مقتبس من الطبعة الثالثة ، موسوعة الصحة والسلامة المهنية
تنقسم صناعة البلاستيك إلى قطاعين رئيسيين ، يمكن رؤية العلاقة المتبادلة بينهما في الشكل 1. يشمل القطاع الأول موردي المواد الخام الذين يصنعون البوليمرات ومركبات القولبة من المواد الوسيطة التي ربما يكونوا قد أنتجوها بأنفسهم. من حيث رأس المال المستثمر ، عادة ما يكون هذا هو الأكبر بين القطاعين. يتكون القطاع الثاني من معالجات يقومون بتحويل المواد الخام إلى مواد قابلة للبيع باستخدام عمليات مختلفة مثل البثق والقولبة بالحقن. تشمل القطاعات الأخرى مصنعي الآلات الذين يزودون المعالجات وموردي الإضافات الخاصة بالمعدات لاستخدامها في الصناعة.
الشكل 1. تسلسل الإنتاج في معالجة البلاستيك
تصنيع البوليمر
تنقسم المواد البلاستيكية على نطاق واسع إلى فئتين متميزتين: مواد اللدائن الحرارية ، والتي يمكن تخفيفها مرارًا وتكرارًا عن طريق تطبيق الحرارة ومواد التصلد بالحرارة ، والتي تخضع لتغير كيميائي عند تسخينها وتشكيلها ولا يمكن إعادة تشكيلها بعد ذلك عن طريق تطبيق الحرارة. يمكن تصنيع عدة مئات من البوليمرات الفردية بخصائص مختلفة على نطاق واسع ، لكن أقل من 20 نوعًا تشكل حوالي 90٪ من إجمالي الإنتاج العالمي. اللدائن الحرارية هي أكبر مجموعة ويتزايد إنتاجها بمعدل أعلى من اللدائن الحرارية. من حيث كمية الإنتاج ، فإن أهم اللدائن الحرارية هي البولي إيثيلين عالي الكثافة ومنخفض الكثافة والبولي بروبيلين (البولي أوليفينات) والبولي فينيل كلوريد (PVC) والبوليسترين.
الراتنجات المهمة بالحرارة هي الفينول فورمالديهايد واليوريا فورمالدهايد ، سواء في شكل راتنجات أو مساحيق صب. كما أن راتنجات الايبوكسي والبوليستر غير المشبع والبولي يوريثان مهمة أيضًا. حجم أصغر من "اللدائن الهندسية" ، على سبيل المثال ، polyacetals ، polyamides و polycarbonates ، لها قيمة عالية في الاستخدام في التطبيقات الهامة.
تم تسهيل التوسع الكبير في صناعة البلاستيك في عالم ما بعد الحرب العالمية الثانية إلى حد كبير من خلال توسيع نطاق المواد الخام الأساسية التي تغذيها ؛ توافر المواد الخام وسعرها أمران حاسمان لأي صناعة سريعة التطور. لم يكن من الممكن أن توفر المواد الخام التقليدية مواد كيميائية وسيطة بكميات كافية بتكلفة مقبولة لتسهيل الإنتاج التجاري الاقتصادي لمواد بلاستيكية ذات حمولة كبيرة وكان تطوير صناعة البتروكيماويات هو الذي جعل النمو ممكنًا. النفط كمادة خام متوفر بكثرة ويسهل نقله والتعامل معه وكان ، حتى أزمة النفط في السبعينيات ، رخيصًا نسبيًا. لذلك ، في جميع أنحاء العالم ، ترتبط صناعة البلاستيك بشكل أساسي باستخدام المواد الوسيطة التي يتم الحصول عليها من تكسير النفط والغاز الطبيعي. لم يكن للمواد الأولية غير التقليدية مثل الكتلة الحيوية والفحم تأثير كبير على الإمداد لصناعة البلاستيك.
يوضح مخطط التدفق في الشكل 2 تنوع استخدامات البترول الخام والغاز الطبيعي كنقاط انطلاق لمواد التصلد بالحرارة والمواد البلاستيكية الحرارية المهمة. بعد العمليات الأولى لتقطير الزيت الخام ، يتم تكسير خام النفتا أو إعادة تشكيله لتوفير مواد وسيطة مفيدة. وبالتالي ، فإن الإيثيلين الناتج عن عملية التكسير يكون للاستخدام الفوري لتصنيع البولي إيثيلين أو للاستخدام في عملية أخرى توفر مونومر ، كلوريد الفينيل - أساس PVC. يستخدم البروبيلين ، الذي ينشأ أيضًا أثناء عملية التكسير ، إما عن طريق مسار الكومين أو طريق كحول الأيزوبروبيل لتصنيع الأسيتون اللازم لبولي ميثيل ميثاكريلات ؛ يستخدم أيضًا في تصنيع أكسيد البروبيلين لراتنجات البوليستر والبولي إيثر ويمكن بلمرة مرة أخرى مباشرة إلى البولي بروبلين. يستخدم البيوتين في صناعة المواد البلاستيكية ويستخدم 1,3-بوتادين مباشرة في صناعة المطاط الصناعي. يتم الآن إنتاج الهيدروكربونات العطرية مثل البنزين والتولوين والزيلين على نطاق واسع من مشتقات عمليات تقطير الزيت ، بدلاً من الحصول عليها من عمليات فحم الكوك ؛ كما يوضح مخطط التدفق ، فهذه هي الوسائط الوسيطة في تصنيع المواد البلاستيكية الهامة والمنتجات المساعدة مثل الملدنات. تعتبر الهيدروكربونات العطرية أيضًا نقطة انطلاق للعديد من البوليمرات المطلوبة في صناعة الألياف الاصطناعية ، والتي تمت مناقشة بعضها في مكان آخر في هذا موسوعة.
الشكل 2. إنتاج المواد الخام إلى لدائن
تساهم العديد من العمليات المختلفة على نطاق واسع في الإنتاج النهائي للسلعة النهائية المصنوعة كليًا أو جزئيًا من البلاستيك. بعض العمليات كيميائية بحتة ، وبعضها يتضمن إجراءات خلط ميكانيكية بحتة بينما يتضمن البعض الآخر - خاصة تلك الموجودة في الطرف السفلي من الرسم البياني - استخدامًا مكثفًا للآلات المتخصصة. بعض هذه الآلات تشبه تلك المستخدمة في صناعات المطاط والزجاج والورق والنسيج ؛ الباقي خاص بصناعة البلاستيك.
معالجة البلاستيك
تقوم صناعة معالجة البلاستيك بتحويل المواد البوليمرية السائبة إلى سلع تامة الصنع.
مواد أولية
يتلقى قسم المعالجة في صناعة البلاستيك المواد الخام الخاصة به للإنتاج بالأشكال التالية:
- مادة بوليمرية مركبة بالكامل ، على شكل كريات أو حبيبات أو مسحوق ، يتم تغذيتها مباشرة في الآلات للمعالجة
- البوليمر غير المركب ، على شكل حبيبات أو مسحوق ، والذي يجب أن يضاعف مع الإضافات قبل أن يكون مناسبًا للتغذية في الآلات
- مواد الألواح البوليمرية والقضيب والأنابيب والرقائق التي تتم معالجتها بشكل أكبر بواسطة الصناعة
- مواد متنوعة يمكن أن تكون مادة مبلمرة بالكامل في شكل معلقات أو مستحلبات (تعرف عمومًا باسم لاتيس) أو سوائل أو مواد صلبة يمكن أن تتبلمر ، أو مواد في حالة وسيطة بين المواد الخام التفاعلية والبوليمر النهائي. بعض هذه السوائل وبعض المحاليل الحقيقية للمادة المبلمرة جزئيًا في الماء ذي الحموضة الخاضعة للرقابة (pH) أو في المذيبات العضوية.
يضاعف
يستلزم تصنيع المركب من البوليمر خلط البوليمر مع المواد المضافة. على الرغم من استخدام مجموعة كبيرة ومتنوعة من الآلات لهذا الغرض ، حيث يتم التعامل مع المساحيق ، إلا أن المطاحن الكروية أو خلاطات المروحة عالية السرعة هي الأكثر شيوعًا ، وحيث يتم خلط الكتل البلاستيكية ، فإن آلات العجن مثل البكرات المفتوحة أو الخلاطات من نوع Banbury ، أو أجهزة البثق نفسها مستخدمة بشكل طبيعي.
المواد المضافة التي تتطلبها الصناعة كثيرة من حيث العدد وتتنوع على نطاق واسع في النوع الكيميائي. من بين حوالي 20 فئة ، أهمها:
- الملدنات - بشكل عام استرات منخفضة التطاير
- مضادات الأكسدة - مواد كيميائية عضوية للحماية من التحلل الحراري أثناء المعالجة
- مثبتات - كيماويات عضوية وغير عضوية للحماية من التحلل الحراري وضد التحلل الناتج عن الطاقة المشعة
- زيوت التشحيم
- الحشو - مادة غير مكلفة لمنح خصائص خاصة أو لتركيبات رخيصة
- الملونات - المواد العضوية أو غير العضوية لمركبات اللون
- عوامل النفخ - غازات أو مواد كيميائية تنبعث منها غازات لإنتاج رغوة بلاستيكية.
عمليات التحويل
تستدعي جميع عمليات التحويل ظاهرة "البلاستيك" للمواد البوليمرية وتنقسم إلى نوعين. أولاً ، تلك التي يتم فيها إحضار البوليمر عن طريق الحرارة إلى حالة بلاستيكية حيث يُعطى انقباض ميكانيكي يؤدي إلى الشكل الذي يحتفظ به عند التوحيد والتبريد. ثانيًا ، تلك التي يتم فيها بلمرة مادة قابلة للبلمرة - والتي يمكن بلمرة جزئيًا - بشكل كامل عن طريق عمل الحرارة ، أو عامل حفاز أو كلاهما يعمل معًا أثناء وجود قيود ميكانيكية تؤدي إلى شكل يحتفظ به عند البلمرة تمامًا والبرودة . تطورت تكنولوجيا البلاستيك لاستغلال هذه الخصائص لإنتاج سلع بأقل جهد بشري وأكبر قدر من الاتساق في الخصائص الفيزيائية. يتم استخدام العمليات التالية بشكل شائع.
صب الضغط
يتكون هذا من تسخين مادة بلاستيكية ، يمكن أن تكون على شكل حبيبات أو مسحوق ، في قالب يتم وضعه في مكبس. عندما تصبح المادة "بلاستيكية" ، يجبرها الضغط على التوافق مع شكل القالب. إذا كان البلاستيك من النوع الذي يتصلب عند التسخين ، تتم إزالة المادة المشكلة بعد فترة تسخين قصيرة عن طريق فتح المكبس. إذا لم يتصلب البلاستيك عند التسخين ، يجب أن يتم التبريد قبل فتح المكبس. تشمل المواد المصنوعة من قوالب الضغط أغطية الزجاجات ، وإغلاق الجرار ، والمقابس والمآخذ الكهربائية ، ومقاعد المراحيض ، والصواني ، والسلع الفاخرة. يتم استخدام قولبة الضغط أيضًا لصنع صفائح للتشكيل اللاحق في عملية التشكيل بالفراغ أو للبناء في الخزانات والحاويات الكبيرة عن طريق اللحام أو عن طريق تبطين الخزانات المعدنية الموجودة.
صب النقل
هذا تعديل لقولبة الضغط. يتم تسخين مادة التصلد بالحرارة في تجويف ثم دفعها بواسطة مكبس في القالب ، والذي يكون منفصلاً ماديًا ويتم تسخينه بشكل مستقل عن تجويف التسخين. يُفضل القولبة بالضغط العادي عندما يتعين على المادة النهائية أن تحمل إدخالات معدنية دقيقة كما هو الحال في المفاتيح الكهربائية الصغيرة ، أو عندما ، كما هو الحال في الأجسام السميكة جدًا ، لا يمكن الحصول على إكمال التفاعل الكيميائي بواسطة قولبة الضغط العادي.
صب الحقن
في هذه العملية ، يتم تسخين حبيبات أو مساحيق البلاستيك في أسطوانة (تُعرف بالبرميل) ، وهي منفصلة عن القالب. يتم تسخين المادة حتى تصبح سائلة ، بينما يتم نقلها عبر البرميل بواسطة لولب حلزوني ثم يتم دفعها إلى القالب حيث تبرد وتتصلب. ثم يتم فتح القالب ميكانيكيًا وإزالة المواد المشكلة (انظر الشكل 3). هذه العملية هي واحدة من أهم العمليات في صناعة البلاستيك. لقد تم تطويره على نطاق واسع وأصبح قادرًا على صنع مواد ذات تعقيد كبير بتكلفة منخفضة جدًا.
الشكل 3. عامل يقوم بإزالة وعاء بولي بروبيلين من ماكينة قولبة بالحقن.
على الرغم من أن قولبة النقل والحقن متطابقة من حيث المبدأ ، إلا أن الماكينة المستخدمة مختلفة تمامًا. عادةً ما يقتصر قولبة النقل على مواد التصلد بالحرارة والقولبة بالحقن في اللدائن الحرارية.
مصنع إنتاج القطاعات
هذه هي العملية التي تقوم فيها الآلة بتليين البلاستيك وإجباره على المرور بالقالب مما يمنحه الشكل الذي يحتفظ به عند التبريد. منتجات البثق هي أنابيب أو قضبان قد تحتوي على مقاطع عرضية من أي تكوين تقريبًا (انظر الشكل 4). يتم إنتاج الأنابيب المخصصة للأغراض الصناعية أو المنزلية بهذه الطريقة ، ولكن يمكن تصنيع المواد الأخرى بواسطة عمليات فرعية. على سبيل المثال ، يمكن صنع الأكياس عن طريق قطع الأنابيب وختم كلا الطرفين ، وأكياس من أنابيب مرنة رقيقة الجدران عن طريق قطع وختم طرف واحد.
عملية البثق نوعان رئيسيان. في واحد ، يتم إنتاج ورقة مسطحة. يمكن تحويل هذه الورقة إلى سلع مفيدة من خلال عمليات أخرى ، مثل التشكيل بالفراغ.
الشكل 4. بثق البلاستيك: يتم تقطيع الشريط لصنع كريات لآلات التشكيل بالحقن.
راي وودكوك
والثاني هو عملية يتم فيها تشكيل الأنبوب المبثوق وعندما لا يزال ساخنًا يتم توسيعه بشكل كبير عن طريق ضغط الهواء الذي يتم الحفاظ عليه داخل الأنبوب. ينتج عن هذا أنبوب يمكن أن يبلغ قطره عدة أقدام بجدار رقيق للغاية. عند الحز ، يعطي هذا الأنبوب غشاء يستخدم على نطاق واسع في صناعة التغليف للتغليف. بدلاً من ذلك ، يمكن طي الأنبوب بشكل مسطح لإعطاء صفيحة من طبقتين يمكن استخدامها لصنع أكياس بسيطة عن طريق القطع والختم. يقدم الشكل 5 مثالاً للتهوية المحلية المناسبة في عملية البثق.
الشكل 5. قذف بلاستيك بغطاء عادم محلي وحمام مائي عند رأس الطارد
راي وودكوك
الصقل
في هذه العملية ، يتم تغذية البلاستيك إلى اثنتين أو أكثر من البكرات الساخنة ويتم دفعها إلى ورقة عن طريق تمريرها بين اثنتين من هذه البكرات والتبريد بعد ذلك. يتم تصنيع الورقة السميكة من الفيلم بهذه الطريقة. يتم استخدام الألواح المصنوعة على هذا النحو في التطبيقات الصناعية والمنزلية وكمواد خام في تصنيع الملابس والسلع المنتفخة مثل الألعاب (انظر الشكل 6).
الشكل 6. أغطية المظلات لالتقاط الانبعاثات الساخنة من طواحين التسخين في عملية التقويم
راي وودكوك
ضربة صب
يمكن اعتبار هذه العملية مزيجًا من عملية البثق والتشكيل الحراري. يتم بثق الأنبوب إلى أسفل في قالب مفتوح ؛ عند وصوله إلى القاع يتم إغلاق القالب حوله ويتمدد الأنبوب بضغط الهواء. وبالتالي يتم إجبار البلاستيك على جوانب القالب وإغلاق الجزء العلوي والسفلي. عند التبريد ، المادة مأخوذة من القالب. هذه العملية تجعل المواد المجوفة هي الزجاجات الأكثر أهمية.
يمكن تحسين قوة الضغط والتأثير لبعض المنتجات البلاستيكية المصنوعة عن طريق القولبة بالنفخ بشكل كبير باستخدام تقنيات القولبة بالنفخ بالتمدد. يتم تحقيق ذلك من خلال إنتاج شكل مسبق يتم توسيعه لاحقًا عن طريق ضغط الهواء ويتم تمديده بشكل ثنائي المحور. وقد أدى ذلك إلى مثل هذا التحسن في قوة ضغط الانفجار لزجاجات PVC التي يتم استخدامها للمشروبات الغازية.
صب التناوب
تُستخدم هذه العملية لإنتاج المواد المقولبة عن طريق تسخين وتبريد شكل مجوف يتم تدويره لتمكين الجاذبية من توزيع مسحوق أو سائل مقسم بدقة على السطح الداخلي لهذا النموذج. تشمل المقالات التي تنتجها هذه الطريقة كرات قدم ودمى ومواد أخرى مماثلة.
صب الفيلم
بصرف النظر عن عملية البثق ، يمكن تشكيل الأغشية ببثق بوليمر ساخن على أسطوانة معدنية شديدة التلميع ، أو يمكن رش محلول من البوليمر على حزام متحرك.
من التطبيقات المهمة لبعض أنواع البلاستيك طلاء الورق. في هذا ، يتم بثق فيلم من البلاستيك المصهور على الورق في ظل الظروف التي يلتصق فيها البلاستيك بالورق. يمكن طلاء اللوح بنفس الطريقة. يتم استخدام الورق والكرتون المطلي على نطاق واسع في التغليف ، ويستخدم هذا النوع من الألواح في صناعة الصناديق.
تشكيل حراري
تحت هذا العنوان يتم تجميع عدد من العمليات التي يتم فيها تسخين صفيحة من مادة بلاستيكية ، في كثير من الأحيان غير لدن بالحرارة ، بشكل عام في فرن ، وبعد التثبيت في المحيط يتم إجبارها على الشكل المحدد مسبقًا عن طريق الضغط الذي قد يكون ناتجًا عن كباش تعمل ميكانيكياً أو بالهواء المضغوط أو البخار. بالنسبة للسلع الكبيرة جدًا ، يتم التعامل مع الصفيحة الساخنة "المطاطية" بخشونة بملقط فوق أدوات التشكيل. تشمل المنتجات المصنوعة على هذا النحو تركيبات الإضاءة الخارجية والإعلانات وإشارات الطرق الاتجاهية والحمامات ومستلزمات المرحاض الأخرى والعدسات اللاصقة.
تشكيل الفراغ
هناك العديد من العمليات التي تندرج تحت هذا العنوان العام ، وكلها جوانب من التشكيل الحراري ، ولكنها تشترك جميعًا في أن ورقة من البلاستيك يتم تسخينها في آلة فوق تجويف ، يتم تثبيتها حول حافتها ، و عندما تكون مرنة ، يتم إجبارها عن طريق الشفط في التجويف ، حيث تأخذ شكلاً محددًا وتبرد. في عملية لاحقة ، يتم قطع المقالة خالية من الورقة. تنتج هذه العمليات حاويات رقيقة الجدران من جميع الأنواع بثمن بخس ، بالإضافة إلى سلع العرض والإعلان والصواني والأشياء المماثلة ، ومواد امتصاص الصدمات لتعبئة البضائع مثل الكعك الفاخر والفواكه اللينة واللحوم المقطعة.
الترقق
في جميع عمليات التصفيح المختلفة ، يتم ضغط مادتين أو أكثر على شكل صفائح لإعطاء صفيحة مدمجة أو لوحة ذات خصائص خاصة. في أحد الأطراف توجد شرائح زخرفية مصنوعة من الراتنجات الفينولية والأمينية ، في الأغشية المعقدة الأخرى المستخدمة في التغليف التي تحتوي ، على سبيل المثال ، على السليلوز والبولي إيثيلين والرقائق المعدنية في تكوينها.
عمليات تكنولوجيا الراتنج
وتشمل هذه تصنيع الخشب الرقائقي ، وتصنيع الأثاث ، وبناء المواد الكبيرة والمتقنة مثل أجسام السيارات وأجسام القوارب من الألياف الزجاجية المشبعة بالبوليستر أو راتنجات الايبوكسي. في جميع هذه العمليات ، يتسبب الراتينج السائل في الاندماج تحت تأثير الحرارة أو عامل حفاز وبالتالي ربط الجسيمات أو الألياف المنفصلة معًا أو الأغشية أو الألواح الضعيفة ميكانيكيًا ، مما ينتج عنه لوحة قوية من البناء الصلب. يمكن تطبيق هذه الراتنجات عن طريق تقنيات وضع اليد مثل الفرشاة والغمس أو عن طريق الرش.
يمكن أيضًا صنع الأشياء الصغيرة مثل الهدايا التذكارية والمجوهرات البلاستيكية عن طريق الصب ، حيث يتم خلط الراتينج السائل والمحفز معًا وصبهما في قالب.
عمليات التشطيب
يشمل هذا العنوان عددًا من العمليات المشتركة في العديد من الصناعات ، على سبيل المثال استخدام الدهانات والمواد اللاصقة. ومع ذلك ، هناك عدد من التقنيات المحددة المستخدمة في لحام البلاستيك. وتشمل هذه استخدام المذيبات مثل الهيدروكربونات المكلورة ، وميثيل إيثيل كيتون (MEK) والتولوين ، والتي تُستخدم لربط الصفائح البلاستيكية الصلبة معًا للتصنيع العام ، وأكشاك عرض الإعلانات ، والأعمال المماثلة. يستخدم إشعاع التردد الراديوي (RF) مزيجًا من الضغط الميكانيكي والإشعاع الكهرومغناطيسي مع ترددات تتراوح عمومًا من 10 إلى 100 ميغا هرتز. تُستخدم هذه الطريقة بشكل شائع في لحام المواد البلاستيكية المرنة معًا في صناعة المحافظ والحقائب وكراسي الدفع للأطفال (انظر الصندوق المصاحب). تُستخدم طاقات الموجات فوق الصوتية أيضًا مع الضغط الميكانيكي لمجموعة مماثلة من العمل.
سخانات وموانع التسرب العازلة RF
تُستخدم سخانات وسدادات التردد الراديوي (RF) في العديد من الصناعات لتسخين أو إذابة أو معالجة المواد العازلة ، مثل البلاستيك والمطاط والغراء ، وهي عوازل كهربائية وحرارية ويصعب تسخينها بالطرق العادية. تُستخدم سخانات RF بشكل شائع لإغلاق كلوريد البوليفينيل (على سبيل المثال ، تصنيع المنتجات البلاستيكية مثل معاطف المطر وأغطية المقاعد ومواد التعبئة والتغليف) ؛ معالجة المواد اللاصقة المستخدمة في النجارة ؛ نقش وتجفيف المنسوجات والورق والجلود والبلاستيك ؛ ومعالجة العديد من المواد التي تحتوي على راتنجات بلاستيكية.
تستخدم سخانات RF إشعاع RF في نطاق التردد من 10 إلى 100 ميجا هرتز مع طاقة خرج من أقل من 1 كيلو واط إلى حوالي 100 كيلو واط لإنتاج الحرارة. يتم وضع المادة المراد تسخينها بين قطبين كهربائيين تحت الضغط ، ويتم تطبيق طاقة التردد اللاسلكي لفترات تتراوح من بضع ثوانٍ إلى حوالي دقيقة ، حسب الاستخدام. يمكن أن تنتج سخانات الترددات اللاسلكية مجالات كهربائية ومغناطيسية عالية التردد في البيئة المحيطة ، خاصة إذا كانت الأقطاب الكهربائية غير محمية.
يمكن أن يتسبب امتصاص الجسم البشري لطاقة الترددات اللاسلكية في حدوث تسخين موضعي وكامل الجسم ، مما قد يكون له آثار صحية ضارة. يمكن أن ترتفع درجة حرارة الجسم بمقدار 1 درجة مئوية أو أكثر ، مما قد يؤدي إلى تأثيرات على القلب والأوعية الدموية مثل زيادة معدل ضربات القلب والناتج القلبي. تشمل التأثيرات الموضعية إعتام عدسة العين ، وانخفاض عدد الحيوانات المنوية في الجهاز التناسلي الذكري ، والتأثيرات المسخية للجنين النامي.
تشمل المخاطر غير المباشرة حروق التردد اللاسلكي من التلامس المباشر مع الأجزاء المعدنية للسخان المؤلمة والعميقة والبطيئة في الشفاء ؛ خدر اليد والتأثيرات العصبية ، بما في ذلك متلازمة النفق الرسغي وتأثيرات الجهاز العصبي المحيطي.
طرق المكافحة
النوعان الأساسيان من عناصر التحكم التي يمكن استخدامها لتقليل المخاطر من سخانات الترددات اللاسلكية هما ممارسات العمل والدرع. يُفضل الحماية بالطبع ، لكن إجراءات الصيانة المناسبة وممارسات العمل الأخرى يمكن أن تقلل أيضًا من التعرض. الحد من مقدار الوقت الذي يتعرض فيه المشغل ، كما تم استخدام التحكم الإداري.
تعد إجراءات الصيانة أو الإصلاح المناسبة أمرًا مهمًا لأن الفشل في إعادة تثبيت الغطاء الواقي والتشابك وألواح الخزانة والمثبتات بشكل صحيح يمكن أن يؤدي إلى تسرب التردد اللاسلكي المفرط. بالإضافة إلى ذلك ، يجب فصل الطاقة الكهربائية عن السخان وإغلاقها أو تمييزها لحماية أفراد الصيانة.
يمكن تقليل مستويات تعرض المشغل عن طريق إبقاء يدي المشغل وجسمه العلوي بعيدًا قدر الإمكان عن سخان التردد اللاسلكي. يتم وضع لوحات تحكم المشغل لبعض السخانات الآلية على مسافة من أقطاب السخان باستخدام صواني المكوك أو طاولات الدوران أو أحزمة النقل لتغذية السخان.
يمكن تقليل تعرض كل من الأفراد العاملين وغير العاملين عن طريق قياس مستويات التردد اللاسلكي. نظرًا لانخفاض مستويات التردد اللاسلكي مع زيادة المسافة من السخان ، يمكن تحديد "منطقة خطر التردد اللاسلكي" حول كل سخان. يمكن تنبيه العمال إلى عدم شغل هذه المناطق الخطرة عند تشغيل سخان الترددات اللاسلكية. حيثما أمكن ، يجب استخدام حواجز مادية غير موصلة لإبقاء الناس على مسافة آمنة.
من الناحية المثالية ، يجب أن تحتوي سخانات RF على درع صندوقي حول قضيب RF لاحتواء إشعاع التردد اللاسلكي. يجب أن يكون للدرع وجميع الوصلات موصلية عالية للتيارات الكهربائية الداخلية التي ستتدفق في الجدران. يجب أن يكون هناك أقل عدد ممكن من الفتحات في الدرع ، ويجب أن تكون صغيرة بقدر ما هو عملي للتشغيل. يجب توجيه الفتحات بعيدًا عن المشغل. يمكن تقليل التيارات الموجودة في الدرع من خلال وجود موصلات منفصلة داخل الخزانة لإجراء تيارات عالية. يجب أن يكون السخان مؤرضًا بشكل صحيح ، بحيث يكون السلك الأرضي في نفس أنبوب خط الطاقة. يجب أن يحتوي السخان على أقفال متشابكة مناسبة لمنع التعرض للجهد الكهربي العالي وانبعاثات التردد اللاسلكي العالية.
من الأسهل بكثير دمج هذا التدريع في التصميمات الجديدة لسخانات الترددات اللاسلكية من قبل الشركة المصنعة. التعديل التحديثي أكثر صعوبة. يمكن أن تكون العبوات الصندوقية فعالة. يمكن أن يكون التأريض المناسب أيضًا فعالًا في تقليل انبعاثات التردد اللاسلكي. يجب أخذ قياسات التردد اللاسلكي بعناية بعد ذلك لضمان تقليل انبعاثات التردد اللاسلكي بالفعل. يمكن أن تؤدي ممارسة وضع السخان في غرفة مغطاة بالشاشة المعدنية إلى زيادة التعرض إذا كان المشغل أيضًا في تلك الغرفة ، على الرغم من أنه يقلل من التعرض خارج الغرفة.
المصدر: ICNIRP in press.
الأخطار والوقاية منها
تصنيع البوليمر
ترتبط المخاطر الخاصة بصناعة البوليمرات ارتباطًا وثيقًا بمخاطر صناعة البتروكيماويات وتعتمد إلى حد كبير على المواد المستخدمة. تم العثور على المخاطر الصحية للمواد الخام الفردية في مكان آخر من هذا موسوعة. يعتبر خطر الحريق والانفجار من المخاطر العامة الهامة. العديد من عمليات البوليمر / الراتنج تنطوي على مخاطر حريق وانفجار بسبب طبيعة المواد الخام الأولية المستخدمة. إذا لم يتم اتخاذ إجراءات وقائية كافية ، فهناك في بعض الأحيان خطر أثناء التفاعل ، بشكل عام داخل المباني المغلقة جزئيًا ، من غازات أو سوائل قابلة للاشتعال تتسرب عند درجات حرارة أعلى من نقاط وميضها. إذا كانت الضغوط مرتفعة للغاية ، فينبغي توفير ما يكفي من التنفيس في الغلاف الجوي. قد يحدث تراكم مفرط للضغط بسبب تفاعلات طاردة للحرارة سريعة بشكل غير متوقع وقد يؤدي التعامل مع بعض المواد المضافة وتحضير بعض المحفزات إلى زيادة مخاطر الانفجار أو نشوب حريق. وقد عالجت الصناعة هذه المشكلات وخاصة فيما يتعلق بتصنيع الراتنجات الفينولية وقد أنتجت ملاحظات إرشادية مفصلة حول هندسة تصميم المصنع وإجراءات التشغيل الآمنة.
معالجة البلاستيك
تتعرض صناعة معالجة البلاستيك لمخاطر الإصابة بسبب الآلات المستخدمة ، ومخاطر الحريق بسبب احتراق البلاستيك ومساحيقه والمخاطر الصحية بسبب العديد من المواد الكيميائية المستخدمة في الصناعة.
إصابات
المجال الرئيسي للإصابات هو في قطاع معالجة البلاستيك لصناعة البلاستيك. تعتمد غالبية عمليات تحويل البلاستيك بالكامل تقريبًا على استخدام الآلات. ونتيجة لذلك ، فإن المخاطر الرئيسية هي تلك المرتبطة باستخدام مثل هذه الآلات ، ليس فقط أثناء التشغيل العادي ولكن أيضًا أثناء التنظيف والإعداد والصيانة للآلات.
تحتوي آلات الضغط والنقل والحقن والقولبة على أسطوانات ضغط بقوة قفل تصل إلى العديد من الأطنان لكل سنتيمتر مربع. يجب تركيب حواجز مناسبة لمنع البتر أو إصابات التكسير. يتم تحقيق ذلك عمومًا عن طريق إحاطة الأجزاء الخطرة وتشابك أي واقيات متحركة بأدوات التحكم في الماكينة. يجب ألا يسمح الواقي المتشابك بالحركة الخطرة داخل منطقة الحراسة مع فتح الواقي ويجب أن يجعل الأجزاء الخطرة تستريح أو يعكس الحركة الخطرة إذا تم فتح الواقي أثناء تشغيل الماكينة.
عندما يكون هناك خطر جسيم للإصابة بالآلات مثل أسطوانات ماكينات القولبة ، والوصول المنتظم إلى منطقة الخطر ، عندها يتم طلب مستوى أعلى من التشابك. يمكن تحقيق ذلك من خلال ترتيب متشابك ثانٍ مستقل عند الحارس لمقاطعة مصدر الطاقة ومنع الحركة الخطيرة عندما يكون مفتوحًا.
بالنسبة للعمليات التي تشتمل على صفائح بلاستيكية ، فإن أحد المخاطر الشائعة للآلة هو وجود مصائد بين البكرات أو بين الأسطوانات والصفائح التي تتم معالجتها. تحدث هذه في بكرات الشد وأجهزة السحب في مصنع البثق والتقويم. يمكن تحقيق الحماية من خلال استخدام جهاز رحلة ذو موقع مناسب ، والذي يؤدي على الفور إلى إراحة البكرات أو عكس الحركة الخطرة.
تعمل العديد من آلات معالجة البلاستيك في درجات حرارة عالية وقد تتعرض لحروق شديدة إذا لامست أجزاء من الجسم معدنًا ساخنًا أو بلاستيكًا. حيثما كان ذلك ممكنًا ، يجب حماية هذه الأجزاء عندما تتجاوز درجة الحرارة 50 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للعوائق التي تحدث في آلات التشكيل بالحقن والطارد أن تحرر نفسها بعنف. يجب اتباع نظام عمل آمن عند محاولة تحرير سدادات البلاستيك المجمدة ، والتي يجب أن تشمل استخدام القفازات المناسبة وحماية الوجه.
يتم الآن التحكم في معظم وظائف الماكينة الحديثة عن طريق التحكم الإلكتروني المبرمج أو أنظمة الكمبيوتر التي قد تتحكم أيضًا في أجهزة الإقلاع الميكانيكية أو مرتبطة بالروبوتات. في الآلات الجديدة ، هناك حاجة أقل للمشغل للاقتراب من مناطق الخطر ويترتب على ذلك أن السلامة في الآلات يجب أن تتحسن في المقابل. ومع ذلك ، هناك حاجة أكبر للواضعين والمهندسين للاقتراب من هذه الأجزاء. لذلك من الضروري وضع برنامج قفل / وضع علامة مناسب قبل تنفيذ هذا النوع من العمل ، لا سيما عندما يتعذر تحقيق الحماية الكاملة بواسطة أجهزة أمان الماكينة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تصميم أنظمة النسخ الاحتياطي أو الطوارئ الكافية وابتكارها للتعامل مع المواقف التي يفشل فيها التحكم المبرمج لأي سبب ، على سبيل المثال ، أثناء فقدان مصدر الطاقة.
من المهم أن يتم وضع الماكينات بشكل صحيح في ورشة العمل مع وجود مساحات عمل واضحة جيدة لكل منها. هذا يساعد في الحفاظ على مستويات عالية من النظافة والترتيب. يجب أيضًا صيانة الآلات نفسها بشكل صحيح ويجب فحص أجهزة السلامة بشكل روتيني.
يعد التدبير المنزلي الجيد أمرًا ضروريًا ويجب إيلاء اهتمام خاص للحفاظ على نظافة الأرضيات. بدون التنظيف الروتيني ، ستصبح الأرضيات ملوثة بشدة من زيت الماكينة أو حبيبات البلاستيك المنسكبة. يجب أيضًا مراعاة وتوفير طرق العمل بما في ذلك الوسائل الآمنة للوصول إلى المناطق فوق مستوى الأرض.
كما يجب السماح بمسافات كافية لتخزين المواد الخام والسلع التامة الصنع ؛ يجب تحديد هذه المناطق بشكل واضح.
تعتبر المواد البلاستيكية عوازل كهربائية جيدة ، ولهذا السبب ، يمكن أن تتراكم الشحنات الإستاتيكية على الآلات التي تنتقل عليها الورقة أو الفيلم. يمكن أن يكون لهذه الشحنات احتمالية عالية بما يكفي للتسبب في وقوع حادث خطير أو العمل كمصادر للاشتعال. يجب استخدام المزيلات الثابتة لتقليل هذه الشحنات والأجزاء المعدنية المؤرضة أو المؤرضة بشكل صحيح.
على نحو متزايد ، تتم إعادة معالجة نفايات المواد البلاستيكية باستخدام المحببات والمزج مع المخزون الجديد. يجب أن تكون المحببات مغلقة تمامًا لمنع أي احتمال للوصول إلى الدوارات من خلال فتحات التفريغ والتغذية. يجب أن يكون تصميم فتحات التغذية على الآلات الكبيرة مثل منع دخول الجسم بالكامل. تعمل الدوارات بسرعة عالية ويجب عدم فك الأغطية حتى تستريح. عند تركيب أدوات الحماية المتشابكة ، يجب أن تمنع ملامسة الشفرات حتى تتوقف تمامًا.
مخاطر الحرائق والانفجارات
المواد البلاستيكية هي مواد قابلة للاحتراق ، على الرغم من أن البوليمرات ليست كلها تدعم الاحتراق. في شكل مسحوق ناعم ، يمكن أن يشكل الكثير منها تراكيز متفجرة في الهواء. عندما يكون هذا خطرًا ، يجب التحكم في المساحيق ، ويفضل أن يكون ذلك في نظام مغلق ، مع ألواح تنفيس كافية تنفث عند ضغط منخفض (حوالي 0.05 بار) إلى مكان آمن. النظافة الدقيقة ضرورية لمنع التراكم في غرف العمل التي قد تنتقل عبر الهواء وتسبب انفجارًا ثانويًا.
قد تتعرض البوليمرات للتحلل الحراري والتحلل الحراري في درجات حرارة لا تزيد كثيرًا عن درجات حرارة المعالجة العادية. في ظل هذه الظروف ، قد تتراكم ضغوط كافية في ماسورة الطارد ، على سبيل المثال ، لإخراج البلاستيك المصهور وأي سدادة بلاستيكية صلبة تسبب انسدادًا أوليًا.
تستخدم السوائل القابلة للاشتعال بشكل شائع في هذه الصناعة ، على سبيل المثال ، مثل الدهانات والمواد اللاصقة وعوامل التنظيف وفي اللحام بالمذيبات. تعمل راتنجات الألياف الزجاجية (البوليستر) أيضًا على تطوير أبخرة ستيرين قابلة للاشتعال. يجب تقليل مخزون هذه السوائل إلى الحد الأدنى في غرفة العمل وتخزينها في مكان آمن عندما لا تكون قيد الاستخدام. يجب أن تشتمل مناطق التخزين على أماكن آمنة في الهواء الطلق أو مخزن مقاوم للحريق.
يجب تخزين راتنجات البيروكسيدات المستخدمة في تصنيع البلاستيك المقوى بالزجاج (GRP) بشكل منفصل عن السوائل القابلة للاشتعال وغيرها من المواد القابلة للاحتراق وألا تتعرض لدرجات حرارة قصوى لأنها قابلة للانفجار عند تسخينها.
المخاطر الصحية
هناك عدد من المخاطر الصحية المحتملة المرتبطة بمعالجة البلاستيك. نادرًا ما يتم استخدام المواد البلاستيكية الخام بمفردها ويجب اتخاذ الاحتياطات المناسبة فيما يتعلق بالإضافات المستخدمة في التركيبات المختلفة. تشمل الإضافات المستخدمة صابون الرصاص في بولي كلوريد الفينيل وبعض الأصباغ العضوية والكادميوم.
هناك خطر كبير من التهاب الجلد من السوائل والمساحيق عادة من "المواد الكيميائية التفاعلية" مثل راتنجات الفينول فورمالدهايد (قبل التشابك) ، اليوريثان وراتنجات البوليستر غير المشبعة المستخدمة في إنتاج منتجات جي ار بي. يجب ارتداء ملابس واقية مناسبة.
من الممكن أن تتولد أبخرة من التحلل الحراري للبوليمرات أثناء المعالجة الساخنة. الضوابط الهندسية يمكن أن تقلل من المشكلة. ومع ذلك ، يجب توخي الحذر بشكل خاص لتجنب استنشاق منتجات الانحلال الحراري في ظل ظروف معاكسة ، مثل تطهير برميل الطارد. قد تكون شروط تهوية العادم المحلي جيدة ضرورية. حدثت مشاكل ، على سبيل المثال ، حيث تم التغلب على المشغلين بواسطة غاز حمض الهيدروكلوريك وعانوا من "حمى دخان البوليمر" بعد ارتفاع درجة حرارة PVC و polytetrafluorethylene (PTFE) ، على التوالي. يوضح الصندوق المصاحب بعض منتجات التحلل الكيميائي للبلاستيك.
الجدول 1. المنتجات المتطايرة من تحلل اللدائن (المكونات المرجعية) *
* أعيد طبعه من BIA 1997 ، بإذن.
يتعرض البلاستيك في العديد من القطاعات الصناعية للإجهاد الحراري. تتراوح درجات الحرارة من القيم المنخفضة نسبيًا في معالجة البلاستيك (على سبيل المثال ، 150 إلى 250 درجة مئوية) إلى الحالات القصوى ، على سبيل المثال ، عندما يتم لحام الصفائح المعدنية المطلية أو الأنابيب المطلية بالبلاستيك). والسؤال الذي يطرح نفسه باستمرار في مثل هذه الحالات هو ما إذا كانت التركيزات السامة لمنتجات الانحلال الحراري المتطايرة تحدث في مناطق العمل.
للإجابة على هذا السؤال ، يجب أولاً تحديد المواد المنبعثة ثم قياس التركيزات. في حين أن الخطوة الثانية ممكنة من حيث المبدأ ، فعادةً ما يتعذر تحديد منتجات الانحلال الحراري ذات الصلة في الحقل. لذلك ، يقوم معهد Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit (BIA) بفحص هذه المشكلة لسنوات ، وخلال العديد من الاختبارات المعملية حددت منتجات التحلل المتطايرة للمواد البلاستيكية. تم نشر نتائج اختبار الأنواع الفردية من البلاستيك (Lichtenstein and Quellmalz 1984 ، 1986a ، 1986b ، 1986c).
فيما يلي ملخص موجز للنتائج حتى الآن. الغرض من هذا الجدول هو أن يكون بمثابة مساعدة لجميع أولئك الذين يواجهون مهمة قياس تركيزات المواد الخطرة في مناطق العمل ذات الصلة. قد تكون منتجات التحلل المدرجة للبلاستيك الفردي بمثابة "مكونات مرجعية". ومع ذلك ، يجب أن نتذكر أن الانحلال الحراري قد يؤدي إلى خلائط شديدة التعقيد من المواد ، وتعتمد تركيباتها على العديد من العوامل.
وبالتالي لا يدعي الجدول أنه مكتمل فيما يتعلق بمنتجات الانحلال الحراري المدرجة كمكونات مرجعية (تم تحديدها جميعًا في التجارب المعملية). لا يمكن استبعاد حدوث مواد أخرى ذات مخاطر صحية محتملة. من المستحيل عمليا تسجيل جميع المواد التي تحدث بشكل كامل.
|
البلاستيك |
الاختصار |
المواد المتطايرة |
|
بوليوكسي ميثيلين |
POM |
الفورمالديهايد |
|
راتنجات الايبوكسي على أساس |
الفينول |
|
|
مطاط الكلوروبرين |
CR |
كلوروبرين (2-كلوروبوتا-1,3،XNUMX-ديين) ، |
|
البوليسترين |
PS |
الستايرين |
|
أكريلونيتريل - بوتادين - ستايرين- |
عضلات المعده |
ستيرين ، 1,3-بوتادين ، أكريلونيتريل |
|
كوبوليمر ستايرين أكريلونيتريل |
SAN |
أكريلونيتريل ، ستيرين |
|
بولي كربونات |
PC |
الفينول |
|
البولي فينيل كلورايد |
PVC |
كلوريد الهيدروجين والملدنات |
|
بولياميد 6 |
السلطة الفلسطينية 6 |
ه-كابرولاكتام |
|
بولياميد 66 |
السلطة الفلسطينية 66 |
سيكلوبنتانون ، |
|
بولي ايثيلين |
HDPE ، LDPE |
الهيدروكربونات الأليفاتية غير المشبعة ، |
|
بولي تترافلوروإيثيلين |
PTFE |
مشبع بالفلور غير مشبع |
|
ميتاكريلات |
PMMA |
ميثيل الميثاكريليت |
|
البولي يوريثين |
PUR |
اعتمادا على النوع ، متفاوتة على نطاق واسع |
|
البولي بروبلين |
PP |
أليفاتية غير مشبعة ومشبعة |
|
بوليبوتيلي إنترفثالات |
ببتب |
1,3-بوتادين ، بنزين |
|
بولي أكريلونيتريل |
PAN |
أكريلونيتريل ، سيانيد الهيدروجين2 |
|
خلات السليلوز |
CA |
حمض الخليك |
نوربرت ليختنشتاين
1 الاستخدام توقف.
2 لا يمكن اكتشافه باستخدام التقنية التحليلية المستخدمة (GC / MS) ولكنه معروف من الأدبيات.
هناك أيضًا خطر استنشاق أبخرة سامة من راتنجات معينة بالحرارة. يمكن أن يؤدي استنشاق الأيزوسيانات المستخدمة مع راتنجات البولي يوريثان إلى التهاب رئوي كيميائي وربو شديد ، وبمجرد توعية الأشخاص ، يجب نقلهم إلى عمل بديل. توجد مشكلة مماثلة مع راتنجات الفورمالديهايد. في كلا المثالين ، من الضروري وجود مستوى عالٍ من تهوية العادم المحلي. في تصنيع مواد GRP ، يتم إطلاق كميات كبيرة من بخار الستايرين ويجب أن يتم هذا العمل في ظروف جيدة التهوية العامة في غرفة العمل.
هناك أيضًا بعض المخاطر الشائعة في عدد من الصناعات. وتشمل هذه استخدام المذيبات للتخفيف أو للأغراض المذكورة سابقًا. تستخدم الهيدروكربونات المكلورة بشكل شائع للتنظيف والترابط وبدون تهوية كافية للعادم قد يعاني الأشخاص من التخدير.
يجب أن يتم التخلص من نفايات البلاستيك عن طريق الحرق في ظل ظروف محكومة بعناية ؛ على سبيل المثال ، يجب أن يكون PTFE واليوريتان في منطقة يتم فيها تنفيس الأدخنة إلى مكان آمن.
يتم الحصول على مستويات عالية جدًا من الضوضاء بشكل عام أثناء استخدام المحببات ، مما قد يؤدي إلى فقدان السمع للمشغلين والأشخاص الذين يعملون في مكان قريب. يمكن حصر هذا الخطر من خلال فصل هذا الجهاز عن مناطق العمل الأخرى. يفضل تقليل مستويات الضوضاء عند المصدر. تم تحقيق ذلك بنجاح من خلال طلاء المحبب بمادة مميتة للصوت وحواجز تركيب عند فتحة التغذية. قد يكون هناك أيضًا خطر على السمع الناتج عن الصوت المسموع الناتج عن آلات اللحام بالموجات فوق الصوتية كمرافقة عادية لطاقات الموجات فوق الصوتية. يمكن تصميم العبوات المناسبة لتقليل مستويات الضوضاء المستلمة ويمكن تشابكها لمنع المخاطر الميكانيكية. كحد أدنى من المعايير ، يجب على الأشخاص الذين يعملون في مناطق ذات مستويات ضوضاء عالية ارتداء حماية مناسبة للسمع ويجب أن يكون هناك برنامج مناسب للحفاظ على السمع ، بما في ذلك اختبار قياس السمع والتدريب.
الحروق أيضا تشكل خطرا. يمكن أن تكون بعض المواد المضافة والمحفزات لإنتاج البلاستيك ومعالجته شديدة التفاعل عند التلامس مع الهواء والماء وقد تسبب حروقًا كيميائية بسهولة. أينما يتم التعامل مع اللدائن الحرارية المنصهرة أو نقلها ، فهناك خطر تناثر المواد الساخنة والحروق والحروق الناتجة عن ذلك. قد تزداد شدة هذه الحروق بسبب ميل اللدائن الحرارية الساخنة ، مثل الشمع الساخن ، إلى الالتصاق بالجلد.
تعتبر البيروكسيدات العضوية من المواد المهيجة وقد تسبب العمى إذا تناثرت في العين. يجب ارتداء حماية مناسبة للعين.