پلاستیک‌های مهندسی - بخش اول

پلاستیک‌های مهندسی: خواص، انواع و کاربردها - بخش اول

پلاستیک‌های مهندسی، پلیمرهای با کارایی بالا هستند که برای جایگزینی فلز در بسیاری از قطعات صنعتی ساخته شده‌اند. اگر با قطعاتی کار می‌کنید که به استحکام، مقاومت در برابر دما یا عملکرد بالا نیاز دارند، باید بدانید که چگونه پلاستیک‌های مهندسی می‌توانند تفاوت زیادی در عملکرد و دوام محصول شما ایجاد کنند.

تعریف پلاستیک‌های مهندسی

پلاستیک‌های مهندسی انواع خاصی از پلاستیک هستند که برای استحکام و دوام بیشتر نسبت به پلاستیک‌های معمولی ساخته شده‌اند. آنها می‌توانند گرما، فشار و مواد شیمیایی را بهتر تحمل کنند. بنابراین می‌توان از آنها برای کارهای سختی مانند ساخت چرخ‌ دنده‌ها، یاتاقان‌ها و قطعات پزشکی استفاده کرد. پلاستیک‌های مهندسی همچنین در محیط‌های سخت به خوبی کار می‌کنند. از مهم‌ترین روش‌های تولید این پلاستیک‌ها قالب ‌گیری تزریقی، اکستروژن یا حتی چاپ سه‌ بعدی است.

اهمیت پلاستیک‌های مهندسی چیست؟

پلاستیک‌های مهندسی در بسیاری از صنایع مانند خودرو، هوافضا، الکترونیک، پزشکی و کالاهای مصرفی استفاده می‌شوند. می‌توان از آنها برای جایگزینی فلزات خیلی سنگین، گران یا مستعد زنگ ‌زدگی استفاده کرد. برخلاف پلاستیک‌های معمولی که به اندازه کافی قوی نیستند، پلاستیک‌های مهندسی از مقاومت بالایی برخوردار هستند. آنها محکم، سبک و مقاوم در برابر گرما، ضربه و مواد شیمیایی هستند. آنها همچنین تعادل خوبی بین استحکام، هزینه، وزن و دوام ایجاد می‌کنند.

پلاستیک‌های مهندسی درمقایسه با پلاستیک‌های مصرفی

پلاستیک‌های مصرفی، پلاستیک‌های رایجی هستند که در اقلام روزمره مانند بطری‌ها، بسته ‌بندی‌ها و ظروف استفاده می‌شوند. این پلاستیک‌های ارزان شامل موادی مانند پلی ‌پروپیلن (PP)، پلی‌ اتیلن (PE)، پلی استایرن (PS) و پلی وینیل کلراید (PVC) هستند. اگرچه ساخت پلاستیک‌های مصرفی آسان است اما خیلی قوی نیستند. ازسوی دیگر، پلاستیک‌های مهندسی قوی‌تر هستند و می‌توانند تنش، گرما و مواد شیمیایی بیشتری را بهتر تحمل کنند. نمونه‌هایی از این پلاستیک‌ها شامل پلی‌ کربنات و نایلون هستند که می‌توان آنها را به راحتی شکل داد یا ماشینکاری کرد. حتی در دمای ۱۲۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد نیز پایدار می‌مانند. آنها سبک، محکم و بادوام بوده و برای ساخت قطعات مورد استفاده در خودروها، تجهیزات پزشکی و الکترونیک عالی هستند. ازطرفی، آنها گران‌تر از پلاستیک‌های معمولی هستند، بنابراین معمولا از آنها برای محصولات کوچک‌تر یا با کارایی بالا استفاده می‌شود.

خواص پلاستیک‌های مهندسی

1. مقاومت سایشی: پلاستیک‌های مهندسی مقامت بالایی در برابر خراش و سایش دارند. این ویژگی آنها را برای ساخت قطعات متحرک مانند چرخ دنده‌ها و غلتک‌ها عالی می‌کند.

2. مقاومت شیمیایی: آنها به راحتی با روغن‌ها، حلال‌ها یا مواد شیمیایی واکنش نمی‌دهند. بنابراین می‌توان از آنها در ساخت ماشین‌ آلات، ابزارهای پزشکی و وسایل آشپزخانه استفاده کرد.

3. پایداری ابعادی: پلاستیک‌های مهندسی حتی در گرما یا سرما شکل خود را حفظ می‌کنند. این ویژگی در ساخت قطعات خودرو و هوافضا عالی است.

4. خواص الکتریکی: اکثر پلاستیک‌های مهندسی رسانای الکتریسیته نیستند. با این حال، با خیال راحت می‌توان از آنها در ساخت قطعات الکتریکی و سیم‌ کشی استفاده کرد.

5. اشتعال ‌پذیری: بعضی از انواع پلاستیک‌های مهندسی به راحتی آتش نمی‌گیرند و همین امر آنها را برای مناطق پرخطر مانند کارخانه‌های شیمیایی ایده‌آل می‌کند.

6. سازگاری با مواد غذایی: برخی از پلاستیک‌ها، مانند پلی اتیلن ترفتالات (PET) و اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)، برای تماس با مواد غذایی بی‌خطر هستند درحالی که برخی دیگر مانند پلی کربنات اینگونه نیستند.

7. مقاومت در برابر ضربه: این نوع پلاستیک‌ها می‌توانند ضربات یا شوک‌های ناگهانی را تحمل کنند، که این امر آنها را برای ساخت عایق‌ها، محافظ‌ها و محفظه‌ها مفید می‌کند.

8. مقاومت حرارتی: آنها می‌توانند هم دمای بالا و هم دمای پایین را بدون شکستن یا ذوب شدن تحمل کنند. به عنوان مثال، پلی اتر اتر کتون (PEEK) تا دمای ۲۵۰ درجه سانتیگراد به خوبی عمل می‌کند.

9. خواص لغزشی: پلاستیک‌های مهندسی به نرمی و با اصطکاک کم می‌لغزند. بنابراین در ساخت قطعاتی مانند یاتاقان‌ها، قرقره‌ها و ایمپلنت‌ها دوام بیشتری دارند.

10. مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش: آنها به راحتی در برابر نور خورشید محو یا ضعیف نمی شوند و این آنها را برای استفاده در فضای باز مناسب می کند.

11. جذب آب: آنها آب را جذب نمی‌کنند. با این حال، می‌توان از آنها در محیط‌های مرطوب یا نمناک استفاده کرد.

رایج‌ترین انواع پلاستیک‌های مهندسی

ممکن است لیست‌های مختلفی از پلاستیک‌های مهندسی رایج را بشناسید اما این لیست انواعی را نشان می‌دهد که به احتمال زیاد در بسیاری از صنایع با آنها مواجه می‌شوید.

1. پلی اتیلن ترفتالات (PET): شما اغلب PET را در بطری‌ها، ظروف غذا و لباس‌ها می‌بینید. این ماده قوی، ارزان و به راحتی قابل بازیافت است اما نمی‌تواند گرمای زیاد را تحمل کند و زیست تخریب ‌پذیر نیست.

2. اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS): از ABS در ساخت قطعات خودرو، لوازم الکترونیکی و وسایل خانگی استفاده می‌شود. این ماده محکم، سبک و مقرون به صرفه است. با این حال، به راحتی می‌سوزد و با فشار مکرر فرسوده می‌شود.

3. پلی کربنات (PC): از پلی کربنات برای ساخت عینک ایمنی، پنجره‌ها و محافظ ماشین ‌آلات استفاده می‌شود. این ماده قوی، شفاف و مقاوم در برابر آتش است. اما به راحتی خراشیده شده و هنگام گرم شدن نیز منبسط می‌شود.

4. اکریلیک (PMMA): ممکن است PMMA را به عنوان اکریلیک بشناسیم. این ماده شفاف، محکم و سبک بوده و برای ساخت پنجره‌ها، سپرها و چراغ‌های عقب خودرو عالی است. همچنین در برابر خراش، گرما و مواد شیمیایی مقاوم است و می‌توان به راحتی آن را قالب‌ گیری یا به قطعات مختلف تبدیل کرد.

5. اکسید پلی فنیلن (PPO):  PPOدارای چقرمگی، سختی و مقاومت در برابر حرارت است. شکل خود را به خوبی حفظ کرده و دماهایی تا حدود ۱۹۵ درجه سانتیگراد را تحمل می‌کند. می‌توان از آن در ساخت قطعات خودرو، اجزای الکتریکی و سایر کاربردهای با حرارت بالا استفاده کرد.

6. پلی‌ اکسی ‌متیلن (POM): POM بسیار قوی، سفت و مقاوم در برابر سایش است. به راحتی می‌توان آن را به چرخ دنده، بست، یاتاقان و سایر قطعات دقیق تبدیل کرد.

7. پلی بوتیلن ترفتالات (PBT): PBT مانند PET است اما قوی‌تر و پایدارتر. همچنین در برابر گرما، رطوبت، مواد شیمیایی و اشعه UV مقاوم است. می‌توان از آن برای قطعات خودرو، محفظه ابزارهای برقی و محفظه‌های الکتریکی استفاده کرد.

8. پلی اتیلن سنگین (HDPE): HDPE یک پلاستیک قوی و مقرون به صرفه است که از نفت ساخته می‌شود و در برابر ضربه، مواد شیمیایی و خوردگی مقاوم است. می‌توان با خیال راحت از آن برای تماس با مواد غذایی استفاده کرد زیرا قابل بازیافت است و به کاهش ضایعات کمک می‌کند.

9. پلی اتر اتر کتون (PEEK): PEEK قوی و سفت است و حتی در دماهای بسیار بالا (تا ۲۵۰ درجه سانتیگراد) به خوبی عمل می‌کند. همچنین در برابر مواد شیمیایی نیز مقاوم است. از آن برای ساخت قطعاتی مانند یاتاقان‌ها، آب‌بندها، شیرآلات، اتصالات الکتریکی و دستگاه‌های پزشکی استفاده می‌شود.

10. پلی فنیلن سولفید (PPS):PPS  سخت و مقاوم در برابر حرارت است و تا دمای ۲۶۰ درجه سانتیگراد را نیز به خوبی تحمل می‌کند. PPS همچنین از پایداری، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و عایق الکتریسیته برخوردار است. علاوه براین، در ساخت قطعات ماشین، یاتاقان‌ها و قطعات نیمه‌ هادی کاربرد دارد.