لماذا تنخفض قوة سطح المنتجات البلاستيكية عند استخدام الراتنج المعاد تدويره؟

يُمثل استخدام الراتنج المُعاد تدويره في الأجزاء البلاستيكية تحديات للمهندسين. فإضافة المزيد من المواد الثانوية قد يُؤدي إلى تدهور أكبر للبلاستيك، مما يُقلل من قوته الهيكلية الأصلية، ويزيد من خطر التشقق، لا سيما في المناطق عالية الضغط مثل الخطافات وثقوب البراغي. ورغم هذه التحديات، يُعد دمج المواد المُعاد تدويرها في البلاستيك أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الاستدامة البيئية.

لكن لماذا يُقلل استخدام المواد الثانوية المُعاد تدويرها من قوة البلاستيك؟ يُمكن دراسة هذا السؤال على مستويين

:

1. أصل المواد الثانوية المعاد تدويرها

أولاً، هل ينبغي لمصنعي قوالب حقن البلاستيك استخدام مواد ثانوية؟ مع أن حماية البيئة تُعدّ مصدر قلق، إلا أن توفير التكاليف غالبًا ما يكون دافعًا رئيسيًا، نظرًا لرخص ثمن المواد الثانوية. ولكن هل تستخدم هذه المصانع نفس نوع المواد المُعاد تدويرها المُستخدمة في حبيبات البلاستيك الأصلية؟ على سبيل المثال، إذا كانت الحبيبات الأصلية من مواد بلاستيك سابك (المعروفة سابقًا باسم GE)، فهل يستخدم المصنعون بالفعل مواد بلاستيك سابك المُعاد تدويرها، أم أنهم يستخدمون أي مواد مُعاد تدويرها مُتاحة، أو حتى يخلطونها مع ABS؟ كلما ارتفعت درجة جودة حبيبات البلاستيك، قلّ استخدام المواد المُعاد تدويرها، مما قد يؤدي إلى منتجات ذات جودة أقل.

من الأمور غير المؤكدة الأخرى المتعلقة بالمواد المعاد تدويرها مسألة التخزين. فغالبًا ما تُخزَّن هذه المواد بشكل غير صحيح، وتُعرَّض لعوامل جوية مختلفة، كالرياح والشمس والمطر. ولعلك لاحظتَ أن الكرسي البلاستيكي الذي يُترك في الشمس يتلاشى ويصبح هشًا في النهاية. وبالمثل، فإن المواد المعاد تدويرها المعرضة لظروف قاسية تتدهور خصائصها الفيزيائية، مما يؤدي إلى جودة غير متوقعة.

2. الفرق في قيم مؤشر تدفق الذوبان (MFI) قبل وبعد حقن البلاستيك

ثانيًا، حتى لو استخدمتَ في عملية حقن البلاستيك موادًا مطابقة تمامًا لحبيبات البلاستيك الأصلية أو مواد قابلة لإعادة التدوير بنفس المواصفات من نفس العلامة التجارية، تُظهر التجربة أن قيمة مؤشر تدفق الانصهار (MFI) لمعظم أنواع البلاستيك تزداد بنسبة 20-30% تقريبًا بعد الحقن. عادةً ما تؤدي هذه الزيادة في مؤشر تدفق الانصهار إلى انخفاض القوة الهيكلية للبلاستيك، مما قد يؤثر على الأداء العام للمنتج ومتانته.

تتميز اللدائن الحرارية بتكوين بلورات بوليمرية متشابكة، مما يؤدي إلى قوة هيكلية عالية. أثناء عملية القولبة بالحقن، يقوم برغي الرصاص بقص هذه السلاسل الجزيئية الطويلة وتفتيتها إلى أجزاء أقصر، مما يقلل من وزنها الجزيئي. تُعرف هذه العملية باسم انشقاق السلسلة، وتؤدي إلى إضعاف التشابك الجزيئي وبالتالي انخفاض القوة. لمزيد من المعلومات، يُرجى مراجعة مقال "الخصائص الريولوجية للبلاستيك".

نظراً لتقلب أسعار راتنجات البلاستيك الحراري وتوافرها، يُنصح بتحسين استخدام راتنجك. ومن الطرق الشائعة إعادة طحنه. بعد اكتمال المشروع، يمكن استعادة أي مواد زائدة أو أجزاء مرفوضة وإعادة استخدامها كإعادة طحن، ثم خلطها مع راتنج جديد أو استخدامها بشكل مستقل.

عندما تتعرض اللدائن الحرارية لإجهاد حراري وميكانيكي، فإنها قد تصبح ضعيفة وهشة، وهو ما يُعرف بـ"التدهور الحراري". يمكن للحرارة الناتجة عن عملية المعالجة والطحن أن تؤثر على الخصائص الفيزيائية والكيميائية وتدفق راتنج اللدائن الحرارية، بالإضافة إلى أي منتجات مصنوعة من إعادة الطحن. في حين أن درجة الحرارة أو التدهور الحراري غالبًا ما يُعتبر السبب الرئيسي لتدهور البوليمر، إلا أن العديد من الراتنجات تحتفظ بخصائصها الفيزيائية لعدد محدود من دورات إعادة الطحن إذا أُديرت بشكل صحيح أثناء المعالجة.

ما هي نسبة إعادة الطحن إلى الراتنج البكر المثالية؟

عادةً ما تهدف صناعة القوالب إلى خلط راتنج خام بنسبة تتراوح بين ٢٠ و٢٥٪ أو أقل من المسحوق المعاد طحنه. ومع ذلك، قد تختلف النسبة بين ١٠٠٪ راتنج خام و ١٠٠٪ راتنج خام، وذلك حسب عملية التصنيع.

العوامل التي تؤثر على هذا التباين تشمل

• التدريب غير الكافي للعاملين في مجال الراتنج

• معايرة غير صحيحة للمغذيات البكر و/أو المعاد طحنها

• خلط غير متساوٍ للمواد

• عدم وجود انضباط كافٍ في أرضية المتجر أو الالتزام بالإجراءات المعمول بها

• لمنع النتائج الكارثية المحتملة، فإن الإجراءات السليمة والانضباط في ورشة العمل أمر ضروري.

من الاعتبارات المهمة الأخرى أنه حتى لو احتوى الخليط الأولي على ٢٠٪ من إعادة الطحن، فإنّ التمريرات اللاحقة ستحتوي دائمًا على بعضٍ من خليط إعادة الطحن السابق. يبقى الراتنج من التمريرة الأولى في المخزون. تواصل مع مورد الراتنج لمعرفة عدد مرات مرور البلاستيك بعملية الصب قبل أن تتدهور خصائصه بنسبة تزيد عن ١٠٪، ولتحديد الخصائص التي تتأثر أولًا.

ما هي المشاكل المحتملة التي يجب أن تكون على علم بها؟

تأكد من تجفيف الراتنجات مثل النايلون، والبولي كربونات، وبولي (بيوتادين تيريفثالات) (PBT)، وبولي (إيثيلين تيريفثالات) (PET) جيدًا قبل المعالجة الأولية. وإلا، فقد تتحلل مائيًا في أسطوانة آلة التشكيل، مما يُقصّر سلاسل البوليمر ويسبب تدهورها. قد يؤثر إضافة راتنجات إعادة الطحن المتدهورة إلى الراتنج الخام بنسبة 25% بشكل كبير على أداء ووظيفة الأجزاء النهائية. من الضروري مراقبة درجات الحرارة. معالجة الراتنج الخام عند درجات حرارة أعلى من المستويات الموصى بها قد تُسرّع تدهور البوليمر.

يُعدّ ثبات حجم الحبيبات أمرًا بالغ الأهمية. فبدون صيانة دورية للمطحنة، قد ينتهي بك الأمر بمجموعة واسعة من أحجام الحبيبات، من الغبار الناعم إلى قطع بحجم ربع بوصة أو أكثر. أثناء عملية التلدين أو دوران البرغي، قد لا يصهر البرغي هذه الحبيبات ذات الأحجام المختلفة بشكل متساوٍ، مما قد يؤثر على خصائص القطع النهائية. تُعد إعادة التكوير حلاً فعالاً لهذه المشكلة. فبتصفية الحبيبات المعاد طحنها بالذوبان، يمكن إزالة الملوثات غير البلاستيكية. وللحفاظ على استقرار مثالي للعملية، تُعد الصيانة الدورية للمطحنة أمرًا ضروريًا. ويشمل ذلك شحذ الشفرات وتنظيف الآلة والتأكد من عمل المنخل بشكل صحيح.

ما هو برأيك التحدي الأكبر المرتبط بإعادة الطحن؟ بناءً على خبرتي، يُمثل التلوث الناتج عن البلاستيك والمواد الأجنبية عقبة كبيرة. وكثيرًا ما يتعطل الإنتاج بسبب انسداد رؤوس الطحن الساخنة. لخفض التكاليف، يُنصح باستخدام الراتنج الخام فقط في أدوات الطحن الساخن، والاحتفاظ بإعادة الطحن لأدوات الطحن البارد. مع أن هذا قد لا يكون خيارًا مناسبًا للجميع، إلا أنه استراتيجية فعّالة عند الإمكان.

ما هي الحلول المتاحة لمعالجة هذه القضايا؟

بدلاً من خلط الراتنج الخام مع الراتنج الخام، يُنصح باستخدام راتنج خام كامل. هذا النهج يتجنب المشاكل المذكورة أعلاه. في هذه الطريقة، يُستخدم الراتنج الخام بالكامل أولاً، ثم تُشغّل الآلات لإعادة الطحن بكامل طاقتها.