پلاستیک سازی

پلاستیک ‌سازی فرآیندی صنعتی است که در آن پلیمرها به پلاستیک و محصولات پلاستیکی تبدیل می ‌شوند . این کار در مراحل متفاوتی انجام می پذیرد .

پلاستیک سازی

این فرایند از مراحل مختلفی تشکیل شده است که قصد داریم در این بخش آن را توضیح دهیم . تهیه مواد اولیه اولین قسمت از این کار است که در آن پلیمرهای اصلی مانند پلی ‌اتیلن ، پلی ‌پروپیلن ، پلی ‌وینیل کلراید و… از منابع نفتی یا گازی استخراج می ‌شوند . سپس این پلیمر ها با افزودن مواد شیمیایی دیگر ، خواص جدیدی به دست می آورند و از طریق فرآیند هایی مانند اکستروژن ، تزریق و قالب ‌گیری ، پلیمرها به محصولات پلاستیکی مختلف تبدیل می ‌شوند .محصولات پس از تولید ، ممکن است نیازمند فرآیند هایی مانند برش ، سوراخ‌ کاری ، پوشش ‌دهی و غیره باشند . در صورت کلی صنعت پلاستیک ‌سازی یک صنعت بسیار گسترده و پیچیده است که در تولید اقلام مختلف مانند ظروف ، قطعات خودرو ، لوازم خانگی و … کاربرد دارد . مطمئنا توضیح و تشریح جزئیات بیشتر آن در این نوشته نمی گنجد .

پلاستیک سازی فرآیندی است که در آن مواد اولیه مانند نفت به محصولات پلاستیکی تبدیل می شوند .

تجهیزات کارخانه های پلاستیک سازی

کارخانه‌ های پلاستیک ‌سازی برای تولید انواع محصولات پلاستیکی به فناوری‌های مختلفی مجهز هستند . این فناوری‌ ها به همراه تجهیزات کمکی دیگر ، کارخانه ‌های پلاستیک‌ سازی را قادر به تولید انواع محصولات پلاستیکی با کیفیت مطلوب و هزینه مناسب می ‌سازند . برخی از تجهیزات این فناوری‌ را در ادامه آورده ایم :

• ماشین ‌آلات اکستروژن : این ماشین‌ ها پلیمر ها را ذوب کرده و محصولاتی مانند لوله‌ ، پروفیل‌ و فیلم‌ های نایلونی را تولید می‌ کنند .
• ماشین‌ های تزریق‌ : با استفاده از این ماشین ‌ها، پلیمر های ذوب شده به داخل قالب‌ ها تزریق شده و قطعات پلاستیکی شکل می ‌گیرند .
• ماشین‌ های قالب ‌گیری : برای تولید محصولاتی مثل ظرف های پلاستیکی و قطعات حجیم از این ماشین‌ ها استفاده می ‌شود .
• دستگاه‌ های بادی : با دمیدن هوا به داخل قالب ‌ها ، محصولاتی هم چون بطری‌ و کانتینر ها ساخته می ‌شوند .
• دستگاه ‌های برش و پرس : برای ایجاد شکل‌ های ویژه روی محصولات پلاستیکی از این دستگاه‌ ها استفاده می‌ شود .
• سیستم‌ های اتوماسیون و کنترل فرآیند : برای افزایش کیفیت و بهره‌ وری تولید ، این سیستم‌ ها به کار گرفته می ‌شوند.

تکنولوژی‌ های نوین در پلاستیک‌ سازی

در سال‌ های اخیر تکنولوژی‌ های نوین در پلاستیک‌ سازی باعث تحولات چشمگیری در تولید پلاستیک‌ ، کیفیت قطعات و کاهش هزینه‌ ها شده‌ اند. این تکنولوژی‌ ها نه تنها فرآیند های تولید پلاستیک را بهینه ، بلکه کاربردهای متنوع و نوآورانه‌ ای در صنایع مختلف ایجاد کرده‌ اند. هم چنین به رشد صنایع مختلفی مانند خودرو، بسته‌ بندی، پزشکی، الکترونیک و … کمک کرده‌ اند. در تصویر زیر به برخی از تکنولوژی‌ های نوین در پلاستیک‌ سازی اشاره می‌کنیم:

پلاستیک سازی

مواد اولیه مورد استفاده در کارخانه های پلاستیک سازی

بیش از 90% مواد اصلی مورد استفاده در کارخانه های پلاستیک سازی از نفت خام به دست می ‌آید ، نفت خام پس از عملیات تقطیر و فرآوری به محصولات هیدروکربنی تبدیل می ‌شود که ماده اصلی پلاستیک می باشند . گاز طبیعی نیز یکی دیگر از منابع اصلی تأمین مواد اولیه پلاستیک است که پس از فرآوری به محصولات هیدروکربنی تبدیل می ‌شود . در برخی موارد ، زغال سنگ نیز به عنوان ماده اولیه پلاستیک استفاده می‌ شود که پس از فرآیند های شیمیایی به مواد اولیه پلاستیک تبدیل می ‌گردد . در سال ‌های اخیر تلاش ‌هایی برای استفاده از منابع تجدید پذیر مانند نشاسته ، سلولز و روغن ‌های گیاهی برای تولید پلاستیک ‌های زیست‌ تخریب‌ پذیر صورت گرفته است ولی با این حال نفت خام و گاز طبیعی مهم ‌ترین مواد اولیه در صنعت پلاستیک ‌سازی هستند .

قالب سازی پلاستیک چیست ؟

قالب سازی پلاستیک فرآیندی برای ساخت قالب‌ هایی است که از آن‌ ها برای تولید انبوه قطعات پلاستیکی استفاده می‌ شود و نقش بسیار مهمی در صنعت تولید دارد . این فرآیند به تولید انبوه قطعات پلاستیکی با کیفیت بالا و قیمت مناسب کمک می‌ کند . طراحی اولین مرحله آن است که در این مرحله ، طراحی قطعه پلاستیکی مورد نظر با استفاده از نرم ‌افزارهای CAD انجام می ‌شود . طراح باید ابعاد ، شکل ، ضخامت ، جزئیات و ویژگی ‌های قطعه را به دقت مشخص کند . بعد از طراحی مواد ساخت قالب انتخاب می شود . مرحله سوم ساخت قالب است روش ساخت قالب به نوع ماده و پیچیدگی قطعه بستگی دارد ، فرزکاری ، ریخته ‌گری و پرینت سه بعدی روش ‌های رایج ساخت قالب پلاستیک هستند .

پس از ساخت قالب ، باید تست شود تا از سلامت و عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل شود . در این مرحله ، قطعات پلاستیکی نمونه با استفاده از قالب تولید می ‌شوند و از نظر ابعاد ، شکل ، کیفیت و عملکرد مورد بررسی قرار می ‌گیرند . پس از تأیید تست ، قالب برای تولید انبوه قطعات پلاستیکی استفاده می ‌شود . در این مرحله ، مواد اولیه پلاستیکی به داخل قالب تزریق شده و پس از سرد شدن ، قطعه پلاستیکی نهایی از قالب خارج می ‌شود . تولید انبوه با سرعت بالا و قیمت مناسب ، قابلیت تولید قطعات با هندسه ‌های پیچیده ، دقت و کیفیت بالا و امکان تولید قطعات با رنگ‌ و طرح‌ های مختلف از مزایای قالب سازی می باشد .

صنعت پلاستیک سازی در ایران از اواسط دهه 1340 با تولید نایلون و پلی اتیلن آغاز شد و امروزه ایران یکی از بزرگترین تولید کنندگان و مصرف کنندگان پلاستیک در خاورمیانه است .

تزریق پلاستیک چیست ؟

تزریق پلاستیک برای تولید انبوه قطعات پلاستیکی در پلاستیک سازی استفاده می ‌شود . در این پروسه ، مواد اولیه پلاستیکی به صورت ذوب شده به داخل قالبی تزریق شده و پس از سرد شدن به قطعه پلاستیکی نهایی تبدیل می ‌شود . مراحل اصلی تزریق پلاستیک را در جدول زیر برایتان آورده ایم :

 انواع پلاستیک

پلاستیک ها موادی مصنوعی یا نیمه مصنوعی هستند که از مولکول های بزرگ به نام پلیمر تشکیل شده اند . پلیمرها زنجیره های بلندی اتمی می باشند که می توانند از یک یا انواع مختلف اتم تشکیل شده باشند . انواع مختلفی از پلاستیک وجود دارد که هر کدام خواص و کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند . در ادامه انواع پلاستیک را که در پلاستیک سازی تولید می شود برایتان آورده ایم :

• پلی اتیلن (PE) : رایج ترین نوع پلاستیک است و برای ساخت کیسه های پلاستیکی و بطری استفاده می شود .
• پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) : این نوع پلاستیک سفت تر و چگال تر از PE است و برای ساخت بطری های شیر ، لوله و سایر ظروف استفاده می شود که باید در برابر ضربه و فشار مقاوم باشند .
• پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) : نوعی پلاستیک نرم و انعطاف پذیر است و برای ساخت کیسه های خرید ، فیلم نایلونی و بسته بندی استفاده می شود .
• پلی پروپیلن (PP) : پلی پروپلین پلاستیکی سخت و با دوام است . این ماده برای ساخت فیبر ، قطعات خودرو و لوله استفاده می شود .
• پلی وینیل کلرید (PVC) : نوعی پلاستیک همه کاره برای ساخت طیف گسترده ای از محصولات از جمله لوله ، وینیل استفاده می شود . پنجره ها و لباس هایی که از این ماده ساخته می شود  با دوام ، ضد آب و مقاوم در برابر آتش است .
• پلی استایرن (PS) : پلی استایرن سخت و شکننده است . این ماده برای ساخت لیوان های یک بار مصرف ، ظروف غذا و به عنوان عایق استفاده می شود .
• پلی اتیلن ترفتالات (PET) : این ماده به طور گسترده برای ساخت بطری نوشابه و آب و الیاف استفاده می شود و بسیار بادوام ، شفاف و قابل بازیافت است .

پلیمر چیست ؟

کلمه “پلیمر” از دو کلمه یونانی “پلی” به معنای “بسیاری” و “مر” به معنای “بخش” یا “قسمت” تشکیل شده است . این نام به خوبی ماهیت پلیمر ها را توصیف می ‌کند ، زیرا آن ها از تعداد زیادی واحد کوچک به هم پیوسته ساخته شده ‌اند . پلیمر ها نقشی اساسی در زندگی مدرن ایفا می‌ کنند . آن ها به ما امکان می ‌دهند تا محصولات مختلفی را بسازیم که زندگی ما را آسان ‌تر و راحت ‌تر می‌کنند . اولین پلیمر مصنوعی سلولوئید بود که در سال 1869 توسط جان وسلی هایات ساخته شد .

پلیمر ( بسپار ) ماده‌ ای است که از مولکول ‌هایی به نام ماکرو مولکول تشکیل شده است و این ماکرو مولکول ‌ها از به هم پیوستن واحد های کوچک ‌تر به نام مونومر به وجود می ‌آیند . پلیمرها را می‌ توان به دو دسته کلی طبیعی و مصنوعی تقسیم کرد : پلیمرهای طبیعی در طبیعت یافت می‌ شوند و از منابع گیاهی ، حیوانی یا معدنی به دست می ‌آیند . نمونه ‌هایی از پلیمر های طبیعی شامل سلولز ( در گیاهان ) ، پروتئین ( در حیوانات ) و لاستیک طبیعی ( از درختان کائوچو ) است .  پلیمرهای مصنوعی  توسط انسان در آزمایشگاه و پلاستیک سازی ها ساخته می ‌شوند . نمونه ‌هایی از پلیمر های مصنوعی شامل نایلون ، پلی استر ، پلی اتیلن و پلی وینیل کلرید ( PVC ) است .

مزایا و معایب استفاده از پلاستیک

امروزه پلاستیک به عنوان محصولی جدید کاربرد های گوناگونی پیدا کرده است ولی بالطبع مانند هر محصول و موادی مزایا و معایبی دارد که بهتر است آن ها را بدانیم . در ابتدا چند مورد از مزایای آن را ذکر می کنیم . پلاستیک ‌ها نسبت به مواد سنتی مانند فلز یا شیشه بسیار سبک ‌تر هستند و می‌ توان آن ها را به شکل های مختلفی درآورد و مقاومت بالایی در برابر خوردگی و فرسایش دارند . فرآیند پلاستیک سازی در مقایسه با مواد سنتی ارزان ‌تر است و بسیاری از پلاستیک‌ ها عایق خوبی برای حرارت و برق هستند . در کنار این مزایا ، معایبی هم دارند برای مثال پلاستیک ‌ها به سختی تجزیه ‌پذیر هستند و موجب آلودگی محیط زیست می ‌شوند . برخی پلاستیک‌ ها حاوی مواد شیمیایی سمی هستند که می ‌توانند برای سلامتی انسان و محیط زیست مضر باشند و حتی بعضا قابل بازیافت نیستند و به راحتی به زباله تبدیل می‌ شوند . علاوه بر این ها مواد اولیه تولید پلاستیک عمدتاً از منابع فسیلی مانند نفت و گاز طبیعی تأمین می ‌شود که منابع محدودی می باشند.

مزایا و معایب پلاستیک سازی

آیا پلاستیک بازیاقتی وجود دارد ؟

بازیافت پلاستیک یکی از راه ‌های مهم برای کاهش آلودگی محیط زیست و حفظ منابع طبیعی است . بازیافت پلاستیک راه مهمی برای محافظت از محیط زیست و حفظ منابع طبیعی است . با انجام سهم خود برای بازیافت پلاستیک ، می توانید به ایجاد آینده ای پایدار تر و محیطی تمیز تر کمک کنید . البته ناگفته نماند همه انواع پلاستیک ها قابل بازیافت نیستند . به طور کلی، پلاستیک هایی که می توان بازیافت کرد عبارتند از : پلی اتیلن ترفتالات ، پلی اتیلن با چگالی بالا ، پلی اتیلن با چگالی کم و … . بازیافت پلاستیک به کاهش مقدار زباله های پلاستیکی که به محل های دفن زباله و اقیانوس ها می رود کمک می کند و به نیاز به کاهش استخراج مواد خام جدید مانند نفت و گاز طبیعی کمک می کند .

پلاستیک سازی بازیافتی به انرژی کمتری نسبت به تولید پلاستیک جدید نیاز دارد و البته فرصت های شغلی زیادی ایجاد می کند . اولین قدم برای این کار ، جمع آوری آن از منابع مختلف مانند خانه ، مشاغل و صنایع است . پلاستیک های جمع آوری شده سپس بر اساس نوع مرتب و  شسته می شوند تا هرگونه آلودگی یا ناخالصی از بین برود . پلاستیک های تمیز شده به قطعات کوچک آسیاب و ذوب می شوند تا یک مایع تشکیل شود . مایع پلاستیکی ذوب شده سپس به شکل محصولات جدید قالب گیری می شود . هر شخصی می تواند با انجام موارد زیر به بازیافت پلاستیک کمک کند :

• محصولات ساخته شده از پلاستیک بازیافتی را خریداری کنید .
• پلاستیک های خود را جمع کرده و به مراکز بازیافت انتقال دهید .
• از پلاستیک کمتری استفاده کنید . به عنوان مثال ، می توانید به جای بطری های پلاستیکی ، از بطری های آب شیشه ای استفاده کنید و به جای کیسه های پلاستیکی ، از کیسه های پارچه ای استفاده نمایید .

چالش های بازیافت

بازیافت پلاستیک یک فرآیند مهم و ضروری برای کاهش اثرات منفی آلودگی پلاستیکی و حفظ منابع طبیعی است، اما در عین حال با چالش‌ های زیادی روبرو است. برای مثال پلاستیک‌ ها انواع مختلفی و ویژگی‌ های خاص خود را دارند و بازیافت هر نوع از پلاستیک به روش متفاوتی نیاز دارد. برخی از آن ها در فرآیند بازیافت با مشکلاتی مواجه می‌ شوند، به‌ ویژه اگر به صورت ترکیبی یا آلوده با دیگر مواد باشند.

فرآیندهای بازیافت پلاستیک در پلاستیک سازی ها ، نیاز به فناوری‌ های پیشرفته و گاهی هزینه‌ بر دارند. به‌ علاوه، جمع‌ آوری، جداسازی و شستشوی پلاستیک‌ ها هم هزینه‌ بر است. در برخی موارد، هزینه‌ های بازیافت پلاستیک حتی از هزینه‌ های تولید پلاستیک جدید پایین‌ تر نیست، که این موضوع انگیزه‌ های اقتصادی برای بازیافت را کاهش می‌ دهد.

یکی از چالش های دیگر در این موضوع این است که در بسیاری از کشورهای در حال توسعه یا حتی در برخی کشورهای پیشرفته، زیرساخت‌ های جمع‌ آوری، تفکیک و بازیافت پلاستیک‌ ها ناکافی هستند. حتی در کشورهایی که سیستم‌ های بازیافت دارند، این سیستم‌ ها معمولاً به‌ طور کامل بهبود نیافته‌ اند و پلاستیک‌ ها به درستی تفکیک نمی‌ شوند. حتی بسیاری از مصرف‌ کنندگان به درستی از اهمیت بازیافت پلاستیک آگاه نیستند و ممکن است پلاستیک‌ ها را به درستی تفکیک نکنند یا پلاستیک‌ های غیرقابل بازیافت را به سیستم بازیافت ارسال کنند. مجموعه این چالش‌ ها می‌ تواند به فرآیند بازیافت پلاستیک پیچیدگی‌ های زیادی وارد کند، اما با همکاری صنایع، دولت‌ ها و مصرف‌ کنندگان، می‌ توان به کاهش این مشکلات و بهبود فرآیند بازیافت کمک کرد.

تاریخچه پلاستیک و پلاستیک سازی

انسان ها از دیرباز از مواد طبیعی مانند عاج ، لاک و کهربا برای ساخت اشیاء استفاده می کردند . این مواد پلیمری بودند ، یعنی از مولکول های کوچک به هم پیوسته ساخته شده بودند . در اوایل قرن نوزدهم شیمیدانان شروع به مطالعه پلیمر ها و راه های مصنوعی ساخت آن ها کردند . در سال 1828، ادوارد برندی اولین پلاستیک مصنوعی را به نام گوتا پرکا ساخت در واخر قرن نوزدهم الکساندر پارکس اولین پلاستیک مصنوعی را که به طور گسترده تولید می شد ، به نام سلولوئید در سال 1862 تولید کرد . سلولوئید از نیتروسلولز بودند که از پنبه به دست می آمدند . اوایل قرن بیستم لئو بیکلند اولین پلاستیک کاملاً مصنوعی را به نام باکلیت در سال 1907 ساخت و پلی اتیلن اولین بار در سال 1933 به طور تصادفی توسط کارل ویلد ساخته شد.

پلی اتیلن به دلیل استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت شیمیایی خود به سرعت محبوب شد. در دهه 1930 و 1940 پلیمرهای جدید مانند پلی وینیل کلراید (PVC)، پلی پروپیلن (PP) و پلی استایرن (PS) توسعه یافتند . این پلاستیک ها به دلیل قیمت پایین، سهولت تولید و تنوع خواص خود به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتند. در دهه 1950 و 1960 استفاده از پلاستیک به طور تصاعدی افزایش یافت . در  دهه 1970 و 1980 نگرانی های زیست محیطی در مورد پلاستیک شروع به افزایش یافت . مردم نگران اثرات پلاستیک بر محیط زیست بودند ، مانند آلودگی و زباله های پلاستیکی . سپس تلاش هایی برای بازیافت و کمپوست پلاستیک آغاز شد و پلاستیک های جدید توسعه یافتند که زیست تخریب پذیر یا قابل بازیافت بودند . امروزه پلاستیک یکی از مهم ترین مواد در جهان است  که در میلیون ها محصول مختلف استفاده می شود . با این حال ، چالش های زیست محیطی مرتبط با پلاستیک و کارخانه های پلاستیک سازی هم چنان یک نگرانی عمده است .

کاربرد های پلاستیک

پلاستیک ها به دلیل تنوع و خواص منحصر به فردشان ، کاربرد های بسیار گسترده ای در صنایع مختلف دارند . به دلیل سبکی ، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر رطوبت و مواد شیمیایی به طور گسترده برای بسته بندی مواد غذایی، نوشیدنی ها، داروها و محصولات دیگر استفاده می شوند . هم چنین به دلیل قیمت پایین ، سهولت تولید و تنوع خواص خود در لوازم خانگی کاربرد دارد . برخی از نمونه های رایج لوازم خانگی پلاستیکی عبارتند از مبلمان، لوازم آشپزخانه، اسباب بازی ها، ابزارآلات و لوازم الکترونیکی. سبکی، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی پلاستیک ها  باعث می شود در صنعت خودرو استفاده می شوند .

برخی از نمونه های رایج قطعات پلاستیکی خودرو عبارتند از داشبورد، سپر، پنل های درب، روکش صندلی و قطعات موتور . از کاربرد های دیگر پلاستیک می توان به استفاده در صنعت ساختمان و سازه ، منسوجات ، تجهیزات پزشکی ، کشاورزی و لوازم الکترونیکی اشاره کرد . با توسعه پلاستیک سازی ها و پلاستیک های جدید و بهبود خواص آن ها ، انتظار می رود کاربرد های پلاستیک در سال های آینده هم چنان افزایش یابد . با این حال ، مهم است که به یاد داشته باشید که پلاستیک می تواند اثرات زیست محیطی منفی نیز داشته باشد . پلاستیک های تجزیه ناپذیر می توانند در محیط زیست جمع شده و باعث آلودگی شوند . بنابراین ، استفاده مسئولانه از پلاستیک و افزایش تلاش ها برای بازیافت و کمپوست آن مهم است.