پیری و اشتعال پذیری مواد پلاستیکی

در ادامه مبحث طراحی و ساخت قطعات پلاستیکی و قالب های تزریق پلاستیک به بررسی موضوع پیری (Aging) و اشتعال پذیری مواد پلاستیکی پرداخته می شود.

پیری در دماهای بالا

بسیاری از مواد پلاستیکی هنگام قرار گرفتن در معرض دماهای بالا برای مدت طولانی، شکننده یا دچار تغییر رنگ می‌شوند.

تغییرات در خواص مواد که در طول زمان در دماهای بالا رخ می‌دهد، می‌تواند ناشی از اثرات فیزیکی، مانند از دست رفتن افزودنی‌ها (به عنوان مثال، مهاجرت (plasticizer migration) نرم‌کننده) یا تغییرات شیمیایی، مانند اکسیداسیون باشد. پایداری حرارتی یک پلیمر معمولاً با قرار دادن مجموعه‌ای از نمونه‌های قالب‌گیری شده در یک فر در دمای مشخص (معمولاً دمای بالا برای تسریع آزمایش) برای مدت طولانی ارزیابی می‌شود.

نمونه‌ها به طور دوره‌ای برای ارزیابی خارج می‌شوند. پس از خارج کردن یک نمونه از فر، آن را مشاهده و برای خواص فیزیکی، مکانیکی، الکتریکی، نوری، شیمیایی و غیره مورد آزمایش قرار می‌دهند. نتایج آزمایش سپس به صورت یک نمودار از خواص (یا حفظ خواص) به عنوان تابعی از زمان در دمای پیری خاص ارائه می‌شود. این نوع آزمایش معیاری از پایداری حرارتی در شرایط محیطی خاص مرتبط با آزمایش را فراهم می‌کند.

اشتعال‌ پذیری

اشتغال‌ پذیری به ویژگی‌های سوختن یک ماده پس از وقوع احتراق مربوط می‌شود. طراحان باید درک کنند که اشتعال‌ پذیری نه تنها در کاربردهای الکتریکی مهم است، بلکه در کاربردهایی که مواد پلاستیکی در فضاهای محدود مانند اتاق‌های یک منزل استفاده می‌شوند، نیز اهمیت دارد، جایی که منابع شعله و گرما ممکن است وجود داشته باشند.

برخی از روش‌های آزمایش شناخته‌شده‌تر، قابلیت احتراق، تولید دود و دماهای احتراق را اندازه‌گیری می‌کنند. بسیاری از تولیدکنندگان مواد، گریدهای مواد مقاوم در برابر احتراق را ارائه می‌دهند که به طور ذاتی مقاوم در برابر احتراق هستند یا حاوی افزودنی‌هایی برای مقاومت در برابر احتراق می‌باشند. با این حال، حتی گریدهای مقاوم در برابر احتراق نیز تحت شرایط مناسب گرما و تأمین اکسیژن به سرعت می‌سوزند.

آزمایش UL 94 به طور معمول برای طبقه‌بندی یا ارزیابی مواد از نظر ویژگی‌های احتراق آنها استفاده می‌شود. بسته به نتایج آزمایش، مواد به یک کلاس اشتعال‌پذیری V-0، V-1، V-2، 5V یا HB اختصاص داده می‌شوند.

این آزمایش نمونه‌ها را تحت معیارهای خاصی از قرارگیری در معرض شعله قرار می‌دهد. توانایی نسبی نمونه برای حفظ احتراق پس از حذف شعله، مبنای یک سیستم طبقه‌بندی را تشکیل می‌دهد. به طور کلی، موادی که به سرعت خاموش می‌شوند و ذرات شعله‌دار نمی‌چکد، امتیازات بالاتری دریافت می‌کنند.

علاوه بر این، امتیازها بر اساس ضخامت مشخص ماده (یعنی 1.6 میلی‌متر یا 3.2 میلی‌متر) داده می‌شوند که ممکن است برخی کمک‌های طراحی در خصوص مشخصات ضخامت دیواره قطعات ارائه دهد؛ با این حال، نتایج دیگری ممکن است برای هندسه‌های مختلف قطعه مشاهده شود، حتی زمانی که ضخامت دیواره‌ها معادل باشد. امتیاز “V-0” نشان‌دهنده بالاترین درجه مقاوم در برابر احتراق و امتیاز “HB” نشان‌دهنده کمترین مقاومت است.

اگر ماده آزمایش دوم “5V” را با موفقیت بگذراند، امتیاز آن به امتیاز اول اضافه می‌شود. ترکیب “V-0” و “5V” بالاترین امتیاز UL 94 است، در حالی که “HB” پایین‌ترین امتیاز است. از آنجا که امتیازات اشتعال‌پذیری UL بر اساس آزمایش‌های مقیاس کوچک است، ممکن است رفتار ماده را تحت شرایط واقعی آتش به دقت منعکس نکند. سایر آزمایش‌های معمول اشتعال پذیری شامل آزمایش شاخص اکسیژن محدودکننده است که حداقل مقدار اکسیژن را تعیین می‌کند که به صورت درصد حجمی در مخلوطی از اکسیژن و نیتروژن وجود دارد و احتراق شعله‌ای یک ماده را که ابتدا در دمای اتاق قرار دارد، پشتیبانی خواهد کرد و آزمایش‌های تولید دود که چگالی دود مرتبط با احتراق را تعیین می‌کنند.

موارد بیان شده در بالا در طراحی و ساخت قطعات پلاستیکی و قالب های تزریق پلاستیک اهمیت ویژه ای دارد.