روش‌های سریع شناسایی نوع پلاستیک چیست؟
آشنایی با روش‌های شناسایی نوع پلاستیک بسیار مورد توجه قرار گرفته است، زیرا یکی از بزرگترین مشکلات مبتلا به صنایع پلیمری و بازیافت پلیمرها، عدم شناخت مراکز تولیدی و یا فروش مواد اولیه از مواد پلیمری است و همین امر سبب می‌گردد مواد مناسبی خریداری نشود و یا قطعه تولید شده با افت کیفیت مواجه گردد.
معمولا”
۱_ پس از اتمام مواد، جایگزینی آنها درست انجام نمی شود و خواصّ محصول جدید با مشخصات تولیدات قبلی تفاوت‌های محسوسی دارد، حتی اگر جنس و نوع انتخاب شده ساخت همان شرکت قبلی باشد ولی به دلیل متفاوت بودن گونه افت خواصّ زیادی در قطعات جدید بوجود می آید.
۲_ مواد پلاستیکی زیادی خریداری می شود بدون تست کردن صحت نوع مواد ادعا شده از طرف فروشنده.برای مثال ادعا می شود که ۱۰ تن فیلم پ.پ پلی‌پروپیلن 552R است در حالی که پی وی سی است.یا گرانول پلی‌اتیلن بادی 0035 است در حالیکه گرانول پ.پ است.
۳_ قطعه ای با خواص عالی برای مثال پ.پ تقویت شده PPR40 در زمینه کاری ما از شرکت رقیب به دستمان رسیده که می بایست از ماهیت آن مطلع شویم.
پس برای ورود علمی و آگاهانه در این حوزه و جلوگیری از انتخاب غلط مواد پلیمری باید ابتدا با سه واژهی جنس، نوع و گونه پلیمر آشنا شد و سپس از پارامترهای فنی آنها اطلاعات لازم را بدست آورد.
شناسایی نوع پلاستیک‌ها
برای این منظور سه مبحث زیر بسیار مهم است:
- روش‌های سادهی تشخیص پلاستیک‌ها از لاستیک‌ها
- روش‌های تشخیص پلاستیک‌های گرمانرم از گرماسخت
- آزمایش های ساده و کم هزینه برای تشخیص
پلاستیک‌ها از چه موادی تشکیل شده اند؟
یک آمیزه پلاستیکی شامل:
پلیمر پایه (مهمترین جزء)
پرکننده‌ها
نرم کننده پلی‌اتیلن سبک 209
مهمترین قسمت یک آمیزه، پلیمر پایه آن است بنابراین اگر شناسایی جنس و نوع درست انجام شود، با اهمیت‌ترین بخش فرآیند با موفقیّت صورت پذیرفته است در غیر این حالت اگر تنها افزودنی‌های آمیزه درست شناسایی شده باشند، گزارشکار گمراه‌کننده و فاقد ارزش خواهد بود.
بنابراین شناسایی کیفی یک قطعه پلاستیکی عبارتست از مشخص نمودن جنس اجزاء اصلی شرکت‌کننده در آمیزه (فرمولاسیون) آن قطعه، که معمولاً جنس پلیمرپایه آن مشخص میشود (صرفنظر از مقدار آن در آمیزه).
مراحل اولیه شناسایی نوع پلاستیک‌ها با استفاده از آزمایش‌های ساده
اولین گام در شناسایی پلاستیک به لحاظ کیفی
گام اول برای شناسایی کیفی یک پلاستیک مجهول عبارتست از استفاده از خواصّ ظاهری و مکانیکی است:
به‌عنوان مثال آیا نمونه شفاف است یا کدری؟
انعطافپذیر است یا خیر؟
خاصیت کشسانی دارد؟
سخت است یا نرم؟
دانسیته‌ی آن چقدر است؟
و شرایط کارکرد قطعه چیست؟
از هر کدام از این اطّلاعات میتوان سر نخ‌های اولیه شناسایی کیفی را به دست آورد.
مثال: از بررسی‌های یک نمونه فیلم شفاف نتایج مقدماتی زیر گرفته شده است:
الف. فیلم نمونه مجهول شفاف است
ب. نمونه در برابر حرارت در محدوده حرارتی (۱۱۱ ˚C) ذوب میشود.
پ. در دمای نمونه فیلمی روی سطح آب شناور باقی میماند به عبارت دیگر دانسیته آن کمتر از یک گرم بر سانتیمتر مکعب است.
ت. در اثر تماس با آب جذب آب نمیکند.
ث. در اثر ذوب فیلم تودهای به دست آمد که دارای ظاهری کدر و ابری رنگ میباشد.
ج. هنگام ذوب شدن و خصوصا با بالا رفتن حرارت بعد از ذوب پلاستیک بویی شبیه به موم و واکس از نمونه به مشام می‌رسید.
گام دوم آزمون‌های اولیه شناسایی کیفی پلاستیک‌ها
آزمایش‌های مقدّماتی که در این مبحث معرفی می‌شوند در عین سادگی، ارزانی و امکان انجام سریع، اطّلاعات کلیدی و مهمی را از ماهیّت پلیمر مجهول آشکار می‌سازند.
۲-۱ آزمون‌های تجزیه حرارتی شناسایی نوع پلاستیک
در بررسی‌های مقدماتی و غیر کمّی، از دو روش تجزیه حرارتی (پیرولیز) و سوزاندن زیاد استفاده میشود.
نتایج هر دو روش مکمل هم بوده و برای دستیابی به اطلاعات مورد نیاز به کار می‌رود.
نکته قابل تذکر این است که، کاربرد این دو روش، باید قوه تشخیص، حس بویایی قوی، تجربه لازم و صبر و دقت کافی در پردازش اطّلاعات فراوان به دست آمده از این روش‌ها را داشته باشد.
۲-۲ تعیین PH گازهای حاصل از تخریب حرارتی پلیمر
قطعه کوچکی از یک پلاستیک به اندازه یک عدس بزرگ را درون یک بوته چینی یا لوله آزمایش کوتاه در معرض هوا، به صورت تماس غیرمسقیم با شعله یک چراغ الکلی، حرارت می‌دهند تا پلیمر به تخریب حرارتی خود برسد و گازهایی که در اثر تخریب و تجزیه حرارتی از عوامل و عناصر سازنده پلاستیک به وجود آمده‌اند، متصاعد گردند.
در چنین حالتی PH گازهای خارج شده را توسط معرفّ‌ها (اندیکاتورها) اندازه‌گیری می‌کنند، در اثر این تجزیه ملکولی، برخی از عناصر کلیدی تشکیلدهنده زنجیره پلیمر و گروه‌های جانبی آن مشخّص می‌گردند.
بسته به ماهیت اسیدی، خنثی یا بازی بودن PH گازهای متصاعد شده، گروهی که پلیمر مجهول به آن وابسته است مشخص و به شناسایی نوع پلاستیک منجر میشود.
۲-۳ آزمون شعله
آزمون شعله غالباً در راستای شناسایی کیفی پلاستیک‌ها و الیاف کاربرد فراوان دارد، در حقیقت هدف از انجام این آزمایش بررسی و تحقیق پیرامون رفتار و پدیده‌هایی است که یک پلاستیک هنگامی که در داخل شعله قرار می‌گیرد، در درون آتش و پس از خروج از آتش از خود بروز می‌دهد.
از ویژگی‌های آزمون شعله سرعت انجام، سهولت آزمایش و اقتصادی‌بودن آن است ضمن این که مجموعه اطّلاعات به دست آمده، متنوع و بسیار کاربردی هستند.
توجه: معمولاً تنها با انجام یک آزمایش مانند شعله نمیتوان از صحّت شناسایی کیفی یک پلاستیک مجهول مطمئن شد، همانطور که در مبحث قبل بیان گردید با تعیین PH گازهای حاصل از یک نمونه مجهول نیز به تنهایی شناسایی جنس پلاستیک مجهول امکان پذیر نبود، با این مقدمه باید اذعان کرد جنس پلاستیک مجهول را با مجموعه‌ای از نتایج چند آزمون مختلف که کنار هم گذاشته شوند تا اطمینان کامل از صحّت تشخیص کیفی فراهم گردد.
نتایج حاصل از آزمایش شعله برای شناسایی نوع پلاستیک
یک گرم نمونه را به وسیله اسپاتول فلزی روی لبه خارجی شعله بگیرید.
اگر نمونه بلافاصله شعله ور نشد، به مدت چند ثانیه آن را درون شعله قرار دهید و سپس آن را از شعله دور کنید.
سهولت در شعله وری، بو، خود اطفائی، تغییر رنگ، ذوب و تجزیه نمونه، سوختن نمونه، رنگ شعله باید مورد توجه قرار گیرد.
پس از آن نمونه باید به منظور تعیین جنس خاکستر نیز سوزانده شود.
با پاسخ به سوالات زیر و در نظر داشتن عناصر تشکیل دهنده پلیمر مجهول و جداول پیوست میتوان تا حدود زیادی شناسایی نوع پلاستیک را انجام داد.
الف- آیا نمونه به حالت مذاب در می‌آید؟
ب- آیا پلاستیک به آسانی شعله‌ور میشود؟
پ- آیا ماده به سختی میسوزد؟
ت- شعله چه رنگی است؟
ث- آیا از نمونه در حال سوختن قطره میچکد؟
ج- آیا قطرات در حین چکیدن مشتعل هستند؟
چ- آیا نمونه پس از سوختن از خود خاکستر بجا میگذارد؟
ح- آیا نمونه پس از بیرون آمدن از شعله خود به خود خاموش میشود؟
خ- آیا نمونه ذغالی میشود؟
د- چه بویی از سوختن پلاستیک حاصل میشود؟
هر کدام از این ویژگی‌های دهگانه به عناصر شرکت کننده در واحد تکرار شونده، ساختار ملکولی و پیوندهای فیزیکی بین زنجیرها بستگی دارد که آشنایی با آنها باعث شناسایی کیفی پلاستیک تحت آزمون خواهد شد.
بررسی بوهای متصاعد شده در حین آزمون شعله پلاستیک‌ها
بوهایی که از سوختن پلاستیک‌ها ایجاد میشود برانگیخته از ساختار ملکولی و مواد افزودنی آنها است، اغلب پلاستیک‌های گرمانرم خالص، در حین سوختن بوهای کاملاً مشخصی تولید می‌کنند.
باید توجه داشت که پرکننده‌های آلی، پایدارکننده‌ها، و سایر افزودنی‌های اضافه شده به آمیزه پلاستیک در حین سوختن روی بوی پلیمر خالص تاثیر می‌گذارند، بنابراین هرقدر پلیمر خالصتر باشد بوی متصاعد شده بهتر قابل تشخیص خواهد بود.
چند مثال برای تشخیص
بویی که از سوختن پلی‌اتیلن نسبتاً خالص بوجود می‌آید رایحه‌ی پارافین‌ها و واکس‌ها را تداعی می‌کند زیرا با ساختمان مولکولی آنها تشابه دارد.
بویی که از سوختن پلی‌استایرن خالص به مشام میرسد عطر‌ی نسبتاً خوش و شبیه به شکلات دارد که سوختن آن با ایجاد دوده همراه است.
پلی‌آمیدها بخاطر مشابهت ملکولی با پلی‌پپتایدها که پروتئین‌ها از آنها مشتق می شوند اغلب بویی شبیه سوختن شاخ حیوانات (دارای پایه پروتئینی هستند) را منتشر می سازند.
۲-۴ آزمون بررسی گستره ذوب پلاستیک‌های گرمانرم
در پدیده ذوب یک پلیمر، حرارت دریافت شده نیروهای بین زنجیرهای پلاستیک را تا آن حد کاهش می‌دهد که زنجیرها می‌توانند روی هم بلغزند و جاری شوند یا تحت تنش وارد بر آن، مولکول‌های پلاستیک مذاب به حرکت در آیند آنچه شایان دقّت است پدیده ذوب در پلاستیک‌ها فقط در گروه پلاستیک‌های بلوری و نیمه بلوری دیده میشود، و این تغییر حالت فیزیکی پلاستیک در آمورف‌ها حتی در زیر دستکاه میکروسکوپ دارای صفحه داغ چندان ملموس نیست.
چون در فرآیندهای پلیمریزاسیون مواد پلیمری توزیع جرم ملکولی وجود دارد و همه زنجیرها دارای جرم ملکولی یکسان نیستند، در حین ذوب ابتدا زنجیرهای سبک‌تر و سپس سنگین‌تر ذوب می شوند که همین امر موجب بهوجود آمدن پدیدهی گستره ذوب در پلاستیک‌ها میشود.
آزمون تعیین دانسیته
دانسیته یا وزن مخصوص هر قطعه عبارتست از وزن واحد حجم آن، و مقدار آن از فرمول d = M/V gr/cm3محاسبه میشود. هر قدر قطعه‌ی پلیمری که در نظر است وزن مخصوص آن اندازه‌گیری شود خالصتر باشد (دارای مواد افزودنی کمتر)، دانسیته آن به مقادیر مندرج در کتب و جداول نزدیک‌تر خواهد بود.
آزمون قابلیت انحلال
در آزمون حلالیّت مساله‌ی انحلال یا عدم انحلال یک پلاستیک در یک یا چند حلال در دمای محیط یا بالاتر مورد بررسی قرار می‌گیرد.
حلالیت نه تنها به اجزای تشکیل دهنده یک پلیمر بلکه به درجه پلیمرشدن، میزان شاخه ای بودن، شبکهای بودن و ایزومری ، نظم فضایی، و بلورینگی مواد پلیمری بستگی دارد.
در آزمون انحلال، باید موارد زیر یادداشت شود و بر مبنای این مشاهدات نتیجهگیری به عمل آید:
الف – آیا پلیمر در حلال متورم میشود؟
ب – آیا مقدار کمی از پلیمر حل میشود؟
پ – آیا محلول گرانرو میشود؟
ت – آیا تغییری در رنگ محلول ایجاد میشود؟
ث – آیا محلول کدر میشود؟
در صورت بروز هرگونه شبهه درباره مواد حل شده، محلول باید روی یک شیشه ساعت برای تعیین مواد حل شده تبخیر شود. با پاسخ به سوالات یک تاپنج و با استفاده از جداول مربوطه میتوان پلیمر مجهول را تا حدودی شناسایی کرد.
آزمون رنگ برای شناسایی نوع پلاستیک
آزمون رنگ، بر اساس واکنش پلیمر بامعرف است که منجر به تشکیل رنگ ناشی از تولید فراورده میشود.
واکنش‌های تشکیل رنگ هنوز مفیدترین آزمون برای شناسایی مشخصات ساختاری و گروه‌های عاملی حتی در آزمایشگاه‌هایی که دارای تجهیزات پیشرفته هستند، میباشد. از مزایای آزمون رنگ، میتوان به حساسیت، مهارت، صرفه اقتصادی، زمان، مکان و حداقل تجهیزات با کاربری آسان اشاره نمود.
نتیجهگیری
هدف از طرح مباحث فوق این است که به محض دیدن یک قطعه پلیمری با استفاده از ابتدایی‌ترین حرکات و آزمون‌ها مانند بازتاب قطعه در برابر کشیدن، خم کردن، پیچاندن، فشار دادن آن بین دو ناخن، ارزیابی برجهندگی و عکس‌العمل آن در اثر برخورد با زمین، شفافیّت ظاهری و سایر آزمایش های اولیه نظیر دانسیت ,پ هاش متری و حلالیت بتواند به‌سرعت تشخیص دهد که پلیمر مجهول به کدام یک از خانواده‌های پلاستیک یا لاستیک وابسته است و در ادامه بتواند استنباط کند که مجهول مورد نظر به کدام یک از گروه‌های پلاستیک‌ها تعلق دارد و متناسب با ماهیت آن باید راه‌کارهای عملی را برای تشخیص نوع آن در پیش گیرد.
بیشتر پلیمرها در مجموعه‌ی پلاستیک‌ها جای دارند و لاستیک‌ها از نظر تعداد در مقایسه با پلاستیک‌ها بسیار محدودترند، بنابراین ضروری است که کاربر پلیمر، اطّلاعات وسیع در زمینه‌های مختلف پلاستیک‌ها داشته باشد.
دیدگاهتان را بنویسید