چگالی مواد پلاستیک

چگالی مواد پلاستیکی چیست؟ چگالی مواد پلاستیک را چگونه اندازه می‌گیرند؟ این پارامتر بر اساس چه واحدهایی بیان می‌شود؟ این موارد همواره در زمان خرید یا تولید انواع پلاستیک و مواد پلاستیکی برای شما به وجود می‌آیند؛ زیرا چگالی کمیتی است که در زمان بررسی جدول مشخصات مواد پلیمری همواره به چشم می‌خورد. به همین دلیل در این مقاله از هایپر پلاست قصد داریم به این سوالات پاسخ داده و اهمیت چگالی مواد پلاستیک را بیان کنیم.

چگالی چیست؟

چگالی جرم در واحد حجم را اندازه‌گیری می‌کند و با کلمه یونانی ρ (rho) مشخص می‌شود. چگالی را بر اساس فرمول زیر بیان می‌کنند:

ρ = m/V

که ρ چگالی، m جرم بر حسب کیلوگرم و V حجم بر حسب مترمکعب است. اما واحدهای دیگری هم برای چگالی تعریف می‌شود که بسته به روش اندازه گیری متفاوت خواهد بود و در ادامه بررسی می‌شوند.

واحدهای چگالی

واحد چگالی در سیستم SI، کیلوگرم بر مترمکعب است. چگالی حالت‌های مختلف ماده به صورت زیر به دست می‌آید:

• گرم بر سانتی متر مکعب برای جامدات
• گرم بر میلی لیتر برای مایعات
• گرم بر لیتر برای گازها

برای پلاستیک، معمولاً به‌صورت g/cm3 بیان می‌شود.

تعریف چگالی ظاهری

چگالی ظاهری پلاستیک به عنوان وزن ماده بر اساس حجم خاصی تعریف می‌شود. این یک پارامتر مهم است که بر موارد زیر تاثیر می‌گذارد:

• نگهداری مواد پلاستیکی در محفظه
• اندازه تجهیزات خشک‌کن
• جریان مواد

هر ماده پلاستیکی دارای چگالی ظاهری متفاوتی است. سه راه برای بیان چگالی ظاهری وجود دارد:

• پوند بر فوت مکعب
• گرم بر سانتی‌متر مکعب
• کیلوگرم در لیتر

چگالی در مقابل وزن مخصوص – چه ارتباطی با هم دارند؟

وزن مخصوص یا چگالی نسبی یک کمیت بدون بعد است و نسبت چگالی یک ماده به چگالی یک ماده استاندارد را نشان می‌دهد. این، مقایسه چگالی را در بین سیستم‌های مختلف واحدها ساده می‌کند. شما باید مقدار چگالی را بر ۰.۹۹۷۵ تقسیم کنید تا وزن مخصوص به دست آید. در جدول زیر تفاوت چگالی با وزن مخصوص را بیان کرده‌ایم.

چگالی	وزن مخصوص
–         نسبت جرم به حجم --–         ابعاد دارد. (دارای واحد اندازه گیری است)	–         نسبت چگالی مواد به نمونه –         این یک کمیت بدون بعد است. –         چگالی را در سیستم‌های مختلف واحدها مقایسه می‌کند.

عوامل موثر بر تراکم پلاستیک چیست؟

چگالی یک نمونه پلاستیکی ممکن است با توجه به عوامل زیر تغییر کند:

دانسیته یا چگالی پلیمرها به ساختار کریستالی آن‌ها بستگی دارد. پلیمرهای آمورف دارای ساختار مولکولی تصادفی هستند. این به دلیل چیدمان نامرتب زنجیره‌ها، چگالی کم‌تری را به همراه دارد. پلیمرهای کریستالی دارای آرایش سیستماتیک و فشرده‌ای از زنجیره‌ها و کریستال‌های پلیمری هستند. ساختار کریستالی بالاتر آن‌ها باعث چگالی بالا می‌شود.

چگالی به طور غیرمستقیم با دما متناسب است. با افزایش دما، بیشتر مواد تمایل به انبساط دارند. این باعث افزایش حجم مواد می‌شود که به نوبه خود از چگالی آن کاسته خواهد شد. عوامل دیگری مانند از بین رفتن نرم‌کننده‌ها و جذب حلال ممکن است چگالی پلاستیک را تغییر دهند.

چگونه می‌توان چگالی دقیق پلاستیک‌ها را تعیین کرد؟

برای تعیین دقیق چگالی، موارد زیر مهم است:

• شناسایی مواد
• تغییرات فیزیکی در نمونه را دنبال کنید
• یکنواختی بین نمونه‌های مختلف نمونه برداری را نشان دهید
• میانگین چگالی در بخش‌های مختلف یک نمونه با ابعاد بزرگ را در نظر بگیرید

روش های آزمایشی برای تعیین چگالی پلاستیک

برای اینکه بتوانید چگالی پلاستیک و پلیمرها را اندازه گیری کنید، از روش‌های استاندارد مختلفی استفاده می‌شود که عبارتند از:

این روش چگالی ماده را با تکنیک گرادیان چگالی تعیین می‌کند. یک ماده در یک ستون مایع با چگالی متغیر با شناورهای استاندارد قرار می‌گیرد. این شناورها معمولاً دانه‌هایی شیشه‌ای با چگالی شناخته شده هستند. سپس چگالی مواد محاسبه می‌شود. این بر اساس موقعیت نسبی آن نسبت به شناورهای ستون و چگالی مهره‌های شیشه‌ای است.

این روش وزن مخصوص و چگالی پلاستیک‌های جامد را تعیین می‌کند. ‌ پلاستیک‌های جامد به شکل‌هایی مانند ورق، میله، لوله یا اقلام قالب‌گیری شده هستند. این آزمون شامل روش‌های آزمایشی مانند زیر می‌شود:

• روش آزمایش- A  برای آزمایش پلاستیک جامد در آب
• روش آزمایش – B برای آزمایش پلاستیک جامد در مایعات غیر از آب.

این روش یک ستون گرادیان را مشخص می‌کند؛ یعنی چگالی پلاستیک‌های قالب گیری شده یا اکسترود شده غیر سلولی را در شکل بدون فضای خالی تعیین می‌کند. ستون‌های گرادیان چگالی ستون‌هایی هستند که حاوی مخلوطی از دو مایع باشند. چگالی در ستون به طور یکنواخت از بالا به پایین افزایش می‌یابد.

مقادیر چگالی پلاستیک های اصلی

نام پلیمر	حداقل مقدار (گرم بر سانتی‌متر مکعب)	حداکثر مقدار (گرم بر سانتی‌متر مکعب)
ABS – Acrylonitrile Butadiene Styrene	۱.۰۲۰	۱.۲۱۰
ABS Flame Retardant	۱.۱۵۰	۱.۲۰۰
ABS High Heat	۱.۱۰۰	۱.۱۵۰
ABS High Impact	۱.۰۰۰	۱.۱۰۰
مواد پی وی سی	۱.۴۵۰	۱.۵۰۰
مواد EVA	۰.۹۲۰	۰.۹۴۰
پلی اتیلن سنگین HDPE	۰.۹۴۰	۰.۹۷۰
پلی اتیلن سبک خطی LLDPE	۰.۹۱۵	۰.۹۵۰
پلی آمید ۱۱	۱.۲۵۰	۱.۲۷۰
پلی آمید ۱۲	۱.۱۴۰	۱.۴۲۰
پلی آمید ۶۶	۱.۱۳۰	۱.۱۵۰
پلی آمید ۶	۱.۰۹۰	۱.۱۰۰
مواد پلی کربنات	۱.۱۵۰	۱.۲۰۰
آمورف TPI مخلوط، حرارت فوق‌العاده بالا، مقاوم در برابر مواد شیمیایی (جریان بالا)	۱.۳۷۰	۱.۳۷۰
آمورف TPI مخلوط، حرارت فوق‌العاده بالا، مقاوم در برابر مواد شیمیایی (جریان استاندارد)	۱.۳۷۰	۱.۳۷۰
آمورف TPI ، حرارت بالا، جریان بالا، قابل لحیم‌کاری بدون‌سرب، 30% GF	۱.۵۲۰	۱.۵۲۰
ASA – Acrylonitrile Styrene Acrylate	۱.۰۵۰	۱.۰۷۰
ASA/PC مقاوم در برابر شعله	۱.۲۵۰	۱.۲۵۰
CA – سلولز استات	۱.۲۲۰	۱.۳۴۰
CAB – سلولز استات بوتیرات	۱.۱۵۰	۱.۲۲۰
فیلم‌های دی استات سلولز – مروارید	۱.۳۶۰	۱.۳۶۰
فیلم دی استات سلولز براق	۱.۳۱۰	۱.۳۱۰
CP – سلولز پروپیونات	۱.۱۷۰	۱.۲۴۰
LCP تقویت شده با فیبر کربن	۱.۵۰۰	۱.۵۰۰
LDPE – پلی اتیلن سبک	۰.۹۱۷	۰.۹۴۰
MABS – شفاف اکریلونیتریل بوتادین استایرن	۱.۰۸۰	۱.۰۸۰
PA 11 – (پلی‌آمید 11) 30٪ الیاف شیشه تقویت شده	۱.۲۵۰	۱.۲۷۰
PSU 30  درصد تقویت شده با الیاف شده	۱.۴۰۰	۱.۵۰۰
TPS، مقاوم در برابر آب	۱.۳۴۰	۱.۳۸۰
UHMWPE – پلی‌اتیلن با وزن مولکولی فوق‌العاده بالا	۰.۹۳۰	۰.۹۵۰
XLPE – پلی‌اتیلن متقاطع	۰.۹۱۵	۱.۴۰۰

سخن پایانی