البلاستيك ( Plastics )
☰ جدول المحتويات
البلاسـتيك ويُسمّى أيضًا اللدائن، مـواد يمكن تشكيلها في صور مختلفة. والبلاستيك من أكثر المواد المصنعة نفعًا للإنسان، حيث تمتلئ منازلنا ومدارسنا وأماكن عملنا بمنتجات البلاستيك. ويقوم المهندسون بتطوير البلاستيك ليكون صلبًا مثل الفولاذ أو هشًّا مثل القطن. ويمكنهم القيام بصنع بلاستيك بأي لون من ألوان قوس قزح، أو صنع بلاستيك شفاف أو دون لون مثل البلورة. كما يُمكن أن يكون البلاستيك مطاطيًا أو صلبًا، ويمكن تشكيله على وجوه مختلفة لا حصر لها، ابتداء من دعامات السيارات حتى القنينة القابلة للانضغاط، وحتى الأنسجة الهشّْة. ولمنتجات البلاستيك وخصوصًا تلك التي تستعمل في الصناعة، أعمار تمتد لسنوات عديدة.
يتكون البلاستيك من سلاسل طويلة من الجزيئات تُسمَّى بوليمرات. وتتكون هذه السلاسل من نماذج متكررة من جزيئات صغيرة. وتكون كل من هذه الجزيئات الصغيرة حلقة في سلسلة البوليمر. والسلاسل في بعض البلاستيك صلبة ومصفوفة كقطع من جذوع الشجر الطافية نحو أسفل النهر. وبعض أنواع البلاستيك الأخرى مرنة ومتشابكة، وتعطي هذه التركيبات المختلفة للبلاستيك أبرز سماتها، أي المقدرة على التشكُّل.
ورغم مميزات وفوائد البلاستيك فإن له مشكلاته. وأكبرها، هي أن أغلب أنواع البلاستيك تحتاج وقتًا طويلاً للتحلل. فقد أصبحت كيفية التخلص من فضلات البلاستيك مشكلة تسبب قلقًا بيئيًا رئيسيًا.
كيف يُستعمل البلاستيك
ابتدع المهندسون مئات من أنواع البلاستيك المختلفة، كل له خواصه. واخترعوا البلاستيك الذي يمكن أن يحل محل الفلزات، والألياف الطبيعية، وجلود الحيوانات، والورق، والخشب، والحجر، والزجاج، والسيراميك. ويستعمل الصنَّاع البلاستيك لصنع منتجات أقوى وأخف، تبقى لفترة طويلة، وتكون سهلة الصيانة وقليلة التكلفة. وبالإضافة إلى ذلك فقد استعمل المخترعون البلاستيك لصنع مواد لا يمكن صنعها من غيره.
 |
البلاستيك القوي خفيف الوزن صنع منه هيكل هذه السيارة. |
إحلاله محل الفلزات:
يحل البلاستيك محل الفلزات في الطائرات والسيارات والعديد من النبائط الميكانيكية. ويستعمل صانعو الطائرات أجنحة وأجسامًا مجمعة من البلاستيك لخفض وزن الطائرة ويترتب على ذلك تقليل الوقود المستهلك. ولا تصدأ أجزاء السيارات المصنوعة من البلاستيك ولا تتصدع بسهولة مثل الأجزاء الفلزية وهي غالبًا أسهل وأقل تكلفة في إصلاحها.وقد حلّ البلاستيك محل الفلزات في كثير من المباني والمواد الإنشائية، مثل الأنابيب، وسقوف المنازل، حيث لا تتعرض سقوف الأسطح المصنوعة من البلاستيك إلى النقر مثلما تتعرض المواد الأخرى المصنوعة من الألومنيوم. والأنابيب المصنوعة من البلاستيك أخف وزنًا وأسهل في القطع والوصل. وإضافة إلى ما سبق فإنها لا تتآكل مثل الأنابيب الفلزية.
وتُعالج العظام المكسورة باستعمال أجزاء بلاستيكية أكثر من استعمال الفلزات، لأن البلاستيك لا يكون له رد فعل ضار. ويستعمل أطباء الأسنان، في الغالب، حشوًا من البلاستيك لأنه بخلاف الحشو الفلزي، يمكن أن يتوافق مع لون أسنان المريض.
 |
نسيج البوليستر المتين مصنوع من خيوط البلاستيك. |
إحلاله محل الألياف الطبيعية والجلود الحيوانية:
تستعمل صناعة النسيج البلاستيك ليحل محل الألياف الطبيعية مثل القطن والحرير والصوف. ولألياف البلاستيك خواص مثل القوة والمتانة ومقاومة الأوساخ والتجعد. وبعض أنواع البلاستيك لها من المتانة ما يكفي للاستعمال في أحزمة الأمان في السيارات أو في صنع صدارات تقي من الرصاص. وتوجد أنواع أخرى من البلاستيك رقيقة بالقدر الكافي لصنع الملابس الشفافة. وتمتاز ألياف البلاستيك بقوة التحمل ومقاومة التلطخ مما يجعلها متميزة في صنع الأقمشة والسجاد وأغطية الأثاث. هذا وإن صانعي الألياف يمكنهم معالجتها بطريقة تزيد من مقاومتها للاحتراق. وغالبًا ما تُخلط ألياف البلاستيك مع الألياف الطبيعية لإنتاج نوعية نسيج شبيهة بالألياف الطبيعية تمامًا، بالإضافة إلى متانتها. ويستعمل البلاستيك أيضًا في صناعة الجلود الصناعية والفراء. وتحل ألياف البلاستيك العازلة محل السترات والوسادات العازلة.إحلاله محل الورق:
حل البلاستيك محل الورق في كثير من عمليات التغليف والتعبئة. ويستخدم التغليف والتعبئة البلاستيكية الإسفنجية لحماية المنتجات المعبأة في الصناديق أكثر من استخدام الورق المضغوط. وتستعمل الكثير من مطاعم الوجبات السريعة أوعية بلاستيكية لحفظ الأغذية دافئة.وللفافات البلاستيك استعمالات كثيرة، فهي تحافظ على الأطعمة الملفوفة لمدة أطول مما تفعل اللفافات الورقية. ويمكن للُّفَافات البلاستيكية أن تشد لتكون مانع تسرب حول فتحات الأوعية. وكثير من المواد التي تباع في عبوات وصناديق ورقية مقواة مثل ألبومات حفظ الأسطوانات تقفل بإحكام بوساطة لفافات رقيقة من البلاستيك.
إحلاله محل الخشب والحجر:
يتم إحلال البلاستيك محل الخشب والحجارة في عمليات كثيرة. وتتخذ الأسطح المصنوعة من البلاستيك المضغوط نماذج مختلفة بعضها يشبه الرخام. وأسطح البلاستيك أخف وأقل كلفة وأسهل تركيبًا من الرخام وهو أيضًا يقاوم الخدش والتبقع.ويستعمل صنَّاع الأثاث البلاستيك في إنتاج أبواب الحجرات الصغيرة وأسطح المناضد، يشبه الخشب في منظره، ولكنه أسهل في التنظيف وغير قابل للالتواء. وقد حل البلاستيك محل الأخشاب أيضًا في صناعة هياكل القوارب. والقوارب البلاستيكية أكثر قوة وتتطلب صيانة أقل. وبخلاف الهياكل الخشبية للقوارب، يمكن صنع الهياكل البلاستيكية بسهولة من قطعة واحدة.
إحلاله محل الزجاج والسيراميك:
حل البلاستيك محل الزجاج والخشب في منتجات مختلفة، لأنه أخف في الوزن واحتمال كسره أقل. ويستخدم بلاط البلاستيك لتغطية الجدران، والحمامات وأحواض الغسيل. وهو أقل تكلفة وأسهل في التركيب عن مثيله من السيراميك، كما أن نوافذ الطائرات المصنوعة من البلاستيك الأكريليكي أخف وأقل هشاشة من نوافذ الزجاج. ومن ناحية أخرى فإن القوارير البلاستيكية لاتنكسر بسهولة، وقد حلت محل القوارير الزجاجية في تعبئة الكثير من الأطعمة والأشياء المنزلية. |
البلاستيك يستعمل في تغليف وتعبئة مواد مختلفة. |
استعماله لأغراض أخرى:
يستعمل البلاستيك في كثير من الصناعات التي لا تتيسر للمواد الأخرى. وللبلاستيك تطبيقات طبية كثيرة لأنه غير ضار للجسد ويمكن أن يتشكل بأي شكل. ويُمكن للأجزاء المصنوعة من البلاستيك أيضًا أن تحل محل المفاصل المصابة كالفخذ والركبة والإصبع.كما يمكن للأجزاء البلاستيكية أن تستعمل في إعادة بناء أجزاء الوجه التي أصيبت في حوادث. وتستعمل أجزاء البلاستيك في بعض الأحيان لإصلاح صمامات القلب المصابة. ويُستعمل البلاستيك أيضًا في صنع إسفنج عازل للحرارة والصوت، ويمكن إدخال العازل في جدار المنزل بنفثه عن طريق فتحة صغيرة. كما يمكن احتواء الدوائر المتكاملة التي تحتوي على آلاف الترانزستورات والتي تتحكم في سريان الكهرباء، داخل البلاستيك حماية لها ودون أن تتسبّب في انقطاع التيار الكهربائي.
أنواع البلاستيك
بالرغم من وجود أشكال مختلفة للبلاستيك، إلا أن هناك نوعين أساسيين يصنفان بناء على كيفية سلوك المادة عند تسخينها. وهذان الصنفان هما : 1- البلاستيك الذي يتصلد بالحرارة 2- البلاستيك الحراري.
البلاستيك الذي يتصلد بالحرارة أو المتصلدات الحرارية، يمكن أن يُسخَّن ويتشكّل مرة واحدة فقط. ولا يمكن إعادة صهره أو تشكيله. وعندما تسخن المتصلدات الحرارية، تمر بتفاعل كيميائي يسمى الترابط المختلط يربط سلاسلها البوليمرية بعضها ببعض. ويشبه هذا التفاعل تصلد البيضة عندما يتم غليها. وبمجرد أن تتصلد لا يمكن أن تصبح سائلة مرة أخرى. ولأن المتصلدات الحرارية لا يمكن أن يُعاد صهرها فإن المهندسين يستعملونها في تطبيقات تتطلب مقاومة عالية للحرارة. والمنتجات المصنوعة من البلاستيك المتصلد الحراري تتضمن مقابض القدور والصواني التي تستخدم في تعقيم الأجهزة الطبية.
البلاستيك الحراري. يمكن صهره وإعادة تشكيله. ولا تُكوِّن سلاسله البوليمرية ترابطًا مختلطًا. وعلى ذلك يمكن للسلاسل أن تتحرك بحرية في كل الأوقات التي يسخن فيها البلاستيك.
يستعمل المصنِّعون البلاستيك الحراري أكثر من استعمالهم للمتصلد الحراري، لأن البلاستيك الحراري أسهل في التداول، ويتطلب وقتًا أقل ليتصلد (نحو عشر ثوان بالمقارنة بخمس دقائق للمتصلد الحراري). وأغلب البلاستيك الحراري، على نقيض المتصلد الحراري، يمكن نثره على شكل سائل ينتج عنه طلاء شديد اللمعان. ولأن جزيئاته يمكن أن تنزلق ببطء، الواحدة على الأخرى، فإن بعض البلاستيك الحراري يميل إلى فقدان شكله عند تعرضه إلى ضغط ثابت على مدى فترة طويلة من الزمن. ولهذا السبب يفضل المصنعون استعمال المتصلد الحراري في المنتجات مثل المقاعد البلاستيكية.
| أنواع البلاستيك | |||||||||||||||||||||
| تُصنف كل أنواع البلاستيك باعتبارها متصلِّدات حرارية وبلاستيك حراري ويعتمد في ذلك على تغيُّرها عند التسخين. ويضم الجدول التالي عشرين نوعًا من مواد المتصلدات الحرارية والبلاستيك الحراري الشائع تبعًا للأسماء الكيميائية، وكل نوع منها يتكون من مئات المكونات التي تتكون بإضافة مواد كيميائية إلى المادة الأساسية. | |||||||||||||||||||||
|
كيف يصَّنع البلاستيك
تسمى المواد التي تستعمل في صنع 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.
كيمياء البلاستيك:
لنفهم كيفية إنتاج البلاستيك من المفيد أن نتعلم 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 أو آلاف أو حتى ملايين من حلقات المونومرات. وتصنع هذه الحلقات في بعض البوليمرات من نفس النوع من المونومرات، وتتكرر الحلقات مرات ومرات. وتتكون الأخرى من نوعين أو أكثر من المونومرات التي قد يتصل بعضها مع بعض عشوائيًا أو في تتابعات بالتبادل. وفي بعض البوليمرات ترتبط كتل أو مجموعة من نوع واحد من المونومرات مع كتل أو مجموعة نوع آخر.وقد يكون لسلاسل البوليمر أفرع أو تكون بدونها، وقد يكون للسلسلة أفرع من جانب واحد فقط أو يكون متبادلاً من جانب لآخر. وقد تُحزم السلاسل بعضها مع بعض في صف مستقيم لتصنع مادة صلبة قاسية متبلورة، أو قد تبقى متشابكة وتنتشر متباعدة لتصنع مادة هشّة مطاطية. وتعتمد خواص البلاستيك على أنواع المونومرات في سلاسل البوليمر وطول السلاسل وترتيبها.ويمكن أن تمتزج أنواع مختلفة من جزيئات البوليمر بعضها ببعض لتكون سبائك بوليمرية أو مزيجًا. وتكوين السبائك يكون دائمًا أسهل من إنشاء بوليمرات صناعية جديدة. وقد يكون لها خواص تقع بين مكوناتها البوليمرية، أو قد يكون لها خواص أفضل من أيهما. ويمكن لعلماء البلاستيك أن 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 صانعو الراتينجات 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 أو الألياف الكربونية لإعطاء البلاستيك قوة إضافية أو صلادة، ويحتوي الخليط الناتج الذي يسمى البلاستيك المقوى، على 10 إلى 80% من إضافات التقوية. وهذه المركبات خفيفة الوزن، ويمكن أن تحل محل الفلزات في صناعة الصواريخ والطائرات والسيارات.
وقد يستعمل صنَّاع الراتينج مالئات لتحسين جودة البلاستيك أو لزيادة 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 صنع بلاستيك أكثر فائدة. على سبيل المثال، بلاستيك الفينيل يكون شفافًا طبيعيًا صلبًا، ولكن بفضل الإضافات يمكن أن يُصنع من بلاستيك الفينيل منتجات تشمل 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 أو الصب 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 كل هذه العمليات تستخدم القوة في معالجة المواد البلاستيكية أثناء دخولها إلى القالب وبعده. وبمجرد تصلد المنتج، ترفع من القالب لاستعماله من جديد.
والقولبة بالضغط هي أكثر عمليات قولبة المتصلدات الحرارية شيوعًا. وتتضمن منتجات القولبة بالضغط دعامات السيارات والمفاتيح الكهربائية ومقابض أواني المطبخ، والكاويات. وفي القولبة بالضغط يُضغط على البلاستيك وبعد أن يتكوّن، يُفتح القالب ويخرج المنتج.
والقولبه 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 أو اللولب الدوّار الذي يكون بداخل الأسطوانة السائل الراتينجي عن طريق الضغط إلى القالب. وتأخذ أغلب منتجات القولبة بالحقن من 10 إلى 30 ثانية فقط كي تتصلد. يفتح القالب ثم يدفع مسمار طرد المنتج المشكل خارج القالب. ويقفل عندئذ القالب ثم يعاد ملؤه.
تستعمل القولبة بالنفخ في صنع قوارير مجوفة. وفي هذه العملية، تدخل أنبوبة من الراتينج المنصهر تسمى باريسون إلى القالب. ويدفع عندئذ هواء مضغوط أو بخار إلى الباريسون الذي يتمدد دافعًا الراتينج إلى جوانب القالب فيبقى حتى يتصلد.
تنتج القولبة الدورانية أيضًا أشياء مجوفة مثل كرات القدم ولعب الأطفال (الدُّمى) وخزانات وقود السيارات. ويُملأ القالب جزئيًا في هذه العملية بمسحوق الراتينج. عندئذ يُسخَّن القالب بينما يُدار المحرك بسرعة شديدة مكونًا قوة طرد مركزيَّة. وتدفع هذه القوة الراتينج المنصهر إلى جدران القالب وتبقيها في نفس وضعها حتى تبرد وتتصلد.
السبك أو الصب. على عكس القولبة لا يعتمد الصب على أي ضغط خارجي لتشكيل البلاستيك. ويستعمل المصنعون هذه الطريقة لتشكيل كل من مواد البلاستيك الحراري والتصلد الحراري. ولصب المتلدنات الحرارية يصب الراتينج المنصهر في قالب ويبرد حتى يتصلد. ويوظف المصنعون السبك أو الصب في عمل الألواح السميكة والتروس والثقالات 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 أو أكثر من اللوالب الدوارة حيث ينصهر بينما يدفع إلى الأمام. وتدفع المادة المنصهرة إلى الخارج خلال قالب تشكيل.
تشكيل الرقائق المصقولة أو التمليس. تنتج رقائق أو أغشية على نمط مستمر وذلك بضغط البلاستيك المنصهر بين زوجين مصقولين من الأسطوانات الساخنة، يضيف الصنَّاع الألياف والأوراق أو رقائق من المعادن خلال الأسطوانتين لإنتاج عناصر مثل أوراق اللعب المغطاة بالبلاستيك ومفارش المناضد.
تشكيل الرقائق أو التصفيح. يستعمل البلاستيك في لصق أكداس من الألياف الزجاجية والخشب والورق والأقمشة والرقائق الفلزية. تطلى الرقائق أو تنقع 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 أن يكون قويًا كالذي يستعمل عازلاً في المنازل وفي تغليف وتعبئة الوجبات السريعة. وهناك نوع آخر يمكن أن 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 القالب. وتسخن الرقائق عندئذ حتى تصبح لينة، ثم تمتص مضخة الهواء من القالب إلى الخارج خلال ثقوب بالغة الصغر. ويُكوِّن هذا فراغًا يسحب رقائق البلاستيك اللينة إلى أسفل حتى تغطي سطح القالب. وهناك تبرد وتتصلد في شكل القالب. ويستعمل الصناع التشكيل الحراري لإنتاج أشياء مثل أحواض الاستحمام وقواعد الحمامات الرشاشية وأوعية تعبئة الزبادي.
تطور البلاستيك
استخدم الناس الصمغ الطبيعي ذا الخواص الشبيهة بخواص البلاستيك لآلاف السنين. وعلى سبيل المثال، أنتج الإغريق القدامى والرومانيون أشياء من الكهرمان وهو راتينج أحفوري. واستعمل الأوروبيون في العصور الوسطى الراتينج الطبيعي، اللّك، والمادة النقية منه، الشيلاك، في كساء مختلف الأشياء. ★ تَصَفح: اللك.
تطورت عمليات التشكيل تجاريًا لمواد بلاستيكية طبيعية في منتصف القرن التاسع عشر. وقام المصنعون بتشكيل عناصر من اللك، والجاتابرشا (راتينج من الأشجار) ومواد أخرى كانوا يحصلون عليها من الحيوانات والنباتات والمواد المعدنية. ★ تَصَفح: الجاتا برشا. وشملت المنتجات التي صنعت من هذا البلاستيك الطبيعي مقابض الفُرش والحليات والعوازل الكهربائية والأسطوانات (الأقراص) وأشياء أخرى مبتكرة. وبالرغم مما تتمتع به هذه المنتجات من جمال إلا أن هذه المواد المشكلة كانت لها عيوب كثيرة. كان الصناع يعانون غالبًا صعوبة في الحصول على المادة الخام، وكثير من المواد كان صعب التشكيل، فضلاً عن سهولة كسره عندما يُصنع.
اختراع السليلويد:
طور جون هيات، الذي عمل طابعًا بنيويورك بالولايات المتحدة الأمريكية، في أواخر الستينيات من القرن التاسع عشر، مادة لتحل محل العاج النادر الوجود والذي كان يستعمل لصنع كرات البلياردو. وفي عام 1870م تسلم هو وأخوه أسايا رخصة براءة حكومية لاكتشافهما لمادة سمياها فيما بعد بالسليلويد. كان السليلويد أول مادة بلاستيكية صناعية تستعمل على نطاق تجاري واسع. صنع هيات السليلويد أولاً بمعالجة السليلوز - وهو مادة توجد في القطن- بحمض النيتريك. ثم أدى تفاعل المادة المنتجة أي البيروكسيلين مع مذيب الكافور إلى مادة السليلويد وهي مادة صلبة، قاسية ولكن يمكن تشكيلها عند ضغط وحرارة مرتفعين وتحويلها إلى كثير من الأشياء النافعة.استعمل السليلويد لعدة سنوات في صنع منتجات مثل الأمشاط وأطقم الأسنان وأفلام التصوير ولكنها كانت سريعة الاشتعال بدرجة كبيرة. وخلال الأعوام المبكرة من القرن العشرين، أنتج الباحثون مادة شبيهة بها ولكنها أقل في سرعة الاشتعال اسمها خلات السليلوز. يستعمل المصنعون خلات السليلوز في الوقت الحاضر في صنع الأفلام والألياف، وأشكال أخرى. ولا زال السليلويد نفسه مستعملاً لإنتاج كرات تنس الطاولة.
اختراع الباكليت:
خلال الأعوام الأولى من القرن العشرين الميلادي حاول الكيميائي الأمريكي ليو باكلاند أن يصنع مادة صمغية بتركيب كيميائيات حمض الكاربوليك (يعرف أيضًا بالفينول)، والفورمالدهيد. وكان للكيميائيين تجارب في تركيب هذه الكيميائيات لسنوات عديدة، ولكن التفاعل كان عنيفًا، بحيث يصعب التحكم فيه. نجح باكلاند في السيطرة على حدة التفاعل الذي أدى بدوره إلى تكوين الراتينج الفينولي.ولم يكن هذا الراتينج الشيلاك الصناعي الذي كان يبحث عنه باكلاند، لكنه كان بالأحرى أول المتصلدات الحرارية البلاستيكية. سجل باكلاند براءة اكتشاف المادة عام 1909م وسماها باكليت على اسمه الشخصي. وأصبح الباكليت واسع الاستعمال في صنع مواد مثل الهواتف ومقابض القدور وأدوات القلي والمكاوي واستمر استعماله إلى اليوم في بعض المنتجات الكهربائية والسيارات.
نمو صناعة البلاستيك:
قادت معرفة الباكليت عام 1909م، العلماء إلى إدراك أفضل لكيمياء البوليمرات. واتسعت صناعة البلاستيك باطراد خلال العقود الثلاثة التالية. وحدثت أكثر التطورات المفاجئة خلال ثلاثينيات القرن العشرين، إذ شمل الاستعمال التجاري أربعة أنواع من البلاستيك الحراري هي الأكريليك والنيلون والبولسترين وكلوريد البوليفينيل (أو الفينيل). والأكريليك قوي وشفاف، وقد أصبح واسع الاستعمال في صنع نوافذ الطائرات. واستعمل النيلون في صناعة الجوارب والملابس النسائية، وفيما بعد في منتجات القولبة مثل المحامل والتروس. واستعمل المصنعون البولسترين في منتجات كثيرة، تتضمن ساعات الحائط وصناديق المذياع ولعب الأطفال (الدمى) وبلاط الجدران وأواني الأطعمة. واستعمل الفينيل في المنتجات المختلفة مثل خراطيم المياه والمعاطف الواقية من المطر وعازلات الأسلاك والقوابس الكهربائية. وساعد تقدم وسائل التشغيل المتخصصة في قولبة وتشكيل البلاستيك إلى عناصر مفيدة في التقدم الصناعي.وتم إدخال المتصلدات الحرارية البلاستيكية المسماة البلويسترات في الأربعينيات من القرن العشرين.كما تم تطوير المتصلدات الحرارية المهمة خلال الأربعينيات من القرن العشرين وتضمنت: البولي إيثلين، والسيليكونات، والأيبوكسي. ووجدت كل هذه الأنواع استعمالات جديدة خلال الخمسينيات من القرن العشرين. وقد ثبتت أهمية البولي إيثلين في صناعة أطباق الأكل والقوارير القابلة للانضغاط والحقائب البلاستيكية ومنتجات أخرى. استعمل المصنعون السليكون في المزينات والعوازل الكهربائية، واستعمله الجراحون في زراعة بعض الأجزاء الصناعية في الجسم. ولاقى راتينج الأيبوكسي قبولاً واسعًا بوصفه مادة لاصقة قوية. واستعمل الصناع البوليستر في صنع هياكل القوارب والسيارات.
استمر استعمال البلاستيك ينمو خلال الخمسينيات والستينيات من القرن العشرين. وتوافق هذا النمو مع نمو صناعة البتروكيميائيات، وهي المصدر الأساسي لمواد البلاستيك الخام. وأوجد المهندسون استعمالات جديدة للبلاستيك في الطب والأبحاث النووية وأبحاث الفضاء والصناعة والمعمار. وابتكر كيميائيو البوليمرات عدة أنواع من البلاستيك مقاومة للكيميائيات والحرارة الشديدة.
واستمر إدخال البلاستيك في تطبيقات جديدة خلال السبعينيات والثمانينيات من القرن العشرين مثل أواني الطهي بالميكرويف، وصناديق الحواسيب الشخصية، والأقراص الممغنطة. واستعمل مهندسو الفضاء رغوة البولي المقاوم للحرارة في تغطية خزان الوقود الخارجي للمكوك الفضائي الأمريكي. ويعمل هذا البلاستيك الرغوي عازلاً حراريًا يمنع فقدان الوقود بالتبخر. ابتكر العلماء خلال ثمانينيات القرن العشرين أول بلاستيك موصل عملي، وهو خلافًا للأنواع الأخرى، يمكن أن يحمل تيارًا كهربيًا. كما يمكن استعماله موصّلاً للكهرباء في البطاريات، وفي شبكات الأسلاك، والأنسجة التي تقاوم الإستاتية (التَّشْويش).
صناعة البلاستيك
قادت الولايات المتحدة واليابان والبلدان الصناعية الأخرى العالم في ميدان إنتاج البلاستيك. واستمرت صناعة البلاستيك في النمو السريع في تلك البلدان. ويعتمد نمو الصناعة في أي قطر على الإمداد الوفير من النفط.
وتنقسم شركات البلاستيك إلى ثلاث مجموعات عامة هي: 1- الشركات المصنعة للراتينج (غالبًا ما تكون شركات كيميائية) وهي تصنع وتمد بالراتينج، 2- الشركات المنفذة وهم يحوّلون الراتينج إلى منتجات، 3- الشركات المجهزة والمعدة للأجزاء البلاستيكية. ويوجد أغلب صناع الراتينج في مناطق يمكن الوصول منها إلى مناطق التمويل بالنفط بسهولة. وتقوم غالبية الشركات المنفذة للعمليات والشركات المجهزة والمجمعة بالعمل في مناطق يمكن أن تخدم صناعات كثيرة.
البلاستيك والبيئة
عندما استعمل البلاستيك مادة للتغليف والتعبئة بشكل مكثف بوساطة المستهلكين، تولد المزيد من فضلات البلاستيك. وبما أن أغلب البلاستيك لا يتحلل بسرعة، فقد أسهمت هذه الفضلات بطريقة محسوسة في تلوث البيئة.
وانبثقت فكرة إعادة تصنيع البلاستيك باعتبارها واحدة من طرق التصدي لمشكلة فضلاته، فقامت الصناعات التي تنتج أو تستعمل كميات كبيرة من البلاستيك بإعادة استعمال فضلاتها سنوات عدة. وهم يبدأون عادةً بتنظيف وفصل البلاستيك بأنواعه. ثم يقومون بإعادة استعمال البلاستيك الحراري وذلك بإعادة صهره وتشكيله في صورة منتجات جديدة، كما تطحن المتصلدات الحرارية إلى مسحوق ناعم أو تمزق. وتستعمل المساحيق مالئات، كما تستعمل القطع الصغيرة عوازل في منتجات مثل الألحفة وأكياس النوم.
وتنبهت بعض البلدان عام 1980م، إلى إعادة الاستعمال لتساعد المستهلكين في التخلص من فضلات البلاستيك. وطلبت هذه المجتمعات من المواطنين فصل عناصر معينة من البلاستيك، مثل البوليستر، عن فضلات المواد الأخرى وبذا يمكن أن يعاد استعماله مثل فضلات الصناعات الأخرى.
وبعض المجتمعات الأخرى لم تفصل البلاستيك ولكن بدلا من ذلك أحرقت خليطًا من الفضلات التي تجمعها البلديات. وتؤدي هذه العملية إلى الحصول على طاقة تُستَغل في توليد الكهرباء وفي التسخين. بيد أن هذه العملية تتطلب مواقد معقدة لإزالة الغازات الحمضية الناتجة من حرق الفينيل.
وهناك معالجة أخرى لمشكلة التخلص من الفضلات، هي تصميم بلاستيك يمكن أن يتحلل بالطبيعة ومرور الزمن. وفي السبعينيات من القرن العشرين اكتشف علماء الكيمياء نوعًا من البلاستيك قابلاً للتحلل البيولوجي حيث تحلله الكائنات الدقيقة. وفي المنتجات المصنوعة من هذا البلاستيك تفصل جزيئات النشويات أو السليلوز من سلاسل بوليمر البلاستيكية، ومن ثم تنقضُّ الكائنات الدقيقة على النشويات وتستنفدها فتتبدد هذه المنتجات. كما توصل العلماء إلى نوع من البلاستيك يمكن تفكيكه بتعريضه للضوء لوقت طويل، عن طريق التحلل الضوئي. والعنصر الفعال في هذا البلاستيك هو مادة كيميائية تتفكك بفعل التعرض لضوء الشمس.
وفي منتصف الثمانينيات بدأ المصنعون في استعمال البلاستيك القابل للتحلل في صنع أكياس النفايات، وأوعية على شكل كأس رغوية، ومنتجات أخرى، يسهل التخلص منها. ولكنهم واجهوا نقدًا حادًا من جمعيات حماية البيئة فضلاً عن بعض القائمين على صناعة البلاستيك. ويسوق هؤلاء النقاد الحجة في أنه لا يمكن التخلص من بقايا المكونات البلاستيكية القابلة للتحلل مهما تحكمنا في الظروف. وأن هذه البقايا لن تتحلل بدفنها في باطن الأرض. وقد أشاروا إلى أن المواد المضافة للبلاستيك لتمكينها من التحلل تجعل هذا البلاستيك غير قابل لإعادة استعماله.
إختبر معلوماتك :
- ما الأقطار الرائدة في صناعة البلاستيك؟
- اذكر بعض مواد المنتجات التي يمكن أن يحل محلها البلاستيك.
- كيف يختلف السبك أو الصب عن القولبة؟
- ما المالئ ؟
- كيف يختلف البلاستيك الحراري عن المتصلدات الحرارية؟
- ما أول مادة من البلاستيك الصناعي حظيت باستعمال تجاري واسع؟
- ما البوليمر؟
- اذكر بعض طرق السيطرة على فضلات البلاستيك.
- ما نوع التطبيقات الجديدة التي أوجدها البلاستيك خلال السبعينيات من القرن العشرين؟