تُستخدم المواد البلاستيكية في جميع الأسواق تقريبًا نظرًا لسهولة تصنيعها، وانخفاض تكلفتها، وتنوع استخداماتها في المباني. بالإضافة إلى المواد البلاستيكية التقليدية، توجد فئة متطورة من المواد المقاومة للحرارة.البلاستيكقادرة على تحمل درجات حرارة غير كافية. تُستخدم هذه المواد البلاستيكية في التطبيقات المتطورة التي تتطلب مزيجًا من مقاومة الحرارة والقوة الميكانيكية والصلابة. توضح هذه المقالة ماهية المواد البلاستيكية المقاومة للحرارة ومزاياها.
ما هو البلاستيك المقاوم للحرارة؟
البلاستيك المقاوم للحرارة هو عادةً أي نوع من البلاستيك يتحمل درجة حرارة استخدام مستمرة تزيد عن 150 درجة مئوية (302 درجة فهرنهايت) أو مقاومة مؤقتة للتعرض المباشر تبلغ 250 درجة مئوية (482 درجة فهرنهايت) أو أكثر. بمعنى آخر، يمكن للمنتج تحمل عمليات عند درجات حرارة تزيد عن 150 درجة مئوية، ويمكنه تحمل فترات قصيرة عند 250 درجة مئوية أو أعلى. بالإضافة إلى مقاومته للحرارة، تتميز هذه المواد البلاستيكية عادةً بخصائص ميكانيكية استثنائية تضاهي في كثير من الأحيان خصائص المعادن. يمكن أن تكون المواد البلاستيكية المقاومة للحرارة على شكل لدائن حرارية، أو مواد صلبة بالحرارة، أو بوليمرات ضوئية.
تتكون المواد البلاستيكية من سلاسل جزيئية طويلة. عند تسخينها، تتلف الروابط بين هذه السلاسل، مما يؤدي إلى ذوبان المنتج. عادةً ما تتكون المواد البلاستيكية ذات درجات الحرارة المنخفضة من حلقات أليفاتية، بينما تتكون المواد البلاستيكية عالية الحرارة من حلقات عطرية. في حالة الحلقات العطرية، يجب تلف رابطتين كيميائيتين (مقارنةً بالرابطة المنفردة في الحلقات الأليفاتية) قبل أن يتحلل الإطار. وبالتالي، يصعب إذابة هذه المواد.
بالإضافة إلى التركيب الكيميائي الأساسي، يمكن تعزيز مقاومة البلاستيك للحرارة باستخدام مكونات أخرى. ومن أشهر الإضافات المستخدمة لتحسين مقاومة الحرارة الألياف الزجاجية. كما تتميز هذه الألياف بميزة إضافية تتمثل في زيادة إحكامها الكلي ومتانتها.
هناك تقنيات مختلفة لتحديد مقاومة البلاستيك للحرارة. أهمها مذكورة هنا:
- مستوى درجة حرارة الانحراف الحراري (HDT) - هذه هي درجة الحرارة التي سيتعفن عندها البلاستيك ضمن دفعات محددة مسبقًا. لا يأخذ هذا المقياس في الاعتبار الآثار المحتملة طويلة المدى على المنتج في حال الحفاظ على هذه الدرجة من الحرارة لفترات طويلة.
- درجة حرارة تغير الزجاج (Tg) - في حالة البلاستيك غير المتبلور، تصف Tg درجة الحرارة التي تتحول عندها المادة إلى مطاطية أو لزجة.
- درجة حرارة الاستخدام المستمر (CUT) - تحدد درجة الحرارة المثالية التي يمكن عندها استخدام البلاستيك بشكل مستمر دون إحداث ضرر كبير لخصائصه الميكانيكية طوال عمر تصميم القطعة.
لماذا نستخدم البلاستيك المقاوم للحرارة؟
يُستخدم البلاستيك على نطاق واسع. ولكن، لماذا يُلجأ إلى استخدام البلاستيك في التطبيقات عالية الحرارة بينما يُمكن للفولاذ عادةً أداء نفس الوظائف في درجات حرارة أوسع بكثير؟ إليك بعض الأسباب:
- وزن أخف - البلاستيك أخف من المعادن، ما يجعله مثاليًا للتطبيقات في أسواق المركبات والطيران التي تعتمد على عناصر خفيفة الوزن لتعزيز الكفاءة العامة.
- مقاومة الصدأ - تتمتع بعض أنواع البلاستيك بمقاومة صدأ أفضل بكثير من الفولاذ عند تعرضها لمجموعة واسعة من المواد الكيميائية. يُعد هذا ضروريًا للتطبيقات التي تنطوي على درجات حرارة وأجواء قاسية، مثل تلك الموجودة في الصناعات الكيميائية.
- مرونة التصنيع - يمكن تصنيع المكونات البلاستيكية باستخدام تقنيات الإنتاج عالية الحجم، مثل قولبة الحقن. ينتج عن ذلك قطع أقل تكلفة للوحدة من نظيراتها المعدنية المصقولة باستخدام الحاسب الآلي. كما يمكن تصنيع القطع البلاستيكية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، مما يتيح تصميمات معقدة ومرونة تصميمية أفضل مما يمكن تحقيقه باستخدام آلات الحاسب الآلي.
- عازل - يمكن للبلاستيك أن يعمل كعازل حراري وكهربائي في آنٍ واحد. هذا يجعله مثاليًا في الأماكن التي قد تُسبب فيها الموصلية الكهربائية تلفًا للأجهزة الإلكترونية الحساسة، أو حيث تؤثر الحرارة سلبًا على أداء المكونات.
أنواع البلاستيك المقاوم لدرجات الحرارة العالية
هناك مجموعتان رئيسيتان من اللدائن الحرارية: البلاستيك غير المتبلور وشبه البلورية. يمكن العثور على البلاستيك المقاوم للحرارة في كل مجموعة كما هو موضح في الشكل 1 أدناه. يكمن الفرق الرئيسي بينهما في آلية ذوبانهما. فالمادة غير المتبلورة لا تتمتع بدرجة انصهار محددة، بل تلين ببطء مع ارتفاع درجة الحرارة. أما المادة شبه البلورية، فتتميز بدرجة انصهار حادة للغاية.
فيما يلي بعض المنتجات المعروضة مندي تي جياتصل بوكيل DTG إذا كنت بحاجة إلى منتج تفصيلي غير مذكور هنا.
بولي إيثيريميد (PEI).
تُعرف هذه المادة عادةً باسمها التجاري "ألتيم"، وهي بلاستيك غير متبلور يتميز بخصائص حرارية وميكانيكية استثنائية. كما أنها مقاومة للهب حتى بدون أي مكونات. مع ذلك، يجب التحقق من مقاومة اللهب الخاصة في ورقة بيانات المنتج. توفر شركة DTG نوعين من بلاستيك ألتيم للطباعة ثلاثية الأبعاد.
بولي أميد (PA).
يتميز البولي أميد، المعروف تجاريًا باسم النايلون، بخصائص ممتازة في مقاومة الحرارة، خاصةً عند دمجه مع المكونات ومواد الحشو. بالإضافة إلى ذلك، يتميز النايلون بمقاومة عالية للتآكل. توفر DTG مجموعة متنوعة من النايلون المقاوم للحرارة مع مواد حشو متنوعة، كما هو موضح أدناه.
البوليمرات الضوئية.
البوليمرات الضوئية هي مواد بلاستيكية مميزة لا تتبلمر إلا تحت تأثير مصدر طاقة خارجي، مثل الأشعة فوق البنفسجية أو آلية بصرية محددة. يمكن استخدام هذه المواد لإنتاج قطع مطبوعة عالية الجودة ذات هندسة معقدة لا يمكن تحقيقها باستخدام تقنيات التصنيع الأخرى. ضمن فئة البوليمرات الضوئية، تقدم شركة DTG نوعين من البلاستيك المقاوم للحرارة.
وقت النشر: ٢٨ أغسطس ٢٠٢٤
