مواد ترموپلاستیک چیست + انواع و کاربردها

مواد ترموپلاستیک (Thermoplastic Materials)، دسته خاصی از انواع پلاستیک‌های شناخته شده هستند که به دلیل قابلیت بازیافت و تطبیق‌پذیری خوب، کاربردهای زیادی را پوشش می دهند. در شرایطی که واحدهای تکرارشونده به نام مونومرها، به شاخه‌ها یا زنجیره‌های متوالی متصل می‌شوند، این مواد تشکیل می گردند.

رزین ترموپلاستیک (Thermoplastic resin) هنگام گرم شدن، نرم می‌شود و هرچه گرمای بیشتری اعمال شود، ویسکوزیته این مواد، کاهش پیدا می کند. این فرآیند گرمایی، کاملاً برگشت‌پذیر است و امکان قالب‌گیری مجدد و بازیافت مواد، بدون تأثیر منفی بر خواص فیزیکی آن‌ها فراهم می شود. اکثر مواد ترموپلاستیک به خاطر داشتن استحکام بالا، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر انقباض، در کاربردهایی با شرایط فشار عملیاتی کم یا زیاد، مورد استفاده قرار می گیرند.

طبقه بندی انواع مواد ترموپلاستیک

ترموپلاستیک‌ها که اغلب برای بخش تولید استفاده می‌شوند شامل پلی وینیل کلرید (PVC)، پلی اتیلن (PE) و پلی استایرن (PS) هستند که رد پای این مواد را معمولاً در صنایع بسته‌بندی می توانیم جستجو کنیم. برخی از ترموپلاستیک های رایج در صنعت عبارتند از:

• اکریلیک (Acrylic)
• نایلون (Nylon)
• پلی پروپیلن (Polypropylene)
• تفلون (Teflon)
• پلی کربنات (Polycarbonate)
• هموپلیمر استال پلی اکسی متیلن (Acetal Homopolymer Polyoxymethylene)
• کوپلیمر استال پلی اکسی متیلن (Acetal Copolymer Polyoxymethylene)

مزایا و معایب مواد ترموپلاستیک چیست؟

مزایا:

۱- ضایعات ترموپلاستیک ها قابل استفاده مجدد هستند. ضایعاتی که معمولاً در طول فرآیند قالب‌گیری تزریقی ایجاد می‌شوند، به جای اینکه دور ریخته شوند، بازیابی شده و میتوان برای استفاده‌های بعدی، آنها را مجدداً ذوب کرد.

۲- انتخاب برتر از نظر بازدهی کارآیی و صرفه جویی در هزینه ها هستند.

۳- مواد ترموپلاستیک، بهترین گزینه برای نمونه ‌سازی اولیه و انجام برخی آزمون ها هستند. از آنجایی که هدف اصلی تولید نمونه‌های اولیه در صنایع تولیدی، آزمایش عملکرد محصولات است، استفاده از ماده‌ای که قابل استفاده مجدد باشد، یک مزیت محسوب می شود. پس از آزمایش نمونه اولیه، ماده ترموپلاستیک را می‌توان ذوب نمود و برای تولید نمونه اولیه دیگر، یا برای تولید دوباره، قالب ‌گیری کرد.

۴- ترموپلاستیک‌ها برای استفاده در شرایط عملیاتی با فشار زیاد، مناسب هستند. ساختار مولکولی آنها است که باعث شده در کاربردهایی که نیاز به مقاومت و استحکام بالا دارند، ایده‌آل باشند.

۵- مواد ترموپلاستیک برای تولید محصولاتی با دیواره‌های نازک، مناسب اند؛ استحکام و انعطاف‌پذیری، این مواد را به یکی از بهترین انتخاب‌ها برای کاربردهایی تبدیل می‌کند که به استحکام کششی بالا، با ضخامت نازک نیاز دارند. انواع ترموپلاستیک ها جایگاه خود را در تولید کیسه‌های پلاستیکی تثبیت  کرده‌اند.

۶- محصولاتی که از ترموپلاستیک ها ساخته می شوند، سطوح قابل پردازش دارند. این مواد به راحتی قابل تمیز شدن هستند و از این جهت برای تولید محصولات مصرفی به کار می روند.

۷- ترموپلاستیک‌ها در برابر مواد شیمیایی مقاوم هستند. بنابراین برای تولید انواع مواد و دستگاه‌های پزشکی و همچنین سایر سطوحی که در معرض مواد شیمیایی قرار می‌گیرند و نیاز به محافظت دارند، انتخاب ارزشمندی هستند.

معایب:

۱- ترموپلاستیک‌ها برای کاربردهای دمای بالا، گزینه های خوبی نیستند. این مواد هنگامی که در معرض گرمای کافی قرار می‌گیرند، دوباره به حالت مایع در می آیند، پس برای موقعیت هایی که ممکن است گرما یا حرارت وجود داشته باشد، اینها انتخاب مناسبی نخواهند بود. همچنین انواع ترموپلاستیک، مقاومت ضعیفی در برابر حلال‌های بسیار قطبی، حلال‌های آلی و هیدروکربن‌ها دارند.

۲- ترموپلاستیک‌ها مستعد خزش هستند. خزش زمانی رخ می‌دهد که ماده پس از قرار گرفتن زیاد در معرض تنش طولانی مدت، کشیده و در نهایت ضعیف شود. کامپوزیت‌ها، نوعی از مواد ترموپلاستیک، در شرایط تنش بالا تمایل به شکست دارند.

بیشتر بخوانید: انواع تجهیزات پالایشگاهی

کاربردهای مواد ترموپلاستیک چیست؟

یکی از کاربردهای اصلی ترموپلاستیک‌ها، سیستم‌های لوله‌کشی موجود در شهرهای مدرن است. هزینه‌ های محافظت از لوله‌های فولادی در برابر محیط‌های خشن و خورنده، گاهی اوقات بسیار زیاد است. مواد ترموپلاستیک به این دلیل مناسب هستند که می‌توانند در محیط‌های خورنده مقاومت خوبی از خود نشان دهند؛ همچنین می‌توانند جریان هر نوع سیالی را تحمل کنند (البته به غیر از مواد ناسازگار).

سایر کاربردهای ترموپلاستیک ها عبارتند از:

• تولید تجهیزات ورزشی
• تولید اسباب‌بازی‌ها
• تولید بطری‌های نوشیدنی
• تولید ظروف نگهداری مواد غذایی
• تولید جلیقه‌های ضد گلوله
• تولید کیسه‌های پلاستیکی مواد غذایی
• تولید بطری‌های شامپو

آیا ترموپلاستیک ها برای محیط زیست مضر هستند؟

نه ترموپلاستیک ها و نه ترموست‌ها پس از رها شدن در محیط زیست، تجزیه زیستی نمی‌شوند، اما اگر هم تجزیه شوند، فقط تحت شرایط بسیار خاصی این اتفاق می‌افتد.

بعضی از ترموپلاستیک‌ها سازگار با محیط زیست اند، زیرا به راحتی قابل بازیافت هستند. ترموپلاستیک را می‌توان بدون از دست دادن خواصی نظیر استحکام، مجدداً گرم نمود تا تغییر شکل دهد و بنابراین می‌توان بارها و بارها از آن استفاده مجدد کرد؛ که این امر باعث ایجاد یک ماده پایدار با ضایعات پلاستیکی کمتر می‌شود.

در تولید مواد ترموپلاستیک، انرژی کمتری مصرف می شود زیرا اغلب به چرخه‌های تولید کوتاه‌ تری نیاز دارد. ترموپلاستیک‌ها وزن سبک تری دارند و برای حمل نقل، آسان هستند. این ویژگی به نوبه خود باعث بهبود راندمان سوخت در وسایل نقلیه و هواپیماها می‌شود. به علاوه، وسایل خانگی، مانند ظروف غذای ساخته شده از این مواد، استفاده از سایر ظروف پلاستیکی یکبار مصرف و پوشش های پلاستیکی را تا حد زیادی کاهش می دهند.

تهدید بزرگتر برای محیط زیست، پلاستیک یکبار مصرف و زباله‌های تولید شده توسط آنها است. از این دیدگاه، استفاده از ترموپلاستیک‌ها یک راه حل عالی خواهد بود. دوام آنها به این معنی است که طول عمر طولانی، تا ده سال، دارند و در برابر رفت و آمد زیاد و ترافیک جاده‌ای مقاومت خوبی نشان می دهند.

از سوی دیگر، بازیافت ترموپلاستیک ممکن است گران باشد. به علاوه، هر چه ترموپلاستیک ها بیشتر بازیافت شوند، و بسته به اینکه در هر بار برای تولید چه چیزهایی به کار می روند، از مواد شیمیایی دیگری استفاده می شود، که گاهی اوقات باعث خواهد شد کامپوزیت‌های ترموپلاستیک، کمتر قابل بازیافت باشند.

بیشتر بخوانید: کاربردهای مواد شیمیایی در صنایع غذایی

سوالات متداول درباره مواد ترموپلاستیک

۱- ترموپلاستیک در چه مواردی استفاده می‌شود؟

ترموپلاستیک برای ساخت بسیاری از محصولات در صنایع مختلف به کار می رود؛ از جمله پزشکی، صنعتی، مکانیکی و الکتریکی، لوازم خانگی، ظروف غذا و لباس‌های قابل استفاده مجدد گرفته، قطعات صنعتی، عایق کابل و بسته‌بندی.

۲- پلیمر ترموپلاستیک چیست؟

پلیمر ترموپلاستیک نوعی ماده پلیمری پلاستیکی است که هنگام گرم شدن، نرم می‌شود. وقتی پلیمر ترموپلاستیک، سرد ‌شود، سخت خواهد شد و در عین حال، ساختار مولکولی خود را حفظ می‌کند. این فرآیند می‌تواند بارها تکرار شود.

۳- چه محصولاتی از ترموپلاستیک ها ساخته می‌شوند؟

انواع مختلف ترموپلاستیک برای ساخت اشیاء مختلفی مانند بسته‌بندی مواد غذایی، لباس‌های ضد آب، قابلمه‌ و ماهیتابه‌های نچسب، عینک، سی‌دی و دی‌وی‌دی، عایق کابل، بطری‌های آب، صفحه نمایش‌های LCD، رنگ، مبلمان، تجهیزات بازی فضای باز، اسباب‌بازی‌ها، سقف، روکش، گلخانه‌ها و وسایل پزشکی استفاده می‌شوند.

۴- خواص ترموپلاستیک ها چیست؟

خواص ترموپلاستیک ها شامل نقطه ذوب نسبتاً پایین، مقاومت در برابر مواد شیمیایی، قالب ‌گیری خوب، انعطاف‌پذیری بالا، دوام عالی، قابل بازیافت، استحکام بالا، سازگار با محیط زیست و توانایی حفظ ساختار مولکولی پس از گرم شدن و تغییر شکل است.

۵- مزایای ترموپلاستیک چیست؟

برخی از مزایای فراوان مواد ترموپلاستیک شامل تطبیق‌پذیری، انعطاف‌پذیری، دوام و استحکام بالا، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و خوردگی، مقاومت در برابر ضربه، قابلیت بازیافت آسان، تغییر شکل آسان، چسبندگی به فلز، عایق الکتریکی خوب و ظاهر زیبا است.

۶- چگونه می‌توان ترموپلاستیک‌ها و ترموست‌ها را بازیافت کرد؟

ترموپلاستیک‌ها را با ذوب کردن ماده و تغییر شکل یا قالب‌گیری مجدد آن برای اهداف جدید می توان بازیافت کرد. این عملیات، به لطف ساختار مولکولی خطی آنها انجام می گیرد؛ زیرا مونومرها با پیوندهای ضعیف به هم متصل شده‌اند. از سوی دیگر، ترموست‌ها به دلیل ساختار پیوند عرضی و مقاومت در برابر گرما، قابل بازیافت نیستند.

۷- تفاوت اصلی بین پلاستیک مواد ترموپلاستیک و ترموست چیست؟

تفاوت اصلی بین پلاستیک ترموپلاستیک و ترموست این است که ترموست‌ها هنگام گرم شدن، تقویت می‌شوند و پس از پخت، در برابر گرما مقاوم هستند، بنابراین این فرآیند قابل تکرار نیست. برخلاف ترموست ها، ترموپلاستیک که یک بار پخته می‌شود، می‌تواند بارها گرم نمود، چون نرم شده و دوباره قابل قالب‌گیری مجدد است.

۸- چرا ترموپلاستیک‌ها برای محیط زیست مضر نیستند؟

ترموپلاستیک‌ها برای محیط زیست مفید هستند، زیرا به کاهش میزان تولید ضایعات پلاستیک یکبار مصرف کمک می‌کنند. ترموپلاستیک‌ها را می‌توان برای اهداف مختلف، بارها بازیافت و اصلاح نمود. این ماده قادر است هر بار، ساختار مولکولی خود را حفظ کند که باعث طول عمر زیاد آن می‌شود؛ پس به این معنی است که می‌توان بارها و بارها از آن استفاده مجدد کرد.

ترجمه تخصصی: اولتراشیمی