پلاستیک و انواع آن (Plastics and its types) از جنبه های مختلفی در زندگی روزمره ما نقش پیدا کرده اند. اگر به اطراف خود نگاه کنيد احتمالا خواهید توانست چندین شئ پلاستیکی را تشخیص دهید. این اشیاء ممکن است شامل خودکار، کابینت، تلویزیون، میز تحریر، صندلی، پایه چراغ، گوشی تلفن و یا قاب عینک و غیره باشند. از لحاظ تاریخی صنعت پلاستیک از رشد سریعی برخوردار بوده است. گرچه پلاستیک های مصنوعی از اواخر قرن نوزدهم به بازار آمدند ولی در حقیقت این صنعت تا پایان جنگ دوم جهانی و ورود مواد اولیه پتروشیمیایی نسبتا ارزان به بازار رشد کرد و ما را به عصری که عصر پلاستیکها نامیده شد وارد نمود. پلاستیکها به دلیل اینکه دارای خواصی چون : سبکی(وزن)، سختی و انعطاف پذیری، مقاومت در برابر خوردگی، رنگ پذیری، شفافیت، سهولت شکل پذیری و غیره هستند جایگزین مناسبی بجای موادی مانند فلزات، شیشه، چوب، سرامیک و غیره است.
پلاستیک آنقدرها هم که فکر می کنید ساده نیستند. هر کدام از آنها با بقیه فرق دارد. برخی از آنها قابل استفاده مجدد هستند، برخی دیگر پس از چندین بار استفاده مواد خطرناک تولید می کنند. برخی از آنها به راحتی قابل بازیافت هستند، برخی دیگر دارای فرآیند بازیافت پیچیده تری هستند.
نشانه واقعی موفقیت استفاده از پلاستیک ها در این است که اکنون مهندسین تولید، پلاستیک ها را به عنوان انتخاب اول نسبت به فلزات، شیشه و سرامیک ترجیح می دهند. بازار رایانه یک مثال عالی از توسعه سریع تکنولوژی می باشد که به تبع آن خواسته های مشتری نیز بسرعت تغییر یافته است. سیکل زمانی توسعه محصول از 2 سال به تقریبا 9 ماه کاهش یافته است. مثالهایی از کاربردهایی که در آنها به جای مواد سنتی از مواد پلاستیک استفاده شده است٬ بسیار زیاد هستند. شکل های 1 و2 نشان می دهند که چگونه پلاستیک بر مدل و شکل اتوی برقی تاثیر گذاشته است. همچنین آنرا سبک تر وایمن تر کرده است.
شکل 1 -اتوی برقی قدیمی
شکل 2 – اتوی برقی خانگی، ساخته شده از مواد پلاستیک
تاریخچه پلاستیک
در قرن نوزدهم شیمیدانهای آلی ضمن انجام واکنشهای مختلف بوجود آمدن محصولاتی را گزارش می کردند که امروزه آنرا جزء ترکیبات پلیمری به حساب می آورند. مسا له این بود که این شیمیدانها نمی دانستند چگونه این محصولات را به مواد مفید تبدیل کنند. جان وایسا با هایات در سال 1869 توانستند اولین پلاستیک تجارتی با نام سلولز نیترات را به بازار عرضه کنند.
برای مطالعه کامل تاریخچه پلاستیک اینجا کلیک کنید.
انواع پلاستیک
واژه های پلیمرها و پلاستیک ها معمولا هنگام کاربرد مترادف فرض می شود اما در واقع با یکدیگر تفاوت دارند. پلیمر ماده خالصی است که از واکنش پلیمره شدن حاصل می شود. این واژه معمولا به عنوان نام خانوادگی کلی موادی به کار می رود که دارای مولکولهای دراز زنجیرگونه است و حتی کشسانها را نیز شامل می شود. پلیمر بندرت به صورت خالص مصرف و با افزودن مواد دیگری به آن اصطلاحا پلاستیک نامیده می شود. پلیمرها به دلایلی حاوی مواد افزودنی هستند در ذیل مهمترین مواد افزودنی ذکر می شود.
مواد ضد بار ساکن، مواد پیوند دهنده (جفت کننده)، مواد پر کننده، مواد به تا خیر اندازنده اشتعال، روان کننده ها، رنگدانه ها، نرم کننده ها، استحکام دهنده ها، پایدار کننده ها.
تقسیم بندی پلاستیک ها
پلاستیک ها به دو دسته مهم و کلی تقسیم می شود، پلاستیک های گرمانرم و پلاستیک های گرماسخت.
پلاستیکهای گرمانرم یا ترموپلاستیک ها و خصوصیات آن ها
در پلاستیک های گرما نرم مواد به شکل زنجیره های دراز مولکولی با نیروی ضعیف واندروالس در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. مواد ترموپلاستیک پس از اینکه بشکل پودر یا دانه (گرانول) در ماشین تزریقی ریخته شد، به آن حرارت داده می شود که در این حالت نیروهای بین مولکولی ضعیف می شود طوری که ماده نرم و انعطاف پذیرشده، بحالت خمیری نزدیک مایع درآمده با فشار به داخل قالب تزریق می شود و پس از سرد شدن در داخل قالب دوباره صورت جامد گرفته و سخت می گردد.
البته باید در نظر داشت که قطعه پلاستیکی را هر بار که خرد کرده و وسیله جدیدی از آن بسازیم بدلیل تکرار حرارت دیدن ذوب و آسیاب شدن، خواص مکانیکی، شیمیائی و حرارتی اولیه را از دست می دهد. معمولا مواد آسیابی ترموپلاستیک را با 10 تا 20 درصد مواد نو مخلوط می کنند تا مجددا قابل مصرف و استفاده شود و قطعه تولید شده از آن به کلی از خواص لازمه دور و عاری نباشد.
نرم شدن ماده در اثر گرم کردن و جامد شدن در اثر سرد کردن را می توان بارها و بارها تکرار کرد؛ این مشخصه، مهمترین ویژگی و خصوصیت مواد گرمانرم و پایه بسیاری از روشهای متداول شکل دهی است. از طرف دیگر این ویژگی بیانگر این نقطه ضعف است که خواص مواد گرمانرم، به گرما و حرارت بسیار حساس و وابسته است. مثال ملموسی از این مواد، شمع گونه است که به دفعات در اثر حرارت ذوب و نرم شده با سرد شدن به صورت جامد درمی آید.
کاربرد مواد ترموپلاستیک
بطور کلی از ترموپلاستیک می توان در ماشین های تزریقی، اکسترودر، بادی وکالندر اجناس مختلفی تولید کرد. از مواد ترموپلاستیک انواع لوازم منزل از قبیل سطل، کاسه، لیوان، زنبیل و اقسام قطعات صنعتی مانند جلد رادیو گرام و ضبط صوت، کیسه پلاستیکی، لوله، پروفیل، ورق، کف پوش و… تولید کرد.
پلی اتیلن، پلی وینیل کلراید، پلی استایرن، نایلون، استات سلولز، استال، پلی کربنات، پلی متیل متا کریلات و پلی پروپیلن مثالهایی از مواد گرما نرم ها است.
تقسیم بندی مهم مواد گرمانرم، بلوری (منظم) بودن یا بی شکل (نامنظم) بودن ساختار آنهاست. در عمل، یک قطعه قالبگیری شده از ماده گرما نرم، به علت طبیعت فیزیکی پیچیده زنجیره های مولکولی، دارای ساختمانی کاملا منظم و بلوری نیست. برخی از آنها نظیر پلی اتیلن و نایلون، در حد بالایی از نظم ساختمانی و بلوری برخوردارند ولی دقیقتر این است که آنها را شبه بلوری یا جزیی- بلوری بنامیم.
دیگر گرمانرمها نظیر اکریلیک و پلی استایرن همیشه نامنظم و بی شکل است. وجود مناطق بلوری در این پلاستیکها، به تاریخچه گرمایی وشرایط عملیات شکل دادن و به کار با آنها برای ساخت قطعه نهایی وابستگی زیادی دارد و بتبع آن، خواص مکانیکی قطعه وابسته به حضور یا عدم حضور این مناطق بلوری است. بطور کلی پلاستیکهای بلوری چگالی بیشتری دارد، زیرا بلوری بودن، ناشی از تراکم بیشتر مولکولهای پلاستیک است. ساختار پلیمرهای بلوری و بی شکل در شکل 3 نشان داده شده است.
شکل 3- ساختار پلیمرهای بلوری و بی شکل
مواد گرمانرم
مواد گرمانرم خود به رزین های کالائی و مهندسی تقسیم بندی می شوند. رزین های کالائی دارای ویژگی های پائین تری بوده که با مواد اولیه ای مانند شیشه، کاغذ، و چوب مقایسه شده ولی استفاده وسیعتری داشته و ارزانتر می باشند. این طبقه شامل پلی اولفین ها، استایرن ها و وینیل ها می باشد.
رزین های مهندسی که معمولا گرمانرمهای مهندسی (ETPS) نامیده می شوند، دارای ویژگی های عملکردی بالاتری می باشند. این دسته از مواد اساسا نسبت به رزین های کالایی کمتر تولید می شوند.
ساخت این رزین ها (نوع مهندسی) بسیار پیچیده تر از رزین های کالایی بوده و مواد اولیه آنها برای تولید گرانتر می باشند. این رزین ها با مواد اولیه ای مانند شیشه و فلزات، در کاربردهایی که نیاز به ویژگی های عملکردی بالاتری می باشد، رقابت می کنند.
پلاستیک های گرما سخت و ویژگی ها آن ها
پلاستیک گرماسخت با واکنش شیمیایی دو مرحله ای تهیه می شود. در اولین مرحله، مولکول های دراز زنجیرگونه ای، شبیه آنچه برای پلاستیکهای گرمانرم ذکر شد، تشکیل می شود که همچنان قابلیت انجام واکنش دیگری را دارد. مرحله دوم واکنش یعنی ایجاد اتصال عرضی بین زنجیرها، در خلال عملیات قالبگیری و در اثر اعمال حرارت و فشار صورت می گیرد. قطعه حاصل، پس از سرد سخت به نظر می رسد، در حالی که از نظر ساختمانی شبکه مولکولی متراکمی در آن ایجاد شده است.
در مرحله دوم واکنش، زنجیره های دراز مولکولی با پیوندهایی قوی به یکدیگر متصل می شوند و ماده نمی تواند در اثر حرارت، دوباره نرم و روان شود. اگر حرارت دادن افزایش یابد، ماده تخریب مولکولی شده به زغال مبدل می شود. پیوندهای عرضی بین زنجیره های پلیمر، پیوندهای شیمیایی قوی هستند؛ به همین دلیل، مواد گرما سخت دو مشخصه بارز سخت و مستقل بودن خواص مکانیکی از حرارت را دارا می باشند. فنل فرم آلدیید، اپوکسیها و برخی از پلی استرها جزو مواد گرما سخت محسوب می شوند. از ترموست ظروف و لوازم منزل، انواع وسایل برقی از قبیل کلید، پریز، دو شاخه، سر پیچ و غیره از آنها ساخته می شود.
پلاستیک یا رزین های گرماسخت در روش های ساخت کامپوزیت ها و انواع کامپوزیت ها کاربرد داشته و به عنوان ماتریس با الیاف مختلف مثل الیاف شیشه، الیاف کربن و… برای تولید تجهیزات نظامی، ساختمانی و … استفاده می شوند.
هفت نوع پلاستیک پر کاربرد
هفت نوع پلاستیک پر کاربرد در زندگی روزمره عبارتند از:
- پلی اتیلن ترفتالات (PETE یا PET)
- پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)
- پلی وینیل کلراید (PVC)
- پلی اتیلن کم چگالی (LDPE)
- پلی پروپیلن (PP)
- پلی استایرن یا استایروفوم (PS)
- پلاستیک های متفرقه (شامل: پلی کربنات، پلی لاکتید، اکریلیک، اکریلونیتریل بوتادین، استایرن، فایبرگلاس و نایلون)
در ادامه به توضیح مختصری از هر کدام می پردازیم.
پلی اتیلن ترفتالات (PET یا PETE یا پلی استر)
PET به دلیل جلوگیری از ورود اکسیژن و خراب شدن محصول و همچنین به جلوگیری از خروج دی اکسید کربن موجود در نوشیدنی های گازدار، بیشتر برای بسته بندی مواد غذایی و نوشیدنی استفاده می شود.
پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)
HDPE دارای زنجیره های پلیمری متراکم بوده و از PET مقاوم تر است. HDPE نه تنها قابل بازیافت است، بلکه نسبتا پایدارتر از PET است و به عنوان یک گزینه ایمن تر برای استفاده در غذا و نوشیدنی در نظر گرفته می شود.
پلی وینیل کلراید (PVC)
PVC معمولا در اسباب بازی ها، ظرف ها و بطری های مواد شوینده، کیسه‌های خون و لوله‌های پزشکی استفاده می‌شود. پی وی سی یا وینیل در گذشته دومین رزین پلاستیکی پرمصرف در جهان (پس از پلی اتیلن) بود. یعنی قبل از اینکه فرآیند ساخت و بازیافت PVC به عنوان عامل خطرات جدی برای سلامتی و آلودگی محیط زیست اعلام شود.
PVC می تواند علائم آلرژیک در کودکان ایجاد کند و سیستم هورمونی انسان را مختل کند. PVS نیز به ندرت بازیافت می شود.
پلی اتیلن با چگالی پایین (LDPE)
پلی اتیلن ها پرمصرف ترین خانواده پلاستیک در جهان هستند. این نوع پلاستیک دارای ساده ترین ساختار شیمیایی پلیمری است که ساخت و تولید آن را بسیار آسان و ارزان می کند.
LDPE بیشتر برای کیسه ها و نایلون های پلاستیکی مواد غذایی، خشکشویی، نان، کیسه های مواد غذایی منجمد، روزنامه، زباله، ظروف نگهداری مواد غذایی، درب ظروف، روکش سیم و… استفاده می شود.
پلی پروپیلن (PP)
PP به طور گسترده ای برای ظروف غذای گرم به خاطر مقاومت در برابر گرما استفاده می شود. کیفیت استحکام بین LDPE و HDPE است. علاوه بر قطعات خودرو، PP در پوشک‌های یکبار مصرف و نوار بهداشتی نیز استفاده می شود.
همانند LDPE پلی پروپیلن نیز یک گزینه پلاستیکی امن برای استفاده در غذا و نوشیدنی در نظر گرفته می شود.
پلی استایرن (PS)
پلی استایرن (PS) معمولا برای ظروف غذا، کارتن تخم مرغ، لیوان ها و کاسه های یکبار مصرف، بسته بندی و همچنین کلاه ایمنی دوچرخه استفاده می شود.
هنگامی که PS در معرض غذای گرم و روغنی قرار می گیرد، می تواند استایرن را که به عنوان سمی مغز و سیستم عصبی در نظر گرفته می شود، خارج شود. همچنین می تواند بر روی ژن ها، ریه ها، کبد و سیستم ایمنی تاثیر بگذارد. علاوه بر همه این خطرات، PS نرخ بازیافت پایینی دارد.
تشخیص انواع پلاستیک
جهت مطالعه مقاله تشخیص انواع پلاستیک می توانید روی طرز شناسایی پلیمرها (قسمت اول) کلیک کنید و قسمت اول را مطالعه کنید و همچنین روی طرز شناسایی پلیمرها (قسمت دوم) کلیک کنید و قسمت دو مقاله را مطالعه کنید.
لطفا در قسمت دیدگاه ها نظر خود را در مورد مقاله بنویسید و پیشنهاد تولید و انتشار مقاله هم اگه دارید عنوان مورد نظر خود را بفرستین.
جمع بندی در مورد انواع پلاستیک و مهمترین پلاستیک ها در استفاده روزمره
در این مقاله سعی کردیم که انواع پلاستیک ها را به صورت کلی که شامل گرمانرم ها و گرما سخت ها می باشند را معرفی کرده و با بیان ویژگی های آن ها و کاربردشان، در آخر مقاله پرکاربردترین پلاستیک ها را در استفاده روزمره نام ببریم تا شناخت کافی از آن داشته باشید.
تاریخ انتشار: “6 شهریور 1395”
تاریخ آپدیت: “25 اسفند 1400”
منابع:
کتاب مهندسی پلاستیک- کرافورد-ترجمه کوکبی- انتشارات دانشگاه تربیت مدرس
https://waste4change.com/blog/7-types-plastic-need-know
مقاله تخصصی قبلی سایت آگهی تخصصم اینه – در مورد کامپوزیت (مقاله پالتروژن (Pultrusion) و انواع آن) را می توانید با کلیک روی عنوان آن بخوانید.
همچنین همه مقاله های فنی و مهندسی و مهندسی پلیمر را با کلیک روی عنوان آن ها می توانید مطالعه کنید.
تولید محتوای تخصصی و خرید رپورتاژ آگهی (با ارسال در 20 شبکه اجتماعی و وبلاگ سایت) در سایت آگهی تخصصم اینه را (اینجا) مشاهده نمایید.
در فرم زیر نیز می توانید ایمیل خود را برای دریافت آخرین مقاله های سایت وارد نمایید.
