كيف يُصنع PVC؟ من المادة الخام إلى المنتج

كيف يُصنع PVC؟

يتكوّن إنتاج PVC من مرحلتين. في المرحلة الأولى يُستخلص مونومر كلوريد الفينيل (VCM) من الإيثيلين والكلور، ثم يُبلمَر هذا المونومر لإنتاج راتنج PVC على شكل مسحوق. وفي المرحلة الثانية تزن منشأة المعالجة هذا الراتنج مع المثبّت ومواد التزليق والحشو والإضافات الأخرى، وتحضّر خلطة PVC الجافة (dry blend) بخلطها في خلاط تسخين وتبريد للـ PVC، ثم تحوّلها إلى المنتج النهائي بالبثق أو الصقل بالأسطوانات (الكالندر) أو الحقن.

تتم المرحلة الأولى في منشآت بتروكيماوية كبيرة. أما عمل الشركة التي تنتج البروفيلات أو الأنابيب أو الكابلات أو الأرضيات فيبدأ في المرحلة الثانية. نتناول في هذا المقال المرحلة الأولى باختصار، والمرحلة الثانية بتفصيل أكبر.

المرحلة 1: إنتاج راتنج PVC

المواد الخام: الإيثيلين والكلور

لـ PVC مادتان خام رئيسيتان:

• الإيثيلين، ويُستخلص من مواد خام مصدرها النفط أو الغاز الطبيعي.
• الكلور، ويُستخلص من التحليل الكهربائي للماء المالح.

لأن أكثر من نصف كتلة PVC يأتي من الكلور، فإن هذا البوليمر يستهلك مواد خام بتروكيماوية أقل مقارنةً بكثير من أنواع البلاستيك الأخرى.

من ثنائي كلوريد الإيثيلين إلى VCM

يتفاعل الإيثيلين والكلور لتكوين ثنائي كلوريد الإيثيلين (EDC). ثم يُكسَّر EDC عند درجة حرارة عالية للحصول على مونومر كلوريد الفينيل (VCM). وعادةً ما يُعاد كلوريد الهيدروجين المنطلق أثناء ذلك إلى العملية.

البلمرة

يُبلمَر VCM في المفاعلات ويتحوّل إلى PVC. والطريقة الأكثر شيوعًا هي البلمرة المعلّقة (S-PVC): إذ يُوزَّع المونومر في الماء على شكل قطيرات وتتكوّن حبيبات مسامية. وتُستخدم طريقة الاستحلاب (E-PVC) لتطبيقات البلاستيسول التي تتطلب حبيبات أدق، وطريقة البلمرة الكتلية (M-PVC) لبعض التطبيقات الصلبة الخاصة. بعد البلمرة يُزال المونومر المتبقي، ويُجفَّف الراتنج، ويُشحن في أكياس أو أكياس كبيرة (big bag) أو صهاريج الصوامع.

لمزيد من المعلومات حول أنواع PVC وقيمة K، راجع مقالنا ما هو PVC.

المرحلة 2: من الراتنج إلى المنتج

لا يمكن معالجة راتنج PVC الذي يصل إلى منشأة المعالجة بمفرده؛ فهو حساس للحرارة وسلوكه الانسيابي ضعيف. لذلك يبدأ كل منتج بتركيبة.

الخطوة 1: التركيبة (الصياغة)

تُعَدّ التركيبة بحسب حاجة المنتج. والمكوّنات النموذجية هي:

• راتنج PVC
• المثبّت (يمنع التحلل الحراري)
• مواد التزليق الداخلية والخارجية
• مادة الحشو، وهي الكالسيت غالبًا
• معدّل الصدمات ومساعد المعالجة
• الصبغة
• الملدّن في PVC اللين

ويعود الفرق بين تركيبة أنبوب صلب وتركيبة كابل لين في معظمه إلى النسب الواردة في هذه القائمة وإلى الملدّن.

الخطوة 2: التلقيم والوزن

يجب وزن كل مكوّن في التركيبة بالكمية الصحيحة في كل دفعة. فحتى الانحرافات في الإضافات ذات النسب الصغيرة تعود على شكل اختلاف في اللون أو اصفرار مبكر أو تذبذب في الباثقة. لذلك تُوزن المكوّنات المسحوقة والسائلة في الخطوط الحديثة بواسطة أنظمة التلقيم والوزن الجرافيمترية، أي القائمة على الكتلة، وتُنقل إلى الخلاط أوتوماتيكيًا.

الخطوة 3: الخلط بالتسخين والتبريد (الخلطة الجافة)

تُخلط الدفعة الموزونة في خلاط ساخن عالي السرعة. وبفعل احتكاك السكاكين ترتفع حرارة الخلطة عادةً إلى نطاق 110–125 °C. خلال ذلك يرتبط المثبّت ومواد التزليق بسطح حبيبات الراتنج، وفي التركيبات الملدَّنة يُمتص السائل في مسام الحبيبات.

ثم تُفرَّغ الخلطة الساخنة في خلاط التبريد وتُبرَّد عادةً حتى 40–50 °C. ويمنع التبريد التكتّل وتلف المسحوق الساخن في المخزن. والنتيجة هي الخلطة الجافة (dry blend)، وهي مسحوق متجانس حر الانسياب. يمكنك العثور على خلاطات التسخين والتبريد المستخدمة في هذه المرحلة في صفحة خلاطات PVC. ونشرح العملية كاملة بالتفصيل في مقالنا ما هي خلطة PVC الجافة.

الخطوة 4: الغربلة والنقل والتخزين

تُمرَّر الخلطة الجافة المبرَّدة عادةً عبر غربال مسحوق لفصلها عن التكتلات والمواد الغريبة. ثم تُنقل بمعدات النقل الحلزونية إلى صومعة وسيطة أو مباشرة إلى قادوس تغذية الباثقة. ويُتحكَّم في الغبار والرطوبة في قاعة الخلاطات بأنظمة الفلاتر وإزالة الرطوبة.

تترك بعض المنشآت الخلطة الجافة المبرَّدة في صومعة أو مخزن وسيط لفترة قبل معالجتها. ويساعد هذا الانتظار على استقرار الخلطة من حيث الحرارة والرطوبة. وتختلف مدة الانتظار بحسب التركيبة والمنتج؛ والمهم أن تكون المادة الداخلة إلى الباثقة في حالة متشابهة في كل مرة.

الخطوة 5 (اختيارية): التحبيب / التركيب (compounding)

في بعض التطبيقات لا تُعالَج الخلطة الجافة مباشرة إلى منتج؛ بل تُصهر أولًا في باثقة تركيب (compounding) وتُحوَّل إلى حبيبات. وهذا المسار شائع خصوصًا في مركّبات الكابلات وقطع الحقن ولدى منتجي المركّبات الذين يبيعون الحبيبات. أما معظم منتجي البروفيلات والأنابيب فيغذّون باثقة المنتج بالخلطة الجافة مباشرة.

الخطوة 6: التشكيل

في المرحلة الأخيرة تُعطى المادة شكل المنتج:

• البثق: البروفيلات، الأنابيب، أغلفة الكابلات، الألواح، والخراطيم. راجع أنابيب PVC.
• الصقل بالأسطوانات (الكالندر): الأفلام، الرقائق، وبعض منتجات الأرضيات.
• الحقن: وصلات الأنابيب والقطع الفنية.

يُبرَّد المنتج المشكَّل ويُقطع، وعند الحاجة يُطبع أو يُصفَّح (laminating) ثم يُعبَّأ.

كيف تختلف العملية بين PVC الصلب واللين؟

الخطوات متماثلة في المجموعتين، لكن نقاط التركيز مختلفة.

في التركيبات اللينة يحدد توقيت وطريقة إدخال الملدّن إلى الخلاط سلوك التكتّل والانسياب مباشرةً. أما في التركيبات الصلبة فتكون نسبة الحشو وتوازن مواد التزليق حاسمة في ضغط الباثقة وجودة السطح. وتستلزم هذه الفروق أيضًا اختيار هندسة سكاكين الخلاط وترتيب التلقيم بحسب نوع التركيبة.

أي خطوة تحدد الجودة أكثر من غيرها؟

مهما كانت آلة التشكيل جيدة، فإن جودة المنتج تتذبذب إذا لم تكن الخلطة الداخلة إلى الباثقة متجانسة. والمشكلات النموذجية في مرحلة الخلطة الجافة هي:

• دفعات موزونة بشكل خاطئ أو ناقصة المكوّنات
• عدم ارتباط الإضافات بالحبيبات بشكل كامل بسبب التسخين غير الكافي
• التكتّل بسبب التبريد غير الكافي
• كثافة ظاهرية وانسياب يتغيّران من دفعة إلى أخرى

لهذا السبب يُعد التلقيم والوزن والخلط من أكثر الخطوات تأثيرًا في الجودة ضمن عملية معالجة PVC.

موقع Erk PVC Makine في هذه العملية

لا تصنع Erk PVC Makine الباثقات؛ بل تنشئ الخط الذي يسبق الباثقة. ويشمل هذا الخط أنظمة التلقيم الأوتوماتيكي للمساحيق والسوائل، وخلاطات PVC التوربينية للتسخين والتبريد، وغرابيل المساحيق والحبيبات، ومعدات التغذية الحلزونية، وأنظمة الفلتر النفاث وإزالة الرطوبة. إذا كنت تخطط لقسم الخلط في خط البروفيلات أو الأنابيب أو الكابلات أو الأرضيات لديك، فاملأ نموذج طلب عرض السعر مع تركيبتك وإنتاجك المستهدف.