پلاستیک چیست؟
وقتی تلویزیون تماشا می‌کنید، با کامپیوتر کار می‌کنید، سوار اتوبوس، قطار یا هواپیما می‌شوید، از پلاستیک‌ها استفاده می‌کنید. وقتی به مطب پزشک یا بیمارستان می‌روید یا در خوار و بار فروشی خرید می‌کنید، باز هم از پلاستیک‌ها استفاده می‌کنید.
پلاستیک از موادی که در طبیعت یافت می‌شوند، درست می‌شود، موادی چون گاز طبیعی، نفت، ذغال سنگ، مواد معدنی و گیاهان. تولید مواد پلاستیکی از سال‌های ۱۸۰۰ و برای جایگزینی مواد کمیاب مثل عاج و لاک لاک پشت شروع شد. اولین پلاستیک‌های ترکیبی از سلولز ساخته شدند؛ ماده‌ای که در گیاهان و درختان یافت می‌شود. سلولز با مواد شیمیایی گرم شد و نتیجه، محصولی جدید و شدیداً پایدار شکل گرفت.
تاریخچه پلاستیک
اولین پلیمر مصنوعی در سال ۱۸۶۹ توسط جان وسلی هایات اختراع شد که از پیشنهاد ۱۰،۰۰۰ دلاری یک شرکت در نیویورک برای هرکسی که بتواند جایگزینی برای عاج فیل پیدا کند الهام گرفت که از عاج فیل تزئینات و وسایل بازی می‌ساختند. این کشف انقلاب بزرگی برای بشر بود، حال برای اولین بار تولید بشر محدود به محدودیت های طبیعت نبود.
طبیعت فقط چوب، فلز، سنگ، استخوان، دندان عاج فیل و شاخ را تأمین می کند. اما اکنون انسان می تواند مواد جدیدی ایجاد کند. این پیشرفت نه تنها به مردم بلکه به محیط زیست نیز کمک کرد. تبلیغات، سلولز را به عنوان ناجی فیل و لاک پشت تحسین می کردند. پلاستیک می تواند جهان طبیعی را از نیروهای مخرب نیاز بشر محافظت کند.
در سال ۱۹۰۷ لئو باكلند باكلیت، اولین پلیمر کاملاً مصنوعی را اختراع كرد، به این معنی كه هیچ مولكول طبیعی استفاده نکرد. باكلند در جستجوی یك جایگزین مصنوعی برای صدف، یك عایق الکتریکی طبیعی بود، تا بتواند نیازهای سریع الكتریكی ایالات متحده را برآورده كند.
پلاستیکی که باكلیت اختراع کرده بود نه تنها عایق خوبی بود، بلکه بادوام و مقاوم در برابر حرارت بود.
نایلون که در سال ۱۹۳۵ توسط والاس کارورز اختراع شد و به عنوان ابریشم مصنوعی ابداع شده بود، در طول جنگ جهانی دوم برای چتر نجات، طناب، زره بدن، آستر کلاه ایمنی و موارد دیگر استفاده می شد. پلکسی گلاس جایگزین شیشه ای برای پنجره های هواپیما بود. در طول جنگ جهانی دوم تولید پلاستیک در ایالات متحده ۳۰۰٪ افزایش یافت.
پس از پایان یافتن جنگ جهانی دوم، پلاستیک‌ها به‌طور گسترده در ساختمان بناها مورد استفاده قرار گرفتند.
ویژگی و کاربرد پلاستیک ها
پلاستیک‌ها ویژگی فیزیکی و مکانیکی جالب و جذابی دارند و این باعث توسعه روزافزون کاربرد این مواد در صنایع گوناگون و همچنین زندگی روزمره شده است. این ویژگی ها عبارتند از :
سبکی آن‌ها نسبت به موادی چون فلزات که مصرف پلاستیک‌ها را در شرایط و مکان های مختلف امکان‌پذیر نموده است.
عایق بودن پلاستیک‌ها در برابر الکتریسته که موجب استفاده فراوان از این پلیمردرصنایع الکتریکی و الکترونیکی مانند روکش انواع سیم ها، کابل‌ها، وسایل و ابزارالکتریکی، ساخت انواع مختلف کلید، سرپیچ، پریز و… شده است.
به علت شفافیت برخی از پلاستیک‌ها، می توان آن‌ها را حتی جایگزین شیشه نمود.
قابلیت رنگ پذیری، که به خاطر آن می‌توان از پلاستیک‌ها درتولید قطعاتی استفاده کرد که نیاز به رنگ آمیزی نداشته باشد.
به علت مقاومت بالای برخی از این نوع پلیمرها، قابلیت استفاده از آن‌ها در شرایط مختلف جوی وجود دارد. مقاومت بالا در برابر خوردگی مواد شیمیایی، ویژگی دیگری است که کاربرد آن‌ها را در صنایع شیمیایی، غذایی و بهداشتی میسر نموده است.
پلاستیک‌ها در ساخت وسایل پزشکی و جراحی، دندانپزشکی، صنایع داروسازی و… می‌توانند استفاده شوند چرا که میکروب‌ها، باکتری‌ها، انگل‌ها، قارچ‌ها و جلبک‌ها، توانایی رشد روی پلاستیک‌ها را ندارند.
عایق بودن در برابر حرارت کاربرد این نوع پلیمر را افزایش داده، چرا که از آن در ساخت اشیایی که در مجاورت حرارت قرارگرفته، اما خود نباید گرم شوند مانند فرمان اتومبیل، دسته ظروف و… می‌توان استفاده کرد.
و سرانجام ارزانی، سرعت بالای ساخت و قیمت پایین مواد اولیه است که باعث استفاده گسترده از پلاستیک‌ها می‌شود.
می توانید اطلاعات بیشتری در مورد استانداردهای کیفیت و ایمنی در صنعت پلاستیک را در اینجا بخوانید.
فرآیند تولید پلاستیک (بسپارش یا پلیمریزاسیون)
برای تولید پلاستیک از دو فرایند استفاده می‌شود؛ پلیمریزاسیون و بسپارش. برای هر دوی این فرایندها به کاتالیزورهای ویژه‌ای نیاز است. در راکتور پلیمریزاسیون، مونومرهایی مثل اتلین و پروپیلن به هم متصل شده و زنجیره‌ی بلند پلیمری می‌سازند. هر پلیمری ویژگی‌ها، ساختارو اندازه‌ی خاص خودش را دارد که به انواع مختلف مونومرهای پایه‌ی استفاده شده بستگی دارند.
تقسیم بندی انواع پلاستیک
پلی اتیلین ترفتالات یا پلی استر (PET یا PETE)
پلی استر به خاطر این‌که می‌تواند جلوی نفوذ اکسیژن را به داخل بگیرد و از فساد مواد داخل پلاستیک جلوگیری کند، بیشتر برای بسته بندی غذا و نوشیدنی‌ها به کار می‌رود. همچنین مانع خروج دی اکسید کربن نوشیدنی‌ها نیز می‌شود. جنس آن با کیسه‌های پلاستیکی که در فروشگاه‌ها می‌بینید فرق دارد.
پلی اتیلن فشرده (HDPE)
در مقایسه با انواع دیگر پلاستیک، ماده‌ی خیلی خاصی محسوب می‌شود. پلی اتیلن فشرده زنجیره‌های پلیمری بسته دارد که باعث می‌شود کاملاً فشرده باشند و بنابراین از پلی استر محکم‌تر و ضخیم‌تر است. از این پلاستیک برای کیسه‌های خوار و بار فروشی، بطری‌های مات شیر، آب‌میوه، شامپو و بطری‌های پزشکی استفاده می‌کنند.
پلی وینیل کلراید (PVC)
پی وی سی در اسباب بازی‌ها، چسب زخم، کیسه فریزر، بطری مواد شوینده، کیسه‌ی خون و غیره استفاده می‌شود. بعد از پلی اتیلن، پی وی سی دومین رزین پلاستیکی پر استفاده در جهان بود. اما اکنون فرایند تولید و دور ریز پی وی سی برای آلودگی محیط زیست خطرناک شناخته شده و جایگاه خود را از دست داده است.
پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)
پلی اتیلن‌ها پر استفاده‌ترین پلاستیک‌های جهان هستند. این نوع پلاستیک ساده‌ترین ساختار شیمیایی پلیمر پلاستیکی را دارد که باعث شده است فرآوری آن خیلی ساده و ارزان باشد.
پلی پروپیلن (PP)
پلی پروپیلن در برابر گرما مقاومت بیشتری دارد و برای ظروف غذای گرم استفاده می‌شود. از نظر استحکام بین LPDE و HDPE قرار دارد. از این پلاستیک در پوشک‌های یک بار مصرف نیز استفاده می‌شود.
پلی استیرن (PS)
از این پلاستیک برای تولید ظرف غذا، کارتن تخم مرغ، فنجان‌ها و ظروف یک بار مصرف، بسته بندی و کلاه دوچرخه سواری استفاده می‌شود. پلی استیرن در برابر غذای چرب و گرما استیرن پس می‌دهد که برای مغز و سیستم عصبی سمی است؛ همچنین می‌تواند بر ژن‌ها، ریه‌ها، کبد و سیستم ایمنی تاثیر منفی بگذارد. از لحاظ بازیافت نیز امتیاز پایینی دارد.
ویژگی ترموپلاستیک‌ها
برخی ترموپلاستیک‌ها گران و محکم هستند و به جای فلز استفاده می‌شوند و برخی دیگر در محصولاتی که هر روزه با آن‌ها سر و کار داریم. ویژگی‌های ترموپلاستیک‌ها عبارتند از:
- فواید کاربردی بسیاری دارند.
- استحکام بالایی دارند.
- در برابر گرما مقاوم‌اند و جمع نمی‌شوند.
- به سادگی خم می‌شوند.
- به شدت قابل بازیافت هستند.
- سبک هستند.
- هزینه‌ی فرآوری پایینی دارند.
- مقاومت شیمیایی بالایی دارند.
- گاهی در برابر گرما نرم و در برابر سرما سخت می‌شوند.
- تحت فشار بالا می‌شکنند.
- برخی انواع بی کیفیت آن ذوب می‌شوند.
- نسبت به ترموست‌ها گران‌تر هستند.
مشخصات و ویژگی‌های مشترک پلاستیک‌ها
برای پرداختن به ویژگی‌ها و مشخصات انواع پلاستیک، باید کمی عمیق‌تر به این ماده نگاه کنیم. شیمی پلاستیک‌ها می‌تواند پیچیده باشد، اما مبانی آن ساده است. اگر درس علوم مدرسه را در مورد اتم‌ها و مولکول‌ها به خاطر داشته باشید، درکش راحت‌تر است. پلاستیک‌ها زنجیره‌هایی از مولکول‌هایی هستند که به هم وصل شده‌اند. اسم این مواد پلیمر (polymer) است.
برای همین نام بیشتر پلاستیک‌ها با پلی شروع می‌شود، مثل پلی اتیلن، پلی استیرن و پلی پروپیلن. پس این اولین ویژگی مشترک پلاستیک‌ها است. وجه شباهت دیگر پلاستیک‌ها این است که از کربن و هیدروژن و گاهی اکسیژن، نیتروژن، سولفور، کلر، فلوئور، فسفر یا سیلیکون درست شده‌اند. واژه‌ی پلاستیک تمام این پلیمرها را در بر می‌گیرد.
گرچه پلیمرهای بسیاری وجود دارد، اما پلاستیک‌ها معمولاً سبک و مقاوم هستند. پلاستیک‌ها را می‌توان قالب‌گیری، اکسترود، کست و باد کرد و به شکل‌های نامحدودی در آورد. حتی می‌توان آن‌ها را به فیلم یا فوم یا حتی فیبر برای نساجی تبدیل کرد.