اللدائن Plastic مصطلح يطلق على مجموعة من المنتجات التخليقية من المبلمرات.

والمبلمرات هي تعبير عن مركبات ذات كتلة جزيئية كبيرة تنتج من اتحاد جزيئات صغيرة تدعى مونومرات (احادية الوحدة)ومن الامثلة عليها السيلسولوز مبلمر طبيعي والبوليستيرين مبلمر صناعي. السيلسولوز: مبلمر من عدد كبير من وحدات الجلوكوز.

C6H12O6 والبوليستيرين: مبلمر من وحدات صغيرة تدعى الستيرين C6H5CCH=CH2والمبلمرات مركبات ذات اهمية كبيرة في حياة الانسان فهي جزء من بناء جسمة الحي ومثال عليها البروتينات التي تبني اجسام الكائنات الحية

ومبلمر البولي فنيل كلورايد (pvc)لذي يتكون من مونومرات H2C=CHCL ويستخدم في صناعة التمديدات الصحية ومواد عزل كهربائي وحراري . يستخدم مصطلح المبلمرات في البروتينات التي تعد مبلمرات لاحماض امينية

يعتبر البلاستيك نوع من أنواع المواد العضوية والشبه عضوية والبوليمرات المصنعة ويوجد الكثير من الأنواع من اليلاستيك ولكن حتي عام 1930 كان البلاستيك المعروف هوالسيليلويد والباكيلايت وبعد ذلك تم أكتشاف أنواي عديدة من البلاستيك من بينها النايلون والبوليتين والتيريلين والبوليسترين.

تتكون البوليمرات في البلاستيك من جزيئات صغيرة تسمى مونومرات (أحاديات الحد). وتتكون أغلب هذه الجزيئات من ذرات الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين. ويتضمن بعضها ذرات الكلور والفلور والسليكون والكبريت. وتتكون السلسلة البوليمرية من مئات أوآلاف أوحتى ملايين من حلقات المونومرات. وتصنع هذه الحلقات في بعض البوليمرات من نفس النوع من المونومرات، وتتكرر الحلقات مرات ومرات. وتتكون الأخرى من نوعين أوأكثر من المونومرات التي قد يتصل بعضها مع بعض عشوائيًا أوفي تتابعات بالتبادل. وفي بعض البوليمرات ترتبط كتل أومجموعة من نوع واحد من المونومرات مع كتل أومجموعة نوع آخر. وقد يحدث لسلاسل البوليمر أفرع أوتكون بدونها، وقد يحدث للسلسلة أفرع من جانب واحد فقط أوقد يكون متبادلاً من جانب لآخر. وقد تُحزم السلاسل بعضها مع بعض في صف مستقيم لتصنع مادة صلبة قاسية متبلورة، أوقد تظل متشابكة وتنتشر متباعدة لتصنع مادة هشّة مطاطية. وتعتمد خواص البلاستيك على أنواع المونومرات في سلاسل البوليمر وطول السلاسل وترتيبها.ويمكن حتى تمتزج أنواع مختلفة من جزيئات البوليمر بعضها ببعض لتكون سبائك بوليمرية أومزيجًا. وتكوين السبائكقد يكون دائمًا أسهل من إنشاء بوليمرات صناعية جديدة. وقد يحدث لها خواص تقع بين مكوناتها البوليمرية، أوقد يحدث لها خواص أفضل من أيهما. ويمكن لفهماء البلاستيك حتى يصنعوا أصنافًا من البلاستيك ذات خواصّ مثالية لأي غرض من الأغراض، وتستخدم سبائك البلاستيك في منتجات شتى تتراوح بين رقائق تغليف الأفلام وأجزاء هياكل السيارات. كيف من الممكن أن يصنع راتينج البلاستيك عمل الراتينجات الصناعية. يُعدّ صانعوالراتينجات البوليمرات بخلط مركبات كيميائية. وتختلف هذه المركبات من كيميائيات معروفة مثل النشادر والبنزين ومركبات ذات أسماء يَصْعُب نطقها مثل هكساميثلين ديامين. وعندما يخلط الصانع مركبات مناسبة، تسبب التفاعلات الكيميائية تجمع الذرات بعضها حول بعض لتكون مونومرات. وبالإضافة إلى ذلك تسبب التفاعلات بلمرة المونومرات التي تكون سلاسل طويلة .

كيف يصنع البلاستيك

استخلاصه في عملية تكرير النفط والتي هي عملية كبيرة ومعقدة ينتج عنها الكثير من المواد الملوثة والضارة. مصانع البتروكمياويات: تقوم بتصنيع مواد كيميائية عضوية تستخدم كمواد أولية ضمن سلسلة طويلة من العمليات لإنتاج البلاستيك. يتم تحويل الغاز الطبيعي أوالنفط الخام إلى منومرات (monomers) وذلك عن طريق تكسير الروابط الكيميائية الكبيرة إلى روابط اصغر (مثل الايثلين، البروبلين، السترين، وغيرها من المواد الهيدروكربونية)

يتم ربط المونوميرات كيميائيا في سلسلة طويلة تسمى الپوليمرات (Polymers) في عملية تسمى الپلمرة. تتكون البوليمرات من خمسة أنواع، يتم تصنيع أكياس البلاستيك من أحد هذه الأنواع ويسمى البولي-إثلين. البولي إثلين أوكما يعهد بالإثيلين تعبير عن سلسة طويلة من الذرات الكربون والهيدروجين، لتفكيك هذه الروابط طبيعيا بحاجة البيئة إلى مئات السنين. الآثار المترتبة على عمليات التصنيع استخدام المصادر الغير متجددة مثل النفط والغاز الطبيعي.

تسمى المواد التي تستعمل في خلق منتجات البلاستيك الراتينجات الصناعية. وتصنع هذه الراتينجات من النفط، أساسًا ولكن بعضها يأتي من مواد طبيعية مثل الفحم والغاز الطبيعي والقطن والخشب. وينتج المصنعون الراتينج ويبيعونه إلى الشركات التي تصنع منتجات البلاستيك.

الخواص الفيزيائية والميكانيكية للدائن

إن نظرية المرونة élasticité التي طرحها هوك Hook ونظرية اللدونة plasticité التي نطق بها كولومب Coulomb غير ملائمتين تماماً لدراسة السلوك الميكانيكي «للبوليمير» من الوجوه كلها، وهناك الكثير من التوضيحات والأمثلة التي تعبر عن ذلك منها:

إن بعض المفاهيم التي يمكن حتى توصف بها المواد التقليدية كالمعادن، مثل المطاوعة ductilité والهشاشة fragilité، ليس لها أي مدلول في المواد البلاستيكية الحرارية، إذ يمكن تكييف بعض أنواع السيليكون silicones كما يكيف العجين، ولا مرونة فيه تماماً عندما يشد شداً بطيئاً، لكنه ينبتر عند شده بسرعة. وإن لوحاً من كلوريد البوليڤينيل (polyvinyl chloride) PVC يمكن فتله حول نفسه من دون حتى ينهار، لكنه ينكسر بالصدم. وإذا عُرِّضت مادة بلاستيكية لقوة ثابتة فإن تشوهها (انفعالها) يزداد مع الزمن، ولا يخضع للحمل فقط بل للزمن كذلك.

لقد اهتمت الريولوجيا(فهم الدفق) rhéologie التي تأسست عام 1929 باللزوجة المرنة viscoélastique واللزوجة اللدنة viscoplasticité، وجرت دراسات مكروريولوجية microrhéologie عديدة لربط الظواهر الميكانيكية الملاحظة عملياً بالهجريب الجزيئي للمادة (كيمياوياً).

ففي المجال الخطي تكون حالة المادة محددة بمعادلة تفاضلية؛ وسلوك المادة، يمكن التعبير عنها بالنماذج «الريولوجية» العادية التي يمكن حتى تكون عناصر كهربائية (مقاومات، مولدات، ساحة مغنطيسية وغيرها) وهي الأكثر شيوعاً واستعمالاً، حيث تربط على التسلسل أوالتفرع أوالاثنين معاً حسب سلوك المادة.

كيمياء البلاستيك.

لنفهم كيفية إنتاج البلاستيك من المفيد حتى نتفهم شيئًا عن كيمياء البوليمرات. تتكون البوليمرات في البلاستيك من جزيئات صغيرة تسمى مونومرات (أحاديات الحد). وتتكون أغلب هذه الجزيئات من ذرات الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين. ويتضمن بعضها ذرات الكلور والفلور والسليكون والكبريت. وتتكون السلسلة البوليمرية من مئات أوآلاف أوحتى ملايين من حلقات المونومرات. وتصنع هذه الحلقات في بعض البوليمرات من نفس النوع من المونومرات، وتتكرر الحلقات مرات ومرات. وتتكون الأخرى من نوعين أوأكثر من المونومرات التي قد يتصل بعضها مع بعض عشوائيًا أوفي تتابعات بالتبادل. وفي بعض البوليمرات ترتبط كتل أومجموعة من نوع واحد من المونومرات مع كتل أومجموعة نوع آخر.

وقد يحدث لسلاسل البوليمر أفرع أوتكون بدونها، وقد يحدث للسلسلة أفرع من جانب واحد فقط أوقد يكون متبادلاً من جانب لآخر. وقد تُحزم السلاسل بعضها مع بعض في صف مستقيم لتصنع مادة صلبة قاسية متبلورة، أوقد تظل متشابكة وتنتشر متباعدة لتصنع مادة هشّة مطاطية. وتعتمد خواص البلاستيك على أنواع المونومرات في سلاسل البوليمر وطول السلاسل وترتيبها.ويمكن حتى تمتزج أنواع مختلفة من جزيئات البوليمر بعضها ببعض لتكون سبائك بوليمرية أومزيجًا. وتكوين السبائكقد يكون دائمًا أسهل من إنشاء بوليمرات صناعية جديدة. وقد يحدث لها خواص تقع بين مكوناتها البوليمرية، أوقد يحدث لها خواص أفضل من أيهما. ويمكن لفهماء البلاستيك حتى يصنعوا أصنافًا من البلاستيك ذات خواصّ مثالية لأي غرض من الأغراض، وتستخدم سبائك البلاستيك في منتجات شتى تتراوح بين رقائق تغليف الأفلام وأجزاء هياكل السيارات.

كيف يصنع راتينج البلاستيك

عمل الراتينجات الصناعية. يُعدّ صانعوالراتينجات البوليمرات بخلط مركبات كيميائية. وتختلف هذه المركبات من كيميائيات معروفة مثل النشادر والبنزين ومركبات ذات أسماء يَصْعُب نطقها مثل هكساميثلين ديامين.

وعندما يخلط الصانع مركبات مناسبة، تسبب التفاعلات الكيميائية تجمع الذرات بعضها حول بعض لتكون مونومرات. وبالإضافة إلى ذلك تسبب التفاعلات بلمرة المونومرات التي تكون سلاسل طويلة من الجزيئات. وتنتج عملية البلمرة الراتينج الصناعي.

يستعمل المصنعون المضافات كثيرًا لتغيير خواص راتينج البلاستيك. وتتضمن المضافات الشائعة 1- إضافات التقوية 2- المالئات 3- الملدنات 4- الأخضاب.

يستعمل صناع الراتينج الكثير من المقويات كالألياف الزجاجية أوالألياف الكربونية لإعطاء البلاستيك قوة إضافية أوصلادة، ويحتوي الخليط الناتج الذي يسمى البلاستيك المقوى، علىعشرة إلى 80% من إضافات التقوية. وهذه المركبات خفيفة الوزن، ويمكن حتى تحل محل الفلزات في صناعة الصواريخ والطائرات والسيارات.

وقد يستعمل صنَّاع الراتينج مالئات لتحسين جودة البلاستيك أولزيادة كمية الراتينج غالي الثمن. وتتضمن المالئات الشائْعة مسحوق الخشب والتلك والطين.

ويضيف المصنعون الملدنات إلى راتينجات صناعية معينة لجعلها أكثر لينًا وأكثر مرونة وأسهل تشكيلاً. وتتغلب الملدنات على قوى الجذب بين سلاسل البوليمر وتفصل بينها لتمنع 1- التشابك فيما بينها، 2- تُغَيرُ الأصباغ من لون البلاستيك. ويستعمل صنَّاع الراتينج الأصباغ لإنتاج ألوان مختلفة كثيرة جدًا.

تمكن الإضافات صنَّاع الراتينج من خلق بلاستيك أكثر فائدة. على سبيل المثال، بلاستيك الفينيلقد يكون شفافًا طبيعيًا صلبًا، ولكن بفضل الإضافات يمكن حتى يُصنع من بلاستيك الفينيل منتجات تضم الأنابيب الرمادية الصلدة والأسطوانات السوداء القليلة المرونة ونوافذ أسقف السيارات الشفافة الناعمة.

صنع منتجات البلاستيك

صنع منتجات البلاستيك. يتضمن ذلك سبع عمليات أساسية لتشكيل البلاستيك وتحويله إلى منتجات وهي 1- القولبة 2- السبك أوالصب 3- البثق 4- تشكيل الرقائق المصقولة 5- تشكيل الرقائق 6- التشكيل الرغوي 7- التشكيل الحراري.

القولبة. هناك عمليات قولبة مختلفة تتضمن الضغط، والحقن، والنفخ، والقولبة الدورانيّة. وفي جميع هذه العمليات تستخدم القوة في معالجة المواد البلاستيكية أثناء دخولها إلى النطقب وبعده. وبمجرد تصلد المنتج، تحمل من النطقب لاستعماله من جديد.

القولبة بالضغط هي أكثر عمليات قولبة المتصلدات الحرارية شيوعًا. وتتضمن منتجات القولبة بالضغط نادىمات السيارات والمفاتيح الكهربائية ومقابض أواني المطبخ، والكاويات. وفي القولبة بالضغط يُضغط على البلاستيك وبعد حتى يتكوّن، يُفتح النطقب ويخرج المنتج.

القولبه بالحقن وهي أكثر أنواع قولبة البلاستيك الحراري استخدامًا. وتتضمن منتجات القولبة بالحقن الهواتف، وحاويات الحواسيب الإلكترونية وعجلات قيادة السيارات. وفي القولبة بالحقن تسقط أقراص الراتينج من وعاء قمعي إلى أسطوانات أفقية حيث تُصهر. ويدفع المكبس أواللولب الدوّار الذيقد يكون بداخل الأسطوانة السائل الراتينجي عن طريق الضغط إلى النطقب. وتأخذ أغلب منتجات القولبة بالحقن منعشرة إلى 30 ثانية فقط كي تتصلد. يفتح النطقب ثم يدفع مسمار طرد المنتج المشكل خارج النطقب. ويقفل عندئذ النطقب ثم يعاد ملؤه.

تستعمل القولبة بالنفخ في خلق قوارير مجوفة. وفي هذه العملية، تدخل أنبوبة من الراتينج المنصهر تسمى باريسون إلى النطقب. ويدفع عندئذ هواء مضغوط أوبخار إلى الباريسون الذي يتمدد دافعًا الراتينج إلى جوانب النطقب فيبقى حتى يتصلد.

تنتج القولبة الدورانية أيضًا أشياء مجوفة مثل كرات القدم ولعب الأطفال (الدُّمى) وخزانات وقود السيارات. ويُملأ النطقب جزئيًا في هذه العملية بمسحوق الراتينج. عندئذ يُسخَّن النطقب بينما يُدار المحرك بسرعة شديدة مكونًا قوة طرد مركزيَّة. وتدفع هذه القوة الراتينج المنصهر إلى جدران النطقب وتبقيها في نفس وضعها حتى تبرد وتتصلد.

السبك أوالصب. على عكس القولبة لا يعتمد الصب على أي ضغط خارجي لتشكيل البلاستيك. ويستعمل المصنعون هذه الطريقة لتشكيل جميع من مواد البلاستيك الحراري والتصلد الحراري. ولصب المتلدنات الحرارية يصب الراتينج المنصهر في نطقب ويبرد حتى يتصلد. ويوظف المصنعون السبك أوالصب في عمل الألواح السميكة والتروس والثنطقات والمجسمات الأخرى.

البثق. يستعمل البثق لإنتاج الأنابيب والقضبان والألياف وأغطية الأسلاك ومنتجات أخرى لها نفس الشكل على مدى الطول الكلي. تدخل جزيئات صلبة من البلاستيك الحراري الخارج من الإناء المخروطي إلى أسطوانة ثابتة مسخنة ويدفعه واحد أوأكثر من اللوالب الدوارة حيث ينصهر بينما يدفع إلى الأمام. وتدفع المادة المنصهرة إلى الخارج خلال نطقب تشكيل.

تشكيل الرقائق المصقولة أوالتمليس. تنتج رقائق أوأغشية على نمط مستمر وذلك بضغط البلاستيك المنصهر بين زوجين مصقولين من الأسطوانات الساخنة، يضيف الصنَّاع الألياف والأوراق أورقائق من المعادن خلال الأسطوانتين لإنتاج عناصر مثل أوراق اللعب المغطاة بالبلاستيك ومفارش المناضد.

تشكيل الرقائق أوالتصفيح. يستعمل البلاستيك في لصق أكداس من الألياف الزجاجية والخشب والورق والأقمشة والرقائق الفلزية. تطلى الرقائق أوتنقع في الراتينج. وتوضع بعد ذلك الواحدة فوق الأخرى، حيث تضغطها آلة الرقائق بعضها مع بعض وتسخنها حتى يربط الراتينج بينها بقوة. وتنتج عملية تشكيل الرقائق موادّ قوية ذات سمك يتسع لعمل منتجات مختلفة. وتتضمن هذه المنتجات الخشب المضغوط ولوحات الدوائر الإلكترونية وألواح تغطية المناضد.

التشكيل الرغوي. يشير إلى إحدى الطرق المتعددة لإنتاج البلاستيك الإسفنجي. وكل هذه الطرق تتضمن إدخال غاز إلى راتينج البلاستيك الساخن، حيث يتمدد الغاز ويكون فقاعات داخل الراتينج الذي يبرد. وتكوِّن المادة الناتجة بلاستيكًا إسفنجيًا خفيف الوزن يسمى في بعض الأحيان البلاستيك الخلوي. واعتمادًا على الراتينج والطريقة المستعملة، يمكن للبلاستيك الإسفنجي حتىقد يكون قويًا كالذي يستعمل عازلاً في المنازل وفي تغليف وتعبئة الوجبات السريعة. وهناك نوع آخر يمكن حتىقد يكون لينًا مطاطيًا مثل الإسفنج المستعمل في المساند ووسادات الأثاث.

التشكيل الحراري عملية غير مكلفة تستعمل في تشكيل العناصر من رقائق البلاستيك. ويُثبِّت العمال في هذه العملية رقائق البلاستيك فوق النطقب. وتسخن الرقائق عندئذ حتى تصبح لينة، ثم تمتص مضخة الهواء من النطقب إلى الخارج خلال ثقوب بالغة الصغر. ويُكوِّن هذا فراغًا يسحب رقائق البلاستيك اللينة إلى أسفل حتى تغطي سطح النطقب. وهناك تبرد وتتصلد في شكل النطقب. ويستعمل الصناع التشكيل الحراري لإنتاج أشياء مثل أحواض الاستحمام وقواعد الحمامات الرشاشية وأوعية تعبئة الزبادي.

استهلاك الطاقة

تقوم مصانع البتروكمياويات باستخدام الكثير من المواد الكيميائية والماء لإنتاج المواد الكيميائية العضوية التي تستخدم في صناعة البلاستيك.

ينتج عن العمليات ملاين الأطنان من النفايات الصلبة والتي غالبا ما تكون مواد كيميائية. انبعاث الدخان والغازات التي تؤثر على العمال في المصانع وكل أشكال الحياة في المنطقة المحيطة بالمصنع. المواد الكيميائية السامة التي تلقى في البيئة البرية أوالبحرية والتي تنتج عن عمليات التصنيع المتنوعة. الحوادث التي تقع في المصانع وينتج عنها غازات بالغة السمية. المواد الخام التي بحاجة معالجة أكثر غالبا ما تكون سامة. يتم استخدام معادن ثقيلة قد تسبب السرطان لتثبيت لون البلاستيك. يتم وضع البلاستيك في محاليل سامة لتسريع عمليات الإنتاج. ينبعث غاز البنزين (المسبب للسرطان) أثناء عملية إنتاج الأكياس البلاستيكية بعض الألوان المستخدمة تكون سامة.

هل تساوي الأكياس البلاستيكية قيمتها؟! المواد التي تصنع منها الأكياس البلاستيكية تظل لقرون. لكن ما العمر الذي تكون فيه ذات فائدة،يا ترى؟ ساعة واحدة، وربما ساعتين. في لقاء استخدام النفط في تصنيع شيء سيبقى في الأرض بلا فائدة مئات السنين، سيكون عندنا شيء سيخدمنا لمدة ساعتين، فهل هذا منطقي؟

البدائل

الأكياس القابلة للتحلل والتي تنتج من تخمير مواد طبيعية مثل النشاء والسليلوز وغيرها من المواد الكربوهيدراتية. أكياس قابلة للتحلل الضوئي تتحل بتعرضها لأشعة الشمس. الأكياس القماشية.

التطبيقات والمستجدّات

نمت اللدائن ـ البلاستيك ـ وازداد استخدامها في مجالات الحياة كلها. وقد ساعد على ذلك خواصها المميزة وسهولة التعامل معها صناعياً وتجارياً، وتبين الأشكال المرفقة (1ـ 8) بعض تطبيقات صناعة اللدائن، يضاف إليها أنواع لا تحصى من المنتجات البلاستيكية المغرقة في المجال، ومن التطبيقات المستقبلية ما يأتي:

ـ عدسات بلاستيكية مختلفة لأجهزة التصوير وتحسين الرؤية وغيرها.

ـ أدوات جراحية من البلاستيك، حيث يطوّر الباحثون نوعاً من البلاستيك المقوّى بألياف كربونية من أجل استخدامها في هذه الأدوات.

ـ المطاط المعدني (البلاستيك الجديد): مركب يجمع بين مرونة المطاط وقوة المعدن. وتجري اليوم أبحاث واختبارات حوله، فإذا ما ثبت نجاحه فإنه سيغير آلاف المنتجات جذرياً.

ـ بطاريات جديدة من البلاستيك تعتمد على مادة polystyrène، ويتسقط استخدامها لتولد الطاقة في أي شيء ابتداء من السيارة حتى الهاتف الخلوي.

ـ في صناعة المعالجات وتغليفها وصناعة الترانزستور البلاستيكي المرن والقابل للشد، وهذا موضوع واسع. ويدور اليوم صراع تنافسي بين الشركات العالمية في هذا المجال تنفق عليه أموال طائلة.

ـ «بوليمير» ناقل للكهرباء، يتكون من أجزاء كيمياوية صغيرة الحجم تمتلك نواة ناقلة للكهرباء وطرفيتين. ويصنع «البوليمير» الناقل بأشكال مختلفة تناسب استخدامات وتطبيقات عدة.

ـ تخفيف وزن السيارات والقوارب والطائرات وغيرها باستخدام أنواع جديدة من البلاستيك المقوى بألياف زجاجية.

أنظر أيضا

المصادر

معتز جاويش. "اللدائن". الموسوعة العربية.

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع [[commons: Category:Plastic | Plastic ]].

• شبكة بلاستيك العرب
• J. Harry Dubois Collection on the History of Plastics, ca. 1900-1975 Archives Center, National Museum of American History, Smithsonian Institution.
• Plastic - Design Dictionary General term for plastic materials.
• Plastics Glossary A glossary of common plastics terms.
• Periodic Table of Polymers Dr Robin Kent - Tangram Technology Ltd.
• Detailed Guide To All Plastics Processes British Plastics Federation