پلاستیک‌های مهندسی - بخش دوم

پلاستیک‌های مهندسی: خواص و کاربردها - بخش دوم

پلاستیک‌های مهندسی قهرمانان بی ادعای دنیای مدرن هستند؛ مواد پلیمری پیشرفته‌ای که با خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی فوق العاده خود جایگزین بسیاری از مواد سنتی مانند فلزات، شیشه و سرامیک شده‌اند. به عبارت دیگر، پلاستیک‌های مهندسی گروهی از ترموپلاستیک‌ها هستند که مقاومت بالایی در برابر حرارت، فشار، سایش و مواد شیمیایی دارند. برخلاف پلاستیک‌های معمولی، این مواد برای کاربردهای صنعتی و تخصصی طراحی شده و در شرایط سخت عملکرد پایداری دارند.

انواع دیگر پلاستیک‌های مهندسی

1. نایلون ۶: قوی، نایلون 6 محکم در برابر گرما و الکتریسیته مقاوم است. می‌توان برای استحکام بیشتر آن را با الیاف شیشه ادغام کرد. از این ماده در ساخت قطعاتی همچون غلتک‌ها، قرقره‌ها، سوپاپ‌ها و عایق‌ها استفاده می‌شود.

2. نایلون ۶-۶: این نوع نایلون مانند نایلون ۶ است اما دماهای بالاتر (تا ۱۰۳ درجه سانتیگراد) را تحمل می‌کند و در برابر مواد شیمیایی نیز مقاومت بهتری دارد. همچنین از آن در یاتاقان‌ها، بوش‌ها، چرخ ‌دنده‌ها، تسمه‌ها و قطعات الکترونیکی استفاده می‌شود.

3. پلی‌ ایمیدها (PI): پلی ‌ایمیدها می‌توانند گرمای بسیار بالا تا ۳۷۰ درجه سانتیگراد را تحمل کنند. آنها قوی، پایدار و مقاوم در برابر مواد شیمیایی هستند. علاوه براین، سهم بالایی در پیل‌های سوختی، چسب‌ها و پوشش‌های الکتریکی دارند.

4. پلی‌ آمیدها (PA): پلی ‌آمیدها شامل موادی مانند نایلون هستند. آنها علاوه بر محکم بودن، در برابر ضربه مقاوم هستند و شکل خود را نیز حفظ می‌کنند. از آنها در تولید برخی البسه، قطعات خودرو و یاتاقان‌های ماشین استفاده می‌شود.

5. پلی اتریمید (PEI) (ULTEM®): ULTEM® ساختاری قوی و سخت دارد به طوری که می‌تواند شکل خود را در گرما حفظ کند. این ماده یک عایق الکتریکی عالی است و بنابراین می‌توان از آن برای فیوزها، کویل‌ها و فضای داخلی هواپیما استفاده کرد.

6. پلی اتر اتر کتون (PEEK): PEEK محکم و در برابر حرارت و مواد شیمیایی مقاوم است. این پلاستیک مهندسی در ساخت چرخ‌ دنده‌ها، پمپ‌ها و ایمپلنت‌های پزشکی کاربرد دارد.

7. پلی اتر کتون (PEK): PEK در برابر گرما، آتش و مواد شیمیایی مقاوم است و تا دمای ۲۶۰ درجه سانتیگراد عملکرد خوبی از خود نشان می‌دهد. این ماده همچنین نقش فعالی در ساخت چرخ‌ دنده‌ها، یاتاقان‌ها و بوش‌ها در قطعات هوافضا و ماشین‌ آلات دارد.

8. پلی کتون (PK): PK در برابر ضربه و سایش بسیار مقاوم است؛ به طوری که می‌توان آن را قوی‌تر از نایلون یا پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) دانست. از آن در ساخت قطعات خودرو، نفت و گاز استفاده کرد.

9. پلی سولفون (PSU): PSU شفاف، محکم و برای مصارف غذایی و پزشکی بی‌خطر است. تا دمای ۱۶۰ درجه سانتیگراد نیز عمل می‌کند و برای ساخت سینی‌ها و منیفولدهای سیال ایده‌آل است.

10. پلی تترافلوئورواتیلن/تفلون (PTFE): PTFE نرم و انعطاف ‌پذیر است و در برابر گرما و مواد شیمیایی از منفی 240 درجه تا 260 درجه سانتیگراد مقاومت می‌کند. با این حال، از آن برای ظروف پخت و پز، لوله‌ها، درزگیرها و تیغه‌های برف پاک کن استفاده می‌شود.

مهندسی پلاستیک چگونه کار می‌کند؟

هدف اصلی از علم مهندسی پلاستیک ایجاد و بهبود مواد و محصولات پلاستیکی است؛ از نحوه ساخت، شکل‌ دهی و استفاده از پلاستیک‌ها در تحقیقات آزمایشگاهی گرفته تا تولید کارخانه‌ای. هدف، توسعه پلاستیک‌های جدید از منابع طبیعی یا نفتی است که نیازهای خاص را برای کاربردهای مختلف برآورده می‌کنند.

مزایای پلاستیک‌های مهندسی

به طور خلاصه باید گفت پلاستیک‌های مهندسی از پلاستیک‌های معمولی سخت‌تر هستند و می‌توانند بار سنگین را تحمل کنند. ازطرفی، بسیار سبک‌تر از فلزات هستند و موجب کاهش وزن قطعات نهایی شده و به صرفه جویی در انرژی نیز کمک می‌کنند. آنها همچنین در برابر مواد شیمیایی، روغن‌ها و حلال‌ها مقاوم هستند. البته ناگفته نماند برخی از آنها می‌توانند دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین را تحمل کنند. یافته‌های تحقیقاتی نشان داده است که اکثر پلاستیک‌های مهندسی رسانای الکتریسیته نیستند و بنابراین برای قطعات الکترونیکی بی‌خطر هستند. آنها این پتانسیل را دارند تا شکل خود را به خوبی تحت فشار یا گرما حفظ کنند؛ با این حال، می‌توان آنها را به شکل‌های پیچیده یا سفارشی قالب ‌گیری کرد. برخی از آنها به طور طبیعی صاف هستند و اصطکاک و سایش را کاهش می‌دهند. بسیاری از انواع آنها قابلیت بازیافت نیز دارند و به منظور کاهش ضایعات می‌توان آنها را بازیافت کرد.

معایب پلاستیک‌های مهندسی

اگرچه پلاستیک‌های مهندسی دارای مزایل و ویژگی‌های منحصر به فردی هستند اما نباید نقاط ضعف آنها را نادیده گرفت. برخی از انواع پلاستیک‌های مهندسی ممکن است در اثر گرمای شدید نرم یا تغییر شکل دهند و یا قرار گرفتن طولانی مدت درمعرض اشعه ماوراء بنفش می‌تواند باعث محو شدن یا ترک خوردن آنها شود. ازنظر اقتصادی نیز قیمت آنها از پلاستیک‌های معمولی بیشتر است و خرید آنها را دشوار می‌کند. در برخی موارد، برای ساخت آنها نه تنها به ماشین آلات یا حرارت مخصوص نیاز است، حتی ممکن است با افزودن برخی مواد به آنها، فرایند بازیافت را دشوارتر کند. برخی از پلاستیک‌های مهندسی کاملا شفاف نیستند مانند شیشه یا اکریلیک و اگرچه تعداد اندکی از آنها در دمای انجماد شکننده هستند اما حلال‌های قوی هم ممکن است آنها را آسیب پذیرتر کنند.

کاربردهای پلاستیک‌های مهندسی

حال که با مزایا و معایب پلاستیک‌های مهندسی آشنا شدیم، بهتر است در اینجا برخی از نمونه‌های رایج پلاستیک‌های مهندسی را نیز مرور کنیم.

1. ساخت قطعات پلاستیکی مکانیکی: این قطعات را در بادامک‌ها، کوپلینگ‌ها و چرخ‌ دنده‌ها خواهید یافت. آنها باید ضربات شدید، تنش زیاد و گرما را برای مدت طولانی بدون از دست دادن شکل یا استحکام تحمل کنند.

2. تولید قطعات مقاوم در برابر مواد شیمیایی و حرارت: این قطعات شامل پوشش سوپاپ‌ها، ریل‌های سوخت و محفظه پمپ آب می‌شوند. آنها برای دوام بیشتر باید در برابر مواد شیمیایی، خوردگی و دمای بالا مقاوم باشند.

3. ساخت قطعات پلاستیکی برقی: این قطعات که در کانکتورها و رله‌ها استفاده می‌شوند، باید در برابر الکتریسیته مقاوم و محکم باشند و همچنین در شرایط مختلف پایدار بمانند.

4. ساخت قطعات کم اصطکاک: این قطعات به گونه‌ای ساخته شده‌اند که به نرمی و با سایش کمتر حرکت کنند. آنها را می‌توان در یاتاقان‌ها، اسلایدها و سایر سطوح مقاوم در برابر سایش یافت.

از کاربردهای صنعتی پلاستیک‌های مهندسی نیز می‌توان به صنعت خودروسازی (همانطور که گفته شد) (ساخت داشبورد، سپر، سیستم تهویه، قطعات موتور)، الکترونیک (ساخت بدنه لپ تاپ، گوشی، سوکت، عایق‌های الکتریکی)، صنایع غذایی و بسته بندی (ساخت ظروف مقاوم در برابر فشار و دمای بالا) صنایع پزشکی (تولید ابزارهای جراحی، قطعات پروتز، سرنگ، تجهیزات آزمایشگاهی) و از همه مهم تر، هوانوردی و هوافضا (جایگزینی قطعات فلزی به منظور کاهش وزن هواپیما و افزایش مقاومت آن در برابر فشار و دمای بالا) اشاره کرد. به طور کلی، پلاستیک‌های مهندسی ترکیب مناسبی از استحکام، دوام و انعطاف‌ پذیری را به همراه دارند. آنها زمانی که فلز خیلی سنگین است یا وقتی پلاستیک معمولی به اندازه کافی محکم نیست، به خوبی عمل می‌کنند. از پلاستیک‌های مهندسی می‌توان برای ساخت قطعات سبک‌تر و سخت‌تر در صنایع مختلف به ویژه خودروسازی، هواپیما یا ابزار پزشکی استفاده کرد.

پلاستیک‌های مهندسی نه تنها جایگزین مناسبی برای مواد سنتی هستند، بلکه با تکیه بر ویژگی‌های خود مسیر نوآوری در صنایع مختلف را هموار کرده‌اند. از خودرو تا هواپیما، از بیمارستان تا کارخانه، ردپای این موا پیشرفته را می‌توان در هر گوشه‌ای از زندگی مدرن یافت.