مشروع صناعة البلاستيك ( الجزء الرابع )

دراسة جدوي مشروع صناعة البلاستيك

الجزء الرابع

صناعة البلاستيك

الزخرفة داخل القالب IN-MOULD DECORATION
يمكن الكثير من المنتجات البلاستيكية الناتجة من عمليات القولبة المختلفة ان تزخرف داخل القالب قبل اخراجها منه وذلك بوضع شريط مطلي من البلاستيك المطبوع داخل القالب قبل التشكيل النهائي للمنتج ، فينصهر الشريط المزخرف داخل القالب ويصبح جزء متكامل مع المنتج المشكل ، وهذا الاسلوب في الزخرفة يعطينا زخرفة ثابتة ومتينة. 

وتنجح عملية الزخرفة داخل القالب في عمليات القولبة بالضغط لمواد راتنجات الثرموسيتنج وكذلك عمليات قوالب الحقن للمواد الثرموبلاستيكية. وتشتمل زخرفة مواد الثرموسيتنج على تعبئة واغلاق القالب بالطريقة التقليدية وعند تماسك الراتنج جزئيا يفتح القالب ويوضع فيه شريط الزخرفة البلاستيكي ثم يغلق القالب وتستكمل عملية التشكيل كالعادة حتى نحصل على المنتج النهائي مطبوعا. ويصنع شريط الطلي من صفائح السليلوز المطبوع المغطاة بشريط من الميلامين الناضج جزئيا ، وبعد اكتمال القولبة يكون شريط الميلامين رابطة متكاملة مع المنتج. 

اما زخرفة المواد الثرموبلاستيكية الناتجة من عمليات الحقن في قوالب فتتبع نفس الاسلوب المذكور الا انها تتم في خطوة واحدة حيث يوضع شريط الطلي البلاستيكي داخل القالب قبل حقن الراتنج لذا فيجب ان تصنع مادة الشريط الطابع من نفس البوليمر المستخدم في الحقن وذلك للحصول على نتيجة ارتباط جيدة في المنتج النهائي. ولمنع زحزحة الشريط الطابع من مكانه داخل القالب اثناء عملية الحقن فان الشريط يشحن بكهرباء استاتيكية.

طلاء اللدائن PAINTING OF PLASTICS
لا تقتصر الافادة من طلاء اللدائن المقولبة على اكسابها مظهرا براقا وانما يمكن بالطلاء تحسين الخواص الكهربية ، مقاومة الماء والمذيبات والمواد الكيميائية على سطح المنتج ، وعلى الرغم من امكانية تشكيل المنتجات البلاستيكية داخل القالب بالوان مختلفة الا اننا نجد غالبا احتياجنا لطلائه للحصول على التاثير الزخرفي الطلوب للمنتج خاصة اذا كان المطلوب على المنتج الواحد لونين او اكثر. 

ويمكن طلاء جميع انواع البلاستيك ولكن هناك بعض الراتنجات التي لا تعطي جاذبية التصاق جيدة على السطح والضرورية لاعطاء نتائج مستديمة. ومن اهم الاعتبارات التي يجب ان تراعى عن طلاء البلاستيك هو ملاءمة المادة المذيبة في الطلاء مع السطح البلاستيكي المراد صبغه ، جاذبية الالتصاق مع شراء الطلاء ومقاومة الكيماويات والتاكل. ومن المنتجات الشهيرة والتي تحتاج الى طلاء صناديق التليفزيون والراديو ، العاب الاطفال تابلوهات السيارات والاجهزة المنزلية. ومن التقنيات المستخدمة في دهان كثير من المنتجات البلاستيكيــة طريقة الملء (FILL-IN) والتي فيها يملأ الطلاء تصميم مشكل على السطح.

 ويمكن استخدام الرش او الطلاء باليد في حالات استخدام طلاء ذي قوام متماسك ويحتوي مادة مذيبة ملائمة. وهذه الطريقة ذات فعالية خاصة على المقابض وميناء الساعة حيث لا يؤدي اهتراء السطح الى محو التصميم. وقد اصبح الان الدهان بالرش عملية مفيدة في زخرفة البلاستيك فنجد ان بعض منتجات القوالب تشطب بالكامل بواسطة الرش اليدوي. كما يستخدم الرش الالي في حالات الانتاج المكثف ، ومعظم الاجهزة المستخدمة في الرش مزودة بقناع يغطي الاجزاء الغير مراد طلاؤها بالرش ، ويصنع القناع عادة من مادة معدنية تثبت على حواف الاجزاء التي لن تطلى بالرش وتنقل الاجسام المراد صبغها من القالب الى الات رش الطلاء الالية حيث تعلق في مثبتات ترتفع بها لتغطية الاجزاء الغير مراد رشها ثم تدخل الى وحدة الرش وبعد اخراجها تجفف في الهواء او داخل فرن.

 وهناك طريقة اخرى للطلاء يستخدم فيها بكرات كبيرة من المطاط الناعم تغذي دوما بتيار من الطلاء وبتدويرها ينتشر الطلاء بانتظام على سطح البكرات ثم يثبت الجسم المراد طلاؤها على حامل ويمرر على البكرات. وهذه الطريقة تصلح للاجسام المستوية فقط وذات الاحجام الكبيرة .

سابعا: الحفر على البلاستيك ENGRAVING PLASTICS
من الطرق التي تعطي زخرفة مستديمة للبلاستيك هي الحفر الميكانيكي على الواح البلاستيك الصفائحية. وتستخدم هذه الطريقة بكثرة في حفر لوحات الاسماء المقاييس ، بطاقات الاسعار ، العلامات التجارية. 

وتتوافر الالواح الصفائحية في السوق بالوان وسماكات مختلفة ولوح الحفر عبارة عن لوحان رقيقان متماثلان من مادة البي في سي عادة يحصران بينهما لوح رقيق ثالث ذو لون مختلف عنهما ، وبحفر احمد الوجهين يظهر اللون المختلف للوح الاوسط معطيا اعلانا ذو وضوح تام. وتستخدم هذه الالواح بكثرة على السفن وفي المصانع الكيميائية لتميزها بمقاومة التاكل مع سهولة تنظيفها علاوة على استخدامها الشائع في المكاتب والمدارس وغيرها. باستخدام ماكينة الحفر والتي تتبع اثار نموذج معدني.

 يمكن الحفر على السطح العلوي للوح فتظهر الصفيحة السفلية ذات اللون المختلف مبينة شكل الحرف او التصميم المناظر.

ملامح تصميم المنتجات البلاستيكية
ان الوظيفة الكلية للتصميم الجيد هي الاستخدام الامثل للمواد والعمليات المستخدمة في تشكيل وتكوين المنتج ، ويعتبر التصميم في مجال البلاستيك لانجاز هذه الاهداف علم او فن معقد بسبب تعدد البوليمرات المستخدمة وتغيرها في صفاتها وخواصها المختلفة بالاضافة الى عونامل اخرى تتدخل في عملية التصميم مثل نسبة انكماش المواد  بل واكثر من ذلك  فان التوتر والانفعال الناتج عن عملية التشكيل يجب السيطرة عليها .

هذا بالاضافة الى متغيرات العملية كلها يجب اخذها في الاعتبار مثل مراعاة تاثير الجو المحيط ودرجات الحرارة المتغيرة ووجود المنتج تحت احمال دائمة او متقطعة وظروف الرطوبة النسيبة ويعتبر انسياب المواد من النقاط الهامة ذات الاعتبار اثناء وضع المواصفات والتصميم وتجاهل هذه الحقائق والاحتياجات يؤدي الى تعديلات وتحويرات غير مقنعة ومكلفة ويمكن ان تعصف باقتصاديات العمل . 

ان التطوير والابحاث والخبرة تعتبر ضروريات لتجنب العثرات بين افتراضات المنتج الجديد والانتاج الناجح ومن النقاط الهامة في اعتبارات التصميم مناقشة الاجزاء التي سيتم تشكيلها مع صاحب المنتج او مع قسم الانتاج في المراحل المبكرة من التصميم من اجل تجنب وازالة أي اخطاء في التصميم وانتاج قالب اقتصادي ويمكن ان تشمل المناقشة النقاط الآتية:-

 • ارخص نوع من خامات التشكيل يمكن استخدامها ومدى مطابقتها للاستخدام.

 • يجب ان تكون جدران المنتج ذات سمك متجانس على قدر الامكان حيث ان المقاطع السميكة تستلزم زمن تسوية اكبر وبالتالي تستلزم دورة تشكيل ذات زمن كبير نسبيا ، ويمكن تقليل زمن التسوية في هذه الحالة عن طريق اختزال المقاطع السميكة التقيلة مثل ادخال ثقب او شكل مستدير في المكان السميك ، وكذلك التحكم في سماكة الاجزاء وعلى سبيل المثال في المنتجات الصغيرة الحجم يمكن ان تكون الجدران بسمك 3 مم وتتدرج في المنتجات المختلفة حتى 6 مم كما في حالة قواعد السويتشات.

 • يمكن استخدام الخامة بلونها الطبيعي الغامق لاعتبارات اقتصادية. وان القالب يعتبر معيار مستقبل للمدخلات Inserts وكلا منهما يجب ان يصنع الى اقرب تجاوز ، ويفضل ان تكون المدخلات Inserts مصنوعة من النحاس او الصلب حتى توفر مطالب الصناعات الكهربائية ويراعى على قدر الامكان ان تكون تلك المدخلات مسدودة أي لات تكون ذات طرف مستدق (مسلوب) او مثقوبة بطولها حيث انها تسبب مشاكل في تشغيلها بسبب زخف الرايش الى الثقوب. ولا تتوقع نفس الدقة في الأبعاد من مواد البلاستيك المشكلة مثل تلك الاجزاء المصنوعة من المعدن ، حيث ان استخدام البلاستيك يحتاج الى المزيد من المهارة للتصميم.

 • حاول ان تسمح بأقصى تجاوز ممكن يمكن وضعه في القطعة المراد تشكيلها حيث ان التجاوزات الواسعة تعني رقابة جيدة على الجودة ، والتجاوزات المحكمة تعني رقابة جيدة على الجودة . والتجاوزات المحكمة تعني الفحص والتفتيش بنسبة 100% وينتج عنها معدل عال من المرفوضات والهوالك ويجب الأخذ في الاعتبار الفهم الكامل لمحدودية البلاستيك اذا اردنا الحصول على افضل تصميمات و يجب مراعاة نسبة الانكماش فالمادة تنكمش ككل اثناء عملية التشكيل وكلما زاد معدل الانكماش كلما كانت قيمة التسامح مقبولة نظريا.

 • ان التشكيل الجيد للقالب يعطي منتج جيد وسهل التنفيذ والانتاج يجب الأخذ في الاعتبار ان الأشكال المجوفة الغير منتظمة تعتبر غير مناسبة حيث انها ستتشوه وتعوج اثناء الانكماش وذلك كنتيجة لقوى الشد التي تنشأ وتجنب المناطق ذات سمك الجدران الرقيقة ملاصقة لتلك ذات المقاطع السميكة حيث ان المقاطع السميكة تدفع الى تكوين شد وإمكانية تكون الشروخ ، قم بتصميم أنصاف الأقطار واسعة على قدر الامكان. 

• ان وجود المناطق المستدقة الطرف (مسلوبة او على شكل مخروط) لتسهيل خروج المنتج . ويوصى بان يكون المسلوب في حدود درجة واحدة كحد أدنى للجزء الذكر وان يكون درجتين كحد ادنى للجزء النتانة . 

• اعمل على تكبير أنصاف الأقطار في الأركان على قدر الامكان لتساعد في انسياب المادة وتجنب الإجهاد في أركان الجزء النتاية من القالب . من الممكن ان يكون الاجهاد نتيجة المعاملة الحرارية. 

• قم بعمل ترتيب لازالة الرايش بسهولة لو كان الرايش غير حرج وفي المناطق المتوافقة في كل نصف من القالب تستخدم خطوة التشكيل لازالة عدم الارتباط. وايضا القوالب تتحرك في اتجاهات متضادة بصورة طبيعية وتكون عمودية على شق الانشقاق والثقوب الجانبية المائلة تعطي تعقيدات ، وتكون ارخص في تكلفتها عن طريق تشغيلها ميكانيكيا بعد التشكيل. 

• لا تضع ثقوب بالقرب من الحافة او وجه الشكل حيث ان المقاطع الرقيقة القريبة من الثقوب سوف تعطي فقاعات وانتفاخات او شقوق. و لا تقم بعمل ثقوب جانبية طويلة بدون استعداد للتدعيم ويمكن تشكيلها بطريقة التحويل او الحقن ولكن مع البنوز الاسطوانية الطويلة سوف تنعكس تحت ضغط الحقن. ولو كانت البنوز صلدة جدا فمن الممكن ان تنكسر واذا لم تكن قاسية وصلدة بدرجة كافية فانها تمكن ان تنحني. ولا يوصى باستخدام راس مسمار برمة في التشكيل حيث يسبب كسر المنتج ولا تقم بتصميم سن قلاووظ ذكر على طول الطريقة اسفل وجه التشكيل حيث ستسبب مشاكل مستمرة •تعتبر اسنان القلاووظ المشكلة داخل المواد ذات الموالئ النسيجية عديمة الفائدة ، والموالئ النسيجية تستخدم لتغذية المادة لن تمنع الانسياب الى داخل القلاووظ ولكن يحدث ان يجبر الراتنج على الدخول وتبعا لذلك فان القلاووظ سوف يكون ضعيفا و تجنب الحفر عند المنحنيات الغير منتظمة ويتم الحفر بماكينة البانتو جراف واذا لم يكن حفر القطعة بطريقة حسابية فانها تحتاج لاعادة صف كل حرف مرة ثانية.

 ولو اردنا عمل سن قلاووظ داخلي فيفضل عمل مسلوب بعد الانتهاء من التشكيل وفي القلاووظ الصغير يجب ان يكون طول القلاووظ لا يزيد عن ضعف القطر.و استخدم الحروف البارزة على قدر الامكان حيث انها سهلة الحفر في القالب و يجب مراعاة التمدد الحراري للمدخلات "الاجسام المحشورة" البلاستيك والمعدن و لا تضع مدخلات اجسام محشورة ذات شكل سداسي او غير منتظم في الالة وخاصة اذا كانت بارزة من سطح التشكيل الثقب المتقبل للجسم الغير منتظم الشكل يكون من الصعب تشغيله بدقة وخاصة اذا كان هذا الثقب عميق لاسفل. و تجنب وضع الجسم المدخل بحيث يكون قريبا جدا من حافة الجسم المراد تشكيله ، حيث ان المقطع الصلب يمكن ان يكون رقيقا جدا ويحتمل تعرضه للكسر اثناء تصلد خامة التشكيل او بتاثير الاجهاد عند التشكيل. • ان سمك المادة فوق جسم المدخل "المحشور" يجب ان يكون وافيا باغرض ليقاوم ضغط الانكماش ، فلو كان هذا السمك رقيقا جدا فسيعطي منتج به انتفاخات وشروخ. 

• لو كانت الاجسام المدخلة ستحتاج الى عمليات تشغيل بالورش بعد عمليات التشكيل فيجب مراعاة ان ذلك الجزء سيتعرض لتاثيرات التسخين وما يتبعه من اختلاف معاملات التمدد الحراري وكذلك الاجتهادات المختلفة في عمليات التشغيل وكل هذه العوامل سوف تنتقل الى التشكيل وتسبب ظهور شروخ في المنتج.

التسخين المبدئي Pre heating
ان تسوية المواد المتصلدة بالحرارة تتاثر بالتفاعل الكيميائي الذي تتخذ من خلاله جزيئات الراتنج ذات الوزن الجزيئي المنخفض وذات الروابط القصيرة نسبيا لتعطي تركيب ثلاثي الابعاد غير قابل للصهر وذات وزن جزيئي لا نهائي كما ذكرنا من قبل. والتسوية حسب المواصفات القياسية البريطانية BS-1755 هي عملية تصلد مادة مستقرة بالحرارة تحت تأثير الحرارة وعملية التسوية في القالب تتكون من مرحلتين: مرحلة تسخين المادة بالتوصيل من سطح القالب الساخن ثم مرحلة التفاعل الكيميائي لتكوين الرابطة الصليبية والعملية الاخيرة تعتبر ذاتية العوامل المساعدة.

 ويزداد معدل التفاعل بزيادة درجة الحرارة ، وحيث ان طبيعة التفاعل طاردة للحرارة لذا فانها تساعد التفاعل في هذا الاتجاه ولهذا السبب يعتبر صعبا للغاية ان تحسب النسبة المئوية لزمن التسوية الكلي وهل يرجع ذلك الى تسخين المادة الى درجات الحرارة البادئة بالتسوية ام لا . ولكن على ايه حال فقد وجد ان عملية التسخين المبدئي تؤدي الى توفير في زمن دورة التشكيل (بمعنى تسخين المادة قبل ادخالها في القالب) وهذا التوفير في الوقت يعتمد على سمك القطعة المراد تشكيلها وعلى درجة الحرارة التي يتم التسخين اليها وكذلك على طريقة واسلوب التسخين المبدئي. ويمكن تسخين مواد البلاستيك فوق درجة 60م بدرجة امنة بدون خوف من حدوث تفاعل يؤدي الى تصلد المادة قبل البدء في التشكيل. امثلة: نوع التفاعل : اضافة نوع البوليمر : بولي استر نوع التسوية (المصلد) ستيرين.

  التجانس بين أنواع البلاستيك المختلفة
من أهم العوامل المؤثرة على خصائص أنواع البلاستيك المختلط هو درجة التجانس بين مكونات المخلوط، وحيث أن مواد البلاستيك عبارة عن أنواع مختلفة، فإن التزاوج والتجانس بينهم له عوامله التي تؤثر عليه. فنجد المواد البلاستيكية المستقطبة ( البولي استرات مثلاً ) تنسجم وتتجانس مع بعضها بنسب متفاوتة، كذلك المواد البلاستيك غير المستقطب ( كالبولي أوليفينات – بولي ايثيلين، بولي بروبيلين ....) ينسجم مع بعضه، ولكي ينسجم البلاستيك غير المستقطب مع البلاستيك المستقطب، مثلا البولي ايثيلين تيريفثالات PET ، بوليمر شبه قطبي بينما البولي إيثيلين PE فهو غير قطبي، لذلك فإن التجانس بينهما ضعيف.

 وطبعاً توجد طرق مختلف لإحداث هذا التجانس في المخلوط، و أنواع عديدة من الإضافات التي تعمل على زيادة نسبة التجانس بينهما، ومنها إضافة مادة تسمى Compatibilizer في عملية تسمى in sitiu compatibilization وذلك لزيادة الترابط والانتشار بين أطوار البوليمرات وبعضها، وتتلخص هذه العملية في إضافة نسبة من 5 – 10 % من مواد ذاتمجموعات فعالة مناسبة ( مثل أنهيدريد، كربوكسيل، إيبوكسي )... الخ 

ومن أمثال تلك المواد ( ماليك أنهيدريد Maleic anhydride)، حمض الأكريليك Acrylic acid ، جليسيديل ميثا أكريلات Glycidyl methacrylate .. ) تقوم بالترابط مع مجموعات الكربوكسيل للـ PET في المنطقه بين سطحى أطوار البلاستيك PE/PET- INTERFACE وتقلل من التوتر السطحي بين أطوار البوليمر وتزيد من قوى التلاصق بينهم فيظهر وكأنهم طور واحد. تضاف هذه الإضافات إلى مصهور البلاستيك في عمليات البثق Extrurding مثلاً ، وتسمى هذه العملية بالبثق النشط أو الفعالReactive extruding أو Reactive compatibilization ، وينتج عن ذلك تكون مواد بلاستيكيه مطعمة بمواد أخرى، وتحمل المواد الناتجة مزيج من صفات المواد المكونة للمخلوط مع اختلاف بسيط.