مقدمة عن تكنولوجيا معالجة المطاط وعملية الإنتاج

1. مخطط سير العمل الأساسي

تتنوع منتجات المطاط، لكن عملية إنتاجها متشابهة في جوهرها. تشمل العملية الأساسية لتصنيع منتجات المطاط، باستخدام المطاط الخام الصلب كمادة خام، ست مراحل رئيسية: التلدين، والخلط، والدرفلة، والبثق، والتشكيل، والفلكنة. وبالطبع، لا غنى عن مراحل أساسية أخرى كتحضير المواد الخام، وتشطيب المنتج النهائي، والفحص، والتعبئة والتغليف. يكمن جوهر تقنية معالجة المطاط في إيجاد التوازن بين خصائص اللدونة والمرونة. فمن خلال وسائل تقنية متنوعة، يُحوّل المطاط المرن إلى مطاط لدن، ثم تُضاف إليه مواد مركبة مختلفة لإنتاج منتجات نصف مصنعة، تُحوّل بدورها هذه المنتجات النصف مصنعة إلى منتجات مطاطية ذات مرونة عالية وخصائص فيزيائية وميكانيكية ممتازة عبر عملية الفلكنة.

2. تحضير المواد الخام

المادة الخام الرئيسية لمنتجات المطاط هي المطاط الخام كمادة أساسية، ويتم جمع المطاط الخام عن طريق قطع لحاء أشجار المطاط التي تنمو في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية بشكل مصطنع.

تُعدّ عوامل المزج المختلفة مواد مساعدة تُضاف لتحسين بعض خصائص منتجات المطاط.

تُستخدم المواد الليفية (القطن، والقنب، والصوف، وأنواع مختلفة من الألياف الصناعية، والألياف الاصطناعية، والمواد المعدنية، والأسلاك الفولاذية) كمواد هيكلية لمنتجات المطاط لتعزيز قوتها الميكانيكية والحد من تشوهها. في عملية تحضير المواد الخام، يجب وزن المكونات بدقة وفقًا للتركيبة. ولضمان تجانس المطاط الخام وعامل المزج، يجب معالجة المادة. يُنصح بتليين المطاط الخام في غرفة تجفيف عند درجة حرارة 60-70 درجة مئوية، ثم تقطيعه إلى قطع صغيرة. أما عامل المزج، فيكون متكتلًا، مثل البارافين، وحمض الستياريك، والصمغ الراتنجي، وغيرها، ويجب سحقه. إذا احتوى المسحوق على شوائب ميكانيكية أو جزيئات خشنة، فيجب غربلته لإزالة الشوائب السائلة مثل قطران الصنوبر والكومارون، والتي يجب تسخينها، وصهرها، وتبخيرها، ثم ترشيحها. يؤثر تكوّن الفقاعات أثناء عملية الفلكنة المتجانسة على جودة المنتج.

3. التلدين

المطاط الخام مرن ويفتقر إلى اللدونة اللازمة للمعالجة، لذا يصعب تشكيله. ولتحسين لدونته، يُعالَج المطاط الخام، مما يُسهّل توزيع عامل الخلط بشكل متجانس فيه أثناء عملية الخلط، ويُحسّن في الوقت نفسه نفاذيته وقدرته على التغلغل في نسيج الألياف أثناء عمليات الدرفلة والتشكيل، بالإضافة إلى سيولة القوالب. تُسمى عملية تحويل جزيئات المطاط الخام طويلة السلسلة إلى لدونة بالمعالجة. وهناك طريقتان لتلدين المطاط الخام: المعالجة الميكانيكية والمعالجة الحرارية. المعالجة الميكانيكية هي عملية يتم فيها تحويل جزيئات المطاط طويلة السلسلة من حالة مرنة إلى حالة لدونة عن طريق الضغط الميكانيكي والاحتكاك بواسطة الملدّن عند درجة حرارة منخفضة. أما المعالجة الحرارية، فتتم فيها تمرير هواء مضغوط ساخن في المطاط الخام تحت تأثير الحرارة والأكسجين لتحويل جزيئات المطاط طويلة السلسلة إلى لدونة.

4. الخلط

لتحسين أداء منتجات المطاط وخفض تكاليفها، وللتكيف مع ظروف الاستخدام المختلفة، والحصول على خصائص متنوعة، تُضاف مواد مركبة مختلفة إلى المطاط الخام. وتُعدّ عملية الخلط عمليةً يتم فيها مزج المطاط الخام المُعالَج مع المادة المركبة، حيث تُوزّع هذه المادة بشكل كامل ومتجانس في المطاط الخام بواسطة الخلط الميكانيكي في آلة خلط المطاط. ويُعتبر الخلط عمليةً أساسيةً في إنتاج منتجات المطاط، فإذا لم يكن الخلط متجانسًا، فلن يُستفاد من المطاط والمواد المركبة بشكل كامل، مما يؤثر سلبًا على أداء المنتج. وتُسمى مادة المطاط الناتجة عن الخلط بالمطاط المخلوط، وهي مادة نصف مصنعة تُستخدم في تصنيع منتجات مطاطية متنوعة، وتُعرف عادةً باسم مادة المطاط، وتُباع عادةً كسلعة. ويمكن للمشترين استخدام مادة المطاط مباشرةً لمعالجتها وتشكيلها ومعالجتها حراريًا لإنتاج منتجات المطاط المطلوبة. وبحسب التركيبات المختلفة، تتوفر سلسلة من الدرجات والأنواع المختلفة ذات الخصائص المتنوعة للاختيار من بينها.

5. التشكيل

في عملية إنتاج المنتجات المطاطية، تسمى عملية تصنيع الأشكال والأحجام المختلفة مسبقًا بواسطة آلات الكالندر أو آلات البثق بالقولبة.

6. الفلكنة

تُسمى عملية تحويل المطاط البلاستيكي إلى مطاط مرن بالمعالجة الحرارية. وتتضمن هذه العملية إضافة كمية معينة من عامل المعالجة الحرارية، مثل الكبريت أو مُسرِّع المعالجة الحرارية. تتشابك جزيئات المطاط الخام الخطية مع بعضها البعض لتكوين بنية شبكية ثلاثية الأبعاد من خلال تكوين "جسور كبريتية"، مما يجعل مركب المطاط البلاستيكي مطاطًا عالي المرونة.