ترموپلاستیک یکی از مواد پلاستیکی است که با اعمال حرارت، به حالت منعطفی رسیده و قابلیت شکل‌دهی پیدا می‌کند. این مواد در بسیاری از متریال و مواد پیرامون ما وجود دارند. ترموپلاستیک‌ها انواع مختلفی دارند و دارای کاربردهای مختلفی می‌باشند. در این مطلب قصد داریم با این مواد بیشتر آشنا شده و به ویژگی‌ها و کاربردهایشان پی ببریم.
آشنایی بیشتر با ترموپلاستیک
ترموپلاستیک نوعی پلیمر است که میتواند از طریق حرارت دادن نرم شود و سپس با استفاده از روش‌هایی مانند اکستروژن، قالب گیری تزریقی، ترموفرمینگ و قالب گیری blow مورد پردازش قرار بگیرد. ترموپلاستیک‌ها پس از سرد شدن سخت می‌شوند و پس از چندین بار گرم شدن و سرد شدن، هیچ تغییری در خواص شیمیایی‌شان رخ نمی‌دهد. همچنین این مواد از نوع بازیافتی هستند و خیلی راحت مورد بازیافت قرار می‌گیرند. برای همین اثرات بدی بر روی محیط زیست ندارند. خوب است در مقابل ترموپلاستیک‌ها به ترمولاستیک‌ها اشاره کنیم که این مواد با حرارت دیدن، سخت شده و امکان بازیافت ندارند. در واقع این مواد نقطه مقابل ترموپلاستیک‌ها هستند. حال از تلفیق این دو ماده، ترموپلاستیک الاستومر یا TPEها ایجاد می‌شود که این مواد با ظهور خود، تحول چشمگیری در صنعت پلاستیک به وجود آوردند.
ترموپلاستیک‌ها از اتصال مولکول‌های کوچکی به نام مونومر (monomer) به یکدیگر ساخته می‌شوند تا زنجیره‌های بلندی را با استفاده از فرآیندی به نام پلیمریزاسیون (polymerisation) تشکیل دهند. یک زنجیره پلیمری میتواند از هزاران مونومر ساخته شود. اتم‌ها در یک زنجیره پلیمری با پیوندهای کووالانسی قوی به هم متصل می‌شوند، در حالی که نیروهای بین زنجیره‌ها ضعیف هستند.
تغییرات فیزیکی در ترموپلاستیک
ترموپلاستیک‌ها از رزین‌های پلیمری تشکیل می‌شوند که هنگام گرم شدن به حالت نرمی در آمده و هنگام سرد شدن به حالت سخت می‌رسند. زمانی که ترموپلاستیک‌ها گرم می‌شوند و مورد حرارت قرار می‌گیرند، خاصیت فیزیکیشان تغییر پیدا می‌کند و به یک مایع همگن تبدیل می‌شوند. در این شرایط میتوان این ماده را تغییر شکل داده و به اندازه و شکل مورد نظر رساند. پردازش بر روی این ماده توسط روش‌هایی چون قالب گیری تزریقی و اکستروژن صورت می‌گیرد. پس مواد ترموپلاستیک تنها از نظر فیزیکی تغییر پیدا می‌کنند و در ساختار شیمیایی‌شان تغییراتی ایجاد نمی‌شود. ترموپلاستیک‌ها تا حد زیادی در برابر حملات و مواد شیمیایی مقاوم هستند که این ویژگی آنها را برای بسیاری از کاربردها و فرآیندها مناسب کرده است. این پلاستیک‌ها بر اساس ویژگی‌های فرآیند خاصی و بسته به کاربرد مورد نظر انتخاب می‌شوند.
ترموپلاستیک و سیستم لوله کشی
در محیط‌های اسیدی ناملایم مانند شهرهای بزرگ و صنعتی، سیستم‌های لوله کشی فولادی اغلب مستعد زنگ زدگی یا خوردگی در بخش اتصالات هستند. برای همین جهت محافظت در برابر خوردگی نیاز به شرایط و تجهیزات خاصی دارند. از این رو بسیاری برای کاهش هزینه‌های مربوط به حفاظت از خطوط لوله کشی فولادی که از محیط‌های سخت عبور می‌کنند، از ترموپلاستیک به عنوان ماده جایگزین استفاده می‌کنند. در اینجا به چند خاصیت ترموپلاستیک که آن را به ماده جایگزین خوبی برای این کار تبدیل کرده است، اشاره می‌کنیم:
- این مواد در برابر محیط‌های خورنده و مواد خورنده مقاومت می‌کنند.
- ترموپلاستیک‌ها قادر به برخورد و حمل مواد با درجه حرارت شدید گرم یا سرد هستند. از این رو برای کاربردهای مختلف و انتقال سیال گزینه خوبی هستند.
- لوله‌های ترموپلاستیک معمولا قطر کمی دارند که از یک چهارم اینچ تا 16 اینچ متغیر است. این مواد اغلب برای لوله‌های آب در ساختمان‌های مسکونی و تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
پلی وینیل کلراید (PVC) و پلی وینیل کلرید کلر (CPVC) معمولاً برای تولید لوله‌ها در محیط‌های اسیدی خشن استفاده می‌شوند. پلی پروپیلن، پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF)، آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)، نایلون و پلی اتیلن نیز ممکن است در این شرایط استفاده شوند. پلی اتیلن هم برای انتقال گاز طبیعی در فضاهای مسکونی و تجاری قابل استفاده است.
ترموپلاستیک‌ها برای چه مواردی استفاده می‌شوند؟
ترموپلاستیک‌ها بسیار متنوع هستند و کاربردهای مختلفی دارند. این مواد هم در تولید و هم در فرآوری خود، دارای مزایایی هستند که از جمله آنها میتوان به قابلیت حرارت دهی بالا و مقاومت در برابر دماهای مختلف اشاره کرد. اگر بخواهیم راجع به کاربرد ترموپلاستیک صحبت کنیم، باید یک لیست بلند بالا را برای آن بنویسیم. اما به طور کلی میتوان گفت ترموپلاستیک به طور گسترده‌ای در صنایع ساختمانی، آموزشی، پزشکی و لوازم تفریحی و ورزشی کاربرد دارد.
برای مثال از ترموپلاستیک در ساخت بطری‌های پلاستیکی، لوله‌ها، شیشه‌های ضد گلوله، لوازم ورزشی پلاستیکی، کفش‌ها، مصارف صنعتی و غیره استفاده می‌شود. در واقع اگر بخواهیم به کاربرد ترموپلاستیک به طور جزئی‌تر اشاره کنیم، بهتر است با انواع ترموپلاستیک آشنا شده و سپس به کاربردهای هر یک بپردازیم. در ادامه با انواع ترموپلاستیک‌ها آشنا خواهیم شد.
بررسی انواع ترموپلاستیک و کاربردهایشان
ترموپلاستیک انواع بسیار زیادی دارد که در اینجا به چند مورد مهم آن اشاره می‌کنیم.
اکریلیک
این ماده جایگزین خوبی برای شیشه است؛ چرا که نشکن، شفاف و سبک است. در واقع اکریلیک یکی از انواع ترموپلاستیک محبوب است که به دلیل جذابیت و خاصیت همه کاره بودن، در موارد زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده سفت و محکم بوده و در برابر ضربه بسیار مقاوم است. از این رو از ورقه‌های اکریلیک در ساخت آکواریوم، محافظ کلاه کاسکت و حتی برخی پنجره‌ها استفاده می‌شود. حتی به دلیل شفافیت و زیبایی زیاد این ماده از آن در پروژه‌های هنری و صنایع دستی نیز استفاده می‌گردد.
پلیمر ABS
برخی با این ماده آشنایی زیادی ندارند و حتی شاید نام آن را زیاد نشنیده باشند. اما باید اشاره کنیم که ABS یکی از انواع ترموپلاستیک است که در بسیاری از اشیا و لوازم روزمره ما وجود دارد. برای مثال قطعات لگو، آلات موسیقی، کلاه ایمنی و … می‌توانند از این پلیمر ساخته شده باشند.
پلی استر
پلی استر از جمله موادی است که بسیاری از افراد با آن آشنایی دارند. چرا که این ماده را میتوان در برخی از لباس‌ها، کمربند، پد ماوس، پارچه‌های روکش، برزنت، نخ، طناب و حتی مبلمان نیز پیدا کرد. پس پلی استر یکی از انواع ترموپلاستیک است که کاربرد زیادی در ساخت لوازم پیرامون ما دارد.
پلی استایرن
این فرم از ترموپلاستیک بیشتر برای مواد دور ریختنی مانند مواد بسته بندی، ظروف یکبار مصرف، جعبه‌های DVD و موارد این چنینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. پلی استایرن یک ترموپلاستیک شفاف است که در برخی مواقع با ترکیب مواد رنگی و مواد افزودنی دیگر مورد استفاده واقع می‌شود.
پلی پروپیلن
از دیگر انواع ترموپلاستیک، میتوان به پلی پروپیلن اشاره کرد. این ماده بسیار کاربردی بوده و در قطعات و صنایع مختلفی استفاده می‌شود. برای مثال از پلی پروپیلن در فرش‌ها، لباس زیر، محصولات مراقبتی بهداشتی، لوله‌ها، بلندگوها و غیره استفاده می‌گردد. این ماده در برابر اسیدها و حلال های شیمیایی مقاوم است. برای همین میتوان از آن به عنوان یک ماده بسیار بادوام و ماندگار یاد کرد.
پلی اتیلن
پلی اتیلن از انواع معروف ترموپلاستیک است که تنوع زیادی دارد. این ماده در دهه 1950 میلادی توسعه پیدا کرد. پلی اتیلن به دو دسته با چگالی بالا و با چگالی پایین تقسیم می‌شود. پلی اتیلن با چگالی بالا از مقاومت کششی زیاد، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر رطوبت برخوردار است و قابلیت بازیافت دارد. برای همین از آن در ساخت بطری و ظروف غذا استفاده زیادی می‌شود. اما پلی اتیلن با چگالی پایین بیشتر در ساخت کیسه‌های پلاستیکی و موارد این چنینی کاربرد دارد.
تفلون
نوع دیگری از ترموپلاستیک که ممکن است نام آن را شنیده باشید، تفلون است. تفلون به دلیل ایجاد خاصیت نچسب روی ظروف پخت و پز معروف شده است. با این حال به عنوان روان کننده ماشین آلات برای کاهش اصطکاک، سایش و پارگی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نایلون
نایلون یک پلاستیک ابریشمی است که از آن برای تولید پارچه‌هایی مانند فرش و رو فرشی، لباس عروس و تارهای موسیقی استفاده می‌شود.
مزایای ترموپلاستیک چیست؟
حال که با کاربرد و انواع ترموپلاستیک آشنا شدیم، بهتر است در بخش آخر به بررسی مزایای ترموپلاستیک بپردازیم. چندین مزیت قابل توجه برای استفاده از ترموپلاستیک ها وجود دارد. یکی از محبوب‌ترین و مهمترین آنها این است که ترموپلاستیک‌ها بسیار بادوام و همه کاره هستند و با حجم بالا و هزینه کم در دسترس می‌باشند. علاوه بر این، این مواد مزایای متعدد دیگری نیز دارند که در اینجا به آنها اشاره می‌کنیم:
- قابلیت بازیافت چند باره
- سازگار با محیط زیست
- ضریب اصطکاک پایین
- مقاوم در برابر اشعه‌های انرژی
- قابلیت استریل شدن
- مقاومت بالا در برابر ضربه
- مقاومت شیمیایی بالا و مقاوم در برابر مواد اسیدی
جمع بندی
در این مطلب با ترموپلاستیک و خصوصیات و کاربردهایش آشنا شدیم. همانطور که اشاره کردیم، ترموپلاستیک یک پلیمر است که از طریق اعمال حرارت، منعطف و نرم شده و قابلیت شکل دهی پیدا می‌کند. این خصوصیت باعث شده تا ترموپلاستیک یک ماده بازیافتی به حساب بیاید و بتواند برای چندین بار مورد شکل دهی و استفاده مجدد قرار بگیرد. از انواع ترموپلاستیک میتوان به اکریلیک، پلیمر ABS، پلی اتیلن، پلی استر، پلی استایرن، پلی پروپیلن، تفلون و نایلون اشاره کرد. هر یک از این مواد کاربردهای گسترده‌ای دارند که در متن به آنها اشاره کردیم.
