روش‌های اندازه‌گیری دانسیته پلاستیک‌ها (بخش اول)

    دانسیته یکی از پارامترهای مهم کنترل کیفیت رایج در پلاستیک هاست؛ ازاین‌رو اندازه‌گیری این پارامتر از اهمیت بالایی برخوردار است. شاخص دانسیته عبارت است از جرم ماده در واحد حجم آن ماده. به‌عبارتی برای اندازه‌گیری 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) به‌دست می‌آید. 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. [1، 2 و 3] واحد دانسیته در سیستم بین‌الملی واحدها Kg/m³ یا gr/cm³ است، درحالی‌که وزن مخصوص کمیتی بدون بعد است.

شکل 1. شماتیکی از مفهوم دانیسته

شکل 2. شماتیکی از مفهوم دانسیته و وزن مخصوص

شکل 3. تفاوت دانسیته در مایعات مختلف

    دانسیته یک نمونه پلاستیکی ممکن است در اثر تغییر در بلورینگی، کمبود نرم‌کننده، جذب حلال و … تغییر کند. از طرفی باید توجه داشت که دانسیته در دماهای مختلف تغییر می‌کند. ازاین‌رو برای اندازه‌گیری دقیق دانسیته پلاستیک، توجه به موارد زیر حائز اهمیت است:

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

    متداول‌ترین آزمون‌های اندازه گیری دانسیته پلاستیک‌ها عبارتند از:

    » ASTM D1505

    » ASTM D792-98

    » ISO 1183-2

    در ادامه این آزمون‌ها به‌صورت جداگانه توضیح داده می‌شوند.

آزمون ASTM D1505

    در این آزمون از یک ستون شیشه‌ای استفاده می‌شود که با دو محلول پر شده است و دانسیته یکی از مایع‌ها از نمونه تحت آزمون بیش‌تر و دانسیته دیگری کم‌تر است.

    روش انجام این آزمون بدین صورت است که با استفاده از یک سبد، کره‌های استاندارد شیشه‌ای با دانسیته‌های معلوم اما متفاوت با هم، به‌همراه نمونه‌ها در طول ستون قرار می‌گیرند. سبد به‌آرامی درون ستون و بدون این که مزاحمتی برای گرادیان دانسیته ایجاد کند، پایین می‌رود و کره‌های شیشه‌ای و نمونه‌ها بر اساس دانسیته نسبی‌شان توزیع می‌شوند. در نهایت با استفاده از کره‌های شیشه‌ای به‌عنوان مرجع ارزیابی و به کمک درون‌یابی، دانسیته در محل‌هایی که نمونه‌ها به‌صورت آزادانه شناور هستند، محاسبه می‌شود. [4]

شکل 4. دستگاه آزمون ASTM D1505

آزمون ASTM D792-98

    این آزمون از شناخته‌شده‌ترین آزمون‌های اندازه‌گیری دانسیته پلاستیک‌هاست که برای پلاستیک‌های جامد در اشکال گوناگون مانند ورق، میله، لوله و یا سایر انواع قالب‌گیری‌شده به‌کار می‌رود.

    در این روش ابتدا وزن نمونه در هوا اندازه‌گیری می‌شود، سپس آن را به‌وسیله یک سیم در مایع شناور کرده، دانسیته بر اساس میزان شناور بودن یا فرو رفتن نمونه در مایع اندازه‌گیری می‌شود. این آزمون، بسته به نوع مایعی که برای غوطه‌وری نمونه استفاده می‌شود، به دو روش تقسیم می‌گردد:

    روش A: محاسبه دانسیته پلاستیک‌های جامد در آب

    روش B: محاسبه دانسیته پلاستیک‌های جامد در مایعاتی به‌غیر از آب

    انتخاب نوع مایع بر اساس رفتار پلاستیک در برابر آن صورت می‌گیرد؛ بدین معنی که نمونه نباید در مایع حل و یا متورم شود و به‌طور کلی نباید از مایع اثرپذیری داشته باشد؛ به‌علاوه وزن مخصوص و فشار بخار مایع انتخابی نیز باید از نمونه کم‌تر باشد. [5]

آزمون ISO 1183-2

     در آزمون ISO 1183-2 نیز مشابه آزمون ASTM D1505 از ستون گرادیان دانسیته استفاده می‌شود، با این تفاوت که این آزمون برای نمونه‌های قالب‌گیری‌شده غیر متخلخل و پلاستیک‌های اکسترودشده بدون حفره به‌کار می‌رود.

    در پایان دانسیته برخی از پلاستیک‌های رایج در هفتاد درجه فارنهایت (70 F°) آورده شده است.

جدول 1. دانسیته برخی از پلاستیک‌ها

    در مقاله بعدی در مورد عوامل مؤثر بر دانسیته پلاستیک‌ها صحبت می‌کنیم.

منابع

[1,2,3]. https://omnexus.specialchem.com/polymer-properties/properties/density, https://study.com/academy/lesson/what-is-specific-gravity-definition-formula-calculation-examples.html
[4]. http://www.trl.com/density-testing/, https://nopr.niscair.res.in/bitstream/123456789/22793/1/IJCT%2010%285%29%20561-563.pdf
[5].http://www.intertek.com/polymers/testlopedia/density-and-specific-gravity-astm-d792/
[6]. https://www.stelray.com/reference-tables/

گرد آورنده: حمیدرضا طیاری