فیلامنت پلی پروپیلن FDM

خواص و مصارف رشته های پلی پروپیلن کدامند؟

اگرچه FDM به عنوان ساده ترین و بهترین روش اپدیت سه بعدی مد نظر قرار گرفته است اما همیشه نمی تواند تجربه‌ای بدون چالش و ساده باشد و به عنوان مثال میتوان تعدادی از مواد رشته ای را نام برد که کاربری دشواری دارند و در بعضی موارد ممکن است همین رشته ها از خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار فوق العاده ای برخوردار باشند. رشته های پلی پروپیلن در همین دسته قرار می‌گیرند و به عنوان یکی از رایج ترین پلاستیک‌های موجود به کارگیری آن برای خانه و یا محیط کار با اهداف ویژه ای صورت گرفته است . چگونه این مواد به عنوان رشته هایی برای پرینت سه بعدی به کار برده می‌شوند و بهترین مصارف آن ها کدامند؟

پلی پروپیلن چیست؟

پلی پروپیلن نوعی پلیمر ترموپلاستیک است که در ساختار اصلی آن پیوند های کربن و کربن دیده می شود و به عنوان دومین پلاستیکی در جهان در نظر گرفته می‌شود که از بیشترین مصرف برخوردار می باشد و میزان مصرف آن پس از پلی اتیلن در درجه دوم قرار می گیرد زیرا دارای مقاومت شیمیایی بسیار بالایی بوده و علاوه بر آن در برابر حرارت مقاوم می باشد و حالتی مستحکم دارد. در پایان سال ۲۰۱۹ میزان تخمین جهانی برای بازار محصولات ساخته شده از پلی پروپیلن حدود ۱۲۶ میلیارد دلار بود. تاریخچه این ماده به سال ۱۹۵۱ برمی‌گردد که در نتیجه تحقیقات دو شیمیدان انجام گرفت. فرآیند اولیه استفاده شده توسط آنها چندین سال بعد توسط یک دانشمند آلمانی با نام کارل رن بهبود پیدا کرد و وی توانست انواعی از پلیمرهای ایزوتاکتیک و متبلور را بسازد. این نسخه به روز رسانی شده به عنوان پایه‌ای برای تولید حجیم پلی پروپیلن انتخاب شد و در نهایت شهرت بسیار زیادی پیدا کرد و در طی چندین دهه بعد نیز به میزان زیادی مورد استفاده قرار گرفت. تولید پلی پروپیلن می تواند از پروتئین های گازی و یا پروپین های مایع انجام گیرد و در هر صورت حضور یک کاتالیزگر مطلوب به عنوان یکی از بخش‌های اصلی پیشرفت در فرآوری بسپارش شناخته می‌شود. علاوه بر آن پلی پروپیلن دارای انواع متفاوتی است و امکان تولید آن با استفاده از انواع افزودنی ها به صورت گوناگونی وجود دارد همانند اتیلن. ترکیب پلی پروپیلن و اتیلن نوعی همبستگی را تشکیل می‌دهد که دارای تفاوت‌های بسیاری در سطح اتیلن به کار برده شده میباشد و این تفاوت ها ممکن است بر خواصی همانند سختی، قابلیت ارتجاعی و مقاومت محصول نهایی در برابر حرارت موثر باشد.

مزایا و معایب رشته های پلی پروپیلن کدامند؟

پلی پروپیلن به عنوان یک رشته در پرینت سه بعدی چندان مورد استقبال قرار نگرفته است و در صورتی که شما بخواهید برای پرینت از این مواد استفاده کنید ممکن است که به اهداف خود دست پیدا نکنید زیرا این ماده حالتی پیچیده دارد. در نهایت بهره وری از ویژگی‌های مثبت این ماده می‌تواند شما را به تولید محصول مورد نظرتان نزدیک نماید.

مزایا

• مقاومت در برابر حرارت: پلی پروپیلن همانند نایلون و اکریلونیتریل بوتادین استایرن در دمای نسبتا بالا امکان چاپ خواهد داشت این به این معنی است که پرینت های تولید شده با رشته های پلی پروپیلن برای تولید محصولاتی مناسب می باشند که در معرض حرارت بالایی قرار میگیرند همانند آن هایی که در معرض مواد غذایی و یا محیط باز قرار دارد. امکان استفاده از این رشته ها برای استریلیزه سازی با بخار نیز فراهم می باشد.
• مقاومت در برابر مواد شیمیایی: از آنجایی که پلی پروپیلن دارای پیوندهای اشباع شده و ساختار شیمیایی کربنی با زنجیره های مستقیم می باشد بنابراین از نظر شیمیایی حالتی پایدار داشته و امکان تماس آن با مواد غذایی نیز وجود خواهد داشت. اگر شما ظروف مواد غذایی پلاستیکی و محکم را در بخش‌های مختلف خانه خود مشاهده کردید این احتمال وجود دارد که آنها از پلی پروپیلن ساخته شده باشد.
• قوی و مقاوم در برابر ضربه: پلی پروپیلن ها به عنوان موادی مستحکم شناخته می شوند که مقاومت زیادی در برابر شکستگی و یا فشار های مکرر دارند و زمانی که این ویژگی خاص با مقاومت شیمیایی ترکیب شود، استحکام مکانیکی به وجود آمده باعث می‌شود تا این ماده به گزینه بسیار مطلوبی برای تولید انواع محصولات در صنایع مختلف همانند تولید لوله ها، ورقه ها و تانک‌های ذخیره مواد شیمیایی باشد. محصولاتی که دارای چاپ سه بعدی می باشند و از رشته‌های این ماده ساخته شده اند می توانند به عنوان نمونه و قطعات بسیار کاربردی مورد استفاده قرار بگیرند و اگر شما می‌خواهید جایگزینی را برای محصولات پر مصرف خانگی خود پیدا کنید تولید پلیمر میتواند انتخابی مناسب برای شما باشد زیرا در مصارف متعدد همچنان کاربری خود را حفظ خواهد کرد.

معایب

• امکان ایجاد انحنا: رشته های پلی پروپیلن همانند سایر رشته‌هایی که مقاومت زیادی در برابر حرارت دارند (از آن جمله می‌توان اکریلونیتریل بوتادین استایرن و نایلون را نام برد) ممکن است دچار تغییر شکل شوند و این موضوع ناشی از آن است که رشته‌های این ماده پس از خروج از لوله دچار افت دمای بسیار شدید و وسیع خواهند شد. علاوه بر آن به کارگیری این رشته‌ها می‌تواند خود با چالش های زیادی همراه باشد زیرا دارای ساختار بلورین می باشد و این نتیجه کاملاً برعکس پلاستیک های غیر متبلور و بی‌نظم همانند اکریلونیتریل بوتادین استایرن است. بنابراین ممکن است این ماده تغییر شکل های متفاوتی داشته باشد و شما مجبور شوید تا با آنها روبرو شوید. انقباض زیادی که ناشی از کاهش دما صورت می گیرد منجر به آن می شود که فشار گرمای بسیار زیادی گردآوری شود به خصوص در گوشه های لایه ابتدایی. اگرچه ایجاد انحنا در پرینت سه بعدی موضوع کاملا معمولی می باشد اما استفاده از پلی پروپیلن ها باعث می شود تا شما سطح دیگری از تغییر شکل را مشاهده نمایید.
• چسبندگی ضعیف به سطح اولیه: پلی پروپیلن به طور کلی از انرژی هسته ای کمی برخوردار است و به همین دلیل چسبندگی بسیار کمی به لایه های زیرین خواهد داشت ولی خوشبختانه می‌توان عنوان کرد که خود این لایه ها به راحتی به یکدیگر می‌چسبند و بنابراین ایجاد چسبندگی بین لایه های پلی پروپیلن به آسانی صورت خواهد گرفت.

از رشته های پلی پروپیلن به منظور تولید چه محصولاتی استفاده می شود؟

• محصولاتی که در تماس مستقیم با مواد غذایی قرار میگیرد: پایداری شیمیایی پلی پروپیلن باعث می‌شود تا ماده ایده آلی برای تولید انواعی از محصولات باشد که در تماس مستقیم با مواد غذایی قرار دارند همانند انواعی از کاسه ها، لوازم و وسایل کاربردی در آشپزخانه. البته بهتر است به یاد داشته باشید که پرینتهای FDM همیشه دارای نواقصی می باشند و ممکن است رشد باکتریایی نیز در این محل ها ایجاد شود. اگر در پی ساخت محصولی هستید که بدین منظور مورد استفاده قرار می گیرد بهتر است که آن را به صورت کامل تمیز نمایید. به طور کلی بهتر است از محصولاتی که با استفاده از روش یاد شده ساخته شده اند به عنوان ظروف غذا برای مدت طولانی استفاده نکنید.
• ابزارهای پزشکی: پلی پروپیلن تا حدی از نظر گرمایی پایدار است که می‌تواند در برابر بخار نیز استیلیزه شود و همین موضوع باعث می‌شود تا برای تولید ابزارهایی که در حوزه پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند گزینه مناسبی باشد. به عنوان مثال می‌توان انواعی ازحفاظ صورت و ماسک ها را نام برد که قبل از استفاده مجدد امکان قرارگیری در اتوکلاو را دارند و به همین روش استریلیزه خواهند شد. دوام بالای پروپیلن نیز به این معناست که امکان استفاده از آن برای دفعات متعددی به وجود خواهد داشت و این در حالی است که یکپارچگی ساختاری خود را از دست نخواهد داد.
• بخش های کاربردی و نمونه ها: پلی پروپیلن از مقاومت بسیاری در برابر ضربه برخوردار بوده و علاوه بر آن به اندازه قوی می باشد که می توان از آن به صورت گسترده ای در حوزه‌های صنعتی بهره برد. محصولاتی که با استفاده از پرینت سه بعدی رشته های این ماده ساخته شده اند نیز می توانند فشار های مکرر و ضربه های ناشی از مصرف طولانی مدت را تحمل نمایند.
• محصولاتی برای محیط خارج از خانه: محصولات ساخته شده از روش پرینت سه بعدی ممکن است در معرض گرما و یا تابش اشعه فرابنفش قرار بگیرند و تمامی این موارد جزو مشکلاتی به شمار می‌آید که ممکن است برای این محصولات به وجودآید اما خوشبختانه پلی‌پروپیلن ها در برابر هر دو مورد یادشده مقاوم هستند. در صورتی که می خواهید محصولات تزئینی را برای فضای خارج از خانه با استفاده از پلی پروپیلن بسازید مطمئن باشید که این مواد بدترین گزینه موجود نخواهد بود.

چگونه از رشته های پلی پروپیلن استفاده کنیم؟

قبل از اینکه بخواهید از رشته های پلی پروپیلن استفاده کنید بهتر است که این بخش را به دقت بخوانید:  ممکن است ماده یاد شده به عنوان یکی از دشوارترین و چالشی ترین موادی باشد که شما تا به حال با آنها کار کرده اید. دلایل بسیار زیادی وجود دارند که عدم شهرت رشته های پلی پروپیلن را مشخص میکنند. اگرچه نمی‌توان عنوان کرد انجام چنین کاری کاملاً غیر ممکن خواهد بود اما این احتمال نیز وجود دارد که انجام فرآیند مورد نظر شما به برنامه ریزی زیادی نیاز داشته باشد و پس از چندین بار شکست به هدف خود برسید. حتی اگر شما به خوبی می دانید که چگونه با پرینتر اکریلونیتریل بوتادین استایرن کار کنید اما تغییر جهت شما به یک رشته مقاوم در برابر گرما همانند پلی پروپیلن ممکن است به ایجاد تغییراتی در پارامترهای پرینتر نیاز داشته باشد. ممکن است نیاز باشد تا شما چندین بار موارد مختلفی را امتحان کنید تا در نهایت بتوانید به نتایج دست یابید که برای شما راضی کننده می باشد.

مترجم: ف.آل احمد