کاربرد پلی استایرن در تزریق پلاستیک

کاربرد پلی استایرن در تزریق پلاستیک پلی استایرن یک پلاستیک نسبتا ارزان است و به همین دلیل در دنیای امروز کاربرد زیادی دارد. همچنین قابلیت رنگ پذیری، شفافیت بالا و جذب کم آب این مواد پلیمری را پرطرفدار کرده است.

پلی استایرن چیست؟

پلی استایرن که به آن eps نیز‎ می‌گویند، از زنجیره‌‎های خاص و ویژه در صنعت پتروشیمی است. می‌توان گفت پلی استایرن یک رزین  انعطاف پذیر سخت، سفت و درخشان است که در برابر اشعه ایکس مقاوم است. پلی استایرن پرمصرف ترین پلیمر ترموپلاستیک در جهان بوده و سالانه ده‎ها میلیون تن از آن استفاده‎ می‌شود. قیمت مناسب، مقاومت بالا و انعطاف پذیری خوب آن را به یک ماده پلیمری پرطرفدار تبدیل کرده است.

ساختار پلی استایرن

ساختار پلی استایرن از فرمول شیمیایی N(c8h8) تولید شده که شامل عناصر شیمیایی کربنی و هیدروژنی است. پلی استایرن از یک زنجیره هیدروکربن طولانی تشکیل شده که گروه‎های فنیل به مرکزهای متغییر کربنی متصل شده‌اند. در واقع یک پلیمر یا ترموپلاستیک تهیه شده از مونومراستایرن است.

کاربرد پلی استایرن در تزریق پلاستیک

همان طور که در ابتدای مقاله ذکر شد، این ماده پلیمری به دلیل مزایای خوبی که دارد در انواع و اشکال مختلف قابل استفاده و کاربردی است از جمله در بسته‌بندی موادغذایی، لوازم ساختمانی، تجهیزات بهداشتی، پزشکی و ... .

همچنین در صنعت خودروسازی برای ساخت قطعاتی مانند دستگیره، قاب چراغ، صندلی و ... نیز از پلی استایرن استفاده می‌کنند. در ادامه به برخی از کاربردهای پلی استایرن در صنعت اشاره می‌کنیم:

ساخت لوازم خانگی

پلی استایرن به دلیل خاصیت عایق بندی که دارد برای ساخت انواع یخچال، فریزر، مایکرویو، اجاق گاز، جارو برقی و... قابل استفاده است.

 بسته‌بندی محصولات غذایی

برای بسته‌بندی تخم مرغ، گوشت، مرغ و انواع لبنیات بسیار مناسب‎ است.

 ساخت لوازم پزشکی

ساخت لوله‎‌های آزمایشگاهی با پلی استایرن بسیار به صرفه و کارآمد است.

مزایای پلی استایرن در تزریق پلاستیک

• مقاومت و استحکام در برابر ضربه
• شفافیت بالا و براق بودن
• انعطاف پذیری بالا
• قیمت کم و ارزان
• عایق حرارتی خوب
• مقاوم در برابر جذب آب

معایب پلی استایرن در تزریق پلاستیک

• مقاومت کم در برابر حرارت
• مقاومت شیمیایی کم
• شکنندگی بالا
• پایداری کم در برابر اشعه UV

انواع پلی استایرن:

پلی استایرن به سه دسته اصلی تقسیم می‌شود که در ادامه مقاله شما را با هر دسته، مزایا و معایب آن آشنا‎ می‌کنیم.

پلی استایرن عمومی Polystyrene(Gpps General Purpose):

نام دیگر پلی استایرن عمومی، پلی استارین بلورین بوده که از هموپلیمریزاسیون استایرن ساخته شده است. در بازار این محصول را با نام کریستال می‌شناسند.

پلیمر شیشه ای، براق، مقاوم و سخت است.

بسیار پایدار بوده و نسبت به آب و مواد شیمیایی آلی، مقاومت خوب و بالایی دارد.

قابلیت رنگ پذیری و اکسترود به شکل مورد نظر را نیز دارد. 

کاربرد جی پی پی اس

بیشترین استفاده GPPS در زمینه قالب گیری تزریقی است.

همچنین از GPPS در صنعت دارویی، اپتیک، بسته‌بندی و ... نیز استفاده‎ می‌کنند.

معایب GPPS 

حساسیت به UV

مشتعل بودن

خواص مکانیکی ضعیف در حرارت بیشتر از 70 درجه

ضعف مقاومت شیمیایی

مزایای پلی استایرن GPPS

• قدرت جذب آب 24 ساعت
• ارزان قیمت
• مستحکم
• قابلیت خمشی و کششی
• مقاومت بالا
• براق و شفافیت
• مقاوم در برابر اشعه گاما
• پایداری ابعاد
• مطابقت با FDA
• مقاومت کششی در شکست
• مقاوت کششی در تسلیم
• مدول خمشی
• دانسیته
• مقاومت خوب در برابر اشعه گاما
• مقاومت ضعیف در برابر اشعه UV
• 5/2 تا 5/3 گیگا پاسکال مدول خمشی
• دانسیته 05/1 تا 04/1 گرم بر سانتی متر مکعب
• 4-1 درصد فراوانی طول در شکست
• 4-1 درصد فراوانی طول در تسلیم
• 75-60 سختی روکول
• 90-85 سختی Shore D
• 90 درجه سیلسیوس دمای انتقال شیشه
• HDT در تنش 8/1 مگاپاسکال
• 80-65 درجه سلسیوس بالاترین دمای کاربرد
• 20 درجه سلسیوس کمترین دمای کاربرد.

کاربرد پلی استایرن GPPS

استفاده از این نوع پلی استایرن برای موارد زیر است:

بسته‌بندی

قیمت پایین، قابلیت بازیافت، عملکرد آسان، توانایی تماس با موادغذایی از جمله مواردی است که موجب کاربرد پلی استایرن در صنعت بسته‌بندی شده است.

صنایع دارویی

از پلی استایرن جی پی پی اس‎ می‌توان در تولید و تهیه قطعه‎ های کوچک از جمله لوله آزمایش، پیپت، پتری دیش، لوازم اورژانس و غیره استفاده نمود. شفافیت، مقاومت در برابر مواد شیمیایی، فرآیند راحت، قیمت مناسب و غیره از جمله مواردی است که موجب کاربرد پلی استایرن GPPS در صنعت دارو شده است.

کالای مصرفی

دانسیته کم، قیمت مناسب، فرآیندپذیری، قابلیت تغییر رنگ و غیره از جمله دلایلی هستند که سبب استفاده از پلی استایرن GPPS در تهیه کالاهای روزانه مانند اسباب بازی، کارد و چنگال، لوازم یکبار مصرف و غیره  شده اند.

صنایع اپتیک

از این مواد به دلیل شفافیت و عملکرد آسان، در لوازم اپتیک مانند پخش‎‌کننده نور استفاده‎ می‌شود.

عملکرد شکل دهی پلی استایرن جی پی پی اس

این ماده پلیمری را‎ می‌توان به راحتی و با کمک تکنیک‎های شکل دهی گوناگون، به اشکال مختلف تبدیل کرد. معمولا هنگام شکل دهی به پیش خشک کردن نیازی نیست اما اگر وسیله موردنظر لازم بود شفاف و براق باشد، بهتر است آن را به مدت 2 ساعت در دمای 80 درجه خشک کنید.

قالب گیری تزریقی پلی استایرن GPPS 

برای کاربرد عمومی، دمای مذاب پلی استایرن اصولا 280-180 درجه سلیسیوس است.

دمای قالب را روی 50-30 درجه تنظیم‎ می‌کنند. چنانچه نیاز بود که دیواره محصول نازک باشد، دمای 10 درجه سانتی گراد کافی است.

بسته به نوع گرید، جمع شدگی قالب حدود 7/0-4/0 درصد‎ می‌باشد.

عملکرد اکستروژن پلی استایرن جی پی پی اس

ویسکوزیته بالا (MFR) کم مناسب اکستروژن است.

دمای مذاب معمولا بین 220-180 درجه‎ است.

پلی استایرن انبساطی(Eps Expanded Polystyrene)

پلی استایرن انبساطی نوع دوم است که بیشتر محصولات و کالاهای فومی سفید را تولید کرده و اغلب در عایق سازی، صنعت بسته‌بندی و غیره کاربرد دارد. این نوع از پلی استایرن مجهز به سلول ‎های بسته CLOSE CELL است و در ایران با نام یونولیت شناخته‎ می‌شود.

EPS قدرت انتقال حرارت بسیار پایینی دارد و سبک‎ است. همچنین توانایی جذب رطوبت در آن کم است.

از معایب این پلی استایرن می‌توان به دمای پایین کاربری آن (80 درجه) اشاره کرد. همچنین قدرت بازیافت هوا تا 98 درصد را دارد. در پلی استایرن انبساطی، گرانول‎ها به دو دسته تقسیم‎ می‌شوند. قسمت اول که تشکیل دهنده ساختار سلول بوده و قسمت دوم گاز پنتان که عامل ایجاد پف است.

ساختار پلی استایرن EPS بر اساس دو مرحله تنظیم شده است:

پیش انبساط

پایداری سازگار

قالب گیری تزریقی پلی استایرن انبساطی

در این مرحفه دانه‎‌های پلی استایرن را به مواد پف زا و پنتان آغشته کرده و در ادامه گرانول ای پی اس در دمای بیشتر از 90 درجه ساخته‎ می‌شوند. دمای بالا، موجب تبخیر پف زا و بزرگتر شدن گرانول (50-20 برابر)‎ می‌شود. در ادامه برای تعادل دانه‎‌ها، آن‎ها را بین 12 تا 6 ساعت نگه داشته و بعد برای ساخت محصول نهایی درون قالب‎ می‌ریزند.

ویژگی پلی استایرن انبساطی

پلی استایرن انبساطی سبک بوده و از خاصیت عایق حرارتی بسیار بالا برخوردار است. همچنین در مصرف انرژی نیز صرفه جویی‎ می‌کند. از نظر شیمیایی EPS خنثی است. این نوع پلی استایرن دانسیته پایین داشته و در برابر حملات باکتری‎ها مقاومت بالا و خوبی دارد. قیمت مناسب، مقاوم در برابر ضربه، مقاومت در برابر شرایط آب و هوا، جذب کم آب، استحکام فشار بالا و پایداری ابعاد از دیگر خصوصیات پلی استایرن انبساطی‎ است.

کاربرد پلی استایرنEPS

بسته‌بندی مواد غذایی

به کمک مواد پلی استایرن ای پی اس، امکان تهیه صفحاتی وجود دارد که از طریق ترموفینگ و وکیوم فرمینگ، بسته‌بندی مناسب مواد غذایی فراهم‎ می‌شود.

صنایع ساختمانی

دوام بالا، جذب کم آب، عایق بودن، مقاومت در برابر باکتری، قابلیت بازیافت، صرفه جویی در انرژی از جمله مهمترین مواردی هستند که موجب کاربرد پلیمر پلی استایرن انبساطی در صنایع ساختمان سازی شده است.

کاربرد‎های دیگر

صندلی ماشین نوزادان و کودکان، صندلی خودرو، کلاه ورزشی و ... از دیگر موارد به کارگیری پلی استایرن هستند.

پلی استایرن ضد ضربه (Hips High Impact )

پلی استایرن مقاوم به ضربه یک ماده پلیمری بسیار اقتصادی و همه گیر است که پایداری ابعاد خوب و مقاومت بالایی برابر ضربه دارد همچنین به آسانی‎ می‌توان آن را قالب گیری کرد. این نوع پلیمر قابلیت رنگ‌پذیری داشته و شفافیت نسبتا بالایی دارد. تمام این موارد موجب شده که پلی استایرن ضدضربه بسیار مورد توجه صنعتگران حوزه پلاستیک سازی قرار بگیرد.

مزایای پلی استایرن ضد ضربه

• قیمت ارزان
• پایداری ابعاد خوب
• مقاوم در برابر اشعه گاما
• مطابقت با FDA
• فرآیند پذیری عالی
• خواص الکتریکی عالی
• محکم‌تر از GPPS

معایب پلی استایرن ضد ضربه

• مقاومت شیمیایی پایین
• خواص الکتریکی کم
• حساس به UV
• قابلیت اشتعال بالا و ایجاد دود سمی
• شفافیت کم
• خاصیت ضد ضربه
• 8/0-2/0 درصد قابلیت جمع شدگی
• 05/0 تا 15/0 درصد قدرت جذب آب در 24 ساعت
• اشتعال پذیری بالا
• استحکام کششی در شکست 45 تا 420 مگا پیکسل
• استحکام کششی در تسلیم 20 تا 40 مگاپیکسل
• 10 تا 65 درصد فراوانی طول در شکست
• سختی روکویل
• مقاومت خوب در برابر اشعه گاما
• مقاومت ضعیف در برابر اشعه UV
• 60 تا 80 درجه سلسیوس بیشترین دمای کاربردی
• 29- تا 40- درجه سلسیوس پایین ترین دمای کاربردی
• 88 تا 92 درجه سلسیوس حرارت انتقال شیشه TG
• 06/1-03/1 گرم بر سانتیمتر مکعب دانستیه
• 0/3 تا 5/1 گیگاپاسکال مدول خمشی
• 60 تا 75 درصد سختی Shore D
• 1 درصد سختی Rockwell M
• 75 تا 80 درجه سلسیوس HDT در تنش 8/1 مگاپاسکال
• 80 تا 100 درجه سلسیوس HDT در تنش 46/0 مگاپاسکال

کاربرد پلی استایرن ضد ضربه در صنعت

بسته‌بندی مواد غذایی

به علت مقاومت در برابر ضربه، قابلیت بازیافت، قیمت کم و عمکرد آسان برای بسته‌بندی انوع لبنیات، کارتن پلاستیکی، سینی گوشت و غیره کاربرد دارد.

صنایع الکترونیک

برای قاب انواع تلویزیون، کامپیوتر، قسمت داخل یخچال و فریزر از آن استفاده‎ می‌کنند.

بهداشتی

برای ساخت انواع لوازم بهداشتی و پزشکی مانند ظروف زباله، پتری دیش و غیره از این نوع پلی استایرن استفاده می‌شود.

فرآیند شکل دهی و قالب گیری با پلی استایرن ضد ضربه

این ماده پلیمری به پیش خشک کردن نیاز ندارد و با تمام روش‎های قالب گیری یا شکل دهی پلاستیک‎ می‌توان از آن استفاده نمود.

فرآیند تزریق با پلی استایرن ضد ضربه

• دمای مذاب ترجیحا بین 280 تا 180 درجه سلسیوس است
• درجه حرارت قالب بین 50 تا 30 درجه سلسیوس است. اگر دیواره محصول نازک باشد دما 10 درجه کافی است.
• بنا به نوع گرید مواد جمع شدگی قالب بین 7/0 تا 4/0 درصد قابل تغییر است.

سخن پایانی

مواد پلیمری استفاده بسیار زیادی در صنعت تولید و تزریق پلاستیک دارند. قیمت مناسب این مواد، انعطاف‎‌پذیری و مقاومت بالای آن‎ها موجب ساخت قطعات بسیار زیاد و با صرفه اقتصادی شده است. همچنین این مواد پلیمری مزایا و معایب مخصوص به خود را دارد که در هنگام استفاده باید به آن‎ها توجه نمود.

منبع : گوگل سرچ