پلاستیک هایی با مقاومت کششی بالا

5 پلاستیک برتر با مقاومت کششی بالا

پلاستیک‌های با مقاومت کششی بالا، با ترکیب استثنائی از سبکی، دوام، انعطاف‌ پذیری و مقاومت مکانیکی، به یکی از ارکان اصلی طراحی مدرن در صنایع مختلف تبدیل شده‌اند. این مواد نه ‌تنها جایگزین مناسبی برای فلزات سنگین و گران‌ قیمت هستند، بلکه با کاهش هزینه‌ها، افزایش ایمنی و بهبود عملکرد محصولات نقش مهمی در توسعه پایدار ایفا می‌کنند.

پلاستیک‌های با مقاومت کششی بالا از جمله پلی‌ کربنات، پلی‌ آمید (نایلون)، پلی ‌اتیلن سنگین (HDPE)، پلی ‌پروپیلن و پلی ‌اتیلن ترفتالات (PET) در صنایع مختلف به‌عنوان جایگزینی سبک، مقاوم و اقتصادی برای فلزات و مواد سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد پلیمری با توانایی تحمل تنش‌های کششی بالا نقش مهمی در طراحی و تولید قطعاتی دارند که نیازمند دوام، انعطاف ‌پذیری و ایمنی بالا هستند.

1. پلی آمید-ایمید (Torlon) 21.000 psi (145 مگاپاسکال)

پلی آمید-ایمید یکی از قوی‌ترین پلاستیک‌های موجود است. این پلاستیک که با نام تجاری Torlon نیز شناخته می‌شود، عملکرد بسیار خوبی در تحمل بارهای سنگین دارد. این پلاستیک حتی در دماهای بالا نیز استحکام خود را حفظ می‌کند. مهندسان پلی‌ آمید-ایمید را برای کارهای دشوار انتخاب می‌کنند. این پلاستیک در ساخت قطعات هوافضا، چرخ‌ دنده‌های با عملکرد بالا و قطعات کمپرسور به خوبی عمل می‌کند.

استحکام تقریبی ۲۱۰۰۰ پوند بر اینچ مربع، موجب شده تا در ساخت دستگاه‌های قابل حمل و موتورها ایده‌آل باشد. بسیاری از صنایع از آن برای جایگزینی قطعات فلزی استفاده می‌کنند. پلی‌ آمید-ایمید همچنین با اصطکاک کم و مقاومت بالای در برابر سایش، زمانی که استحکام مهم است، انتخاب مناسبی است. در برخی پروژه‌ها که در دمای بالا با تلرانس‌های کم اجرا می‌شوند، پلی‌ آمید-ایمید گزینه قابل اعتمادی است. عملکرد آن در طول دهه‌ها استفاده ثابت شده است.

2. پلی اتر ایمید (Ultem) 16.000 psi (110 مگاپاسکال)

پلی اتریمید که اغلب با نام تجاری Ultem شناخته می‌شود، دومین پلاستیک برتر با مقاومت کششی بالا است. این پلاستیک دارای استحکام کششی حدود 16000 psi است. این پلاستیک همچنین گرما را به خوبی تحمل می‌کند؛ محکم مانده و تحت فشار تغییر شکل نمی‌دهد. Ultem در تجهیزات پزشکی، اتصالات الکتریکی و قطعات خودرو به خوبی کار می‌کند. بسیاری از تولید کنندگان قطعات هوافضا پلی ‌اتریمید را برای کاربردهای داخلی انتخاب می‌کنند. این ماده در دو نسخه شفاف و رنگی موجود است. مقاومت در برابر دمای بالا، آن را به گزینه‌ای محبوب در بخش الکترونیک قطعات هوافضا نیز تبدیل کرده است.

این پلاستیک سبک اما قوی است. عملکرد قابل اعتماد آن حاصل سال‌ها آزمایش و استفاده در کاربردهای حیاتی است. این امر، پلی‌ اتریمید را به انتخابی هوشمندانه برای طرح‌هایی تبدیل می‌کند که در آنها هم گرما و هم فشار مورد توجه هستند.

3. پلی اتر اترکتون (PEEK) 14.000 psi (97 مگاپاسکال)

پلی ‌اتر اترکتون (PEEK) شهرت خود را به عنوان یک پلاستیک مهندسی با کارایی بالا به دست آورده است. با استحکام کششی تقریبی 14.000 psi، به راحتی در محدوده استحکام بالا قرار می‌گیرد. این پلاستیک به دلیل مقاومت شیمیایی عالی و خواص سایش پایین شناخته شده است. پلی اتر اترکتون اغلب در ساخت قطعات هوافضا استفاده می‌شود. عملکرد پایدار آن، آن را به یکی از پلاستیک‌های مورد علاقه در مواردی که تنش و دمای بالا وجود دارد، تبدیل می‌کند. همچنین به دلیل دمای ذوب بالا، پلی اتر اترکتون را می‌توان در محیط‌های سخت استفاده کرد. ازطرفی، در برابر خستگی و تغییر شکل طولانی مدت نیز مقاومت می‌کند. بسیاری از قطعات و آب ‌بندهای دقیق از این ماده با موفقیت بالایی استفاده می‌کنند.

کاربرد آن از چرخ دنده‌های صنعتی گرفته تا قطعات حساس هوافضا متغیر است. پلی اتر اترکتون همچنان یک راه حل قوی برای بسیاری از چالش‌های مهندسی مدرن است.

4. نایلون (پلی آمید) 12.000 psi (83 مگاپاسکال)

نایلون یک پلاستیک بسیار رایج است که بسیاری از مردم نام آن را شنیده‌اند. همچنین به عنوان پلی ‌آمید نیز شناخته می‌شود. این پلاستیک دارای استحکام کششی حدود 12000 psi است. نایلون دهه‌هاست که در کاربردهای بی‌شماری، از پوشاک گرفته تا قطعات مکانیکی، مورد استفاده قرار می‌گیرد. صنعت خودرو و کالاهای مصرفی نیز از استحکام قابل اعتماد نایلون بهره‌ مند می‌شوند. این یک گزینه انعطاف‌ پذیر است که در برابر سایش و مواد شیمیایی سبک به خوبی مقاومت می‌کند.

نایلون به راحتی پردازش شده و از هزینه‌های تولید پایین بهره می‌برد. بسیاری از قطعات هوافضا ازجمله بست‌ها، یاتاقان‌ها و چرخ ‌دنده‌ها در طراحی خود از نایلون استفاده می‌کنند. عملکرد گرم آن از نظر چقرمگی، محبوبیت آن را در بسیاری از کارهای صنعتی افزایش می‌دهد. برای عملکردهای مکانیکی روزمره، نایلون در برابر سایش و پارگی به خوبی مقاومت می‌کند. استحکام و دوام آن همچنان به بسیاری از نیازهای طراحی پاسخ می‌دهد.

5. پلی کربنات 9.500 psi (65 مگاپاسکال)

پلی کربنات به دلیل استحکام خوب و مقاومت عالی در برابر ضربه شناخته شده است. با استحکام کششی حدود ۹۵۰۰ psi در رتبه پنجم فهرست پلاستتیک‌ها برتر با مقاومت کششی بالا قرار دارد. این پلاستیک اغلب جای خود را در اقلامی که نیاز به استحکام دارند، پیدا می‌کند. به عنوان مثال، پلی کربنات به طور گسترده در ساخت عینک‌های ایمنی، دیسک‌های فشرده و تجهیزات محافظ استفاده می‌شود. همچنین در ساخت محفظه‌های الکترونیکی رایج است. پلی کربنات شفاف و سبک است. با وجود استحکام کششی پایین‌تر در مقایسه با سایر موارد موجود در این فهرست، به دلیل شفافیت نوری عالی و مقاومت دمایی، همچنان محبوب است.

این ماده، ماده‌ای همه ‌کاره با تعادل خوب بین دوام و سهولت قالب ‌گیری است. بسیاری از قطعات هوافضا از ترکیب مقاومت در برابر ضربه بالا و استحکام کششی مناسب پلی کربنات بهره می‌برند.

به طور کلی، هر یک از پلاستیک‌های مورد بحث نقاط قوت خاص خود را دارند. پلی ‌آمید-ایمید بالاترین استحکام کششی را دارد و انتخاب اول برای محیط‌های سخت است. پلی ‌اتریمید برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت و دوام دارند، عالی است. پلی ‌اتر اترکتون در محیط‌های چالش‌ برانگیز که مقاومت شیمیایی و دمایی ضروری است، کاربرد دارد. نایلون رویکردی متعادل ارائه می‌دهد که سهولت پردازش را با چقرمگی بالا ترکیب می‌کند. پلی ‌کربنات، اگرچه از نظر استحکام کششی رتبه پایین‌تری دارد، اما از مقاومت در برابر ضربه و شفافیت استثنایی برخوردار است.

ویژگی‌های کلیدی پلاستیک‌های با مقاومت کششی بالا

الف. تحمل تنش‌های کششی بدون شکست یا تغییر شکل دائمی

ب. سبک بودن نسبت به فلزات با خواص مکانیکی مشابه

پ. مقاومت در برابر خوردگی، رطوبت و مواد شیمیایی

ج. قابلیت قالب‌ گیری و تولید انبوه با هزینه پایین

د. انعطاف‌ پذیری در طراحی اشکال پیچیده و قطعات مهندسی

کاربردهای صنعتی و مهندسی پلاستیک‌های مهندسی شده

1. صنعت خودروسازی

در ساخت داشبورد، سپر، قطعات داخلی و خارجی خودرو، کاهش وزن خودرو و افزایش بهره‌ وری سوخت، مقاومت در برابر ضربه، حرارت و مواد شیمیایی مانند روغن و بنزین

2. صنعت هوافضا

تولید قطعات سبک و مقاوم برای هواپیماها و پهپادها، استفاده در ساخت اجزای داخلی کابین، محفظه‌های الکترونیکی و قطعات ساختاری، کاهش وزن کلی سازه و افزایش ایمنی پروازی

3. صنعت الکترونیک و تجهیزات پزشکی

ساخت بدنه‌های مقاوم برای لپ‌ تاپ، گوشی، تجهیزات پزشکی و ابزار دقیق، مقاومت در برابر فشار، ضربه و تغییرات دمایی، استفاده در قطعات عایق، سوکت‌ها و پوشش‌های محافظ

4. صنعت بسته ‌بندی پیشرفته

تولید فیلم‌های کششی مقاوم برای بسته ‌بندی مواد غذایی، دارویی و صنعتی

به طور کلی، مهندسان و طراحان هوافضا نیازهای متفاوتی دارند. انتخاب پلاستیک به کاربرد، محیط و نگرانی‌های مربوط به هزینه بستگی دارد. وقتی خواص کاری این پلاستیک‌ها را درک کنند، می‌توانند در مورد انتخاب مواد بهتر تصمیم بگیرند.