الملدنات: كيفية اختيار الدرجة المناسبة للبلاستيك
تعد الملدنات من بين المواد المضافة الأكثر استخدامًا في صناعة البلاستيك، وهي ضرورية لتحسين مرونة المنتجات القائمة على البوليمر وقابلية معالجتها ومتانتها. وهي عادةً عبارة عن سوائل غير متطايرة وعديمة اللون تعمل عن طريق تقليل لزوجة البوليمر، مما يسمح لها بأن تكون أكثر مرونة وقابلية للتمديد وأسهل في المعالجة. مع توفر العديد من خيارات الملدنات المختلفة، قد يكون اختيار الخيار المناسب أمرًا مربكًا. سترشدك هذه المقالة إلى الأنواع الرئيسية من الملدنات وطرق تطبيقها وكيفية اختيار النوع المثالي لمنتجاتك البلاستيكية.
ما هي الملدنات؟
الملدنات هي مواد عضوية، عادة سوائل، تضاف إلى البلاستيك والمطاط لتحسين خصائصها. تشمل الفوائد الأساسية للملدنات ما يلي:
المرونة: يجعل المنتج أكثر ليونة وأكثر مرونة.
القابلية للتوسعة: يزيد من مقاومة الهشاشة خاصة في درجات الحرارة الباردة.
قابلية المعالجة: يجعل البوليمر أسهل في المعالجة عن طريق خفض لزوجته.
يتم استخدام الملدنات الأكثر شيوعا فيبولي فينيل كلورايد (PVC)، أحد البوليمرات الأكثر استخدامًا في العالم. يأتي PVC في شكلين: PVC غير الملدن (PVC الصلب) المستخدم في الأنابيب، وجوانب النوافذ، والجوانب، والـ PVC الملدن (PVC المرن)، والذي يوجد في منتجات مثل الديكورات الداخلية للسيارات، والأرضيات، والأنابيب الطبية.
طرق التلدين
يشير التلدين إلى عملية إضافة الملدنات إلى البوليمر لتحسين مرونته. هناك طريقتان رئيسيتان للتلدين:
1. التلدين الداخلي
تتضمن عملية التلدين الداخلي تعديل البوليمر أو المونومر كيميائيًا لتعزيز المرونة. يتم تحقيق ذلك عن طريق بلمرة المونومرات ذات درجات حرارة التحول الزجاجي العالية والمنخفضة (Tg). على سبيل المثال، يمكن لبلمرة أسيتات فينيل أو كلوريد فينيلدين مع البوليمر المطلوب دمج الملدن في سلسلة البوليمر. في حين أن هذه الطريقة تعمل على تحسين المرونة، إلا أنها تقتصر على تطبيقات محددة ويمكن أن تكون مكلفة بسبب تعقيد ردود الفعل.
2. التلدين الخارجي
التلدين الخارجي هو الطريقة الأكثر شيوعًا وفعالية من حيث التكلفة. أنها تنطوي على إضافة الملدنات إلى البوليمر أثناء المعالجة. النوعان الرئيسيان من الملدنات الخارجية هما:
الملدنات الأولية: وتستخدم بكميات كبيرة لتوفير المرونة والنعومة. على سبيل المثال، تتكون قفازات الفينيل من 50% من المواد البلاستيكية، مما يجعل مادة PVC ناعمة ومرنة.
الملدنات الثانوية: يتم استخدامها بكميات أقل ولا يمكن أن تكون بمثابة الملدنات الأساسية. غالبًا ما تتم إضافتها لخصائص محددة مثل تقليل التكلفة، أو تحسين الأداء في درجات الحرارة المنخفضة، أو زيادة مداهنة السطح.
أحد الأنواع الفرعية من الملدنات الثانوية هوتمديدات، والتي غالبًا ما تستخدم مع الملدنات الأولية لتقليل التكاليف. وعادةً ما تكون هذه الزيوت منخفضة التكلفة مثل الهيدروكربونات النفثينية أو البارافينات المكلورة، والتي يمكن أن تساعد أيضًا في تحسين مقاومة الحرائق.
كيف تتم معالجة الملدنات؟
غالبًا ما تتم إضافة الملدنات أثناء عملية تعليق PVC (S-PVC)، حيث يتم خلط جزيئات PVC مع الملدنات ثم معالجتها عن طريق البثق أو التقويم أو القولبة بالحقن. يخترق الملدن جزيئات راتينج PVC ويتفاعل مع سلسلة البوليمر، مما يعزز المرونة مع الحفاظ على السلامة الكيميائية للبوليمر.
فقدان الملدنات والإفراز
أحد التحديات التي تواجه استخدام الملدنات هو ميلها إلى الخروج من البلاستيك بمرور الوقت. يمكن أن يحدث هذا بسبب عدة عوامل، بما في ذلك تقلبات درجات الحرارة والرطوبة والإجهاد الميكانيكي والتعرض للعوامل الجوية. يمكن أن يؤدي فقدان الملدنات إلى تقليل المرونة والتقصف والتشقق في المنتج النهائي. لذلك، يعد اختيار الملدنات المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لضمان أداء طويل الأمد.
أنواع الملدنات
يتم تصنيف الملدنات على أساس تركيبها الكيميائي. تشمل العائلات الرئيسية للملدنات ما يلي:
استرات الفثالات: هذه هي الملدنات الأكثر استخدامًا ويتم إنتاجها عن طريق أسترة أنهيدريد الفثاليك. وتشمل الملدنات الفثالات الشائعةDEHP, دينب، وديدب. وهي معروفة بمتانتها ومقاومتها للاستخراج، ولكن بعضها، مثل DEHP، يخضع للتدقيق بسبب مخاوف صحية مثل السرطنة والسمية التنموية.
استرات حمض ديباسيك الأليفاتية: وتشمل هذه المواد الكيميائية مثليتكيف, يفرز، وغلوتارات، والتي تستخدم في التطبيقات التي تتطلب أداء أفضل في درجات الحرارة المنخفضة.
استرات البنزوات: يتم استخلاصها من حمض البنزويك والكحوليات، وتستخدم هذه الملدنات في التطبيقات التي تتطلب خصائص بيئية وصحية أفضل.
الملدنات الحيوية: مشتقة من مصادر متجددة مثل زيت فول الصويا وزيت النخيل وزيت الخروع، وهي تكتسب شعبية كبدائل صديقة للبيئة للملدنات التقليدية القائمة على البتروكيماويات.
السيترات واسترات تريميليتات: هذه أقل استخدامًا ولكنها تجد تطبيقات في تركيبات متخصصة، مما يوفر كفاءة تلدين محسنة وتقليل التقلب.
اختيار الملدنات المناسبة
يعتمد اختيار الملدن المناسب على المتطلبات المحددة للمنتج النهائي. بعض العوامل التي يجب مراعاتها تشمل:
التوافق مع البوليمر: يجب أن يتفاعل الملدن بشكل جيد مع البوليمر دون التسبب في الهجرة أو النضح.
المخاوف البيئية والصحية: يتم استبدال العديد من الملدنات القائمة على الفثالات بسبب المخاوف التنظيمية. غالبًا ما يتم تفضيل الملدنات الحيوية وغير السامة للتطبيقات التي تتضمن تغليف المواد الغذائية أو الأجهزة الطبية أو الألعاب.
متطلبات الأداء: الملدن المثالي سوف يعزز المرونة والمتانة وسهولة معالجة البوليمر للتطبيق المقصود.
يكلف: في حين أن المزيد من الملدنات الصديقة للبيئة قد تكون أكثر تكلفة، إلا أنها قد توفر وفورات في التكاليف على المدى الطويل بسبب أدائها المتفوق وانخفاض تأثيرها البيئي.
خاتمة
تلعب الملدنات دورًا حاسمًا في تعزيز خصائص البلاستيك، مما يجعلها أكثر مرونة ومتانة وأسهل في المعالجة. مع توفر مجموعة متنوعة من الملدنات، قد يكون اختيار المادة المناسبة أمرًا صعبًا ولكنه ضروري لتحسين أداء المنتج النهائي وسلامته. ومن خلال فهم الأنواع المختلفة من الملدنات وفوائدها وقيودها، يمكن للمصنعين اختيار الحل الأفضل لتطبيقاتهم المحددة مع الالتزام بالمعايير البيئية والتنظيمية.