بدون یکی از پرکاربردترین متریالهای کشف شده توسط بشر انواع پلاستیک است. این ماده به واسطه خواص شیمیایی منحصربه‌فرد خود به جوامع بشری در پیشرفت بسیاری از صنایع کمک زیادی کرده و توانسته در بسیاری از صنایع مختلف مورد توجه و استفاده قرار گیرد. انسان‌ها در بسیاری از مواقع برای ساخت انواع مختلف کالاها مانند لوازم الکترونیکی، ظروف، لوازم بسته‌بندی و حتی مکانیکی به متریالی نیاز دارند تا در عین سبک بودن، انعطاف‌پذیر بوده و از مقاومت بالایی نیز برخوردار باشد. پلاستیک تنها ماده‌ای است که تمامی این خواص ذکر شده را دارد، به همین جهت امروزه شاهد کاربرد بسیار گسترده این ماده در ساخت بسیاری از لوازم و محصولات مختلف هستیم.
پلاستیک به دلیل داشنن تنوع بسیار بالا در فراورده‌های شیمیایی خود در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌‌گیرد. در ادامه این مقاله در رابطه با طبقه بندی پلاستیک و خواص و مزایای هر یک از فراورده‌های پلاستییکی به توضیحات بیشتری می‌پردازیم.
پلاستیک چیست و از چه ماده ای ساخته می‌شود؟
واژه پلاستیک معادل فارسی کلمه یونانی Plastikos است، این کلمه در فرهنگ لغت یونان باستان به معنای شکل‌پذیر بودن است. پلاستیک‌ها بر اساس معنای اصلی خود در حقیقت شکل‌پذیر و منعطف هستند. پلاستیک‌ها یا همان مواد پلیمری عمدتا با اعمال گرما و فشار به اشکال مختلفی تبدیل می‌شوند. این مواد بهترین جایگزین برای متریال‌‌هایی چون فلز، شیشه و چوب هستند.
خاصیت پلاستیسیته یا همان شکل‌پذیری مواد پلاستیکی در ترکیب با دیگر خواص این مواد همچون عایق رسانایی، شفافیت بالا و چگالی کم باعث شده تا انسان بتواند از آنها محصولات متنوعی را تولید کند. پلاستیک‌ها از مواد موجود در طبیعت همچون نفت، گاز طبیعی، ذغال سنگ، گیاهان و مواد معدنی ساخته می‌شوند.
ترکیبات شیمیایی پلاستیک
پلاستیک بر اساس ترکیبات شیمیایی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند. دسته اول پلاستیک‌های حاوی پلیمرهایی از نوع کربن آلیفاتیک (خطی) هستند. موادی چون پلی تترا فلوئورواتیلن، اپوکسی، پلی سولفید و… تمام در دسته اول پلاستیک‌ها قرار میگیرند.
دسته دوم پلاستیک‌ها نیز شامل پلیمرهای هترو زنجیره‌ای هستند. در این نوع مواد پلاستیکی همواره علاوه بر کربن اتم‌های دیگری چون نیتروژن، اکسیژن و گوگرد یافت می‌شود. بسیاری از پلاستیک‌های مهندسی همچون پلی کربنات جزو پلیمرهای هترو زنجیره‌ای هستند.
فرایند تولید پلاستیک
در صنعت برای تولید پلاستیک از دو فرایند اصلی پلیمریزاسیون و بسپارش استفاده می‌شود. در هر یک از این دو فرایند از کاتالیزورهای خاصی استفاده می‌شود. در فرایند پلیمریزاسیون مونومرهایی همچون پروپیلن و اتیلن به یکدیگر متصل شده و زنجیره بلندی را تشکیل می‌دهند.
ویژگی‌های مشترک انواع پلاستیک
اگر دقت کرده باشید نام بسیاری از پلاستیک‌ها همچون پلی پروپیلن، پلی استیرن، پلی کربنات و…. با کلمه پلی شروع می‌شود. علاوه بر این بسیاری از پلاستیک‌ها در ساختار خود حاوی کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، سولفور، کلر، فسفر یا سیلیکون هستند.
طبقه بندی پلاستیک‌ها
مواد پلاستیکی در حالت به دو دسته اصلی ترموپلاستیک (پلاستیک‌های گرمانرم) و ترموست‌ها (پلاستیک‌های گرما سخت) تقسیم‌بندی می‌شوند. هر یک از این دسته‌بندی‌ها انواع مختلفی داشته و مزایا، کاربرد و ویژگی‌های شیمیایی متفاوتی دارند.
ترموپلاستیک چیست؟
در تعریفی ساده ترموپلاستیک‌ها ترکیبی از دو ماده پلاستیک و لاستیک هستند. پلاستیک‌های گرمانرم با داشتن نقاط قوت دو ماده پلاستیک و لاستیک خواص مکانیکی منحصربه‌فردی داشته و به همین دلیل در صنایع خودروسازی و سایر صنایع مشابه کاربرد گسترده‌ای دارند. ترموپلاستیک‌ها به آن دسته از پلاستیک‌هایی گفته می‌شود که در اثر حرارت نرم شده و در نبود حرارت سفت و سخت می‌شوند.
آن دسته از پلاستیک‌هایی که دارای فرمول شیمیایی با زنجیره طویل هستند جزو ترموپلاستیک‌ها محسوب می‌شوند. برای نمونه پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی استایرن جزو این دسته از مواد هستند. گروه ترموپلاستیک‌ها دارای ساختمان ماکرومولکول یا آمورف (بی‌شکل) بوده و در کارخانجات مواد خام آنها در اشکال مختلفی مانند دانه، عدسی، مکعب، استوانه و پودر عرضه می‌شوند.
انواع ترموپلاستیک‌ها
ترموپلاستیک‌ها جزو پرکاربردترین فراورده‌های پلاستیکی هستند که انواع مختلفی دارند. در ادامه انواع این مواد پلاستیکی را نام برده و توضیحات بیشتری در رابطه با ساختار و ویژگی‌ها می‌پردازیم.
پلی الیفن‌ها و کاربرد آن در صنعت
معادل پلی الیفن در زبان انگلیسی لاتین Polyolefin است. POFها پلیمرهای حاصل از مونومر الیفن هستند. در حقیقت پلی الیفن‌ها از جمله ترموپلاستیک‌های بسیار محبوب هستند که فرایند قالب‌گیری آنها بسیار ساده بوده و قابلیت شکل‌پذیری بالایی دارند.
این دسته از پلاستیک‌های گرما نرم در برابر مواد شیمیایی، حلال‌ها و عوامل محیطی مخرب همچون رطوبت مقاومت بالایی از خود به نمایش می‌‌گذارند. فراورده‌های ناشی از پلی الیفن از تنوع بالایی برخوردار بوده و در صنایع مختلفی کاربرد دارند.
فیلم شیرینگ POF یکی از رایج‌ترین محصولات تولید شده با ساختار اصلی پلی الیفن‌ها است که در صنعت بسته بندی کاربرد گسترده‌ای دارد. البته بسیاری از فیلم های بسته بندی بسته به نوع کاربری از فراورده‌های مختلف پلی الیفن ساخته می‌شوند. از موارد کاربرد پلی الیفن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- صنعت بسته بندی (تولید انواع فیلم بسته بندی، بسته بندی مواد غذایی، بهداشتی، آرایشی و…)
- الیاف برای تولید لباس
- صنعت پارچه‌سازی
- کوسن‌های مخصوص مبلمان و صندلی
- بطری‌ها و ظروف
- ساخت کیسه‌ها و ظروف بهداشتی نگهداری از خون، بخیه‌های جراحی و…
پلی اتیلن
پلی اتیلن یکی از رایج‌ترین فراورده‌های پلی الیفن‌ها است که در صنایع مختلفی از آن استفاده می‌شود. پلی اتیلن به دو صورت پلی اتیلن سبک و سنگین تولید می‌شود. این نوع از مواد پلی الیفن در برابر سایش مقاومت بسیار زیادی دارند، به همین دلیل در ساخت اسباب‌بازی، آزمایشگاه‌ها، تولید قطعات پزشکی، ظروف با خاصیت مقاومت بالا در برابر خوردگی و… استفاده می‌شوند.
این دسته از ترموپلاستیک‌ها در انواع مختلف پلی اتیلن سبک (LDPE)، پلی اتیلن سنگین (HDPE) و پلی اتیلن کم چگالی خطی (LLDPE) تولید می‌شوند. فیلم استرچ یکی از رایج‌ترین محصولات تولیدی این نوع ترموپلاستیک‌ها است. در تولید این نوع فیلم بسته بندی با توجه به کارایی آن در صنعت از مواد پلی اتیلنی متفاوتی استفاده می‌شود.
برای نمونه در شرکت نادی پک برای تولید فیلم استرچ از پلی اتیلن کم چگالی خطی (LLDPE) استفاده می‌شود. این نوع پلی اتیلن‌ها به دلیل داشتن مقاوم بالا در برابر پارگی، شفافیت بالا، ضد اشعه و ضد الکتریسیته بودن اغلب در تولید فیلم‌های بسته بندی استفاده می‌شوند.
پلی پروپیلن
پلی پروپیلن‌ها سبک‌ترین نوع پلی الیفن هستند که نسبت به پلی اتیلن سخت‌تر بوده و دمای ذوب بالاتری دارند. از این نوع مواد پلاستیکی در ساخت پوشک‌های بهداشتی و یکبار مصرف استفاده می‌شود.
پروپیلن‌ها در مقایسه با دیگر مواد پلاستیکی هزینه‌های کمتری داشته و به دلیل داشتن ویژگی‌هایی همچون بی‌رنگی، سختی بالا، مقاومت در برابر کشش و مواردی از این قبیل در ساخت الیاف و قالب‌های تزریقی بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند.
دسته بندی مربوط به پلیمرهای وینیلی
پلی وینیل کلراید یکی از پرکاربردترین فراورده‌های پلیمرهای وینیلی است که در دو نوع نرم و سخت ساخته می‌شود. پلی وینیل کلراید سخت شکننده بوده و مقاومت کمی در برابر فشار و ضربه دارد. از این نوع پلی وینیل کلراید در ساخت لوله‌های پلاستیکی، خطوط فاضلاب و… استفاده می‌شود.
پلی وینیل استات (PVAC) نوع دیگری از پلیمرهای وینیلی است که در صنایع مختلفی همچون تولید چسب، آدامس، محصولات بهداشتی به ویژه دستمال کاغذی، تولید پارچه‌های نبافته و… کاربرد دارد.
پلی استایرن
این نوع ترموپلاستیک به دلیل داشتن شفافیت و مقاومت بالا در برابر شکنندگی در تولید ظروف غذا، کارتن‌های مخصوص تخم مرغ، ساخت اجزای مختلف لوازم الکترونیکی و… کاربرد دارد.
انواع پلاستیک‌های گرما سخت (ترموست‌ها) و ویژگی‌های آنها
این دسته از مواد پلاستیکی بر خلاف ترموپلاستیک‌ها بعد از شکل گرفتن تحت هیچ شرایطی در اثر اعمال حرارت شکل اولیه خود را تغییر نمی‌دهند. پلاستیک‌های گرما سخت سختی بالایی داشته و در برابر حرارت، حلال‌های شیمیایی و جریان الکتریسیته مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهند. از ویژگی‌های شاخص ترموست‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سختی و انعطاف‌پذیری بالا
- ثبات ابعادی و رنگ‌پذیری
رزین‌های فرمالدهیدی
این دسته از ترموست‌ها به دلیل داشتن مقاومت بسیار بالا در برابر ضربه یکی از جمله سخت‌ترین مواد پلاستیکی هستند. از طرفی رزین‌های فرمالدهیدی به دلیل داشتن سختی بالا بسیار حساس و شکننده هستند. از این مواد پلاستیکی گرماسخت اغلب در ساخت قطعات یدکی مختلف خودرو، مصالح ساختمانی، چسب تخته چندلایه و برخی ظروف آشپزخانه استفاده می‌شود.
پلی استر
این دسته از مواد پلاستیکی گرما سخت در طی فرایند پلیمریزاسیون دی الکل با دی اسید تولید می‌شود. پلی استر عمدتا از ترفتالیک اسید تصفیه شده و مونو اتیلن گلیکول تولید شده و به دلیل داشتن برخی ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی همچون مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و چروک شدن در صنعت نساجی استفاده می‌شود.
این ماده پلاستیکی گرماسخت بر اساس روش تولید در انواع مختلفی چون نوار، ایلاف کوتاه، پنبه و فیلامنت تولید می‌شود. برای نمونه پلی استر پنبه در تولید انواع بالش، لحاف و لباس‌ها کاربرد گسترده‌ای دارد.
پلی استر بنا بر ویژگی‌های ساختاری همچون قابلیت بازیاب، آب گریزی، مقاومت بالا در برابر لکه و ضربه برای تولید انواع لباس بسیار مناسب است.
جمع‌بندی
پلاستیک یکی از پرکاربردترین متریالهای ساخت بشر است. در حقیقت بدون وجود این ماده در دنیای پیشرفته کنونی زندگی انسان بسیار سخت و دشوار می‌شود. بخش اعظمی از محصولات و لوازم پیشرفته‌ای که در پیرامون خود مشاهده می‌کنیم از مواد پلاستیکی ساخته شده‌اند. پلاستیک در اثر فرایند‌های مختلف می‌تواند شکل‌های مختلفی از ماهیت خود را با ویژگی‌های متفاوت آشکار کند.