هر آنچه باید درباره ترموپلاستیک بدانید
ترموپلاستیک به محصولاتی گفته می‌شود که با افزایش درجه حرارت، بدون تغییرات شیمیایی ذوب می‌شوند. این مواد قابلیت این را دارند که چندین بار ذوب شده و مجدد استفاده شود. به طور کلی، خصوصیات و کاربرد ترموپلاستیک‌ها در صنعت، جایگاه بسیار ویژه‌ای دارد. در این مقاله به طور کامل با ماهیت، انواع و خواص ترموپلاستیک آشنا می‌شویم.
ترموپلاستیک چیست؟
ترموپلاستیک‌ها در بسیاری از صنایع از جمله صنایع خودروسازی، الکترونیک، بسته‌بندی، پزشکی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. حتی وجودشان را در بسیاری از اشیاء روزمره میتوان مشاهده کرد. قابلیت سفارشی‌سازی بالا، زیبایی، سبکی، مقاومت در برابر ضربه و حرارت از مزایای استفاده از ترموپلاستیک‌هاست.
انواع ترموپلاستیک
ترموپلاستیک‌ها گروهی از پلیمرهای شناخته شده و پرکاربرد هستند. ترموپلاستیک‌ها گروه گسترده ای از پلیمرها را تشکیل می‌دهند. از این گروه گسترده، رایج‌ترین ترموپلاستیک‌ها که در بسیاری از صنایع استفاده می‌شوند عبارتند از:
پلی اتیلن:
یکی از معروف‌ترین ترموپلاستیک‌ها که اغلب با آن آشنایی دارید، پلی اتیلن (Polyethylene) است. زمان شکل‌گیری و توسعه این ترموپلاستیک به دهه 1950 میلادی باز می‌گردد و امروزه به دو دسته‌ی پلی اتیلن با چگالی کم و با چگالی بالا تقسیم می‌شود. پلی اتیلن با چگالی بالا خواصی نظیر مقاومت در برابر رطوبت و ضربه داشته و همچنین مقاومت کششی بسیار بالایی دارد. ضمنا این نوع پلی اتیلن قابل بازیافت است و به همین دلیل از این ماده بیشتر برای ساخت درب بطری‌ها و ظروف غذا استفاده می‌کنند. اما پلی اتیلن با چگالی کم، بیشتر برای تهیه کیسه‌های پلاستیکی و مواردی از این قبیل استفاده می‌شوند.
پلی پروپیلن:
این پلیمر یکی از اساسی‌ترین و پرمصرف‌ترین انواع ترموپلاستیک است. پلی پروپیلن از بسپارش یا پلیمریزاسیون مونومرهای پروپن در فشار و دمای مناسب به وجود می‌آید. این ترموپلاست دارای بازه گسترده‌ای از کاربردهاست و در صنایع بسیاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. دلیل این بازه گسترده از کاربردها، ویژگی‌هایی است که این ماده دارد که به شرح زیر هستند:
-
مقاومت بالا در برابر حرارت و خوردگی
-
پایداری شیمیایی
-
قابلیت تنظیم و بازیافت میزان ضخامت
این ترموپلاستیک در صنایع متعددی نظیر بسته بندی، الکترونیک، مبلمان، خودرو سازی و ... کاربرد دارد.
پلی‌ستایرن:
پلی‌ستایرن پلیمری است که در ساخت لوازم خانگی و ظروف پلاستیکی از آن استفاده می‌شود. این ترموپلاستیک دارای قابلیت شفافیت و سبکی وزن است که آن را با کاربرد آن کاملا مرتبط می‌کند. به جز این موارد، پلی‌ستایرن همچنین قیمت پایینی داشته و قابلیت تزریق شکل دارد. از جمله دیگر کاربردهای این ماده میتوان به ساخت ظروف خانگی یکبار مصرف، ظروف بسته بندی، قطعات اتومبیل و ... اشاره کرد.
پلی کربنات:
با توجه به اینکه این ترموپلاستیک مقاومت بسیار زیادی در برابر ضربه دارد، زمانی استفاده می‌شود که نیاز به ساخت یک ماده یا محصول قوی و شفاف باشد. مقاومت بالا همچنین مسبب تحمل فشار بیشتر در برابر ضربه می‌شود. تمامی این ویژگی‌ها، پلی کربنات را برای استفاده در موارد زیر مناسب می‌سازد:
-
دیسک‌های dvd
-
لنز عینک
-
شیشه‌های ضد گلوله
-
اجزاء موبایل
-
و ...
اکریلیک:
اکریلیک به دلیل همه کاره بودن و جذابیتی که دارد، یکی از محبوب‌ترین انواع ترموپلاستیک محسوب می‌شود. این ماده علاوه بر اینکه بسیار سفت و محکم بوده و در برابر ضربه مقاوم است، بسیار زیبا و شفاف می‌باشد. استفاده از این ماده در پروژه‌های هنری و صنایع دستی بسیار رایج است و همچنین جایگزین مناسبی برای موارد زیر است:
- آکواریوم‌ها
-
محافظ کلاه موتور سیکلت
- پنجره‌ها
پلی آمید:
پلی آمید در واقع همان ماده‌ای است که از آن در ساخت نایلون استفاده می‌شود. این ماده بسیار محکم بوده و مقاومت آن در برابر سایش و پارگی، بسیار بالا است. این ماده همچنین کاربردهای دیگری دارد که عبارتند از:
-
کفش
-
قطعات صنعتی خودرو
-
وسایل و قطعات پزشکی
-
وسایل ورزشی
- و ...
پلی استر:
در آخر می‌خواهیم ترموپلاستیک پلی استر را معرفی کنیم. این ترموپلاستیک نوعی الیاف مصنوعی است که این الیاف بسیار پایدار، طویل و قوی هستند. این الیاف، عایق‌هایی مناسب و غیر آلرژی‌زا هستند که پلی استر را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها در صنایع مختلف، مناسب می‌سازند. از جمله مهم‌ترین موارد استفاده پلی استر عبارتند از:
-
کمربند ایمنی
-
ساخت لباس، لحاف تخت و انواع پارچه‌های خانگی
-
طناب
-
نخ
-
پارچه‌های روکش
-
برزنت
-
و ...
ویژگی ترموپلاستیک‌ها
دلیل محبوبیت و استفاده زیاد ترموپلاستیک‌ها در صنایع مختلف، انعطاف پذیری آنهاست. این مواد شامل زنجیره‌ای طولانی از مولکول‌ها هستند و به همین دلیل پلیمر نامیده می‌شوند. زمانی که ترموپلاستیک در حالت جامد قرار دارد، زنجیره مولکول‌ها در مقابل یکدیگر قرار می‌گیرند. اما زمانی که به آن گرما داده می شود، مولکول‌ها از کنار یکدیگر می‌لغزند و در نتیجه آن، ماده دارای انعطاف می‌شود. این خصوصیت باعث می شود که مواد ترموپلاستیک دارای انعطاف باشند. البته این تنها ویژگی آنها نیست؛ از ویژگی‌های دیگر این مواد منعطف، میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
-
مقاومت شیمیایی بالا
-
ضریب اصطکاک پایین
-
مقاومت بالا در برابر تشعشعات انرژی
-
بسیار محکم و بادوام
-
قابلیت استریل سازی
- قابلیت بازیافت
کاربردها در صنایع مختلف
همانطور که تا اینجا مطالعه کردید، ترموپلاستیک به دلیل ویژگی‌ها و انواع مختلفی که دارد، کاربردهای بسیار زیادی داشته و در صنایع مختلفی هم استفاده می‌شود. جهت مرور و جمع بندی ویژگی‌ها باید بگوییم که ترموپلاستیک ماده‌ای است که در دمای عادی، قابل شکل‌دهی بوده و با اعمال حرارت و فشار، قابلیت تغییر شکل و بازیابی شکل اولیه خود را دارد. اکنون به معرفی مهم‌ترین کاربردهای ترموپلاستیک در صنایع مختلف خواهیم پرداخت.
-
بسته‌بندی: یکی از موارد استفاده ترموپلاستیک‌ها، استفاده از آنها در صنعت بسته‌بندی است. از این مواد به طور معمول به عنوان فیلم‌های بسته‌بندی یا قطعات ساختاری بسته‌بندی استفاده می‌شوند.
-
صنعت خودروسازی: در صنعت خودروسازی از ترموپلاستیک‌ها برای تولید قطعات داخلی خودروها مانند صفحات داشبورد، صندلی‌ها، استوانه‌های تیغه‌های بادبزن‌ها و قطعات دیگر استفاده می‌شود.
-
صنعت الکترونیک: مواد ترموپلاستیک برای ساخت قطعات الکترونیکی مانند پوشش‌ها، کیسه‌ها، محافظ‌ها و باکس‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند.
-
صنعت ساختمان: در صنعت ساختمان، ترموپلاستیک‌ها برای تولید لوله‌ها، صفحات عایق حرارتی، پنجره‌ها، درب‌ها و سقف‌ها به کار می‌روند.
-
صنعت پزشکی: ترموپلاستیک‌ها در صنعت پزشکی، برای تولید قطعات از قبیل ابزارهای جراحی، پرونده‌ها، تزریق‌کننده‌ها، ماسک‌ها و قطعات پروتزها استفاده می‌شود.
مسلما این تمامی کاربردهای ترموپلاستیک‌ها نیست، بلکه کاربردهای آنها بسیار وسیع بوده و هر روزه در حال افزایش و توسعه به صنایع دیگر هستند.
عناصر سازنده ترموپلاستیک‌ها
-
مونومرها: مونومرها، یک واحد ساختاری کوچک هستند که در کنار یکدیگر، پلیمر را تشکیل می‌دهند. مثال‌هایی از مونومرها عبارتند از استایرن که برای ساخت پلی استایرن و اتیلن برای ساخت پلی اتیلن کاربرد دارد.
-
زنجیره‌کننده‌ها: زنجیره‌کننده‌ها مسئول افزایش طول زنجیره پلیمر هستند. این مواد در جریان راکتورهای پلیمریزاسیون مستقیم افزوده می‌شوند. مثال‌هایی از زنجیره‌کننده‌ها عبارتند از واکنشگرهای سودانلی کاتیونیک و رادیکالیک.
-
آنتی اکسیدان‌ها: آنتی‌اکسیدان‌ها از تخریب پلیمرها تحت تأثیر حرارت، نور و اکسیژن جلوگیری می‌کنند. این مواد به‌طور معمول به پلیمرهای حاوی دی‌بوتیل هیدروکسی‌تولوئن (DBHT)، بوتیل هیدروکسی‌تولوئن (BHT)، و دی‌فنیل پیکریل امین (DPPD) اضافه می‌شوند.
-
رنگ‌دهنده‌ها: رنگ‌دهنده‌ها برای برچسب‌زنی روی قطعات ساخته شده از ترموپلاستیک‌ها به کار می‌روند. این مواد در انواع رنگ‌ها و از ترکیبات آلی و غیرآلی تهیه می‌شوند.
-
پرکننده‌ها: پرکننده‌ها به‌صورت معمول وزن مشخصه بالا و ویژگی‌های کمانش پذیری کمتری نسبت به پلیمر یا برای تغییر خواص مکانیکی و زیبایی سطح از آنها به‌عنوان چسبنده، پالیمر متخلخل یا پالیمر تقویت‌کننده استفاده می‌شوند.
- مواد جذب کننده نور: این مواد برای جذب نور UV به کار می‌روند و از تخریب ترموپلاستیک به علت اشعه ماورای بنفش جلوگیری می‌کنند.
اینها تنها برخی از عناصر تشکیل دهنده ترموپلاستیک‌ها هستند و البته ممکن است در تمامی آنها وجود نداشته باشند؛ به این دلیل که هر یک از ترموپلاستیک‌ها کاربرد خاص خود را دارد و ممکن است از ترکیبات بسیار متنوعی تشکیل شده باشد.
مزایای ترموپلاستیک‌ها
-
قابلیت بازیافت: ترموپلاستیک‌ها را میتوان چندین بار بازیافت کرد و این موضوع موجب می‌شود علاوه بر تولید کمتر زباله در مصرف منابع فسیلی هم صرفه‌جویی شود.
-
شکل دهی آسان: این نوع مواد در دمای سرد به راحتی قابل شکل دهی هستند و میتوان آنها را به شکل‌های مختلفی مانند صفحات، لوله‌ها، قطعات سه بعدی و ... تبدیل کرد.
-
خواص مکانیکی: این پلیمرها در برابر شوک و ضربه مقاوم هستند و میتوان در برخی موارد از آنها به عنوان جایگزین فلزات استفاده کرد.
-
بازیابی شکل: یکی از مزایای بزرگ این مواد، قابلیت بازیابی شکل پس از تغییر شکل است. به عنوان مثال، اگر یک قطعه پلاستیکی به شکل خاصی تغییر شکل داده شود، با اعمال گرما میتوان آن را به شکل اولیه بازیابی کرد.
- وزن کم: ترموپلاستیک‌ها اغلب وزن سبکی دارند که در استفاده‌هایی که نیاز به محصولات سبک و قابل حمل است، بسیار مورد توجه قرار می‌گیرند. این ویژگی آنها را برای صنایع هوا و فضا، خودروسازی و ... مناسب می‌کند.
کلام پایانی
در این مقاله هر چیزی که می‌بایست درباره ترموپلاستیک میدانستید را توضیح دادیم و کاربردها، ویژگی‌ها و انواع مختلف آن را بیان کردیم. دلیل محبوبیت زیاد ترموپلاستیک‌ها در صنایع مختلف، انعطاف پذیری بالا و قابل بازیافت بودن آنهاست. اگر هرگونه سوال یا ابهامی درباره محتوا دارید، می توانید در کامنت‌ها مطرح کنید تا در سریع ترین زمان ممکن به شما پاسخ دهیم.