل والتصنيع. ويجدر الإشارة هنا إلى أن الاصطلاح المستخدم للدلالة على ملونات اللدائن هو master batch بينما يطلق على مواد الإضافة التي تكسب الراتنج صفات مرغوبة additives , وتحتكر تقنية تصنيع هذه المواد شركات عالمية معدودة.
ويختلف شكل الحبيبات من الاسطواني الى المكعب او الكرات الصغيرة البيضاء أو الملونة حسب الطلب ونؤكد هنا ما سبق ذكره عن إمكانية إعادة استخدام الراتنجات البلاستيكية المستخدمة في طرق البثق حيث أنها مواد ثرموبلاستيكية.
طريقة القولبة بالنفخ ( blow molding ) blow moulding
تستخدم Molds ( molds ) النفخ ( blow molding ) في إنتاج الأجزاء البلاستيكية من مادة الثرموبلاستيك ذات التجويف رقيق الجدران (كالقوارير ( bottles ) مثلا) وذلك بوضع اسطوانة من البلاستيك تسمى "باريسون" بين فكي القالب ( molds ) الذي يقوم بثني نهايتي الاسطوانة البلاستيكية الساخنة بينما يندفع هواء مضغوط بقوة ليدفع بالصهير البلاستيكي إلى جدران القالب ( molds ) ، وبالتبريد يصبح البلاستيك المتراكم على جدران القالب ( molds ) الداخلية جامدا وقويا متخذا شكلها.


ويمكن حصر تقنية النفخ ( blow molding ) في ثلاث مراحل أساسية :
أولا : تليين الراتنج بالتسخين وذلك باستخدام باثق لتسخين اللدينة إلى حالة الانصهار ودفعها إلى راس لقمة القالب ( molds ) (وهذه المرحلة مشابهة تماما لعملية البثق).
ثانيا : تكوين الاسطوانة الباريسون حتى تكون جاهزة للدخول بين نصفي القالب ( molds ).
ثالثا : نفخ ( blow molding ) الاسطوانة داخل القالب ( molds ) بواسطة هواء مضغوط يقوم بفرد مادة الباريسون المنصهرة على جدران تجاويف القالب ( molds ) متخذة شكله (زجاجة مثلا) علما بأنه عند غلق نصفي القالب ( molds ) فان الضغط الهيدرولكي المستخدم في الإغلاق يقوم بثني نهايتي اسطوانة الباريسون.
وتعتبر طريقة تصنيع البلاستيك بالنفخ ( blow molding ) واحدة من العمليات الرئيسية في صناعة البلاستيك وبالتالي في الأسواق العالمية مما نلمسه يوميا من إنتاج غير محدود للقوارير ( bottles ) والزجاجات التي نستخدمها في حياتنا اليومية.
وقد استخدم هذا الأسلوب أساسا بغرض تصنيع القوارير ( bottles ) الأسطوانية البسيطة ومع التقدم التقني السريع وتصميمي ماكينات ذات مواصفات متميزة تطورت عمليات النفخ ( blow molding ) 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 ( blow molding ) سواء كانت مقاعد وظهور كراسي السيارات أو مساند الرأس والأذرع وكذلك الزجاج الأمامي.
ويستخدم راتنج البولي ايثلين بكثرة في عمليات النفخ ( blow molding ) حيث انه راتنج مثالي لإنتاج القوارير ( bottles ) الخفيفة وكذلك الحاويات الصلبة القوية. ويمكن استخدام النفخ ( blow molding ) 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 ( blow molding ) هو إنتاج القوارير ( bottles ) والأدوات ذات الاستخدام الواحدة نظرا لخفة وزنها وعدم قابليتها للكسر وسهولة التخلص منها كفضلات بالحرق والتكلفة الإنتاجية البسيطة جدا مقارنة بالزجاج.
ويتأثر جسم النفخ ( blow molding ) حسب مقاس لولب الباثق وعدد رؤوس لقمة القالب ( molds ) وجسم القالب ( molds ) الذي سيوضع في الماكينة.
ولفهم عملية النفخ ( blow molding ) يجب دراسة أجزاء القالب ( molds ) المستخدم بالتفصيل ، ويبين الخط الفاصل على المنتج محل التقاء نصفي القالب ( molds ) أما أجزاء القالب ( molds ) التي تقوم بكبس الاسطوانة ( الباريسون ) ولحامها قبل النفخ ( blow molding ) 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 ( molds ) المستخدمة في عمليات النفخ ( blow molding ) بدلا من سبيكة النحاس والبريليوم التي كانت تستخدم في السابق.
عملية النفخ ( blow molding ) :
أولا : قبل التشغيل : 1- يبدأ ترتيب عملية النفخ ( blow molding ) بتامين القوالب ( molds ) المطلوبة وتثبيتها على الصينية المتحركة هيدرليكيا في الماكينة. 2- تضبط لقمة القالب ( molds ) مقاس وسمك جدران الباريسون عند بثقه. 3- يملأ القادوس بحبيبات المادة البلاستيكية أما يدويا أو بنظام تفريغ اوتوماتيكي. 4- تشغل سخانات لتدفئة الراتنج وتليينه في اسطوانة الباثق رؤوس لقمة القالب ( molds ). 5- يضبط ضغط الهواء المستخدم في نفخ ( blow molding ) الاسطوانة (الباريسون). 6- تضبط مواقع الطرد للمنتج النهائي. 7- تشغل دورة التبريد بالمياه لضبط حرارة القالب ( molds ) وتنشيط النظام الهيدرولكي في الماكينة والذي يقوم بفتح وغلق القالب ( molds ).
ثانيا : بدء التشغيل : 1- نضغط زر التشغيل للباثق في الوضع "auto" أي تشغيل اوتوماتيكي. 2- تنبثق اسطوانة الباريسون بين نصفي القالب ( molds ) المفتوح. 3- يغلق نصفي القالب ( molds ) هيدروليكيا ويندفع هواء مضغوط ينفخ ( blow molding ) الاسطوانة البلاستيكية ويفردها على جدران القالب ( molds ) متخذة شكل تجاويفه. 4- بعد إتمام دورة النفخ ( blow molding ) يفتح القالب ( molds ) ويطرد المنتج النهائي. 5- تقطع النهايات المنثنية للمنتج لنهائي في عملية التشطيب اما في 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 ( blow molding ) مع Injection ( injection molding ):
تختلف هذه العملية عن عملية النفخ ( blow molding ) العادية في ان الباريسون يتم انتاجه بواسطة Injection ( injection molding ). ويتم تشكيل الباريسون في قالب ( molds ) حول خابور في الوسط ثم ينقل إلى قالب ( molds ) النفخ ( blow molding ) حيث يشد بين نصفيه ، وفي تلك المرحلة يدفع هواء مضغوط خلال الخابور الاوسط لفرد الباريسون الساخن على تجاويف القالب ( molds ).
وتتميز هذه العملية بان المنتج النهائي لا يحتاج إلى قطع الزوائد حيث انه لم يتم تثنية أصلا قبل دخوله القالب ( molds ) 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 ( blow molding ) مع Injection ( injection molding ) تكون أعلى من تكلفة مكائن النفخ ( blow molding ) التقليدية (مع البثق) وذلك لضرورة وجود قالب ( molds )ين وكذلك محطتين للقوالب ( molds ) فيها كما أن زمن المشوار فيها أطول من المكائن العادية كما توجد بعض القيود على حجم وشكل القالب ( molds ) المستخدم.

مصدر الموضوع الاصلي: كيف نشأت مادة البلاستيك أصلا

اللهم بارك في علمك

مصدر الموضوع الاصلي: كيف نشأت مادة البلاستيك أصلا

مصدر الموضوع الاصلي: كيف نشأت مادة البلاستيك أصلا

nice sooooooooooooooooo
good

مصدر الموضوع الاصلي: كيف نشأت مادة البلاستيك أصلا

شكـــرا

مصدر الموضوع الاصلي: كيف نشأت مادة البلاستيك أصلا

chkran

مصدر الموضوع الاصلي: كيف نشأت مادة البلاستيك أصلا

مصدر الموضوع الاصلي: كيف نشأت مادة البلاستيك أصلا

مصدر الموضوع الاصلي: كيف نشأت مادة البلاستيك أصلا

شكرا لك