كل ما تحتاج إلى معرفته عن البلاستيك: الأنواع والخصائص والتطبيقات

قوالب الحقن هي أدوات تستخدم لإنتاج المنتجات البلاستيكية. قبل تصميم القالب، من الضروري فهم وإتقان خصائص البلاستيك بشكل كامل. فقط من خلال التعرف تمامًا على عملية تشكيل البلاستيك يمكن التحكم بدقة في أبعاد القالب والمنتجات البلاستيكية، مما يضمن تصميم قوالب عالية الجودة.

محتويات يخفي

1.1 البلاستيك ومميزاته وعيوبه

1.1.1 ما هو البلاستيك؟

وفقًا للمعيار الوطني (GB/T2035-2008)، يُعرَّف البلاستيك بأنه مادة بوليمرية صناعية تتكون في المقام الأول من راتنجات عضوية صناعية، مع أو بدون إضافة مواد مركبة أخرى (مضافات). يمكن عادةً تشكيله في منتجات ذات شكل محدد في ظل ظروف الحرارة والضغط، ويظل هذا الشكل دون تغيير في درجة حرارة الغرفة.

يمكن استخدام بعض الراتنجات، مثل البولي إيثيلين والبوليسترين والنايلون، بشكل مباشر كبلاستيك. ومع ذلك، تتطلب معظم الراتنجات، مثل راتنج الفينولي وراتنج الأمينو وكلوريد البولي فينيل، إضافة بعض المواد المضافة قبل أن يمكن استخدامها كبلاستيك.

تتعدد استخدامات البلاستيك، كما تتميز منتجاته بتنوع كبير. فهناك أنواع عديدة من البلاستيك، ولكل منها خصائص مختلفة. ويمكن أن يوجد البلاستيك في أشكال زجاجية، أو مرنة، أو لزجة. ويتم تشكيله عمومًا باستخدام قوالب، مع طرق صب قياسية تشمل صب الحقن، وصب البثق، وصب النفخ، وصب الضغط، وصب النقل.

1.1.2 مزايا البلاستيك

تتضمن مزايا البلاستيك ما يلي:

1. سهولة المعالجة والتشكيل، ومناسبة للإنتاج الضخم الآلي بالكامل بتكلفة منخفضة

يمكن تشكيل البلاستيك إلى منتجات ذات أشكال هندسية معقدة، وتفوق كفاءة إنتاجه بكثير كفاءة معالجة المعادن. وخاصة بالنسبة للمنتجات البلاستيكية المصبوبة بالحقن، يمكن إنتاج حتى العناصر المعقدة للغاية في خطوة واحدة.

بفضل سهولة المعالجة والقدرة على الإنتاج الضخم بتكاليف معدات منخفضة نسبيًا، تعد المنتجات البلاستيكية فعالة من حيث التكلفة.

2. ألوان قابلة للتخصيص ومنتجات شفافة

يمكن تلوين البلاستيك بسهولة لإنشاء منتجات نابضة بالحياة أو ملونة أو شفافة. مزج أنواع مختلفة من البلاستيكيمكن أيضًا تصنيع منتجات ذات تأثير لؤلؤي، مما يعزز قيمتها المضافة بشكل كبير ويمنحها مظهرًا جديدًا ومشرقًا.

3. خفيف الوزن مع قوة نوعية عالية

تتمتع معظم المواد البلاستيكية بكثافة مماثلة لكثافة الماء، أي ما يقرب من 1.0 جم/سم3. وبالمقارنة بالمعادن والسيراميك، فهي خفيفة الوزن. وعلى الرغم من أن القوة الميكانيكية للمواد البلاستيكية ليست عالية مثل المعادن أو السيراميك، فإن قوتها النوعية (نسبة القوة إلى الكثافة) عالية نسبيًا، مما يتيح إنتاج منتجات خفيفة الوزن وعالية القوة. وعلاوة على ذلك، فإن ملء المواد البلاستيكية بألياف زجاجية يمكن أن يعزز قوتها ومقاومتها للتآكل بشكل كبير.

4. مقاوم للصدأ والتآكل

لا تصدأ المواد البلاستيكية مثل المعادن ولا تتآكل عند تعرضها للمواد الكيميائية. كما أنها مقاومة للأحماض والقلويات والأملاح والزيوت والمواد الكيميائية والرطوبة والعفن، مما يجعلها شديدة التحمل في بيئات مختلفة.

5. موصلية حرارية منخفضة وعزل ممتاز

تتمتع المواد البلاستيكية بسعة حرارية نوعية عالية وموصلية حرارية منخفضة، مما يجعلها موصلات رديئة للحرارة. ونتيجة لذلك، فإنها توفر عزلًا حراريًا ممتازًا واحتباسًا للحرارة.

6. مناسب للتطبيقات الموصلة والعازلة

تعتبر المواد البلاستيكية مواد عازلة جيدة بطبيعتها. ولا يوجد اليوم أي مكون كهربائي تقريبًا لا يستخدم البلاستيك. ومن خلال ملء البلاستيك بمساحيق أو شظايا معدنية، يمكن أيضًا تصنيع منتجات موصلة ذات أداء ممتاز.

7. امتصاص الصدمات بشكل متفوق، وتقليل الضوضاء، ونقل الضوء

تتمتع المواد البلاستيكية بخصائص ممتازة في امتصاص الصدمات وتقليل الضوضاء. ويمكن للمواد البلاستيكية الشفافة (مثل PMMA وPS وPC) إنتاج منتجات دقيقة مثل العدسات واللافتات والأغطية.

1.1.3 عيوب البلاستيك

تشمل عيوب البلاستيك ما يلي:

1. ضعف مقاومة الحرارة وقابلية الاشتعال: من أبرز عيوب البلاستيك. فمقارنة بالمعادن والسيراميك، فإن مقاومته للحرارة أقل بكثير؛ فهو يتشوه عند درجات حرارة أعلى قليلاً ويميل إلى الاحتراق. ويمكن لمعظم البلاستيك أن ينتج حرارة ودخانًا وغازات سامة عند الاحتراق. وحتى الراتنجات الصلبة بالحرارة تنبعث منها الدخان وتبدأ في التقشر عند تجاوز درجة الحرارة 200 درجة مئوية.

2. تتغير الخصائص مع تغيرات درجة الحرارة ليس فقط في درجات الحرارة المرتفعة ولكن حتى في درجات الحرارة المنخفضة، حيث يمكن للعديد من خصائص البلاستيك أن تتغير.

3. قوة ميكانيكية منخفضة: بالمقارنة مع المعادن من نفس الحجم، تتمتع المواد البلاستيكية بقوة ميكانيكية أقل بكثير. ويظهر هذا الاختلاف بشكل خاص في المنتجات البلاستيكية ذات الجدران الرقيقة.

4. قابل للتآكل بمذيبات ومواد كيميائية معينة: بشكل عام، لا تتسبب المواد الكيميائية في تآكل البلاستيك بسهولة. ومع ذلك، فإن بعض المواد البلاستيكية، مثل البولي كربونات، والأكريلونتريل بوتادين ستايرين، تتآكل بسهولة بمذيبات ومواد كيميائية معينة وتتمتع بمقاومة ضعيفة. بشكل عام، تعمل الراتنجات الصلبة بالحرارة بشكل أفضل وهي أقل عرضة للتآكل.

5. ضعف مقاومة الطقس والشيخوخة: لا تتمتع المواد البلاستيكية بالمتانة أو اللمعان السطحي أو الشفافية، كما أنها تظهر زحفًا تحت الحمل. بالإضافة إلى ذلك، فإن جميع المواد البلاستيكية عرضة للتعرض للأشعة فوق البنفسجية وأشعة الشمس وتتقدم في العمر بسرعة تحت ظروف الضوء والأكسجين والحرارة والماء والظروف الجوية.

6. تتلف بسهولة وتتعرض للتلوث بالغبار والأوساخ: تتمتع المواد البلاستيكية بصلابة سطحية منخفضة نسبيًا وتتعرض للتلف بسهولة. علاوة على ذلك، نظرًا لكونها مواد عازلة، فإنها تحمل الكهرباء الساكنة، مما يجعلها عرضة لجذب الغبار.

7. ضعف الاستقرار البعدي: بالمقارنة مع المعادن، تتمتع المواد البلاستيكية بمعدل انكماش مرتفع وتتأثر بسهولة بمعلمات عملية القولبة بالحقن. وينتج عن هذا تقلبات كبيرة يصعب التحكم فيها، مما يقلل من دقة أبعاد المنتجات البلاستيكية المصبوبة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمنتجات البلاستيكية امتصاص الرطوبة أثناء الاستخدام، وعندما تحدث تغيرات في درجات الحرارة، تكون أبعادها عرضة للتغيير بمرور الوقت.

1.2 تركيب البلاستيك

إن المكون الرئيسي للبلاستيك هو مجموعة متنوعة من الراتنجات، والتي هي عبارة عن بوليمرات. ومع ذلك، فإن البلاستيك والبوليمرات ليست هي نفسها. غالبًا ما لا تستطيع البوليمرات النقية تلبية متطلبات المعالجة والصب والاستخدام العملي. لا تُستخدم بشكل عام بمفردها ولكنها تكتسب قيمة صناعية فقط عند دمج المواد المضافة. تجمع المواد البلاستيكية بين ReResinith الاصطناعي مع إضافات مختلفة (عوامل مساعدة) كمكون أساسي. تعد ReResine الاصطناعية هي الخصائص الأساسية للمنتجات البلاستيكية. دورها هو ربط المواد المضافة المختلفة في كل متماسك. يتم دمج المواد المضافة لتحسين أداء معالجة البلاستيك وصبّه، وتعزيز خصائص المنتج النهائي، أو تقليل تكاليف الإنتاج.

تحتوي المواد البلاستيكية على العديد من المواد المضافة، مثل الحشوات، والمُلينات، والملونات، والمثبتات، وعوامل المعالجة، ومضادات الأكسدة. وفي حين يلعب الراتينج دورًا حاسمًا في أداء البلاستيك، فلا يمكن إغفال مساهمة المواد المضافة. فهي تشكل معًا النظام المادي الكامل المستخدم في البلاستيك.

1.2.1 الراتنجالإسين هو بوليمر يلين عند تسخينه ويميل إلى التدفق تحت تأثير القوى الخارجية. وهو المكون الأكثر أهمية في البلاستيك ويعمل كمادة رابطة، ويسمى أيضًا مادة لاصقة. يحدد الراتينج نوع وخصائص البلاستيك الأساسية، بما في ذلك الخصائص الحرارية والفيزيائية والكيميائية والميكانيكية والكهربائية.

1.2.2 المواد المضافة

(1) الحشوات

الحشوات، المعروفة أيضًا باسم عوامل التعزيز، هي مكونات أساسية في البلاستيك، على الرغم من أنها ليست ضرورية لكل نوع. وهي عادةً مواد خاملة ومسحوقة. تُضاف الحشوات إلى البلاستيك لتحسين أداء الصب والمعالجة، وتعزيز خصائص المنتج المحددة، وإضفاء خصائص جديدة، وخفض التكاليف.

على سبيل المثال، يؤدي إضافة مسحوق الخشب إلى ReResine الفينولي إلى تقليل الهشاشة والتكاليف. كما أن إضافة حشوات الكالسيوم إلى راتنجات البولي إيثيلين وكلوريد البولي فينيل يؤدي إلى إنشاء بلاستيك صلب مقاوم للحرارة ومنخفض التكلفة يعتمد على الكالسيوم. كما تعمل الألياف الزجاجية كحشو على تعزيز الخصائص الميكانيكية للبلاستيك بشكل كبير. ويمكن لبعض الحشوات أن تزود البلاستيك بخصائص غير موجودة في ReResin، مثل التوصيل أو المغناطيسية أو التوصيل الحراري.

يمكن تصنيف الحشوات على أنها غير عضوية أو عضوية ومتوفرة في ثلاثة أشكال: مسحوقة، وليفية، ومتقشرة. بودرة تشمل الحشوات مسحوق الخشب واللب والرخام والتلك والميكا والأسبستوس والجرافيت. تشمل الحشوات الليفية القطن والكتان والألياف الزجاجية وألياف الأسبستوس وألياف الكربون وألياف البورون والشعيرات المعدنية. تشمل الحشوات المتقشرة الورق والقطن والكتان والقماش الزجاجي. تشكل الحشوات عمومًا أقل من 40% من التركيب الإجمالي للبلاستيك.

تعمل الحشوات ذات الأشكال الكروية أو المكعبة عادةً على تحسين أداء عملية التشكيل والمعالجة، ولكنها تؤدي إلى انخفاض القوة الميكانيكية، في حين أن الحشوات ذات الشكل الرقائقي لها التأثير المعاكس. فكلما كانت جزيئات الحشو أدق، كلما تحسنت صلابة المنتجات البلاستيكية ومقاومتها للصدمات وقوة الشد واستقرارها ومظهرها.

(2) المواد الملينة

تعتبر المواد الملينة مركبات عضوية منخفضة التقلب وعالية الغليان ومتوافقة مع الراتنجات. فهي تزيد من اللدونة والمرونة، وتحسن أداء الصب، وتقلل من الصلابة والهشاشة. كما أنها تقلل من القوى بين الجزيئات داخل البوليمرات، مما يجعل جزيئات الراتنج أكثر قدرة على الحركة ويسمح للبلاستيك بأن يصبح أكثر مرونة وقابلية للانثناء في درجات حرارة أقل.

على سبيل المثال، يؤدي إضافة فثالات ثنائي البوتيل إلى راتنج كلوريد البولي فينيل إلى تحويله إلى بلاستيك ناعم يشبه المطاط. ومع ذلك، في حين تعمل الملدنات على تحسين أداء صب ومعالجة البلاستيك، إلا أنها قد تقلل أيضًا من خصائص معينة مثل الاستقرار والأداء العازل والقوة الميكانيكية. لذلك، يجب تقليل كمية الملدنات المضافة قدر الإمكان، والعديد من المواد البلاستيكية لا تتطلب ملدنات.

متطلبات الملدنات:

  1. توافق جيد مع ReResinLow التقلب المنخفض، مما يمنعه من التسرب من المنتجات البلاستيكية.
  2. غير سامة، عديم اللون والرائحة.
  3. مستقرة عند التعرض للضوء والحرارة.
  4. غير ماص للرطوبة.

تشتمل المواد الملدنة المستخدمة بشكل شائع على فثالات الديبوتيل (DBP) وفثالات ثنائي أوكتيل (DOP) والكافور.

(3) الملونات

معظم الراتنجات الصناعية بيضاء بشكل طبيعي وشبه شفافة أو عديمة اللون وشفافة. غالبًا ما تُضاف المواد الملونة أثناء الإنتاج الصناعي لإنتاج منتجات بلاستيكية بمجموعة متنوعة من الألوان المرغوبة لتغيير اللون الأصلي للراتنج R وتحقيق منتجات نابضة بالحياة وممتعة من الناحية الجمالية. يمكن لبعض المواد الملونة أيضًا تعزيز ثبات الضوء والحرارة للبلاستيك. على سبيل المثال، يمكن أن يساعد تلوين البلاستيك الطبيعي من البولي أوكسي ميثيلين بالكربون الأسود في منع الشيخوخة الضوئية.

تنقسم المواد الملونة بشكل رئيسي إلى أصباغ وأصباغ. الأصباغ هي مواد ملونة لا تذوب في المذيبات الشائعة وتتطلب طرقًا ميكانيكية لتوزيعها بالتساوي في البلاستيك لتحقيق تأثير التلوين المطلوب. يمكن تصنيف الأصباغ إلى أنواع عضوية وغير عضوية. تتمتع الأصباغ غير العضوية بثبات حراري وضوئي ممتاز وهي غير مكلفة نسبيًا ولكنها تتمتع بقوة تلوين أقل وكثافة أعلى (على سبيل المثال، قرمزي الصوديوم، والأصفر الكبريتي الإندوليني، والأزرق الصبغي، والأسود الكربوني).
تتمتع الأصباغ العضوية بقوة تلوين عالية وألوان زاهية ونطاقات ألوان كاملة وكثافات أقل. ومع ذلك، تشمل عيوبها مقاومة أقل للحرارة ومقاومة للطقس وعتامة مقارنة بالأصباغ غير العضوية (على سبيل المثال، الأصفر الكرومي، وأكسيد الكروم، ومسحوق الرصاص). الأصباغ هي مركبات عضوية تذوب في معظم المذيبات ويمكن استخدامها لتلوين البلاستيك. وهي توفر مزايا مثل الكثافة المنخفضة وقوة التلوين العالية والشفافية الجيدة، ولكن هياكلها الجزيئية الصغيرة غالبًا ما تؤدي إلى الهجرة أثناء التلوين (على سبيل المثال، الأزرق المذيب).

متطلبات المواد الملونة: يجب أن تتمتع المواد الملونة بقوة تلوين قوية، وتوافق جيد مع الراتنجات، وأن تكون مستقرة كيميائيًا دون التفاعل مع المكونات الأخرى في البلاستيك. يجب أن تقاوم التدهور وتغير اللون أثناء التشكيل تحت درجات حرارة وضغوط متفاوتة وأن تحافظ على الاستقرار طوال الاستخدام الطويل الأمد للمنتجات البلاستيكية.

لتحقيق هذه المتطلبات وضمان التلوين الأمثل، آلات ماسترباتش ملونة تلعب هذه الآلات دورًا حاسمًا في عملية تلوين البلاستيك. تقيس هذه الآلات بدقة وتوزع الصبغات والأصباغ بالتساوي، مما يضمن تأثيرات اللون المرغوبة في المنتجات البلاستيكية. بالنسبة للأصباغ غير القابلة للذوبان، وخاصة غير العضوية، تتغلب أنظمة الخلط الفعّالة لآلات خلط الألوان على تحديات التشتت، وتحقق تلوينًا موحدًا. بالإضافة إلى ذلك، تعمل ميزات التحكم في درجة الحرارة على حماية الأصباغ والأصباغ العضوية من التدهور وتغير اللون أثناء المعالجة في درجات حرارة عالية، مما يحافظ على استقرار وجودة المنتجات البلاستيكية الملونة.

(4) المثبتات

أثناء المعالجة والاستخدام، قد تخضع الراتنجات للشيخوخة، والمعروفة أيضًا باسم التدهور. يشير التدهور إلى التفاعلات التي تنكسر فيها السلاسل الجزيئية للبوليمر، أو يتغير بنيته الكيميائية سلبًا تحت تأثير الحرارة أو القوة أو الأكسجين أو الماء أو الضوء أو الإشعاع. تُضاف المثبتات إلى البوليمرات للحفاظ على خصائصها الكيميائية ومنع التدهور أو التشابك الناجم عن عوامل خارجية مثل الحرارة والضوء والأكسجين والعفن.

يتم تصنيف المثبتات حسب وظائفها، بما في ذلك المثبتات الحرارية، ومثبتات الضوء، ومضادات الأكسدة:

  1. يعمل التثبيت الحراري على منع التدهور الحراري أثناء صب البلاستيك، مما يضمن المعالجة السلسة والجودة العالية للمنتج. تُستخدم مركبات القصدير العضوية، التي تعد غير سامة ولكنها باهظة الثمن، بشكل شائع في بلاستيك البولي فينيل كلوريد.
  2. تعمل مثبتات الضوء على منع التدهور وفقدان الأداء في المواد البلاستيكية بسبب ضوء الشمس أو الضوء الاصطناعي أو الإشعاع عالي الطاقة. تشمل الأنواع الشائعة ماصات الأشعة فوق البنفسجية (مثل إسترات حمض البنزويك) وعوامل حجب الضوء (مثل الكربون الأسود).
  3. مضادات الأكسدة: تعمل هذه المواد على منع الأكسدة والتحلل في المواد البلاستيكية عند درجات الحرارة المرتفعة. وغالبًا ما تُستخدم المركبات العضوية القائمة على الفينول والأمين كمضادات للأكسدة.

تتطلب معظم المواد البلاستيكية مثبتات، تمثل 0.3% إلى 0.5% من إجمالي المواد. متطلبات المثبتات: يجب أن تكون المثبتات متوافقة مع الراتنجات، وتثبت البوليمرات بشكل فعال، وتقاوم الماء والزيت والتآكل الكيميائي. كما يجب ألا تتحلل أثناء التشكيل، وأن تكون ذات تقلب منخفض، ولا تؤثر على لون البلاستيك.

(5) عوامل المعالجة

تُستخدم عوامل المعالجة أو المقويات أو عوامل الربط المتقاطع في تشكيل البلاستيك الصلب بالحرارة. تتطلب الهياكل البوليمرية الخطية في الراتنجات الاصطناعية تفاعلات ربط متقاطع للتحول إلى شبكة بوليمر ثلاثية الأبعاد، وتسهل عوامل المعالجة هذه التفاعلات. على سبيل المثال، يُضاف إيثيلين ديامين وثلاثي إيثانول أمين عادةً إلى راتنجات الإيبوكسي.

يمكن دمج إضافات أخرى، مثل عوامل الرغوة، ومثبطات اللهب، والعوامل المضادة للكهرباء الساكنة، والعوامل الموصلة، والعوامل المغناطيسية، في البلاستيك حسب المتطلبات. على سبيل المثال، تعمل مثبطات اللهب على تقليل قابلية اشتعال البلاستيك، وتنتج عوامل الرغوة بلاستيك رغوي، وتوفر العوامل المضادة للكهرباء الساكنة موصلية معتدلة للقضاء على الكهرباء الساكنة. يعتمد اختيار المواد المضافة وأنواعها على نوع البلاستيك ومتطلبات التطبيق المحددة للمنتج البلاستيكي.

1.3.تصنيف البلاستيك

هناك العديد من أنواع البلاستيك، وحاليًا، تم تطوير أكثر من عشرة آلاف مادة بلاستيكية قابلة للمعالجة (بما في ذلك البلاستيك المعدل) في جميع أنحاء العالم، مع أكثر من 300 نوع مستخدم بشكل شائع. يمكن تصنيف البلاستيك بطرق مختلفة، فيما يلي أكثر طرق التصنيف شيوعًا:

(1) التصنيف على أساس التركيب الجزيئي للراتنج والسلوك الحراري

وفقا للتركيب الجزيئي للراتنج وسلوكه الساخن، يمكن تقسيم البلاستيك إلى فئتين رئيسيتين: اللدائن الحرارية والبلاستيك الصلب بالحرارة.

① المواد البلاستيكية الحرارية

البنية الجزيئية للراتنجات البلاستيكية الحرارية خطية أو متفرعة، وتسمى عادة بالبوليمرات الخطية. وعند تسخينها، يمكن تشكيلها بأشكال محددة، والتي تحتفظ بشكلها عند التبريد. ويمكن أن تلين وتذوب إذا أعيد تسخينها، مما يسمح بإعادة تشكيلها إلى منتجات جديدة. ويمكن تكرار هذه العملية عدة مرات، مما يُظهر قابلية الانعكاس. ولا تحدث عمومًا أي تغييرات كيميائية أثناء التشكيل، بل تغييرات فيزيائية فقط. ونظرًا للخصائص القابلة للعكس للبلاستيك الحراري، يمكن إعادة تدوير الخردة والمواد النفايات الناتجة أثناء معالجة البلاستيك عن طريق سحقها إلى حبيبات وخلطها بالمواد الخام لإعادة استخدامها.

يمكن تقسيم المواد البلاستيكية الحرارية إلى نوعين: البلاستيك البلوري والبلاستيك غير المتبلور. تحتوي المواد البلاستيكية البلورية على سلاسل جزيئية مرتبة بطريقة منظمة ومستقرة ومضغوطة. تحتوي المواد البلاستيكية غير المتبلورة على سلاسل جزيئية مرتبة بطريقة غير منظمة وفوضوية. ونتيجة لذلك، تكون المواد البلاستيكية البلورية أكثر مقاومة للحرارة بشكل عام، ومعتمة، ولها قوة ميكانيكية أعلى، في حين تظهر المواد البلاستيكية غير المتبلورة خصائص معاكسة. تشمل المواد البلاستيكية البلورية الشائعة البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبولي أميد (النايلون). تشتمل المواد البلاستيكية غير المتبلورة الشائعة على البوليسترين، وكلوريد البولي فينيل (PVC)، وABS.

من منظور المظهر، تكون المواد البلاستيكية البلورية عادةً معتمة أو شفافة، في حين تكون المواد البلاستيكية غير المتبلورة شفافة. ومع ذلك، هناك استثناءات، مثل البولي (4-ميثيل بنتين-1)، وهو بلاستيك بلوري ذو شفافية عالية، وABS، وهو بلاستيك غير متبلور معتم.

② البلاستيك الصلب بالحرارة

تتميز المواد البلاستيكية الصلبة بالحرارة في البداية ببنية جزيئية تشبه السلسلة أو متفرعة، كما تتميز باللدونة والانصهار، مما يسمح بتشكيلها في أشكال محددة. وعندما يستمر التسخين، تتشكل روابط كيميائية بين السلاسل الرئيسية لهذه الهياكل الجزيئية، مما يؤدي تدريجيًا إلى إنشاء بنية شبكية من خلال عملية تُعرف بالترابط المتقاطع.

مع ارتفاع درجة الحرارة إلى مستوى معين، يتقدم تفاعل الترابط بشكل أكبر، وتشكل الجزيئات في النهاية بنية ثلاثية الأبعاد - هذه العملية، المعروفة باسم المعالجة، تؤدي إلى مادة لا تذوب ولا تذوب. عند إعادة التسخين، يظل شكل المنتج البلاستيكي ثابتًا بسبب التفاعلات الكيميائية بين السلاسل الجزيئية. تفقد المواد البلاستيكية الصلبة بالحرارة مرونتها ولا يمكن إعادة تشكيلها، حتى في درجات الحرارة العالية، وتحترق في النهاية أو تتفحم عند درجات حرارة عالية للغاية. هذه العملية لا رجعة فيها، وتحدث تغيرات فيزيائية وكيميائية أثناء التشكيل. لا يمكن إعادة تدوير المواد البلاستيكية الصلبة بالحرارة أو إعادة استخدامها.

تتمتع المواد البلاستيكية الصلبة بالحرارة بمقاومة أفضل للحرارة مقارنة بالبلاستيك الحراري. ومن أمثلة المواد البلاستيكية الصلبة بالحرارة الراتنجات الفينولية وراتنجات الميلامين والفورمالديهايد وراتنجات البوليستر غير المشبعة.

يتم تشكيل المواد البلاستيكية الحرارية عادة من خلال القولبة بالحقن، أو البثق، أو القولبة بالنفخ، في حين تستخدم المواد البلاستيكية الصلبة بالحرارة عادة في القولبة بالضغط وقولبة النقل، على الرغم من أنه يمكن أيضًا استخدام القولبة بالحقن.

نظرًا لأن المواد البلاستيكية تتكون في المقام الأول من بوليمرات عالية الوزن الجزيئي، فإنها غالبًا ما تُسمى باسم البوليمر المستخدم. ومع ذلك، فإن أسماء المواد البلاستيكية طويلة عادةً وغير مريحة للتحدث والكتابة. لذلك، تُستخدم عادةً الاختصارات الإنجليزية المعترف بها دوليًا. يمكن العثور على اختصارات وأسماء المواد البلاستيكية الصلبة بالحرارة والمواد البلاستيكية الحرارية في الملحق 1.

(2) التصنيف على أساس خصائص البلاستيك وتطبيقاته

يمكن تصنيف البلاستيك إلى بلاستيك للأغراض العامة، وبلاستيك هندسي، وبلاستيك متخصص بناءً على خصائصه وتطبيقاته.

① البلاستيك للأغراض العامة

يتم إنتاج البلاستيك للأغراض العامة بكميات كبيرة، ولها تطبيقات واسعة، وهي منخفضة التكلفة، وتعمل بشكل جيد. تُستخدم عادةً كمواد غير هيكلية. البلاستيكات الستة المعترف بها عالميًا للأغراض العامة هي البولي إيثيلين والبولي بروبيلين وكلوريد البولي فينيل والبوليسترين والبلاستيك الفينولي والبلاستيك الأميني. تمثل هذه البلاستيكات أكثر من 751 طنًا من إجمالي إنتاج البلاستيك العالمي وتشكل العمود الفقري لصناعة البلاستيك.

② هندسة البلاستيك

تشير المواد البلاستيكية الهندسية عمومًا إلى المواد البلاستيكية الصناعية التي تصنع الأجزاء الميكانيكية أو المواد الهيكلية. بالإضافة إلى قوتها الميكانيكية العالية، تتميز هذه المواد البلاستيكية بمقاومة فائقة للتآكل والتآكل ومقاومة للحرارة والتشحيم الذاتي والاستقرار البعدي مقارنة بالبلاستيك للأغراض العامة. تمتلك خصائص معدنية محددة وتستخدم على نطاق واسع في تصنيع الآلات والصناعات الخفيفة والإلكترونيات والمنتجات ذات الاستخدام اليومي والفضاء والصواريخ والطاقة النووية، وتحل محل المعادن بشكل متزايد في المكونات الميكانيكية المحددة.

حاليًا، تشتمل المواد البلاستيكية الهندسية المستخدمة بشكل شائع على البولي أميدات (PA)، والبولي أوكسي ميثيلين (POM)، والبولي كربونات (PC)، وABS، والبولي سلفون (PSU)، وأكسيد البولي فينيلين (PPO)، والبولي تترافلورو إيثيلين (PTFE). تعد المواد البلاستيكية الهندسية الأربعة الأولى هي الأسرع نموًا والمعترف بها دوليًا باعتبارها المواد البلاستيكية الهندسية الأساسية الأربعة.

③ البلاستيك المتخصص (البلاستيك الوظيفي)

تتميز المواد البلاستيكية المتخصصة بوظائف محددة وهي مناسبة لتطبيقات خاصة. وتشمل هذه المواد البلاستيكية الطبية، والمواد البلاستيكية الحساسة للضوء، والمواد البلاستيكية المغناطيسية، والمواد البلاستيكية فائقة التوصيل، والمواد البلاستيكية المقاومة للإشعاع، والمواد البلاستيكية المقاومة لدرجات الحرارة العالية. ومكوناتها الرئيسية هي الراتنجات، والتي يمكن تصنيعها أو الحصول عليها خصيصًا عن طريق معالجة أو تعديل المواد البلاستيكية العامة أو الهندسية للحصول على خصائص فريدة. يتم إنتاج هذه المواد البلاستيكية بكميات صغيرة، وتتميز بأداء ممتاز، وهي باهظة الثمن.

مع توسع نطاق تطبيقات البلاستيك، أصبحت الحدود بين البلاستيك الهندسي والبلاستيكي للأغراض العامة غير واضحة بشكل متزايد. على سبيل المثال، يتم استخدام كلوريد البولي فينيل (PVC) للأغراض العامة على نطاق واسع في الآلات الكيميائية كمادة مقاومة للتآكل.

(3) التصنيف على أساس مورفولوجيا البلورات

يمكن تقسيم البلاستيك بشكل عام إلى بلاستيك بلوري وبلاستيك غير بلوري (بلاستيك غير متبلور) بناءً على شكله البلوري.

تشير المواد البلاستيكية البلورية إلى المواد البلاستيكية التي يمكن لجزيئاتها تكوين بنية هندسية في ظل ظروف مناسبة (على سبيل المثال، PE، PP، PA، POM، PET، PBT). معظم المواد البلاستيكية البلورية بلورية جزئيًا.

تشير المواد البلاستيكية غير البلورية إلى تلك التي لا تشكل أشكالها وترتيباتها الجزيئية بنية بلورية ولكنها تظل غير منظمة (على سبيل المثال، ABS، PC، PVC، PS، PMMA، EVA، AS). تُعرف المواد البلاستيكية غير البلورية أيضًا بالبلاستيك غير المتبلور. تُظهر المواد البلاستيكية غير المتبلورة خواصًا متجانسة، مما يعني أن خصائصها الميكانيكية موحدة في جميع الاتجاهات.

متطلبات آلات حقن البلاستيك وقوالب البلاستيك البلوري:

  1. مدخلات طاقة أعلى: تتطلب المواد البلاستيكية البلورية المزيد من الطاقة لتفكيك شبكتها البلورية أثناء الذوبان. وبالتالي، يجب أن تتمتع آلة التشكيل بالحقن بقدرة أعلى على التليين، ويجب زيادة حجم الحقن المقدر وفقًا لذلك.
  2. نطاق نقطة الانصهار الضيق: لمنع التبلور وانسداد الفوهة عند انخفاض درجة الحرارة، يجب تكبير قطر الفوهة بشكل مناسب، ويجب تركيب عنصر تسخين مع التحكم المستقل في درجة الحرارة.
  3. درجة حرارة موحدة للقالب: نظرًا لأن درجة حرارة القالب تؤثر بشكل كبير على درجة التبلور، فيجب أن يتضمن نظام تبريد القالب أكبر عدد ممكن من قنوات المياه لضمان درجة حرارة موحدة للقالب أثناء التشكيل.
  4. معدل انكماش مرتفع: تتعرض المواد البلاستيكية البلورية لانكماش كبير في الحجم أثناء التبلور، مما يؤدي إلى معدل انكماش أعلى في القالب. يجب مراعاة ذلك بعناية أثناء تصميم القالب.
  5. التباين الخواص والإجهاد الداخلي: نظرًا للتباين الخواص الواضح للبلاستيك البلوري، فإنه يولد إجهادًا داخليًا عاليًا. يجب أن يأخذ تصميم القالب في الاعتبار موقع وحجم البوابات والأضلاع لتجنب الانحناء أو التشوه، والذي قد يكون من الصعب تصحيحه لاحقًا من خلال تعديلات العملية.
  6. سمك الجدار والبلورية: تبرد الأجزاء البلاستيكية السميكة بشكل أبطأ، مما يؤدي إلى زيادة البلورية، وانكماش أكبر، وزيادة احتمالية ظهور علامات الغرق والفراغات. يجب أن يتحكم تصميم القالب بعناية في سمك جدار الأجزاء البلاستيكية.

خصائص صب البلاستيك البلوري:
1. نظرًا لأن البلاستيك البلوري يطلق الحرارة، فيجب علينا تبريده بالكامل والتحكم بعناية في وقت التبريد أثناء التشكيل في درجات حرارة عالية.
2. فرق الكثافة هائل؛ وانكماش القالب كبير أيضًا، ومن السهل إنتاج علامات الغرق والفراغات، لذلك يجب ضبط مكبس التثبيت بشكل معقول.
3. ال درجة حرارة القالب سيؤثر ذلك على التبلور. إذا كانت درجة حرارة القالب منخفضة، فإن تبريد اللعبة يكون سريعًا، والتبلور منخفض، والانكماش طفيف، والشفافية جيدة. لكن تبريد اللعبة يكون بطيئًا بالنسبة للألعاب ذات الجدران السميكة، مع التبلور العالي، والانكماش الكبير، والخصائص الفيزيائية الجيدة. لذا، يجب التحكم في درجة حرارة القالب حسب الحاجة.
4. خصائص التبلور بعد التشكيل. تميل الجزيئات غير المتبلورة إلى التبلور تدريجيًا بعد إزالة القالب. تتسبب هذه الظاهرة في اختلال التوازن في الطاقة وتؤدي إلى التشوه والانحناء. لحل هذه المشكلة، يجب زيادة درجات حرارة المواد والقالب بشكل مناسب ومعتدل. يجب استخدام ضغط الحقن والسرعة.

تحديث تفضيلات ملفات تعريف الارتباط
انتقل إلى الأعلى