پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
دانلود سیر تحول پلاستیک ها و روش های نوین در تولید و بازیافت
واژه پلاستیک دارای ریشه یونانی و مشتق از واژه یونانی Plastikos به معنی “شکل دادن یا جای دادن درون قالب برای قالبگیری” می باشد. انجمن صنعت پلاستیک SPI یک توضیح بسیار دقیق تر و مشخص تری را در این خصوص ارائه می کند. این انجمن پلاستیک ها را به شرح زیر مشخص و تعریف می کند: “هر یک از گروههای بزرگ و متفاوتی از مواد به طور کامل یا در بخشی از ساختار شیمیایی خود شامل ترکیباتی از کربن با اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن و یا سایر عناصر آلی و معدنی می باشند به طوری که در حالت نهایی خود، حالت جامد به خود می گیرند و در چند مرحله از فرایند ساخت و تولید خود نیز، شکل مایع به خود می گیرند و درنتیجه قادر به تشکیل اجسامی سه بعدی در شکل های گوناگون می باشند که فرایند شکل دادن آ نها، نتیجه استفاده از گروه های مواد به طور منفرد یا متصل شده به هم در کنار یکدیگر تحت تأ ثیر حرارت و فشار
می باشد.”
یک شیمیدان انگلیسی به نام جوزف پریستلی (Joseph Priestley)، اولین باو واژه لاستیک Rubber را متداول کرد، پس از اینکه او متوجه شد که تکه ای از لاتکس طبیعی بخوبی نوشته های مدادی را پاک می کند. لاستیک طبیعی را در گروه بزرگی از پلیمرها موسوم به “الاستومرها یا کشپارها Elastomers ” می توان جای داد. الاستمرها،مواد پلیمری طبیعی یا سنتتیک می باشند که تا حد %200 طول اولیه خود و در دمای اتاق می توانند کشیده شوند و تقریبا به طور سریعی به طول اولیه خود برگردند.
تاریخچه پلاستیک ها
امروزه تصور زندگی کردن بدون وجود پلاستیک ها بسیار سخت و دشوار می باشد.درفعالیت های روزمره به کالاهای پلاستیکی همانند بطریها، شیشه های عینک، تلفن ها، نایلون ها و بسیاری از اشیا پلاستیکی دیگر وابسته ایم. درهر صورت، بیش از یکصد سال از تاریخچه پلاستیک ها به شکل کنونی در زندگی ما نمی گذرد و صد سال پیش آ نها به صورت امروزی وجود نداشتند. تا مدتها قبل از توسعه پلاستیک های تجاری، برخی از مواد موجود، خواص منحصر به فردی را از خود به نمایش گذارده اند. اگر چه پلاستیک ها قوی، نیمه شفاف، دارای وزن سبک می باشند وقابلیت قالبگیری دارند، فقط تعداد بسیار اندکی از مواد وجود دارند که چنین خواصی را به صورت درهم آمیخته با هم و با کیفیت مطلوب ازخود نشان می دهند. امروزه از این مواد، به عنوان پلاستیک های طبیعی نامبرده می شود.
پلاستیک های طبیعی در طی قرون متمادی از ترکیب و تلفیق خواص زیر بهره مند شده اند: وزن سبک، استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر نفوذ آب، مات بودن و نیم شفافیت و قابلیت قالبگیری. توانایی بالقوه آ نها آ شکار بود ولیکن آ نها موادی بودند که جمع آوری شان دشوار بود یا فقط در حجم ها و یا ابعاد محدود در دسترس بودند. در سرتاسر دنیا، افراد بسیاری تلاش کردند تا پلاستیک های طبیعی را بهبود بخشیده، بهینه سازند و یا اینکه جایگزینها یی را برای آ نها پیدا کنند.
در فرایند ساخت و تولید پلاستیک های طبیعی اصلاح شده، مواد خام طبیعی همانند بذرهای پنبه یا کتان یا لاستیک صمغی به شکل های جدید و بهتری مبدل شدند. سلولوئید مزایا و کیفیت افزون تری نسبت به شاخ داشت که برتری آ ن را در عمل نشان می داد. ولیکن مواد اصلاح شده هنوز دو نخستین جزء تشکیل دهنده شان بر پایه منابع طبیعی استوار بودند.تا قبل از توسعه باکلیت امکان ساخت ماده ای که بتواند در کارخانه تهیه و ساخت شود و در عین حال با طبیعت رقابت کند، وجود نداشت. باکلیت، دریچه های توسعه گروهی از پلیمرهای سنتتیک را باز کرد که برای فراهم کردن شرایط خاص، تنظیم و طراحی شدند.
کاوش و تحقیق برای مواد بهبود یافته تا به امروز ادامه دارد. بسیاری از الیاف جدید نتیجه تلاش برای ساخت ابریشم مصنوعی(Artificial silk) می باشد. مواد مرکب (Compositematerials) هم اکنون در کلیه کاربردها یی که قبلا مخصوص فلزات بود، مورد استفاده قرار می گیرد. امکانات برای یافتن جانشین های جدید به نظر بی انتها و پایان ناپذیر می ایند.
سیر تکاملی پلاستیک ها
- پلاستیک های طبیعی
- مواد طبیعی اصلاح شده
- پلاستیک های سنتتیک یا مصنوعی قدیمی
- پلاستیک های سنتتیک تجاری
پلاستیک های طبیعی
• شاخ
• لاک شیشه ای
• گوتاپرشا(نوعی از کائوچوی طبیعی با ساختار ترانس)
مواد طبیعی اصلاح شده قدیمی
• لاستیک
• سلولوئید
پلاستیک های مصنوعی یا ساخته شده قدیمی
پلاستیک های مصنوعی تجارتی
پلاستیک های طبیعی
نقطه شروع این پلاستیک ها در انگلستان قرون وسطی بود.
• شاخ
• لاک شیشه ای یا شلاک (shellac) :
در حوا لی سال های 1290 میلادی وقتی که مارکوپولو از سفر خود به آ سیا، به اروپا بازگشت، لاک شیشه ای را با خود به همراه آورد. او لاک شیشه ای را در هندوستان پیدا کرد، جایی که مردم، قرن ها بود که از آن استفاده می کردند. آنها خواص بی نظیر یک پلیمر طبیعی را که از حشرات به جای شاخ گاو به دست می آمد، کشف کرده بودند.
حشره ای که پلیمر را تولید می کرد، بچه حشره ساس مانندی بود که Lac نامیده می شد که در نواحی هندوستان و آسیای جنوب شرقی زندگی می کند.
• گوتا وپرشا Gutta percha یا لاستیک طبیعی با ساختار ترانس:
گوتا پرشا، یک پلیمر طبیعی با خواص قابل ملاحظه می باشد. آن از طریق درختان گوتا پلاکوئیوم ( Palaquium gutta trees) که یک درخت بومی مخصوص منطقه شبه جزیره مالایا می باشد، تهیه می شود. در سال 1843، William montgomeria گزارش کرد که درMalaya، از گوتا پرشا برای ساختن دستگیره های چاقو استفاده می شود. این ماده در آب داغ نرم می شود و تحت فشار با دست به شکل مطلوب خود در می اید. گزارش وی باعث علاقمندی به این ماده گرد ید و منجربه تشکیل و تاسیس کمپانی Gutta percha گرد ید که تا سال 1930 فعالیت خود را حفظ کرد. این شرکت کالاهای قالب گیری شده را ساخته و تولید کرد.
ویژگی های گوتا پرشا غیر معمول می باشد. در درجه حرارت اتاق، جامد می باشد و می تواند دندانه دندانه شده و تورفتگی (Dented) پیدا کند ولیکن به آ سانی نمی شکند. در اثر حرارت آ ن را می توان به صورت نوارهای بلند (Long strips) در آ ورد که همانند لاستیک دوباره در اثر کشش به حالت اول خود بر نمی گردد. گوتا پرشا تا حد زیادی خنثی و بی اثر می باشد و در برابر ولکانیزاسیون از خود مقاومت نشان می دهد. مقاومت آ ن نسبت به حمله شیمیایی آ ن را به یک عایق عالی برای سیم های الکتریکی و کابل ها در می آورد. هنگامی که نوارهای بلند گوتا پرشای کشیده شده به طرز بسیار محکمی دو امتداد یک سیم بافته و پیچیده (Wound) شوند، کابل به دست آمده انعطاف پذیر و ضد آب (Waterproof) شده و نسبت به حمله شیمیایی تأثیرناپذیر و نفوذ ناپذیر(Impervious) خواهد شد.
نخستین تلگراف زیرآبی در امتداد کاناله انگلیسی از Dover به Calais ساخته شد. موفقیت آن به واسطه عایق بندی با گوتا پرشا بود. در ایالات متحده ، شرکت تلگراف مورس (Morse) یک کابل عایق بندی شده با گوتا پرشا را در عرض رودخانه Hudson در سال 1849 احداث نمود. گوتا پرشا همچنین نخستین کابل ماورای اقیانوس اطلس و عبور کننده از آن را که در سال 1866 احداث شد، محافظت نمود.
مواد طبیعی اصلاح شده
- کازئین:
کازئین ماده ای است که از شیر دلمه یا شیر بسته شده و منعقد شده ساخته شده است.• (Caoutchouc or rubber)لاستیک یا کائوچو:
لاستیک طبیعی که به لاستیک صمغی نیز موسوم است، یک شیره (Latex ) طبیعی است که در شیره پرورده گیاهی یا عصاره و شیرابه بسیاری از درختان و گیاهان یافت شده است. در مایع سفید و چسبنده حاصل از گیاه ترشح کننده شیره (Milkweed plant)، در صد بالایی از شیره گیاهی وجود دارد. درخت لاستیک، یک تولید کننده نیرومند و سر شار شیره گیاهی می باشد که در حجم بسیار زیادی در هندوستان و مالزی کاشته و پرورش داده می شود. • سلولوئید (Celluloid) :
برای تولید سلولوئید، سلولز در شکل تخمهای پنبه و کتان (Cotton linters)، دستخوش یک سری از اصلاحات شیمیایی می شود. یکی از تغییرات، تبدیل کتان به نیتروسلولز می باشد. در سال 1846، یک شیمیدان سوئیسی به نام C.F.Schonbeinکشف کرد که ترکیبی از اسید نیتریک و اسید سولفوریک ، کتان را به ماده منفجره قوی (a high explosive) تبدیل می کنند. نیتروسلولز ماده منفجره ای است که تا حد زیادی نیتره شده است. (Moderately nitrated) ماده منفجره نیست ولیکن برای استفاده در روشهای دیگری سودمند می باشد.
پلاستیک های سنتتیک یا مصنوعی قدیمی
دکتر لئو اچ-.بائکلند (Leo h. Baekeland)، یک شیمیدان تحقیقاتی بود که بر روی پیدا کردن جانشینی برای لاک شیشه ای و روغن جلا ((Varnishکار می کرد. در ژوئن 1907 ، وقتی که وی مشغول کار کردن، مطالعه وتحقیق بر روی واکنش شیمیایی میان فنل و فرمالدئید بود، یک ماده پلاستیکی را کشف کرد و نام آ ن را باکلیت (Bakelit) گذاشت. فنل و فرمالدئید از شرکت های شیمیایی به جای طبیعت تهیه می شدند. در نتیجه ، این امر موجب شد تا تفاوت اصلی و مهمی میان باکلیت و پلاستیک های طبیعی اصلاح شده پدیداید. Baekland در دفترچه یاداشت خود با کمی اصلاح ، بهبود و پیشرفت نوشت که “ماده کشف شده توسط او ممکن است جانشینی برای سلولوئید و لاستیک سخت بوده باشد.” در سال 1909، وی کشف خود را به واحد نیویورک انجمن شیمی آمریکا American Chemical Society(ACS) گزارش و ارسال نمود. وی مدعی بود که توپهای بیلیارد ساخته شده از باکلیت خواص بسیارعالی ای دارند چرا که خاصیت کشسانی آنها بسیار شبیه به عاج فیل بود.شرکت جنرال باکلیت در سال 1911تاسیس شد.
پلاستیک های سنتتیک تجاری
در جریان پیوسته ، مستمر و طویل پلاستیک های جدید، باکلیت نخستین آ نها بود. پیشگامان توسعه پلاستیک های مصنوعی یا سنتتیک تجاری اولیه با دو مشکل اساسی دست و پنجه نرم کردند، یک مشکل نظری و یک مشکل عملی.
مشکل یا مسئله نظری آ ن بود که آ نها درک صریح و روشنی از ماهیت شیمیایی و ساختاری پلاستیک ها نداشتند. چنین ابهامی تا سال 1924 ادامه داشت. زمانی هرمن اشتودینگر ادعا کرد که “پلیمرها، ملکول های خطی طویلی مشتمل بربسیاری از واحدهای کوچک می باشند که از طریق پیوندهای شیمیایی در کنار همنگه داشته شده اند.” چنین نظریه ای به عنوان نقطه شروع توسعه بسیاری از پلاستیک ها بشمار می رود.
2 مسئله عملی مستلزم خلوص (Purity) مواد شیمیایی مورد نیاز برای واکنش های شیمیایی پشتیبانی شده (Sustained) در ساخت پلاستیک ها بود. پس از تلاش های فراوانی که منجربه شکست گرد ید شیمیدان ها فهمیدند که شرایط خلوص بسیار دور و متجاوز از انتظارات آ نها و بسیار فراتر از کنترل آ نها می باشد. در نتیجه مواد شیمیایی با بالاترین میزان خلوص که به طور تجاری قابل دسترس می باشند، مترادف گشتند .
در طول دهه 1930 ، راه حل هایی که برای این دو مسئله ارائه گردید،آنها را از حالت ابهام خارج کرده و تا حدودی روشن نمود. نیازهای جنگ جهانی دوم نیز در جریان سریع توسعه پلاستیک های جدید سهیم و مؤثر بود.
پلیمرها
مولکول های بزرگی هستند که از به هم چسبیدن تعداد زیادی مولکول های کوچکتر تشکیل یافته اند این مولکول های کوچکتر را مونومر و عمل اتصال و پیوند آنها را پلیمر شدن (Polymer insertion) می گویند. چنانچه واحدهای سازندۀ یک پلیمر (مونومر) از یک نوع باشند آن را همونومر و اگر مونومرهای تشکیل دهندۀ یک پلیمر متفاوت باشند به آن کوپلیمر گفته می شود. وزن مولکولی پلیمرها متناسب با شرایط پلیمرها می باشند اگر تعداد مونومرها کم باشند پلیمرها به حالت گاز و چنانچه بیشتر شود پلیمر به حالت مایع و حتی جامد خواهد بود
دسته بندی پلیمر ها
در مهمترین تقسیم بندی پلیمرها به دو گروه تقسیم می شوند:
الف) پلیمرهای طبیعی: که حاصل فعت و انفعالات طبیعی است؛ مانند: نشاسته، سلولز، کائوچوی طبیعی (لاتکس)، پروتئین ها (مانند نخ ابریشم) و انواع صمغ ها و رزین های طبیعی مثل: کهربا، سقز، کتیرا، مواد نفتی مثل قیر یا پلی ساکارید ها مثل قند.
ب)پلیمرهای مصنوعی (سنتزی): یعنی ترکیباتی که توسط انسان به وجود آمده است؛ مثل: الاستومرها، پلاستیک ه و الیاف مصنوعی، پوشش ها و چسب ها و …
الاستومرها (کائوچو): از پلیمرهای بسیار مهم بوده که به دو گروه طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند:
الف) کائوچوی طبیعی: جسمی است کاملا کشسان (الاستیک) که از شیرۀ درختی واقع در مناطق گرمسیری بدست می آید (لاتکس). لاتکس مایعی سفید رنگ است که 30 تا 45% کائوچو دارد لذا باید از آن استعمال شود. کائوچوی طبیعی بدست آمده از لاتکس حاوی 93% متیل بوتادی ان یا ایزوپرن است. که در ساخت قطعاتی مانند: دستکش ظرف شویی، پستانک یا سر شیر، که از این ماده به وجود می آیند.
ب) کائوچوی مصنوعی: به روش پلیمر شدن تولید می شوند؛ مانند کائوچوی مصنوعی ایزوبوتیلن.
لاستیک
نوع خاصی از پلاستیک می باشد که مهمترین خصوصیات آن قابلیت کشش، انعطاف پذیری و برگشت به حالت اولیه می باشد برای تهیۀ لاستیک مخلوطی از کائوچو (طبیعی یا مصنوعی) را با گوگرد حرارت داده بنابراین گوگرد در محل اتصال های دو گانه با کائوچو ترکیب شده و خواص ویژه و بسیار مهمی را در کائوچو ایجاد می کند؛ مانند: مقاومت به حرارت، مقاومت در برابر عوامل جوی و شیمیایی و سایش و خاصیت ارتجاعی این اختلاف بسیار مهم گوگرد با کائوچو ، ولگانیزاسیون نام دارد. همچنین علاوه بر گوگرد که مهمترین افزودنی است، نرم کننده (پارافین) و دانه های رنگین (پیگمنت) و تقویت کننده (دوده) و پرکننده ها مثل پودر تالک را هم به لاستیک اضافه می کنند.
آزمون‌های پلاستیک ها
- خواص مکانیکی
- خواص فیزیکی
- خواص حرارتی
- خواص محیطی
- خواص نوری
- خواص الکتریکی
فهرست مطلب:
مقدمه ای بر پلاستیک ها _______________________________ 3
تاریخچه پلاستیک ها ___________________________________ 3
سیر تکاملی پلاستیک ها ________________________________________ 4
پلیمرها __________________________________________________ 6
دسته بندی پلیمر ها _______________________________________ 7
لاستیک __________________________________________________ 7
آزمون‌های پلاستیک ها ______________________________________ 7
ماشینکاری و عملیات پرداخت نهایی روی قطعات پلاستیکی کامپوز ___11
فرآیند های قالبگیری _____________________________________ 12
قالب گیری مواد ترموست دانه ای و صفحه ای __________________ 15
انواع محصولات پلاستیکی اکسترود شده _______________________ 17
اصول پایه در طراحی محصولات پلاستیکی _______________________ 18
فهرست بعضی از اصطلاحات فنی ___________________________21
سازمان‌های مربوط به صنعت پلاستیک _______________________ 23
جدول تاریخچه زمانی پلاستیکها ____________________________24
| فرمت فایل: Word (قابل ویرایش) |
| تعداد صفحات: 48 |
| حجم: 6 کیلوبایت |