آشنایی با خواصّ پلاستیک­ها

 یک قطعه ­ی ساخته شده پلاستیکی مجموعه­ای از توانایی­های مختلف است،
که به هرکدام از آن­ها یک خاصیّت می­ گویند،
خواص پلاستیک ها ، یک ارزش و یک نقطه قوّت برای آن پلاستیک محسوب می­ شود.

یک پلاستیک ممکن است در بعضی از ویژگی­ها ضعیف باشد
به این توانایی کم، نقص می ­گویند
و برای عملکرد آن یک نقطه ضعف به­ حساب می­ آید.

محدوده ذوب (۱۰۳ ± ۵ °C) ، و درجه حرارت حداکثر مجاز استفاده  (۵۰ °C) پلی ­اتیلن سبک،
برای این پلاستیک نقصی جدی است که سبب می­ شود
قطعات ساخته شده از این پلاستیک حداکثر تا دمای ۵۰ °C کاربرد داشته باشند،
ولی مقاومت در برابر ضربه آن مطلوب، و از خواصّ مکانیکی برجسته این پلاستیک به شمار می­ آید،
ضمن آن­که فرآیند پذیری آسان
و قیمت ارزان آن نیز از ویژگی­های مثبت این نوع از پلی ­اتیلن به حساب می ­آیند.

یک قطعه ­ی جامد پلاستیکی تا حد معینی در برابر
ضربه، فشار، سایش، کشش، گرما، رطوبت، نور و غیره مقاوم است.

خواص پلاستیک ها را در چند گروه مهم دسته­ بندی می­ کنند،
مانند خواصّ مکانیکی، حرارتی، شیمیایی، الکتریکی، اُپتیک و غیره.

آشنایی با خواص پلاستیک ها و اندازه ­گیری خواص پلاستیک ها باعث می­ شود
به کیفیّت محصول تولیدی خود، و ماده اولیه ­ای که خریداری می­ کنیم آگاهی بیشتر و بهتری پیدا می ­کنیم.

آگاهی یافتن از کیفیّت محصول از طریق اندازه ­گیری خواص پلاستیک ها
بر اساس استانداردهای بین­ المللی سبب می ­گردد
به عوامل تاثیرگذار در کیفیّت محصول خود آگاهی بیشتری یافته،
و با بالا بردن خواصّ محصول خود به اعتبار کارگاه خود
و خدمت به صنایع پلاستیک کشور عزیزمان بیفزاییم.

-خواص پلاستیک ها

الف : خواصّ مکانیکی

اندازه ­گیری خواص پلاستیک ها(خواصّ مکانیکی) یک پلاستیک در حقیقت بازتاب و عکس ­العمل یک نمونه با ابعاد معین است هنگامی که در یک شرایط مشخّص تحت تاثیر یک نیرو قرار ­می­گیرد.

هر قطعه امکان دارد که هنگام عملکرد تحت نیروهای مختلفی مانند
ضربه، فشار، سایش، کشش، خمش، پیچش و غیره قرار گیرد،
و بنابر کاربرد و حساسیّت آن، برای طرّاح قطعه، تولیدکننده و مصرف کننده بسیار مهم است
که مقاومت قطعه در برابر این نیروها چقدر است؟

بنابر مورد مصرف، با اصلاح فرمولاسیون، خواصّ مکانیکی یک پلاستیک را می ­توان کمتر یا بیشتر کرد.

در دمای محیط سختی نایلن۶۶ برابر با ۱۲۰ Rockwell R است، این امکان وجود دارد
که میزان سختی این پلاستیک را متناسب با مورد مصرف کاهش، و یا تا ۱۳۰ Rockwell R افزایش داد.

افزودن غیرکارشناسانه نایلن۶۶ بازیافتی به مواد تازه،
سختی محصول را می­ تواند تا ۶۵ Rockwell R کاهش ­دهد،
که هرگز نباید سختی یک قطعه خوب تا این اندازه افت کند،
چون بقیه خواصّ این قطعه نیز مانند مدول­ ها و استحکام­ ها هم به شدت افت پیدا می­ کنند،
چنین قطعه­ای از دیدگاه مصرف کننده، و استاندارد، بی ­کیفیّت نامیده می­ شود.

از مباحث و نتایج آزمون­های بررسی خواصّ مکانیکی پلاستیک­ ها در کنترل کیفیت آن­ها استفاده­­ های زیادی می­ توان کرد.

دستگاه اندازه گیری کشش در پلاستیک ها

ب : خواصّ حرارتی

هر ماده­ ی پلاستیکی از نظر کاری در گستره­ ی حرارتی مشخّصی کاربرد دارد که بالاتر از آن درجه حرارت معمولاً نرم و دی فرمه می ­شود، و یا در آستانه تخریب حرارتی قرار می­ گیرد، همچنین از نظر سرما نیز تا حد معینی از سرما را می­ تواند تحمل کند، و در درجه حرارت­های کمتر از آن، قطعه شکننده می ­شود.

درجه حرارت استفاده حداکثر در دراز مدت برای اغلب گونه­ های پلی ­کربنات ۱۲۵-۱۳۰ °C است که بالاتر از این دما، قطعه ساخته شده از این پلاستیک ثبات ابعادی خود را از دست می­ دهد، از درجه حرارت -۲۰ °C  به پایین هم حالت چقرمگی آن از بین می­ رود، و استحکام­ ها و مقاومت در برابر ضربه آن، کاهش زیادی پیدا می­ کنند.

حالا اگر از این پلاستیک شیشه بعضی از هواپیماها، حباب چراغ­های جلو خودروها، سپر پلیس­ها،حباب چراغ­های روشنایی خیابان­ها و غیره را می ­سازیم، یا آن­ها را به کار می ­بریم، آگاه باشیم در سرمای زیر -۲۰ °C رفتار مکانیکی  پلی ­کربنات به سمت شکننده میل می­ کند و با افت شدید خواصّ مکانیکی مواجه می ­شود.

آگاهی از درجه حرارت­هایی که تغییر پدیده­ های عملکردی را در خواصّ آن نمایان می ­سازند، مباحثی هستند که در خواصّ حرارتی پلاستیک­ها، و گاه در بررسی خواصّ مکانیکی آن­ها مورد بحث و گفتگو قرار می ­گیرند.

مانند دمای انتقال شیشه­ای یک پلاستیک که هم از طریق حرارتی با گرما نگار DSC قابل اندازه­ گیری، و هم از روش آزمون­های دینامیک مکانیکال DMTA می­ توان آن را مشخص نمود.

دستگاه DSC

پ : خواصّ شیمیایی

هر پلاستیک در برابر مواد و حلّال­های شیمیایی رفتارهای متفاوتی دارد، در برخی از آن­ها در دمای اتاق حل و یا متورم می­شود، در حالی که در بعضی از حلاّل­های دیگر حتی در حالت جوش هم نه حل می­شوند و نه متورم.

اگر کارگاهی بخواهد گالن­ های چهار لیتری برای حمل و نگهداری بنزین بسازد به نظر شما کدام گزینه بهتر است؟

الف.  پلی ­اتیلن سنگین     ب.  پلی ­اتیلن سبک     پ.  نایلن۶۶     ت.  پی­ وی­ سی نرم شده

مقاومت نایلن۶۶ در مقابل مواد نفتی بسیار عالی است، پلی ­اتیلن سنگین هم در دمای محیط در برابر مواد نفتی از پایداری خوبی برخوردار است، اما قیمت نایلن۶۶ از پلی ­اتیلن سنگین گرانتر، و شکل­دهی آن دشوارتر می­ باشد.

پلاستیک­های بازیافتی در اثر قالب­گیری مکرر جرم­ ملکولیشان کاهش پیدا می­کند، کاهش جرم ملکولی باعث افت خواصّ مکانیکی می­ شود، افت کیفیّت به همین نکته ختم نمی­ شود گالن بنزین تهیه شده خصوصاً در درجه­ حرارت­های حوالی ۴۰ °C و بالاتر که فشار بخار بنزین افزایش پیدا می ­کند به علت کم شدن جرم ملکولی، ابتدا متورم و در اثر فشار بخار بنزین سوراخ می ­شود، تصور بفرمایید چنین اتفاقی چه فاجعه­های انسانی و اقتصادی می­تواند به بار بیاورد. 

مباحث تاثیر مواد شیمیایی بر پلیمر پایه یا افزودنی­های شرکت کننده در آمیزه آن، در بخش خواصّ شیمیایی پلاستیک­ها بررسی و مطالعه می­شوند.

اندازه گیری خواص شیمیایی

ت : خواصّ الکتریکی

هر پلاستیک از نظر عبور الکتریسیته و امواج از خود مقاومت خاصّی را نشان می­ دهد، در یک نگاه کلی پلاستیک­ها عایق هستند، اما ضریب دی­ الکتریک آن­ها با یکدیگر متفاوت است، و بنابر میزان عایق بودن و ویژگی­ های الکتریکی دیگر کاربردهای مختلفی را در صنایع الکترونیک، الکتریک، مخابرات و غیره به خود اختصاص داده ­اند.

بسیاری از قطعات پلاستیکی در تماس با جریان الکتریسته قرار می­گیرند، که علی رغم عایق بودن قطعات پلاستیکی، با بالا رفتن ولتاژ، افزایش درجه حرارت و یا فرکانس میزان عایق بودن کاهش یافته و کم­کم آثاری از انتقال دیده می ­شود که مشکلات بسیار زیادی را می ­تواند ایجاد کند.

برای جلوگیری از خطرات احتمالی، در ساخت و کنترل کیفیّت این قطعات، از آزمون­هایی برای اندازه ­گیری ویژگی­هایی مانند Arc resistance  ،dielectric resistance  و dielectric constant و غیره در فرکانس­های مختلف استفاده می­کنند.

 این مباحث را در خواصّ الکتریکی پلاستیک­ها مورد بحث و گفتگو قرار می­دهند.

ث : تعیین مقاومت یک قطعه در برابر شرایط محیطی

برخی از پلاستیک­ها عملکردشان در محیط و هوای آزاد است، بنابر این باید از ویژگی­ هایی برخوردار باشند تا بتوانند در مقابل نور فرابنفش خورشید، رطوبت، باران، طوفان، ضربات دریافتی از عوامل محیطی و انسانی، سرما و گرما و غیره مقاومت کنند.

اگر پیش ­بینی این عوامل مخرّب نشود و مواد افزودنی­ هایی که ایجاد کننده این خواصّ در قطعه نهایی هستند، در آمیزه ­ی قطعه وجود نداشته باشند تا در برابر این عوامل مقاومت کنند، ملاحظه خواهد شد که عمر مفید آن محصول بسیار کوتاه خواهد بود.

ج : خواصّ اُپتیکی پلاستیکی 

هر پلاستیک از نظر شفافیت و کدر بودن یا به عبارت دیگر عبور نور از درون ملکول­های خود قابلیّت­های خاصّی را از خود به نمایش می­گذارد، که این مباحث را در خواصّ اُپتیکی پلاستیک باید مورد ارزیابی قرار داد.

نوشته: فاطمه ارشادی