کاربرد پلی پروپیلن در تزریق پلاستیک

پلی پروپیلن ‌یا EPP حبابی از پروپلین است که سفتی و سختی کمی دارد.همین عامل موجب شده ‌که بعد از ایجاد فشار، دوباره به حالت اولیه برگردد. در نتیجه این ماده در لوازم رادیو و صنایع هوا و فضا کاربرد زیادی دارد. این ماده پلیمری در سال 1950 توسط ‌دو شیمیدان ایتالیایی و آلمانی به نام ‌کارل رن و جولیو ناتا کشف و تهیه شد. پلی پروپیلن جزو اساسی‌ترین و پرمصرف‌ترین پلیمرهای دنیا است. ‌

پلی پروپیلن چیست؟

پلی پروپیلن از ‌پلیمریزاسیون پروپیلن در دما و فشار متعادل و در کنار کاتالیست زیگلر- ناتا ساخته شده است. فرمول ‌مولکولی پلی پروپیلن N(6H3C) بوده و نقطه ذوب آن 160 درجه سانتی گراد می‌باشد و فرمول شیمیایی آن–CH2-CH(CH3)n- ‌است. ‌این ماده سه پیکربندی مختلف دارد که شامل موارد زیر می‌شود:

ساختار پلی پروپلین

ساختار پلی پروپیلن ‌متشکل از پلیمر ترموپلاست بوده که در یک طیف وسیع برای کاربردهای گوناگون فیلم، ورق، قالب گیری دمشی، قالب گیری تزریقی ، بسته بندی غذایی، نساجی، تجهیزات و لوازم آزمایشگاهی، لوله، کاربرد صنعتی ، ساختمانی ‌و قطعات خودرو قابل استفاده است.

منومر پروپیلن در برابر حلال‌های شیمیایی، اسیدها، و بازها مقاومت بالایی دارد.

ورق پلی پروپیلن

ورق پلی پروپیلن (PP) پلیمری است که از قالب پلی پروپیلن ساخته می‌شود. ورق پلی‌پروپیلن از کاربردی‌ترین تولیدات پلی پروپیلن است که استفاده بسیار زیادی دارد و شامل موارد زیر می‌شود:

ایزوتاتیک(ipp):

گروه ‌‌ی متیلی، در یک سوی ورق عبوری از زنجیر اصلی هستند. ایزوتاتیک در صنعت الیاف و پلاستیک کاربرد زیادی دارد.

‌سیندیوتاکتیک ( spp):

گروه ‌‌ی متیل ‌به صورت بینابین در دو سوی ورقه عبوری از زنجیر قرار دارند.

اتاکتیک (app):

در این دسته بندی اصلا نظم خاصی دیده‌ نمی‌‌شود.

کاربرد ورق پلی پروپیلن

ساخت انواع قاشق و چنگال یکبار مصرف

ساخت انواع لوازم التحریر

بسته بندی مواد غذایی (ماندگاری بیشتر مواد و عدم فساد)

ساخت قطعات صنعتی

تولید لوازم خانگی‌

کاربرد پلی پروپلین در تزریق پلاستیک

از آنجایی که پلی پروپلین ‌مقاومت زیادی در برابر ضربه دارد، برای قطعاتی که به مدت طولانی مقابل هوای نامتعادل قرار می‌گیرند و یا ممکن است در معرض ضربه باشند، استفاده می‌‌شود. از جمله کاربردهای این ماده پلیمری می‌توان به قطعات خودرو مانند داشبورد، کنسول، ‌روکش، ضربه گیر، رودری، باتری ‌و بسیار قطعات دیگر اشاره کرد.

همچنین ‌از پلی پروپیلن با شاخص ذوب زیاد برای ‌تهیه و تولید انواع ظروف یکبار مصرف و پلاستیکی استفاده می‌شود.

پلی پروپیلن برای تهیه لوازم ورزشی، کیف حمل و نقل و لباس ورزشی نیز کاربرد دارد.

گریدهایی که شاخص ذوب پایین دارند نیز ‌برای تهیه لوله‌های آ‌‌ب گرم و سرد آب و ... به کار می‌برند.

از PP می‌توان برای کالاهای پزشکی نیز استفاده کرد. برای نمونه ‌ساخت ‌بطری ضدعفونی، سرنگ ، ظرف قرص و ... کاربرد دارد.

پلی پروپلین در ساخت لوازم منزل از جمله ‌فرش، تشک، بشقاب، اسباب بازی و یا حتی قطعات جانبی درون لباسشویی، یخچال، ظرفشویی و ... نیز استفاده دارد.

درست مقابل پلی پروپیلن، هموپلیمر قرار می‌گیرد که در برابر ضربه از مقاومت کمتری برخوردار بوده و تبلور بالایی دارد. در نتیجه برای ساخت انواع ورق‌های‌‌ نازک، کارهای نساجی و فیلم‌ها‌‌ی باریک از آن استفاده می‌کنند. در هموپلیمر بیشتر از مقاومت در برابر ضربه‌، استقامت و استحکام کششی ضرورت دارد.

انواع گرید پلی پروپیلن

مواد پلی پروپیلن دو نوع هستند که بیشترین اختلاف آن‌ها‌‌ در زمینه استحکام، سختی، ‌و مقاومت ضربه‌های آنها می‌باشد.

پلی پروپیلن هموپلیمر

این نوع ‌PP از ‌استحکام کششی و سختی بیشتری برخوردار ‌بوده اما مقاومت ضربه‌ای آن کم است. در واقع هموپلیمر ‌شکننده و زمانی که دما کم باشد ‌به خصوص دمای زیر صفر بیشتر خود را نمایان می‌کند.

در نتیجه از این مواد‌ نمی‌‌توان برای ساخت قطعات مقاوم و قطعاتی که در معرض دمای پایین هستند، استفاده کرد. برای حل این محدودیت در هنگام پلیمریزاسیون، ‌مونومر اتیلن را به ‌پلی پروپیلن اضافه کرده ‌و پلی پروپیلن ‌کوپلیمر ساخته می‌شود.

پلی پروپیلن کوپلیمر

این نوع پلیمر پلی پروپیلن، مقاومت ضربه‌ای نسبتا خوبی دارد. البته لازم به ذکر است ‌که با افزایش مقاومت کوپلیمر، سختی آن کاهش می‌یابد. با اضافه نمودن اتیلن به پلی پروپیلن هنگام پلیمریزاسیون ، ساختار منظم PP تقریبا کاهش می‌یابد. این کاهش نظم سبب کم شدن مقدار تبلور (کریستالیزاسیون) PP خواهد شد و نهایتا موجب افزایش مقاومت کوپلیمر می‌شود.

پلی پروپیلن کوپلیمر به دو دسته دیگر تقسیم بندی می‌شود.

کوپلیمر بلاکوپلین

قسمت‎ها‌‌ی اتیلن در میان ‌قسمت پروپیلن ‌درامتداد زنجیره(رشته) پلیمری قرار گرفته‌اند. در این نوع پلیمر اختلاف ضریب شکست نور ‌در مناطق ‌پروپلینی و مناطق اتیلینی موجب پخش نور و نهایتا کدرشدن پلیمر می‌شود. در نتیجه به راحتی می‌توان آن را در بین انواع پلیمرهای دیگر تشخیص داد. ‌پلیمر ‌نهایی مقاومت ضربه‌ای بیشتری داشته و در صنایعی که به ‌استحکام بالا نیاز دارند، قابل استفاده است. مقدار اتیلن در این ماده 5 تا 15 درصد بیشتر است.

کوپلیمر رندوم

در کوپلیمر رندوم ، مونومرهای اتیلن کاملا نامرتب و جداگانه در امتداد زنجیره پلیمر قرار گرفته‌اند. این عامل ‌در ساختار پلیمر، سبب کوچک شدن ابعاد ‌ذرات اتیلن می‌شود. در نتیجه این ‌کوپلیمر شفاف است. همچنین برای ایجاد براقیت در این نوع کوپلیمر ‌از عوامل هسته‌زا ‌که باعث پخش یکدست و مرتب بلورهای پلی پروپلین و نهایتا کوچک و ریز شدن آن‌ها می‌شود، استفاده می‌کنند. ‌کوپلیمر رندوم از مقاومت ضربه ای کمتری برخوردار است.

علاوه بر این دو نوع پروپیلن، در صنعت پلاستیک سازی از پلی پروپیلن‌ها‌‌ی دیگر استفاده می‌شود که شامل موارد زیر می‌شود:

پلی پروپیلن کوپلیمر مقاوم به ضربه

اگر به پلی پروپیلن یا فاز کوپلیمر رندوم که شامل 45 تا 65 درصد اتیلن است، اضافه شود pp مقاوم به ضربه ساخته خواهد شد. این پلیمر بیشتر در ساخت لوازم خانگی، لوله، خودروسازی و... کاربرد دارد.

پلی پروپیلن انبساطی

یک پلیمر سلول بسته به شکل فوم بوده که از دانسیته بسیار کمی برخوردار است. وزن epp بسیار کم، خاصیت عایق حرارتی خوب و مقاومت به ضربه عالی داشته و در برابر آب و مواد شیمیایی نیز مقاوم است. این پلی پروپیلن در صنعت خودروسازی کاربرد دارد.

پلی پروپیلن با مقاومت مذاب بالا

در حالت عادی پروپیلن مقاومت مذاب کمتری دارد و در فرآیندهای شکل دهی نیاز به مقاومت مذاب بالا است، در نتیجه برای حل این مشکلات            

پلی پروپیلن را به ساختار شاخه‌‎ای که شامل شاخه بلند است، تبدیل می‌کنند تا مقاومت مذاب آن بالا رفته و قابلیت توسعه در فاز مذاب را پیدا کند.

این دسته از پلی پروپیلن گریدهای مختلفی با خاصیت مکانیکی متفاوت، پایداری حرارتی بالا و مقاومت شیمیایی عالی دارد. این ماده در بسته‌بندی، خودروسازی و صنایع ساختمانی کاربرد دارد.

مزایای پلی پروپیلن در تزریق پلاستیک

• مونومر پروپیلن نسبت به دیگر مونومر پلیمرها از قیمت ارزان ومناسب‌تری برخوردار است.
• PP  قیمت پایین تری در مقایسه با سایر پلیمرها دارد.
• کم وزن و سبک است.
• انعطاف پذیری بالا که امکان ساخت طیف گسترده از قطعات را فراهم کرده است.
• استفاده بسیار زیادی از پلی پروپیلن به صورت آلیاژ با پلیمرهای دیگر می‌شود.
• امکان جایگزینی پلیمر PE، PS و ... با پلیمر پلی پروپیلن وجود دارد.
• عدم توانایی در هدایت الکتریسته در نتیجه به عنوان عایق نیز قابل استفاده است.
• قدرت مقاومت آن در برابر یخ زدگی بالاست.
•  دانسیته پایینی دارد.
• قدرت ذوب آن زیاد است.
• در برابرآب، مواد شوینده و شیمیایی مقاوم است.
• از آن در ساخت تجهیزات پزشکی استفاده می‌شود.
• برای ساخت قطعات جدید کاربرد دارد.
• در مقایسه با سایر پلاستیک‌ها چگالی کمتری دارد.
• قدرت و استحکام کششی زیادی دارد به صورتی که از توان تحمل 4800Psi برخوردار است.

معایب پلی پروپیلن در تزریق پلاستیک

• پلی پروپیلن قابل اشتعال است و با قرار گرفتن در برابرگرما و نور به راحتی ذوب می‌شود.
• پلی پروپیلن در برابر UV ضعیف بوده و آسیب می‌بیند.
• ضریب انبساطی بالایی دارد و کاربرد آن در دمای بالا محدود است.
• به علت ویژگی اتصال کم و ضعیفی که دارد رنگ پذیری آن سخت است.
• اگر در دمای بیشتر از 100 درجه قرار بگیرد، زنجیره پلی پروپیلن تخریب شده و اکسیداسیون اتفاق می‌افتد. نهایتا سبب ترک خوردگی آن خواهد شد. غالبا برای حل این معضل می‌توان از تثبیت کننده پلیمر استفاده کرد.

خواص پروپیلن از نظر مقاومت شیمیایی

• مقاومت در مقابل استرها، هیدروکربن‌های آلیفاتیک، آلید و کتون ‌‌
• مقاومت خوب در برابر باز و الکل و در مقابل انواع اسیدهای غلیظ و رقیق
• محدودیت مقاومت در مقابل آروماتیک‌ها و هیدروکربن‌های ‌‌لوژنی و اکسیدکننده ‌‌

مقایسه پلی پروپیلن و پلی اتیلن

• پلی پروپیلن شفاف است، پلی اتیلن به صورت نیم شفاف تولید می‌شود.
• از نظر وزنی پلی پروپیلن سبک‌تر است.
• پلی اتیلن عایق الکتریکی بسیار خوبی است.
• پلی پروپیلن نقطه ذوب بیشتری داشته، سفت و سخت است.
• پلی اتیلن دانسیته بالاتر و نقطه ذوب پایین تری دارد.
• پلی اتیلن در دمای پایین عملکرد بهتری دارد.
• پلی پروپیلن مقاومت نسبتا بالایی در برابر حلال آلی و اسیدها دارد.
• پلی پروپیلن ‌به صورت قالب گیری تزریقی و فرآیند اکستروژن ‌شکل می‌گیرند که در مورد هرکدام توضیح خواهیم داد.

فرآیند قالب گیری تزریقی پلی پروپلین

• دمای ‌قالب آن 10 تا 80 درجه است.
• دمای مذاب آن بین 200 تا 300 درجه است.
• به پیش خشک کردن نیاز ندارد.
• دمای بالاتر قالب سبب شفافیت و درخشندگی تولیدات می‌شود.
• جمع شدگی قالب ‌بر اساس ضخامت1/5 تا 3 درصد است.

فرآیند اکستروژن پلی پروپیلن

• دمای مذاب آن بین 200 تا 300 درجه است.
• 180 تا 205 درجه سانتی گراد دمای سیلندر است.
• در دمای 105 تا 110 درجه ‌به مدت 3 ساعت نیاز به پیش خشک کردن دارد.

نتیجه گیری

با خواندن این مقاله تا حدودی نسبت به ساختار پلی پروپیلن، مزایا و معایب آن آشنا و متوجه شدید که تقریبا در بیشتر لوازم پلاستیکی از پلی پروپیلن استفاده شده است. استفاده از این مواد پلیمری سبب تولید قطعات بسیار کاربردی، ارزان، مقاوم و زیبایی در جهان شده و آن را به پر مصرف ترین پلیمرها ‌در صنعت پلاستیک تبدیل کرده است.

منبع : گوگل سرچ