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

إن استخدام الراتينج المعاد تدويره في الأجزاء البلاستيكية يمثل تحديًا للمهندسين. إن إضافة المزيد من المواد الثانوية يمكن أن يؤدي إلى تدهور أكبر للبلاستيك، مما يقلل من قوته البنيوية الأصلية ويزيد من خطر التشقق، وخاصة في المناطق عالية الضغط مثل الخطافات وثقوب البراغي. وعلى الرغم من هذه المشكلات، فإن دمج المواد المعاد تدويرها في البلاستيك أمر بالغ الأهمية للاستدامة البيئية.

ولكن لماذا يؤدي استخدام المواد الثانوية المعاد تدويرها إلى تقليل قوة البلاستيك؟ يمكن دراسة هذا السؤال على مستويين

1. أصل المواد الثانوية المعاد تدويرها

أولاً، هل ينبغي لمصنعي قوالب الحقن البلاستيكية استخدام مواد ثانوية؟ في حين أن حماية البيئة تشكل مصدر قلق، فإن توفير التكاليف غالبًا ما يكون الدافع الأساسي، حيث أن المواد الثانوية أرخص. ولكن هل تستخدم هذه المصانع نفس نوع المواد المعاد تدويرها مثل حبيبات البلاستيك الأصلية؟ على سبيل المثال، إذا كانت الحبيبات الأصلية عبارة عن مواد بلاستيك من إنتاج شركة Sabic (GE سابقًا)، فهل يستخدم المصنعون بالفعل مواد بلاستيك من إنتاج شركة Sabic المعاد تدويرها، أم أنهم يستخدمون أي مواد بلاستيك متوفرة معاد تدويرها، أو حتى يخلطونها مع مادة ABS؟ كلما ارتفعت درجة حبيبات البلاستيك، قل استخدام المواد المعاد تدويرها من قبل المصنعين، حيث قد يؤدي هذا إلى منتجات ذات جودة أقل.

هناك شكوك أخرى حول المواد المعاد تدويرها، وهي التخزين. فغالبًا ما يتم تخزين هذه المواد بشكل غير صحيح، حيث تتعرض لعوامل مثل الرياح والشمس والمطر. وربما لاحظت أن الكرسي البلاستيكي الذي يُترك في الشمس يتلاشى في النهاية ويصبح هشًا. وعلى نحو مماثل، فإن المواد المعاد تدويرها المعرضة لظروف قاسية سوف تتدهور خصائصها الفيزيائية، مما يؤدي إلى جودة غير متوقعة.

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

ثانيًا، حتى إذا كانت عملية حقن البلاستيك الخاصة بك تستخدم مواد تتوافق تمامًا مع حبيبات البلاستيك الأصلية أو المواد القابلة لإعادة التدوير بنفس المواصفات من نفس العلامة التجارية، فإن التجربة تُظهِر أن قيمة مؤشر تدفق الذوبان (MFI) لمعظم المواد البلاستيكية تزيد بنحو 20-30% بعد الحقن. وعادةً ما تؤدي هذه الزيادة في مؤشر تدفق الذوبان إلى انخفاض القوة البنيوية للبلاستيك، مما قد يؤثر على الأداء العام للمنتج ومتانته.

تتميز المواد البلاستيكية الحرارية بتكوين بلورات بوليمرية متشابكة، مما يؤدي إلى قوة هيكلية عالية. أثناء عملية القولبة بالحقن، تقوم برغي الرصاص بقص وتقسيم هذه السلاسل الجزيئية الطويلة إلى أجزاء أقصر، مما يقلل من وزنها الجزيئي. تؤدي هذه العملية، المعروفة باسم انقسام السلسلة، إلى إضعاف التشابك الجزيئي وانخفاض القوة لاحقًا. لمزيد من المعلومات التفصيلية، يرجى الرجوع إلى المقال حول خصائص الرومولوجية البلاستيكية.

نظرًا لتقلب أسعار الراتنجات البلاستيكية الحرارية وتوافرها، فمن الحكمة تحسين استخدام الراتنج. إحدى الطرق الشائعة هي استخدام إعادة الطحن. بمجرد اكتمال المشروع، يمكن استعادة أي مواد زائدة وأجزاء مرفوضة وإعادة استخدامها كإعادة طحن، والتي يمكن بعد ذلك خلطها براتينج جديد أو استخدامها بشكل مستقل.

عندما تتعرض المواد البلاستيكية الحرارية لضغوط حرارية وميكانيكية، يمكن أن تصبح ضعيفة وهشة، وهو التدهور المعروف باسم "تاريخ الحرارة". يمكن للحرارة الناتجة عن عملية المعالجة والطحن أن تؤثر على الخصائص الفيزيائية والكيميائية وتدفق راتنج البلاستيك الحراري، وكذلك أي منتجات مصنوعة من إعادة الطحن. في حين أن درجة الحرارة أو تاريخ الحرارة غالبًا ما يُعتبر السبب الرئيسي لتدهور البوليمر، يمكن للعديد من الراتنجات الاحتفاظ بخصائصها الفيزيائية من خلال عدد محدود من دورات إعادة الطحن إذا تم إدارتها بشكل صحيح أثناء المعالجة.

ما هي نسبة إعادة الطحن إلى الراتنج البكر المثالية؟

عادةً ما تهدف صناعة القوالب إلى الحصول على مزيج من 20 إلى 25 بالمائة أو أقل من الراتنج الخام المخلوط مع راتنج خام. ومع ذلك، اعتمادًا على عملية التصنيع، يمكن أن تختلف النسبة من 100 بالمائة من الراتنج الخام إلى 100 بالمائة من الراتنج الخام المخلوط مع راتنج خام.

العوامل التي تؤثر على هذا التباين تشمل

• عدم كفاية تدريب العاملين في مجال الراتنج

• معايرة غير صحيحة للمغذيات البكر و/أو المعاد طحنها

• خلط غير متساوي للمواد

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

• لمنع النتائج الكارثية المحتملة، فإن الإجراءات السليمة والانضباط في أرضية المصنع أمر ضروري.

هناك اعتبار مهم آخر وهو أنه حتى لو احتوى الخليط الأولي على 20% من إعادة الطحن، فإن التمريرات اللاحقة ستحتوي دائمًا على بعض من خليط إعادة الطحن السابق. ويبقى الراتينج من المرور الأول في المخزون. استشر مورد الراتينج الخاص بك لمعرفة عدد المرات التي يمكن أن يمر بها البلاستيك الخاص بك بعملية التشكيل قبل أن تتدهور خصائصه بنسبة تزيد عن 10% وتحديد الخصائص التي تتأثر أولاً.

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

تأكد من تجفيف الراتنجات مثل النايلون والبولي كربونات وبولي (بوتادين تيريفثالات) (PBT) وبولي (إيثيلين تيريفثالات) (PET) بشكل صحيح قبل المعالجة الأولية. وإلا، فقد تتحلل في أسطوانة ماكينة التشكيل، مما يؤدي إلى تقصير سلاسل البوليمر والتسبب في التدهور. يمكن أن يؤثر دمج إعادة الطحن المتدهور في الراتنج الخام بنسبة 25 بالمائة بشكل كبير على أداء ووظيفة الأجزاء النهائية. من الأهمية بمكان مراقبة مستويات درجات الحرارة. يمكن أن يؤدي معالجة الراتنج الخام عند درجات حرارة أعلى من المستويات الموصى بها إلى تسريع تدهور البوليمر.

يعد حجم الحبيبات المتناسق أمرًا بالغ الأهمية أيضًا. بدون صيانة منتظمة للمطحنة، قد ينتهي بك الأمر بمجموعة واسعة من أحجام الحبيبات، من الغبار الناعم إلى قطع بحجم ¼ بوصة أو أكبر. أثناء عملية التلدين أو تدوير اللولب، قد لا يذوب اللولب هذه الحبيبات ذات الأحجام المختلفة بشكل موحد، مما قد يؤثر على خصائص الأجزاء النهائية. تعد عملية إعادة التكوير حلاً فعالاً لهذه المشكلة. من خلال ترشيح إعادة الطحن بالذوبان، يمكن إزالة الملوثات غير البلاستيكية. للحفاظ على استقرار العملية الأمثل، فإن الصيانة المنتظمة للمطحنة ضرورية. يتضمن ذلك شحذ الشفرات وتنظيف الماكينة والتأكد من أن الشاشة تعمل بشكل صحيح.

ما هو التحدي الأكثر أهمية الذي تعتقد أنه مرتبط بإعادة الطحن؟ بناءً على تجربتي، فإن التلوث الناجم عن البلاستيك والمواد الأجنبية يمثل عقبة كبيرة. في كثير من الأحيان، يتعطل الإنتاج بسبب انسداد أطراف الطحن الساخنة. لتقليل التكاليف، يُنصح باستخدام الراتينج الخام فقط في أدوات الطحن الساخن والاحتفاظ بإعادة الطحن لأدوات الطحن البارد. في حين أن هذا قد لا يكون خيارًا قابلاً للتطبيق للجميع، إلا أنه استراتيجية فعالة عندما يكون ذلك ممكنًا.

ما هي الحلول المتاحة لمعالجة هذه القضايا؟

بدلاً من خلط الراتينج الخام مع الراتينج الخام، فكر في استخدام الراتينج الخام بنسبة 100%. يتجنب هذا النهج المشكلات المذكورة أعلاه. باستخدام هذه الطريقة، يمكنك استخدام كل الراتينج الخام أولاً ثم تشغيل الراتينج الخام في الآلات بكامل طاقتها.