کاربرد پلاستیک و ویژگی های آن

پلاستیک ها طیف وسیعی از مواد مصنوعی یا نیمه مصنوعی هستند که از پلیمرها به عنوان ماده اصلی استفاده می کنند. پلاستیک به دسته‌ای از مواد مصنوعی و یا نیمه مصنوعی گویند که از فرایند بسپارش یا پلیمریزاسیون بدست می‌آیند. در این مقاله از سایت چاپم کن به بررسی کامل و جامع پلاستیک و کاربرد و ویژگی های آن می پردازیم. پلاستیک یکی از پرکاربرد ترین مواد صنعتی در کل جهان می باشد. برای آشنایی با این ماده صنعتی همراه ما باشید.

پلاستیک چیست ؟

پلاستیک اصطلاحی است که معمولاً برای توصیف طیف وسیعی از مواد مصنوعی یا نیمه مصنوعی استفاده می شود که در گستره وسیعی از کاربردها به کار می رود. به هر کجا که نگاه کنید پلاستیک پیدا خواهیم کرد. ما از محصولات پلاستیکی برای آسان مصرف تر کردن ، راحت تر ، ایمن تر و لذت بخش تر کردن زندگی استفاده می کنیم. پلاستیک ماده مصنوعی یا نیمه مصنوعی است که ما آن را در لباس هایی که می پوشیم ، خانه هایی که در آنها زندگی می کنیم و اتومبیل هایی که با آن به مسافرت می رویم پیدا می کنیم. اسباب بازی هایی که با آنها بازی می کنیم ، هر تلوزیون یا صحفه نمایشی که تماشا می کنیم ، ابزارهای IT مورد استفاده و تجهیزات پزشکی که از همه آنها بهره مند هستیم حاوی پلاستیک هستند.

پلاستیک بسته بندی مواد غذایی

طبقه بندی انواع پلاستیک ها :

طبقه بندی پلاستیک ها در مهمترین تقسیم بندی به دو گروه اصلی تقسیم می شوند:

• ترموپلاست ها (پلاستیک های گرما نرم): یعنی پلاستیک هایی که در اثر حرارت نرم شده و در اثر از دست دادن حرارت سخت می شود؛ مثل: نایلون.
• ترموست ها (پلاستیک های گرما سخت): منظور پلاستیک هایی که برای اولین بار در اثر حرارت شکل پودری آنها به قطعه ای یک پارچه تبدیل می شود. اما این قطعه دیگر هرگز توسط گرما ذوب نخواهد شد؛ مانند: ملامین، باکالیت. (به علت وجود پیوند های عرضی و شبکۀ سه بعدی)

ترموپلاست ها

مواد پلاستیکی هستند که توسط حرارت به مایع تبدیل می شوند، پس از شکل گیری و حذف گرما شکل نهایی خود را می یابند و هر چند بار که بخواهیم می توانیم آن را بارها ذوب کرده و تغییر فرم داد. ترموپلاست ها دارای مجموعۀ ۱۰خانواده ای می باشند.

که از هر خانواده مهمترین عضوها را به اختصار توضیح داده ایم:

پلی الفین‌ ها

الف) پلاستیک پلی اتیلن: (PE) پلاستیکی است ارزان و سبک که مصارف بسیار زیادی دارد. یک نوع از آن که با وزن مولکولی زیاد تولید می شود دارای سختی بالایی بوده و در برابر سایش مقاوم است و در ساخت قطعات اتصال زانو و پزشکی کاربرد دارد.

همچنین تولید فیلم، صنعت بسته بندی، پوشش کاغذ، لوازم آشپزخانه، آزمایشگاه، اسباب بازی، انواع ظروف بادی و تزریقی و ظروف مقاوم در برابر مواد شیمیایی خورنده نظیر اسید فلوئویدریک (HF) و آمونیاک (NH3) کاربرد دارد. برای افزایش مقاومت پلی اتیلن در مقابل هوازدگی و اشعۀ ماوراء بنفش معمولا ۲% دوده به آن اضافه می کنند.

ب) پلاستیک پلی پروپیلن (PP) : سبک ترین پلاستیک تولید شده می باشد (۰/۹ g/cm³) که خواص آن شبیه پلی اتیلن بوده اما سخت و دمای نرم شدن آن بیشتر است.

پلیمرهای وینیلی

الف) پلی ونیل کلراید (P.V.C) : در دو نوع عمده تولید می شود؛ نوع غیر نرم P.V.C که سخت و شکننده بوده و مقاومت آن در برابر ضربه کم است؛ مانند: انواع لوله ها و اتصالات پلاستیکی مورد استفاده در ساختمان و یا ورق های خشک P.V.C نوع نرم آن که بر اثر افزودن مواد نرم کننده، نرم و ارتجاعی شده است و در تولید انواع شیلنگ، پرده حمام، بارانی و فیلم های بسته بندی مناسب است. (ماده نرم کننده = دی اکتیل فتالات)

ب) پلی ونیل استات (P.V.A) : همان چسب مصرفی معروف که در ساخت لوازم خانگی استفاده می شود.

ج) پلی وینیل بوتیرال (P.V.B) : چسبی است که در چسباندن شیشه های ایمنی خودرو ها استفاده می شود.

• پلی وینیل کلراید

پلاستیکی سخت است که اگر آنرا با ۳۰- ۵۰ درصد P.V.C به صورت کوپلیمر در آوریم، محصول پلاستیکی کاملا نرم و انعطاف پذیر بدست می آید که آن را \”ساران\” نامیده اند، و در برابر بخار آب و گازها کاملا نفوذ ناپذیر است.

• پلیمرهای فلئوردار

با افزودن یک یا چند اتم فلوئور به مولکول \”وینیل\” پلاستیک هایی نسوز، مقاوم در برابر حلال ها و مقاوم در برابر عوامل جوی و ماوراء بنفش ایجاد می شود. (برخلاف پلیمرهای تکراردار)

الف) پلی وینیل فلوراید (P.V.F) : پلاستیکی دارای ویژگی های عالی، مقاومت کششی بالا و مقاوم در برابر دما و سایش.

ب) پلی تترا فلورواتیلن (P.T.F.E) : به نام تفلون مشهور است و ماده ای کدر رنگ است که تا دمایº۲۶۰ سانتی گراد حرارت را بخوبی تحمل نموده. ظریب اصطحکاک آن بسیار پایین بوده و در برابر عوامل شیمیایی خورنده، کاملا مفاوم است؛ کاربرد : پوشش ظروف آشپزخانه و واشرهای لوله کشی.

ج) A.B.S : کوپلیمری سخت و چقر که از آن برای لوله کشی پساب و فاضلاب، دستۀ ابزار و پایه مبلمان استفاده می‌شود.

• پلی استایرن

پلاستیکی روشن، سخت و شکننده است که از آن اسفنج (استایروفوم) تهیه کرده که دارای وزن حجمی کمی بوده و عایق مناسبی به حساب می آید و به علت محبوس شدن گازها در آن ضریب هدایت حرارتی پایین داشته و در صنایع عایق ساختمانی یا صنایع برودتی (یخچال ها و سرد خانه ها) کاربرد دارد.

• پلاستیک های آکریلیکی

نام تجاری آنها \”پلاکسی گلاس\” یا \”لوسیت\” می باشد. شفاف بوده و بهتر از شیشه نور را از خود عبور می دهد و از آن در ساخت تابلوی علائم، چراغ عقب اتومبیل استفاده می شود. مقاومت آن در برابر اشعۀ ماوراء بنفش خوب اما در برابر خراش و سایش ضعیف است.

• نایلون (پلی آمید)

به گروهی از پلیمرها اطلاق می گردد که در مونومر آنها نیتروژن وجود دارد. نایلون ها ساختمانی شبیه پلیمرهای پروتئینی داشته همچنین دارای استحکام بالا. مقاومت به سایش خوب بوده و به علت ظریب استحکاک پایین در قطعات درگیر ماشین (دنده ها) ساچمه ها و … کاربرد دارند. نایلون ها همچنین در تولید الیاف مصنوعی استفاده می شوند. (انواع البسه و جوراب) و می تواند تا ۸% وزن خود رطوبت جذب نمایند.

• پلی فرمالدئید (استال)

با نام تجاری \”درلین\” تولید و عرضه شده و از آن چرخدنده و برنه ماشین های صنعتی را می سازند.

• پلی کربنات

ماده ای شفاف، چقر، مقاوم به حرارت دارای ثبات ابعاد؛ کار آن در تولید کلاه های ایمنی سخت، پیچ و مهره و پرۀ پمپ استفاده می شود.

• پلی سولفان ها

دارای سختی و چقری بوده ودر برابر حرارت مقاومند و ضد شعله بوده به نحوی که بخوبی خود شعله را خاموش می کنند. ترموست هترموست ها پلاستیک هایی هستند که پس از پخت و شکل گیری، دیگر نمی توان با استفاده از حرارت شکل آنها را تغیر داد. ترموست ها دارای سختی بالا، سفتی، مقاومت در برابر حرارت و حلال های شیمیایی و مقاومت الکتریکی بالایی هستند. ترموست ها بر خلاف ترموپلاست ها از لحاظ شیمیایی پایدار نبوده و فعالند و با گذشت زمان در آنها اتصالات عرضی ایجاد می شود.

معمولا به ترموست ها مواد افزودنی از جمله : خاک اره، خاک رس، خاک چینی و الیاف پنبه اضافه می کنند.ترموست ها معمولا شکننده هستند اما لاستیک با آنکه یک ترموست می باشد به علت وجود اتصالات عرضی در مولکول های زنجیره ای آن که به آن \”ولگانیزه\” می گویند و عامل ایجاد اتصال آن گوگرد است؛ شکننده نبوده و آوای حرکت داشته و کاملا ارتجاعی است.

• رزین های فرمالدئیدی

از سخت ترین مواد پلاستیکی بوده که همگی شکننده می باشند.

الف) فنل فرمالدئید (P.F): از اولین و ارزانترین رزین های مصنوعی به شمار می رود. نام تجاری آن ”باکالیت” است که در تولید کلید، پریز، پایه لامپ، پیچ رادیو، لنت ترمز، زیر سیگاری و نیز به عنوان چسب جهت تخته چند لایه کاربرد دارد.

ب) اوره فرمالدئی (U.F) : کاربردی شبیه P.F دارد.

ج) ملامین فرمالدئید(M.F) : پلاستیکی سخت و مقاوم که از آن در تهیه ظروف غذا خوری آشپزخانه استفاده می‌شود.

پلی اتیلن (pe) با پلیمریزاسیون گاز اتیلن تحت فشار و دمای بالا و در حضور کاتالیست های فلزی تولید می شود. تحت این شرایط مولکول های اتیلن به صورت زنجیره های به طول ۵۰ تا ۵۰۰۰۰ واحد تبدیل می شوند و گاز اتیلن به یک ماده جامد سفید کریستالی تغییر حالت می دهد. ضمن انجام واکنش پلیمریزاسیون تعدادی شاخه های جانبی نیز در طول زنجیره اصلی ایجاد می‌شود.

پلی اتیلنی که تعداد زنجیره های جانبی آن کم و طول آن ها کوتاه باشد، پلی اتیلن سنگین (hdpe) نامیده می‌شود. در دما و فشار بالاتر در پلیمریزاسیون شاخه های جانبی بیشتر و بلند تر ایجاد می شود در نتیجه زنجیره ها نخواهند توانست به هم نزدیک شوند، در نتیجه بلورینگی کم بوده و چگالی آن پایین خواهد بود که این پلی اتیلن، پلی اتیلن سبک(ldpe) نامیده می شود.

پلاستیک دسته دار

میزان تولید سالیانه:

سالانه حدود ۱۷۷ هزار تن پلاستیک تولید می‌شود (حدود ۵۰۰ تن در روز) که این رقم در ایران حدود ۴۰ تن در روز است.

تاریخچه نام گذاری پلاستیک

اصطلاح “پلاستیک” از کلمه یونانی “plastikos” گرفته شده است ، به معنی مناسب برای قالب سازی. این به خاصیت انعطاف پذیری یا پلاستیکی بودن مواد در حین ساخت اشاره دارد ، که به آن اجازه می دهد تا به اشکال مختلفی مانند فیلم ، الیاف ، بشقاب ها ، لوله ها ، بطری ها ، جعبه ها و موارد دیگر ریخته شود ، تحت فشار قرار گرفته یا اکسترود شود.

کاربرد پلاستیک در زندگی

1. پلاستیک در مقایسه با مصالح سنتی نظیر چوب، شیشه و بتون، پلاستیک‌ها تقریبا به تازگی وارد کارهای ساختمانی شده‌اند.
2. از پلاستیک در ساخت وسایل بی شماری از جمله سطل لیوان مسواک شانه زنبیل جعبه رادیو ترانزیستور و غیره استفاده می‌شود.
3. امروزه دانشمندان موفق به ساخت انواعی از پلاستیک شده اند که عایق سرما و گرماست. وجود پلاستیک حتی در جراحی و اتاق عمل نیز ضروری است.
4. فراوانی کاربرد پلاستیک در زندگی روزمرهء امروزی در ساخت بسیاری از کالا ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده در ساخت عدسی ها و پنجره هواپیماها به کار می‌رود. در کوچه و خیابان تقریبا در دست هر کس یک کیسه یا کیف پلاستیکی به چشم می خورد.

ویژگی پلاستیک ها

ویژگی های منحصر بفرد پليمرها ، آنها را در رده پرمصرف ترین مواد در جهان قرار داده است. این ویژگی ها عبارتند از :

• به علت شفافیت برخی از پلاستیک ها، می توان آنها را حتی جایگزین شیشه نمود.
• سرعت بالای ساخت و قیمت پایین مواد اولیه است که باعث استفاده گسترده از پلاستیکها می شود.
• به علت مقاومت بالای برخی از این نوع پلیمرها ، قابلیت استفاده از آنها در شرایط مختلف جوی وجود دارد.
• سبکی آنها نسبت به موادی چون فلزات که مصرف پلاستیک ها را در شرایط و مکان های مختلف امکانپذیر نموده است.
• قابلیت رنگ پذیری، که به خاطر آن می توان از پلاستیکها درتولید قطعات استفاده کرد که نیاز به رنگ آمیزی نداشته باشد.
• مقاومت بالا در برابر خوردگی مواد شیمیایی، ویژگی دیگری است که کاربرد آنها را در صنایع شیمیایی، غذایی و بهداشتی میسر نموده است.
• پلاستیک ها در ساخت وسایل پزشکی و جراحی، دندانپزشکی، صنایع داروسازی و … میتوانند استفاده شوند چرا که میکروبها، باکتریها، انگلها، قارچها و جلبکها، توانایی رشد روی پلاستیکها را ندارند.
• عایق بودن در برابر حرارت کاربرد این نوع پلیمر را افزایش داده، چرا که از آن در ساخت اشیایی که در مجاورت حرارت قرارگرفته، اما خود نباید گرم شوند مانند فرمان اتومبیل، دسته ظروف، میز، صندلی و … می توان استفاده کرد.
• عایق بودن پلاستیک ها در برابر الکتریسته که موجب استفاده فراوان از این پلیمر در صنایع الکتریکی و الکترونیکی مانند روکش انواع سیم ها، کابل ها، وسایل و ابزار الکتریکی، ساخت انواع مختلف کلید، سرپیچ ، پریز و … شده است.

کد بازگردانی (بازیافت) انواع پلاستیک

پلاستیک‌های گفته شده بر اساس میزان خطر برای انسان و محیط زیست و البته قابلیت بازیافت به ۷ دسته تقسیم بندی می‌شوند؛ بنابراین اعداد درج شده بر روی محصولات پلاستیکی نشانه نوع پلاستیک است. تولید کنندگان وظیفه دارند نوع پلاستیک را با درج این اعداد بر روی محصولات معرفی کنند تا مراحل جداسازی آن‌ها بهتر انجام شود. این اعداد هیچ ارتباطی با کیفیت پلاستیک ندارد.

نایلون بسته بندی

مشهور‌ترین پلاستیک‌های تجزیه پذیر

ترموپلاستیک نشاسته (TPS): رایج‌ترین بیوپلاستیک در تولیدات است که عمدتا در تولید کیسه‌های ذخیره سازی مواد غذایی و ظروف غذا کاربرد دارد. ترموپلاستیک نشاسته از نشاسته پیوند داده نشده TPS و نشاسته پیوند داده شده TPGS که از ترکیب این دو با گرانول هایشان و آب، گلیسرول یا سوربیتول در مخلوط کن به دست می‌آید. TPS و TPGS به مانند مواد پلاستیکی رفتار می‌کنند و خواص مکانیکی آن‌ها بستگی به نوع استفاده از پلاستیک دارد.

پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB): پلی استری است که با برخی از باکتری‌های پردازش گلوکز، نشاسته ذرت یا فاضلاب تولید شده است. خصوصیات آن شبیه به برخی از ویژگی‌های پروپلاستیک پلی پروپیلن است. PHB در درجه اول به خاطر خصوصیات فیزیکی آن شناخته می‌شود. این پلاستیک را می‌توان در دمای ذوب بالاتر از ۱۳۰ درجه سانتیگراد به یک ورقه شفاف تبدیل کرد و تجزیه پذیری آن بدون پسماند است.