در دهه‌های اخیر، پیشرفت چشمگیر فناوری‌های پلیمری نقش بی‌بدیلی در طراحی و ساخت لوازم خانگی ایفا کرده است. پلیمرها به عنوان موادی سبک، مقاوم، فرآیند پذیر و مقرون به صرفه، جایگزین بسیاری از فلزات و مواد سنتی در ساخت اجزای مختلف دستگاه‌های خانگی شده‌اند. این اجزا شامل بدنه‌های بیرونی و پنل‌های کنترلی تا قطعات داخلی در تماس با حرارت، رطوبت یا مواد شیمیایی می‌باشد. به همین دلیل پلیمرها به‌دلیل ویژگی‌های مهندسی شده‌ی خود به انتخاب نخست طراحان و تولیدکنندگان تبدیل شده‌اند.
ویژگی‌هایی چون مقاومت در برابر ضربه، حرارت و مواد شیمیایی، خاصیت عایق الکتریکی، شفافیت، انعطاف‌پذیری و قابلیت بازیافت موجب شده تا پلیمرهایی نظیر آکریلو نیتریل بوتادین استایرن (ABS)، پلی‌کربنات، پلی‌پروپیلن، نایلون و … در ساخت وسایلی مانند ماشین لباسشویی، یخچال، مخلوط‌کن، جاروبرقی، ماشین ظرفشویی و سایر لوازم کاربرد گسترده‌ای پیدا کنند. بسیاری از این پلیمرها عایق الکتریکی بوده و قابلیت قالبگیری به روش‌های مختلف را دارا می‌باشند که امکان طراحی‌های پیچیده را در محصولات مختلف فراهم می‌کنند. در ادامه کاربرد پلیمرها در تولید لوازم خانگی را بررسی می‌کنیم و تعدادی از مهمترین پلیمرهای مورد استفاده در بخش‌های مختلف لوازم خانگی از جمله بدنه، پوشش‌ها و اتصالات مورد بررسی قرار می‌گیرند.
آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)
در دهه‌های اخیر، پیشرفت چشمگیر فناوری‌های پلیمری نقش بی‌بدیلی در طراحی و ساخت لوازم خانگی ایفا کرده است. پلیمرها به عنوان موادی سبک، مقاوم، فرآیند پذیر و مقرون به صرفه، جایگزین بسیاری از فلزات و مواد سنتی در ساخت اجزای مختلف دستگاه‌های خانگی شده‌اند. این اجزا شامل بدنه‌های بیرونی و پنل‌های کنترلی تا قطعات داخلی در تماس با حرارت، رطوبت یا مواد شیمیایی می‌باشد. به همین دلیل پلیمرها به‌دلیل ویژگی‌های مهندسی شده‌ی خود به انتخاب نخست طراحان و تولیدکنندگان تبدیل شده‌اند.
ویژگی‌هایی چون مقاومت در برابر ضربه، حرارت و مواد شیمیایی، خاصیت عایق الکتریکی، شفافیت، انعطاف‌پذیری و قابلیت بازیافت موجب شده تا پلیمرهایی نظیر آکریلو نیتریل بوتادین استایرن (ABS)، پلی‌کربنات، پلی‌پروپیلن، نایلون و … در ساخت وسایلی مانند ماشین لباسشویی، یخچال، مخلوط‌کن، جاروبرقی، ماشین ظرفشویی و سایر لوازم کاربرد گسترده‌ای پیدا کنند. بسیاری از این پلیمرها عایق الکتریکی بوده و قابلیت قالبگیری به روش‌های مختلف را دارا می‌باشند که امکان طراحی‌های پیچیده را در محصولات مختلف فراهم می‌کنند. در ادامه تعدادی از مهمترین پلیمرهای مورد استفاده در بخش‌های مختلف لوازم خانگی از جمله بدنه، پوشش‌ها و اتصالات مورد بررسی قرار می‌گیرند.
ABS یک کوپلیمر ترموپلاستیک آمورف است که از ترکیب آکریلونیتریل (به منظور مقاومت شیمیایی و حرارتی)، بوتادین (خاصیت انعطاف پذیری و جذب ضربه) و استایرن (برای سختی، ظاهر براق و فرآیندپذیری آسان) تولید می‌شود. این پلیمر در برابر ضربه مقاوم بوده و دارای قابلیت ماشین‌کاری و قالبگیری مناسبی است. در لوازم خانگی، ABS به‌طور گسترده‌ای برای بدنه خارجی وسایل، پنل‌های کنترل، کلیدها و درپوش‌ها استفاده می‌شود. به عنوان مثال، شرکت Dyson گزارش کرده است که بخش‌های خارجی و ظاهری در جاروبرقی‌های سری Ball از نوع ABS هستند.
ABS در ساخت پنل و بدنه ماشین‌های لباسشویی، کولر، تلفن، ماشین‌های ظرفشویی و همچنین بدنه و دستگیره درب یخچال نیز کاربرد دارد.
به طور کلی بدنه‌های ساخته‌شده از ABS موجب افزایش دوام و ایمنی قطعات می‌شوند؛ زیرا ضربه را جذب و از اجزای الکترونیکی محافظت می‌کنند، همچنین در برابر فرورفتگی مقاوم هستند.
ویژگی‌های ABS باعث شده تا در ساخت بدنه تلفن‌های خانگی نیز به آن توجه ویژه‌ای شود. برای مثالGrillo Telephone که از اولین تلفن‌های تاشو جهان بود و در سال 1967 عرضه گردید، از کامپاند این پلیمر برای بدنه خارجی خود استفاده می‌کرد. امروزه نیز این کاربرد ادامه دارد و همچنان از آن در ساخت تلفن‌های خانگی استفاده می‌گردد.
بخش دیگری از کاربردهای ABS به دلیل ویژگی‌هایی نظیر عایق الکتریکی و مقاومت در برابر رطوبت به خصوص در ساخت بدنه تلویزیون است. در واقع بخش‌های جلویی و پوسته پشتی تلویزیون‌ها از ABS ساخته می‌شود.
ABS را می‌توان با توجه به کاربری و محل استفاده، با استفاده از افزودنی‌های مختلف تقویت کرد و مقاومت حرارتی و مکانیکی آن را افزایش داد، زیرا وسایل خانگی برای استفاده‌های طولانی مدت در دسترس قرار می‌گیرند.
پلی‌کربنات (PC)
پلی‌کربنات یک پلاستیک مهندسی شفاف و بی‌شکل (آمورف) است که به دلیل مقاومت استثنایی در برابر ضربه و حرارت شناخته می‌شود. این پلیمر دارای خصوصیاتی از جمله سختی بالا، پایداری حرارتی مناسب و مقاومت در برابر تابش فرابنفش (UV) می‌باشد که از آن برای ساخت قطعات شفاف و مستحکم در تولید لوازم خانگی استفاده می‌شود.
دیواره مخازن و درپوش‌های مخلوط‌کن‌ها از پلی‌کربنات ساخته می‌شوند. پلی‌کربنات یکی از پلاستیک‌های مستحکم به‌کار رفته در کنار پلی‌پروپیلن تقویت‌شده با الیاف شیشه در جاروبرقی‌ها و در بخش‌های تحمل‌کننده فشار است.
قطعات ساخته‌شده از پلی‌کربنات موجب افزایش ایمنی و زیبایی ظاهری محصول می‌شوند؛ زیرا آن‌ها در برابر ضربه مقاوم هستند و شفافیت خود را در طول زمان حفظ می‌کنند. همچنین بسیاری از گریدهای پلی‌کربنات پایدار شده در برابر حرارت و اشعه UV مقاوم هستند.
پلی‌پروپیلن (PP)
پلی‌پروپیلن یک پلاستیک نیمه بلورین با چگالی نسبتا پایین است که به دلیل مقاومت شیمیایی بالا ، پایداری حرارتی مناسب و هزینه پایین فرآیند و تولید مورد توجه قرار گرفته است. همچنین PPدر برابر بسیاری از مواد شیمیایی مقاوم و از استحکام دی الکتریک خوبی برخوردار بوده و دارای قابلیت رنگ پذیری خوبی است.
طی سالهای اخیر پلی پروپیلن به مرور جایگزین پلاستیک‌های مهندسی شده‌ای از جملهABS وPC در لوازم خانه و آشپزخانه گردیده و این روند همچنان ادامه دارد. یکی از نمونه‌های بارز از کاربردهای PP، در تولید وان‌های قالب‌گیری‌شده ماشین لباسشویی و ظرفشویی (اغلب به رنگ سفید یا خاکستری) است، زیرا این پلیمر می‌تواند چرخه‌های شستشوی داغ را بدون تغییر شکل تحمل کند.
وسایلی همانند اتو، مخلوط‌کن، آبمیوه‌گیری، فلاسک، و قسمت‌های داخلی یخچال مانند قفسه‌ها، یخ ساز و درپوش ظروف نگهداری غذا نیز می‌توانند از PP ساخته شوند.
کامپاندهای نانو پلی پروپیلن مهندسی شده، دسته دیگری از پلی پروپیلن‌ها هستند که اخیرا کاربردهای آن‌ها در لوازم خانگی رو به افزایش است. این ترکیبات دارای خواصی از جمله سختی و مدول بسیار بالا ، براقیت و مقاومت در برابر خش می‌باشند. همچنین از نظر زیبایی شناسی دارای ظاهری جذاب بوده و شبیه پلاستیک به نظر نمی‌رسند.
مقاومت پلی پروپیلن را می‌توان به کمک الیاف شیشه (Glass Fiber) و اضافه کردن ترکیبات معدنی مانند پودر تالک (Talc) تقویت کزد و استحکام آن‌ها را افزایش داد و در بخش‌هایی که مدام تحت تنش هستند، از آن استفاده کرد.
از PPتقویت شده با مواد معدنی در بخش‌هایی از دستگاه آبمیوه گیری استفاده می‌گردد. به عنوان مثال، بخش‌هایی از یک آبمیوه گیری از برند آلمانی زیمنس (Siemens) از پلی پروپیلن تقویت شده با 10% مواد معدنی ساخته شده است. در واقع این کامپاند می‌تواند فشارهای مکانیکی در سرعت‌های بسیار بالای دستگاه را تحمل کند.
استحکام ، چقرمگی و مقاومت حرارتی بالای PP این امکان را می‌دهد تا بدنه در برابر تنش‌های سنگین استحکام لازم را داشته باشد.
پلی‌آمید PA ( نایلون)
نایلون (معمولاً نایلون 6 یا نایلون 66) یک پلاستیک مهندسی نیمه بلورین است که به دلیل استحکام، سختی و مقاومت حرارتی بالا مورد توجه قرار گرفته است. نایلون‌ها در قطعات داخلی لوازم خانگی که نیاز به استحکام و مقاومت در برابر سایش می‌باشد، کاربرد فراوانی دارند و می‌توانند در دمای نزدیک به ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد به طور پیوسته مورد استفاده قرار گیرند. این پلیمر تعادلی بین خواص استحکام، مقاومت در برابر حرارت و دوام را فراهم می‌کند. همچنین گریدهای تقویت شده با الیاف شیشه (PA-GF) یا مواد معدنی، استحکام و پایداری حرارتی بالاتری را نیز به ارمغان می‌آورند.
نایلون به‌طور گسترده‌ای در اجزای داخلی و قطعات متحرک لوازم خانگی استفاده می‌شود. تعدادی از این اجزا شامل چرخ‌دنده‌ها، غلتک‌ها، پره‌های فن و قطعات شیرآلات می‌باشند. همچنین پمپ‌های ماشین لباسشویی و ظرفشویی و چرخ‌دنده‌های کوچک در مخلوط‌کن‌ها یا قهوه‌سازها اغلب از نایلون ساخته شده‌اند.
تولیدکنندگان این محصولات به مقاومت آن‌ها در برابر سایش، افزایش طول عمر و ایمنی آن‌ها هنگام استفاده از نایلون در قطعات مخلوط‌کن‌ها، غذا‌سازها و قهوه‌سازها اشاره می‌کنند. فن‌های سیستم تهویه هوای منازل نیز معمولاً از نایلون یا کامپوزیت‌های نایلونی ساخته می‌شود تا در برابر گرمای موتور و ارتعاش مقاومت کنند. در جاروبرقی‌ها نیز از نایلون برای ساخت چرخ‌های برس و اجزای چرخ‌دنده‌ای استفاده می‌گردد.
پلی آمیدهای تقویت شده با الیاف شیشه گروه دیگری از کامپاندهای پلی آمید هستند و با نام‌هایی از جمله Glass Filled Nylon و PA-GF شناخته می‌شوند.
نایلون تقویت شده با الیاف شیشه در ساخت قطعات لوازم خانگی مانند جاروبرقی، مخلوط‌کن و ماشین لباسشویی به کار می‌رود. استحکام و سختی بالای آن‌ها، دوام و عمر طولانی این قطعات را تضمین می‌کند.
از سوی دیگر پلی آمیدهای تقویت شده با الیاف شیشه خواص مکانیکی و حرارتی فوق العاده‌ای دارند، در نتیجه برای بخش‌هایی که به طور مداوم تحت تنش و یا در معرض حرارت هستند، از کامپاندهای پلی آمید تقویت شده استفاده می‌گردد.
یکی دیگر از کاربردهای این پلیمر تقویت شده در درام ماشین لباسشویی (بخشی که لباس‌ها داخل آن قرار داده می‌شوند) است. طی یک پژوهش محققان توانستند به کمک پلی آمید تقویت شده با الیاف شیشه، جایگزینی برای آلیاژ آلومینیوم بخش درام ماشین لباسشویی تولید کنند. همچنین این پلیمر تقویت شده کاربردهای گسترده‌ای در تکنیک‌های چاپ سه بعدی دارد.
الاستومرهای گرمانرم (TPEs)
الاستومرهای ترموپلاستیک یا TPE، دسته‌ای متنوع از پلیمرها هستند که انعطاف‌پذیری لاستیک را با فرآیندپذیری ترموپلاستیک‌ها ترکیب می‌کنند. این مواد همانند لاستیک خاصیت ارتجاعی دارند و می‌توان آن‌ها را در فرآیند قالبگیری تزریقی به کار گرفت. خانواده‌های مختلفی از TPE وجود دارد (از جمله TPE-O ، TPV و…) که دارای مقاومت در برابر سایش و دوام بالایی هستند.
در لوازم خانگی، TPE در بخش‌هایی استفاده می‌شود که ماده‌ای نرم و انعطاف‌پذیر مورد نیاز است. کاربردهای رایج آن شامل نوارهای درزگیر برای درب لوازم، واشرها، پایه‌های لرزه‌گیر و دسته‌ها است. به عنوان مثال، نوار دور درب ماشین ظرفشویی معمولاً از TPE مقاوم ساخته می‌شود. همچنین واشرهای ضدآب و دیافراگم پمپ در قهوه‌سازها، از TPEهای دارای تاییدیه سازمان غذا و دارو تشکیل شده‌اند. بسیاری از مخلوط‌کن‌ها، همزن‌ها و اتوهای مدرن نیز دسته‌هایی با پوشش TPE دارند که راحتی را در هنگام استفاده به ارمغان می‌آورند. در سبدهای ماشین ظرفشویی از TPE برای کاهش صدا استفاده می‌شود. همچنین شیلنگ جاروبرقی‌ها نیز از بخش‌هایی شامل مواد الاستومری ترموپلاستیک تشکیل شده‌اند.
قطعات ساخته شده از TPE به‌طور مؤثر لرزش و صدا را جذب می‌کنند و در محیط‌های مرطوب، درزگیری مناسبی فراهم می‌کنند. آن‌ها در برابر روغن‌ها، مواد شوینده و خم شدن‌های مکرر مقاومت خوبی دارند و معمولاً قابل بازیافت‌اند. در مجموع، استفاده از TPE ها دوام در برابر استهلاک را بهبود می‌بخشد.
گردآورنده:
کارشناس تحقیق و توسعه آریا پلیمر
دانشجوی شیمی کاربردی
بازنگری:
کارشناس فروش سازگارکننده آریا پلیمر
