آخرین به روزرسانی
مقدمه
ترموپلاستیکها به انگلیسی Thermoplastic از زنجیرههای پلیمری با مونومرهای تکراری ساخته می شوند، که می توانند با پرکنندهها و تثبیتکنندهها برای بهبود بیشتر خواص آنها تقویت شوند. پلاستیک های گرمانرم به دلیل هزینه کم، سهولت استفاده از آنها و طیف گسترده ای از ویژگی های موجود در گریدهای مختلف، یکی از پرکاربردترین مواد تولیدی هستند.
تنوع گسترده آنها بدان معناست که پلاستیک های گرمانرم های خاصی برای وظایف یا الزامات خاصی به خوبی در دسترس هستند. به عنوان مثال، یک کاربرد ممکن است نیاز به پلی کربنات سخت اما شفاف از نظر دیداری داشته باشد، در حالی که برخی دیگر برای مقاومت، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و مقاومت شیمیایی، پلی پروپیلن ها می توانند انتخاب مناسب تری باشند. در این مقاله توضیح خواهیم داد که ترموپلاستیک چیست، از چه چیزی ساخته شده است و خواص مکانیکی برخی از گریدهای رایج تر آنها را بررسی خواهیم کرد.
فهرست مطالب
ترموپلاستیک چیست؟
عبارت ترموپلاستیک (Thermoplastic) نشان دهنده دسته ای از پلاستیک ها است که با گرم کردن نرم می شوند و با خنک شدن سفت می شوند. برخلاف پلیمرهای ترموست، پلاستیک های گرمانرم را می توان چندین بار قالب گیری و تغییر شکل داد. توانایی شکل دادن به ترموپـلاستیک ها با استفاده از گرما، می تواند برای بسیاری از کاربردها از جمله ساخت و ساز، کالاهای مصرفی و تجهیزات پزشکی جذاب باشد.
Thermoplastic ها از زنجیره های بلندی از مولکول ها به نام پلیمر تشکیل شده اند. سه ترموپلاستیک رایج عبارتند از پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پی وی سی. هر نوع ترموپلاستیک دارای خواص منحصر به فردی است که آن را برای استفاده های خاص مناسب تر می کند. شکل ۱ زیر نوع گرانول های پلاستیک حرارتی (Thermoplastic Pellets) را نشان می دهد که ممکن است زمانی که مواد به شکل خام و شکل نگرفته هستند، قابل مشاهده باشند.
اجزای ترموپلاستیک چیست؟
هر پلاستیک حرارتی از یک پلیمر پایه ساخته می شود که اغلب با رنگدانه ها، پرکننده ها (Fillers) و تثبیت کننده ها (Stabilizers) همراه است. پلیمر پایه خواص کلی مکانیکی، حرارتی و مقاوم در برابر خوردگی را به ماده می دهد. هر رنگی می تواند از رنگدانه ها به دست بیاید، اگرچه ترموپـلاستیک های شفاف و سفید اغلب حاوی رنگدانه نیستند. پرکننده ها برای افزایش خواص مکانیکی یا حرارتی استفاده می شوند – به عنوان مثال، الیاف شیشه (Glass Fiber) مقاومت حرارتی را بهبود می بخشد در حالی که الیاف کربن (Carbon Fiber) استحکام را بهبود می بخشد. تثبیت کننده ها برای بهبود مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، مقاومت در برابر شعله یا سایر خواص کاربردی اضافه می شوند.
انواع مختلف ترموپلاستیک چیست؟
انواع مختلفی از پلاستیک حرارتی وجود دارد. به طور کلی می توان آنها را به عنوان پلاستیک های عمومی (Commodity Plastics) یا مهندسی (Engineering Plastics) طبقه بندی کرد. پلاستیک های عمومی برای طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شوند و به دلیل هزینه کم، از پرکاربردترین پلاستیک ها هستند. پلاستیک های مهندسی به طور خاص برای کاربردهای پیشرفته تر طراحی شده اند. جدول ۱ زیر برخی از مواد رایج در هر دسته را فهرست می کند:
دسته بندی | نام | تعریف | ویژگی ها |
---|---|---|---|
عمومی | پلی پروپیلن(PP/ Polypropylene) | ساختار نیمه کریستالی ساخته شده از مونومرهای پلی پروپیلن | سخت، محکم، و مقاوم در برابر خوردگی |
عمومی | پلی اتیلن کم چگالی (LDPE/ Low-Density Polyethylene) | بلورینگی کم، ساخته شده از مونومرهای اتیلن | سخت، انعطاف پذیر و مقاوم در برابر خوردگی |
عمومی | پلی وینیل کلراید (PVC/ Polyvinyl Chloride) | ساختار آمورف ساخته شده از مونومرهای وینیل کلراید | مقاوم در برابر ضربه، آب و مواد شیمیایی. می تواند هم سخت و هم انعطاف پذیر باشد |
عمومی | پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE/ High-Density Polyethylene) | زنجیره مولکولی خطی مونومرهای اتیلن با افزایش بلورینگی | سخت، محکم، مقاومت حرارتی و شیمیایی خوب |
مهندسی | پلی اتر اترکتون (PEEK/ Polyetheretherketone) | نیمه کریستالی با ستون فقرات پلیمریِ آروماتیک | مقاومت عالی در برابر مواد شیمیایی، حرارتی و سایش. خواص مکانیکی عالی |
مهندسی | پلی کربنات (PC/ Polycarbonate) | ساختار آمورف ساخته شده از تکرار گروه های کربنات | بسیار سخت، اما به اندازه شیشه شفاف |
مهندسی | کوپلیمر پلی استال (POM-H/ Polyacetal Copolymer / Delrin®) | ساختار بسیار کریستالی ساخته شده از کربن متصل به دو گروه عاملی آلی | خواص مکانیکی و حرارتی عالی. |
مهندسی | پلی آمید (PA/ Polyamide / Nylon) | نیمه کریستالی ساخته شده از مونومرهای دیامین و یک اسید آمینه | اصطکاک کم، مقاومت خوب در برابر اشعه ماوراء بنفش، مقاومت ضربه ای و خستگی خوب |
خواص ترموپلاستیک ها چیست؟
برخی از خواص مکانیکی کلیدی پلاستیک های حرارتی رایج در جدول ۲ زیر فهرست شده است:
ویژگی | PP | LDPE | HDPE | PVC | PC | POM-H | PEEK | PA6 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
چگالی (g/cm3) | ۰.۹ | ۰.۹۲۱ | ۰.۹۶ | ۱.۴۰ | ۱.۲۰ | ۱.۴۲ | ۱.۳۴ | ۱.۱۴ |
سختی (Shore D) | ۷۲ | ۵۴ | ۷۰ | ۸۹ | ۷۹ | – | ۸۵.۶ | ۷۷.۳ |
مقاومت کششی نهایی (MPa) | ۲۳.۴ | ۱۱.۷ | ۳۱.۷ | ۵۷.۶ | ۷۴ | ۷۶ | ۹۸ | ۷۰.۲ |
کشیدگی در نقطه شکست (%) | ۳۰۰ | ۴۰۰ | ۴۰۰ | ۵ | ۵۰ | ۴۵ | ۲۴.۲ | ۶۶.۱ |
مدول کششی (GPa) | ۱.۰۵ | ۰.۳۹۳ | ۱.۳۸ | ۳.۲۱ | ۲.۴ | ۲.۹ | – | – |
استحکام خمشی (GPa) | ۳۳.۱ | – | – | – | – | ۷۶ | ۱۵۶ | ۸۴.۹ |
مدول خمشی (GPa) | ۱.۲۴ | ۰.۲ | ۱.۲ | ۲.۷۴ | ۲.۱۷۵ | ۲.۸ | ۴.۴۱ | ۲.۳۴ |
Shore D یکی از دو مقیاس رایج در تست سختی سنجی Shore است. در این روش، از یک سوزن با نوک کروی برای نفوذ در سطح نمونه استفاده می شود. عمق نفوذ سوزن، معیاری برای سختی ماده ارائه می دهد. مقیاس Shore D برای مواد سخت تر مانند پلاستیک های مهندسی و لاستیک های سخت مناسب است. در مقابل، مقیاس Shore A برای مواد نرم تر مانند پلاستیک های انعطاف پذیر و لاستیک های نرم استفاده می شود.عدد داخل پرانتز بعد از عبارت “سختی (Shore D)”، نشان دهنده مقدار سختی اندازه گیری شده برای نمونه مورد نظر است. هرچه این عدد بیشتر باشد، نشان دهنده سختی بیشتر ماده است.
خواص مکانیکی ترموپلاستیکها
خواص مکانیکی ترموپلاستیکها، عاملی کلیدی در انتخاب مناسبترین نوع این مواد برای کاربردهای مختلف است. این خواص، رفتار ماده را تحت بارگذاریهای مختلف تعیین میکنند و به طور مستقیم بر عملکرد و دوام قطعه تأثیر میگذارند. در ادامه، به بررسی عمیق برخی از مهمترین خواص مکانیکی پلاستیک های حرارتی میپردازیم:
نمودار تنش-کرنش
نمودار تنش-کرنش، یکی از مهمترین ابزارها برای توصیف رفتار مکانیکی مواد است. این نمودار، رابطه بین تنش اعمال شده بر ماده و کرنش حاصل از آن را نشان میدهد. شکل کلی این نمودار برای ترموپلاستیکها، اطلاعات ارزشمندی در مورد خواص مختلف آنها ارائه میدهد:
- مدول یانگ (Young’s Modulus): شیب اولیه نمودار تنش-کرنش، نشاندهنده مدول یانگ یا مدول کشسانی ماده است. این پارامتر، سختی ماده را بیان میکند و هرچه مقدار آن بیشتر باشد، ماده سختتر خواهد بود.
- نقطه تسلیم (Yield Point): در برخی از ترموپلاستیکها، نقطهای وجود دارد که پس از آن ماده به صورت پلاستیک تغییر شکل میدهد. این نقطه، نقطه تسلیم نامیده میشود.
- استحکام کششی نهایی (Ultimate Tensile Strength): حداکثر تنشی که ماده میتواند تحمل کند، استحکام کششی نهایی نامیده میشود.
- کرنش در نقطه شکست (Elongation at Break): مقدار کرنش در نقطهای که ماده میشکند، کرنش در نقطه شکست نامیده میشود و نشاندهنده میزان کششپذیری ماده است.
انواع مختلف ترموپلاستیکها، نمودارهای تنش-کرنش متفاوتی دارند که نشاندهنده خواص مکانیکی متفاوت آنها است. به عنوان مثال، ترموپلاستیکهای مهندسی مانند پلی کربنات، معمولاً مدول یانگ بالاتری نسبت به پلاستیک های حرارتی عمومی مانند پلی اتیلن دارند.
تأثیر دما بر خواص مکانیکی
دما، یکی از مهمترین عواملی است که بر خواص مکانیکی ترموپلاستیکها تأثیر میگذارد. با افزایش دما:
- مدول یانگ کاهش مییابد: به عبارت دیگر، ماده نرمتر میشود.
- استحکام کششی نهایی کاهش مییابد.
- کششپذیری افزایش مییابد.
دمای انتقال شیشهای (Tg)، دمایی است که در آن یک پلیمر آمورف از حالت شیشهای به حالت لاستیکی تغییر حالت میدهد. در دمای بالاتر از Tg، حرکت زنجیرههای پلیمری آسانتر میشود و در نتیجه، خواص مکانیکی ماده به شدت تغییر میکند.
مقاومت در برابر ضربه و خستگی
- مقاومت در برابر ضربه: مقاومت در برابر ضربه، توانایی یک ماده در جذب انرژی ناشی از یک ضربه ناگهانی است. برخی از ترموپلاستیکها مانند پلی کربنات، مقاومت بسیار خوبی در برابر ضربه دارند و در کاربردهایی مانند شیشههای ایمنی استفاده میشوند.
- مقاومت در برابر خستگی: مقاومت در برابر خستگی، توانایی یک ماده در تحمل بارهای تکراری است. با اعمال بارهای تکراری، ترکهای میکروسکوپی در ماده ایجاد میشود که در نهایت منجر به شکست ماده میشود. برخی از ترموپلاستیکها مانند نایلون، مقاومت خوبی در برابر خستگی دارند.
عوامل موثر بر مقاومت در برابر ضربه و خستگی:
- ساختار مولکولی: وجود گروههای جانبی بزرگ و شاخههای جانبی در زنجیرههای پلیمری، میتواند مقاومت در برابر ضربه را افزایش دهد.
- بلورینگی: ترموپلاستیکهای بلورین، معمولاً مقاومت در برابر خستگی بالاتری نسبت به پلاستیک های حرارتی آمورف دارند.
- وجود پرکنندهها: افزودن پرکنندههایی مانند الیاف شیشه، میتواند مقاومت در برابر ضربه و خستگی را بهبود بخشد.
در انتخاب پلاستیک حرارتی مناسب برای یک کاربرد خاص، باید به تمام خواص مکانیکی آن، از جمله نمودار تنش-کرنش، تأثیر دما، مقاومت در برابر ضربه و خستگی توجه کرد.
ترموپلاستیک ها چگونه ساخته می شوند؟
ترموپـلاستیک ها را می توان با استفاده از طیف وسیعی از روش ها، بسته به نوع خاص آنها تولید کرد. تکنیک های اصلی برای سنتز پلاستیک حرارتی عبارتند از:
- ترانس استریفیکیشن (Transesterification) : برای الاستومرهای کوپلی استر استفاده میشود.
- ولکانیزاسیون پویا (Dynamic vulcanization): برای ولکانیزه های پلاستیک حرارتی استفاده می شود.
- کوپلیمریزاسیون مستقیم (Direct copolymerization) : برای TPE ها (الاستومرهای ترموپـلاستیک) استفاده می شود.
- استریفیکیشن و پلی کندسانسیون (Esterification & polycondensation) : برای پلی آمیدها استفاده می شود.
- کوپلیمریزاسیون کاتالیزوری الفین ها (Catalytic copolymerization of olefins): برای پلاستیک های RTPO (ترموپـلاستیک پلی اولفین راکتور) استفاده می شود.
کاربردهای متنوع ترموپلاستیکها در صنایع مختلف
ترموپلاستیکها به دلیل خواص منحصر به فرد خود، از جمله وزن سبک، شکلپذیری بالا، مقاومت در برابر خوردگی و قیمت مناسب، در طیف گستردهای از صنایع کاربرد دارند. در ادامه، به برخی از مهمترین کاربردهای ترموپلاستیکها در صنایع مختلف و مثالهای عملی آن میپردازیم:
صنعت خودروسازی
- بدنه خودرو: بسیاری از قطعات بدنه خودرو مانند سپر، گلگیر و کاپوت از ترموپلاستیکهایی مانند پلی پروپیلن و پلی اتیلن ساخته میشوند. این مواد به دلیل وزن سبک و مقاومت در برابر ضربه، انتخاب مناسبی برای این کاربرد هستند.
- داخل خودرو: قطعات داخلی خودرو مانند داشبورد، روکش صندلی و قطعات تزئینی نیز اغلب از پلاستیک حرارتی ساخته میشوند. پلی اتیلن ترفتالات (PET) و پلی کربنات از جمله ترموپلاستیکهای پرکاربرد در این زمینه هستند.
- لولهها و شلنگها: ترموپلاستیکهایی مانند پلی اتیلن و پلی وینیل کلراید (PVC) برای ساخت لولهها و شلنگهای سیستمهای خنککننده و سوخترسانی خودرو استفاده میشوند.
صنعت الکترونیک
- محفظه تجهیزات الکترونیکی: ترموپلاستیکهایی مانند ABS و پلی کربنات به دلیل مقاومت در برابر ضربه و خواص عایقبندی الکتریکی، برای ساخت محفظه تجهیزات الکترونیکی مانند کامپیوتر، تلویزیون و تلفن همراه استفاده میشوند.
- بردهای مدار چاپی: رزینهای اپوکسی، نوعی پلاستیک حرارتی، به عنوان عایق در بردهای مدار چاپی استفاده میشوند.
- کابلهای برق: عایق برخی از کابلهای برق از مواد ترموپلاستیکی مانند PVC ساخته میشود.
صنعت بستهبندی
- ظروف یکبار مصرف: پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی استیرن از جمله ترموپلاستیکهای پرکاربرد در تولید ظروف یکبار مصرف مانند بطری، لیوان و ظروف غذا هستند.
- فیلمهای بستهبندی: پلی اتیلن و پلی پروپیلن برای تولید فیلمهای بستهبندی مواد غذایی و محصولات مختلف استفاده میشوند.
- بستهبندی حبابدار: پلی اتیلن برای تولید بستهبندی حبابدار استفاده میشود که از محصولات در برابر ضربه محافظت میکند.
صنعت پزشکی
- لوازم پزشکی یکبار مصرف: سرنگها، لولههای تزریقی و ظروف کشت سلولی از جمله لوازم پزشکی یکبار مصرفی هستند که از ترموپلاستیکهای پزشکی مانند پلی پروپیلن و پلی استیرن ساخته میشوند.
- ایمپلنتهای پزشکی: ترموپلاستیکهای مهندسی پیشرفته مانند PEEK (پلی اتر اتر کتون) به دلیل زیستسازگاری و مقاومت در برابر خوردگی، برای ساخت ایمپلنتهای پزشکی مانند صفحات استخوانی و مفصلهای مصنوعی استفاده میشوند.
صنعت هوافضا
- قطعات هواپیما: برخی از قطعات داخلی هواپیما مانند کانالهای هوا و پانلهای داخلی از ترموپلاستیکهایی مانند پلی آمید و پلی کربنات ساخته میشوند.
- ماهوارهها: ترموپلاستیکهای تقویتشده با الیاف کربن، به دلیل استحکام بالا و وزن سبک، در ساخت برخی از اجزای ماهوارهها استفاده میشوند.
سایر صنایع
- صنعت ساختمان: ترموپلاستیکها در ساخت لولههای آب، پنجرههای UPVC، عایقهای حرارتی و صوتی و کفپوش استفاده میشوند.
- صنعت نساجی: الیاف پلاستیک حرارتی مانند پلی استر در تولید پارچههای مصنوعی استفاده میشوند.
ترموپلاستیکهای مهندسی پیشرفته و کاربردهای خاص
ترموپلاستیکهای مهندسی پیشرفته مانند PEEK، PEI (پلی اتر ایمید) و PPS (پلی فنیلن سولفید) خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی بسیار خوبی دارند. این مواد در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر دماهای بالا، مواد شیمیایی خورنده و سایش دارند، استفاده میشوند. به عنوان مثال، PEEK در ساخت ایمپلنتهای پزشکی، قطعات پمپهای شیمیایی و قطعات الکترونیکی با کارایی بالا استفاده میشود.
در انتخاب پلاستیک حرارتی مناسب برای یک کاربرد خاص، باید به عوامل مختلفی از جمله خواص مکانیکی، حرارتی، شیمیایی و هزینه ماده توجه کرد.
ترموپلاستیک چقدر قوی است؟
با توجه به تنوع بسیار زیاد، ترموپـلاستیک ها در رده های مختلف استحکام قرار می گیرند. نوع خاص و همچنین اثرات هرگونه پرکننده، استحکام واقعی را تعیین می کند. به طور کلی، این خاصیت توسط “مقاومت کششی نهایی” تعریف می شود. ترموپـلاستیک های مهندسی به طور کلی استحکام بالاتری نسبت به سایر انواع دارند. به عنوان مثال، PEEK که یکی از قوی ترین ترموپـلاستیک ها است، دارای مقاومت کششی نهایی 98 مگاپاسکال(MPa) است.
مزایای ترموپلاستیک چیست؟
ترموپلاستیک ها مواد تولیدی محبوب هستند. برخی از دلایل این امر عبارتند از:
- سهولت پردازش: ترموپلاستیک ها را می توان با طیف وسیعی از فناوری ها مانند قالب گیری تزریقی، شکل دهی با خلاء، قالب گیری بادی، ماشینکاری CNC و غیره تولید کرد.
- هزینه کم: ترموپلاستیک ها – به خصوص ترموپلاستیک های عمومی مانند پلی پروپیلن – به ازای هر کیلوگرم قیمت بسیار پایینی دارند. در نتیجه، محصولات نهایی به خصوص زمانی که با تکنیک های تولید انبوه مانند قالب گیری تزریقی همراه شوند، بسیار مقرون به صرفه هستند.
- طیف گسترده ای از خواص: ترموپلاستیک ها طیف گسترده ای از خواص مکانیکی، حرارتی و الکتریکی دارند. ویژگی های خاص به نوع پلاستیک حرارتی، تکنیک پردازش و نوع پرکننده ها و مواد افزودنی مورد استفاده بستگی دارد.
- نسبت استحکام به وزن بالا: ترموپلاستیک ها سبک هستند. به این ترتیب، می توان قطعاتی را طراحی کرد که از این مزیت استفاده کنند و در عین حال بارها را در محدوده قابل قبول نگه دارند. چرخ دنده های پلاستیکی نمونه های بارز این موضوع هستند.
معایب ترموپلاستیک چیست؟
با وجود مزایای و کاربرد گسترده، ترموپلاستیک ها هنوز هم معایبی دارند که برخی از آنها در زیر لیست شده است:
- مقاومت حرارتی نامناسب: ترموپلاستیک ها حداکثر دمای کارکرد بسیار پایین تری نسبت به فلزات دارند، به همین دلیل به طور کلی نمی توان از آنها در کاربردهای با دمای بالا استفاده کرد.
- حساس به خزش: ترموپلاستیک ها در معرض شرایط بارگذاری طولانی مدت، تمایل به خزش در طول زمان دارند. بارها باید طوری انتخاب شوند که خزش را در محدوده قابل قبولی نگه دارند.
- لیچینگ شیمیایی(Chemical leaching): برخی از ترموپلاستیک ها می توانند با گذشت زمان مواد شیمیایی را از خود خارج کنند. این اتفاق می تواند به دلیل رنگدانه ها، مواد افزودنی، پرکننده ها یا خود پلاستیک پایه رخ دهد.
- ضعف در برابر اشعه ماوراء بنفش: اکثر ترموپلاستیک ها در اثر قرار گرفتن در معرض تابش UV آسیب می بینند. این امر باعث می شود پلاستیک ها با گذشت زمان شکننده و رنگ خود را از دست بدهند.
حداکثر دمای کارکرد ترموپلاستیک چقدر است؟
هر ترموپلاستیک حداکثر دمای کارکرد پیوسته خاص خود را دارد. این خاصیت می تواند توسط مواد افزودنی که برای بهبود پایداری حرارتی طراحی شده اند، تحت تاثیر قرار گیرد. حداکثر دمای کارکرد یک ترموپلاستیک معمولاً به دمایی اشاره دارد که در آن خواص مکانیکی پلاستیک شروع به تخریب شدن می کند. جدول 3 زیر حداکثر دمای کارکرد برخی از ترموپلاستیک های رایج را نشان می دهد:
نوع ترموپلاستیک | حداکثر دمای کارکرد در هوا (°C) |
---|---|
PP | 82.2 |
LDPE | 71.1 |
HDPE | 71.1 |
PVC | 60 |
PC | 120 |
POM-H | 76.9 – 96.9 |
PEEK | 263 |
PA 6 | 122 |
آیا استفاده از ترموپلاستیک ایمن است؟
بله، استفاده از ترموپلاستیک برای کاربردهای مختلف بی خطر است. با این حال، اگر قرار است در تماس با مواد غذایی یا به عنوان بخشی از یک وسیله پزشکی استفاده شود، مهم است که برای انتخاب گرید ایمن از مواد با تامین کنندگان مشورت شود.
جدول اصطلاحات انگلیسی
اصطلاح انگلیسی | اصطلاح فارسی | توضیحات |
---|---|---|
Thermoplastic | ترموپلاستیک | دسته ای از پلاستیک ها که با گرم شدن نرم و با خنک شدن سفت می شوند. |
Polymer | پلیمر | مولکول های بزرگ زنجیره ای که از واحدهای تکرار شونده به نام مونومر تشکیل شده اند. |
Monomer | مونومر | واحد تکرار شونده در یک پلیمر. |
Filler | پرکننده | ماده ای که برای افزایش خواص مکانیکی یا حرارتی به یک ماده اضافه می شود. |
Stabilizer | تثبیت کننده | ماده ای که برای افزایش مقاومت در برابر اشعه UV، مقاومت در برابر شعله یا سایر خواص کاربردی به یک ماده اضافه می شود. |
Commodity plastic | پلاستیک عمومی | پلاستیک های ارزان قیمتی که برای طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شوند. |
Engineering plastic | پلاستیک مهندسی | پلاستیک های با کارایی بالا که برای کاربردهای خاص طراحی شده اند. |
Tensile strength | استحکام کششی | حداکثر تنشی که یک ماده قبل از پاره شدن می تواند تحمل کند. |
Elongation at break | کشیدگی در نقطه شکست | میزان کشش یک ماده قبل از پاره شدن |
Tensile modulus | مدول کششی | نسبت تنش به کرنش در یک ماده |
Flexural strength | استحکام خمشی | حداکثر تنشی که یک ماده قبل از خم شدن می تواند تحمل کند. |
Flexural modulus | مدول خمشی | نسبت تنش به کرنش در خم شدن یک ماده |
Glass transition temperature | دمای انتقال شیشه | دمایی که در آن یک پلیمر از حالت شیشه ای به حالت نرم و لاستیکی تبدیل می شود. |
Melting point | نقطه ذوب | دمایی که در آن یک پلیمر از حالت جامد به حالت مایع تبدیل می شود. |
Continuous use temperature | دمای کارکرد پیوسته | حداکثر دمایی که یک پلیمر می تواند برای مدت طولانی بدون تخریب خواص خود در معرض آن قرار گیرد. |
خلاصه
این مقاله ترموپلاستیک را معرفی کرد، به توضیح آن پرداخت و به بررسی ویژگی ها و انواع این ماده پرداخت.این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه الکترونیکی ساخت و تولید ایران به نشانی Digimfg.ir منتشر شده است.
منابع
www.xometry.com/resources/materials/thermoplastic
سلب مسئولیت
محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگیهای طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه میشود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.
مقاله بسیار مفیدی بود، سپاسگزارم. سوالی که برای من پیش آمده این است که آیا میتوان ترموپلاستیکهای مهندسی را در کاربردهای صنعتی که نیاز به تحمل بارهای سنگین دارند، جایگزین فلزات کرد؟ آیا این مواد توانایی تحمل نیروها و فشارهای وارده در محیطهای صنعتی را دارند؟
مهدی عزیز، خوشحالم که مقاله برایتان مفید بوده است. در مورد سوالتان باید گفت که برخی از ترموپلاستیکهای مهندسی مانند PEEK و پلیکربنات به دلیل خواص مکانیکی و حرارتی بسیار بالای خود، قابلیت تحمل نیروهای سنگین و شرایط سخت را دارند. با این حال، میزان تحمل آنها همیشه به نوع و شدت بار وارد شده، دما، و محیط کاری بستگی دارد. در برخی موارد، ترکیب ترموپلاستیکها با الیاف شیشه یا کربن میتواند استحکام آنها را به سطح قابل قبولی برای جایگزینی با فلزات برساند.
سلام، ممنون از مطالب مفیدتون. میخواستم بدونم آیا استفاده از ترموپلاستیکها در صنعت هوافضا و پزشکی محدودیتهایی دارد؟ در چه مواردی ممکن است نتوان از این مواد استفاده کرد؟
سلام سمیرا، خوشحالم که مقاله برایتان مفید بوده است. بله، در صنایع حساس مانند هوافضا و پزشکی، انتخاب مواد بسیار مهم است. یکی از محدودیتهای ترموپلاستیکها در این صنایع، مقاومت حرارتی کمتر نسبت به برخی فلزات و مواد دیگر است. همچنین، برخی ترموپلاستیکها ممکن است در تماس با مواد شیمیایی خاص یا شرایط محیطی خشن، تغییر خواص دهند. بنابراین، برای استفاده در این صنایع، اغلب از ترموپلاستیکهای خاص با گریدهای ویژه و با دقت بالا در انتخاب ترکیبات استفاده میشود.
آیا ترموپلاستیکها قابلیت بازیافت دارند؟ اگر بله، فرآیند بازیافت آنها چگونه است و آیا کیفیت ماده بازیافتی در مقایسه با ماده اولیه حفظ میشود؟
امیر عزیز، سوال بسیار خوبی پرسیدید. بله، ترموپلاستیکها یکی از مزایای اصلیشان قابلیت بازیافت است. این مواد با حرارتدهی دوباره به حالت مایع برمیگردند و میتوان آنها را مجدداً قالبگیری کرد. با این حال، هر بار بازیافت، خصوصیات مکانیکی و شیمیایی ماده ممکن است کمی کاهش یابد. برای حفظ کیفیت، معمولاً مواد بازیافتی را با مواد جدید ترکیب میکنند تا خواص مورد نظر را حفظ کنند.
من تجربه استفاده از پلیکربنات در پروژههای معماری دارم، اما همیشه نگران تغییر رنگ و شکنندگی آن در طول زمان هستم. آیا راهی برای افزایش مقاومت پلیکربنات در برابر اشعه UV وجود دارد؟
زهرا عزیز، سوال شما بسیار مهم است. پلیکربنات در معرض نور خورشید ممکن است با گذشت زمان تغییر رنگ داده و شکننده شود. برای افزایش مقاومت در برابر اشعه UV، میتوان از افزودنیهای ضد UV در فرآیند تولید استفاده کرد یا از پوششهای محافظ مخصوص که بر روی سطح پلیکربنات اعمال میشوند، بهره برد. این روشها به طور قابل توجهی میتوانند مقاومت پلیکربنات در برابر تخریبهای ناشی از اشعه UV را افزایش دهند.
آیا ترموپلاستیکها توانایی مقاومت در برابر شعله و آتش را دارند؟ برای کاربردهای صنعتی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت دارند، آیا ترموپلاستیک مناسبی وجود دارد؟
علی عزیز، این سوال بسیار مهمی است. بسیاری از ترموپلاستیکها به صورت طبیعی مقاومت کمی در برابر شعله دارند، اما میتوانند با افزودن مواد ضد شعله (Flame Retardant) تقویت شوند. برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت بالا دارند، ترموپلاستیکهایی مانند PEEK و پلیکربنات به دلیل مقاومت بالای حرارتیشان گزینههای مناسبی هستند. همچنین، افزودنیهای ضد شعله میتوانند به افزایش مقاومت در برابر آتش کمک کنند.