تحويل المواد الخام

الفنون التطبيقية هي تصميم وصنع الأشياء اليومية التي تستخدم في حياتنا اليومية. تشمل الفنون التطبيقية المجالات الحرفية مثل الخزف، النسيج، والتصوير الفوتوغرافي، والعمل الخشبية، والأثاث، والنحت، والمجوهرات، والملابس، والأحذية، والزجاج، والسيراميك، والمعادن. والهدف من هذه الفنون هو تحويل المواد الخام إلى منتجات جميلة وجديدة وعملية.

خط التجميع هو نظام يستخدم في عمليات التصنيع لجمع المنتجات المختلفة وتجميعها في شكل نهائي. عادةً ما يتم تحويل المواد الخام إلى منتجات نهائية بمراحل متعددة خلال الإنتاج. ويحتوي خط التجميع على مجموعة من المحطات حيث يتم إجراء خطوات تجميع المنتجات في كل محطة، وتتمثل هذه الخطوات في تقليل الوقت المستخدم لنقل المنتجات وزيادة الإنتاجية.

ويرتكز عمل خط التجميع على العمل بطريقة مدروسة ومخططة تساعد على تسريع عملية التجميع وتحسين الإنتاجية، وذلك بوضع عمليات التصنيع المختلفة في ترتيب منطقي يتناسب مع نوعية وحجم المنتج. يمكن استخدام الآلات المتخصصة للعمليات الميكانيكية والإلكترونية في أغلب المراحل لضمان الدقة والجودة لإنتاج المنتج.

يمكن استخدام الفيمتو في إنتاج البلاستيك عن طريق تحويل المواد الخام البوليمرية إلى بوليمرات عالية الجودة باستخدام عملية البلمرة. وتستخدم مواد الفيمتو المعدلة بشكل خاص في الإنتاج الصناعي لعدد من البلاستيكات، مثل بولي فينيل كلورايد (PVC) وبولي إيثيلين تريفثالات (PET) والبولي كربونات (PC) وغيرها من البوليمرات الشائعة. كما تستخدم عملية الفيمتو الحرارة لإعادة تدوير البلاستيك المستخدم وتحولها إلى منتجات جديدة.

تقنية تصنيع البوليمرات اللاصقة هي عملية تصنيع يتم فيها تحويل المواد الخام البوليمرية إلى لصقات تستخدم في الصناعات المختلفة. يتم ذلك عن طريق إضافة المواد اللازمة إلى مفاعل البوليمرة وتفاعلها معًا لتشكيل البوليمر، ومن ثم يتم تصنيع اللصقات عن طريق خلط البوليمر المصنوع مع المواد الكيميائية اللازمة لها. هذه التقنية تستخدم في العديد من التطبيقات مثل الأدوات الطبية والأغذية والمواد الكيميائية.

تتضمن تقنيات التصنيع في صناعة البوليمرات:

1. تقنية البلمرة بالتفاعل الحراري: حيث يتم خلط المواد الخام وتسخينها مع إضافة عوامل مساعدة (مثل المحفزات) لتسريع دورة التفاعل الحراري بين المواد الخام لتحويلها إلى بوليمرات.

2. تقنية البلمرة بالإضافة التدريجية: حيث يتم إضافة المكونات تدريجياً إلى الوسط الحامل (مثل السوائل أو المذيبات) بمعدلات معينة وتحت شروط خاصة لحدوث التفاعلات الحركية بين المكونات الكيميائية، وبقدر ما يحدث التفاعل بقدر ما يتكون بوليمر أطول وأقوى.

3. تقنية البلمرة بالإشعاع: حيث يتم تعريض مواد البلمرة للإشعاعات المؤينة (مثل الأشعة فوق البنفسجية أو الإلكترونات)، مما يؤدي إلى حدوث عدة عمليات كيميائية تؤدي إلى تحويل المواد الخام إلى بوليمرات.

4. تقنية البلمرة بالضغط العالي: حيث يتم تعريض المواد الخام للضغط العالي ودرجات الحرارة العالية، مما يسهم في حدوث تفاعلات البلمرة وتشكيل نسيج بوليمري ثابت.

تختلف تقنيات التصنيع المستخدمة وفقاً لنوعية المادة الخام والمادة البوليمرية النهائية المراد الحصول عليها، وكذلك حسب الاستخدام النهائي للمادة البوليمرية.

توجد العديد من التكنولوجيا الجديدة في صناعة البوليمرات، منها:

1. تقنية البثق الثلاثي الأبعاد (3D Printing): وهي تقنية تستخدم في إنتاج المنتجات بطريقة ثلاثية الأبعاد، حيث يتم إيداع المواد الخام المناسبة في آلة البثق ثلاثية الأبعاد لإنتاج قطع معينة بتصميمات مختلفة.

2. تقنيات النانو (Nano Technology): وهي تقنية تستخدم لإنتاج البوليمرات عالية الأداء والخفيفة الوزن، حيث يتم تحويل المواد الخام إلى شكل نانومتري لزيادة سطح الاتصال وبالتالي زيادة خصائص المواد المنتجة.

3. تقنية البوليمر بالنفث (Blow Molding Technology): وهي تقنية تستخدم في إنتاج المنتجات البلاستيكية الخفيفة الوزن من خلال نفث الهواء على البوليمر المسخن في قالب معين.

4. تقنيات الرصف الحراري (Thermal Lamination Technology): وهي تقنية تستخدم في إنتاج الأغلفة البلاستيكية الملونة والمطبوعات، حيث يتم تثبيت الصورة أو اللون على الأغلفة البلاستيكية باستخدام الحرارة.

5. تقنية البوليمر الذاتي الشفاء (Self-Healing Polymer Technology): وهي تقنية تستخدم لإنتاج البوليمرات المقاومة للتآكل والتآكل البيولوجي، حيث يتم إضافة مواد معينة إلى البوليمرات لتساعد على الإصلاح الذاتي في حالة الضرر أو التآكل.

تتألف عملية إنتاج البوليمرات من عدة مراحل أساسية، وهي:

1- التحضير: يتم في هذه المرحلة جمع المواد الخام المستخدمة في إنتاج البوليمرات مثل المواد البترولية والمواد الكيميائية الأخرى.

2- البلمرة: يتم في هذه المرحلة تحويل المواد الخام إلى بوليمرات عن طريق عملية البلمرة، وهي عملية كيميائية تتم عن طريق تفاعل المواد الخام مع محفزات كيميائية خاصة.

3- التشكيل: يتم في هذه المرحلة تشكيل البوليمرات حسب الاستخدام المقصود، ويمكن تشكيلها بطرق مختلفة مثل الحقن والنفخ والضغط.

4- التشطيب: يتم في هذه المرحلة تنظيف وتعقيم البوليمرات وإضافة المواد اللازمة لتحسين خصائصها وتجهيزها للاستخدام.

تكنولوجيا الإنتاج للبوليمرات هي عملية إنتاج المواد البوليمرية من المواد الخام، وتشمل العمليات الرئيسية التالية:

1. تحويل المواد الخام إلى مواد مفيدة، مثل الإيثيلين والبروبيلين.

2. إضافة مواد مساعدة مثل المحفزات والمذيبات لتسريع العملية.

3. البلمرة، والتي تتمثل في إضافة المواد الخام إلى مفاعل البلمرة، حيث يتم تسخينها وتحريكها في درجات حرارة مرتفعة.

4. التحكم في العملية الكيميائية، والتي تتمثل في التحكم في درجة الحرارة والضغط والزمن.

5. التحكم في الصفات النهائية للبوليمرات، والتي تتمثل في إضافة مواد مساعدة لضبط الخصائص الميكانيكية والحرارية والكيميائية للبوليمرات النهائية.

تلعب الآلات والمعدات دورًا حاسمًا في الهندسة الصناعية الكهروكيميائية؛ حيث تستخدم هذه الآلات والمعدات في تحويل المواد الخام إلى منتجات كهروكيميائية قيمة بشكل أسرع وأكثر كفاءة. ومن بين الآلات والمعدات الأكثر استخدامًا في هذا المجال:

1. المفاعلات الكيميائية: تستخدم المفاعلات الكيميائية في هذا المجال لتحويل المواد الخام إلى منتجات كيميائية. وتتنوع مثل هذه المفاعلات بين المفاعلات المستمرة والدفقية.

2. نظم التنقية والتحليل: تستخدم نظم التنقية والتحليل المختلفة مثل التبخير والتحليل الغازي ونظم التنقية بالآلات المتطورة لتجزئة المنتجات وتنقيتها وتحديد مكوناتها الكيميائية الدقيقة.

3. معدات تحويل الطاقة: تستخدم معدات تحويل الطاقة مثل مضخات الطرد المركزي وأجهزة التبريد وغيرها من المعدات لتشغيل المفاعلات الكيميائية ونظم التنقية.

4. الأنابيب والعوامل المتعلقة بها: يستخدم الأنابيب المختلفة والمرشات والصمامات والقطع المتصلة بها لصناعة الكيماويات وتوصيلها وتفريغها.

5. التحكم والأتمتة: واحدة من المزايا الرئيسية للهندسة الكهروكيميائية هي قدرتها على استخدام التحكم والأتمتة في الآلات والمعدات. يساعد هذا في تحسين أداء المعدات وتقليل الأعطال وزيادة الإنتاجية.

تستطيع الصناعات الناشئة أن تستخدم في صناعة الخشب والورق من خلال:

1- استخدام التقنيات الحديثة في تحويل المواد الخام إلى منتجات عالية الجودة وبتكلفة منخفضة.

2- تحسين عمليات الإنتاج والتصنيع باستخدام التكنولوجيا الحديثة والأتمتة.

3- استخدام الطاقة المتجددة والمواد المستدامة في إنتاج المنتجات.

4- تطوير المنتجات والخدمات الجديدة التي تلبي احتياجات العملاء والأسواق المتغيرة.

5- توسيع الشبكات والعلاقات التجارية مع الموردين والعملاء والشركاء المحليين والدوليين.

6- تحسين عمليات التسويق والترويج وإنشاء قنوات بيع جديدة للمنتجات.

7- تطوير مهارات العاملين في هذه الصناعة من خلال التدريب والتعليم المستمر.