صنعت پلیمر، یکی از صنایعی است که بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در اطراف ما، قطعات پلاستیکی و پلیمری بسیاری وجود دارد که نشان دهنده اهمیت این نوع از محصولات است. صنعت پتروشیمی در ایران رونق زیادی دارد و کارخانجات مختلفی به تولید محصولات پلاستیکی و مواد اولیه پتروشیمی مشغول هستند. برای ساخت این قطعات پلیمری، روش های مختلفی وجود دارد که با توجه به کاربرد و نوع محصول موردنظر، از روش های مختلفی استفاده می‌شود.
معرفی پلیمر
برای آشنایی با روش‌های تولید مواد پلیمری، بهتر است بدانید که پلیمر و پلاستیک دو مفهوم مختلف هستند. پلاستیک محصولی حاصل از فرایند‌های گوناگون بر روی پلیمر است. در صورتی که پلیمر به عنوان یک ماده اولیه خام تحت فشار، حرارت و قالب گیری شکل می‌گیرد تا در صنایع مختلف برای تولید محصولات پلاستیکی استفاده شود. پلیمرها در انواع گوناگون پلی اتیلن، پلی پروپیلن و… موجود هستند که هر یک با توجه به مشخصات شیمیایی خود، ویژگی‌های مختلفی دارد. کاربرد زیاد پلیمر در صنایع مختلف موجب شده که این ماده اولیه به شیوه‌های گوناگونی تولید شود. به طور کلی برای تولید پلیمر در ابتدا مشخصاتی چون نوع رزین پلیمری، میزان تولیدات، استحکام و شکل هندسی مورد نیاز در نظر گرفته می‌شود تا در نهایت پلیمر موردنظر با یکی از روش‌های موجود، تولید شود.
به طور کلی روش های شکل‌دهی پلیمر ها به عوامل زیر بستگی دارد :
• نوع رزین پلیمری
• شکل هندسی محصول نهایی
• استحکام مورد نیاز
• میزان حجم تولید
درانتخاب روش های تولید باید عوامل گفته شده به دقت درنظر گرفته شود. روش هایی که بیشتر برای تولید مواد پلیمری استفاده می شوند عبارتند از :
• اکستروژن
• قالب گیری بادی (دمشی)
• قالب گیری تزریقی
• قالب گیری چرخشی
• ترمو فرمینگ
در تمام روش های تولید پلیمر، ماده ابتدا باید حرارت داده شود تا به دمای نرم شدن (ذوب) برسد در این وضعیت ماده برای شکل پذیری مناسب آماده است. شناخت رفتار هر نوع ماده پلاستیکی در دماهای بالا از نکات مهمی است که به عنوان مثال شاخص مذاب یا سرعت جریان مذاب، معمول ترین روش بررسی رفتار این مواد است.
در ادامه به شرح کاملی از این فرآیند ها می پردازیم.
اکستروژن
اکستروژن یک فرآیند کاربردی انعطاف پذیر برای شکل‌دهی مواد پلیمریست که نیروی لازم برای این کار به صورت هیدرولیکی یا مکانیکی تأمین می‌شود. به طور خلاصه فرآیندی که طی آن ماده پلیمری تحت تأثیر فشار، از داخل قالبی با شکل خاص عبور کند و سطح مقطع آن را کاهش دهد، اکستروژن می‌نامند. این فرآیند در مقایسه با دیگر روش های شکل دهی روشی نسبتاً جدید و کاربردی تر است.
در اکستروژن گرانول یا پودر پلاستیک، مستربچ و سایر افزودنی ها با هم مخلوط شده و وارد قیف دستگاه اکسترودر می‌شوند، سپس این آمیزه در دستگاه اکسترودر بر اساس حرارت و تنش های برشی ذوب شده و با حرکت ماردون به سمت قالب حرکت می‌کند. محصول مذاب بر اثر فشار به شکل قالب مورد نظر درآمده و در نهایت قالب را سرد و محصول را خارج می‌کنند.
یکی از معروف‌ترین روش‌های تولید مواد پلاستیکی می باشد.
می‌توان با استفاده از این روش، انواع گسترده‌ای از محصولات پلاستیکی چون روکش سیم، نایلون بسته بندی، کیسه مخصوص مواد غذایی، لوله و پروفیل، پوشش گلخانه و… را تولید کرد.
مزایای روش اکستروژن
• خنک سازی قطعه بعد از خروج از قالب
• قابلیت تولید قطعات نازک
• آسان بودن فرایند تولید
قالب گیری تزریقی
برای تولید مواد پلاستیکی به این روش باید به نحوه ذوب شدن مواد پلیمری توجه زیادی شود تا محصول در فرایند ناپیوسته تولید به روش قالب گیری تزریقی، از کیفیت مناسبی برخوردار شود. در انواع روش تولید مواد پلیمری، فرایند مطابق با ظرفیت مواد اولیه تحت شرایط خاصی صورت می‌گیرد که در این روش باید به ثابت بودن فشار و دما در مدت تولید محصول توجه شود. در استفاده از روش‌های تولید مواد پلاستیکی، ممکن است محصول تولیدی به اصلاحاتی نیاز داشته باشد که طی فرایند مختلف تکمیلی انجام می‌شود. اما در قالب گیری تزریقی به دلیل دقت بالا فرآیند تولید، محصول طی یک مرحله با سرعت بالا تولید شده و کیفیت مناسبی دارد. در انواع روش تولید مواد پلیمری، ابعاد محصولات تولیدی از اهمیت بالایی برخوردار است و ممکن است در برخی روش‌ها محدودیت ابعادی وجود داشته باشد.
در حالی که قالب گیری تزریقی برای تولید محصولات پلاستیکی محدودیتی ندارد و می‌تواند به تولید محصولات کوچکی چون درب بطری، ظروف آشپزخانه، اسباب بازی و… در کنار محصولات بزرگی چون بدنه اتومبیل کمک کند.
بیشتر بخوانید:
کاربرد پلیمرها در صنعت ساختمان و معرفی پروپیلن ساختمانی
معرفی انواع گریدهای پلی‌اتیلن سنگین HDPE و کاربرد آن‌ها
پلی‌پروپیلن مقاوم به ضربه چیست و چگونه تولید می‌شود؟
۱۰روش موثر در کاهش هزینه تولید در تزریق پلاستیک
مزایای روش قالب گیری تزریقی
• امکان تولید انبوه
• قابلیت قرار دادن مواد فلزی در پلاستیک
• عدم نیاز به اصلاحات بعد از تولید قطعه
• امکان استفاده مجدد از ضایعات
قالب گیری چرخشی
انواع روش‌های تولیدی با عملکرد متفاوت خود همواره در رقابت هستند و معمولا روشی که باعث تولید محصولات با کیفیت شود و هزینه به صرفه‌تری داشته باشد، مورد توجه بیشتری قرار می‌گیرد. در تولید به روش قالب گیری چرخشی، شکل گیری پلیمر با سرعت بالایی انجام می شود که محصولات تولیدی به صورت توخالی با دیواره‌های نازک تولید شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند. عملکرد این دستگاه به گونه ای است که گاهی در فرایند تولیدات برخی قطعات، تنها از همین دستگاه بهره می‌برند. روش قالب گیری چرخشی در میان انواع روش تولید مواد پلیمری تفاوت‌های بسیاری دارد و معمولا طی 4 مرحله پر کردن قالب، حرارت دهی، سرد کردن و تخلیه محصول، کالا پلاستیکی را تولید می‌کند. از کاربردهای عمده این روش تولید مواد پلاستیکی می‌توان به مواردی چون تولید قطعات خودرو، اسباب بازی، انواع عروسک، مخازن و… اشاره کرد.
مزایای روش قالب گیری چرخشی
• هزینه پایین تجهیزات
• میزان کم ضایعات
• امکان تولید قطعات چند لایه
• امکان تولید قطعات توخالی
• فرایند آسان جداسازی قطعه از قالب
• مقاومت بالا
قالب گیری بادی
در آشنایی با روش‌های تولید مواد پلیمری علاوه بر جنس مواد اولیه و ویژگی‌های آن، باید به فاکتور‌های دیگری چون شکل هندسی محصول تولیدی نیز توجه شود. در روش قالب گیری بادی می‌توان محصولاتی توخالی چون انواع بطری نوشیدنی‌ها، قوطی، لوله، مخزن و… را تولید کرد. گرانول‌های بادی خود به حالت استوانه‌های توخالی وارد دستگاه اکسترودر می‌شوند و بعد از ذوب شدن، با کمک فشار هوا در قالب، به سمت دیواره‌ها هدایت می‌شوند. بعد از اعمال سرما بر قالب، پلیمر خنک شده به حالت قالب درآمده و از آن خارج می‌شود.
مزایای روش قالب گیری بادی
• ترکیب و ذوب یکنواخت مواد پلیمری
• امکان استفاده از ترموپلاستیک در فرایند تولیدات
• هزینه پایین تهیه قالب
ترموفرمینگ
شیوه‌های نام برده شده هر یک به نحوی طی فرایند قالب گیری به تولید محصول پلاستیکی کمک می‌کنند. در حالی که ترموفرمینگ شیوه شکل دهی به مواد اولیه است که باعث تولید محصولات پلاستیکی می‌شود. در تولیدات به این روش، ماده پلیمری در حالت ورقه‌ای در اثر حرارت به نقطه نرمی می‌رسد و برای تغییر شکل آماده می‌شود.
سپس تحت اعمال فشار هوا مثبت یا منفی، مواد به سمت دیواره قالب حرکت کرده و به شکل قالب در می‌آیند.
بعد از شکل گیری، قطعه از قالب خارج می‌شود و با کمک عملیات دور بری ضایعات آن جدا شده و اصلاحات لازم صورت می‌گیرد.
در میان انواع روش تولید مواد پلیمری، این روش با دقت بالا و همچنین هزینه پایین، شیوه ای مناسب برای تولیدات انبوه است که خرید تجهیزات اولیه آن هم کار بسیار آسان و کم هزینه ای است.
مزایای روش فرمینگ
• مناسب تولید در حجم کم
• امکان تولید قطعات چند لایه
• عدم وجود تجهیزات گران قیمت
• قیمت پایین قالب
• قابل استفاده در تولید انواع قالب پلاستیکی
جمع بندی
با توجه به گستردگی پلیمرها و همچنین امکان تولید محصولات پلاستیکی در تنوع بالا، بهتر است با در نظر گرفتن کامل نیازهای تولیدی مجموعه، روشی را انتخاب کنید که طی مراحل کمتر، و همچنین با دقت و کیفیت مناسب، به شما در تولید محصول مورد نظرتان کمک کند.
