مقدمه ای بر پلاستیک ها

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 %۲۰۰ 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 ۱۲۹۰ 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 ۱۸۴۳، 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 ۱۹۳۰ 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 ۱۸۴۹ احداث نمود. گوتا پرشا همچنین نخستین کابل ماورای اقیانوس اطلس و عبور کننده از آن را که در سال ۱۸۶۶ 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 ۱۸۴۶، 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 ۱۹۰۷ ، 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 ۱۹۰۹، 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 ۱۹۱۱‏تاسیس 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 ۱۹۲۴ 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.
۲ ‏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 ۱۹۳۰ ، 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 ۳۰ تا ۴۵% کائوچو دارد لذا باید از آن استعمال شود. کائوچوی طبیعی بدست آمده از لاتکس حاوی ۹۳% 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 پلاستیك ‌ها

• خواص مكانیكی
• خواص فیزیكی
• خواص حرارتی
• خواص محیطی
• خواص نوری
• خواص الكتریكی
هر قسمتی از صنعت پلاستیك بر پایۀ داده‌های حاصل از آزمون‌های فنی استوار است تا بتواند فعالیت‌های خود را جهت بخشد. در طراحی محصول و طراحی فرایند، قالب سازان و تولید كنندگان بسته به عوامل انقباض (Shrinkage factors)، قالب هایی را می‌سازند كه قطعات نهایی با استفاده از این نوع قالب‌ها ساخته و تولید شوند كه شرایط ابعادی لازم را تأمین خواهند كرد.
در این فصل در مورد آزمون‌های فنی كه انجام می‌شود در تولید پلاستیك‌ها مختصر توضیحی می‌دهیم؛ این آزمونها براساس محصول تعیین می شود.
خواص مكانیكی
خواص مكانیكی یك ماده، چگونگی پاسخ یا رفتار یك ماده در برابر اعمال نیرو یا قرار گرفتن در معرض بار گذاری را بیان می‌كند. سه نوع از نیروهای مكانیكی كه می‌توانند مواد را تحت تأثیر خود قرار دهند وجود دارند. این نیرو‌ها عبارتند از:
۱٫ نیرو‌های فشاری (‍Compression)
2. نیرو‌های تنشی (Tension)
3. نیرو‌های برشی (Shear)
در این قسمت توضیح مختصری در مورد بعضی از آزمون‌های ذكر شده می‌دهیم.
آزمون استحكام كششی (ASTM D-638, ISO527-1)
استحكام كششی یكی از مهمترین شاخص‌های قدرت و توانایی یا استحكام یك ماده است. در واقع استحكام كششی، توانایی یك ماده را بری تحمل نیرو هایی كه از دو طرف به سمت بیرون در جهات مخالف هم،نمونه تست را مي‌كشند، تا پدیده شكست اتفاق بیفتد را نشان مي‌دهد.استحكام كششی خارج قسمت بیشترین نیروی اعمال شده بر سطح مقطع قسمت باریك نمونه در اثر كشیده شدن است.

آزمون استحكام فشاری (ASTM D-695,ISO 75-1,75-2)
استحكام فشاری، مقدار نیرویی است كه برای گسیختگی یا خرد كردن و فشردن یك ماده لازم مي‌باشد.
آزمون استحكام برشی (ASTM D-732)
استحكام برشی عبازتست از مقدار بار (تنش) مورد نیاز بری ایجاد یك شكست به طور كامل كه بخش قابل حركت را از بخش ساكن از طریق یك عمل مشترك جدا مي‌كن

د. برای محاسبۀ این استحكام، نیروی اعمال شده را بر سطح لبۀ برش پیدا كرده (Sheared edge) تقسیم می‌كنیم.

آزمون استحكام ضربه‌ای
استحكام یا قدرت ضربه،مقدار تنش لازم برای شكستن یك نمونه است. در هر صورت قدرت ضربه، میزان انرژی جذب شده توسط نمونه را قبل از شكست آن نشان می‌دهند. قدرت ضربه را به دو صورت تعیین مي‌كنند:(a) آزمون جرم در حال سقوط و (b) آزمون آونگ آویزان.

آزمون استحكام خمشی (D-747.ASTM D-790,ISO 178)
استحكام خمشی، میزان تحمل بار یا تنش توسط یك نمونه تست را قبل از وقوع شكست نشان می‌دهد به عبارت دیگر میزان تنش اعمال شده و توانیی تحمل بار را قبل از ینكه نمونه بشكند را بیان می‌كند. هر نوع تنش كششی و فشاری در “فریند خم شدن نمونه” مؤثر می‌باشد.

آزمون خستگی(Fatigue) و ابعطاف پذیری(Flexing) (خم شدگی) (ASTM D-813,ASTM D-430,ISO 3358)
استحكام خستگی،اصطلاحی است كه برای بیان تعداد چرخه‌هایی كه نمونه می تواند تنش یا بار اعمال شده را تحمل كند قبل از اینكه بشكند، به كار می‌رود. شكست‌های ناشی از خستگی وابسته به درجه حرارت، تنش و نیز فركانس، دامنه و مد اعمال تنش می‌باشند.

آزمون میرایش و جذب ارتعاشات (Damping)
پلاستیك ها مي‌توانند ارتعاشات را جذب نموده یا پراكنده كنند. چنین ویژگی،

میرایش نامیده می‌شود.به طور متوسط، ظریب میرایش در پلاستیك ها ده برابر بیشتر از فولاد است. استفاده از پلاستیك ها در ساخت چرخدنده‌ها، یاتاقان‌ها، لوازم خانگی و كاربرد‌های معماری، كاربرد مؤثر آنها را در این خاصیت كاهش ارتعاش به اثبات می‌رساند.

آزمون سختی

آزمون مقاومت سایشی (ASTM D-1044)
سایش فرایندی است كه طی آن سطح یك ماده از طریق اصطحكاك ساییده می‌ش

ود.ساینده‌ها یا دستگاه‌های سایش مقاومت مواد را در برابر سایش، اندازه می گیرند.
خواص فیزیكی
آزمون تعیین جرم حجمی یا دانسیته و دانسیتۀ نسبی (ASTM D-792,D-1505,ISO 1183)
دانسیته برابر است با جرم واحد حجم. واحد مناسب و صحیح مشتق شده یا مركب و به دست آمده از واحدهای SI كمیت‌های جرم و حجم بری دانسیته”كیلوگرم بر متر مكعب” می‌باشد ولیكن آن عموما بر حسب واحد گرم بر سانتی‌متر مكعب بیان می‌شود.
دانسیته نسبی عبارتست از نسبت جرم حجم معینی از ماده به جرم حجم برابری از آب در۲۳˚ C (73˚ F) دانسیتۀ نسبی یك كمیت بدون بعد است كه در هر سیستم اندازه گیری ثابت باقی خواهند ماند و تغییری نمی‌كند.

آزمون انقباض قالب (ASTM D-955,ISO 2577)
انقباض خطی قالب بر روی اندازۀ قطعات قالب تأثیر می گذارد. حفره‌های قالب نوعی از قطعات نهایی شدۀ مطلوب بزرگتر می‌باشد. وقتی كه انقباض قطعات كامل باشد، آنها بایستی به مشخصات فنی ابعادی مطلوب برسند.

آزمون خزش كششی (ASTM D-2990.ISO 899)
وقتی كه وزنه ا‌ی از یك نمونه تست آویزان شده باشد و موجب شود تا پس از گذشت زمان شكل نمونه تغییر كند، تغییر طول یا تغییرات ابعادی و كرنش پدید آمده در اثر چنین پدیده ا‌ی را خزش می‌نامند. وقتی كه خزش در دمای اتاق انجام شود، به جریان سرد (Cold flow) گویند
آزمون اندازه گیری گرانروی یا ویسكوزیته
خاصیتی از یك مایع كه مقاومت درونی آن را در برابر جریان یافتن توصیف می‌كند به ویسكوزیته یا گرانروی موسوم می‌باشد. هر چه مایع جنبش كمتری داشته باشد، ویسكوزیتۀ آن بزرگتر است. ویسكوزیته را با واحد پاسكال . ثانیه (Pa×s) اندازه‌گیری می‌كنند كه پوآز (Poises) نامیده می‌شود.
خواص حرارتی

• آزمون قابلیت هدیت گرمایی (ASTM C-177)
• آزمون اندازه گیری گرمای ویژه (ظرفیت گرمیی)

• آزمون تعیین ضریب انبساط حرارتی (ASTM D-696,D-864)
• آزمون در جه حرارت انحراف (ASTM D-648,ISO 75)
• آزمون مقاومت در برابر سرما
• قابلیت شعله ور شدن یا اشتعال‌پذیری
• آزمون تعیین شاخص ذوب (ASTM D-1238,ISO 1133)
• آزمون تعیین درجه حرارت انتقال شیشه‌ی (Tg)
• آزمون نقطۀ نرم شدن (ASTM D-1525,ISO 306)
خواص محیطی
• خواص شیمیایی
• آزمون قابلیت فرسایش در برابر آب و هوا و یا تحمل شریط نامساعد جوی
• آزمون مقاومت در برابر تابش فرابنفش
• آزمون تراویی یا تعیین قابلیت نفوذ‌پذیری
• آزمون جذب آب
• آزمون تعیین مقاومت بیوشیمیایی
• آزمون تركزایی ناشی از تنش

خواص نوری
• آزمون تابش آئینه‌ی
• آزمون تعیین میزان عبور نور
• آزمون رنگ
• آزمون ضریب شكست

خواص الكتریكی
• آزمون مقاومت در برابر قوس الكتریكی
• آزمون تعیین مقاومت ویژه

• آزمون استحكام دي‌الكتریك
• آزمون ثابت دي‌الكتریك
• آزمون تعیین ضریب اتلاف
ماشینکاری و عملیات پرداخت نهایی روی قطعات پلاستیکی و کامپوزیتی

در این قسمت شما به طور مختصر با چند روش ماشین كاری آشنا می شوید. قطعات پلاستیكی قالب گیری شده غالبا به عملیات تكمیلی دیگری نظیر زایده گیری، برشكاری و پوشش كاری و آنیلینگ نیاز دارند.
برشكاری با اره (Sawing)
تقریبا از همه انواع تیغه اره های Saws می توان برای برشكاری پلاستیك ها استفاده نمود. تیغه اره های پشت دار، اره های فرم بر ( Coping saw) ، اره های دستی معمولی، اره های شمشیری واره های جواهر سازی را می توان برای برشكاری تزیین و محدود پلاستیك ها به كار بردَ، در برشكاری پلاستیك ها با اره،‌فرم دندانه های تیغه اره خیلی با اهمیت است.

سوهان كاری ( Filing)

پلاستیك های ترموست كاملا سخت و شكننده هستند و به هنگام سوهان كاری آنها، براده هایی بسیار ریز به صورت پودر نرم ایجاد می شود. برای سوهان كاری این مواد می توان از سوهان های دنده درست آلومینیم ساب با دندانه های برشی عرضی با زاویه ۴۵ درجه استفاده شود.
منگنه كاری ( Stamping) ، پولك بری ( Blanking) و برش با قالب تیغه ای (Diecutting )
برای برشكاری قطعات برموست و ترموپلاست نازم می توان از قالبهای منگنه كاری، پولك بری و قالب های تیغه ای نیز استفاده نمود. البته این عملیات صرفا بر روی قطعات تخت نازك تر از۶mm [0.23 in] كاربرد دارند.

تراشکاری Turning، فرزكاری (Milling)، صفحه تراشی (Planing )، كله زنی (Shaping )و فرم بری (Routing )
برای تراشكاری پلاستیك ها باید از ابزارهای برش Hss و كاربایدی كه برای تراشكاری آلومینیوم و برنج مناسب هستند، استفاده كرد. سرعت برش و پیشروی در تراشكاری پلاستیك ها نیز مشابه آلومینیوم و برنج می باشد. در فرزكاری پلاستیك ها معمولا از روش فلزكاری موافق ( Climb cutting) استفاده می شود این روش سطح خوبی به ما می دهد. در فرزكاری موافق ، قطعه كار هم جهت با گردش تیغه فرز حركت می كند.
برشكاری حرارتی( Thermal cutting )
با استفاده از تیغه با سیم داغ می توان پلاستیك صلب و فومها را برشكاری كرد. از تیغه های داغ ، برای برش پلاستیك های صلب و از سیم داغ برای برش فوم و پلاستیك های انبساطی استفاده می شود. این عملیات سطح برش صاف ایجاد كرده و در آن براده ای به وجود نمی آید.
صاف كردن( Smooting ) و پولیش كاری ( Polishing )
عملیات صاف كن و پولیش كاری سطوح پلاستیك ها، مشابه به همین عملیات بر روی چوب،‌فلز و شیشه می باشد. البته با توجه به خواص الاستیك و تحمل حرارتی پایین برمو پلاستیك ها، ایتفاده از روش سنگ زنی برای پرداخت كاری آنه با دشواریهایی روبه رو است در عوض ترمو تها،‌پلاستیك های تقویت شده و اغلب كامپوزیتها را بخوبی می توان سنگ زد. البته سنگ زنی برای اغلب پلاستیك ها توصیه نمی شود.

آنیلینگ ( Annealing ) و باز پخت ( Postcuring )
در عملیات قالب گیری، ماشینكاری،پرداخت كاری و دیگر عملیات تولیدی كه بر روی پلاستیك‌ها و كامپوزیت‌ها انجام می شود، تنش‌های داخلی در آنها به وجود می‌آید. استفاده از مواد شیمیایی در این عملیات نیز باعث حساس شدن و ترك خوردن قطعات خواهد شد.
سرد شدن سریع قطعات پلاستیكی قالب‌گیری شده پس از خروج از قالب یا پس از انجام عملیات بازپخت آنها نیز در آنها تنش‌های داخلی به وجود می‌آورد، زیرا پس از اتمام این عملیات هنوز واكنش‌های شیمیایی پلیمریزاسیون ادامه دارد. قطعات كامپوزیتی را معمولا پس از فرم دادن، درون قالب با جیگ مخصوص قرار می‌دهند تا كلیه عملیات بازپخت بر روی آنها انجام شده و واكنش‌های شیمیایی درون آنها به اتمام برسد و با محیط هم دما شوند. بسیاری از قطعات پلاستیكی و كامپوزیتی را برای رفع تنش‌های داخلی در آنها، می‌توان آنیل كرد. آنیلینگ عبارت است از گرم كردن قطعه كار است از گرم كردن قطعه كار تا دمایی پایین‌تر از دمای ذوب آن و نگهداشتن قطعه كار در این دما برای مدت زمان طولانی و سپس سرد كردن بسیار آرام آنها، كلیه قطعات ماشین‌كاری شده پلاستیكی را باید قبل از چسباندن، آنیل نمود.
فرآیند های قالبگیری

قالب‌گیری تزریقی (Injection molding)
• واحد تزریق (Injection unit)
• واحد قفل كنند قالب ( Clamping unit)

• مشخصات ماشینهای تزریق (Clamping tonnage)
• مراحل قالب گیری تزریقی
• مزایای فرآیند قالب‌گیری تزریقی
• معایب قالب‌گیری تزریقی
قالب گیری مواد ترموست دانه ای و صفحه ای

• قالب‌گیری فشاری (Compression molding)
• قالب‌گیری انتقالی (Tranfer molding)
در فرآیند های قالبگیری ( Molding processes)، رزینها، پودرها و دانه های پلاستیكی را می توان به محصولات مفید تبدیل نمود. نكته مشترك در همه فرآیندها ی قالب گیری این است كه در تمام این فرآیند ها از نیرو Force استفاده می شود. در قالب گیری مواد پلاستیكی پودری و دنه ای باید از نیروی زیادی استفاده كرد. ولی پركردن قالب با رزین مایع احتیاج به نیروی به مراتب كمتر دارد.
فرآیند قالب گیری پلاستیك ها بسیار زیاد است به همین دلیل ما درباره سه گروه اصلی این فرآیندها یعنی قالب گیری تزریقی Injection، فشاری Compression و انتقالی Transfer به صورت مختصر مباحثی ارائه داده ایم.

قالب‌گیری تزریقی (Injection molding)
قالب‌گیری تزریقی (Injection molding) یكی از رایج‌ترین روش‌های تولید قطعات پلاستیكی است. بدنه تلوزیون‌ها، مانیتور‌ها، دستگاه پخش CDها، عینك‌ها، مسواك‌ها، قطعات خودرو و بسیاری قطعات دیگر با این روش ساخته می‌شوند.
قالب‌گیری تزریقی را می‌توان برای همه ترموپلاست‌ها به جز پلی تترافلوروتین (PTFE)، پلی‌ایمید، بعضی پلی استر‌های آروماتیك و بعضی پلاستیك‌های خاص دیگر به كاربرد. ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی (IMM) خاص ترموست‌ها را می‌توان برای ساخت قطعاتی از جنس فنولیك، ملامین،

اپوكسی، سیلیكون، پلی‌استر و الاستومر‌ها استفاده كرد. در قالب‌گیری تزریقی همه این مواد، گرمای كافی به دانه‌های پلاستیكی اعمال می‌شود تا بتوانند درون قالب و گذرگاه‌های آن ” جاری ” شوند. پس این ماده به درون یك قالب بسته با فشار تزریق می شود تا همه حفره قالب را پر كرده و فرم مورد نظر را به خود بگیرد. پس از سرد شدن ماده و انجماد كامل آن، قالب باز شده و پیشنهاد بیرون انداز، قطعه كار پلاستیكی را از قالب خارج می كنند.

ماشین های تزریق به صورت افقی و عمودی ساخته می شوند كه نشان دهنده جهت باز و بسته شدن قالب می باشد. در ماشینهای تزریق افقی پس از باز شدن قالب قطعه كار به پایین می افتد و از طریق یك كانال یا نوار نقاله از ماشین خارج می شود. در ماشینهای تزریق عمودی این اتفاق نمی افتد. معمولا از ماشین های تزریق عمودی برای كاشت قطعات فلزی در ماده پلاستیكی استفاده می شود.
ماشین های تزریق عمودی فضای كمتری نیبت به ماشینهای افقی اشغال می كنند و با توجه ب

ه چند ایستگاهی بودن قالب آنها، هزینه استهلاك قالب در آنها پایین تر است در ماشین هاب تزریق پلاستیك د و قسمت مهم وجود دارد: واحد تزریق Injection unit و واحد قفل كننده قالب Clamping unit .
واحد تزریق (Injection unit)
وظیفه این واحد، ذول كردن پلاستیك و تزریق آن به داخل قالب است. در این واحد قطعاتی از قبیل قیف تغذیه، پوسته مارپیچ، در وپوش انتهایی پوسته، نازل، مارپیچ، شیر یك طرفه، نوارهای گرم كننده ، موتور گردش مارپیچ و سیلندر هیدرولیكی برای حركت رفت و برگشتی مارپیچ تعبیه شده است.
سیستم كنترل ماشین می تواند حرارت اعمالی به پلاستیك، زمان گردش و حركات رفت و برگشتی مارپیچ را كنترل كند.
عملكرد میله مارپیچ، تعیین كننده، سرعت و بازدهی ذوب كردن دانه های پلاستیكی می باشد.
واحد قفل كنند قالب ( Clamping unit)
وظیفه این واحد باز كردن و بستن قالب و همچنین بیرون انداختن Ejecting قطعه كار از قالب

است. دو روش رایج برای تامین نیروی قفل كننده قالب، استفاده از نیروی هیدرولیك به صورت مستقیم و یا استفاده از یك مكانیزم قفل كننده زاتویی Toggle با محركه هیدولیكی می باشد.
مشخصات ماشینهای تزریق (Clamping tonnage)
ماشین های قالب گیری تزریق را می توان با ویژگی مهم برای هر ماشین كه نشان دهنده قابلیتهای آن می باشد، عبارتند از ظرفیت تزریقShot size و تناژ قفل كردن قالب (Clamping tonnage).
ظرفیت تزریق
ظرفیت تزریق عبارت است از حداكثر مقدار مواد پلاستیكی كه ماشین می تواند در هر سیكل به داخل قالب تزریق كند با توجه به اینكه چنگالی پلاستیكها مختلف با هم تفاوت دارد باید یك استاندارد برای مقایسه تعریف شود. پلی استایرین به عنوان پلاستیك استاندارد برای این ارزیابی پذیرفته شده است. ماشینهای تزریق خیلی كوچك آزمایشگاهی ممكن است ظرفیتی معادل حداكثر ۲۰gr[0.70oz] داشته باشند. بعضی ماشینهای تزریق بزرگ نیز می توانند در هر سیكل بیش از ۶ kg.
تناژقفل كردن قالب
تناژ قفل كردن، حداكثر نیرویی است كه ماشین می تواند به قالب وارد كند. از نظر تناژ می تواند ماشینهای تزریق را به سه گروه كوچك، متوسط و بزرگ دسته بندی كرد. در ماشینهای كوچك تناژ، قفل كردن حداكثر ۹۹ tons است. تناژ ماشینهای متوسط
۱۰۰-۲۰۰۰و تناژ ماشینهای تزریق بزرگ بالاتر از ۲۰۰۰ tons است. ماشینهای تزریق بزرگ كه به صورت استاندارد ساخته می شوند. ممكن است تناژی معادل ۱۰۰۰۰ tonsنیز داشته باشد.
مراحل قالب گیری تزریقی
هر سیكل ار عملیات تزریق پلاستیك پنج مرحله دارد.

 

۱- بسته شدن قالب
۲- با حركت خطی میله مارپیچ رو به جلو، شیر یك طرفه ای كه در انتهای مارپیچ قرار دارد، به پلاستیك ذوب شده اجازه نمی دهد به عقب برگردد، بنابراین میله مارپیچ با این حركت ، پلاستیك داغ مذاب را به داخل حفره قالب می فرستد.
۳- میله مارپیچ، اعمال فشار به پلاستیك را آنقدر ادامه می دهد كه پلاستیك داخل تا مواد پلاستیك در روزنه ورودی قالب نیز منجمد شود و بدین ترتیب ارتباط فشار قطع گردد. طولانی شدن بیشتر زمان، باعث اتلاف وقت می شود.
۴- فشار تزریق قطع شده و میله مارپیچ شروع به گردش می‌كند تا مواد مذاب جدید را از قیف تغذیه نماید. گردش میله ادامه یافته و مواد روبه جلو رانده‌می‌شود تا در سیكل بعدی حجم كافی از مواد پلاستیكی برای تزریق به قالب مهیا گردد. سپس میله اندكی به عقب حركت می‌كند تا مواد پلاستیك مذاب به داخل كانالقالب نریزد.
۵- قالب باز شده و پین‌های بیرون انداز قطعه كار را بیرون می‌اندازند.
مزایای فرآیند قالب‌گیری تزریقی

۱- تعداد تولید بالا.
۲- امكان كاشت قطعات فلزی و غیر فلزی در پلاستیك.
۳- امكان تولید قطعات كوچك با فرم‌های پیچیده و تلرانس‌های ابعادی دقیق.
۴- امكان استفاده از بیش از یك نوع ماده پلاستیكی در یك قطعه.
۵- عدم نیاز اغلب قطعات تولیدی به عملیات تكمیلی.
۶- امكان استفاده مجدد از ضایعات پلاستیكی تولیدی.
۷- امكان تولید قطعات سازه‌ای از فوم به روش قالبگیری تزریقی واكنشی.
۸- قابلیت اتوماسیون كامل فرآیند.
معایب قالب‌گیری تزریقی
۱- عدم امكان تولید برای تعداد كم.
۲- ماشین‌های تزریق گران هستند.
۳- رقابت در این عرصه تولید زیاد است.
۴- فرآیندی پیچیده است.

قالب گیری مواد ترموست دانه ای و صفحه ای
قالب‌گیری فشاری (Compression molding)
یكی از قدیمی‌ترین فرآیند‌های شكل دادن مواد ترموست، قالب‌گیری فشاری (Compression molding) است.
در این روش ماده پلاستیكی در حفره قالب قرار داده‌شده‌ و با اعمال حرارت و فشار، شكل می‌گیرد. قاعدتا از این روش برای فرم دادن مواد ترموست استفاده می‌شود، ولی گاهی مواد ترموپلاستیك را نیز می‌تواند با این روش تولید كرد.
این روش شبیه روش تولید كلوچه است. با اعمال فشار و حرارت به ماده پلاستیكی، این ماده همه قسمت‌های قالب را پر می‌كند. با اعمال گرما، پلاستیك سخت می‌ش

ود و می‌توان آن را از قالب خارج نمود.
عملیات قالب‌گیری فشاری معمولا شش مرحله اصلی دارد:
۱- تمیز كردن قالب و مالیدن ماده جدا كننده (در صورت نیاز) درون حفره قالب.
۲- قرار دادن قطعه پیش فرم داخل قالب.
۳- بسته شدن قالب.
۴- باز كردن قالب به اندازه كمی تا گاز‌های ایجاد شده بتوانند تخلیه شوند (تنفس قالب).
۵- اعمال حرارت و فشار برای عمل‌آوری كامل مواد (زمان نگهداری قالب در حالت بسته).
۶- باز كردن كامل قالب و برداشتن قطعه كار و قرار دادن آن برروی فیكسچ

ر سرد.
مزایای روش قالب‌گیری فشاری
۱- كاهش مقدار دور ریز مواد.
۲- هزینه پایین ساخت قالب.
۳- قابلیت انجام فرآیند به صورت دستی و اتوماتیك.
۴- امكان تولید قطعات گرد و بزرگ.
۵- به حداقل رسایدن جریان مواد درون قالب و كاهش ایجاد تنش در قطعه كار و سایش در سطوح قالب.
۶- در ساخت قالب‌های چند حفره‌ای نیازی به بالانس بودن سیستم تغذیه ماده اولیه نیست.
معایب روش قالب‌گیری فشاری
۱- عدم امكان تولید قطعات پیچیده.
۲- قطعات كاشتنی داخلی پلاستیك و پین‌های بیرون انداز ممكن است در این فرآیند آسیب ببینند.
۳- پیچیدگی‌های فرم قطعه كار را باید حذف كرد.
۴- زمان سیكل هر قالب‌گیری ممكن است طولانی شود.
۵- قطعات اسقاط شده و زایدات قالب‌گیری را نمی‌توان مجددا استفاده كرد.
۶- زایده‌بری قطعات ممكن است دشوار باشد.
۷- بعضی از قسمت‌های قالب ممكن است پر نشوند و دقت ابعادی قطعه كار ممكن است همیشه تابعی از ابعاد قالب نباشد.
۸- برای اتوماسیون عملیات شاید لازم باشد از تجهیزات اضافی استفاده شود. قطعاتی كه می‌شود با این روش تولید كرد عبارت است از ظروف غذاخوری، دكمه‌ها، قلاب‌ها، قطعات لوازم خانگی، مخزن‌های بزرگ و بسیاری قطعات الكتریكی.
قالب‌گیری انتقالی (Tranfer molding)
این روش از زمان جنگ جهانی دوم شناخته شد. این روش را با نام‌های دیگری نظیر قالب‌گیری پلانجری، قالب‌گیری تزریقی انتقالی، قالب‌گیری ضربه‌ای نیز می‌شناسند.

در این روش مواد پلاستیكی ابتدا به یك مخزن در خارج از قالب ریخته شده و در آنجا به صورت یك توده ذوب شده در می‌آید كه در نهایت به داخل قالب رانده می‌شود. با توجه به مایع بودن پلاستیك به هنگام ورود به قالب می‌توان عملیات كاشت قطعات فلزی را نیز با این روش انجام داد. قطعات با شكل پیچیده و دقیق نیز با این روش قابل تولید است.
قالب‌های مورد استفاده در این روش، دو نوع هستند.

۱- قالب‌هایی با كانال واسطه (Pot or Sprue mold)
2- قالب‌های پلانجری (Plunger mold)

قالب‌گیری پلانجری از این بابت با قالب‌های دارای كانال واسطه متفاوت است كه در ق

الب‌های پلانجری، مواد پلاستیكی زیر پلانجر مستقیما به داخل حفره‌های قالب رانده می‌شوند، در صورتی كه در قالب‌های دارای كانال واسطه، مواد از طریق این كانال به حفره‌های اصلی قالب منتقل می‌گردد. قطعات ساخته شده با قالب‌های پلانجری،دورریز كمتری دارند.
مزایای فرآیند قالب‌گیری انتقالی
۱- ایجاد سایش كمتر در قالب.
۲- می توان قطعات با فرمهای پیچیده (با دیواره نازك و سوراخ‌های كوچك) را تولید كرد. امكان كاشت قطعات فلزی در ماده پلاستیكی نیز وجود دارد.
۳- زواید پیرامون قطعه كار در این روش،كمتر از قالب‌گیری فشاری است.
۴- چگالی قطعات ساخته شده به این روش، بیشتر و یكنواخت‌تر از قالب‌گیری فشاری است.
۵- چند قطعه كار را می‌توان همزمان قالب‌گیری نمود.
۶- زمان سیكل قالب‌گیری و شارژ مواد اولیه، كوتاهتر از روش قالب‌گیری فشاری است.
معایب فرآیند قالب‌گیری انتقالی
۱- زواید چسبیده به قطعه كار از موضع كانال‌های ورود و توضیع مواد به قالب، بیشتر است.
۲- قالب‌ها و تجهیزات مورد استفاده در قالب‌گیری انتقالی گران هستند.
۳- باید محل‌هایی برای خروج گاز‌ها و هوای قالب در نظر گرفته شود.
۴- زواید چسبیده به قطعه كار باید جدا گردد.
فرآیند‌های اكستروژن
انواع محصولات پلاستیكی اكسترود شده
قالب‌گیری بادی
• قالب‌گیری تزریقی بادی
• قالب‌گیری اكستروژن بادی
• مزیت فرآیند قالب‌گیری بادی
• عیوب فرآیند قالب‌گیری بادی
لغت اكستروژن (Extrusion) از عبارت لاتین Extruder به معنی خارج (ex) و فشار دادن (Truder) است. در این فرآیند، پودر خشك، دانه‌ها یا پلاستیك‌های تقویت شده را گرم كرده و با فشار از میان یك روزنه فرم‌دار (Orifice) عبور می‌دهند كه در واقع همان قالب اكستروژن است.
انواع محصولات پلاستیكی اكسترود شده

پروفیل‌ها: مقاطع پلاستیكی شكل‌دار طویل هستند كه فرم سطح مقطع آنها گوناگون است. اینگونه قطعات معمولا به صورت افقی اكسترود می‌شوند.
لوله‌ها: برای تولید لوله‌های پلاستیكی باید از یك قالب با سوراخ دایره‌ای (برای فرم دادن سطح خارج لوله) و یك ماندرل (برای فرم دادن سطح داخل لوله) استفاده می‌شود.
ورق‌ها: طبق استاندارد ASTM،به صفحات پلاستیكی با ضخامت كمتر از ۰٫۲۵mm “فیلم”و به صفحات پلاستیكی با ضخامت ۰٫۲۵mm “ورق” اطلاق می‌شود.
ورق‌ها معمولا به عنوان ماده اولیه در عملیات فرم دادن حرارتی (Thermo forming) به‌كار می‌

روند.
اكستروژن فیلم استوانه‌ای: روش اكستروژن بادی فیلم‌های استوانه‌ای، یك فیلم نازك پلاستیكی به صورت استوانه‌ای بزرگ از پلاستیك مذاب اكسترود می‌شود. بدین ترتیب یك فیلم نازك به فرم استوانه‌ای از قالب خارج می‌شود لوله‌های پلاستیكی دیگر نیز به همین روش تولید می‌شوند. فیلم استوانه‌ای نازك پس از خروج از ماتریس توسط دمیدن هوا به داخل آن منبسط می‌شود تا ضخامت فیلم به حد دلخواه برسد. لوله‌های دمنده هوا در خارج از فیلم نیز تعبیه می شوند تا بادمش هوا، فیلم پلاستیكی را سرد كنند.
پوشش دادن قطعات با اكستروژن: كاغذ، پارچه، مقوا و فلز را می‌توان به این روش با مواد پلاستیكی پوشش‌دار كرد. در این روش یك لایه نازك از پلاستیك مذاب برروی قطعه كار اصلی نشانده می‌شود، بدون آنكه برای این كار از چسب استفاده گردد. این عمل با عبور قطعه كار اصلی و پوشش پلاستیكی از بین غلتك‌هایی كه آنها را به هم فشرده می‌كند، انجام می‌شود. البته در مواردی احتیاج به چسب وجود دارد كه در اینگونه موارد قطعه كار اصلی گرم شده و چسبناك می‌شود و سپس با پلاستیك پوشش كاری می‌گردد.

قالب‌گیری بادی
این فرآیند (Blow molding) را می‌توان در فرآیند‌های قالب‌گیری پلاستیك‌ها نیز طبقه‌بندی كرده زیرا در آن، ماده پلاستیكی داغ با اعمال فشار به بدنه یك قالب فرم‌دار چسبانده شده و فرم قالب را به خود می‌گیرد. ولی از آن جهت كه در قالب‌گیری بادی، یك لوله پلاستیكی داغ به روش اكستروژن ایجاد شده و برای شكل دادن وارد قالب می‌شود، این روش جزء فرآیند‌های اكستروژن پلاستیك‌ها معرفی شده‌است.
فرآیند قالب‌گیری بادی، شبیه به روش قالب‌گیری بطری‌ها و دیگر ظروف شیشه‌ای مشابه است كه در آن یك قطعه یا ظرف پلاستیكی تو‌خالی ساخته می‌شود. همانطور كه گفته شد، این روش از سالیان بسیار دور برای ساخت ظرف‌های شیشه‌ای رایج بوده‌است. ولی استفاده از آن برای ظروف پلاستیكی از اواخر دهۀ ۱۹۵۰ میلادی آغاز شد. در سال ۱۸۸۰، دو ورقه سلولزی گرم شده در یك قالب برروی هم قرار داده شده و با اعمال هوای فشرده بین آن دو، یك اسباب بازی كودكانه ساخته می‌شد. این مورد شاید اولین مورد از تولید یك قطعه ترموپلاستیكی به روش قالب‌گیری بادی به شمار می‌رود.
در شكل….. نحوۀ كار نشان داده‌شده‌است. یك لوله از جنس پلاستیك مذاب به داخل محفظه قالب اكسترود می‌شود و قالب را در این حالت می‌بندند. سپس هوای فشرده را به داخل لوله پلاستیكی وارد می‌كنند تا منبسط شده و به دیواره‌های قالب بچسبد. پس از خنك شدن قطعه‌كار می‌توان قالب را باز كرده و آن رااز قالب بیرون آورد.
قالب‌گیری بادی به روش اصلی انجام می‌شود.
۱- قالب‌گیری تزریقی بادی.
۲- قالب‌گیری اكستروژن بادی.

قالب‌گیری تزریقی بادی
یك روش دقیق در ساخت قطعات تو خالی پلاستیكی است، به طوری كه می‌توان ضخامت قطعه‌كار در نواحی مختلف را بخوبی كنترل كرد و همه قطعات تولیدی دارای ضخامت یكسانی خواهند بود.
عیب مهم این روش این است كه برای تولید قطعه، لازم است دو دست قالب ساخته شود، كه یكی برای تولید پیش فرم (شكل…..) و دیگری برای تولید قطعه‌كار نهایی (شكل…..). قطعه‌كار پیش فرم را گرم كرده و در قالب بادی قرار می‌دهند. سپس هوای فشرده را به درون پیش فرم وارد می‌كنند تا منبسط شده وبه دیواره‌های قالب بچسبد
قالب‌گیری اكستروژن بادی

در این روش، یك لوله از پلاستیك مذاب از بالای قالب اكسترود شده و به داخل قالب وارد می‌شود. در این حالت دو‌نیمه قالب بسته شده و انتهای باز لوله نیز بسته می‌شود.
مزیت فرآیند قالب‌گیری بادی
۱- اغلب ترموپلاستیك‌ها و بسیاری از ترموست‌ها را می‌توان در این فرآیند به‌كار برد.
۲- هزینه قالب‌های این فرآیند، كمتر از فرآیند قالب‌گیری تزریقی است.
۳- مواد پلاستیكی در قسمت اكسترودر به خوبی با هم تركیب و یكنواخت می‌شوند.
۴- مواد پلاستیكی در قسمت اكسترودر به خوبی ذوب و نرم می‌شوند.
۵- همانند بسیاری از فرآیند قالب‌گیری دیگر، در این روش نیز از اكسترودر به عنوان یك بخش اصلی استفاده می‌شود.
۶- طول لوله اكسترود شده، عملا می‌تواند خیلی طویل باشد.
عیوب فرآیند قالب‌گیری بادی
۱- گاهی اوقات لازم است از عملیات تكمیلی پر هزینه‌ای در تولید قطعات استفاده شود.
۲- هزینه تامین ماشین‌آلات اصلی و جانبی بالاست.
۳- مقداری زایدات پلاستیكی در این فرآیند تولید می‌شود.
۴- تنوع شكل محصولات و فرم لوله اكسترود شده محدود است.
اصول پایه در طراحی محصولات پلاستیكی
ملاحظات مربوط به مواد
• تأثیرات محیطی
• خواص الكتریكی
• خواص شیمیایی
• عوامل مكانیكی

• ملاحضات اقتصادی
ملاحظات طراحی (Design Consideration)
• وضعیت ظاهری
• محدودیت‌های طراحی
ملاحظات مربوط به تولید (Production Considerations)
در نخستین سال‌های توسعه، پلاستیك‌ها غالبا به عنوان جانشینی برای مواد دیگر انتخاب شده‌اند. بعضی از آن محصولات اولیه به واسطه توجه و تفكر ویژه‌ای كه به هنگام انتخاب مواد به عمل آمده بود، بسیار موفقیت آمیز بودند. اما بعضی از این محصولات دچار شكست شدند چرا كه طراحان دربارۀ خواص پلاستیك‌های به كار رفته اطلاعات كافی نداشتند و یا به جای كاربرد عملی ماده فقط به انگیزۀ مادی و بهای كالا می‌اندیشیدند. در این قسمت در مورد قواعد اساسی در طراحی محصولات پلاستیكی بحث كوتاهی می‌كنیم. برای دسترسی به منابع اطلاعاتی بیشتر به سایت‌های مرتبط در شبكه اینترنت می‌توانید مراجعه كنید.
ملاحظات مربوط به مواد
مواد با خواص درست بایستی طوری انتخاب شوند كه با شرایط طراحی، اقتصادی و سرویس‌دهی تطابق داشته باشند.
مواد پلاستیكی با در نظر گرفتن كاربرد محصول نهایی بایستی با احتیاط انتخاب شوند. خواص پلاستیك‌ها نسبت به سایر مواد بیشتر به درجۀ حرارت وابسته است. پلاستیك‌ها نسبت به تغییرات در محیط حساسیت بیشتری دارند.
انتخاب مادۀ نهایی برای یك محصول بر مساعدترین، مناسب‌ترین و مطلوب‌یترین تعادل طراحی، ساخت و قیمت كل یا قیمت فروش كالای نهایی استوار است.
حال دربارۀ عواملی كه در طراحی یك محصول پلاستیكی باید در نظر گرفته شود به اخ

تصار توضیحی می‌دهیم.
تأثیرات محیطی
به هنگام طراحی یك محصول پلاستیكی، در نظر گرفتن محیط‌های فیزیكی، شیمیایی و حرارتی از اهمیت بسیاری برخوردار می‌باشد. دامنۀ دمایی مفید بیشتر پلاستیك‌ها بندرت از c˚۲۰۰ تجاوز می‌كند. بسیاری از قطعات پلاستیكی كه در معرض انرژی تابیده شده و فرابنفش قرار گرفته‌اند خیلی زود دچار شكست در سطح می‌شوند، ترد و شكننده می‌شوند و استحكام مكانیكی خود را از دست می‌دهند. فلوئوروكربن‌ها، سیلیكون‌ها، پلی‌آمیدها و پلاستیك‌های پر شده را بایس

تی برای محصولاتی مورد استفاده قرار دادكه بالای ۲۳۰˚c قرار است به كار گرفته‌شوند. فضای خارج از زمین و بدن انسان به مكانی عمومی برای استفاده از مواد پلاستیكی تبدیل شده‌اند. مواد عایق كننده و ساینده در وسایل نقلیۀ فضایی و نیز تقویت كننده‌های سرخرنگ، نخ‌های بخیه زنی تك رشته‌ای، تنظیم كننده‌های قلب و شیر‌ها تنها بخش اندكی از این محصولات جدید می‌باشند.
بعضی از پلاستیك‌ها خواص خود را تا درجه حرارت‌های فوق العاده پایین حفظ می‌كنند. به عنوان مثال، بطری‌ها، قوطی‌ها یا مخزن پلاستیكی، یاتاقان‌های خود روان كننده و لوله‌های انعطاف پذیر بایستی در درجه حرارت‌های زیر صفر بدرستی كار كنند.
محیط‌های سرد و فوق العاده طاقت‌فرسای فضا و زمین تنها دو مثال از آنها می‌باشد. در هر زمان كه منجمد‌سازی و بسته‌بندی مواد غذایی مد نظر باشد و یا طعم و مزه و بو و رایحه یك مسئله باشد می‌توان از پلاستیك‌ها استفاده كرد.
علاوه بر دامنۀ دمایی، رطوبت، تابش، مواد ساینده و عوامل محیطی دیگر، طراح بایستی مقاومت در برابر آتش را مد نظر داشته باشد. هیچ پلاستیكی وجود ندارد كه در برابر آتش كاملا مقاوم باشد.
خواص الكتریكی
همۀ پلاستیك‌ها خصوصیات عایق بندی الكتریكی خوبی دارند. اگر چه انتخاب پلاستیك‌ها معمولا بر پایۀ خصوصیات مكانیكی، حرارتی و شیمیایی انجام می‌شود، بیشتر پیشگامان در صنعت پلاستیك به كاربردهای الكتریكی آن توجه داشته‌اند. مسائل عایق‌بندی الكتریكی همانند مشكلات ناشی از محیط‌های مرتفع و محیط‌های فضایی، محیط‌های زیرآبی و زیرزمینی با استفاده از پلاستیك‌ها حل شده‌اند. بدون استفاده از پلاستیك‌ها ساخت رادارهای موثر در تمام شرایط آب و هوایی و سونار زیرآبی امكانپذیر نبود. از این برای عایق‌بندی، پوشش دادن و محافظت از اجزای الكترونیكی استفاده می‌شود..
خواص شیمیایی
ماهیت شیمیایی و الكتریكی پلاستیك‌ها به واسطۀ ساختار مولكولی آنها تا حد زیادی نزدیك به یكدیگر بوده و به هم وابسته می‌باشد هیچ قاعدۀ كلی برای مقاومت شیمیایی وجود ندارد. پلاستیك‌ها بایستی در محیط شیمیایی واقعی خود مورد آزمایش قرار گیرند، فلوئوروكربنها، پلی

اترهای كلردار و پلی اولفین‌ها از جمله پلیمرهای (پلاستیك) می‌باشند كه بیشترین مقاومت شیمیایی را دارند.
نفوذپذیری پلاستیك‌های پلی‌اتلن در بسته‌بندی میوه‌ها و گوشت‌های تازه یك ویژگی مفید به شمار می‌رود. سیلیكون‌ها و پلاستیك‌های دیگر، این اجازه را می‌دهند كه اكسیژن و گازها از خلال یك غشای نازك عبور كنند در حالی كه همزمان از عبور مولكول‌های آب و بسیاری از یون‌ها شیمیایی ممانعت به عمل می‌آورند.
عوامل مكانیكی
۱- خستگی
۲- استحكام كششی
۳- استحكام خمشی
۴- استحكام فشاری
۵- استحكام در برابر ضربه
۶- سختی
۷- میرایش ارتعاشات
۸- جریان‌پذیری در حالت سرد
۹- انبساط حرارتی
۱۰- پایداری ابعادی
پیش از این دربارۀ این موارد تا حد مختصری توضیح داده‌شده‌است.
ملاحضات اقتصادی
در نظر گرفتن مسائل اقتصادی مرحلۀ آخر انتخاب مواد بشمار می‌آید. بهتر آن است كه قیمت‌های مواد در انتخاب مقدماتی مواد كاندید شده،گنجانده نشود.
قیمت یا هزینۀ تمام شده، همیشه یك عامل اصلی در مسائل مربوط به طراحی یا انتخاب مواد می‌باشد. نسبت استحكام به جرم یا مقاومت شیمیایی، الكتریكی و مقاومت در برابر رطوبت ممكن است بر عیب قیمت بالا، غلبه می‌كند.
ملاحظات طراحی (Design Consideration)
وقتی كه شرایط طراحی كلی قطعه‌ای مورد توجه قرار می‌گیرد، كاربرد یا شرایط كاری قطعۀ مورد نظر، محیط كاری، قابلیت اطمینان و مشخصات فنی آن قطعه بایستی مرور شود.
وضعیت ظاهری
مصرف كننده احتمالا بیشتر از همه از وضعیت فیزیكی ظاهری محصول آگاه می‌باشد. این وضع

ی

ت ظاهری مدیون پارامترهای مؤثر زیر می‌باشد.
۱- طراحی، ۲- رنگ، ۳- خواص اپتیكی، ۴- پرداخت سطحی. در طراحی وضعیت ظاهری، چندین خاصیت تأثیر گذار می‌باشد. رنگ، بافت، شكل و ماده می‌توانند در جلب نظر مصرف كننده اثر داشته باشند.
تعداد معدودی از ویژگی‌های برجستۀ پلاستیك‌ها عبارتند از اینكه: آنها ممكن است به صافی شیشه شفاف یا رنگی و یا به لطافت و نرمی خز باشند. در بسیاری از حالات، پلاستیك‌ها ممكن است تنها موادی باشند كه تركیب مطلوبی از خواص را برای برآورده ساختن نیازهای خدماتی و در حین سرویس دهی، از خود نشان می‌دهند.صولات پلاستیكی برجای می‌گذارد. طراحی محصول و در نهایت قالب به‌كاررفته برای تولید محصول به طور بسیار نزدیكی به تولید بستگی دارند. سرعت‌های خروجی، خطوط جدایش دو‌نیمۀ قالب، نوسانات ابعادی، گاه‌گیرها، پرداخت و انقباض ماده از جمله عواملی می‌باشند كه بایستی توسط سازندگان قالب یا طراحان ابزار مدنظر قرار گیرند و دقت بسیار زیادی را در این خصوص اعمال كنند.
ملاحظات مربوط به تولید (Production Considerations)
در هر طراحی محصول، رفتار ماده و قیمت، در تكنیك‌های قالب‌گیری، ساخت، جفت‌كردن وبه هم پیوستن تأثیر می‌گذارد. طراح ابزار و قالب بایستی میزان انقباض ماده، طراحی قالب ، خطوط جدایشدو نیمه قالب، میله‌های بیرون انداز، تزئینات، نوسانات ابعادی، اتصالات، سرعت‌های تولید و عملیات دیگر را مورد توجه قرار دهد.
فهرست بعضی از اصطلاحات فنی
‌‌ACGIH: كنفرانس امریكایی متخصصین بهداشت صنعتی دولتی-این سازمان خطوط راهنما و توصیه‌هایی را بر روی محدودیت‌های موجود در خصوص قرار گرفتن در معرض تماس با مواد شیمیایی گوناگون چاپ و منتشر می‌كند.
Air Slip Forming: فرآیند شكل‌دهی از طریق لغزش هوا- یك فرآیند شكل‌دهی حرارتی است كه در طی آن از فشار هوا برای تشكیل یك حباب استفاده شده‌است و سپس از خلاء برای شكل‌دهی پلاستیك‌ها در برابر قالب استفاده می‌شود.
ََAlignment Pins: میله‌های راهنما یا میله‌های همراستا كننده- وسایلی كه انطباق كامل یا همراستاسازی صحیح حفره را همانطور كه قالب بسته می‌شود، تأمین می‌كنند.
Allowances: نوسانات ابعادی مجاز- ایجاد تفاوت‌های ابعادی تعمدی و آگاهانه در ابعاد دو قطعه.
Alternating Copolymer: كوپلیمر متناوب- نوعی كوپلیمر كه در ساختار شیمیایی آن، دو نوع منومر به طور یك در میان در طول زنجیر پلیمری تكرار شده‌اند.
Annealing: انیل كردن (حرارت دادن) – فرآیندی كه در آن ماده در درجه حرارتی نزدیك به نقطۀ ذوب ولی در زیر آن برای مدتی نگهداشته می‌شود تا تنش درونی به‌‌وجود آمده در اثر عملیات فرآیندی بدون تغییر و انحراف در شكل قطعۀ نهایی رها گردد.

 

Antistatic: ضد تجمع بارهای ساكن- افزودنی كه بارهای ساكن را بر روی سطح پلاستیك كاهش می‌دهد.
Apparent density: دانسیته ظاهری- جرم واحد حجم یك ماده كه در محاسبۀ آن فضاهای خالی ذاتی موجود در ماده در نظر گرفته می‌شود.
Backbone: چهار چوب یا اسكلت- زنجیر اصلی یك مولكول پلاستیكی.
Biaxial blow molding: قالب‌گیری بادی دو محوری- یك فرآیند قالب‌گیری بادی كه مادۀ اكسترد شده را در دو جهت می‌كشد.
Blowing agents: عوامل بادكننده- نوعا، عوامل بادكننده مواد شیمیایی هستند كه تجزیه می‌شوند تا حباب‌های كوچك نیتروژن یا كربن دی‌اكسید را در پلاستیك‌های مذاب ایجاد كنند. این فرآیند انواع گوناگون فوم‌ها را تولید می‌كند.
Calendering: كلندر كردن- فرآیند شكل‌دهی یك ورقۀ پیوسته از طریق فشردن ماده در میان دو یا چند غلتك موازی برای بخشیدن پرداخت نهایی مطلوب به قطعه یا اطمینان از یكنواختی ضخامت آن.
Centrifugal casting: ریخته‌گری سانتریفوژی- فرآیندی كه بدان وسیله نوعا لوله‌ها و تیوپ‌های بزرگ تولید می‌شود.
Chain growth polymerization: پلیمریزاسیونرشد زنجیر- نوعی از فرآیند پلیمریزاسیون كه در آن زنجیر‌ها از آغاز تاپایان و رسیدن به مرحلۀ تكمیل تقریبا به طور آنی و فوری رشد می‌كنند.
Condensation polymerization: پلیمریزاسیون تراكمی- نوعی فرآیند پلیمریزاسیون كه از طریق انجام یك واكنش شیمیایی به وقوع می‌پیوند و طی این واكنش محصول جانبی نیز تولید می‌شود.
Crazing: ترك‌دار شدن- ترك‌های كوچكی كه در امتداد خطوط تنش از طریق برش حلال (Solvent cutting) به وجود می‌آیند.
Crystallization: بلوری شدن- فرآیند یا حالتی فیزیكی در ساختار مولكولی برخی از پلاستیك‌ها كه بریكنواختی و فشردگی زنجیرهای مولكولی تشكیل دهندۀ پلیمر دلالت می‌كند. معمولا به تشكیل كریستال‌های جامد دارای یك شكل هندسی معین اطلاق می‌گردد.
Curing agents: عوامل پخت كننده- مواد شیمیایی كه موجب می‌شوند تا در میان زنجیرهای پلیمری پلاستیك‌های گرماسخت یا ترموست، اتصالات عرضی تشكیل شوند و یا آنها پخت گردند، عوامل پخت گفته می‌شود.

Cyanoacrylate: سیانواكریلات- نوعی چسب ترموپلاستیكی كه برپایۀ اكریلیك‌ها ساخته شده‌است.
Damping: میرایی یا جذب ارتعاش- تغییرات در خواص كه در نتیجه شرایط بارگذاری دینامیكی (ارتعاشات) نتیجه می‌شود. میرایش مكانیزمی رابرای اتلاف انرژیبدون افزایش درجه حرارت اضافی فراهم می‌سازد و از شكست شكنندۀ زودرس جلوگیری می‌كند و در كارائی خستگی اهمیت دارد.
Dry offset: مركب پس دادن یا افست خشك- یك روش چاپ كه در آن از جوهر خمیری استفاده می‌شود.
Ebonite: ابونیت- شكل سخت و شكنندای از لاستیك وولكانیزه شده كه درصد بالایی گوگرد دارد.
Elutriation: الوتریاسیون- فرآیندی كه در طی آن مواد آلوده‌كننده و ذرات نرم از جویباری از مواد پلاستیكی خرد شده به وسیلۀ خروجی‌های كنترل شده جداسازی می‌شوند.
Fatigue strength: استحكام یا مقاومت در برابر خستگی- بالاترین تنش چرخه‌ای را یك ماده می‌تواند تحمل كند، قبل از اینكه شكست اتفاق بیفتد.
Feed: عمق فرورفتگی- فاصله‌ای را كه ابزار برش در هر چرخش به درون قطعه كار فرو می‌رود.
Fixture: گیره نگهدارنده یا فیكسچر- یك وسیلۀ به كار رفته برای نگهداری قطعه كار در حین فرآیند نمودن یا ساخت و تولید.
Flame retardant: به تأخیر اندازهای شعله- ماده‌ای كه توانایی یك پلاستیك را برای پشتیبانی از احتراق و سوختن كاهش می‌دهد.
Flash: پلیسه- پلاستیك‌های اضافی متصل شده به قالب را در امتداد خط تقسیم كننده گویند. بایستی این زوائد پلاستیكی اضافی زدوده شود تا یك پرداخت از قطعه نهایی به دست آید.
Galalith: گالالیت- یك پلاستیك ساخته شده از طریق سخت كردن كازئین با فرمآلدئید.
Heat-transfer printing: چاپاز طریق انتقال حرارت- یك روش چاپ كه شبیه به استامپ زدن یا نقش‌زنی فویل داغ می‌باشد.

 

Homopolymer: همو‌پلیمر- پلیمر متشكل از منومرهای یكسان.
Hot-leaf stamping: نقش‌زنی ورقۀ داغ- عملیات تزئین كردن برای نشانه‌گذاری پلاستیك‌ها كه در آن یك ورقه یا رنگ فلزی با دایهای فلزی حرارت داده شده برروی سطح پلاستیك استامپ شده‌است. كامپاندهای جوهری را نیز می‌توان مورد استفاده قرار داد.
Hydraulics: هیدرولیك- شاخه‌ای از علم كه با مایعات و سیالات در حال حركت، انتقال، كنترل، جریان انرژی از طریق مایعات سروكار دارد.
Impact strength: استحكام در برابر ضربه- توانایی یك ماده برای تحمل شوك ناشی از بارگذاری.
Insertion bonding: پیوند الحاقی- استفاده از امواج فراصوت یا اولتراسونیك برای قرار دادن اتصالات فلزی در درون پلاستیك‌ها.
Isotope: ایزوتوپ- گروهی از اتم‌ها یا نوكلیدها كه دارای عدد اتمی یكسان ولی جرم اتمی متفاوت می‌باشند.
Jig: جیگ- وسیله‌ای برای هدایت صحیح و قرار دادن ابزارها برروی.
Kerf: كرف- شكاف یا بریدگی ایجاد شده از طریق یك اره یا ابزار برش.
Mandrel: ماندرل- شكل قالبی كه دور آن الیاف پیچیده شده و ساختارهای كامپوزیتی پالترود شده شكل‌دهی می‌شوند.
MSDS) Material Safety Data Sheet): برگۀ داده‌های مربوط به ایمنی مواد- منبع اطلاعات دربارۀ خطرات سلامتی كه از طریق مواد شیمیایی صنعتی ایجاد شده‌است.
MSW) Municipal Solid Waste): یا ضایعات یا تلفات جامد شهری؛ این اصطلاح برای توصیف زباله‌ها و مواد اتلافی كه از خانه‌ها یا كارخانجات و صنایع جمع‌آوری شده‌اند مورد استفاده قرار می‌گیرد. MSW را به درون مكان‌هایی برای دفن كردن هدایت می‌كنند مگر انكه برنامه‌های بازیافت مواد مفید را از زباله‌ها و مسیر‌ها یا جویبار‌های اتلافی خارج سازند.
Parison: پاریسون- لولۀ پلاستیكی توخالی كه از آن یك قطعه یا محصول بصورت بادی قالبگیری شده‌است.
Parting lines: خطوط تقسیم كننده یا جدا كننده- به علائم یا نشانه‌های روی قالب یا فلز ریخته‌گری شده در جایی كه دو نیمۀ قالب در حین بسته شدن به یكدیگر می‌رسند، گویند.
Phenolic: فنولیك- یك رزین سنتتیك كه از طریق تراكم یك الكل‌آروماتیك بایك آلدئید بویژه فنل با فرمآلدئید تهیه و تولید شده‌است.
Plasma treating: عملیات پلاسمایی- قرار دادن پلاستیك‌ها در معرض تخلیۀ الكتریكی در یك محفظۀ بسته تحت خلاء.
Pneumatics: پنیوماتیك- دستگاه‌هایی كه از طریق هوای كمپرس شده یا فشرده شده، فعال شده و كار می‌كنند.
Polymerization: پلیمریزاسیون- فرآیند رشد مولكول‌های بزرگ از مولكول‌های كوچكتر.
Pulforming: پالفورمینگ- شكل اصلاح شده و تغییر یافتۀ پالتروژن، در پالفورمینگ از قالب‌ها برای شكل‌دهی شكل‌هایی با “سطح مقطع‌های عرضی گوناگون” استفاده می‌شود.