پلاستیکهای شفاف ,چرا برخی پلاستیک ها شفاف و برخی کدرند ؟
برخی پلاستیکها, پلاستیکهای شفاف هستند که می توانید از آنها لنزهای طبی و رنگی ساخت و برخی بسیار کدر و مات هستند. دلیل این موضوع را باید در ساختمان آنها جستجو کرد.
بنابراین سوال اصلی این است تفاوت ساختمان پلاستیکهای شفاف و کدر در چیست؟
در پلیمرهایی که ظاهری شفاف دارند زنجیرهای پلیمر به صورت نامنظم کنار یکدیگر قرار گرفته اند ، مانند چوب های جارو که شاخه ای هستند و نمی توانند به صورت منظم کنار هم قرار بگیرند .
برعکس در پلیمرهایی که ظاهری کدر و یا ابری دارند زنجیرههای پلیمری بصورت منظم قرار گرفته اند مانند قرار گرفتن یک دسته ترکه های چوب به صورت منظم و یا حصیر در کنار همدیگر ،
این نظم و فشردگی اجازه عبور نور را نمی دهند و لذا ظاهری کدر دارند.
بنابراین پلیمرها از نظر نحوه قرار گرفتن ملکولها و بررسی نظم ملکولی در حالت جامد به دو دسته تقسیم می شوند : پلیمرهای کریستال و آمرف .
پلیمرهای کریستال نیز خود در دو گروه نیمه کریستال و کریستال جای دارند .
نکته مهم یک پلیمر و یا پلاستیک این است که نمی تواند پلاستیک و یا پلیمری صد در صد آمورف و یا کریستال باشد بلکه معمولا هر دو را بخش را دارد اما بخشی غالبتر است.
برای مثال تفلون دارای بلورینگی ۹۵% می باشد که ظاهر بسیار سفید و ابری دارد. پلی اتیلن سبک دارای بلورینگی ۴۰-۵۵% و پلی اتیلن سنگین ۶۰-۸۰% می باشد.
آیا در صنعت پلاستیک ها و بازیافت نیز از همین لفظ استفاده می شود؟
جالب است بدانید تعریفی که در دنیای پلیمرها از شفافی و کدری یا کریستال می شود با آنچه در صنعت بازیافت و یا پلاستیک می گویند متفاوت است.
برای مثال پلی استایرن که از آن قاب سی دی ها را می سازند و یا جعبه شکلات , خط کش و یا لیوان های یکبار و نام تجاری آن کریستال است در صنعت پلیمر جزء پلاستیکهای آمورف می باشد.
در عوض پلی اتیلن سنگین که از آن لوله ,بشکه ,مخازن بزرگ و ظروف پلاستیکی بادی می زنند و ظاهری کدر دارد ,کریستال و یا بلوری نامیده می شود و پلی اتیلن سبک ldpeکه از آن فیلمهای بسته بندی و اطلاحا نایلونهای پالتی را تولید می کنند به پلیمر نیمه کریستال و یا نیمه بلوری شناخته می شود.
چند مثال از پلاستیکهای آمورف و کریستال
آمورف: پی وی سی.پت در حالت بطری pet,پلی کربنات یا pc,پلی استایرن,abs
کریستال: تفلون,پلی اتیلن سنگین ,الیاف
نیمه کریستال: ppیا پلی پروپیلن,پلی اتیلن سبک یا ldpe,پلی آمیدها
تفاوت خواص پلاستیکهای شفاف و کدر یا آمورف و کریستال
۱ - پلاستیکهای کریستال و یا کدر از استحکام بالاتری برخوردارند در حالیکه پلاستیکهای شفاف و آمورف از چقرمگی و شکنندگی بیشتری دارند.مانند abs,pet برای درک بهتر موضوع اجازه بدهید مثالی بزنیم پت را در نظر بگیرید واقع .الیاف پت کریستال است و استحکام بیشتری دارد در حالیکه بطری پت آمورف و یاشفاف است و از استحکام کمتری برخوردار است.
۲ - آمورفها در لحظه ذوب جاری نمی شوند و بصورت مذاب ویسکوز باقی می مانند، همین امر سبب می شود که فرآیند شکل دهی و انتقال آنها با دشواری بیشتری صورت گیرد. همچنین دستگاهای اکسترودر پلاستیک های آمورف پیچیده تر هستند. اکسترودر پلی اتیلن PEنسبت به اکسترودر پت PETبسیار رایجتر و ساده تر است و بیشتر نیز ساخته می شود. بنابراین گرانول ساز های پلاستیکهای امورف با کریستال متفاوت است و این نکته ای است که گرانول ساز ها و کسانی که اکسترودر دارند باید به ان توجه کنند.
۳ - پلاستیکهای شفاف و یا آمورف به دلیل نامنظم قرار گرفتن زنجیرههای و فاصله داشتن بین آنها نسبت به حلالها نفوذ پذیرتر هستند و حلال بهتر در آنها نفوذ می کند در حالیکه پلیمرهای کریستال و یا کدر به دلیل نظم زنجیرها نسبت به حلالها از نفوذ پذیری کمتری برخوردار هستند و دیرتر حل می شوند.
جمع شدگی کم و یا اصطلاحا Shrinkage که یک نقیصه و اشکال زمان قالبگیری تزریقی پلیمرهاplastic injection mold, است در پلاستیکها آمورف و یا شفاف کمتر است.این موضوع از ویژگی های مثبت این گروه است.چون زنجیرههای پلیمری امورف بصورت نامنظم است در حالت ذوب هم تغییر حجم کمی دارند.در عوض پلاستیکهای کریستال و یا کدر به هنگام ذوب نیز بیشتر منظم می شنود و تغییر حجم آنها زیاد است.
پلاستیکهای آمورف و کریستال به هم تبدیل می شوند.
برخی از پلیمرهای آمرف در حین سرد شدن ( از حالت مذاب ) و یا در حالت محلول اگر به آرامی رسوب کنند درجه بالایی از کریستال را به وجود می آورند ((Annealing درجه کریستالی یک پلاستیک را افزایش می دیابد .
بنابراین اگر سرد شدن یک پلاستیک مذاب بصورت کنترل شده و با سرعت کم صورت گیرد.مثلا با سرعت ۰٫۱درجه سلسیوس بر دقیقه امکان منظم چیدن مولکولها را پیدا می کند که این فرایند موجب افزایش درجه بلورینگی آن می شود.
راه دیگر برای این منظور در کارخانه های تهیه الیاف نخ های تولید شده از نایلن ۶ (که با نام تجارتی پرلن شهرت بیشتری دارد) را تا (۴۰۰)% طول اولیه آن می کشند تا در اثر تنش وارده ملکولهای نایلن به صورت منظم تری در طول لیف کنار هم قرار گرفته و اصطلاحاً درجه کریستالی لیف بالاتر رفته ، خواص مکانیکی آن بهبود یابد ، و پارچه تهیه شده که یکی از مصارف آن جوراب بافی است تنش وارده را بهتر تحمل کرده و عمر منسوج خیلی بیشتر می شود .
در فیلم های BOPP نیز برای ایجاد شفافیت و استحکام از دو جهت با اعمال حرارت در حین شکل دهی می کشند تا علاوه بر ظاهری شفاف استحکام بالایی نیز داشته باشد.در واقع با ایجاد کشش باعثث افزایش زنجیرههای منظم می گردند.
نتیجه :ظاهر یک قطعه پلاستیکی همانند رفتار حرارتی اش اطلاعات مفیدی در زمینه تعیین خواص و شناسایی کیفی آن در اختیار محقق قرار می دهد .
شفافیت زیاد یک قطعه پلاستیکی معمولاٌ آمرف بودن (درجه بسیار کم کریستالی) ، فقدان پرکننده آلی یا معدنی ، عدم حضور مواد رنگی و میزان کم نرم کننده را نشان می دهد مانند پلی استایرن ، پلی کربنات و . . . .
اگر قطعه پلاستیکی تا حدودی کدر و ابری رنگ باشد نیمه کریستال و یا کریستال با درجه بالا بودن آن پلاستیک را نشان می دهد مشروط بر آنکه محقق طی آزمون های مرتبط به تایید مشاهدات ظاهری اطمینان یابد مثلاً عدم شفافیت پلیمر بواسطه حضور افزودنی های شرکت داده شده در آمیزه پلیمری نیست.
منبع: کتاب آشنایی با دانش پلیمرها از مهندس سعید نعمتی
