مقدمه ای بر پلاستیک ها و آشنایی با مواد پر کاربرد در تولید محصول پلاستیکی

مقدمه ای بر پلاستیک ها (مواد پر کاربرد در تولید محصول پلاستیکی) :

 

امروزه تصور زندگی بدون صنعت تولید محصول پلاستیکی بسیار ‏سخت و دشوار می باشد. درفعالیت های روزمره به کالاهای پلاستیکی همانند بطریها، عدسی‌های عینک، تلفن‌ها، نایلون‌ها و بسیاری از محصولات پلاستیکی دیگر وابسته‌ایم.

درهر صورت، بیش از یکصد سال از تاریخچه‌ی پلاستیک‌ها به شکل کنونی در زندگی ما نمی‌گذرد و صد سال پیش آنها به صورت امروزی وجود نداشته‌اند.

واژه پلاستیک دارای ریشه‌ی یونانی و مشتق از واژه یونانی Plastikos به معنی “شکل دادن یا جای دادن درون قالب برای قالب‌گیری” می باشد. انجمن صنعت تولید محصول پلاستیکی SPI یک توضیح بسیار دقیق‌تر و مشخص‌تری را در این خصوص ارائه می‌کند.

تعریف پلاستیک:

این انجمن، پلاستیک‌ها را به شرح زیر مشخص و تعریف می‌کند:

“هر یک از گروه‌های بزرگ و متفاوتی از مواد به طور کامل یا در بخشی از ساختار شیمیایی خود شامل ترکیباتی از کربن با اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن و یا سایر عناصر آلی و معدنی می‌باشند. به طوری که در حالت نهایی خود، حالت جامد به خود می‌گیرند و در چند مرحله از فرایند ساخت و تولید خود نیز، شکل مایع به خود می‌گیرند و در نتیجه قادر به تشکیل اجسامی سه بعدی در شکل‌های گوناگون می‌باشند که فرایند شکل دادن آن‌ها، نتیجه‌ی استفاده از گروه‌های مواد به طور منفرد یا متصل شده به هم در کنار یکدیگر تحت تأثیر حرارت و فشار می‌باشد.”

‏یک شیمیدان انگلیسی به نام جوزف پریستلی (Joseph Priestley)، اولین بار واژه‌ی لاستیک Rubber ‏را متداول کرد، پس از اینکه او متوجه شد که تکه‌ای از لاتکس طبیعی به خوبی، نوشته‌های مدادی را پاک می‌کند.

لاستیک طبیعی را در گروه بزرگی از پلیمرها موسوم به “الاستومرها یا کشپارها Elastomers ” می توان جای داد. الاستومرها، مواد پلیمری طبیعی یا سنتتیک می‌باشند که تا حد %۲۰۰۰ طول اولیه‌ی خود و در دمای اتاق می‌توانند کشیده شوند و تقریبا به طور سریعی به طول اولیه‌ی خود برگردند.

 

مواد پلیمری ( Polymer Materials ) :

– الاستومرها (کائوچو) (Elastomers ):

از پلیمرهای بسیار مهم بوده که به دو گروه طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند:

الف) کائوچوی طبیعی:

جسمی است کاملا کشسان (الاستیک) که از شیره‌ی درختی واقع در مناطق گرمسیری بدست می‌آید (لاتکس). لاتکس مایعی سفید رنگ است که ۳۰ تا ۴۵ درصد کائوچو دارد، لذا باید از آن استعمال شود. کائوچوی طبیعی بدست آمده از لاتکس حاوی ۹۳% متیل بوتادی ان یا ایزوپرن است که در ساخت قطعاتی مانند دستکش ظرفشویی و پستانک یا سر شیشه شیر، از آن استفاده می‌شود.

ب) کائوچوی مصنوعی:

به روش پلیمر شدن تولید می‌شوند؛ مانند کائوچوی مصنوعی ایزوبوتیلن.

در صنعت تولید محصول پلاستیکی، الاستومرهای پر کاربرد عبارتند از:

• Polyisoprene (natural rubber) لاستیک طبیعی
• Butyl بوتیل
• Nitrile نیتریل
• Neoprene نئوپرن
• Ethylene-Propylene اتیلن – پروپیلن
• Hypalon هیپالن
• Silicone سیلیکن

 

– ترموست‌ها ( Termosets ) :

 

ترموست‌ها پلاستیک‌هایی هستند که در فرایند تولید محصول پلاستیکی، پس از پخت و شکل‌گیری، دیگر نمی‌توان با استفاده از حرارت شکل آنها را تغیر داد. این دسته دارای سختی بالا، سفتی، مقاومت در برابر حرارت و حلال های شیمیایی و مقاومت الکتریکی بالایی هستند.

مواد ترموست‌ بر خلاف ترموپلاست‌ها از لحاظ شیمیایی پایدار نبوده و فعالند و با گذشت زمان در آن‌ها اتصالات عرضی ایجاد می‌شود. معمولا به ترموست‌ها مواد افزودنی از جمله : خاک اره، خاک رس، خاک چینی و الیاف پنبه اضافه می‌کنند.

انواع ترموست‌ها معمولا شکننده هستند اما لاستیک با آنکه یک ترموست می باشد به علت وجود اتصالات عرضی در مولکول‌های زنجیره‌ای آن که به آن “ولگانیزه” می‌گویند و عامل ایجاد اتصال آن گوگرد است، شکننده نبوده و آوای حرکت داشته و کاملا ارتجاعی است.

در صنعت تولید محصول پلاستیکی، ترموست‌های رایج عبارتند از:

• Epoxies EP اپوکسی‌ها
• Unsaturated Polyesters UP پلی‌استرهای اشباع نشده
• Phenolics PF فنولی‌ها
• Urea Formaldehyde UF اوره فرمالدهید
• Melamine Formaldehyde MF ملامین فرمالدهید
• Alkyds AMC آلکیدها

 – ترموپلاست ها ( Termoplastics ) :

مواد پلاستیکی هستند که در صنعت تولید محصول پلاستیکی، توسط حرارت به مایع تبدیل می‌شوند و پس از شکل‌گیری و حذف گرما شکل نهایی خود را می‌یابند. ترموپلاست‌ها را می توان، بارها ذوب کرده و تغییر فرم داد.

در حالت مذاب، ترموپلاستیک‌ها به روش های گوناگونی شکل و فرم داده می‌شوند. مهم‌ترین این روش‌ها عبارتند از: ترمو فرمینگ Thermoforming، اکستروژن extrusion، تزریق پلاستیک injection molding.

مهم‌ترین تفاوت ترموست‌ها با ترموپلاست‌ها برای تولید محصول پلاستیکی:

الف) ترموپلاست‌ها (پلاستیک های گرما نرم): یعنی پلاستیک هایی که در اثر حرارت نرم شده و در اثر از دست دادن حرارت سخت می‌شوند و در اثر گرما دوباره مذاب می‌گردند. مثل: نایلون.

ب) ترموست‌ها (پلاستیک های گرما سخت): منظور پلاستیک هایی که برای اولین بار در اثر حرارت شکل پودری آنها به قطعه ای یک پارچه تبدیل می‌شود، اما این قطعه دیگر هرگز توسط گرما ذوب نخواهد شد؛ مانند: ملامین، باکالیت. (به علت وجود پیوندهای عرضی و شبکه‌ی سه بعدی)

خانواده‌ی ترموپلاست‌ها (Thermoplastic groups):

• ( پلی الفین ها ) Polyolefines :

در فرآیندهای تولید محصول پلاستیکی به ویژه محصولاتی که در زندگی روزمره بیشترین برخورد را با آن‌ها داریم، این نوع پلیمرها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند:

الف- پلی اتیلن: به دو دسته با چگالی کم (Low Density Polyethylene (LDPE  و با چگالی بالا High Density Polyethylene (HDPE) تقسیم می‌شود.

ب- پلی پروپیلن (Polypropylene (PP

الف) پلاستیک پلی اتیلن (PE) :

پلاستیکی است ارزان و سبک که مصارف بسیار زیادی دارد. یک نوع از آن که با وزن مولکولی زیاد تولید می‌شود، دارای سختی بالایی بوده و در برابر سایش مقاوم است و در صنعت تولید محصول پلاستیکی مانند تولید قطعات اتصال زانو و پزشکی کاربرد دارد.

همچنین تولید فیلم، صنعت بسته‌بندی، پوشش کاغذ، لوازم آشپزخانه، آزمایشگاه، اسباب بازی، انواع ظروف بادی و تزریقی و ظروف مقاوم در برابر مواد شیمیایی خورنده نظیر اسید فلوئویدریک (HF) و آمونیاک (NH3) کاربرد دارد. برای افزایش مقاومت پلی اتیلن در مقابل هوازدگی و اشعه ماوراء بنفش معمولا ۲% دوده به آن اضافه می‌کنند.

ب) پلاستیک پلی پروپیلن (PP) :

سبک ترین پلاستیک تولید شده می‌باشد (۰/۹ g/cm³) که خواص آن شبیه پلی اتیلن بوده اما سخت و دمای نرم شدن آن بیشتر است.

برای تولید محصول پلاستیکی ناچار به شناخت خواص فیزیکی و شیمیایی و رفتار مواد پلاستیک هستیم که در زیر به صورت خلاصه به برخی از این خواص در پلی‌اتیلن‌های سبک و سنگین و پلی‌پروپیلن‌ها اشاره می‌کنیم:

 :(Thermoplastic Low Density Polyethylene (LDPE

Thermoplastic

Property ( ویژگی )          Value in metric unit       Value in US unit

Density (چگالی ) ۰.۹۲ *۱۰³        kg/m³   ۵۷.۴     lb/ft³

Modulus of elasticity (مدول الاستیسیته )    ۰.۲۹     GPa      ۴۲        ksi

Tensile strength (مقاومت کششی ) ۱۷        MPa     ۲۵۰۰    psi

Elongation (ازدیاد طول )  ۵۰۰  %         ۵۰۰ %

Flexural strength ( مقاومت خمشی )           ۱۴        MPa     ۲۰۰۰    psi

Thermal expansion (20 C (انبساط حرارتی )          ۱۶*۱۰-۵           C¹     ۹*۱۰-۵ in/ (in* F)

Thermal conductivity (رسانش گرمایی )      ۰.۳۳     W/(m*K)          ۲.۲۹     BTU*in/(hr*ft²* F)

Melting point نقطه ذوب        ۱۲۰  C   ۲۴۸      F

Maximum work temperature (ماکسیمم دمای کاری )           ۹۰ C   ۱۹۴      F

Electric resistivity (مقاومت الکتریکی )  ۱۰۱۳-۱۰۱۶       Ohm*m            ۱۰۱۵-۱۰۱۸       Ohm*cm

Dielectric constant (ثابت دی الکتریک ) ۲.۳  –      ۲.۳  –

• Good impact strength; (استحکام برخورد – خوب )
• Good chemical resistance;( پایداری شیمیایی – خوب )
• Good flexibility; ( انعطاف پذیری – خوب )
• Poor UV resistance;(پایداری در برابر اشعه ماورائ بنفش – ضعیف )
• Good hot formability. (شکل پذیری گرم – خوب )

:Thermoplastic High Density Polyethylene (HDPE)

Thermoplastic

Property ( ویژگی )          Value in metric unit       Value in US unit

Density   (چگالی )            ۰.۹۵ *۱۰³         kg/m³   ۵۹.۳     lb/ft³

Modulus of elasticity (مدول الاستیسیته )    ۱.۸۶     GPa      ۲۷۰      ksi

Tensile strength (مقاومت کششی ) ۳۱        MPa     ۴۵۰۰    psi

Elongation (ازدیاد طول )  ۱۰۰      %         ۱۰۰      %

Flexural strength ( مقاومت خمشی )           ۴۰        MPa     ۵۸۰۰    psi

Thermal expansion (20C) انبساط حرارتی )          ۱۲.۶*۱۰-۵        C¹     ۷*۱۰-۵ in/(in*F)

Thermal conductivity (رسانش گرمایی )      ۰.۴۸     W/(m*K)          ۳.۳۳     BTU*in/(hr*ft²*F)

Melting point ( نقطه ذوب )          ۱۳۰      C        ۲۶۶     F

Maximum work temperature (ماکسیمم دمای کاری )           ۱۲۰   C        ۲۴۸     F

Electric resistivity ( مقاومت الکتریکی )        ۱۰۱۳-۱۰۱۶       Ohm*m            ۱۰۱۵-۱۰۱۸       Ohm*cm

Dielectric constant ( ثابت دی الکتریک )      ۲.۴  –           ۲.۴  –

• Goog strength; ( استحکام – خوب )
• Good impact strength; ( استحکام برخورد – خوب )
• Good chemical resistance; ( پایداری شیمیایی – خوب )
• Good stiffness; ( سختی و سفتی – خوب )
• Poor UV resistance. ( پایداری در برابر اشعه ماورائ بنفش – ضعیف )

:Thermoplastic Polypropylene (PP)

(submitted by the website administration)

Thermoplastic

Polypropylene (PP)

Property( ویژگی )          Value in metric unit       Value in US unit

Density (چگالی )            ۰.۹۱ *۱۰³         kg/m³   ۵۶.۸     lb/ft³

Modulus of elasticity (مدول الاستیسیته )    ۱.۳۶     GPa      ۱۹۵      ksi

Tensile strength (مقاومت کششی ) ۳۷        MPa     ۵۳۰۰    psi

Elongation (ازدیاد طول )  ۳۵۰  %         ۳۵۰  %

Flexural strength ( مقاومت خمشی )           ۴۹        MPa     ۷۰۰۰    psi

Thermal expansion (20 C) انبساط حرارتی )          ۹۰*۱۰-۶           C     ۵۰*۱۰-۶           in/(in* F)

Thermal conductivity (رسانش گرمایی )      ۰.۱۶     W/(m*K)          ۱.۱۱     BTU*in/(hr*ft²*F)

Melting point ( نقطه ذوب )          -۱۰       C        ۱۴        F

Maximum work temperature ( ماکسیمم دمای کاری )           ۱۵۰      C        ۳۰۲      F

Electric resistivity ( مقاومت الکتریکی )        ۱۰۷ -۱۰۹          Ohm*m            ۱۰۹ -۱۰۱۱        Ohm*cm

Dielectric constant ( ثابت دی الکتریک )      ۲.۴       –           ۲.۴       –

• Good chemical resistance; ( پایداری شیمیایی – خوب )
• Good fatigue resistance; (استحکام خستگی – خوب )
• Good heat resistance.(مقاومت حرارتی –خوب )

 

– پلی‌استایرن‌ها Polystyrenics :

 

پلاستیکی روشن، سخت و شکننده است که از آن اسفنج (استایروفوم) تهیه کرده که دارای وزن حجمی کمی بوده و عایق مناسبی به حساب می‌آید و به علت محبوس شدن گازها در آن ضریب هدایت حرارتی پایین داشته و در صنایع عایق ساختمانی یا صنایع برودتی (یخچال‌ها و سردخانه‌ها) کاربرد دارد.

در زیر به خواص و رفتارهای یکی از رایج‌ترین انواع پلی‌استایرن‌ها در تولید محصول پلاستیکی می‌پردازیم:

Thermoplastic Acrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS)

Thermoplastic

Property( ویژگی )    Value in metric unit       Value in US unit

Density (چگالی )   ۱.۰۵ *۱۰³         kg/m³   ۶۵.۵     lb/ft³

Modulus of elasticity (مدول الاستیسیته )    ۲.۴۵     GPa      ۳۵۰      ksi

Tensile strength (مقاومت کششی ) ۴۵        MPa     ۶۵۰۰    psi

Elongation (ازدیاد طول )  ۳۳   %         ۳۳  %

Flexural strength  ( مقاومت خمشی )           ۷۰        MPa     ۱۰۰۰۰  psi

Thermal expansion 20 C ( انبساط حرارتی )          ۹۰*۱۰-۶           C    ۵۰*۱۰-۶           in/(in* F)

Thermal conductivity (رسانش گرمایی )      ۰.۲۵     W/(m*K)          ۱.۷۳     BTU*in/(hr*ft²*F)

Melting point نقطه ذوب       ۱۰۰      C        ۲۱۲     F

Maximum work temperature (ماکسیمم دمای کاری )           ۷۰        C        ۱۵۸      F

Electric resistivity (مقاومت الکتریکی )        ۱۰۸      Ohm*m            ۱۰۱۰    Ohm*cm

Dielectric constant (ثابت دی الکتریک )      ۲.۴       –           ۲.۴       –

• Good rigidity; (صلبیت و انعطاف ناپذیری –خوب )
• Good abrasion resistance; (مقاومت سایشی – خوب )
• Good resistance to low temperatures; (استحکام خوب در دمای پایین )
• High creep resistance; (خزش بالا )
• Good dimensional stability.( ثبات اندازه – خوب )

 

– پلیمرهای وینیلی Vinil Polymers :

 

الف) پلی ونیل کلراید (P.V.C) :

در دو نوع عمده تولید می‌شود: اول، نوع غیر نرم P.V.C که سخت و شکننده بوده و مقاومت آن در برابر ضربه کم است؛ مانند انواع لوله ها و اتصالات پلاستیکی مورد استفاده در ساختمان و یا ورق‌های خشک P.V.C و دوم، نوع نرم آن که بر اثر افزودن مواد نرم کننده، نرم و ارتجاعی شده است و در تولید انواع شیلنگ، پرده حمام، بارانی و فیلم‌های بسته بندی مناسب است. (ماده نرم کننده = دی اکتیل فتالات)

ب) پلی ونیل استات (P.V.A) :

همان چسب مصرفی معروف است که در ساخت لوازم خانگی استفاده می‌شود.

پ) پلی وینیل بوتیرال (P.V.B) :

چسبی است که در چسباندن شیشه‌های ایمنی خودروها استفاده می‌شود.

Thermoplastic Polyvinyl Chloride (PVC)

Thermoplastic

Property ( ویژگی )          Value in metric unit       Value in US unit

Density (چگالی )            ۱.۴۴ *۱۰³         kg/m³   ۸۹.۹     lb/ft³

Modulus of elasticity (مدول الاستیسیته )    ۳.۳۲     GPa      ۴۷۵      ksi

Tensile strength (مقاومت کششی ) ۴۷        MPa     ۶۷۰۰    psi

Elongation (ازدیاد طول )  ۶۰        %         ۶۰        %

Flexural strength ( مقاومت خمشی )           ۹۱        MPa     ۱۳۰۰۰  psi

Thermal expansion (20 C) انبساط حرارتی )          ۷۵*۱۰-۶           C     ۴۲*۱۰-۶           in/(in* F)

Thermal conductivity (رسانش گرمایی )      ۰.۱۸     W/(m*K)          ۱.۲۵     BTU*in/(hr*ft²*F)

Melting point نقطه ذوب     ۸۷   C    ۱۸۹     F

Maximum work temperature  (ماکسیمم دمای کاری )           ۸۰       C        ۱۷۶      F

Electric resistivity  (مقاومت الکتریکی )        ۱۰۶      Ohm*m            ۱۰۸      Ohm*cm

Dielectric constant (ثابت دی الکتریک )      ۴          –           ۴          –

• بنا بر نوع فرمولاسیون ممکن است سخت یا نرم باشد
• High density; ( چگالی بالا )
• Environmentally durable; ( دوام محیطی )
•  ممکن است در حین کرم کردن گاز کلر و هیدرو کلریک اسید متصاعد کند

 

– پلاستیک های آکریلیکی ( Acrylics ) :

 

نام تجاری آنها “پلاکسی گلاس” یا “لوسیت” می‌باشد. شفاف بوده و بهتر از شیشه نور را از خود عبور می‌دهد و در صنعت تولید محصول پلاستیکی از آن در ساخت تابلوی علائم، چراغ عقب اتومبیل استفاده می‌شود. مقاومت آن در برابر اشعه‌ی ماوراء بنفش خوب اما در برابر خراش و سایش ضعیف است.

(Thermoplastic Polymethylmethacrylate (PMMA

Thermoplastic

Polymethylmethacrylate (PMMA)

Property  ( ویژگی )          Value in metric unit       Value in US unit

Density (چگالی )            ۱.۱۹ *۱۰³         kg/m³   ۷۴.۳     lb/ft³

Modulus of elasticity (مدول الاستیسیته )    ۲.۷۷     GPa      ۴۰۰      ksi

Tensile strength (مقاومت کششی ) ۶۱        MPa     ۹۰۰۰    psi

Elongation (ازدیاد طول )  ۴  %         ۴   %

Flexural strength ( مقاومت خمشی )           ۱۰۳      MPa     ۱۵۰۰۰  psi

Thermal expansion  ۲۰ C) انبساط حرارتی )          ۶۵*۱۰-۶           C   ۳۶*۱۰-۶           in/(in*F

Thermal conductivity (رسانش گرمایی )      ۰.۲۱     W/(m*K)          ۱.۴۶     BTU*in/(hr*ft²*F)

Melting point نقطه ذوب    ۱۰۰ C   ۲۱۲      F

Maximum work temperature (ماکسیمم دمای کاری )           ۱۰۰  C  ۲۱۲   F

Electric resistivity (مقاومت الکتریکی )    ۱۰۶-۱۰۸           Ohm*m            ۱۰۸-۱۰۱۰         Ohm*cm

Dielectric constant (ثابت دی الکتریک )      ۲.۷       –           ۲.۷       –

• Good weather resistance;( مقاومت در برابر عوامل محیطی آب و هوا )
• High strength; ( استحکام بالا )
• Transparent. ( شفاف )

 

– پلیمرهای فلوئوردار ( Fluoropolymers ):

 

با افزودن یک یا چند اتم فلوئور به مولکول “وینیل” پلاستیک‌هایی نسوز، مقاوم در برابر حلال‌ها و مقاوم در برابر عوامل جوی و ماوراء بنفش ایجاد می‌شود. (برخلاف پلیمرهای تکراردار)

در تولید محصول پلاستیکی از انواع این طبقه از پلاستیک‌ها استفاده می‌شود:

الف) پلی وینیل فلوراید (P.V.F) :

پلاستیکی دارای ویژگی‌های عالی، مقاومت کششی بالا و مقاوم در برابر دما و سایش.

ب) پلی تترا فلورواتیلن (P.T.F.E) :

به نام تفلون مشهور است و ماده‌ای کدر رنگ است که تا دمای ۲۵۰ درجه سانتیگراد حرارت را به خوبی تحمل نموده، ظریب اصطکاک آن بسیار پایین بوده و در برابر عوامل شیمیایی خورنده، کاملا مقاوم است. بیشترین کاربرد این دسته در پوشش ظروف آشپزخانه و واشرهای لوله کشی می‌باشد.

ج) A.B.S :

کوپلیمری سخت و چقر که از آن برای لوله‌کشی پساب و فاضلاب، دسته‌ی ابزار و پایه‌ی مبلمان استفاده می شود.

Thermoplastic Polytetrafluoroethylene (PTFE)

Thermoplastic

Property( ویژگی )          Value in metric unit       Value in US unit

Density (چگالی )            ۲.۱۷ *۱۰³         kg/m³   ۱۳۵.۵   lb/ft³

Modulus of elasticity (مدول الاستیسیته )    ۰.۴۹     GPa      ۶۹        ksi

Tensile strength (مقاومت کششی ) ۲۴        MPa     ۳۵۰۰    psi

Elongation (ازدیاد طول )  ۳۰۰      %         ۳۰۰      %

Flexural strength ( مقاومت خمشی )           ۳۳        MPa     ۴۸۰۰    psi

Thermal expansion (20 C) انبساط حرارتی )          ۹۵*۱۰-۶           C     ۵۳*۱۰-۶           in/(in* F)

Thermal conductivity (رسانش گرمایی )      ۰.۲۵     W/(m*K)          ۱.۷۳     BTU*in/(hr*ft²* F)

Melting point نقطه ذوب ) )          ۲۷        C        ۸۱       F

Maximum work temperature (ماکسیمم دمای کاری )           ۲۶۰     C        ۵۰۰      F

Electric resistivity (مقاومت الکتریکی )        ۲.۱    –           ۲.۱       –

• Excellent anti-friction properties; (خواص ضد ساسشی – عالی )
• Excellent chemical resistance; (پایداری شیمیایی – عالی )
• Excellent high temperature resistance; ( پایداری در دمای بالا – عالی )
• Very good low temperature toughness; (سختی و چقرمگی د دماهای پایین – بسیار خوب )
• Very good weather resistance; (پایداری در شرایط آب و هوایی – بسیار خوب )
• High dielectric strength (up to 100 kV/mm).( پایداری دی الکتریک بالا )

 

– پلی استر ( Polyester ):

 

پلی استرها از متراکم شدن دی اسیدها با دی‌الها یا پلی‌الها بدست می‌آیند. دی اسیدها می‌توانند آلیفاتیک یا آروماتیک باشند. تهیه پلی استر، جزو “پلیمریزاسیون مرحله‌ای یا تراکمی” می‌باشد.

اگر در جریان واکنش پلیمریزاسیون، به همراه پلیمر، مواد دیگری با اجرام مولکولی پایین تشکیل شوند و تغییر در ترکیب عنصری ساختمانی پلیمر حاصل شود، پلیمریزاسیون از نوع مرحله‌ای یا تراکمی بوده و منومرهای که بدین ترتیب پلیمریزه می‌شوند، حاوی دو و یا چند گروه عاملی‌اند.

اگر چه فرم های مختلفی برای پلی استرها وجود دارد ولی در تولید محصول پلاستیکی برای بسته بندی مایعات معمولا از پلی استر نوع پلی اتیلن ترفتالات (PET) استفاده می‌شود. فرم های دیگر پلی استر که به صورت طبیعی وجود دارند را می توان در پوسته‌ی خارجی گیاهان یافت که کیفیت آن‌ها به خوبی پلی استرهای مصنوعی (مانند پلی کربنات ها) می باشد.

پلی استرها به فرم‌های بی‌شماری تشکیل می‌شوند. به عنوان مثال پلی استری چون یک ترموپلاستیک (Thermoplastic) ممکن است گرم شود و به فرم‌های مختلفی مانند نخ‌ها (Fibers)، ورق ها (Sheets) و اشکال سه بعدی (Three Dimensional Shapes) در بیاید. پلی استرها همچنین برای تولید بطری‌ها (Bottles)، فیلم‌ها (Films)، تارپولین (Tarpaulins)، نمایش دهنده کریستال‌های مایع (Liquid Crystal Displays)، هولوگرام‌ها، صافی‌ها (Filters)، لایه‌های عایق (Dielectric Film) و … استفاده می‌شوند.

بصورت الیاف، جهت تهیه انواع لباسها، نخ لاستیک، بصورت لایه برای تهیه‌ی نوار ضبط صوت و فیلم بکار می‌رود.

Thermoplastic Polyethylene Terephtalate PET

Thermoplastic

Property( ویژگی )          Value in metric unit       Value in US unit

Density (چگالی )            ۱.۳۵ *۱۰³         kg/m³   ۸۴.۳     lb/ft³

Modulus of elasticity (مدول الاستیسیته )    ۳.۵       GPa      ۵۰۰      ksi

Tensile strength (مقاومت کششی ) ۶۱        MPa     ۸۸۰۰    psi

Elongation (ازدیاد طول )  ۱۷۰      %         ۱۷۰      %

Flexural strength ( مقاومت خمشی )

۱۰۵      MPa     ۱۵۰۰۰  psi

Thermal expansion (20 C) انبساط حرارتی )          ۷۰*۱۰-۶          C     ۳۹*۱۰-۶           in/   in* F)

Thermal conductivity (رسانش گرمایی )      ۰.۱۵     W/(m*K)          ۱.۰۴     BTU*in/(hr*ft²*  F)

Melting point نقطه ذوب         ۸۰  C   ۱۷۶      F

Maximum work temperature (ماکسیمم دمای کاری )           ۱۲۰     C        ۲۵۰       F

Electric resistivity (مقاومت الکتریکی )        ۳.۹       –           ۳.۹       –

• Hugh strength; ( استحکام بالا )
• High rigidity; ( صلبیت و سختی بالا )
• Excellent processing properties; ( خواص تولیدی عالی )
• Good weather resistance. (ماندگاری در محیط – خوب )

– نایلون پلی آمید Polyamides (Nylons):

 

به گروهی از پلیمرها اطلاق می‌گردد که در مونومر آنها نیتروژن وجود دارد. دارای استحکام بالا و مقاومت به سایش خوب بوده و به علت ضریب اصطکاک پایین در قطعات درگیر ماشین مانند دنده ها و ساچمه ها و … کاربرد دارند. نایلون‌ها همچنین در تولید الیاف مصنوعی استفاده می شوند. (انواع البسه و جوراب) و می توانند تا ۸% وزن خود رطوبت جذب نمایند.

Thermoplastic Polyamide Nylon 6

Thermoplastic

Property( ویژگی )          Value in metric unit       Value in US unit

Density (چگالی )            ۱.۱۳ *۱۰³         kg/m³   ۷۰.۵     lb/ft³

Modulus of elasticity (مدول الاستیسیته )    ۲.۹۵     GPa      ۴۲۰      ksi

Tensile strength (مقاومت کششی ) ۱۰۰      MPa     ۱۴۵۰۰  psi

Elongation (ازدیاد طول )  ۶۰        %         ۶۰        %

Flexural strength ( مقاومت خمشی )           ۹۱        MPa     ۱۳۰۰۰  psi

Thermal expansion 20 C انبساط حرارتی           ۶۶*۱۰-۶           C     ۳۷*۱۰-۶           in/(in*   F)

Thermal conductivity (رسانش گرمایی )      ۰.۲۵     W/(m*K)          ۱.۷۳     BTU*in/(hr*ft²*  F)

Melting point نقطه ذوب    ۵۰   C ۱۲۲   F

Maximum work temperature (ماکسیمم دمای کاری )           ۱۱۰      C        ۲۳۰      F

Electric resistivity (مقاومت الکتریکی )        ۱۰۴ -۱۰۷          Ohm*m            ۱۰۶ -۱۰۹          Ohm*cm

Dielectric constant (ثابت دی الکتریک )      ۴.۵   –           ۴.۵ –

• Very high toughness; ( چقرمگی بسیار بالا )
• Good chemical resistance;(پایداری شیمیایی- خوب )
• Good thermal resistance; ( مقاومت و پایداری حرارتی – خوب )

 

– پلی‌آمید Thermoplastic Polyimide) PI):

 

Thermoplastic Polyimide PI

Property ( ویژگی )          Value in metric unit       Value in US unit

Density (چگالی )            ۱.۳۸ *۱۰³         kg/m³   ۸۶.۱     lb/ft³

Modulus of elasticity (مدول الاستیسیته )    ۳.۱       GPa      ۴۴۰      ksi

Tensile strength (مقاومت کششی ) ۹۶        MPa     ۱۴۰۰۰  psi

Elongation (ازدیاد طول )  ۷   %         ۷    %

Flexural strength ( مقاومت خمشی )           ۱۴۳      MPa     ۲۱۰۰۰  psi

Thermal expansion 20 C (انبساط حرارتی )          ۴۳*۱۰-۶           C     ۲۴*۱۰-۶           in/(in* F)

Thermal conductivity (رسانش گرمایی )      ۰.۴۰     W/(m*K)          ۲.۷۷     BTU*in/(hr*ft²*  F)

Melting point نقطه ذوب       ۳۲۰ C   ۶۰۸      F

Maximum work temperature (ماکسیمم دمای کاری )           ۳۸۰    C  ۷۲۰   F

Electric resistivity (مقاومت الکتریکی )        ۳.۵    –           ۳.۵     –

• Excellent rigidity; ( صلبیت – عالی )
• Very high strength; ( استحکام بسیار بالا )
• Very high toughness; ( چقرمگی بالا )
• Excellent thermal resistance; ( مقاومت و استحکام حرارتی بالا )
• High resistance to ionizing radiation. ( مقاومت بالا در برابر تابپش یونیزه کننده )

 

– پلی استال (POM):

 

در تولید محصول پلاستیکی باید توجه داشت که پلی استال‌ها دارای سختی بالا، با دوام و خاصیت فنری زیاد، با ثبات اندازه‌ی ابعادی خوب ،دارای استحکام ضربه‌ی بالا در دما های بسیار پایین، می‌باشند. کاربرد آن‌ها در ساخت چرخ‌دنده‌ها، یاطاقان‌ها، متعلقات پمپ‌ها، شیرها و بدنه‌ی پمپ‌ها و صنعت اتومبیل است.

 

– پلی کربنات Polycarbonate) PC):

 

ماده‌ای شفاف، چقر، مقاوم به حرارت و دارای ثبات ابعادی بالا می‌باشند. در صنعت تولید محصول پلاستیکی کاربرد آن در تولید کلاه‌های ایمنی سخت، پیچ و مهره و پره‌ی پمپ و قاب‌های تزئینی می‌باشد.

Thermoplastic Polycarbonate PC

Thermoplastic

Property ( ویژگی )          Value in metric unit       Value in US unit

Density (چگالی )            ۱.۲۰ *۱۰³         kg/m³   ۷۴.۹     lb/ft³

Modulus of elasticity (مدول الاستیسیته )    ۲.۳۰     GPa      ۳۳۰      ksi

Tensile strength (مقاومت کششی ) ۶۸        MPa     ۹۸۰۰    psi

Elongation (ازدیاد طول )  ۱۳۰%         ۱۳۰ %

Flexural strength ( مقاومت خمشی )           ۹۵        MPa     ۱۳۵۰۰  psi

Thermal expansion 20 C (انبساط حرارتی )          ۶۶*۱۰-۶           C     ۳۷*۱۰-۶           in/(in* F)

Thermal conductivity (رسانش گرمایی )      ۰.۲۰     W/(m*K)          ۱.۳۹     BTU*in/ hr*ft²* F)

Melting point نقطه ذوب   ۱۵۰ C   ۳۰۲     F

Maximum work temperature  (ماکسیمم دمای کاری )           ۱۲۰     C        ۲۵۰      F

Electric resistivity (مقاومت الکتریکی )        ۱۰۸      Ohm*m            ۱۰۱۰    Ohm*cm

Dielectric constant (ثابت دی الکتریک )      ۳.۰       –           ۳.۰       –

• High strength; (استحکام بالا )
• High stiffness; ( سفتی بالا )
• High toughness; ( دوام وچقرمگی بالا )
• Good thermal resistance; ( استحکام حرارتی بالا )
• Transparent. (شفاف )

– پلی سولفان (Polysulfone):

 

دارای سختی و چقری بوده و در برابر حرارت مقاومند. ضد شعله بوده به نحوی که حتی خود، به خوبی شعله را خاموش می‌کنند.

Thermoplastic Polysulfone (PSF)

Thermoplastic

Property ( ویژگی )          Value in metric unit       Value in US unit

Density (چگالی )            ۱.۲۵ *۱۰³         kg/m³   ۷۸.۰     lb/ft³

Modulus of elasticity (مدول الاستیسیته )    ۲.۶۱     GPa      ۳۷۵      ksi

Tensile strength (مقاومت کششی ) ۶۸        MPa     ۹۸۰۰    psi

Elongation (ازدیاد طول )  ۷۵        %         ۷۵        %

Flexural strength ( مقاومت خمشی )           ۱۱۵      MPa     ۱۶۵۰۰  psi

Thermal expansion 20 C (انبساط حرارتی )          ۵۶*۱۰-۶           C     ۳۱*۱۰-۶           in/(in* F)

Thermal conductivity (رسانش گرمایی )      ۰.۲۶     W/(m*K)          ۱.۸۰     BTU*in/(hr*ft²*  F)

Melting point نقطه ذوب       ۱۹۰    C   ۳۷۵   F

Maximum work temperature (ماکسیمم دمای کاری )           ۱۶۰      C        ۳۲۰     F

Electric resistivity (مقاومت الکتریکی )        ۱.۰۱۵*۱۰-۳      Ohm*m            ۱.۰۱۵*۱۰-۱      Ohm*cm

Dielectric constant (ثابت دی الکتریک )      ۳.۱       –           ۳.۱       –

• Very high rigidity; ( صلبیت بالا )
• High strength; (استحکام بالا )
• High stiffness; ( سفتی و خشکی بالا )
• High creep strength; ( مقاومت در برابر خزش بالا )

این گروه در طبقه بندی ۷ گانه قرار نمی گیرد و مستقل نمایش داده می‌شود ، لوله‌ها، سپر خودرو و اسباب بازی‌ها از این جنس هستند.

خلاصه‌ی این مقاله در طبقه بندی اجمالی مواد پلاستیک و مثالی برای کاربرد آن‌ها در زیر آورده شده است:

۱ — PET) Polyethylene terephthalate)

• پت : بطری‌های آب معدنی و نوشابه.

۲ — HDPE) High-density polyethylene)

• اچ دی پی ای : ظروف شیر، ظروف روغن موتور.

۳ — PVC) Polyvinyl chloride)

• پی وی سی: ظروف شامپو و روغن خوراکی.

۴ — LDPE) Low-density polyethylene)

• ال دی پی ای : ظروف بسته بندی نان و سبزیجات، نوارهای شرینک

۵ — PP) Polypropylene)

• پلی پروپیلن : ظرف ماست، بطری شربت، در بطری، روکش چیپس و کیک

۶ — PS) Polystyrene)

• پلی استایرن: لیوان های یکبار مصرف,ظروف بسته بندی آجیل و گوشت

۷ — سایر ظروف پلاستیکی که در شماره های قبلی نیستند، یا ترکیبی از ۶ نوع قبلی هستند

 

 

 

مقدمه ای بر پلاستیک ها و آشنایی با مواد پر کاربرد در تولید محصول پلاستیکی

گروه صنعتی رایمانیک