کتب و مقالات
فیلم های آموزشی
دوره های آموزشی

کد : ١٠٩٢
تاریخ انتشار : ١٣٩۴/٠۴/٠٨
بازدید : ١١٢۵

تاریخچه ی پلاستیک ها


خانواده ی پلاستیک ها امروزه یکی از پرکاربرد ترین مواد بر روی زمین به حساب می آیند، پلاستیک در بسیاری از محصولاتی که در زندگی روزمره با آن سر کار داریم کاربرد وسیعی یافته است، در این مقاله خلاصه ای از تاریخچه و کاربرد پلاستیک ها را بررسی می کنیم.


تاریخچه ی پلاستیک ها
چالز گودیر بیشتر عمر خود را صرف تلاش برای بهبود خواص لاستیک طبیعی کرد. گویدر برای اولین بار در سال 1939 در یافت که با افزودن گوگرد به لاستیک طبیعی می توان تا حد زیادی الاستیسیته و چقرمگی این ماده را افزایش داد، افزایش گوگرد یا sulfurized هنوز به طور گسترده ای در صنعت لاستیک سازی کاربرد دارد،این کشف را می توان آغازی برای کاربرد وسیع پلاستیک در محصولات مختلف به شمار آورد.
 
چارلز گویدگر
تولید اولیه پلاستیک های صنعتی با تاسیس اولین کارخانه ی قالب ریزی پلاستیک در سال 1847 توسط Alfred Critchlow درایلات متحده ی آمریکا شروع شد .
 
پلاستیک های نیمه مصنوعی برای اولین بار توسط الکساندر پارکس در سال 1862 در نمایشگاه لندن به نمایش درآمد این پلاستیک شامل نیترات سلولوز و حلال بود.گر چه این پلاستیک قابلیت گرم شدن و به تبدیل به شکل های متنوع را داشت اما به دلیل قیمت بالا به توان رقابت با لاستیک ها را نداشت.
 

اولین پلاستیک گرمانرمی که موفق شد به صورت تجاری عرضه شود، توسط جان وسلی هایت عرضه شد. این پلاستیک در واقع مخلوط نیتروسلولز و ماده ای از درخت بو بود که برای تولید پلاستیک های گرمانرم، با دوام ، رنگارنگ، برای تولید محصولاتی مانند توپ بیلیارد، قاب عینک و... استفاده شد.
 
توپ بیلیارد پلاستیکی
اولین پلاستیک کاملا مصنوعی توسط یک شیمیدان بلژیکی به نام دکتر Leo H. Baekeland  در سال 1907 کشف شد، باکلیت نام تجاری پلاستیک گرمانرمی بود که وی تولید کرد باکلیت در واقع فنل فرمالدئیدی است که تحت فشار وبا استفاده از هگزامتیلن تترا آمین به عنوان کاتالیزور به دست می آید. باکلیت از سایر پلاستیک های کشف شده تا آن زمان مثل سلولوئید و گرماسخت های دیگر از پایداری بیشتری برخوردار بود.


باکلیت داری مقاومت الکتریک، شیمیایی و گرمایی مناسبی بود، از سفتی مناسب برخوردار بود و در مقابل رطوبت نیز مقاومت مناسبی داشت.در نتیجه باکلیت به طور گسترده ای به عنوان عایق الکتریکی به کار برده شد و برای اولین بار در بدنه ی دوربین ها مورد استفاده قرار گرفت.
پس مدت کوتاهی باکلیت به درجه ای از محبوبیت رسید که هایت مخترع سلولئد و بنیان گذار هایت بروخ دستور داد که استفاده از سلولوئید را متوقف و باکلیت را جایگزین این ماده برای تولید توپ های بیلیارد کنند.

پلی ونیل کلراید یکی دیگر از پلاستیک های گرمانرمی است که امروزه به طور گسترده ای در صنعت ساختمان سازی برای تولید لوله و اتصالات، درب و پنجره و...استفاده می شود.

تجاری سازی این ماده در سال 1927 توسط شیمیدانی به نام والدوسون انجام گرفت، اگر چه آن زمان پی وی سی شناخته شده بود ولی کاربرد تجاری خاصی نداشت، والدو سمون کشف کرد که با افزودن افزودنی های خاص مانند نرم کننده های گستره وسیعی از محصولات خیلی سخت تا خیلی نرم ار می توان از پی وی سی حاصل کرد.

درنتیجه اولین تولیدات پی وی سی شامل عایق سیم و کابل به وجود آمد تا امروز که پی وی سی را می توان یکی از ارزشمندترین و پرکاربرد ترین پلاستیک ها به حساب آورد.
پی وی سی
 
پلی استایرن در سال 1939 به طور اتفاقی توسط یک داروساز آلمانی کشف شد ولی تا سال 1930 کاربرد تجاری پیدا نکرد.
تا قبل از آن پلی استایرن به عنوان گرمانرمی بسیار شفاف و شکننده شناخته می شد ولی مدت کمی پس از معرفی تجاری آن گرید اصلاح شده ی آن با لاستیک (HIPS)، به عنوان پلاستیکی با قدرت ضربه پذیری بالا عرضه شده .

پلی استایرن


 
در نتیجه پوشش های وسایل اکترونیکی مثل تلوزیون و رادیو که پیش از آن با چوب و گرما سخت های فنلی ساخته می شد با HIPS   تولید شدند.

 پلی متیل متاکریلات یا PMMA)) که با نام اکریلیک شناخته می شود برای اولین بار در سال 1937 با نام تجاری Plexiglas  به گرمانرم جدید به بازار عرضه شد.
PMMA  در واقع گرمانرمی بسیار سخت ولی شفاف تر از شیشه است، و به علت خواص نوری برتر خود  در تولید چراغ خودرو مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین در تولید مختلفی از جمله الیاف اکریلیک، رنگ و پوشش و... استفاده می شود.

پلی متیل متا کلریلات
 
متداول شدن روش قالب گیری تزریقی در حدود سال 1937 و عرضه این ماشین الات صنعت شروعی برای رونق این صنعت در سطح جهانی بود.


دستگاه تزریق پلاستیک
 
در پی تلاش هایی برای جایگزینی ابریشم با فیبرهای مصنوعی گروهی از دانشمندان به رهبری دکتر والاس کاروترز اولین رشته پلیمری مصنوعی را تهیه کردند و بلافاصله متوجه ی خواص مشابه و در بسیار موارد برتر این پلیمر نسبت به الیاف طبیعی شدند.


این ماده poly(hexamethylene adipamide) یا همان نایلون 66 در سال 1938به صورت تجاری به بازار عرضه شد و به عنوان موی برس دندان استفاده گردید.
کاربرد های وسیع نایلون در طی جنگ جهانی دوک برای ساخت چتر های نجات باری، طناب تایر، طناب هواپیماها، پشه بند، لباس جنگی  نمایان گردید.
در سال 1939 وقتی نیاز به قطعات پلاستیکی بزرگ حس شد، دستگاه های تزریق با چند واحد تزریق پلاستیک به بازار عرضه شد.

پلی اتیلن ترفتالات PET)) برای اولین بار در سال 1941 و توسط واکنش اتیلن گلیکول و اسید ترفتالات به دست آمد، در ابتدا از PET  به عنوان الیاف نساجی مصنوعی استفاده شد ولی با گسترش کاربرد این ماده به طور وسیعی در ساخت بطری های شفاف و سبک نوشیدنی نیز کاربرد پیدا کرد.
در سال 1943 با عرضه ی دستگاه های قالب ریزی جدید ، تا حد زیادی فرآیند ماشینکاری برای قالب های پلاستیکی ساده شد و سبب  کاهش زمان لازم برای ساخت گردید.
 
PET

پلی تترا فلوئوراتیلن PTFE)) در سال 1938 توسط دانشمند جوانی به نام Roy Plunkett کشف شد ولی تا سال 1946 کاربرد تجاری پیدا نکرد تا اینکه در این سال با نام تجاری تفلون به بازار عرضه شد.ودر تولید وسایل آشپز خانه ی نچسب به طور گسترده استفاده گردید.

PTFE
 
پلی اکریلو نیتریل بوتادین استایرن یا ABS) ) گرمانرم سختی است که در برای اولین بار در سال 1951 کشف شد.در ابتدا ABS  فقط مخلوطی از پلی استایرن، کوپلیمر اکریلونیتریل(SAN) و لاستیک بوتادین بود که به عنوان اصلاح کننده ی ضربه مورد استفاده قرار می گرفت ، سپس کشف شد که با مخلوط این سه جز تری پلیمر به دست می آید که برای کاربرد هایی با چقرمگی بالا استفاده ی مناسبی دارد.
در ابتدا ABS در کلاه ورزشی استفاده می شد( امروزه پلی کربنات جایگزین آن شده است) در حال حاضر این ماده برای لوازم الکتریکی و پوشش ماشین های تجاری استفاده می شود.

ABS
 
در سال 1953 پلاستیک ها به صنعت خودرو سازی نیز وارد شدند، شرکت جنرال موتورز برای اولین بار برای ساخت بدنه ی خودروهای خود از الیاف شیشه ای تقویت شده با پلاستیک استفاده کرد.
 
در سال 1953 پلی کربنات توسط Hermann Schnell از آلمان و دانیل فاکس از آمریکا کشف شد، از همان ابتدا خواص نوری شفاف، سختی مناسب، چقرمگی، مقاومت در برابر حرارت و خواص الکتریکی این گرمانرم مورد توجه قرار گرفت . و برای تولید چراغ جلوی خودرو، وسایل کامپیوتری و...مورد استفاده قرار گرفت، امروزه تقریبا همه ی سی دی و دی وی دی ها با پلی کربنات ساخته می شود.


تعدادی  مطالعات انجام شده بر روی پلیمر و بزرگ مولکول که برنده ی جایزه ی نوبل شده اند:

هرمان استاودینگر برای اکتشاف ها و نوآوری های خود در زمینه ی بزرگ مولکول ها  (1953)
کارل زیگلر و جولیو ناتا برای اکتشاف ها، نوآوری خود در زمینه شیمی پلیمر و روش های پلیمریزاسیون(1963)
پائول فلوری برای دستاورد های اساسی در شیمی فیزیک بزرگ مولکول ها (1974)
P.G. de Gennes برای ایجاد مدل REPTATIONاز پویایی پلیمر برای پیش بینی خواص پلیمر(1991)
آلن هیگلر برای کشف و توسعه ی پلیمر های رسانا (2000)
 
پلی اتیلن

در سال 1955 پلی اتیلن به شکل پلی اتیلن پرچگال (HDPE) به بازار معرفی شد، این گرمانرم جدید دارای خواص مکانیکی، وزن مخصوص کم، عایق حرارتی و مقاومت در برابر مواد شیمیایی بود ولی در سال های اول ورود به بازار با استقبال زیادی رو به ور نشد.
این درحالی است که پلی اتیلن امروزه یکی از پر کاربرد ترین پلیمر های تجاری به حساب می آید.
کمپانی دیزنی در سال 1957 از پلاستیک برای ساخت خانه استفاده کرد؛ امروزه پلاستیک ها کاربرد وسیعی در ساختمان سازی یافته اند.


 
پلی اتیلن
 
پلی پروپیلن یا PP)) در سال 1954 توسط  Guillo Natta به وسیله ی مهندسی مکانیک مولکولی کشف و در سال 1957 به تولید تجاری رسید،پلی پروپیلن و کوپلیمرهای آن امروزه به دلیل خواص مناسبی چون سفتی، سختی، مقاومت شیمیایی، و...به شکل گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. ناتا در طی این سال ها و برای تلاش هایش به منظور مهندسی مشخصات از پیش تعیین شده ی یک پلیمر طی فرآیند پلیمریزایسون موفق به کسب جایزه ی نوبل گردید.
درسال 1959 اولین جامعه ی مهندسان پلاستیک در موسسه ی فن آوری لاول تاسیس شد.


 
پلی پروپیلن
کاربرد پلاستیک در پزشکی:

امروزه به طور گسترده ای از پلاستیک ها در صنعت پزشکی استفاده می شود.یکی از کاربرد های پلاستیک در پزشکی ساخت پروتز های مصنوعی به طور مثال بخش از پروتز مفصل ران را از پلی اتیلن بسیار سنگین یا UHMWPE که بسیار سخت و مقاوم و دارای ضریب اصطحکاک پایین است می سازند.
در سال 1969 وقتی برای اولین بار بشر پا روی کره دیگر نهاد پلاستیک نیز همراه او بود لباس های فضایی آپولو A7L  یک ساختار پلاستیکی چند لایه تشکیل شده از پارچه ی نایلون بودند.

 
پلیمر در پزشکی
 
امروزه پلاستیک ها کاربرد وسیع تری در هوا فضا پیدا کرده اند.

Stephanie Kwolek شیمیدانی بود که ماده ی جدیدی را برای دنیای مدرن اختراع کرد، او در سال 1960 شاخه ی جدیدی از مواد پلیمری مصنوعی به عنوان پلیمر های بلوری مایع کشف کرد، نتیجه ی تلاش های او الیاف مصنوعی بسیار سخت و قوی بود که امروزه به نام کولار Kevlar  شناخته می شود،
کولار برای اولین بار در سال 1971 به بازار عرضه شد، و بهترین کاربرد آن را می توان در جلیقه های ضد گلوله یافت که جان هزاران تن را طی این سال ها نجات داده است.

 
پلاستیک در فضا
امروزه از این نوع پلیمر در ساخت لنت های خودرو، بادبان قایق های مسابقه، قطعات هواپیما و کابل پل استفاده می شود.
 
در طی همین سال ها شرکت گاستر نوآوری جدیدی را برای تولید محصولات پلاستیکی عرضه می کرد، دستگاه های اکستروژن پلاستیک برای تولید وسایل پلاستیکی مهمی از بسته بندی مواد غذایی تا پلاستیک های کشاورزی استفاده می شدند و تا امروز کاربرد مهمی پیدا کرده اند.
 
در سال 1974 یک مهندس هلندی با نام Edward Klobbie محصول جدید از پلاستیک را به بازار عرضه کرد،چوب پلاستیک محصولی بود که توسط وی معرفی شد که در ابتدا از ضایعات پلاستیکی به دست می آمد، امروزه ازاین محصول برای تولید نیمکت های پارک ها، قسمت های چوب نمای ساختمان و... استفاده می شود.
در سال 1978 شرکت Moldflow  اولین نرم افزار طراحی قالب پلاستیکی را عرضه کرد، این نرم افزار گام مهمی برای بهینه سازی طراحی قطعات مهندسی مختلف از پلاستیک بود...
 
پلی اورتان در این سال ها به عنوان یک پلاستیک چند منظوره به بازار معرفی گردید، پلی اورتان در واقع طی واکنش پلیول (الکل با بیش از دو گوره هیدروکسیل) با دیایزوسیانات یا ایزوسیانات پلیمری در حضور کاتالیست به وجود می آید.
از پلی اورتان در تولیدات اکستورژن یا قالب گیری می توان استفاده کرد، همچنین این ماده به عنوان فوم، چسب و پوشش نیز استفاده می شود، پلی اورتان از مقاومت سایش و چقرمگی مناسبی برخوردار است و کاربرد هایی مانند چرخ های اسکیت دارد.

 
پلی اورتان
 
نمونه سازی گامی بسیار مهم در توسعه ی محصولات جدید است.
در سال 1982 چارلز ها از ایده ی نمونه سازی سریع سخن گفت، تجهیزات نمونه سازی سریع در واقع شامل یک سیستم طراحی سه بعدی و سیستم اتوماتیک برای تولید قطعه بود در طی این فرآیند پرتو لیزر بر روی حمام رزین اپوکسی تابانده می شود قسمت های انتخاب شده سفت می شود و سایر قسمت ها جدا می شود ، در طی این فرآیند می توان قطعه ی مورد نظر را در طی چند ساعت به دست آورد.
این انقلابی در فرآیند توسعه ی محصول و کاهش زمان ورود محصولا جدید به بازار بود.
 
در جستجوی یک گرمانرم مقاوم در برابر درجه حرارت های بالا دانشمندان شرکت جنرال الکتریک پلیاترایمید PEI)) در سال 1980 کشف شد
PEI  گرمانرمی آمورف و شفاف است و خواص مکانیکی شبیه به پلی کربنات دارد مقاومت حرارتی این ماده بسیار بهتر از پلی کربنات، از این ماده برای تولید کلاه های ایمنی و دوربین های فیلم برداری استفاده می شود.

 
پلیاترایمید
 
امروزه قطعات پلاستیک بزرگ خودرو مانندسپرو سقف خودرو به شکل تزریقی قالب گیری می شوند.

 
برچسب: پلاستیک, باکلیت, پی وی سی, پلی ونیل کلراید, لوله و اتصالات, پلی استایرن, پلی متیل متاکریلات, اسید ترفتالات, , ,

فرم ارسال نظر

ارسال نظر

نام:
 
آدرس ایمیل:
پیام:
 
    
عبارت امنیتی:
 

نظرات

موردی یافت نشد !
تصویر موجود نمیباشد