آخرین خبرها
خانه / مقالات / آنچه از پلیمر ها لازم است بدانیم / ۹۴-محدوده ایمن عملکرد یک پلاستیک گرمانرم را چگونه سنجش و ارزیابی کنیم؟

۹۴-محدوده ایمن عملکرد یک پلاستیک گرمانرم را چگونه سنجش و ارزیابی کنیم؟

HDT , محدوده ایمن عملکرد یک پلاستیک گرمانرم را چگونه سنجش و ارزیابی کنیم؟

پلاستیک­ها در مقایسه با بسیاری از فلزات و مواد سرامیکی، گستره­ ی کاری محدودتری دارند،
زیرا با افزایش دما اغلب نرم  می­شوند و در بسیاری از خواصّ آن­ها به­ خصوص ­ویژگی­های مکانیکی، کاستی­های زیادی پدید می ­آید.   

در مصارف و کاربردهای واقعی، به آن درجه حرارتی که در آن خواصّ یک ماده تا آن حد تغییر می­کند
که دیگر آن قطعه پلاستیکی توانایی انجام وظایف معمول خود را به صورت مطلوب نخواهد داشت،
درجه حرارت پایداری حرارتی[۱] یا درجه حرارت مُجاز کاربری حداکثر[۲] می­گویند.

اصولاً پایداری حرارتی[۳] یک پلاستیک تابعی از انرژی پیوندهای بین واحدهای تشکیل دهنده ملکول­های یک پلیمر است.
هنگامی که دمای یک نمونه­ ی پلاستیکی افزایش می­ یابد،
به نقطه­ ای می­رسد که انرژی نوسانی[۴] باعث پارگی پیوندهای زنجیر می­شوند و پلیمر دچار تخریب حرارتی می­ گردد.

HDT

پلاستیک های مهندسی در اتومبیل پورشه

منظور از HDT  چیست و تفاوت آن با Tg چیست؟

در ارتباط با کاربری پلاستیک­های گرمانرم دو ویژگی Tm و Tg راهنماهای بالقوه ­ای برای کاربردها و فرآیندها شکل­ دهی آن­ها محسوب می­شوند،
اما تعیین دقیق و ایده­ آل تحمل مجاز یک پلاستیک در برابر دما را باید در خاصیّت درجه حرارت خمیدگی (یا واپیچی) یا HDT آن جستجو کرد.

یکی از ویژگی­های حرارتی بسیار مهمی که در پلاستیک­های گرمانرم،
و حتی پلاستیک­های گرماسخت وجود دارد و کاربرد آن­ها را مستقیماً تحت تاثیر خود قرار می­دهد،
درجه حرارت انحراف گرمایی یا HDT نام دارد.

درجه حرارت خمیدگی Deflection temperature معیار و اندازه­ای برای یک پلیمر است که تا رسیدن به آن دما، توانایی تحمل تنش اعمال شده را دارد.
درجه حرارت خمیدگی، با نام درجه حرارت خمیدگی تحت بار[۵] نیز شهرت دارد،
همچنین با نام درجه حرارت واپیچی گرمایی[۶] هم شناخته می­شود. 

نتایج حاصل از درجه حرارت خمیدگی معیاری کاربردی و مفید برای قطعات پلاستیکی است که در حین عملکرد خود در درجه­ حرارت­های بالاتر از دمای اتاق، زیر بار قرار می­گیرند.

ویژگی HDT اغلب اوقات به عنوان درجه حرارت حداکثر مجاز برای کاربرد[۷] یک قطعه محسوب می­شود،
بخصوص اگر آن قطعه برای کاربردهایی که تحت بارهای مکانیکی قرار می­گیرد.

این ویژگی فقط به پلاستیک­های گرمانرم اختصاص ندارد بلکه پلاستیک­های گرماسخت نیز از این پارامتر بهره­ مند هستند.
در جدول (۱) مهم­ترین خواصّ حرارتی نایلن۶ نشان داده شده است.

جدول (۱) مهم­ترین ویژگی­های حرارتی نایلن۶

Nylon 6

Units

Properties

۲۲۱ ± ۳

°C

Melting range

۵۳ ± ۱

°C

Glass transition Temperature

۱٫۳۸۳

J/(gr.°k)

Heat capacity, (at  ۰ °C)

۱۸۸

J/gr

Heat of fusion

۹۵

°C

HDT, (0.45 MPa)

۱۷۰

۱۰۹/۹۰

°C

Max. allowable service temperature in air

-for short time

-continiously for 5000/20000 hrs

-۳۰

°C

Min. allowable service temperature

۰٫۲۹

w/(ok.m)

Thermal conductivity, (at 25 °C)

با وجودی که هر یک از دو ویژگی درجه حرارت انتقال شیشه ­ای و گستره حرارتی ذوب از اهمیت فراوان برخوردارند،
ولی محدودیت­های مخصوص به خود را نیز دارند
مثلاً هیچ­گاه نباید از محدوده حرارتی خاصّی به گستره ذوب یک قطعه پلاستیکی گرمانرم نزدیک شد
زیرا قبل از رسیدن به این دما معمولاً قطعه استحکام، شکل و ابعاد خود را از دست می­دهد.

HDT

نمودار دمای انتقال شیشه ای

 همیشه این سوال مطرح است که مرز ایمن این محدوده کجاست،
تا آسیبی به قطعه یا بلوکی که در آن فعالیت می­کند وارد نشود؟

هنگام عملکرد یک قطعه توصیه موکد می­شود که به درجه حرارت انتقال شیشه­ ای آن نزدیک نشود
زیرا تمام خواصّ آن در این محدوده حرارتی با کاهش خواصّ مواجه می­ شوند،
در حالی که در ارتباط با بسیاری از پلاستیک­ها این پارامتر (Tg) تحت تاثیر سایر ویژگی­های ساختاری و یا مواد افزودنی شرکت کننده در فرمولاسیون آن پلاستیک قرار می­ گیرد.

محدوده ایمن عملکرد یک پلاستیک گرمانرم را چگونه سنجش و ارزیابی کنیم؟

درجه حرارت انتقال شیشه ­ای (Tg) برای پلیمرهای خالص اندازه­ گیری، و در جدول­ها و کتب ثبت شده است،
حضور مواد افزودنی در آمیزه، این عدد را تغییر می­دهد
به نحوی که می­تواند با دمای انتقال شیشه­ ای اولیه پلاستیک خالص، تفاوت بسیار زیادی داشته باشد.

درجه حرارت انتقال شیشه­ ای پی وی سی خالص برابر با ۸۰ °C است،
در حالی که سفره و شیلنگ­های آب تهیه شده از آن به خاطر حضور نرم ­کننده ،
حتی در دمای حدود ۰ °C نیز همچنان نرم و انعطاف ­پذیر هستند،
علت این پدیده را در کاهش دمای انتقال شیشه­ای به­ خاطر حضور نرم­ کننده باید به حساب آورد. 

دمای انتقال شیشه­ ای پلی اتیلن سنگین (خالص) برابر با (-۱۲۰/-۸۰ °C) است،
در حالی که علیرغم درجه حرارت انتقال شیشه­ای بسیار پایین آن،
قطعات تهیه شده از این پلاستیک به خاطر نیمه بلوری بودن آن در دمای اتاق جامد و سخت هستند.

در اغلب موارد ویژگی HDT یک قطعه پلاستیکی به طور قابل ملاحظه ­ای از درجه حرارت نقطه نرمی[۸] همان پلاستیک کمتر است،
و در برخی از موارد برعکس، این ویژگی تحت تاثیر عوامل ساختاری ملکولی قرار می­گیرد
و ظهور این پدیده­ها به درجه ­حرارت­های بسیار بالاتر از درجه حرارت انتقال شیشه­ای آن پلاستیک منتقل می­گردد.

HDT

همان­گونه که در ارتباط با سایر ویژگی­های حرارتی پلاستیک­ها مشاهده می­شود،
مقدار HDT یک پلاستیک نیز شدیداً به میکرواستراکچرآن پلیمر وابسته است.

عوامل موثر بر HDT

میزان بلورینگی، مقدار تراکم اتصالات عرضی، حضور و میزان گروه­های عاملی حلقوی در زنجیره اصلی،
حضور و میزان اتصالات ثانویه[۹]، می­توانند بر روی تغییر و افزایش پارامتر HDT موثر باشند.

دو روش آزمون استاندارد عملی دقیق وجود دارد که در این ارتباط کاربردهای وسیعی پیدا کرده ­اند
و به وسیله آن­ها می­ توان پیش­بینی­ های نسبتاً دقیقی از عملکرد پلاستیک­ها را در درجه حرارت­های بالاتر از دمای اتاق به­ دست آورد.
این دو روش به­ نام­ های درجه حرارت انحراف گرمایی HDT، و درجه حرارت نقطه نرم ­شدن ویکات VSP[10] شهرت دارند.

بهترین انتخاب، تعیین دقیق درجه حرارت کاربردی پلاستیک­ها در برابر افزایش درجه حرارت است که برای رسیدن به این هدف، یکی از دو روش آزمون تعیین ویژگی HDT یا VSP را می ­توان به­ کار برد.

تعریف HDT چیست؟

درجه حرارت واپیچی، خمیدگی یا انحراف گرمایی، عبارتست از درجه حرارتی که از طریق آزمونی تا حدی شبیه به خمش سه نقطه­ ای تعیین می­ شود، و طی آن نمونه­ ای با ابعاد استاندارد تحت تنش ثابت، با بالا رفتن درجه حرارت، مقدار معینی خمیدگی در آن به­ وجود می­آید.

شایان ذکر است که تعیین میزان پایداری حرارتی نمونه پلاستیکی توسط این آزمون، تنها برای استفاده­ های کوتاه مدت دارای اعتبار است.

این آزمایش مشخص کننده این واقعیّت است که مواد تحت آزمون قرار گرفته، توانایی تحمّل بارهای سبک را در دماهای بالا دارند و یا آنکه صلبیّت خود را در یک گستره حرارتی کم از دست می­ دهند.

HDT یک آزمایش مناسب و مطمئن برای کنترل قطعاتی است که در حین عملکرد خود، تحت بار قرار دارند و هم­زمان درجه حرارت محیط آن­ها نیز افزایش پیدا می­کند، با کمک این آزمایش می­توان درجه حرارت حداکثری را که طی آن تغییر ابعادی یا خمیدگی نمونه به حد مورد نظر می­رسد را اندازه ­گیری کرد.

درجه حرارتی که در آن یک آزمونه استاندارد تحت یک شرایط و بار معیّن، تغییر شکل خمشی مشخصی را ایجاد کند، درجه حرارت واپیچی گرمایی نامیده می­شود.

مقدار عددی HDT که برای یک پلاستیک بخصوص به­ دست می­آید، علاوه بر خصوصیآت و ویژگی­های ساختار ملکولی پلیمر، چنانچه با یک تقویت­ کننده همراه باشد، تحت تاثیر آن عامل تقویت­ کننده نیز قرار می­ گیرد.

در مقاله بعدی در مورد نحوه اندازه گیری HDTتوضیح داده می شود.

 مولف: مهندس سعید نعمتی
منبع: www.polymeresabz.com

[۱] Thermal stability temperature

[۲] Max. use temperature

[۳] Thermal stability

[۴] Vibrational energy

[۵] Deflection temperature under load (DTUL)

[۶] Heat distortion temperature (HDT)

[۷] Max. use temperature

[۸] Softening point

[۹][۹] Secondary  bonding

[۱۰] Vicat softening point

1 ستاره2 ستاره3 ستاره4 ستاره5 ستاره (1تعداد رای , میانگین: 5٫00 از 5)
Loading...   

HDT

HDT

 

HDT

درباره‌ی پلیمر سبز

همچنین ببینید

۱۳۶-قیمت خط بازیافت پلاستیک به چه عواملی بستگی دارد؟

قیمت خط بازیافت پلاستیک,خط بازیافت پت , خط بازیافت نایلون ,خط بازیافت های ایمپکت ,خط …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

error: www.polymeresabz.com
d
c