پلاستیک طیف وسیعی از مواد مصنوعی یا نیمه مصنوعی است که به طور معمول از پلیمرها به دست می‌آید. پلاستیک‌ها عمدتاً از پلیمرها ساخته می‌شوند که زنجیره‌های بلندی از مولکول‌ها هستند که می‌توانند در هنگام گرم شدن یا تحت فشار قالب‌گیری یا شکل‌دهی شوند.
یشتر پلاستیک‌ها مصنوعی هستند، به این معنی که از طریق فرآیندهای شیمیایی توسط انسان ساخته می‌شوند. برخی از پلاستیک‌ها نیمه مصنوعی هستند و از مواد طبیعی مانند سلولز گرفته می‌شوند، اما سپس با فرآیندهای شیمیایی اصلاح می‌شوند. پلاستیک‌ها در اشکال مختلف با طیف وسیعی از خواص وجود دارند. آنها می‌توانند:
- قوی یا انعطاف‌پذیر
- سبک یا سنگین
- شفاف یا رنگی
- عایق یا رسانا
- مقاوم در برابر گرما، مواد شیمیایی یا آب
به دلیل تنوع پلاستیک‌ها، از آنها در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می‌شود، از جمله بسته بندی، ساخت و ساز، کالاهای مصرفی، تجهیزات پزشکی، منسوجات و… . در ادامه این مطلب به بررسی تاریچه، انواع آن، کاربردها و ویژگی‌های این ماده کاربردی و شگفت انگیز می‌پردازیم.
انواع پلاستیک براساس مواد اولیه
انواع مختلفی از پلاستیک وجود دارد که هر کدام خواص و کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند. در ادامه رایج‌ترین موادهای اولیه آن را بررسی می‌کنیم:
- پلی اتیلن ترفتالات (PET یا PETE): رایج‌ترین نوع پلاستیک است که در بطری‌های نوشیدنی، ظروف غذا و منسوجات استفاده می‌شود. این پلاستیک نسبتاً محکم و نشکن است و می‌توان آن را به محصولات جدید بازیافت کرد.
- پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE): یک پلاستیک قوی و سخت است که اغلب در بطری‌های شیر، بطری‌های مواد شوینده و لوله‌ها استفاده می‌شود. این پلاستیک نیز قابل بازیافت است.
- پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE): نوعی پلاستیک انعطاف پذیرتر از پلی اتیلن سخت است که در کیسه‌های خرید، سلفون، فیلم استرچ، فیلم شیرینگ و… استفاده می‌شود. این پلاستیک نیز قابل بازیافت است.
- پلی وینیل کلرید (PVC): یک پلاستیک همه کاره است که می‌تواند سخت یا انعطاف پذیر باشد. از این پلاستیک در لوله‌ها، مصالح ساختمانی و برخی از بسته بندی‌های مواد غذایی استفاده می‌شود. با این حال، PVC در صورت سوزاندن می‌تواند برای سلامتی مضر باشد و به طور گسترده بازیافت نمی‌شود.
- پلی پروپیلن (PP): یک پلاستیک محکم اما سبک است که اغلب در ظروف غذا، درب بطری و فرش استفاده می‌شود. این پلاستیک قابل بازیافت است.
- پلی استایرن (PS): یک پلاستیک شکننده است که اغلب در لیوان‌ها، بشقاب‌ها و بسته بندی یکبار مصرف استفاده می‌شود. این پلاستیک به طور معمول بازیافت نمی شود.
سایر: انواع دیگری از پلاستیک نیز وجود دارد، از جمله:
- آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS): در اسباب بازی‌ها، قطعات لوازم برقی و لوله‌ها استفاده می‌شود.
- نایلون: در فرش، لباس و الیاف استفاده می‌شود.
- پلی کربنات (PC): در شیشه ضد گلوله، سی دی و دی وی دی استفاده می‌شود.
انواع پلاستیک از نظر ساختار مولکولی
علاوه بر دسته‌بندی پلاستیک براساس نوع مواد اولیه، براساس رفتار نیز می‌توان آن را دسته بندی کرد. در ادامه به بررسی ترموست‌ها و ترموپلاستیک‌ها می‌پردازیم. ترموست‌ها و ترموپلاستیک‌ها نوعی پلیمر هستند، اما بر اساس رفتارشان در هنگام گرم شدن، ویژگی‌های متفاوتی دارند. در اینجا خلاصه ای از هر کدام و یک جدول مقایسه ای ارائه شده است:
1- ترموپلاستیک
- رفتار در هنگام گرم شدن: می‌توان آنها را به طور مکرر با گرم و سرد کردن نرم و سخت کرد. زنجیره‌های مولکولی آنها تغییرات شیمیایی دائمی را تجربه نمی‌کنند.
- بازیافت: می‌توان آنها را ذوب کرد، قالب زد و به محصولات جدید تبدیل کرد. این امر آنها را برای بازیافت ایده آل می‌کند.
- مثال‌ها: PET ، HDPE، LDPE، PP ، PS.
- خواص: عایق‌های الکتریکی خوب، سبک و بسته به نوع آن می‌توانند انعطاف پذیر یا سفت باشند.
2- ترموست
- رفتار در هنگام گرم شدن: در هنگام گرم شدن، تغییر شیمیایی دائمی را تجربه می‌کنند. این امر یک شبکه مولکولی سه بعدی محکمی را تشکیل می‌دهد که آنها را پس از شکل دهی اولیه غیرقابل ذوب و غیرقابل شکل دهی می‌کند.
- بازیافت: پس از فرآیند پخت نمی‌توان آنها را ذوب کرد یا دوباره شکل داد.
- مثال ها: اپوکسی (چسب ها)، پلی استر (فایبرگلاس)، پلی اورتان (فوم ها، روکش ها)، لاستیک ولکانیزه (تایرها).
- خواص: به طور کلی قوی، سخت و در مقایسه با ترموپلاستیک ها مقاوم تر در برابر گرما و مواد شیمیایی هستند.
| ویژگی | ترموپلاستیک ها | ترموست ها |
| رفتار در هنگام گرم شدن | نرم و سخت شدن برگشت پذیر | تغییر شیمیایی دائمی |
| بازیافت | قابل ذوب و بازیافت | پس از پخت قابل بازیافت نیست |
| کاربرد | بطری های PET، کیسه های پلاستیکی، ظروف غذا | چسب های اپوکسی، فایبرگلاس، لاستیک ولکانیزه |
| خواص | عایق های الکتریکی خوب، سبک، انعطاف پذیری/سفت | قوی، سخت، مقاوم در برابر گرما و مواد شیمیایی |
| بازیافت | به طور کلی قابل بازیافت | قابل بازیافت نیست |
نکات اضافی:
- ترموپلاستیک‌ها معمولاً در کاربردهایی استفاده می شوند که قابلیت بازسازی یا پردازش مجدد مواد مفید است، مانند مواد بسته بندی، بطری‌ها و منسوجات.
- ترموست‌ها برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت حرارتی بالا، پایداری ابعادی و پیوندهای قوی دارند، مانند اجزای الکتریکی، چسب‌ها و قطعات خودرو مناسب‌تر هستند.
چه کسی پلاستیک را اختراع کرد؟
در واقع، هیچ کس به طور قطعی پلاستیک را اختراع نکرده است. اختراع پلاستیک حاصل تلاش‌های متعدد دانشمندان و مخترعان در طول بیش از یک قرن بود.
- الکساندر پارکس در سال 1855 اولین پلاستیک مصنوعی به نام پارکسین را ساخت. با این حال، پارکسین خیلی پایدار نبود.
- در سال 1868، برادران هایت سلولوئید را اختراع کردند که پلاستیکی پایدارتر بود و برای فیلم عکاسی حیاتی شد.
- لئو بيكلند در سال 1907 با اختراع باکلیت، اولین پلاستیک کاملاً مصنوعی، به یک پیشرفت بزرگ دست یافت. باکلیت به دلیل مقاومت حرارتی و الکتریکی عالی خود، یک ماده ی انقلابی بود.
- در دهه های 1930 و 1940، پلیمرها مانند نایلون، پلی اتیلن و پلی استایرن کشف و به طور انبوه تولید شدند. این امر دریچه ای به سوی طیف وسیع تری از پلاستیک ها با خواص متنوع گشود.
بنابراین، اختراع پلاستیک یک فرآیند تکاملی بود که توسط افراد مختلف در طول زمان انجام شده است.
پلاستیک چگونه تولید می‌شود؟
تولید پلاستیک فرآیندی پیچیده است، اما در اینجا خلاصه‌ای از مراحل کلیدی ارائه می‌شود:
- مواد اولیه: این فرآیند با مواد اولیه‌ای مانند گاز طبیعی، نفت یا حتی گیاهان آغاز می‌شود. این مواد اولیه سرشار از هیدروکربن‌ها، بلوک‌های ساختمانی پلاستیک هستند.
- شکستن: سپس این مواد اولیه در فرآیندی به نام کراکینگ به مولکول‌های کوچکتر و قابل‌کنترل‌تر تجزیه می‌شوند. این فرآیند کراکینگ معمولاً در یک کوره با دمای بالا اتفاق می‌افتد.
- پلیمریزاسیون: سپس مولکول‌های کوچکتر حاصل از کراکینگ به هم پیوسته و زنجیره‌های بلندی به نام پلیمر را تشکیل می‌دهند. این فرآیند پلیمریزاسیون بسته به نوع پلاستیک مورد نظر می‌تواند شامل تکنیک‌های مختلفی باشد. کاتالیزورها اغلب برای کنترل واکنش و ایجاد ساختار پلیمری خاص استفاده می‌شوند.
- مواد افزودنی: مواد افزودنی مختلفی اغلب با پلیمر مخلوط می‌شوند تا خواص خاصی را ارتقا دهند. به عنوان مثال، رنگدانه‌های رنگی، مواد بازدارنده حرارت یا نرم‌کننده‌ها (برای بهبود انعطاف‌پذیری) می‌توانند در این مرحله اضافه شوند.
- شکل‌دهی: پلاستیک مذاب سپس به شکل دلخواه شکل داده می‌شود. این شکل‌دهی می‌تواند از طریق تکنیک‌های مختلفی مانند اکستروژن (برای ایجاد لوله‌های بلند یا فیلم)، قالب‌گیری تزریقی (برای اشکال پیچیده مانند بطری یا اسباب‌بازی) یا قالب‌گیری بادی (برای ظروف توخالی) انجام شود.
- خنک‌سازی و انجماد: پلاستیک شکل‌داده شده سپس خنک و جامد می‌شود تا فرم خود را حفظ کند. محصول نهایی ممکن است بسته به کاربرد، مراحل تکمیلی دیگری مانند برش، چاپ یا مونتاژ را طی کند.
نکات اضافی:
- نوع خاص پلاستیکی که تولید می‌شود، فرآیندها و مواد دقیق مورد استفاده را تعیین می‌کند.
- بازیافت می‌تواند با گنجاندن گرانول یا پوسته‌های پلاستیکی بازیافتی در فرآیند، نقشی در تولید پلاستیک داشته باشد.
کم خطرترین نوع پلاستیک کدام است؟
پاسخ قطعی برای این سوال وجود ندارد. عوامل موثر بر ایمنی و مناسب بودن پلاستیک:
- نوع پلاستیک: پلاستیک های مختلف ترکیبات شیمیایی و خواص متفاوتی دارند. برخی از پلاستیک‌ها، مانند آنهایی که با #2 HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا) یا #5 PP (پلی پروپیلن) مشخص شده‌اند، به طور کلی برای تماس با مواد غذایی بی‌خطرتر در نظر گرفته می‌شوند زیرا مواد شیمیایی کمتری از آنها خارج می‌شود. پلاستیک‌هایی با کد #1 PET (پلی اتیلن ترفتالات) نیز به طور گسترده برای ظروف مواد غذایی و نوشیدنی استفاده می‌شوند، اما نگرانی‌هایی در مورد نشت احتمالی، به خصوص در دماهای بالا وجود دارد. پلاستیک‌های کد #3 PVC (پلی وینیل کلراید)، #6 PS (پلی استایرن) و #7 (معمولاً انواع دیگر) به طور کلی به دلیل خطرات احتمالی سلامتی برای ظروف غذا یا نوشیدنی توصیه نمی‌شوند.
- کاربرد: استفاده مورد نظر از پلاستیک را در نظر بگیرید. پلاستیک‌های مورد استفاده برای نگهداری یا آماده سازی مواد غذایی باید ایده آل از نظر گرید مواد غذایی و بدون BPA (بیسفنول A، یک ماده شیمیایی که گاهی در پلاستیک ها استفاده می شود) باشند.
- دما: برخی از پلاستیک‌ها می‌توانند در معرض دمای بالا، مواد شیمیایی بیشتری آزاد کنند. از استفاده از پلاستیک‌هایی که برای مایعات داغ درجه بندی نشده‌اند یا گرم کردن آنها در مایکروویو خودداری کنید.
پلاستیک چه کاربردهایی دارد؟
پلاستیک تقریباً در هر جنبه‌ای از زندگی ما کاربرد دارد. در ادامه خلاصه‌ای از کاربردهای گسترده آنها ارائه می دهیم:
1- بسته بندی
پلاستیک به دلیل مزایای زیر در صنعت بسته بندی حرف اول را می زند:
- مقاومت: از محصولات در برابر آسیب در طول حمل و نقل و ذخیره سازی محافظت می‌کند.
- وزن سبک: این ویژگی هزینه‌های حمل‌و‌نقل و مصرف سوخت را کاهش می‌دهد.
- قابلیت انعطاف: پلاستیک را می‌توان در اشکال و اندازه‌های مختلف قالب بندی کرد تا متناسب با محصولات مختلف باشد.
- مقاومت در برابر رطوبت: محصولات را از رطوبت و فساد محافظت می‌کند.
- شفافیت: به مصرف کنندگان اجازه می‌دهد تا محصول داخل بسته بندی را ببینند.
مثال‌ها: بطری‌های پلاستیکی، کیسه‌ها، سلفون، ظروف، سینی‌ها، فیلم بسته بندی و غیره.
2- ساخت و ساز
پلاستیک ها به دلیل مزایای زیر نقش مهمی در صنعت ساخت و ساز ایفا می کنند:
- مقاومت: آنها می توانند در برابر شرایط سخت آب و هوایی و سایش و پارگی مقاومت کنند.
- وزن سبک: وزن ساختمان را کاهش می‌دهد، ساخت و ساز را آسان تر می‌کند و به طور بالقوه عملکرد لرزه‌ای را بهبود می‌بخشد.
- ضد آب: از ساختمان‌ها در برابر آسیب آب محافظت می‌کند.
- عایق: عایق حرارتی و الکتریکی را فراهم می‌کند.
- مقرون به صرفه: اغلب ارزان‌تر از مصالح ساختمانی سنتی مانند فلز یا چوب است.
مثال ها: لوله های PVC، فنس، قاب پنجره، پوشش بام و… .
3- کالاهای مصرفی
پلاستیک ها به دلیل مزایای زیر در بی شماری از محصولات مصرفی به طور گسترده استفاده می شوند:
- مقاومت: آنها می‌توانند در برابر سایش و پارگی روزانه مقاومت کنند.
- وزن سبک: حمل و جابجایی محصولات را آسان‌تر می‌کند.
- قابلیت انعطاف: اجازه می‌دهد تا اشکال و طرح‌های پیچیده ایجاد شود.
- مقرون به صرفه: اغلب در مقایسه با سایر مواد ارزان‌تر است.
- قابلیت انعطاف: می‌توان از آن برای طیف گسترده‌ای از محصولات با خواص متنوع استفاده کرد.
مثال ها: مبلمان، قطعات لوازم خانگی، بدنه لوازم الکترونیکی، اسباب بازی، لباس (به عنوان مثال، پلی استر)، دستگاه‌های پزشکی، تجهیزات ورزشی و غیره.
4- کاربردهای دیگر
پلاستیک‌ها کاربردهای بی شماری دیگر فراتر از بسته بندی، ساخت و ساز و کالاهای مصرفی دارند. در اینجا چند نمونه آورده شده است:
- حوزه پزشکی: سرنگ، اندام‌های مصنوعی، دستگاه های دیالیز و…
- حمل و نقل: قطعات خودرو (مانند داشبورد، سپر)، اجزای هواپیما
- کشاورزی: پلاستیک گلخانه، نایلون مالچ، نایلون سیلاژ، لوله‌های آبیاری و ظروف ذخیره سازی.
