معرفی گرید جدیدی از ABS با جریان‌پذیری بالا برای کاربردهای لوازم خانگی توسط شرکت Ineos
مواد انتخابی برای کاربردهای لوازم خانگی بزرگ در صنایع لوازم و الکتریکی؛ تناسب کامل برای کاربردهای جداره نازک؛ جریان‌پذیری بالا برای فرآورش آسان و در نهایت تولید سریع‌تر.
شرکت Ineos Styrolution یک نوع گرید جدید ABS به عنوان بخشی از خانواده Novodur متعلق به کوپلیمرهای خاص ABS خود را معرفی کرده است. این گرید جدید مواد، Novodur P4XF، با جریان‌پذیری بالا برتری دارد و در عین حال مشخصه تعادل جالب توجه میان جریان‌پذیری و استحکام ضربه ارائه می‌دهد.
خواص این محصول شرکت مذکور، گرید جدید مواد انتخابی برای کاربردهای بزرگ و پیچیده را در صنایع لوازم خانگی و الکترونیکی فراهم می‌سازد و به بهبود اثر رد پای کربن آن‌ها کمک میکند. قطعات بزرگ برای دستگاه‌های تهویه مطبوع، جاروبرقی‌ها و دستگاه‌های قهوه‌ساز تعدادی مثال از کاربردهای هدفمند هستند.
Novodur P4XF جریان‌پذیری بالا نشان می‌دهد- سرعت حجمی مذاب (کیلوگرم۱۰/ درجه سانتی‌گراد۲۲۰)، به میزان (cm3/gr) 60 در (iso 1133) می‌باشد. این به مشتریان اجازه می‌دهد که ابزارهای تولید خود را برای ساخت سریع از طریق کاهش تعداد دریچه‌های تزریق (gates) برای قطعات بزرگ و افزایش تعداد حفره‌ها (cavities) در ابزارهای چند حفره‌ای (multi-cavity tools) بهینه کنند.
Artur Sokolowski، مدیر فروش لوازم خانگی و الکترونیکی EMEA (Europe, Middle East, Africa.)، نظر می‌دهد: Novodur P4XF واقعاً شگفت‌انگیز است. برای قطعات بزرگ، یک جایگزین عالی برای مواد دیگر بسیاری است. بسته به این که مشتریان چه موادی را امروزه استفاده می‌کنند، آن‌ها زمان‌های چرخه سریع‌تر، زمان‌های خنک‌سازی کوتاه‌تر، تاب برداشتن کمتر، استحکام بالاتر، کیفیت سطح و مقاومت در برابر خراش بالاتر و جذب غبار/بار الکترونیک کمتر را تجربه‌خواهند کرد. به علاوه، فشار تزریق کمتر در خصوص دستگاه‌های تزریق کوچک‌تر هنگام استفاده از Novodur P4XF را ممکن می‌سازد.
لینک دریافت فایل دیتاشیت ABS گرید Novodur P4XF
منبع خبر:
https://www.plasticstoday.com/consumer-products/ineos-introduces-high-flow-abs-grade-appliances
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
کاربرد پلاستیک‌ها در لوازم خانگی – بخش اول: پلیمر ABS و کامپاندهای آن
اکریلونیتریل بوتادی‌ان استایرن (ABS)
ساختار شیمیایی و خواص فیزیکی و مکانیکی ABS به صورت زیر است
خواص عمومی ABS
رزین‌های ABS مجموعه‌ای از خواص کاملاً موازنه و متعادل شده را برای قالب‌گیری قطعات با کنترل ابعادی دقیق فراهم می‌آورد به طوری که آن‌ها پرداخت سطح بسیار عالی و در حد مطلوبی دارند، مقاومت آن‌ها در برابر ضربه و نیز ویژگی‌های آب‌کاری فلزی خوبی دارند. رزین‌های ABS به خانواده بسیار گسترده‌ای از پلیمرهای ترموپلاستیک (بسپارهای گرمانرم) تعلق دارند. ABS از طریق ترکیب سه مونومر تولید می‌شود: اکریلونیتریل (AN)، بوتادی‌ان (BD) و استایرن (S). ساختار شیمیایی این مونومرها ایجاب میکند که هر مونومر جزء مهمی از رزین‌های ABS باشد به این معنی که هر مونومر، مسئول تأمین خاصیت ویژه‌ای از رزین‌های ABS است.
پلیمر ABS از نسبت‌های مختلفی از اکریلونیتریل، بوتادی‌ان و استایرن تشکیل می‌شوند. اکریلونیتریل مؤثر بر استحکام کششی، پایداری گرمایی و مقاومت شیمیایی می‌باشد. بوتادی‌ان بر چقرمگی، مقاومت ضربه و خواص دمای پایین تأثیرگذار است در حالی که استایرن مؤثر بر براقیت، صلبیت و فرآیندپذیری می‌باشد. با تغییر نسبت این مؤلفه‌ها، دامنه وسیعی از انواع مواد این مواد به وجود می‌آیند که دارای خواص ضربه‌پذیری بالا و متوسط، و قابلیت آب‌فلزکاری، مقاومت در برابر گرما و براقیت زیاد و کم می‌باشند.
مواد ABS ترکیب متعادلی از چقرمگی، استحکام کششی، پایداری ابعادی، صلبیت و خواص عایق‌کاری الکتریکی را از خود بروز می‌دهند. آن‌ها همچنین خواص ضربه‌پذیری عالی، عمل‌کرد دمایی وسیع و کیفیت سطح فوق‌العاده را دارا می‌باشند. مواد ABS توسط قالب‌گیری تزریقی (قطعات و اجزای یخچال و فریزر)، قالب‌گیری دمشی، اکستروژن (سینی‌های داخل یخچال)، قالب‌گیری اسفنجی و شکل‌دهی گرمایی (آستری در یخچال) فرآیند می‌شوند.
پلاستیک‌های ABS، سامانه‌های دو فازی می‌باشند. استایرن اکریلونیتریل (SAN) فاز پیوسته بستر پایخ یا زمینه (ماتریس) را تشکیل می‌دهد. فاز دوم از ذرات پراکنده شده یا پراکنش یافتته بوتادی‌ان تشکیل شده است که در آن لایه‌ای از SAN بر روی سطح پیوند خورده است. لایه ماتریس اتصال‌دهنده SAN، سبب می‌شود تا دو فاز تشکیل‌دهنده این پلیمر با هم کاملاً سازگار باشند.
تعادل یا موازنه خواص از طریق نسبت مونومرها و به وسیله ساختار مولکولی دو فاز، کنترل می‌شود. پایدارکننده‌ها، روان‌کننده‌ها، رنگین‌کننده‌ها و افزودنی‌های دیگر را می‌توان به سامانه افزود و این مسأله در حالی که تولید ABS را بسیار پیچیده میکند ولی از سوی دیگر انعطاف‌پذیری شگرفی را در طراحی خواص محصول پدید می‌آورد. در نتیجه موفولوژی و ریزساختار بی‌نظیر ABS، صدها محصول محتلف از ABS، بسط و توسعه یافته‌اند که به طور تجاری قابل دسترس می‌باشند. ۱- رزین‌های ویژه قالب‌گیری تزریقی و ۲- رزین‌های مخصوص اکستروژن. اختلاف اولیه میان این دو نوع تجاری، ویسکوزیته حالت مذاب آن‌ها می‌باشد که برای رزین‌های قالب‌گیری تزریقی، ویسکوزیته مذاب به طرز قابل توجه‌ای پایین‌تر است. در هر طبقه از پلیمرهای ABS، گروه‌های متناظری از انواع تجاری وجود دارند. انواع تجاری ABS استاندارد را می‌توان براساس استحکام ضربه‌ای به سه دسته استحکام ضربه‌ای متوسط، بالا و اانواع بسیار محکم در برابر ضربه تقسیم کرد. همچنین انواع ABSهای استاندارد را بر مبنای جلای سطح بنیز می‌توان به ۳ دسته طبقه‌بندی کرد ۱) جلای سطح کم ۲) جلای سطح بالا ۳) جلای سطح بسیار بالا. انواع ویژه ABS شامل موارد زیر می‌باشند. ABS با مقاومت حرارتی بالا، ABS ویژه آب‌کاری، ABS شفاف، ABS به تأخیرانداز شعله و ABS با انواع ساختارهای فومی.
انواع استاندارهای ABS معمولاً با سوختن آخسته (UL-94 HB) درجه‌بندی آزمایش‌گاهی مرجع ویژه صدور مجوز کیفیت، ساخت و فروش موسوم به UL را کسب می‌کنند. مواد به تأخیرانداز شعله در ضخامت‌های in 062/0، (UL-94 V0) و در ضخامت‌های in 125/0، (UL-94 5V) را دارند. در انواع ABS شفاف از MMA (متیل اکریلات) برای ایجاد خاصیت عبور معادل ۷۲% و میزان کدورت یا مه (Haze Leve) برابر ۱۰%، استفاده میکند. آلیاژهای ABS-PVC در انواع با جلای زیاد و با جلای کم ساخته و تولید شده‌اند که تجاری شده و دردسترس می‌باشند. آلیاژهای ABS-PC در انواع قالب‌گیری تزریقی و انواع ویژه آب‌کاری دردسترس می‌باشند. آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت ABS-SMA در انواع تجاری قالب‌گیری تزریقی، اکستروژن و ویژه آب‌کاری دردسترس می‌باشند. آلیاژهای ABS-PA نیز در انواع تجاری شده ویژه قالب‌گیری تزریقی در دسترس می‌باشند.
ABS انتخابی عالی برای استفاده در آلیاژها (Alloys) و مخلوط‌های چند آمیزه (Blends) می‌باشد. وقتی که پلاستیک‌ها با یک‌دیگر ترکیب می‌شوند، ویژگی‌ها و جنبه‌های مثبت هر یک را می‌توان حفظ و نگه‌داری کرد و حتی افزایش داد. در حالی که خصوصیات نامطلوب هر یک را می‌توان کاهش داد.
آلیاژهای ABS-PC و ABS-PVC آلیاژهایی هستند که به خوبی شناسایی شده و بر روی آن‌ها کار شده است و در عمل هم از آن‌ها استفاده می‌شود. نوآوری‌های اخیر آلیاژهای جدید از ABS را نیز معرفی نموده است که عبارتند از ABS-استایرن-مالئیک انیدرید (ABS-SMA) و ABS-پلی‌آمید (ABS-PA).
ABS مزایایی همچون توانایی فرآیند نمودن و ظاهر خوب و قیمت پایین را همراه با ترکیبی متعادل از خواص مهندسی مطلوب با خود به ارمغان آورده است. موازنه خواص، مهم‌ترین ویژگی ABS و آلیاژهای مربوطه به آن می‌باشد.
مزایای ABS
- مقاومت در برابر ضربه (چقرمگی) و خواص صلب، سخت و سفت مطلوب
- خزش پایین
- پایداری ابعادی خوب
- خواص فیزیکی و مکانیکی بالا که استحکام و قدرت بالا را به دنبال دارد.
- پوشش‌های فلزی، چسبندگی عالی را به سطح ABS از خود نشان می‌دهند
- با استفاده از روش‌های ترموپلاستیک متداول، قابل تیدیل است و پلاستیکی است که وزن سبکی دارد.
محدودیت‌های ABS
- ABS در برابر اسیدها مقاوم است (به جز اسیدهای اکسیدکننده غلیظ)، همچنین در برابر قلیاها، نمک‌ها، روغن‌های اساسی و ضروری و محدوده گسترده‌ای از محصولات غذایی و دارویی مقاوم است. ولیکن از طریق بسیاری از حلال‌های شامل کتون و استر، به راحتی تحت حمله قرار می‌گیرد و در مجموع مقاومت آن‌ها در برابر حلال‌های آلی کم است.
- استحکام دی‌الکتریک یا عایقی پایینی دارد یعنی مقاومت آن در برابر عبور الکتریسیته کم است، عایق خوبی نیست.
- تغییر طول یا ازدیاد طول پایینی دارد و کشسان نیست.
- درجه حرارت کاری پیوسته پایین
- با این که خاصیت مکانیکی قطعه نهایی نسبت به رطوبت حساس نیست ولیکن وجود رطوبت در حین فرآیند نمودن می‌تواند منجر به ظهور مشکلاتی در ظاهر قطعه گردد. بیش‌ترین مقدار رطوبت مجاز و مناسب برای قالب‌گیری تزریقی ۰/۲% و برای اکستروژن ۰/۰۳% می‌باشد که می‌توان با استفاده از یک خشک‌کن هوایی رطوبت زدا، در عمل به این مقدار رسید.
به طور کلی پلیمر ABS در ساخت قطعات داخلی یخچال، پنل‌های کنترل لوازم خانگی و آشپزخانه، محفظه (جاروبرقی، غذاساز، چای‌ساز)، آسترهای یخچال، بدنه جاروبرقی، لباس‌شویی و قاب تلویزیون کاربرد دارد. کالاهای خانگی و مصرفی عمده‌ترین کاربردهای ABS است.
کاربردهای ABS در لوازم خانگی
- یخچال‌ها: برای درب‌ها و آسترها و فیلم‌های پلاستیکی که برای نگه‌داری مواد غذایی داخل یخچال از ABS استفاده می‌شود. اکستروژن‌های با مقاومت در برابر ضربه متوسط و انواع تجاری قالب‌گیری شامل ABS شفاف، در ظروف تازه نگه‌دارنده مواد غذایی، نوارهای درزگیر دور یخچال، پایه‌های قفسه، سینی‌های قطعات تبخیرکننده و حفاظ‌های پلاستیکی پایین درب یا در محل اتصال در با زمین استفاده می‌شود.
- بدنه‌های لوازم خانگی کوچک و کاربردهای ابزار برقی: این نوع لوازم و ابزارها شامل موارد زیر می‌باشند: سشوارها، اتوهای سنگی مخصوص فردادن مو، مخلوط‌کن‌ها، درب‌بازکن‌های برقی قوطی کنسرو، قهوه‌سازها، فرآیندکننده‌های مواد غذایی، فن‌ها یا پنکه‌های برقی، جاروبرقی‌ها، دریل‌های برقی، بادبزن‌های ورقه‌ای و پایه‌ها یا نگه‌دارنده‌های ماشین چمن‌زنی.
- کالاهای خانگی: فراپیش‌خوان‌های میز (وسایل یا لوازم خانگی رومیزی)، قسمت‌های مربوط به دور سینک و لوله، واحدهای تهویه مطبوع هوا که در پشت بام نصب شده‌اند.
- قطعات الکترونیکی تجاری و مخصوص مصرف‌کننده: نوارهای ویدئویی، تلویزیون‌ها، تجهیزات صوتی تصویری، بدنه‌های کامپیوترها، چاپ‌گرها و دستگاه‌های کپی.
سایر کاربردها
- خروج یا تخلیه: فاضلاب‌ها، لوله‌های تخلیه، اتصالات لوله و بدنه‌های صافی استخر و زوائد تزئیناتی.
- مخابرات: بدنه‌های گوشی تلفن، گوشی تلفن‌های قابل حمل بدنه‌های ماشین تایپ و کلیدهای صفحه کلید کامپیوتر.
- وسایل و لوازم تفریحی: قالب‌گیری‌های موتورسیکلت، قایق‌ها، هواپیماها، چادرهای ویژه اردوگاه‌ها، چمدان با بدنه سخت و آسترهای دستگاه‌های سردکننده ویژه پیک‌نیک.
- کیف‌های اسناد، جعبه‌های ویژه لوازم آرایش، بسته‌بندی‌های خانگی، اسباب‌بازی‌ها و تجهیزات فتوگرافیک (عکاسی).
از آنجا که ABS هیچ ماده سرطان‌زای شناخته‌شده‌‌ای ندارد نسبتاً بی‌ضرر است و هیچ اثر سوئی بر سلامتی و در ارتباط با قرار گرفتن در معرض ABS وجود ندارد.
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
کاربرد پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر سنتزی در تجهیزات پزشکی
در نیمه اول این قرن، تحقیقات بر روی مواد سنتز شده از اسید گلایکولیک و دیگر اسیدهای آلفا هیدروکسی کنار گذاشته شد زیرا پلیمرهای به دست آمده برای استفاده صنعتی طولانی مدت بسیار ناپایدار بودند. با این حال این ناپایداری منجر به زیست‌تخریب‌پذیری در سه دهه گذشته در کاربردهای پزشکی بسیار مهم بوده است. پلیمرهای تهیه شده از اسید گلایکولیک و اسید لاکتیک کاربردهای زیادی را در صنعت پزشکی پیدا کردند. شروع آن با بخیه‌های زیست‌تخریب‌پذیر بود که برای اولین بار در ۱۹۶۰ تأیید شد.
از آن زمان محصولات متنوع مبتنی بر اسید لاکتیک، اسید گلایکولیک و دیگر مواد شامل پلی‌دی‌اکسانون، کوپلیمرهای پلی‌تری‌متیلن‌کربنات، هموپلیمرهای (ε-caprolactone) و کوپلیمرهای آن برای استفاده به عنوان تجهیزات پزشکی پذیرفته شده‌اند. علاوه بر این موارد تأیید شده، تحقیقات زیادی در مورد پلی‌انیدریدها، پلی‌اورتواسترها، پلی‌فسفاژن‌ها و دیگر پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر ادامه دارد. شکل زیر یک نمونه اولیه درون عروقی از آمیزه پلی‌لاکتاید و تری‌متیلن‌کربنات را نشان می‌دهد.
چرا یک متخصص پزشکی (پزشک) تمایل دارد این مواد تخریب شوند؟
دلایل مختلفی ممکن است وجود داشته باشد اما اساسی‌ترین آن‌ها با خواست پزشک برای داشتن وسیله‌ای است که می‌تواند به عنوان کاشت (ایمپلنت) مورد استفاده قرار گیرد و نیازی به مداخلات جراحی ثانویه برای برداشتن نداشته باشد. در کنار حذف جراحی ثانویه، زیست‌تخریب‌پذیری، ارائه‌دهنده دیگر مزایا است. به عنوان مثال یک استخوان شکسته که با یک ایمپلنت ضد زنگ سخت ثابت شده است، با برداشتن ایمپلنت تمایل به شکست مجدد دارد. از آن جا که تنش توسط فولاد ضد زنگ تحمل می‌شود، استخوان قادر به تحمل بار کافی در طول روند ترمیم نیست. با این حال ایمپلنت تهیه شده از پلیمر زیست‌تخریب‌پذیر می‌تواند به گونه‌ای مهندسی شود که به تدریج بار را به استخوان در حال ترمیم منتقل کند. استفاده هیجان‌انگیز دیگر برای پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر، پتانسیل فوق‌العاده را ارائه می‌دهد که اساس رهایش دارو است (یا به تنهایی به عنوان یک سیستم آزادسازی دارو و یا در ارتباط با عمل‌کرد یک دستگاه پزشکی است). دانشمندان پلیمر طی ۳۰ سال گذشته پیشرفت‌های شگرفی را در زمینه پزشکی و تجهیزات داشته اند. این مقاله بر تعدادی از این تحولات تمرکز میکند. ما همچنین شیمی پلیمرها از جمله سنتز و تخریب را مرور می‌کنیم و توضیح می‌دهیم که چگونه می‌توان خواص را با کنترل‌های سنتزی مناسب نظیر ترکیب کوپلیمر و تجهیزات ویژه برجسته برای فرآیند و جابه‌جایی کنترل کرد و برخی از دستگاه‌های تجاری بر اساس این مواد را مورد بحث قرار دارد.
شیمی پلیمر
پلیمرهای زیست تخریب پذیر می‌توانند طبیعی و یا سنتزی باشند. به طور کلی، پلیمرهای سنتزی مزایای بیش‌تری نسبت به مواد طبیعی ارائه می‌دهند، زیرا می‌توانند طیف وسیع‌تری از خواص و یکنواختی قابل پیش‌بینی‌تری را نسبت به مواد طبیعی به دست آورند. پلیمرهای مصنوعی همچنین منبع قابل اطمینان‌تری از مواد اولیه بدون هیچ گونه نگرانی از ایمنی‌زایی را نشان می‌دهند. جدول زیر خواص پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر رایج را نشان می‌دهد.
معیارهای کلی برای انتخاب یک پلیمر برای استفاده به عنوان یک ماده زیستی، تطابق خواص مکانیکی و زمان تخریب با نیازهای مورد درخواست است (جدول) پلیمر ایدهآل برای یک کاربرد خاص به این گونه تنظیم می‌شود که:
- خواص مکانیکی مطابق با کاربرد دارد و تا زمانی که بافت اطراف ترمیم می‌شود به اندازه کافی مستحکم می‌ماند.
- پاسخ سمی یا التهابی ایجاد نمی‌کند.
- پس از انجام کار (تحقق یافتن هدف) در بدن متابولیزه می‌شود و اثری بر جای نمی‌گذارد.
- به راحتی در شکل محصول نهایی قابل پردازش است.
- ماندگاری قابل قبولی را از خود نشان می‌دهد.
- به راحتی استریل می‌شود.
عوامل مؤثر بر کارایی مکانیکی پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر به خوبی برای دانشمندان پلیمر شناخته شده‌اند و شامل انتخاب منومر، انتخاب آغازگر، شرایط فرآیند و حضور افزودنی می‌شود. این عوامل به نوبه خود بر آب دوستی، بلورینگی، دمای ذوب و انتقال شیشه‌ای، وزن مولکولی، توزیع وزن مولکولی، گروه‌های انتهایی، توالی توزیع (تصادفی در مقابل بلوکی) و وجود منومر باقی مانده یا افزودنی‌ها تأثیر می‌گذارد. علاوه بر این، دانشمند پلیمری که با مواد زیست‌تخریب‌پذیر کار میکند می‌بایست هر کدام از این متغیرها را برای تأثیر آن بر زیست‌تخریب‌پذیری ارزیابی کند. تخریب زیستی با استفاده از پلیمرهای سنتزی که دارای پیوندهای هیدرولیتیک ناپایدار در پیکره خود هستند، انجام شده است. رایج‌ترین گروه‌های عاملی شیمیایی با این مشخصه استرها، انیدریدها، اورتواسترها و آمیدها هستند. ما اهمیت خواص موثر بر زیست‌تخریب‌پذیری را بعداً در مقاله مورد بحث قرار خواهیم داد.
بخش زیر مروری بر پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر سنتزی دارد که در حال حاضر مورد استفاده یا بررسی در بستن زخم (sutures, staples)، دستگاه‌های تثبیت ارتوپدی (پین‌ها، میله‌ها، پیچ‌ها، چسب‌ها و رباط‌ها)، کاربردهای دندان‌پزشکی (بازسازی بافت هدایت شده)، کاربردهای قلبی عروقی (استنت و پیوند) و کاربردهای روده‌ای (حلقه‌های پیوند دهنده) قرار می‌گیرند. بیش‌تر تجهیزات زیست‌تخریب‌پذیر تجاری در دسترس پلی‌استرهایی هستند که از هموپلیمرها یا کوپلیمرهای گلیکولید و لاکتاید تشکیل شده‌اند. همچنین تجهیزاتی ساخته شده از کوپلیمرهای تری‌متیلن‌کربنات و ε-caprolactone و یک محصول بخیه از پلی‌دی‌اکسانون وجود دارد.
پلی گلیکولید (PGA)
پلی گلیکولید ساده‌ترین پلی‌استر آلیفاتیک خطی است. PGA برای توسعه اولین بخیه قابل جذب سنتزی مورد استفاده قرار گرفت که تحت نام Dexon در ۱۹۶۰ توسط Davis و Geck به بازار عرضه شد. منومر گلیکولید از دیمریرزاسیون اسید گلیکولیک سنتز می‌شود. پلیمریزاسیون حلقه‌گشا مواد با وزن مولکولی بالا را تولید میکند که تقریبا ۱% تا ۳% منومر باقی‌مانده حضور دارد (شکل زیر). PGA بسیار بلورین (۴۵% تا ۵۵%) با نقطه ذوب بالا (۲۲۰ تا ۲۲۵) و دمای انتقال شیشه‌ای ۳۵ تا ۴۰ درجه سانتی‌گراد است. به دلیل درجه تبلور بالا در اکثر حلال‌های آلی قابل حل نیست. موارد استثنا حلال‌های آلی فلوئور دار مانند هگزافلوئوروپروپانول هستند. الیاف تهیه شده از PGA استحکام و مدول بالایی از خود نشان می‌دهند و بسیار سفت هستند و به جز شکل بافته شده می‌توانند به عنوان بخیه استفاده شوند. بخیه‌های PGA پس از دو هفته حدود ۵۰% و پس از ۴ هفته استحکام خود را از دست می‌دهند و پس از ۴ تا ۶ ماه به طور کامل جذب می‌شوند. گلیکولید با منومرهای دیگر کوپلیمر شده است تا سختی الیاف حاصل را کاهش دهد.
پلی‌لاکتاید (PLA)
لاکتاید دیمر حلقوی از اسید لاکتیک اسید است که به عنوان دو ایزومر نوری d و I و وجود دارد. l-lactide ایزومر طبیعی است و dl-lactide از آمیزه‌ی d-lactide و l-lactide سنتز شده است. هموپلیمر l-lactide (LPLA) یک پلیمر نیمه بلورین است. این مواد استحکام کششی بالا و ازدیاد طول کمی را از خود نشان می‌دهد و در نتیجه مدول بالایی دارند که آن‌ها را برای کاربردهای باربر مانند تثبیت ارتوپدی و بخیه مناسب‌تر میکند. پلی (dl-lactide) (DLPLA) یک پلیمر بی‌شکل (آمورف) است که توزیع تصادفی از هر دو شکل ایزومری اسید لاکتیک را نشان می‌دهد و بر این اساس نمی‌تواند در یک ساختار بلوری سازمان یافته قرار گیرد. این مواد دارای استحکام کششی کمتر، ازدیاد طول بالاتر و زمان تخریب بسیار سریع‌تر هستند و به عنوان یک سیستم رهایش دارو جذابیت بیش‌تری دارند. پلی (l-lactide) حدود ۳۷% بلورین است. نقطه ذوب حدود ۱۷۵ تا ۱۷۸ درجه سانتی‌گراد و دمای انتقال شیشه‌ای ۶۰ تا ۶۵ سانتی‌گراد دارد. زمان تخریب LPLA بسیار آهسته‌تر از DLPLA است و برای جذب کامل به بیش از دو سال زمان نیاز دارد. کوپلیمرهای l-lactide و dl-lactide تا بلورینگی l-lactide را منقطع کرده و روند تخریب را تسریع کنند.
پلی (ε-caprolactone)
پلیمریزاسیون حلقه‌گشا ε-caprolactone یک پلیمر نیمه بلورین با نقطه ذوب ۵۹ تا ۶۴ درجه سانتی‌گراد و دمای انتقال شیشه‌ای ۶۰- درجه سانتی‌گراد را نتیجه می‌دهد (شکل). این پلیمر به عنوان بافتی سازگار در نظر گرفته شده است و به عنوان یک بخیه زیست‌تخریب‌پذیر در اروپا مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آن جا که هموپلیمر دارای زمان تخریب حدود ۲ سال است، کوپلیمرها سنتز شدند تا سرعت جذب زیستی را تسریع کنند. به عنوان مثال کوپلیمرهای ε-caprolactone با dl-lactide موادی با سرعت تخریب سریع‌تر را نتیجه می‌دهند. کوپلیمر بلوکی ε-caprolactone با گلایکولید موادی با سرعت تخریب سریع‌تر را به دست می‌دهند. این کوپلیمر بلوکی، سختی کم‌تری را در مقایسه با PGA خالص ارائه می‌دهد که به عنوان بخیه تک رشته‌ای توسط شرکت Ethicon با نام تجاری Monacryl فروخته می‌شود.
پلی دی‌اکسانون (یک پلی‌اتر-استر)
پلیمریزاسیون حلقه‌گشا p-dioxanone (شکل) منجر به اولین بخیه سنتزی تک رشته‌ای بالینی آزمایش شده موسوم به PDS (عرضه شده توسط Ethicon) شد. این ماده تقریباً بلورینگی ۵۵% با دمای انتقال شیشه‌ای ۱۰- تا ۰ درجه سانتی‌گراد دارد. این پلیمر می‌بایست در کم‌ترین دمای ممکن فرآیند شود تا از گسست پلیمر به منومر جلوگیری شود. پلی‌دی‌اکسانون هیچ اثر حاد یا سمی در کاشت (ایمپلنت) نشان نداده است. بخیه تک رشته حدود ۵۰% از استحکام اولیه خود را پس از ۳ هفته از دست می‌دهد و طی ۶ ماه جذب می‌شود و این مزیتی نسبت به Dexon و یا محصولات دیگر برای ترمیم تدریجی زخم ایجاد میکند.
پلی (lactide-co-glycolide)
با استفاده از خواص پلی‌گلایکولید و پلی (l-lactide) به عنوان نقطه شروع، کوپلیمریزه کردن این دو منومر برای گسترش دامنه خواص هموپلیمر امکان‌پذیر است (شکل). کوپلیمرهای گلایکولید با پلی (l-lactide) و dl-lactide برای تجهیزات و کاربرد رهایش دارو توسعه یافته‌اند. توجه به این نکته ضروری است که بین ترکیب کوپلیمر، خواص مکانیکی و خواص تخریب مواد رابطه خطی وجود ندارد. به عنوان مثال یک کوپلیمر حاوی ۵۰% گلایکولید و ۵۰% dl-lactide از هریک از هموپلیمرها سریع‌تر تخریب می‌شوند (شکل). کوپلیمرهای l-lactide با ۲۵ تا ۷۰% گلاکولید آمورف هستند؛ دلیل آن قطع نظم زنجیره پلیمر توسط منومر دیگر است. یک کوپلیمر حاوی ۹۰% گلایکولید و ۱۰% l-lactide توسط Ethicon به عنوان یک بخیه قابل جذب تحت نام تجاری Vicryl توسعه داده شد. طی ۳ الی ۴ ماه جذب شده اما کمی زمان ماندگاری بیش‌تر دارد.
شکل بالا نیمه عمر هموپلیمرهای PGA و PLA و کوپلیمرهای آن را در بافت موش کاشته شده را نشان می‌دهد.
کوپلیمرهای گلایکولید با تری‌متیلن‌کربنات (TMC) که پلی‌گلیکونات نامیده می‌شود (شکل) هم به صورت بخیه (Maxon توسط Davis و Geck ) و پیچ و مهره (Acufex Microsurgical, MA) تهیه شده است. به طور معمول به صورت کوپلیمرهای بلوکی A-B-A در نسبت گلایکولید:TMC 1:2 با بلوک مرکزی گلایکولید-TMC (B) و بلوک‌های انتهایی گلایکولید خالص (A) تهیه می‌شوند. این مواد انعطاف‌پذیری بهتری نسبت به PGA خالص داشته و تقریباً در ۷ ماه جذب می‌شوند. گلایکولید همچنین با TMC و p- dioxanone (Biosyn توسط United States Surgical corp, Norwalk,CT) پلیمریزه شده است تا یک بخیه ترپلیمر را ایجاد کند که طی مدت ۳ تا ۴ ماه جذب می‌شود و در مقایسه با الیاف PGA خالص سختی کاهش یافته را ارائه می‌دهد.
سایر پلیمرهای در حال توسعه
در حال حاضر، تنها دستگاه‌های ساخته شده از هموپلیمرها یا کوپلیمرهای گلایکولید، لاکتیک، کاپرولاکتون، پارا دی‌اکسانون و تری‌متیلن‌کربنات برای بازاریابی توسط FDA ترخیص شده‌اند. با این حال تعدادی از پلیمرهای دیگر برای استفاده به عنوان مواد برای تجهیزات زیست تخرب پذیر در حال بررسی هستند. علاوه بر سازگاری آن‌ها برای مصارف پزشکی، پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر نامزدهای بسیار خوبی برای بسته بندی و سایر کاربردهای مصرفی هستند. تعدادی از شرکت‌ها در حال بررسی روش‌هایی برای ساختن پلیمرهای زیست تخریب پذیر کم هزینه هستند. یکی از روش‌های مهندسی زیستی سنتز پلیمرها با استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای تولید پلی استرهای ذخیره کننده انرژی است. دو نمونه از این مواد پلی‌هیدروکسی‌بوتیرات (PHP) و پلی‌هیدروکسی‌والرات (PHV) که به صورت تجاری به عنوان کوپلیمر با نام Biopol (Monsanto Co., St. Louis ) در دسترس هستند و برای استفاده در تجهیزات پزشکی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند (شکل). هموپلیمر PHP بلوری و شکننده است، در حالی که کوپلیمرهای PHP با PHV بلورینگی کمتر، انعطاف‌پذیری بیش‌تر داشته و فرآیند آن‌ها آسان‌تر است. این پلیمرها معمولاً برای زیست‌تخریب‌پذیری نیاز به حضور آنزیم‌ها دارند اما می‌توانند در طیف وسیعی از محیط‌ها تجزیه شوند و برای چندین کاربرد زیست پزشکی در نظر گرفته می‌شوند.
استفاده از پلیآمینواسیدهای سنتزی به عنوان پلیمر برای تجهیزات زیست پزشکی با توجه به موجود گسترده آن‌ها در طبیعت، انتخاب منطقی به نظر می‌رسد. با این حال در عمل پلیآمینواسیدهای خالص به دلیل بلورینگی بالا و همچنین دشوار شدن فرآیند آن‌ها و در نتیجه تخریب نسبتاً آهسته کاربرد چندانی پیدا نکردند. با توجه به آنتی‌ژنی بودن پلیمرها با بیش از ۳ اسید آمینه در زنجیره، آن‌ها برای استفاده در محیط In Vivo نامناسب میکند. برای برطرف‌‌سازی این مشکلات پلیآمینواسیدهای اصلاح شده با استفاده از مشتقات تیروسین سنتز شده است. به عنوان مثال پلی‌کربنات‌های مشتق شده از تیروسین موادی با استجکام بالا هستند که ممکن است به عنوان ایمپلنت‌های ارتوپدی سودمند باشند. همچنین امکان کوپلیمریزه پلی‌آمینواسیدها برای اصلاح خواص آن‌ها وجود دارد. دسته‌ای که بیش‌تر مورد تحقیق قرار گرفتند پلی‌استرآمیدها هستند.
جستجوی پلیمرهای جدید برای رهایش دارو ممکن است پتانسیل کاربرد در دستگاه‌های پزشکی را نیز داشته باشد. در رهایش دارو دانشمند فرمولاسیون نه تنها به پایداری ماندگاری دارو بلکه به پایداری پس از کاشت نیز توجه دارد، خصوصاً زمانی که دارو ممکن است ۱ تا ۶ ماه یا حتی بیش‌تر در ایمپلنت بماند. در مورد داروهایی که از نظر هیدرولیتیک ناپایدار هستند، ممکن است پلیمری که آب جذب میکند منع مصرف داشته باشد. محققان ارزیابی پلیمرهای آب‌گریز بیش‌تری را آغاز کردند که با فرسایش سطح نسبت به تجزیه هیدرولیتیک توده تخریب می‌شوند. دو دسته از این پلیمرها پلی‌انیدریدها و پلی‌ارتواسترها هستند. پلی‌انیدریدها از طریق دی‌هیدراسیون مولکول‌های دی‌اسید به وسیله پلیمریزاسیون تراکمی مذاب سنتز شده اند (شکل).
زمان تخریب را می‌توان با توجه به آب‌گریزی منومر از روز تا سال تنظیم کرد. مواد در درجه اول از طریق فرسایش سطح تخریب می‌شوند و سازگاری عالی در بدن دارند. تاکنون آن‌ها فقط برای فروش به عنوان یک سیستم تحویل دارو تأیید شده‌اند. محصول Gliadel که برای رهایش داروی شیمی درمانی BCNU در مغز طراحی شده است در سال ۱۹۹۶ مجوز قانونی دریافت کرده و توسط شرکت Guilford Pharmaceuticals (Baltimore) تولید می‌شود. پلی‌ارتواسترها برای اولین بار در سال ۱۹۷۰ توسط Alza Corp (Palo Alto, CA) و SRI International (Menlo Park, CA) در جستجوی پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر سنتزی برای کاربردهای رهایش دارو مورد بررسی قرار می‌گرفت (شکل).
این مواد چندین نسل بهبود را پشت سر گذاشتند و اکنون می‌توانند در دمای اتاق بدون تشکیل محصولات جانبی تراکمی پلیمریزه شوند. پلی ارتواسترها آب‌گریز هستند و دارای پیوندهای هیدرولیتیک هستند که با اسید حساس است اما در بنیاد پایدار است. آن‌ها با فرسایش سطح تجزیه شده و نرخ تخریب را می‌توان با ترکیب مواد کمکی اسیدی یا پایه کنترل کرد.
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
ماسک سه لایه پزشکی S/M/S و فرآیند تولید آن
ماسک پزشکی شامل سه لایه است. این لایه‌ها عبارتند از: دو لایه جانبی تهیه شده از منسوج بی‌بافت پلی‌پروپیلن با تکنولوژی Spunbond و یک لایه میانی ساخته شده از منسوج بی‌بافت پلی‌پروپیلن با تکنولوژی Meltblown که بر روی هم لمینیت شده است.
لایه Meltblown
لایه Meltblown با قابلیت ذخیره بار الکتریسته ساکن به عنوان مانعی در برابر عبور ذرات عمل میکند و در فضای بین دو لایه Spunbond قرار گرفته است. این لایه یکی از قسمت‌های مهم در ماسک می‌باشد که نقش فیلتر را ایفا میکند. لایه Meltblown از فیلامنت‌های منقطع پلی‌پروپیلن تولید می‌شود. ظرافت هر یک از این فیلامنت‌ها ۱ تا ۵ میکرون است. همین ویژگی باعث افزایش ویژگی نفوذ‌ناپذیری می‌شود. لایه Meltblown در ماسک به عنوان کاغذ فیلتر هم شناخته می‌شود. البته منظور از کاغذی بودن، یک لایه خشک و غیر منعطف نیست. بلکه این لایه نرم و انعطاف‌پذیر است.
لایه Meltblown نوعی پارچه بافته نشده با الیاف‌های فوق‌العاده ریز است. این محصول کرکی و نرم، می‌تواند روغن و میکروب‌ها را در خود جذب کند. در عین حال تنفس را سخت نمی‌کند. پس هم‌زمان با فیلتر کردن هوا، می‌تواند اکسیژن مورد نیاز را به سمت مجاری تنفسی عبور دهد.
تفاوت بین Meltblown و دیگر منسوجات نبافته در درجه نرمی، پوشاندگی، شفافیت، تخلخل و به طور کلی در اندازه تارها است. از بارزترین خصوصیات این نوع پارچه‌ها ظرافت الیاف و قدرت نفوذ ناپذیری بالا در برابر مایعات می‌باشد. پلیمرهای مستقر شده باید جریان ذوب زیادی ایجاد کنند که بتوان به راحتی آن‌ها را کشید تا الیاف ریز تولید کنند. ویسکوزیته از ۱۵۰۰-۳۰۰ گرم در ۱۰ دقیقه متفاوت است.
Meltblown فرآیندی است برای تولید شبکه‌های الیاف‌دار یا کالاهای که مستقیماً از پلیمرها یا رزین ها با استفاده از هوا با شتاب بالا یا نیروی مشخص دیگری برای باریک کردن تارها . فرآیند Meltblown یکی از جدیدترین و آخرین پیشرفت‌های فرآیندهای بدون بافت است. این فرآیند منحصربه‌فرد است زیرا تقریباً به طور انحصاری برای تولید میکروفیبرها نسبت به فیبرهایی با اندازه معمولی فیبرهای پارچه‌ای بیش‌تر به کار برده می‌شوند. قطر میکروفیبرهای Meltblown معمولاً در دامنه ۱ تا ۵ میکرون می باشد. اگر چه آن‌ها ممکن است به کوچکی ۰٫۱ میکرون و به بزرگی ۱۰ تا ۱۵ میکرون باشند.
Meltblown منسوج بی‌بافتی است که از پلی‌پروپیلن با شاخص ذوب بالا ساخته شده است. این پارچه از الیاف متقاطع زیادی تشکیل شده است که در جهت‌های تصادفی روی هم چیده شده اند. قطر فیبر از ۰٫۵ تا ۱۰ میکرون است و قطر فیبر حدود ۱/۳ قطر مو است.
برای تولید ماسک‌های استاندارد برای کادر پزشکی و سایر کارکنان در محیط‌های آلوده (پتروشیمی، صنایع سیمان، فولاد، آزمایشگاهها) از این لایه نیز استفاده می‌شود. در واقع از دیگر ویژگی‌های لایه Meltblown ماسک، مقاومت آن در برابر مواد شیمیایی است. به طوری که این لایه علاوه بر فیلتر کردن میکروب‌ها، مانع از ورود آلاینده‌های شیمیایی به داخل مجاری تنفسی می‌شود.
لایه Spunbond
دو لایه Spunbond مانند اَلَک عمل می‌کنند و به صورت فیزیکی مانع عبور ذرات و ویروس‌ها می‌گردد.
Spunbond منسوجات از جنس پلی‌پروپیلن است. خاصیت و کیفیت آن در حد مصرف یک‌باره است. از این پارچه به عنوان پارچه یک‌بار مصرف، لایه سوزنی، نبافته Spun و نبافته نیز یاد می‌شود. اشتباهی که در مورد این محصول وجود دارد این است که اغلب تصور می‌کنند Spun یک نوع پارچه است. Spunای که در ماسک سه بعدی و دیگر ماسک‌های یک‌بار مصرف به کار می‌رود از الیاف پِرِس تهیه می‌شوند.
مشکل اصلی ماسک‌های یک‌بار مصرف Spun که دو لایه هستند، نفوذپذیری آن‌هاست. لایه Spun آب‌دوست است و با چند بار گریز از آب، رطوبت را جذب میکند اما رطوبت به برخورد به لایه Meltblown دفع می‌شود و اجازه عبور پیدا نمی‌کند. البته باید اشاره کرد که لایه های Spunbond آنتی یووی و آنتی باکتریال هستند و به ماسک لطافت می‌دهند تا ماسک زدن برای مصرف کننده آزار دهنده نشود.
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
تحول بازار محافظت از چشم توسط ترموپلاستیک‌‌های شرکت Epolin
قلم‌های لیزری می‌توانند توجه خلبانان و پرسنل نیروی انتظامی را منحرف کنند در حالی که باعث آسیب چشم موقت یا دائمی می‌شوند. شهروندان خصوصی و سازمان‌های دولتی نسبت به قبل عینک محافظ لیزری مرغوب‌تر خریداری می‌کنند. هنگام عرضه یک عینک محافظ لیزری، باید چهار عامل اساسی را در نظر داشته باشید.
قلم‌های لیزری به رنگ قرمز، آبی و سبز رنگ به صورت جهانی برای خرید در دسترس هستند. عینک محافظ لیزر با جذب یا مسدود کردن طول موج انتشار لیزر از فرد محافظت میکند. همچنین یک موضوعی را باید در نظر گرفت چه آن‌ها بخواهند یک چه بیش‌تر از رنگ سه رنگ لیزر را با عینک انتخاب شده جذب کنند. Epolin می‌تواند به انتخاب فرمول صحیح کمک کند.
عینک‌های محافظ لیزری باید بالاترین میزان عبوردهی نور مرئی را در طول روز و شب فراهم کنند و همچنین مقدار مناسبی از محافظت در برابر لیزر را بدون جلوگیری دید بیننده ارائه دهند. هیچ کس نمی‌خواهد بینایی خود را از دست بدهد، بنابراین توجه باید به انتخاب یک ماده جذب‌کننده لیزری مرغوب از یک شرکت معتبر و پیشرو در زمینه فنی معطوف شود.
از سال ۱۹۸۳ Epolin مواد با بالاترین کیفیت را برای برآوردن نیازهای تولیدکننده عینک محافظ لیزری، با رنگ‌های Epolight یا قرص‌های Luminate تولید کرده است.
Epolight Dyes: این محصولات به عنوان فیلترهای cut-on نزدیک اشعه مادون قرمز یا فیلترهای band-pass طول موج بلند شناخته می‌شوند. آن‌ها برای مسدود کردن اشعه فرابنفش و عبوردهی نور مرئی نور NIR طراحی می شوند.
Luminate Pellets: به سفارش مشتری جهت برآورده کردن چگالی نوری ویژه و الزامات عبوردهی نور از نمونه‌های تولیدی اولیه از طریق تقاضای تولید ماده ترکیب می‌شود.
تیم فنی Epolin جهت بحث راجع به الزامات خاص جذب لیزر یا هرگونه سوال دیگر در مورد عینک محافظ لیزری در دسترس است.
منبع خبر:
https://www.medicalplasticsnews.com/news/medical-plastics-device-news/epolin-thermoplastics-change-the-eye-protection-game
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
باورنکردنی! پلاستیک خوراکی؟
برندگان جایزه Future Insight امسال، که با ۱ میلیون یورو در بودجه تحقیقاتی برگزار شد، در حالی که پلاستیکهایی که عمرشان به پایان رسیده است به غذای خوراکی تبدیل می‌شود. اما این مفهوم جدید نیست.
مقاله‌ای در شماره July 14 مجله Wall Street، تحت عنوان “پژوهش خوراکی ساختن پلاستیک جایزه را می‌برد”، یک زوج از محققان را که از میکروب‌ها و مواد شیمیایی برای تجزیه کردن پلاستیکهایی که عمرشان به پایان رسیده است و تبدیل آن‌ها به غذای خوراکی استفاده می‌کردند، مورد بررسی قرار داد. در حقیقت، مفهوم پلاستیک‌های خوراکی در مورد آزمایشگاههای زیست مهندسی دانشگاهی و شرکت‌های نوپا برای تقریباً ۱۰ سال مطرح بوده است.
نزدیک‌ترین موضوع خبری که پیدا کردم در Fast Company در تاریخ March 25 2014 منتشر شد. این خبر Ooho را “ظرفی که آب را در غشای دوگانه با استفاده از” کروی سازی” نگه می‌دارد توصیف کرد، روش شکل‌دهی مایعات به شکل کره اولین بار در سال ۱۹۴۶ در آزمایشگاهها اجرایی شد.” بنابراین، این ایده حتی از من قدیمی‌تر است! Ooho توسط سه دانشجوی طراحی صنعتی مستقر در لندن تولید شد.
لیستی از ۱۸ اختراع بستهبندی مواد غذایی جایگزین، بسیاری از آن‌ها خوراکی هستند، در شماره ۲۴ May 2018، نشریه Food Tank منتشر شد. به طرز عجیبی، Ooho در این لیست نبود، اما آن طیفی از بستهبندی خوراکی جذاب و کارد و چنگال ارائه داد. آن‌ها شامل Apeel بودند، تولید شده توسط Apeel Science، ماده مشتق شده از گیاه در پوست میوه و پوست غلات یافت شد که می‌تواند میوه‌ها و سبزیجات را پوشش دهد تا ماندگاری آن‌ها افزایش یابد. Coolhaus مستقر در لس‌آنجلس ساندویچ‌های بستنی خود را در یک کاغذ بستهبندی ویفر سیب‌زمینی خوراکی می‌پیچد. غلاف‌های محلول در آب که توسط Poppits، یک شرکت نوپای مستقر در فلوریدا، ساخته شده است، آن‌ها برای کمک به کاهش نیاز به تیوب‌ها و کلاهک‌های پلاستیکی خمیردندان طراحی شده‌اند. حذف تیوب‌های خمیردندان از حدود سال ۲۰۱۶ به صورت ایده بوده است و گزینه‌های متعدد در این کارها در شرکت‌های مختلف از جمله صاحبان برندهای بزرگ هستند. به نظر می‌رسد جلبک دریایی به عنوان یک ماده پایه بستهبندی خوراکی بسیار محبوب است، اما البته جلبک دریایی همان طور که هست قابل خوردن می‌باشد.
دو مورد دیگر مورد توجه من قرار گرفتند. یکی از آن‌ها Tomorrow Machine است، توسعه‌دهندگان This Too Shall Pass، که در آن این بسته‌بندی‌ها همان طول عمر را دارند در حالی که محتویات را آن‌ها نگه می‌دارند. یکی از نمونه های ذکر شده در Food Tank بستهبندی خوراکی برای روغن تهیه شده از شکر پوشش داده شده با موم است که ترک‌ها مانند تخم مرغ باز و سپس زیر آب ذوب می‌شود. مورد دیگر WikiCells است، پوست‌های خوراکی که مواد غذایی یا مایعات را در یک مانع محافظ با استفاده از “ذرات غذای طبیعی توسط یون‌های مغذی کنار هم نگه داشته می‌شوند” محصور می‌کنند تا یک پوست کاملاً خوراکی به عنوان جای‌گزینی برای بستهبندی پلاستیکی فراهم آورند.
جدیدترین اختراع از کالج مهندسی Grainger دانشگاه Illinois Urbana-Champaign برآمده است، جایی که استاد زیست مهندسی Ting Lu با جایزه Future Insight 2021 به همراه Stephen Techtmann ، دانشیار علوم زیستی در دانشگاه فنی میشیگان مواجه شد. به آن‌ها ۱ میلیون یورو (۱٫۱۹ میلیون دلار) برای بودجه تحقیقاتی از طرف Merck KGaA، یک شرکت علم و فناوری که در بخش‌های بهداشت، علوم زندگی و الکترونیک فعالیت میکند، اهدا شد. دفتر مرکزی این شرکت در Darmstadt، آلمان است. بخش آمریکایی آن با نام EMD Group پیش می‌رود.
به گفته مرک، برندگان Future Insight Prize “یک فن‌آوری پیشگامانه با پتانسیل تولید منبع غذایی ایمن و پایدار در حالی که آسیب‌های زیست‌محیطی مرتبط با زباله های پلاستیکی و روش‌های سنتی کشاورزی را کاهش می‌دهد” ایجاد کردند. Lu و Techtmann به خاطر کارشان شناخته می‌شوند، که از میکروب‌ها و مواد شیمیایی برای از بین بردن پلاستیکهایی که طول عمرشان به پایان رسیده است و تبدیل آن‌ها به غذای خوراکی استفاده می‌کنند.
تحقیقات Lu در Illinois در مورد زیست‌شناسی سنتز میکروبی متمرکز است. Lu گفت: “در حالی که آزمایش را با مدل‌سازی ترکیب میکند، آزمایش‌گاه من از مدارهای ژنی مهندسی شده را برای برنامه‌ریزی کارکردهای سلول میکروبی برای انواع کاربردهای جدید بیوتکنولوژی، مانند تولید مواد غذایی در این مورد، بهره می‌گیرد.”
اطلاعات Merck گفت: Techtmann یک میکروبیولوژیست محیطی است که جوامع میکروبی را در محیط‌های مختلف طبیعی بررسی میکند. آزمایش‌گاه وی مطالعه میکند چگونه جوامع میکروبی پیچیده می‌توانند برای کارکردهای جالب صنعتی همکاری کند.
Lu و Techtmann با دریافت این جایزه، قصد دارند تحقیقات خود را در زمینه امکان‌پذیر ساختن یک راه حل کاملاً بیولوژیکی برای تبدیل پلاستیک PET، تقویت ایمنی زیستی و محتویات ارتقاء سلامت مواد غذایی و گسترش بیش‌تر فناوری به پلاستیک های دیگر یا انواع دیگر زباله برای تولید مواد غذایی ادامه دهند.
Lu در مقاله ۱۴ July به Wall Street Journal گفت: “پلاستیک مخلوطی از عناصر مختلف شامل کربن، اکسیژن، هیدروژن است. غذا از لحاظ شکل ظاهری آن یک نوع کاملاً متفاوت از مواد است. اما از دیدگاه شیمیایی، از کربن، اکسیژن، هیدروژن و سایر عناصر نیز تشکیل شده است. “
همه این آزمایشات در طول سال‌ها ثابت میکند که پلاستیک سمی نیست، همان طور که دوست خوب و همکار صنعت ماAllan Griff همیشه به ما یادآوری میکند. این واقعیت که ما می‌توانیم از گیاهان و مواد غذایی بستهبندی پلاستیکی بسازیم و سپس بستهبندی را بخوریم، به ما یادآوری میکند که همه چیز روی زمین از همان انواع عناصر به طور طبیعی در حال وقوع ساخته شده است.
برخی از نوآوری‌های شگفت‌انگیز وجود دارد که از آزمایشگاههای زیست‌مهندسی دانشگاهی و شرکت‌های نوپا به ظهور می‌آید. اکنون این چالش واقعی اتفاق می‌افتد- پیشرفت این نوآوری‌ها در محصولاتی که می‌توانند توسط میلیون‌ها نفر در سراسر جهان استفاده شود. من یه حسی دارم- اگرچه من وقت نداشته‌ام که آن را تحقیق کنم – که این ۱۸ شرکت که سه سال پیش در Food Tank ذکر شده‌اند ممکن است هنوز با آن مشکل خاص در حال دست و پنجه نرم کردن باشند و در بهترین حالت یک بازار هدف متمرکز (جاویژه niche) پیدا کرده‌اند. همان طور که دائماً به من یادآوری می‌شود، این کار صبر و پول می‌گیرد.
مبع خبر
https://www.plasticstoday.com/packaging/incredible-edible-plastic
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
۱۰ مزیت استفاده از پلاستیک نسبت به فلزات
Peter Jacobs، مدیر ارشد بازاریابی در CNC Masters، به MPN گزارش می‌دهد که چرا تولیدکنندگان ابزار پزشکی باید فلزات را به نفع رزین‌های پلاستیکی جدید کنار بگذارند.
تولید تجهیزات پزشکی باید شامل استفاده از مواد یک‌بار مصرف باشد تا از بروز عفونت جلوگیری کند. علاوه بر این، آن‌ها ملزم هستند که تطبیق پذیری فوق‌العاده‌ای را ارائه دهند و در عین حال مقرون به صرفه هستند. زمانی که این موارد انجام می‌شود، پلاستیک‌ها می‌توانند به عنوان یک جایگزین عالی برای فلزات عمل کنند.
پلاستیک‌ها یک‌بار مصرف، شکل‌پذیر، بادوام و مقرون به صرفه هستند و می‌توانند از تجهیزات ساخته شده از فولاد، سرامیک یا شیشه بهتر عمل کنند. در اینجا برخی از مزایای استفاده از این ماده ارزان و بادوام در دستگاه‌های پزشکی ارائه شده است:
- زبان طراحی انعطاف‌پذیر (Flexible design language)
پلاستیک ها با استفاده از رزین‌های مختلف به وجود می‌آیند. اگرچه هر رزین پلاستیکی خواص منحصر به فردی از خود نشان می‌دهد، اما همه پلیمرهای پلاستیکی محصول در واقع انعطاف‌پذیری بیش‌تری نسبت به فلزات ارائه می‌دهند.
ساخت دستگاه‌های پزشکی شامل طراحیهای پیچیده، هندسه و بافت‌های پیچیده است که باعث می‌شود پلاستیک‌ها یک گزینه کاربردی‌تر باشند.
تولیدکنندگان معمولاً از ماشین‌آلات کنترل عددی کامپیوتری (CNC) برای ساخت دستگاه‌های پزشکی با ساختارهای پیچیده و طراحیهای جذاب از نظر زیبایی استفاده می‌کنند. از آنجا که اکثر دارندگان مغازه‌ها در مقیاس کوچک یا متوسط کار می‌کنند، دستگاه‌های آسیابی کوچک برای حصول تطبیق پذیری، ایدهآل در نظر گرفته می‌شوند در حالی که فضای جزئی‌ای را اشغال می‌کنند.
آخرین تکنیک‌ها مانند قالب‌گیری تزریقی پلاستیک، طراحیهای قالب در حال توسعه و قطعات با هندسه‌های پیچیده را تسهیل میکند، در حالی که کارآیی فوق‌العاده را ارائه می‌دهد که با فلزات رقابت میکند. پلاستیک‌ها نه تنها به راحتی قالب‌پذیر هستند، بلکه آن‌ها استحکام و مقاومت مانند-فلز نیز دارند.
- گندزدایی راحت (Convenient sterilisation)
ابزارهای جراحی ساخته شده از پلاستیک‌های پزشکی برای یک بار استفاده ایدهآل هستند، زیرا مصرف آن‌ها از گسترش عفونت‌های مهلک جلوگیری میکند. اما فناوری‌های مدرن به ایجاد پلاستیک‌های خاص ضد میکروبی که در دستگاه‌های پزشکی استفاده می‌شوند، کمک کرده‌اند. این سطوح ضد میکروبی خاص علی‌رغم عدم گندزدایی منظم در دفع و از بین بردن سموم مؤثر هستند.
- کارآسایی افزایش یافته (Enhanced ergonomic)
پلاستیک از فلز سبک‌تر است، بنابراین ساخت وسایل پزشکی از پلاستیک وزن آن‌ها را در یک حداقل حفظ میکند. این وزن کاهش‌یافته سطح راحتی دستگاه‌ها و ابزارها برای کارشناس پزشکی را افزایش می‌دهد و خستگی را در حین جراحی‌ها به حداقل می‌رساند.
پلاستیک نیز به راحتی قابل تنظیم است در حالی که قابلیت طراحی قابل توجه بیش‌تری نسبت به فلزات ارائه می‌دهد. این ماده در رنگ‌ها، تکمیل‌های سطحی و بافت‌ها مختلف موجود است که کاربرپسند بودن آن را افزایش می‌دهد.
پیشرفت‌های فنی در کامپوزیت‌های پلاستیکی به تولید محصولات ترموپلاستیک کمک کرده است که عمل‌کردی معادل با فلزات در حیطه‌هایی نظیر استحکام به وزن / سختی دارند.
- ایمنی (Safety)
پلاستیک پزشکی مقاوم در برابر شکستن و غیر قابل نفوذ است که آن را یک راه حل برجسته برای جابه‌جا کردن ایمن مواد زیستی خطرناک می‌سازد و از گسترش عوامل بیماری‌زای کشنده جلوگیری میکند. پلاستیک‌های پزشکی جهت ساخت پوشش‌های ضد دست‌کاری شونده نیز استفاده می‌شوند تا نقش خطا را در تجویزهای پزشکی بیمار حذف کنند.
- قابلیت بازیافت (Recyclability)
پلاستیک‌ها قابل استفاده مجدد هستند در حالی که آن‌ها در مقایسه با فلزات مزیت قابل توجهی می‌‌بخشند. پلاستیک‌های مصرفی می‌توانند چندین بار ذوب شوند و مورد استفاده مجدد قرار بگیرند در حالی که آن‌ها انتخاب اقتصادی برای صاحبان صنایع است. برعکس، قطعات فلزی، یک‌بار که تخریب شدند، باید کنار گذاشته و با قطعات جدید مبادله شوند.
پلاستیک‌ها همچنین می‌توانند بازیافت و برای تولید اجزای سازنده جدید استفاده شوند. این مزیت همچنین به کاهش زمان صرف شده برای تأمین مواد جدید برای تولید کمک میکند.
- مقرون به صرفه از نظر اقتصادی (Economically efficient)
رزین‌های پلاستیکی در مقایسه با فلزات نسبتاً مقرون به صرفه هستند، در درجه اول به این دلیل که اساساً هزینه‌های تولید قطعات پلاستیکی ارزان‌تر از نمونه‌های فلزی آن‌ها هستند.
صرف نظر از حجم قطعات مورد نیاز در طول چرخه تولید، پلاستیک‌ها مقرون به صرفه‌تر هستند و در بخش پزشکی مزایای برابر ارائه می‌دهند.
علاوه بر این، پلاستیک‌ها به دلیل سبک بودن و مصونیت در برابر تهاجم شیمیایی و خوردگی، از لحاظ اقتصادی برای انباشتن و حمل با کشتی نسبت به فلزات مقرون به صرفه هستند. پلاستیک‌های مدرن امروزی پایداری قابل توجهی را ارائه می دهند که احتمالات آسیب‌دیدگی آن‌ها در هنگام حمل و نقل را کاهش می‌دهد در حالی که علاوه بر این از هزینه‌های اضافی جلوگیری می‌کنند.
- گیرایی زیبایی‌شناختی (Aesthetic appeal)
قالب‌گیری تزریقی به استانداردهای زیبایی‌شناختی رایج پای‌بند است. این استانداردها حکم میکند که دستگاه‌های پزشکی تولید شده از نظر زیبایی‌شناختی خوشایند هستند که جایگزین منظر سازمانی شوند.
فرآیند تزریق به طور مستقیم پلاستیک‌ها را رنگ میکند و به حصول شفافیت طبیعی کمک میکند. این فرآیند با استفاده از کدگذاری رنگ، شناسایی را ساده‌تر می‌سازد و جذابیت محصولات را افزایش می‌دهد.
قالب‌گیری تزریقی پلاستیک محصولات نهایی را تولید میکند که مجموعه‌ای متمایز از کارکرد را در حوزه پزشکی ارائه می‌دهد. مزایای استفاده از دستگاه‌های پزشکی به صورت تزریقی قالب‌گیری شده؛ سازگاری، در دسترس بودن، ارزش زیبایی‌شناختی و هزینه‌های کاهش‌یافته مقیاس بندی‌شده آن‌ها را دربردارد.
- طول عمر بیش‌تر (Greater life span)
اگرچه فلزات عمر طولانی دارند، اما آن‌ها برای تخریب شیمیایی و جوی مستعد هستند، بنابراین در حالی که طول عمر آن‌ها را کاهش می‌دهد. در مقابل، پلاستیک‌ها در برابر حملات فیزیکی، شیمیایی، آب و هوایی و محیطی بسیار مقاوم هستند و بنابراین مقاومت بیش‌تر و طول عمر طولانی‌مدتی را فراهم می‌کنند.
- سازگاری بهتر (Better compatibility)
دستگاه‌های پلاستیکی تولید شده از قالب‌گیری تزریقی سازگاری بالاتری با دستگاه‌های تصویربرداری و اشعه X نسبت به فلزات دارند. آن‌ها به دلیل نفوذ عمیق‌تر اشعه X، مشاهده دقیق‌تر استخوان‌ها را امکان‌پذیر می‌کنند. نتایج تصویربرداری حاصل از دستگاه‌های پلاستیکی دقیق‌تر از فلزات است زیرا مغناطیس دستگاه‌های MRI را مختل نمی‌کنند.
- مزایای زیست‌محیطی (environmental benefits)
در مقایسه با فلزات، ابزارهای پلاستیکی یک‌بار مصرف گزینه پایدار ارجح هستند. شرکت‌ها دریافته‌اند که رد پای کربن از ابزارهای یک‌بار مصرف حداقل است و می‌تواند در حصول میزان صفر خالص نسبت به میانگین انتشار سالانه یکسان CO2 از بیمارستان‌هایی که از ابزارهای فلزی مرسوم استفاده میکند، کمک کنند.
به عنوان مثال، قالب‌گیری تزریقی، بخشی از فرآیند تولید انبوه که پلاستیک را می‌سازد، در مقایسه با تولید فلز، حداقل مواد اسقاطی را پشت سر می‌گذارد. این فرآیند همچنین نیاز به درجه حرارت پایین‌تری نسبت به فلز دارد که انرژی کم‌تری مصرف میکند.
سخن نهایی
رزین‌های پلاستیکی به دلیل خواص فوق‌العاده نظیر سبک وزن، بادوام، رسانایی حرارتی و سودمند بودن از لحاظ اقتصادی اخیراً شتاب کسب کرده‌اند.
با ظهور پلیمرهای جدید، پلاستیک‌ها به سرعت جایگزین همتایان فلزی خود در صنایع بسیاری از جمله علوم پزشکی می‌شوند.
منبع خبر
https://www.medicalplasticsnews.com/medical-plastics-industry-insights/medical-plastics-materials-insights/10-advantages-of-using-plastic-rather-than-metal
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
لوله‌های پلی‌اتیلنی – بخش پنجم – آزمون‌های مکانیکی
قبل از ارزیابی تست‌های مکانیکی لوله PE بهتر است که ابتدا پارامترهای مرتبط با تست‌های مکانیکی بررسی گردد:
طراحی لوله
طراحی و رده‌بندی لوله‌های پلی‌اتیلنی عموماً بر اساس فشار و دمای سیالی که در آن‌ها جریان دارد، انجام می‌گیرد. علاوه بر فشار و دمای سیال، گرید و نوع پلیمر مصرفی نیز فاکتور دیگریست که در این رده‌بندی‌ها در نظر گرفته می‌شوند. مثلاً تعریف دمای مجاز سیال برای لوله‌هایی از PP-B (بلوک PP) معادل ۲۰ درجه سانتی‌گراد می‌باشد در حالی که پهنای دمایی سیال برای لوله‌های PP-R (راندم PP) از ۲۰ درجه سانتی‌گراد الی ۸۰ درجه سانتی‌گراد تعریف می‌گردد و دامنه دمایی سیال برای لوله‌های PE معمولی حداکثر تا ۲۰ درجه سانتی‌گراد و برای لوله‌های تقویت‌شده با استابیلایزرها تا ۵۰-۲۰ درجه سانتی‌گراد و برای لوله‌های PE-X از ۵۰ تا حدود ۱۰۰ درجه تعریف شده است.
اصولاً لوله‌های PE-X نسبت به لوله‌های رایج پلی‌اتیلنی از مقاومت گرمایی و شیمیایی بهتری برخوردارند ضمن آن که PEX را می‌توان در زیر خاک حتی بدون نیاز به زیرسازی با ماسه یا خاک نرم برای انتقال آب یا گاز مورد استفاده قرار دارد.
در مبحث لوله‌های PE تقسیم‌بندی دیگری به نام (MRS) Minimum Required Stress وجود دارد. MRS نشان‌گر حداقل تنش ممکن داخل لوله است که می‌تواند توسط سیالی با دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۵۰ سال یا حدود ۴/۴ میلیون ساعت بر لوله وارد شود بدون آن که لوله بر اثر این فشار سیال دچار نقص کیفی گردد.
پلی‌اتیلن‌های مصرفی جهت انتقال آب و گاز عموماً از گریدهای PE40 و PE100 تهیه می‌گردند. حداقل تنش اسمی MRS این گریدها جهت انتقال سیالی با دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد و عمر مفیدی معادل حداقل ۵۰ سال به صورت ذیل گروه‌بندی می‌گردد.
در صنعت آب‌رسانی با لوله‌های اندازه پایین اغلب از گرید PE80 استفاده می‌شود که انعطاف‌پذیری بیش‌تری دارند و گرید PE100 اغلب جهت تولید لوله‌های اندازه بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. از پلی‌اتیلن‌هایی که تنش اسمی یا MRS آن‌ها در گروه ۸ و ۱۰ قرار دارد، می‌توان لوله‌هایی با فشار اسمی تعیین شده ولی با ضخامت‌های کم‌تری نیز تهیه نمود یعنی می‌توان وزن لوله را کاهش داد بدون آن که کیفیت آن تغییر کند که این امر علاوه بر صرفه‌جویی در مقدار مواد مصرفی و کاهش هزینه‌های محصول تمام شده باعث افزایش انعطاف‌پذیری لوله‌های تولید شده نیز خواهد شد.
اگرچه PE100 نسبت به PE80 از مزایای بیش‌تری مثل مقاومت خوب در برابر پیشرفت سریع و آهسته شکاف (RCP) و (SCP) برخوردار است و در یک رده فشاری مشخص می‌تواند فشار بیش‌تری را تحمل کند ولی با این وجود برای خطوط انتقال آب و گاز به دلایل ذیل اغلب از گرید PE80 استفاده می‌گردد.
- تسهیل در امر حلقه کردن لوله تولیدی و همین طور باز کردن آن در متراژ صد متری
- کیفیت بهینه جوش پلاستیکی PE80 نسبت به PE100
- فرآیندپذیری بهتر PE80 نسبت به PE100
- انعطاف‌پذیری بهتر PE80 نسبت به PE100
معمولاً برای سیستم آب‌رسانی صنعتی در محدوده فشاری بین bar 2/25-5 لوله‌های با قطری ۱۰۰ میلی‌متر الی ۱۰۰۰ میلی‌متر طراحی می‌گرداند و برای سیستم‌های آب‌رسانی تحت فشار bar 10-16 از لوله‌هایی با قطر ۱۱۰ میلی‌متر استفاده می‌شود.در سیستم‌های آب‌رسانی منازل با لوله‌های کم قطر و سیستم‌های کم فشار عموماً از پلی‌اتیلن گرید PE80 استفاده می‌شود ولی برای لوله‌های اصلی یا شاه لوله‌های آب‌رسانی در همین سیستم‌ها ترجیح داده می‌شود که از گرید PE100 استفاده گردد.
در سیستم‌هایی که فشار سیال و جهت حرکتی سیال به صورت متناوب تغییر میکند، ترجیحاً از گریدی استفاده می‌گردد که از انعطاف‌پذیری بهتری برخوردار باشد تا بتواند در مقابل تغییرات پی در پی فشار سیال مقاومت نماید. لذا این گونه لوله‌ها عموماً از PE-MD و یا HDPE80 که از انعطاف‌پذیری بیش‌تری نسبت به گرید PE100 برخوردار هستند، تولید می‌گردند. انعطاف‌پذیری بیش‌تر لوله باعث می‌شود که مقاومت آن در برابر تغییرات ناگهانی و متوالی فشار بهتر گردد.
طراحی لوله‌های پلیمری بر اساس فشار اسمی و دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد و عمر مفید بیش از ۵۰ سال باید طوری انجام گردد که تغییرات ابعادی و یا تغییر شکل لوله در طول این مدت و تحت فشار تعریف شده بیش از %۶ نباشد.
بر همین اساس ضروریست که فشار اسمی و یا رده فشاری لوله طبق فرمول زیر محاسبه و تعیین گردد:
بنابراین MRS یا حداقل تنش محاسباتی لوله‌های پلی‌اتیلنی با در نظر گرفتن ضریب ایمنی C برای ۵۰ سال عمر مفید بر حسب MPa از طریق فرمول زیر به صورت ذیل محاسبه می‌گردد.
C ضریب ایمنی لوله نامیده می‌شود. مقدار این ضریب برای لوله‌های انتقال آب ۱/۲۵ و برای لوله‌های انتقال گازمعادل ۲ در نظر گرفته می‌شود.
فشار اسمی و تنش هیدرولیکی لوله‌ها نیز بر حسب حداقل ضخامت و میانگین قطر خارجی لوله از فرمول ذیل محاسبه می‌گردد:
تست فشار لوله‌های پلی‌اتیلنی
مهم‌ترین آزمون لوله‌های پلی‌اتیلنی تست فشار هیدرواستاتیکی و هیدرودینامیکی می‌باشد. عموماً مدت زمان این گونه آزمایش‌ها طولانی می‌باشد. بنابراین به منظور پرهیز از زمان طولانی فرآیند آزمون و همین طور اطمینان از نتایج آزمایشات ترجیح داده می‌شود که آزمون در شرایط دمایی مختلف و اصولاً بالاتر از دمای استانداردهای عنوان شده انجام گیرد مثلاً در دماهای ۲۰، ۴۰، ۶۰ و ۸۰ درجه سانتی‌گراد و… .
لذا در صورتی که دمای آزمون بالاتر از ۲۰ درجه سانتی‌گراد باشد، ضروریست جهت معادل‌سازی و اطمینان از نتایج آزمایشات از ضرایب تبدیل گرمایی مطابق جدول زیر استفاده گردد.
آزمایشات به عمل آمده روی لوله‌های PVC، PP و PE نشان می‌دهند که هر چه دمای سیالیت جاری در لوله پایین‌تر باشد به همان نسبت هم عمر مفید لوله طولانی‌تر خواهد بود.
با افزایش دمای سیال و گذشت زمان، لوله در یک نقطه دچار تیک یا سستی مکانیکی شده و در نهایت در همان لحظه دچار شکست خواهد شد. نقطه‌ای که لوله دچار سستی مکانیکی می‌شود، همان نقطه‌ایست که تغییرات پلاستیکی با پارگی از نوع Ductile (تست هیدرودینامیکی) در آنجا اتفاق خواهد افتاد. از همین آزمایش‌ها نتیجه‌گیری شده است که لوله‌های PVC تحت شرایط یکسان نسبت به لوله‌های PP و PE از عمر مفید بیش‌تری برخوردارند.
عمر مفید لوله به صورت تابعی ازدمای سیال جاری
فشار هیدرواستاتیک (تست کوتاه‌مدت)
در این تست نمونه لوله پس از غوطه‌ور شدن در حوض‌چه آب ۲۰ درجه سانتی‌گراد و تعادل دمایی لازم با آب حوض‌چه، در زمانی به مدت ۱ ساعت تحت تأثیر فشار ثابت داخلی قرار داده می‌شود. بدیهی است که مقدار فشار اعمال شده بر نمونه بر اساس ابعاد لوله متغییر می‌باشد ولی برای محاسبه فشار عموماً از فرمول ذیل استفاده می‌شود.
حوض‌چه تست آزمون و نحوه قرارگیری نمونه‌ها در حوض‌چه
در این آزمون نباید نمونه در طول زمان آزمون (۱ ساعت) دچار نواقصی مانند ترک‌های مویی، تورم موضعی، بادکردگی، نشتی و یا ترکیدگی گردد.
مشاهده هر کدام از این نواقص نشان‌دهنده غیر استاندارد بودن لوله تولیدی است و لذا ضروریست که آزمون مجدداً تکرار گردد.
آماده سازی نمونه‌ها
عموماً برای هر آزمون سه نمونه با ویژگی‌های ذیل تهیه می‌گردد:
نمونه‌ها به صورت راندوم از لوله‌ایی که ۱۶ الی ۲۴ ساعت قبل تولید شده‌اند و دمای آن‌ها با دمای محیط متعادل شده است، تهیه می‌شوند.
نمونه‌ها باید عاری از هر گونه آلودگی و به خصوص عاری از چربی باشد.
طول مفید نمونه‌ها براساس قطر بیرونی لوله تعیین می‌گردد.
بنابراین طول مفید نمونه لوله‌هایی که قطر خارجی آن‌ها کمتر یا مساوی ۱۵۰ میلی‌متر است باید حداقل بزرگ‌تر از ۵ برابر قطر و برای لوله‌هایی که قطر خارجی آن‌ها بیش‌تر از ۱۵۰ میلی‌متر است، باید بزرگ‌تر یا حداقل مساوی ۳ برابر قطر لوله در نظر گرفته شود.
تعادل دمایی نمونه با دمای محیط (آب حوض‌چه) یکی دیگر از پارامترهای تأثیرگذار در نتایج این آزمون می‌باشد، بنابراین ضروریست که پس از پر و بسته شدن دو طرف نمونه توسط درپوش‌های مخصوص (گپ‌ها)، نمونه آماده به مدت ۱ الی ۲ ساعت قبل از شروع آزمایش در حوض‌چه آزمون قرار داده شود.
تست ترکیدگی لوله
در این آزمون نمونه‌های آماده به مدت ۶۰ الی ۷۰ ثانیه زیر فشاری فزاینده قرار داده می‌شوند تا لحظه‌ای که قسمتی از نمونه با افزایش فشار دچار تورم و بادکردگی شده و به مرور تغییر شکل دهد و در نهایت بترکد.
با ترکیدن لوله و برقراری ارتباط بین آب درون لوله و آب حوض‌چه جریان الکتریکی قطع می‌گردد و با قطع جریان الکتریکی عقربه کورنومتر ثابت می‌ماند.
اشکال مختلف ترکیدگی لوله در تست کوتاه مدت
لوله در تست کوتاه مدت
I : Ductile Fracture: ترکیدگی از نوع نوک قناری
I : Brittle Fracture:: ترکیدگی غیر معمول
فاکتورهایی که در این آزمون مورد ارزیابی و بررسی قرار می‌گیرند عبارتند از:
مدت زمان آزمون که این زمان از لحظه شروع اعمال فشار و تا زمان قطع جریان الکتریکی ادامه می‌یابد، حداکثر فشار اعمال شده تا لحظه ترکیدن نمونه و از همه مهم‌تر بررسی نوع ترکیدگی جهت ارزیابی کیفی لوله.
نتایج آزمون زمانی مثبت ارزیابی خواهد شد که نمونه ابتدا در محور طولی متورم شود و سپس با افزایش فشار به صورت نوک قناری (Ductile) درآید و بترکد.
حداقل فشار مجازی که در این تست برای لوله‌های انتخاب می‌گردد، عبارتند از:
لوله‌های LDPE معادل ۸٫۶۲ Mpa
لوله‌های MDPE معادل ۱۳٫۷۰ Mpa
لوله‌های HDPE معادل ۱۷٫۳۶ Mpa
در صورتی که نمونه در زمانی کمتر از ۶۰ ثانیه تخریب گردد لازم است که آزمون مجدداً تکرار گردد.
بررسی شکل ترکیدگی نمونه یکی از نقاط بحث‌برانگیز در این تست می‌باشد.
رفتار لوله‌های PE در آزمون ترکیدگی لوله به شکل نوک قناری (حالت I در شکل بالا) تشابه زیادی به رفتار پلیمرهای نیمه کریستال در تست کشش دارد.
همان گونه که در تست کشش، ازدیاد طولی الاستیکی نمونه فقط در محدوده قانون هوک متناسب با نیروی وارده است و خارج از آن محدوه و تا نقطه تسلیم تناسب قانون‌مندی بین ازدیاد طول الاستیکی پلاستیکی نمونه با افزایش فشار نیرو مشاهده نمی‌شود در تست ترکیدگی لوله‌ها هم با افزایش فشار ابتدا بخش آمورف نمونه دچار تغییر شکل و ازدیاد طولی الاستیکی می‌شود (تورم ابتدایی لوله در طول لوله) و پس از آن نمونه وارد فاز دوم یعنی ازدیاد طول الاستیکی-پلاستیکی می‌گردد و با افزایش فشار این روند تا آنجا ادامه می‌یابد که با ریزش مولکولی ازدیاد پلاستیکی بخش لوله پدیدار و در نهایت در مقطعی عمود بر طول لوله دچار شکستگی می‌گردد.
دقیقاً به همان صورت که در تست کشش با ریزش مولکولی نمونه در نقطه تسلیم و پلاستیکی شدن ازدیاد طول، نیروی کشش به یک‌باره کاهش و پس از آن ازدیاد پلاستیکی طول نمونه متناسب با افزایش نیرو ادامه می‌یابد تا نمونه پاره شود (تصویر زیر) در اینجا هم همین اتفاق می‌افتد.
دیاگرام کشش-ازدیاد طول پلی‌اتیلن در تست کشش
این نوع پارگی در نمونه پلیمرهای نیمه‌کریستال، رفتاری طبیعی محسوب می‌شود.
ولی هرگاه نمونه بدون نشان دادن ازدیاد طولی الاستیکی تا نقطه مشخصی در برابر نیروی فزاینده کششی مقاومت نماید و بدون رسیدن به نقطه تسلیم به یک‌باره شکسته یا پاره شود، یعنی رفتاری شکننده از خود نشان دهد این امر برای پلیمرهای نیمه‌کریستال که پلی‌اتیلن هم یکی از آن‌هاست رفتاری غیر طبیعی محسوب می‌گردد.
بنابراین هرگاه نمونه تحت فشار بدون نشان دادن تورم الاستیکی-پلاستیکی به یک‌باره پاره شود به این نوع پارگی که از نظر طراحی و فنی پارگی خطرناکی هم محسوب می‌شود Brittle Fracture گفته می‌شود. (نمای II تصویر بالا)
ترکیدگی از نوع Brittle اصولاً زمانی رخ خواهد داد که لوله در مدت زمانی طولانی تحت تأثیر تنش داخلی قرار گرفته باشد. ترکیدگی نوع Brittle در پلیمرهای نیمه‌کریستال برعکس ترکیدگی نوک قناری نه در بخش آمورف، بلکه در بخش کریستالیت‌های پلیمر پدیدار می‌گردد و روند پیدایش آن بدین صورت است که ابتدا یک شکاف میکروسکوپی در این بخش از پلیمرها ایجاد شده و به سرعت رشد میکند و در نهایت بدنه لوله را به موازات طول لوله پاره میکند.
برخلاف آنچه به نظر می‌رسد این فشار جریان سیال داخل لوله نیست که عامل تسریع پارگی در لوله می‌گردد، بلکه بیش‌تر تغییرات افزایشی دمای سیال است که مستقیماً روی شدت و سرعت پارگی از نوع Brittle تأثیرگذرا است و باعث پارگی زودهنگام لوله می‌گردد.
انجام این تست براساس ASTM D1599 و به نام Burst برای لوله‌هایی که اندازه کمتر از ۲۰۰ میلی‌متر دارند، به عنوان یکی از متداول‌ترین تست‌های مکانیکی لوله‌های پلی‌اتیلنی به شمار می‌رود.
در این آزمون هر گونه تورم موضعی-ترک‌خوردگی ریز و درشت- نشتی و یا هر عامل دیگری که باعث افت فشار اعمال شده در لوله گردد و یا باعث جلوگیری از افزایش یکنواخت فشار در لوله شود- به عنوان نقیصه تلقی شده و همین امر تکرار آزمون را الزامی می‌سازد و لذا لوله‌هایی مثبت ارزیابی می‌گردند که نمونه آن‌ها پس از پایان آزمون از یک طرف عاری از هرگونه عیوب کیفی باشد و از طرف دیگر ازدیاد طولی و قطری نمونه پس از پایان آزمون بیش از ۵% و بیش از ۵/۲% نباشد.
تست هیدرواستاتیکی (تست بلندمدت)
به منظور تعیین عمر مفید لوله‌های تولید شده، آزمون دیگری تحت عنوان تست بلندمدت روی لوله انجام می‌گیرد. نمونه‌ها در این آزمون در شرایط دمایی مختلف تحت تأثیر سیالی با فشار به نام Vergleichsspannung یا Hoop Stress قرار داده می‌شوند. طبق DIN 8075 تعیین مقدار Hoop Stress براساس نوع پلی‌اتیلن، درجه حرارت آزمون و مدت زمان آزمون متفاوت می‌باشد.
تنش طراحی لوله جهت نسبت هیدرواستاتیکی براساس فرمول ذیل محاسبه می‌گردد:
نتایجی که از این تست حاصل می‌شود عبارت است از تعیین حداقل زمان ممکن مقاومت لوله در برابر دما و فشار تعیین شده سیال داخل لوله.
پارامترهای تأثیرگذار بر زمان پارگی لوله‌های پلی‌اتیلن گریدهای ۸۰ و ۱۰۰
این تست در دیاگرام Hoop Stress-Time به صورت لگاریتمی ترسیم می‌گردد و نتایج آن نشان‌گر مختصات دمایی و زمانی نقطه تسلیم لوله می‌باشد.
دیاگرام لگاریتمی تست بلندمدت هیدرواستاتیکی
آزمایش دیگری که در برخی اوقات جهت بررسی کیفیت لوله‌های تولیدی در ارتباط با عمر مفید آن‌ها انجام می‌گیرد، تشخیص مقاومت لوله در برابر سرعت پیش‌روی (خزش) ترک در لوله می‌باشد که با نام‌های (Low Crack Growth) یا پیش‌روی آرام و خزش RCP (Rapid Crack Propagation) که به نام پیش‌روی سریع در لوله نامیده می‌شوند. جهت بررسی مقاومت یک لوله در برابر سرعت پیش‌روی خزش در طول و یا عمق لوله عموماً از تست Notch استفاده می‌شود.
جهت انجام این تست ابتدا روی محیط لوله شکاف‌های vشکلی با زاویه ۶۰ درجه ایجاد می‌گردد (تصویر زیر) و سپس نمونه تحت فشار داخلی قرار داده می‌شود و در نهایت زمان پیش‌روی ترک یا شکاف‌های پدید آمده روی نمونه مورد بررسی قرار می‌گیرد.
این آزمون اغلب برای لوله‌های انتقال گاز و انتقال آب و بر اساس استاندارد DVGW-A2[Section A2(2003)] مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تست Notch با زاویه ۶۰ درجه روی محیط لوله
از سری SDR 11 تولید شده از گرید PE80 در شرایط دمایی آزمون ۸۰ درجه سانتی‌گراد و تحت فشار داخلی bar209 حداقل باید بیش‌تر یا مساوی ۵۰۰ ساعت باشد.
آزمون دیگری که در ارتباط با تعیین سرعت خزش روی نمونه‌های پلیمری انجام می‌گیرد، تست FNCT (Full Notch Creep-Test) می‌باشد.
در این آزمون طبق استاندارد DIN 53 444 به جای لوله که ضخامت دیواره آن کم است از نمونه‌‌ایی کاملاً پر استفاده می‌گردد. (تصویرزیر)
نمونه کاملاً پر برای تست FNCT
در این تست ابتدا شکافی به عمق mm 1/6 روی محیط نمونه ایجاد می‌گردد و سپس نمونه در محیط سیالی از نوع Arkopal N 100 2% و دمای ۹۵ درجه سانتی‌گراد تحت آزمون کششی با باری معادل Mpa 4/5 قرار داده می‌شود.
دستگاه و شرایط قرارگیری نمونه در تست FNCT
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com