اندازه گیری دانسیته پلاستیک ها

تعیین دانسیته پلاستیک ها

روش های اندازه گیری دانسیته پلاستیک ها (بخش اول)

دانسیته یکی از پارامترهای مهم کنترل کیفیت رایج در پلاستیک هاست؛ از این رو اندازه گیری این پارامتر از اهمیت بالایی برخوردار است.

شاخص دانسیته عبارت از جرم ماده در واحد حجم آن ماده است. به عبارتی، برای اندازه گیری دانسیته، کافیست جرم ماده را بر حجم آن تقسیم کنیم. از طرفی، وزن مخصوص یک ماده نیز از تقسیم دانسیته ماده مورد نظر، بر دانسیته یک ماده مرجع (معمولاً آب) به دست می آید. در حقیقت؛ وزن مخصوص هر ماده بسته به مقدار آن، بیان می کند آن ماده روی سطح ماده مرجع شناور خواهد ماند و یا درون آن فرو خواهد رفت. [۱, ۲, ۳]

واحد دانسیته در سیستم بین الملی واحدها، Kg/m3 یا gr/cm3 است،  در حالی که وزن مخصوص کمیتی بدون بعد است.

مفهوم دانیسته
شکل۱- شماتیکی از مفهوم دانیسته
مفهوم دانسیته و وزن مخصوص
شکل۲- شماتیکی از مفهوم دانسیته و وزن مخصوص
تفاوت دانسیته در مایعات مختلف
شکل۳- تفاوت دانسیته در مایعات مختلف

دانسیته یک نمونه پلاستیکی ممکن است در اثر تغییر در بلورینگی، کمبود نرم کننده، جذب حلال و … تغییر کند. از طرفی باید توجه داشت که دانسیته در دماهای مختلف تغییر می کند. از این رو برای اندازه گیری دقیق دانسیته پلاستیک، توجه به موارد زیر حائز اهمیت می باشد:

  • تعیین نوع ماده
  • توجه به تغییرات فیزیکی نمونه
  • یکنواختی نمونه بین نمونه های گوناگون
  • میانگین دانسیته در یک نمونه بزرگ
  • محاسبه نسبت هزینه به وزن نمونه

متداول ترین آزمون های اندازه گیری دانسیته پلاستیک ها عبارتند از:

» ASTM D1505

» ASTM D792-98

» ISO 1183-2

در ادامه این آزمون ها به صورت جداگانه توضیح داده می شوند.

آزمون ASTM D1505

در این آزمون از یک ستون شیشه ای استفاده می شود که با دو محلول پر شده است که دانسیته یکی از مایع ها، از نمونه تحت آزمون بیش تر و دانسیته دیگری کم تر است.

روش انجام این آزمون بدین صورت است که با استفاده از یک سبد، کره های استاندارد شیشه ای، با دانسیته های معلوم اما متفاوت با هم،  به همراه نمونه ها در طول ستون قرار می گیرند. سبد، به آرامی درون ستون و بدون این که مزاحمتی برای گرادیان دانسیته ایجاد کند، پایین می رود و کره های شیشه ای و نمونه ها بر اساس دانسیته نسبی شان توزیع می شوند. در نهایت با استفاده از کره های شیشه ای به عنوان مرجع ارزیابی و به کمک درون یابی، دانسیته در محل هایی که نمونه ها به صورت آزادانه شناور هستند، محاسبه می شود. [۴]

دستگاه ASTM D1505
شکل۴- دستگاه آزمون ASTM D1505

آزمون ASTM D792-98

این آزمون از شناخته شده ترین آزمون های اندازه گیری دانسیتۀ پلاستیک هاست که برای پلاستیک های جامد در اشکال گوناگون مانند ورق، میله، لوله و یا سایر انواع قالب گیری شده به کار می رود.

در این روش ابتدا وزن نمونه در هوا اندازه گیری می شود، سپس آن را به وسیله یک سیم در مایع شناور کرده، دانسیته بر اساس میزان شناور بودن یا فرو رفتن نمونه در مایع اندازه گیری می شود. این آزمون، بسته به  نوع مایعی که برای غوطه وری نمونه استفاده می شود، به دو روش تقسیم می گردد:

 روش A: محاسبه دانسیته پلاستیک های جامد در آب

 روش B: محاسبه دانسیته پلاستیک های جامد در مایعاتی به غیر از آب

انتخاب نوع مایع بر اساس رفتار پلاستیک در برابر آن صورت می گیرد؛ بدین معنی که نمونه نباید در مایع حل و یا متورم شود و به طور کلی نباید از مایع اثرپذیری داشته باشد، به علاوه وزن مخصوص و فشار بخار مایع انتخابی نیز باید از نمونه کم تر باشد. [۵]

آزمون ISO 1183-2

در آزمون ISO 1183-2  نیز مشابه آزمون ASTM D1505  از ستون گرادیان دانسیته استفاده می شود، با این تفاوت که این آزمون برای نمونه های قالب گیری شده ی غیر متخلخل و پلاستیک های اکسترود شده ی بدون حفره به کار می رود.

دستگاه ASTM D792-98 و ISO 1183-2
شکل۵- دستگاه آزمون های ASTM D792-98 و ISO 1183-2

در پایان دانسیته برخی از پلاستیک های رایج در هفتاد درجه فارنهایت آورده شده است.

جدول۱– دانسیته برخی از پلاستیک ها

نام پلاستیک دانسیته (gr/cm3 )
پلی اتیلن سبک ۰/۹۲
پلی اتیلن سنگین ۰/۹۴-۰/۹۷
پلی پروپیلن ۰/۹۰
نایلون ۶/۶ ۱/۱۴
پلی استایرن ۱/۰۵
پلی کربنات ۱/۲۰
ABS (گرید تزریق) ۱/۰۵
پلی یورتان ۱/۲۰
PVC (سفت) ۱/۳۹
PVC (نرم) ۱/۲۹
اتیلن وینیل استات ۰/۹۵
استال ۱/۴۲
پلی سولفون۱/۲۵
استایرن آکریلونیتریل۱/۸۰
ترموپلاستیک الاستومر یورتان۰/۹۷

منابع:

[۱, ۲, ۳]. https://omnexus.specialchem.com/polymer-properties/properties/density , https://study.com/academy/lesson/what-is-specific-gravity-definition-formula-calculation-examples.html

[۴]. http://www.trl.com/density-testing/, https://nopr.niscair.res.in/bitstream/123456789/22793/1/IJCT%2010%285%29%20561-563.pdf

[۵].http://www.intertek.com/polymers/testlopedia/density-and-specific-gravity-astm-d792/

[۶]. https://www.stelray.com/reference-tables/

گرد آورنده:

حمیدرضا طیاری

پاسخی بگذارید

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