۲۲
تیر
۱۳۹۵
3

پلاستیک چیست؟

پلاستیک محصولی است که به منظورهای مختلفی بکار می رود. پلاستیک ممکن است سخت یا نرم باشد شفاف یا مات باشد.می تواند شبیه چوب یا چرم یا ابریشم بنظر آید.می تواند در ساخت اسباب بازی یا دریچه های قلب بکار رود.در حال حاضر بیش از ۱۰۰۰۰ نوع پلاستیک مختلف وجود دارد.

پلاستیک چیست؟

مواد خام اولیه برای تهیه پلاستیک عبارتند از نفت و گاز .این سوخت های فسیلی بعضا با اکسیژن و کلر برای ساخت انواع پلاستیک ترکیب می شوند.خیلی از چیزهایی که می خرید در پوششها و بسته بندی های پلاستیکی عرضه می شوند .شما هم احتمالا هر بسته ای را باز می کنید بعد از مصرف جعبه یا ظرف پلاستیکی اش را بدون توجه دور می اندازید.اما اگر همه این جعبه ها و ظروف پلاستیکی را جمع آوری کنیدچه اتفاقی می افتد؟در عرض یک ماه چه مقدار مواد زائد پلاستیکی مانند بطری نوشابه کیسه پلاستیکی و خودکار خالی جمع می کنید؟

بعضی از انواع پلاستیک ها قابل بازیافت هستند و برخی قابل بازیافت نیستند.خیلی ها فکر می کنند که پلاستیک ها پسماندهایی هستند که در نهایت غیر قابل تبدیل هستند یا از آنجا که سوختهای فسیلی را مصرف می کنند آنها را انرژی خوار می نامند.در صورتی که چنین نیست وپلاستیکها از لحاظ انرژی و مصرف آن بسیار با صرفه عمل می کنند .یعنی انرژی خیلی کمتری برای ساخت یک بطری پلاستیکی نسبت به ساخت بطری شیشه ای مصرف می شود.همچنین از آنجایی که پلاستیکها وزن سبکی دارند انرژی کمتری برای حمل آنها مصرف می شود.گرچه پلاستیکها به طور کلی سبک هستند ولی دفع آنها در محلهای دفن زمینی گزینه ی خوبی نیست بلکه دو راه دیگر هم وجود دارد بازیافت و زباله سوزی .کاربری این روش ها موجب بازپس گیری برخی ارزشهای پلاستیک می شود که میتواند در ساخت دوباره اقلام پلاستیکی به کار آید.

زباله سوز موجب بازیابی انرژی شیمیایی می شود که می تواند به منظور تولید بخار و الکتریسیته بکار رود .در صورتی که دفن زمینی پلاستیکها هیچ کدام از این مزایا را ندارد و بعلاوه دفن بهداشتی پلاستیک به معنی دفن همیشگی است چرا که این نوع پسماندتجزیه هم نمی شود.

صنعت پلاستیک ها با توجه به ارتباط شدید آن با صنعت نفت از اهمیت زیادی برخوردار است.

در حقیقت به نوعی می توان عنوان کرد که اگر نفت نباشد قادر به تولید پلاستیک ها نیستیم. تا اواسط دهه ۱۹۵۰ منبع اصلی ماده اولیه برای صنعت پلاستیک در اروپا زغال سنگ بود که در این راستا قطران زغال سنگ, کک,گاز زغال سنگ و آمونیاک قطران زغال سنگ منبعی برای مواد شیمیایی آروماتیک مانند بنزن,تولوئن فنول,نفتالین, و محطولات وابسته بود که در نهایت به تولید پلاستیک های مهمی نظیر رزین های پلی استیرن ونایلون ها منتهی می شد.

توسعه صنعت پتروشیمی احتمالا بزرگترین عامل منحصربه فرد در رشد پلاستیک است به همین دلیل صنعب پتروشیمی از طریق تولید پلاستیک ها به طور محسوس و از جنبه های مختلف در زندگی روزمره ی ما نمایان است.

از لحاظ تاریخی صنعت پلاستیک از شدت رشد بسیار سریعی برخوردار بوده است. اگر چه پلاستیک های مصنوعی از اواخر قرن نوزدهم به گسترده به بازار نفوذ پیدا کرده اند. ولی درحقیقت این صنعت با پایان جنگ جهانی دوم و ورود مواد اولیه پتروشیمیایی نسبتا ارزان به بازار رشد کرد و ما را به عصر کنونی می توان به عصر پلاستیک ها نام داد؛ رهنمون ساخت و سرعت رشد این صنعت بیشتر از صنایع دیگر می باشد. که این امر خود به خاطر مزایای فناوری های جدید ودخالت دادن پارامتر های اقتصادی در جایگزین کردن پلاستیک ها بجای موادی مانند فلز, شیشه, چوب, سرامیک و… است. به عنوان مثال میتوان از جایگذین یک لوله ی پلاستیکی بخاطر قیمت وسهولت نصب و اتصال آن در قیاس با نمونه ی فلزی آن نام برد. در حال حاضربا توجه به پیشرفت های جدید در صنایع خودرو سازی و یا لوازم خانگی قطعات پلاستیکی به خاطر کاهش وزن و افزایش بازدهی سوخت جایگزین بسیار مناسبی برای قطعات فلزی در این دسته از تولیدات شده اند از مثال های متعدد دیگری که در تصدیق این امر میتوان اشاره کرد این است که امروزه از انواع پلاستیک های پلیمری در بازار در حدود ۷۰ % آنها مختص به چهار گروه PVC , PE, PP, PS می باشد.

برای تولید این چهار زمینه ی کالایی رقابت زیادی بین شرکت های شیمیایی : “داو-بی اف گودریچ-فیلیپس-یونیون کار باید-و پونت-مونسانتو-اکسون ” از اهمیت خاصی برخوردار است که با توجه به قیمت کالاهای پلاستیکی عرضه شده به بازار رقابت شدیدی بین تولید کنندگان وجود دارد. در مواردی نیز پلاستیک های خاصی فقط توسط یک یا دو تولید کننده تولید می شود و جنبه ی رقابتی از بین می رود.

تقسیم بندی پلاستیک ها بر اساس بنیان اصلی:

۱- طبیعی

۲- نیمه مصنوعی

۳- پلاستیکهای مصنوعی یا صنعتی

در مورد پلاستیکهای طبیعی میتوان به موادی چون رزین ها- بیومین ومثلاک اشاره کرد در مورد پلاستیک های نیمه مصنوعی به ماده ای چون گازئین که ریشه ی اصلی آن شیر می باشد اشاره می شود که در ساخت ” دسته ی برس, دکمه و چسب چوب “کاربرد دارد.

اما پلاستیکهای صنعتی که کاربرد فراوانی پیدا کرده اند قطعات فراوانی مثل چرخ دنده ها قطعات تلفن را شامل می شوند که ریشه اصلی آنها زغال سنگ می باشد از جمله این مواد فرم آلدئید – اوره فرم آلدئید و فلوئور کربن می باشد.

کاربرد پلاستیکها :

۱- کاربرد خواص ( پیزوالکتریک و پیروالکتریک و ینلیدن فلوئورید ) در بلند گوها و آشکارسازی

۲- مصارف وسیع پلاستیک ها در ساختمان سازی مثل لوله آب فاضلاب لایه های ضد رطوبت – کفپوش ها – عایق کاری ، تزئین دیوار و ….

۳- کاربرد پلاستیکها در موارد بسته بندی مثل بطری ها – ظروف حمام

۴- صنایع خودروسازی که در حال حاضر یکی از مصرف کنندگان عمده پلاستیکها است که افزایش وزن و تعداد قطعات پلاستیکی در خودروها مبین این ادعا است : از جمله این قطعات می توان در اتومبیل به آنها اشاره کرد مثل باطری – سیم های نرم دو شاخه – سوئیچ برق – کلاهک های تقسیم – لوازم چراغ – روکش صندلی – تودوزی و تزئین بدنه – پروانه رادیاتور – لوله آب – لوله بنزین – مخازن آب سرد کن و چندین قطعه دیگر پلاستیکی موجود در یک خودرو مثل کمربند ایمنی – سپر اتومبیل – شبکه رادیاتور و ………

که در بسیاری از این قطعات وزن قطعه پلاستیکی بسیار کم بوده و هست حتی به طوری که اظهار شده است در یک خودرو کوچک اروپایی در حدود ۴۵۰ قطعه مختلف از یک پلاستیک نوع پلی استال بکار گرفته شده است که مجموع وزن آنها از یک کیلوگرم فراتر نرفته است .

۵- مبلمان و لوازم خانگی و اداری

۶- وسایل حمل و نقل ترابری آبی و هوایی مثل قایق ها و هواپیما ها

۷- تجهیزات صنعتی مثل لوله های صنعتی – پمپ ها – شیر ها – شیشه اتاق های کنترل که از موادی همچون PTFE –PVC استفاده می شود .

۸- صنایع عکاسی

۹- تجهیزات پزشکی مثل سرنگ تزریق و ….

۱۰- استفاده از فیلم پلاستیک جهت کاغذ چاپ

۱۱- صنایع تولید کفش

خواص عمده پلاستیک ها :

۱- سبک بودن

۲- عایق حرارت بودن

۳- عایق الکتریسته بودن

۴- شفاف بودن

۵- رنگ پذبری

۶- مقاوم در برابر شرایط جوی

۷- مقاوم در برابر حلال های شیمیایی

۸- بهداشتی بودن

۹- سهولت شناخت

۱۰- ارزانی

۱۱- سازگاری با شرائط مختلف

۱۲- کاربرد متنوع

تقسیم بندی پلاستیک ها :

۱- گرما سخت ها

۲- گرما نرم ها

یک گرما سخت می تواند از طریق فرایند ایجاد پیوند های بین مولکولی کاملاً سفت و سخت شود . همچنین یک گرما سخت می تواند دارای ماده اولیه سه عاملی مانند فنل یا دو عاملی مانند فرمالدئید باشد که باری تشکیل سبکه ماکرو مولکولی واکنش بدهند .

گرما نرم ها نسبت به گرما سخت ها متفاوت بوده و می توان آنها راپس از مصرف مجدداً ذوب نموده بدون اینکه تغییر پیدا کنند .

از جنبه تجارتی گرما نرم ها به دو دسته تقسیم می شوند . سفت و انعطاف پذیر که گرما نرم های انعطاف پذیر مقادیر کشیدگی طولی نسبتاً زیادی در نقطه پارگی دارند ( تا حدود ۵۰۰ در صد ) مثل پلی اتیلن و پلی وینیل کلراید . با این وجود بعضی از گرما نرم ها می تواند تا حد بعضی از الاسترمر ها کشیدگی طولی نشان دهند . ولی کاملاً با آنها تفاوت دارند که مهمترین وجه آن گرما نرم کشیده می شود و رها می شود به حالت اولیه خود بر نمی گردد .

مساحت زیر نمودار نشانگر تقریبی ظرفیت جذب انرژی گرم نرم قبل از پاره شدن است که هر چه ظرفیت فوق بزرگتر باشد . مقاومت ضربه ای بیشتر و گرما نرم سفت تر خواهد بود .

یک رزین پلاستیکی قبل از اینکه تحت عملیات قالب گیری و یا اکستروژن قرار گیرد و به محصول نهایی تبدیل شود به انواع افزودنی ها و یا اجزاء آمیزه کاری آمیخته می شود .

که ترکیب هر یک از این اجزاء به منزله افزایش یک خصوصیت ویژه در محصول نهایی است .

خواص ویژه می تواند مواردی همچون – پایداری در مقابل اکسید کننده ها – مقاومت ضربه ای استحکام بیشتر – افزایش یا کاهش طولی – کاهش هزینه سهولت اکسترود – مقاومت در مقابل اشتغال پذیری – و یا در زرین گرم سخت استفاده از سخت کننده جهت سفت کردن رزین باشد .

هنر یک آمیزه کار حرفه ای آن است که بداند چگونه به نحو موثری از اجزاء آمیزه کاری استفاده کند تا مجموعه ای از خواص مطلوب را در محصول نهایی با کمترین هزینه ممکن فراهم سازد. در آمیزه کاری یک کامپوزیت جزءاصلی و مهم پلیمر پایه است که به دو گروه پلاستیک های کالایی ( PP – PS – PVC – PE ) و گروه پلاستیک شبه کالایی ( PET-MMA-ABS و سلولزها) تقسیم می شوند. که بخاطر خصوصیات هر کدام از آنها ممکن است با قیمت بالا عرضه شوند مثل ABS بخاطر استحکام ضربه ای بالا یا MMA به لحاظ شفافیت و خواص نوری.

خواص ویژه برای انتخاب قطعات پلاستیکی و سفارش به سازندگان :

۱- ویسکوزیته مذاب: که این خاصیت نحوه فرایند پلیمر را مشخص می کند. TFF ویسکوزیته مذاب بسیار بالایی دارد و نایلون ویسکوزیته مذاب پایینی دارد.

۲- دمای قالب گیری: که عبارت است از حداقل دمای فرایند برای ویسکوزیته مذاب (تارسیدن به سطح مطلوب قالب گیری) در این زمینه پلاستیک های مهندسی دمای بالایی نیاز دارند و در عین حال پلیمر PE دمای کمی نیاز دارد تا به سطح مطلوب قالب گیری برسد.

۳- سختی و انعطاف پذیری : PVC نرم نشده (هموپلیمر) و پلی استرهای گرما سخت بسیار سخت و چقرمه هستند. و پلاستیک های EVA و LDPE نرم شده بسیار انعطاف پذیرند.

۴- استحکام : پلاستیک های مهندسی استحکام بالایی نیاز دارند در حالی که پلیمرهای اولفینی ( PE و PP ) استحکام زیادی لازم ندارند.

۵- سختی: گرما نرم های غالبا دارای سطح بسیار سختی هستند.

۶- مقاومت خراشیدگی: گرما سخت های پلی استر و UF مقاومت خراشیدگی خوبی دارند و پلی استایرن ها علیرغم سختی بالا مقاومت خراشیدگی ضعیفی دارند.

۷- براق بودن : استات سلولزها-پلی سولفون ها براق و سطحی شفاف دارند.

۸- شفافیت : شفافیت پلاستیک با درصد انعکاس نور مشخص می شود تعداد کمی از پلاستیک ها شفافیت خوبی دارند مثل MMA- PS و پلی کربنات ها.

۹- مقاوم در برابر زرد شدن: پلی استایرن ها وقتی درمقابل نور قرار میگیرند زرد می شوند ولی پلی متیل متاکریلات ها در مقابل نور زرد شدن مقاوم هستند.

۱۰- استحکام ضربه ای: پلی استایرن ها استحکام ضعیفی دارند و در عین حال پلاستیکی مثل ABS استحکام ضربه ای خوبی دارد با وجود اینکه سختی زیادی دارد.

از جمله خواص ویژه ای که می توان برای پلاستیک ها متصور شد می توان به موارد زیر اشاره کرد.

۱۱- مفتول پذیری

۱۲- مقاومت شیمیایی (در برابر اسیدها-بازها و…)

۱۳- مقاومت در برابر روغن و چربی

۱۴- مقاومت در برابر آلودگی

۱۵- مقاومت خزشی

۱۶- مقاومت شعله ای

۱۷- مقاومت حرارتی

۱۸- مقاومت جوی (آب وهوایی)

۱۹- مقاومت در برابر اشعه ها و ماوراء بنفش

۲۰- مقاومت شکست تنشی

۲۱- ثابت دی الکتریک

۲۲- استحکام دی الکتریک

۲۳- مقاومت ویژه الکتریکی

۲۴- جذاب آب

۲۵- نفوذپذیری

۲۶- انقباض قالبی

۲۷- قابلیت جوشکاری(پیوند دادن)

۲۸- قیمت

پلاستیکهایی که آبکاری آنها میسر می باشد عبارتند از :

• آلیاژ ABS

• پلی سولفون

• نایلون

• پلی استر

• پلی اتراترکتون ( Polyethere therkeetone )

• پلی پروپیلن

• پلی آریل اتر

• پلی فنیل اکسید

• PTFE

• پلی اتریمید

بهر حال بهترین پلاستیکی که قابل آبکاری باشد باید مخلوطی از پرکننده ها و رزین ها باشد و با مخلوطی از پلیمرها و کوپلیمرها را شامل می شود که در این بین پلاستیک ABS بهترین نوع پلاستیک برای آبکاری می باشد که از جمله محاسن آن می توان به موارد زیر اشاره کرد

هزینه پائین

چسبندگی بالا

کیفیت ظاهری خوب

پایداری ابعادی

تولید آسان

مراحل آبکاری روی سطح پلاستیک :

۱-تمیز کاری (چربی گیری)

۲-آماده سازی اولیه

۳-اچ کردن[۱]

۴-خنثی کردن

۵-کاتالیز کردن (فعال سازی)

۶-شتاب دهی

۷-پوشش الکترولیس

۸-ایجاد یک لایه ضربه ای (محلول) به روش الکترولیتی

۹-آبکاری مورد نظر ( به روش معمولی)

شکل ظاهری قطعه بعد از هر مرحله متفاوت است در مرحله اول دارای یک لایه یکنواخت آب در مرحله دوم کمی تیره در مرحله سوم غیر یکنواخت بودن سطح قطعه وغیر شفاف بودن در مرحله چهارم و پنجم سطحی خرمایی شکل دارد در مرحله ششم به حالت قبل روشنتر و در مرحله هفتم باید پوشش یکنواخت و کاملی روی قطعه تشکیل شود.

در حال حاضر کرم-نیکل براق متداولترین پوشش آبکاری پلاستیک ها می باشند. این پوشش معمولا شامل مس-نیکل و لایه نازکی از کرم می باشد. عمدتا ضخامت پوشش و مشخصات آن را می توان در گستره وسیعی تغییر داد و پوشش هایی ایجاد نمودکه بتوانند در شرایط متناسب کاری و عملکرد قطعه نقش مناسبی را داشته باشد. در انتها باید اشاره کرد که پلاستیک باید از موادی ساخته شود که استحکام بالایی داشته باشد و بعضا بتوانند جایگزین مناسبی برای فلزات باشند. در حال حاضر استفاده از پلاستیک های آبکاری به سرعت رشد کرده و چشم انداز درخشانی در پیش رو دارد.

جوشکاری مواد پلاستیکی :

جوشکاری و اتصال بین قسمت های قطعه کار و یا بین قطعه کار و فلز پرکننده صورت می گیرد این کار با فلز پرکننده یا بدون آن صورت می پذیرد. بدین ترتیب که تهیه انرژی در شکل گرما دهی موضعی در دمایی که کمتر از وقتی که قسمت گرم شده فلز اصلی در شرایط ذوب کامل نباشد ( دمای حالت مایع). به عنوان گزینه دیگر ( جایگزین) این کار می توان در محیط های پلاستیکی و یا نفوذ اسمیک انجام داد. بعضی از مزایای این جوشکاری وزن کم و اتصال محکم است. فرایند جوشکاری معمولا سریع و ماده و همچنین با قیمت مناسب صورت می گیرد. محدودیت جوشکاری این است که مواد غیر مشابه بندرت می تواند جایگزین شود و مواد مشابه باید در مواد پلاستیکی مختلف بکار گرفته شود. بعضی از مواد مانند پلاستیک ترموست را نمی توان جوشکاری کرد، اتصالات جوشکاری می تواند به همین ترتیب طراحی شود. به هر حال برای انجام این جوشکاری باید ابزار ویژه ای بکار برد. خواص مواد پلاستیکی و بویژه نقطه جوش پایین آنها این فرایند را از دیگر فرایندهایی که از مواد فلزی در آنها استفاده می شود مجزا می کند.

فرایندهای جوشکاری و مواد پلاستیکی :

عمومی ترین فرایندهای جوشکاری برای پلاستیک ها جوشکاری اولتراسونیک جوشکاری اصطکاکی (جوشکاری دوار و جوشکاری ارتعاشی ) جوشکاری صفحه داغ، جوشکاری فرکانس بالا، جوشکاری القایی و جوشکاری هوای داغ می باشند. برای انتخاب فرایند جوشکاری باید موارد زیر را در نظر گرفت.

• مکان های مورد نیاز در اتصال

• مواد اجزاء یا قسمت ها

• شکل قسمت ها و طرح اتصالات

• اندازه طبقات

• ابزار کمکی (Suppliyer equipment )

بهترین نتیجه وقتی بدست می آید که قسمت هایی که با جوشکاری به هم متصل شد می باشنداز مواد مشابه باشند مواد غیر مشابه در یک حجم مشخص باید یکدیگر جوش داده شده اند.

جوشکاری (اتصال ) پلاستیک ها

جوشکاری در پلاستیک ها با روش اتصال دو بدنه با نیروهای جذبی میسر می شود. که همواره این اتصال توسط دو نیروی اصلی ( adhesion و Cohesion ) صورت می پذیرد.

Cohesion نیروهای جذبی می باشند که بین مولکول های جسم اثر متقابل بر یکدیگر دارند. به عبارت دیگر اینگونه نیروها جسم را نگهداری می کنند. اما نیروهای adhesion اتصال بین دو بدنه در جذب بینابینی می باشند و برای اینکه اینگونه نیروها موثر باشند مولکورلها در مقابل بدنه های مختلف باید در حداکثر فاصله ۵ آنگسترومی از یکدیگر قرار بگیرند. و این خود از لحاظ تئوری در برگیرنده این نکته می باشد که دو جسم کاملا صاف به یکدیگر بچسبند که این عمل صرفا به وسیله تماس دو سطح به هم صورت می پذیرد. اما د ر عمل در هر صورت غیر ممکن به نظر می رسد. چرا که باید به این حقیقت توجه داشت که دو سطح کاملا صاف حاوی ناهماهنگی هایی است که فاصله بیش از ۵ آنگستروم را ایجاد می کند