صناعة اللدائن( البلاستيك )

صناعة اللدائن( البلاستيك ) / مقدمة
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 قوالب 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 قوالب 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 الحقن 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 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 ( مثل أمريكا وألمانيا واليابان ) وأخرى اصغر منها حجما تقوم بتصنيع القالب 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 من مصادر خارجها , وظهر في هذا المجال شركات تقوم بتأجير القالب المطلوب لفترة محدودة لتلك الورش الصغيرة.

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 – بثق – نفخ ... 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.

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
طريقة البثق EXRUSION
طريقة القولبة بالنفخ BLOW MOULDING
قوالب 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

طريقة القولبة بالحقن

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 الحقن : Injection moulds
يمكن القول إن أسلوب تصنيع البلاستيك بطريقة قوالب الحقن هو الأسلوب الشائع الاستعمال في تشكيل المواد البلاستيكية وهو أيضا واحد من اقدم الأساليب في هذا المجال. ويمكن تلخيص أساسيات عملية الصب في قوالب بواسطة الحقن 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 ( أنثى القالب ). 4- عندما يبرد القالب فينفصل نصفيه متباعدين. 5- يطرد المنتج النهائي من القالب.

وقد توجد خطوات اقل أو اكثر من هذه الخمسة الأساسية حسب نوع وطراز ماكينة الحقن المستخدمة إلا أنها ولابد أن تتبع هذه الخطوات الأساسية ، ونجد في الصور المرفقة بعض ماكينات الحقن وأنواع المنتجات المختلفة منها. مكائن الحقن في قوالب :

توجد مكائن الحقن 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 أثناء الحقن. ويتراوح وزن المنتج النهائي بين عدة جرامات إلى اكثر من عشرة كيلو جرام كما يصل عزم الربط بين نصفي القالب إلي اكثر من 2700 طن. وتتكون ماكينة الحقن من وحدتين اساسيتين هما : الوحدة الأولى : وحدة حقن البلاستيك الساخن وفيها : 1- قادوس التغذية. 2- اسطوانة الحقن الساخنة. 3- كباس الحقن أو النظام اللولبي. الوحدة الثانية : وحدة فتح وغلق نصفي القالب وتتكون من طنبور ( صينية ) ثابت يوضع عليه نصفي القالب وآخر متحرك هيدروليكيا. وهناك تصميمات مختلفة لمكائن الحقن إلا أنها تعتمد أساسا على أحد النوعين التاليين : 1- مكائن تستخدم دافعة الحقن. 2- مكائن تستخدم الكباس اللولبي التبادلي.

والفرق بين النوعين هو في الطريقة التي يتم بها دفع المادة البلاستيكية الساخنة من داخل اسطوانة الحقن الساخنة عبر الفونية الى القالب.

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 الحقن حسب الخطوات التالية: 1- توضع البودرة في القادوس لتسلك طريقها إلى اسطوانة الحقن 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 الحقن. 3- باندفاع اللولب إلى الأمام هيدروليكيا تحقن البودرة المنصهرة من خلال الفونية مرورا بعيون الصب والمجاري إلى تجاويف القالب المغلق. 4- يظل تأثير ضغط الاندفاع فترة قصيرة تسمح للصهير المحقون بالثبات في القالب. 5- يتراجع اللولب ويقل الضغط بينما يقوم الماء بتبريد القالب حيث تتماسك وتتصلب المادة المنصهرة بسرعة متخذة شكل القالب. 6- يفتح القالب ويطرد المنتج النهائي من النصف المتحرك فيها ما بضغط الهواء أو بواسطة خابور طرد زنبركي. 7- يغلق القالب مرة أخرى لبدء مشوار جديد.

قوالب الحقن
يتكون القالب المستخدم في مكائن الحقن 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 الحقن 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 بوضع عدة تجاويف فيه تحقن بالبلاستيك المنصهر في نفس المشوار وذلك بعمل مجاري في القالب 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 الحقن من نقطة الحقن التي تظهر عليها وتكون غالبا عن خط الاتصال بين نصفي القالب أو في منتصف المنتجات الاسطوانية الشكل كالفناجين ... الخ.

وتتميز طريقة الحقن في قوالب بالإنتاجية العالية وهذا عامل رئيسي في خفض تكلفة الإنتاج حيث نجد أن سعر القالب والماكينة مرتفعان جدا بالمقارنة بسعر الخام المستخدم في احقن لذا يجب أن يكون الإنتاج غزيرا لتغطية هذه التكلفة العالية حين بيعه بسعر رخيص في الأسواق.

ومعظم مكائن الحقن 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 الحقن.

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 الحقن 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 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 الحقن.

ويمكن تغذية الكسارة يدويا بواسطة العامل حيث توضع بجانب ماكينة الحقن إلا أن المشكلة الأساسية في الأسلوب اليدوي هو تلوث واتساخ الحبيبات الناتجة أثناء النقل.

حقن 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 الحقن ذات اللولب التبادلي أن نستخدم طريقة القولبة بالحقن 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 إلى القالب الساخن وتترك لتأخذ شكلها النهائي عند درجة حرارة ( من 162م إلى 204م ) وبعد تصلبها فإنها تطرد من القالب 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 فيتم بواسطة سخان كهربائي على شكل خرطوش يدخل في القالب للوصول به الى درجة الحرارة المناسبة لتصلب مادة الثرموست داخله.

ومن اشهر مواد الثرموست التي يتم حقنها بهذه الطريقة الميلامين واليوريا والفينولات.

وتتميز طريقة حقن 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 في قوالب مع التفاعل REACTION INJECTION MOULDING RIM
وتشمل هذه الطريقة دفع نوعين من مواد الثرموست على شكل سائل داخل القالب حيث يتم تفاعلهما واستكمال بلمرتهما لإنتاج الشكل البلاستيكي النهائي.

يوضع تياران من نوعين من سائل راتنج البولي يوريثان المتفاعل حقنا تحت ضغط كبير ( 2500 رطل / بوصة مربعة) في راس الخلط حيث يندفعا إلى تجاويف القالب عبر بوابة ، وبنزول خليط السائل إلى قاع القالب يطفو الهواء إلى أعلى خارجا من شق الاتصال بين نصفي القالب.

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 ويجب إزالتها تماما من المنتج الخارج.

وتستخدم مادة خاصة لفصل القالب 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 الحقن التقليدية.

طريقة القولبة بالنفخ BLOW MOULDING

تستخدم قوالب النفخ في إنتاج الأجزاء البلاستيكية من مادة الثرموبلاستيك ذات التجويف رقيق الجدران (كالقوارير مثلا) وذلك بوضع اسطوانة من البلاستيك تسمى "باريسون" بين فكي القالب الذي يقوم بثني نهايتي الاسطوانة البلاستيكية الساخنة بينما يندفع هواء مضغوط بقوة ليدفع بالصهير البلاستيكي إلى جدران القالب ، وبالتبريد يصبح البلاستيك 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 البلاستيك بالنفخ واحدة من العمليات الرئيسية في صناعة البلاستيك 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 البلاستيكية 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 البلاستيكية 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.

أولا : القولبة بالضغط Compression Moulding


وتتلخص هذه الطريقة في وضع كمية محسوبة من الراتنج في القالب الذي يسخن صم يدفع مكبس على العجينة المنصهرة فتملأ الفراغات داخل القالب حيث يرفع الضغط بعد أن يأخذ الراتنج شكل التجاويف التي ملأها ثم يترك ليتصلب بتأثير التفاعلات الكيميائية التي تتم عملية البلمرة كما هو معلوم في مواد الثرموسيتنج.

وتوجد مواد الثرموسيتنج على شكل مسحوق أو حبيبات أو صفائح أو حبال وفي بعض الأحيان يتم تشكيلها على هيئة أقراص سباقة التشكيل متصلة ببعضها وذات أوزان محسوبة لا تسمح إلا بكميات ضئيلة زائدة (فاقد) عند كبسها داخل القالب (والطبع يجب قطع هذه الزيادة عند تشطيب المنتج النهائي قبل اكتمال تصلبه).

وتتراوح درجة حرارة القالب المسخن بين 93م و 205م بينما يتراوح الضغط في المكبس بين 1000 و 10000 رطل / بوصة مربعة وتكتمل عملية بلمرة الراتنج في زمن ما بين 3 و20 دقيقة.

ويمكن احتواء القالب الواحد على تجويف أو اكثر حسب حجم المنتج ويصنع عادة من مادة الفولاذ ذات الأسطح العالية الصقل لتعطي إنتاج ذو مظهر جيد.

ويتم تثبيت نصفي القالب بصينية المكبس الهيدروليكي العلوي والسفلي وذلك حتى يكون قفلهما وفتحهما هيدروليكيا أثناء دورة التشغيل.

وفي المكائن اليدوية فان العامل يقوم بوزن كمية الراتنج المطلوبة وضعها داخل القالب الساخن ودفع ذراع المكبس يدويا ثم إخراج الناتج من القالب وقطع الزائد منه قبل تمام تصلبه , بينما نجد في المكائن الآلية كمية الراتنج المحسوبة تغذي القالب وتضغط ويفتح القالب بعد فترة زمنية قياسية ويطرد الناتج آليا إلا في حالة إذا كان هناك أجزاء معدنية يراد إدخالها في المنتج النهائي فتلك توضع بواسطة العاملة يدويا في القالب المفتوح ثم تكمل الدورة آليا.

ثانيا : القولبة بالنقل : TRANSFEER MOULDING

تعتمد طريقة القولبة بالنقل على نفس أساسيات طريقة الضغط السالفة إلا أن الاختلاف البين بينهما هو في كيفية ملء فراغات القالب بالراتنج المنصهر ، ففي عملية النقل لا يصب الراتنج مباشرة في تجاويف القالب ولكن يتم تسخينه في غرفة منفصلة تحت ضغط كباس حتى ينصهر ثم يزاد الضغط على الكباس (6000 – 12000 رطل / بوصة مربعة) فيدفع الراتنج المنصهر إلى مجاري الإمداد والبوابات المؤدية إلى فراغات القالب , وهذا الجزء من العملية يشبه تماما عملية الحقن في المواد الثرموبلاستيكية.

وفي الحالات التي تحتاج إنتاج كبير وسريع فتستخدم طريقة القولبة الدافعة Plunger molding مع استخدام كباس نقل إضافي منفصل ليدفع بالبلاستيك خلال المجاري ثم إلى التجاويف ، وهنا نجد أن الضغط التحويلي مضبوط لاستقلاله عن الضغط المستخدم في ربط نصفي القالب.

وعادة يعمل الكباس الإضافي من أعلى لاسفل حيث يوجد في أعلى المكبس ويتحرك مع الصينية العلوية ويتم تسخين الراتنج قبل صبه لتقليل زمن دورة القالب حيث انه لا يمكن عمل سوى دفعة واحدة من الراتنج (محسوبة الوزن بالطبع) في كل دورة ، ومن ثم فان جميع المواد المتبلمرة والفرزة والمجاري والمنتج يجب إزالتها قبل بدء دورة جديدة ونلاحظ أن جميع الأجزاء الداخلة في طريقة القولبة ما عدا المنتج النهائي تعتبر نفايات لأنه من المعلوم أن مواد الثرموسيتنج لا يمكن إعادة تصنيعها.

وتتميز طريقة قوالب النقل عن قوالب الضغط في عدم وجود زوائد في المنتج النهائي مما يجعلها بسيطة التشطيب كما انه يمكن بها إنتاج عدة وحدات متكررة باستخدام أسلوب المجاري خاصة في إنتاج الأشكال الصغيرة الحجم ذات التركيب المعقد والتي من الصعب تصنيعها بطريقة الضغط.

يقصد بعملية الصقل ضغط عجينة البلاستيك 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 البلاستيك:

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 البلاستيك الناتج يتم بواسطة تضييق المسافة تدريجيا بين كل بكرتين ، ويمكننا استخدام بكرات مزخرفة لإنتاج لفائف البلاستيك 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 البلاستيك.

ويتم أثناء ذلك الالتحام التام بين المادة البلاستيكية والورق أو القماش المستخدم ويخرجان من البكرة النهائية قطعة واحدة.

وتنجح هذه العملية في إنتاج أقمشة التنجيد البلاستيكية 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.

تعتبر عمليات التشكيل الحراري لألواح البلاستيك واحدة من العمليات الرئيسية في صناعة البلاستيك 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 البلاستيك 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 البلاستيك 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 البلاستيك 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 البلاستيك 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 البلاستيك 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 البلاستيك داخل إطار محدود حتى نقطة الليونة لتصبح مرنة فيوضع تحتها مباشرة القالب وبتأثير ضغط بسيط ينساب البلاستيك 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 البلاستيكية 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 البلاستيكية 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 البلاستيك 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 البلاستيكية مع الكرتون الموضوع عليه الجسم بمادة لاصقة.

ونلاحظ في هذه الطريقة عدم حاجتنا إلى قالب يلزم صهر الصفيحة عليه.

الصب هو عملية سكب سائل بلاستيكي في قالب مناسب ، وقد يكون البلاستيك على شكل مونمر يستكمل بلمرته بعد صبه او سائل راتنجي مضاف إليه عامل مساعد (منشط) قبل السكب

. أما القالب فقد يكون معقد التركيب أو بسيطا جدا حتى يمكن استخدامه في الورشة المنزلية وعموما فان القوالب المستخدمة في عمليات الصب غير مكلفة حيث تصنع عادة من الخشب أو الزجاج أو الطين الصلصالي أو المعادن إلى جانب إمكانية أن تكون مادة القالب من نوع آخر من البلاستيك.

ويمكن أن تصب الراتنجات المستخدمة على الساخن أو على البارد ثم تترك لتتصلب من خلال عملية بلمرة متقدمة ، وغالبا ما يتم حشو الراتنجات لتقويتها ، ويمكن تلوينها باللون المطلوب حيث تتراوح من راتنجات رائقة الى معتمة.

ويستخدم في عمليات الصب سوائل راتنجية متعددة مثل : 1- الاكريليك : ويستخدم في إنتاج الألواح والقضبان والمواسير والمجوهرات المقلدة وكرات البلياردو والرخام الصناعي. 2- البوليستر : ويستخدم في تبطين العينات وأشغال الهوايات ، الألواح المصبوبة وأيضا أجزاء بعض أنواع الأثاث والمجوهرات. 3- الايبوكسي : يتم خلط راتنج الايبوكسي مع بعض مساحيق المعادن ويستخدم على نطاق واسع في صناعة السيارات والطائرات لإنتاج القوالب البلاستيكية وادوات الهز ولقمة القالب (Die). 4- البولي يوريثان : ويستخدم في إنتاج الأجسام الجاسئة ذات المرونة كأجزاء الأثاثات وصدامات السيارات والأجهزة المنزلية. 5- السيليكون : يستفاد من مرونة راتنجات السيليكون في صناعة قوالب الصب والتي تصب فيها سوائل راتنجية أخرى لإعطاء منتج ذو تفاصيل دقيقة ويسهل ازالته من القالب. 6- النايلون : يستخدم في إنتاج جلب الخدمة الشاقة ، التروس ، رفاصات القوارب والأحواض المقاومة للكيماويات.

عمليات الصب : CASTING PROCESSES


1) صب الاكريليك : يعتبر إنتاج ألواح الاكريليك الشفافة او الملونة احد عمليات الصب الرئيسية وفيها يسكب سائل سميك من مخلوط مونمر الاكريليك سابق التجهيز بين لوحين من الزجاج المصقول ويترك ليتجمد ويتماسك مستكملا بلمرته ، وبعد انتهاء الصب فان الالواح الناتجة تسخن لإزالة أي انضغاطات على اللوح وتقطع إلى الحجم المطلوب ثم تغطى بورق لحماية السطح المصقول من الخدوش. وفي إنتاج قضبان الاكريليك تستخدم نفس التقنية تماما مع تغيير شكل الزجاج.

2) صب البوليستر :

ومن عمليات الصب الأخرى عملية صب راتنجات البوليستر والتي يتم فيها خلط الراتنج مع العامل المساعد (المنشط) داخل وحدة رش بطريقة آلية وبذلك يصبح سائل البوليستر جاهزا لصب متواصل منتجا أجزاء للأثاث مشابهة تماما للخشب.
3) صب السليكون :

يرجع استخدام راتنجات السيليكون في صناعة قوالب الصب لسكب راتنجات أخرى فيها إلى مرونة هذا الراتنج وتحمله لدرجات حرارة عالية (حتى 316ºم) مما يجعله صالحا حتى لصب الرصاص فيه ، ويمكن استخدام القالب المصنوع من السيليكون من 100-200 مرة حسب نوع الراتنج المسكوب فيه.
4) صب النايلون :

وفي راتنجات النايلون يصب المونمر في قالب ذو قطعة واحدة أو قطعتين ويترك ليتماسك حتى تكون البوليمر ، وتعطى راتنجات النايلون منتجا ذو قوة عالية ومقاومة ملحوظة للتآكل ، ونجد أن حجم وسمك المنتج يتحدد حسب حجم القالب مما يسهل لنا الحصول على منتجات النايلون بالحجم المطلوب بهذه الطريقة خاصة وان الحجم يعتبر عائقا هاما في عملية إنتاج مواد النايلون بطريقة الحقن.
5) دفن المواد والأجسام :

تستخدم تقنية الصب في دفن المواد والأجسام المختلفة داخل المادة البلاستيكية الشفافة كالبوليستر أو الاكريليك لحمايتها من الرطوبة والبكتريا والصدمات والحرارة المباشرة مثل الأشياء الثمينة والعينات البيولوجية .. الخ.
وتتم عملية الدفن على مرحلتين تشمل الأولى منها وضع طبقة من الراتنج الممتزج مع العامل المنشط في القالب وتركها حتى تتماسك جزئيا ثم تأتي المرحلة الثانية حيث يوضع الجسم المراد دفنه فوق الطبقة المتماسكة ثم تصب الطبقة الثانية من الراتنج لتحيط بالجسم وتلتحم مع الطبقة الأولى السفلية.

البلاستيزول هو معلق من مخلوط راتنجات كلوريد البولي فينيل والعوامل المنشطة للتلدن (وهي المواد الكيميائية المضافة لتحسين التشغيل وتقليل التقصف) ، وهذا المخلوط يمكن تشكيله في قوالب ، صبه أو تحويله إلى شرائط تحت تأثير الحرارة.


البلاستيزولات سوائل يتراوح قوامها بين قوام الماء وقوام السوائل الثقيلة في درجة حرارة الغرفة (25 - 30ºم) ، وبتأثير الحرارة فان حبيبات الراتنج الدقيقة تنصهر وتتفاعل مع العوامل المنشطة للتلدن لتكوين مادة صلبة متينة ومرنة عند حوالي درجة 176ºم ، ويمكن تحويل البلاسيتزول من سائل إلى صلب دون تأثير الضغط حيث يتلاءم مع عمليات التشكيل في قوالب أو عمليات التكسية باستخدام معدات بسيطة التكاليف.

ولما كانت معظم البلاستيزول هي مواد صلبة فان الفاقد في وزنها أثناء الانصهار قليل ، ويمكن تشكيلها بالصب أو بالرش على الأسطح كما يمكن دفعها في قوالب أو غمس القالب في سائل بلاستيزولي.

والبلاستيزولات مواد ذات مدى واسع من الألوان ودرجات متعددة من المرونة.

القولبة بالغمس : DIP MOULDING

تستخدم هذه التقنية في تكسية الأجسام المختلفة او جزء منها بطبقة ذات سمك معين من البلاستيك ، ويتم ذلك بغمس قالب ذكر ساخن في سائل البلاستيزول حيث ينصهر البلاستيك على سطح القالب المنغمس متخذا شكله وبعد ذلك ينزع المنتج من القالب ، ويمكن الاستغناء عن القالب واستخدام الجسم نفسه إذا كان المراد تكسيته كله بالبلاستيك كما في شمعات الاحتراق (البواجي) العاب الأطفال ، الأحذية ، محافظ النظارات ، مقابض الأدوات المختلفة ، صمامات تشغيل الآلات ومطبقيات تجفيف الصحون.

وفي حالات الإنتاج الوفير كما في الصناعة فان خط الإنتاج يشمل طلمبة تدفع بالسائل البلاستيزولي إلى خزان ساخن يتم فيه غمس القوالب أو الأشياء المطلوب تكسيتها بالبلاستيك ثم منطقة تبريد تتبعها محطة لنزع المنتج عن القالب الذكر اذا كان مطلوب اعادة تشغيله ، ويسخن القالب عادة إلى درجة حوالي 150ºم ليعطي سمك جداري 0.3 – 0.15 سم ويغمس القالب في خزان البلاستيزول الساخن فترة ما بين 3 – 5 دقائق ثم يرفع ببطء ثم يوضع في فرن درجة حرارته 150ºم لاستكمال صهر البلاستيزول لمدة تتراوح بين 5 – 15 دقيقة ثم ينقل الى منطقة التبريد حيث يرش بالماء العادي ثم ينزع المنتج عن القالب (في حالة استخدام قالب معدني) آما إذا كان المنتج يغطي كامل الجسم المنغمس فتعتبر منطقة التبريد هي نهاية المطاف له.

الغمس على البارد : يمكن تكسية الأجسام المختلفة بطبقة من البلاستيزول على البارد خاصة إذا كانت نوعية هذه الأجسام لا تتحمل الحرارة أو تتأثر بها تأثير سلبي وفي هذه الحالة لا تحتاج إلى فرن لاستكمال عملية التكسية ويتكتفى بتيار هوائي جاف.

التكسية بالرش SPRAY COATING

يستخدم رشاش البلاستيزول وذلك لعزل المواد ، عزل الصوت ، عمل طبقة حماية على الاجسام المعدنية ... الخ.

وتستخدم معدات للخدمات الشاقة خاصة لعملية الرش بالبلاستيزول ثم يدفع تيار من الهواء الساخن الجاف لاستكمال عملية تماسك وتصلب البلاستيزول على السطح المكسي.

وهذه الطريقة تصلح لتغطية السطوح الكبيرة مثل جدران خزانات قاطرات السكك الحديدية والجسم الخارجي لسيارات الركوب والتي تغطي بطبقة من بلاستيزول كلوريد البولي فينيل لعمل طبقة حامية ضد الصدا والخدش.

القولبة بالتسييل SLUSH MOULDING

هي إحدى وسائل تشكيل اللوالب اعتمادا على خاصية قدرة البلاستيزولات على التصلب الفوري بتأثير حراري.

ويستخدم لذلك قالب ألومنيوم مجوف ساخن يملأ بالسائل البلاستيزولي الذي يتخذ شكلا هلاميا فور ملامسته لجدران القالب ، ويبقى البلاستيزول داخل القالب الساخن فترة بين 3 – 5 دقائق حيث تتراكم مكونة السمك الجداري المطلوب ثم يفرغ القالب من سائل البلاستيزول الزائد قبل ان يتصلب ، ثم يوضع القالب في فرن تتراوح حرارته بين 177 - 205ºم لبضع دقائق حتى ينصهر الجدار البلاستيزولي المتكون على سطح القالب الداخلي ثم يبرد بالماء وبفتح القالب لإخراج المنتج.

ويتم التحكم في سمك جدار المنتج حسب درجة حرارة القالب والمدة التي يمكثها السائل البلاستيزولي داخل القالب.

وتستخدم تقنية القولبة بالتسييل في صناعة الأجزاء المجوفة لعرائس الأطفال ، بصيلات الحقن الطبية وكذلك العاب الاطفال المجوفة المرنة.

القولبة الدورانية:

وتشبه طريقة القولبة الدورانية إلا أننا نستخدم هنا سائل البلاستيزول بديلا عن المسحوق الراتنجي في ملء القالب مما يجعل المنتج مرنا.
وتستخدم هذه التقنية في صناعة كرات القدم والسلة ومساند الأذرع في السيارات والعاب الأطفال وبعض الأجزاء الصناعية التي نحتاج فيها إلى مرونة وصلابة المنتج.

اللدائن الرقائقية LAMINATED PLASTICS
تصنع رقائق البلاستيك بلصق طبقتين أو اكثر من المواد الراتنجية لتكوين وحدة مفردة أو لوح ذي سمك من البلاستيك.

ويعتبر الخشب الرقائقي (بلاي وود) مثال نموذجي لفهم هذا النوع من الإنتاج حيث تلصق طبقات متعددة من قشرة الخشب لتكون لوح سميك صلب ، وهو نفس الأسلوب الذي يستخدم في صناعة اللدائن الرقائقية.

ولا تقتصر المواد الداخلة في عملية التصنيع على البلاستيك فقط فيمكن أن تكون الطبقات من مواد كالخشب والورق والخيوط مع طبقة من البلاستيك أو قد تكون جميع الطبقات بلاستيكية بحيث تعطي في المنتج النهائي وحدة واحدة يصعب فصل طبقاتها.

وتستخدم أساليب مختلفة في عملية لصق الطبقات ببعضها فأحيانا تستخدم مواد لاصقة قوية وأحيانا أخرى تصهر الطبقات البلاستيكية مع بعضها وفي طريقة أخرى من طرق صنع الرقائق فان الطبقات البلاستيكية تشبع براتنج تخليقي والذي يقوم بلصق الطبقات ببعضها ، كما يمكن استخدام الضغط لأعلى من 1000 رطل / بوصة مربعة لتكوين رقائق تسمى رقائق الضغط العالي ومن اشهر أمثلتها ألواح الفورمايكا المستخدمة في تغطية أخشاب المطابخ والطاولات والمقاعد ، أما الرقائق المنتجة بالضغط لأقل من 1000 رطل / بوصة مربعة فتسمى رقائق الضغط المنخفض ومن أمثلتها بطاقات التعريف.

عملية تصنيع الرقائق The Laminating Process

تستخدم المكابس الهيدروليكية في إنتاج معظم اللدائن الرقائقية ، ويتم ذلك بتشريب الرقائق البلاستيكية براتنجات مواد الثرموسيتنج (مواد التصلد بالحرارة) وتترك لتجف ثم ترتب الرقائق فوق بعضها حتى السمك المطلوب ثم توضع على قاعدة مكبس بين صفيحتين مصقولتين تماما ، وبتأثير الحرارة والضغط ينتشر الراتنج خلال طبقات المادة مكونا كتلة رقائقية صلبة.

وتستخدم راتنجات الفينولات ، الميلامين ، السيليكون ، الايبوكسي والبوليستر في عمليات التصنيع وتتراوح درجة حرارة المكبس بين 150 ، 177ºم بينما يختلف الضغط بين 1000 ، 2000 رطل/بوصة مربعة وتستغرق عملية الكبس دقائق معدودة خاصة عند استخدام راتنجات الثرموسيتنج كما يمكن للعامل الفني اذا اتم الكبس بعناية ان يرفعها من المكبس وهي ساخنة لتبرد خارجه. أما إذا كانت الراتنجات المستخدمة من مواد الثرموبلاستيكية فانه يلزم تبريد صفيحة المكبس قبل إزالة المنتج وذلك بطول دورة التشغيل لضرورة إعادة تسخينها قبل البدء في إنتاج رقائق أخرى.

منتجات الرقائق Laminated Products


يعتبر ورق الحائط وألواح الفورمايكا اكثر الرقائق إنتاجا واستهلاكا وينتج الورق المشبع الميلامين ولب ورق الكرافت المشبع بالفينولات وذلك بغمس بكرات الورق في حوض مملوء براتنج مونمر الفينول السائل حيث يتشرب به حتى التشبع ثم ترفع منه وتترك لتجف ثم تقطع إلى الحجم المطلوب كبسه ، وفي الورق الخفيف الوزن الذي يشبع بالميلامين تتبع نفس الخطوات ثم ترص كل الرقائق المطلوبة مع بعضها وتغطى بلوح شفاف من الميلامين لحمايتها ثم يرص فوقها عدة رقائق من ورق الكرافت ثم تغطى الرصة بطبقة من ورق الإزالة ثم صفيحة من الصلب المصقول مع إمكانية وضع عدة رصات داخل المكبس في نفس الوقت ، وبعد فترة التماسك والتصلب تزال الرقائق وهي ساخنة وتقطع إلى الحجم المطلوب.

ويرجع شيوع استخدام الورق لرخص ثمنه وصلابته وإمكانية الطبع عليه بمختلف الرسومات والأشكال ، والى جانب ورق الحائط وألواح الفورمايكا تستخدم أيضا خيوط النسيج كالكانفاه والقطن مع راتنجات الايبوكسي والفينول لتكوين الألواح الرقائقية ذات العزم العالي مما يجعلها مناسبة للاستخدام في صناعة أجزاء العزل الكهربي ، صناديق المصهرات (الفيوزات) ، لوحات التوزيع الكهربية ، وبعض الألواح يمكن تثقيبه أو إخضاعه لعمليات ميكانيكية لإنتاج التروس والكامات.

الأساليب المختلفة فى تصنيع الفيبرجلاس
تستخدم الراتنجات البلاستيكية مع نسيج المادة المقوية في عمليات إنتاج البلاستيك المقوى ، وعادة تشبع مادة التقوية بالراتنج قبل صبها في القوالب بعدة طرق فنية مختلفة حسب نوع المنتج وحجمه ونوع مادة الراتنج والمادة المستخدمة للتقوية.

ويستخدم تعبير الألياف الزجاجية (الفيبرجلاس) غالبا للدلالة على القوالب المقواة أيا كان نوع المادة المستخدمة في التقوية رغم أن هذا التعبير يشير إلى الإنتاج الذي تستخدم فيه الألياف الزجاجية في عملية التقوية ، ويبدو أن ذلك يرجع إلى شيوع استخدام الألياف الزجاجية في معظم المنتجات المقواة مقارنة بغيرها من مواد التقوية.

ومن المنتجات البلاستيكية المقواة هياكل السيارات ، حشوات الأسطح والجدران ، العصي المستخدمة في رياضة القفز بالزانة ، مقاطع الطائرات ، خوذات السلامة والقوارب.

الراتنجات المستخدمة في قوالب التقوية
تستخدم راتنجات الثرموستينج أساسا في عملية تقوية اللدائن ، ويعتبر راتنج البوليستر أهم الراتنجات المستخدمة في هذا المجال وذلك لما يتمتع به من قوة العزم ورخص التكاليف إلى جانب خاصيته في التماسك في درجة حرارة الغرفة (25ºم) ، ويستخدم في حشوات المباني والقوارب وأجزاء السيارات.

تحذير هام :
يجب ملاحظة أن مادة العامل المنشط أو عامل التصلب المستخدمة عادة لتقوية الألياف الزجاجية مع راتنجات البوليستر هي مادة غاية في الخطورة ، إذا دخلت قطرة واحدة من هذه المادة في العين فإنها تسبب تلف نسيج العين بالتالي العمى إذا لم تغسل بالماء خلال 4 ثوان على الأكثر من وقت الإصابة وإذا لم يتم ذلك فليس هناك علاج معروف حتى الآن لوقف تلف نسيج العين.

والى جانب البوليسترات راتنجات الداي آليل فيثالات ، السيليكون ، الفينولات ، الايبوكسي والميلامين اخذين في الاعتبار الخواص المميزة لكلا منها وملاءمة تلك الخواص للمنتج المطلوب.

مواد التقوية :
كما أسلفنا أن اكثر المواد استخداما في تقوية اللدائن هي الألياف الزجاجية (الفيبرجلاس) حتى أنها تطلق عليه جميع منتجاته عموما إلا انه يمكن استخدام خيوط النسيج والبلاستيك والورق والاسبتوس والجرافيت لنفس أغراض التقوية في حالات خاصة تتطلب احتمال درجات حرارة عالية مع القوة وخواص العزل الجيدة.

أما الألياف الزجاجية فتتوافر على شكل حصائر منسوجة ذات درجات متعددة م السمك ونوعيات مختلفة من النسيج فقد تنتظم الالياف في جميع الاتجاهات مما يجعلها سهلة التشكل ف يتجاويف القالب ذات الحدود الضيقة والدقيقة أو قد تتخذ الألياف اتجاها معينا داخل النسيج يخدم غرض مطلوب في الاستخدام.

وهناك الألياف الزجاجية المفرومة التي تستخدم في القوالب سابقة التجهيز حيث تختلط مع الراتنج مكونة عجينة يعاد خلطها مع سائل الراتنج ويرش بها سطح القالب.

قالب البلاستيك المقوى
يستخدم الصلب عادة في صناعة القوالب المغلقة المتوائمة والتي تستخدم في إنتاج كميات كبيرة من المنتج ويتميز إنتاج هذه القوالب بالأسطح المصقولة من الجانبين.

أما القوالب المفتوحة فتصنع من مواد كالجبس ، البلاستيك ، الصفائح المعدنية ، الخرسانة والخشب ونلاحظ أن المنتج منها ذو سطح مصقول من جانب واحد.

ويختلف نوع القالب ومادة تصنيعه حسب كمية الإنتاج المطلوب والتقنية المستخدمة في الإنتاج وكذلك نوع الراتنج المستخدم.

وعادة تثبت هذه القوالب على الصينية العلوية أو السفلية لمكبس هيدرولكي ذي حجم مناسب.