یکی از روش‌هایی که برای ساخت انواع قطعات صنعتی استفاده می‌شود ریخته گری تزریقی است. در این روش معمولا فلز را ذوب می‌کنند و مواد مذاب را درون قالب مورد نظر تزریق می‌کنند. امروزه از پلاستیک نیز به جای فلز استفاده می‌شود و ریختهگری تزریقی به کمک تزریق پلاستیک صورت می‌گیرد.
یکی از مواد استفاده شده در این فرآیند پلیمر دلرین (delrin) است که در حوزه‌های مختلف صنعت مانند ساختمان سازی، کشاورزی، حمل و نقل و بسیاری از دیگر صنایع کاربردهای زیادی دارد. در این مقاله خواص و کاربردهای آن را بررسی می‌کنیم.
پلیمر دلرین (delrin) چه نوع ماده‌ای است؟
دلرین (delrin) یا استال پلیمری ترموپلاستیکی و نیمه بلوری است که با پلیمریزاسیون فرمالدهید ساخته و با نام علمی پلی اکسی متیلن (POM) نیز شناخته می‌شود. این ماده تا حدودی جایگزینی ایده‌آل برای فلز است.
اصطکاک این ماده کم، مقاومت آن در برابر فرسایش زیاد و همچنین سختی بالایی دارد. پلیمر دلرین (delrin) همچنین می‌تواند با فلزات و دیگر پلیمرها ترکیب شود و پایداری بسیاری خوبی را در ریختهگری با دقت بالا فراهم کند.
کاربرد زیاد این ماده به علت مقاومت بالا، سختی و استحکام زیاد تا دمای زیر 40 درجه سانتی‌گراد است. پلیمر دلرین (delrin) به صورت طبیعی به دلیل ساختار بلوری خود رنگی سفید و کدر دارد، اما به صورت تجاری در همه‌ی رنگ‌ها موجود است. حلال این ماده دیکلرو بنزن و دی متیل فرم آمید هستند. دانسیته‌ی آن چیزی بین 1.41 تا 1.43 گرم بر سانتی متر معکب است.
دلرین یا پلی استال اولین بار توسط کمپانی دوپونت در سال 1956 تولید و عرضه شد. از اسامی دیگر دلرین می‌توان به پلی استال، هوستافرم، دراکن، الترافرم، سلکون و پلی اکسی متیل اشاره کرد.
![پلیمر دلرین]()
ساختار پلیمر دلرین (delrin)
رفتار یک پلیمر طی فرآیند ریختهگری و رفتار یک بخش ریختهگری شده طی عمر استفاده‌اش، بسیار به نوع ساختار پلیمر طی فرآیند جامد شدن بستگی دارند. ساختار پلیمر دلرین (delrin) یا رزین استالی از نوع نیمه بلوری است.
پلیمرهای بلوری و نیمه بلوری به یک روش منظم جامد می‌شوند: مولکول‌ها به شکل کریستال‌هایی منظم در جای خود قرار می‌گیرند. آگاهی از نوع ساختار پلیمر برای بهبود فرآیند ریختهگری ضروری است.
انواع پلیمر دلرین (delrin)
پلیمر دلرین (delrin) به دو نوع هوموپلیمر (تک منومری) و کوپلیمر (هم بسپار) دسته بندی می‌شود. در انتخاب بین این دو نوع باید موارد زیر را مد نظر داشته باشید:
- کوپلیمر به دلیل کم‌تر بلوری بودن آن، پایداری ابعادی بهتری دارد؛
- کوپلیمر در مقابل آب داغ، مواد خورنده‌ی قوی و محلول‌های اسیدی مقاوم‌تر است؛
- کوپلیمر ضریب اصطکاک کمتری دارد و وقتی در محیط‌های مرطوب قرار گیرد، در برابر فرسایش و ضربه مقاوم‌تر است.
- هموپلیمر سختی بیشتری دارد و در دمای اتاق و دماهای بالاتر دارای نرمی بیشتری است؛
- هموپلیمر کشش پذیری بیشتری داشته و در دمای اتاق و دماهای پایین‌تر توان بیشتری در مقابل ضربه دارد؛
- هموپلیمر کمی سخت‌تر است، به همین دلیل ضریب اصطکاک کمتری دارد.
هر دوی کوپلیمرها و هموپلیمرها در برابر حلال‌های آلی مقاومتی بسیار خوب از خود نشان می‌دهند. این پلیمرها همچنین در برابر هیدروکربن‌های آروماتیک، آلیفاتیک و کلرینه مقاوم هستند.
![delrin]()
پلیمر دلرین یا رزین‌های استالی از نظر ترکیباتشان به دسته‌های زیر تقسیم بندی می‌شوند:
- استاندارد؛
- سخت شده؛
- کم اصطکاک؛
- پر شده / مستحکم شده با شیشه؛
- پایدار شده با استفاده از اشعه‌ی UV.
خواص پلیمر دلرین (delrin)
پلیمر دلرین برای داشتن خواص زیر شناخته شده است:
- توان مکانیکی و سختی زیاد؛
- پایداری ابعادی عالی؛
- نرم بودن طبیعی؛
- مقاومت بالا در برابر فرسایش؛
- مقاومت زیاد در برابر ضربه‌های متعدد؛
- مقاومت عالی در برابر رطوبت، بنزین‌ها، مواد حل شونده و بسیاری از دیگر مواد شیمیایی خنثی؛
- ساخته شدن آسان.
محبوب‌ترین خاصیت پلیمر دلرین آسان بودن ماشین کاری آن است. اگر در این زمینه تحقیق کنید، متوجه می‌شوید که دلرین به عنوان آسان‌ترین پلاستیک برای ماشین‌کاری شناخته می‌شود. برخلاف پلاستیک‌هایی مثل نایلون و UHMV، اراشکاری این ماده به راحتی میسر است.
از آنجایی که این ماده در صنعت ریختهگری و تزریق پلاستیک ذوب می‌شود، خوب است که نگاهی به خواص اشتعال پلیمر دلرین داشته باشید:
- آتش گرفتن آن به سختی انجام می‌گیرد؛
- در دمای شعله می‌سوزد؛
- سوختن آن بدون دود است؛
- شعله‌ی آن به رنگ آبی بوده و قابل دیدن نیست؛
- سوختن آن بدون دود است؛
- هنگام سوختن بوی فرمالدهید از آن منتشر می‌شود که سمی است.
![خواص پلیمر دلرین]()
چرا از پلیمر دلرین (delrin) در تزریق پلاستیک استفاده می‌شود؟
هموپلیمر استالی دلرین دارای خواصی چون انبساط پذیری زیاد، سختی، مقاوم در برابر فرسایش و جمع شدن، و مقاومت بسیار بالا در برابر ضربه است. مجموع این خواص مکانیکی عالی در یک ماده باعث می‌شود که در فرآیند ریختهگری و تزریق پلاستیک، قطعات نازک‌تر و سبک‌تری به وجود بیایند و از این رو باعث کاهش سیکل‌های ریختهگری و به دنبال آن کاهش هزینه‌های احتمالی می‌شود.
همچنین احتمال شکستگی و خرابی در پلیمر دلرین نسبت به فلزات کم‌تر است و تعادل ایده‌آلی بین ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی آن‌ها وجود دارد.
کاربرد پلیمر دلرین (delrin) در صنعت تزریق پلاستیک
پلاستیک دلرین که از طریق فرآیندهای تزریق پلاستیک تولید می‌شود می‌تواند در زمینه‌ها و صنعت‌های گسترده‌ای مورد استفاده قرار بگیرد. برخی از رایج‌ترین کاربردهای پلیمر دلرین در صنعت تزریق پلاستیک موارد زیر هستند:
- در دنده‌ها و چرخ دنده‌ها؛
- بلبرینگ ماشین؛
- قطعات نوار نقاله؛
- قطعات خودرو ؛
- تجهیزات ورزشی؛
- تجهیزات الکتریکی؛
- قطعات تراشکاری و مکانیکی؛
- موانع امنیتی؛
- سیستم درها؛
- دستگاه‌ها و تجهیزات پزشکی.
![کاربرد پلیمر دلرین]()
مزایای پلیمر دلرین (delrin) در صنعت تزریق پلاستیک
در صنعت تزریق پلاستیک، یکی از مواد پلاستیکی محبوبی که ما برای جایگزینی فلز در ریختهگری تزریقی استفاده می‌کنیم پلیمر دلرین است. دلرین از خود جذب رطوبت کمی نشان داده است و از نظر شیمیایی در مقابل هیدروکربن‌ها، مواد حل شونده و مواد شیمیایی خنثی مقاوم است. از مزایای بیشتر آن می‌توان موارد زیر را نام برد:
- قابلیت تراشکاری بالا ؛
- پایداری اندازه‌ای بالا ؛
- مقاومت زیاد در برابر ضربه و کوبش؛
- مقاومت زیاد در برابر فرسایش؛
- سختی زیاد؛
- مقاومت شیمیایی در برابر سوخت‌ها و مواد حل شونده؛
- جذب رطوبت کم: دلرین می‌تواند در محیط‌های مرطوب به خوبی عمل کند، بدون اینکه رطوبت هیچ تاثیری بر ابعاد یا عملکرد آن بگذارد؛
- مقاوم در برابر خراشیدگی و ساییدگی – در بسیاری از کاربردهایی که احتمال اصطکاک در آن‌ها وجود دارد، دلرین به دلیل ضریب اصطکاک کمش و سطح سخت و مقاومش مورد انتخاب قرار می‌گیرد؛
- مقاومت حرارتی بالا ؛
- خواص الکتریکی خوب.
یکی دیگر از مزایای اصلی دلرین، نرم بودن زیاد آن است. معمولا به غلط تصور می‌شود که دلرین خاصیت خود-نرم کنندگی دارد. با این حال، دلرین تنها دارای مقاومت بالا در برابر ساییدگی و ضریب اصطکاک کم است.
انتخاب و استفاده از روان‌کننده‌های مناسب برای دلرین موضوع مهمیست. نرم کردن درست یک بلبرینگ ساخته شده با کمک دلرین موجب افزایش عمر آن می‌شود. معمولا نرم‌کنند‌ه‌های Moly و گرافیت در این زمینه مناسب هستند. گریس‌های تفلونی نیز گزینه‌های ایده‌آلی هستند.
معایب پلیمر دلرین (delrin) در صنعت تزریق پلاستیک
با وجود تمام مزایای دلرین که ذکر کردیم، این ماده‌ی صنعتی نیز معایب خاص خود را دارد. از معایب پلیمر دلرین می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- در حرارت بالا رنگ خود را از دست می‌دهد.؛
- در برابر نور خورشید مقاومت کمی از خود نشان می‌دهد؛
- در برابر اسید، باز و اکسید کننده‌ها مقاومت کمی دارد؛
- اگر تحت حرارت و دمای خیلی زیاد قرار بگیرد از خود گاز سمی ترشح می‌کند.
![پلیمر delrin]()
قرار گرفتن زیاد در برابر ترشحات فرمالدهید می‌تواند منجر به مسائلی چون زخم‌های موضعی و اختلالات تنفسی شود. لازم است که مهندسان و کارگران از این پلاستیک صنعتی با دقت و مطابق مقررات ایمنی استفاده کنند. همچنین پیشنهاد می‌شود که سیستم‌های تهویه و دودکش‌های حرفه‌ای در محل عملیات نصب شوند تا از برخورد با هر گونه گاز سمی جلوگیری شود.
لازم به ذکر است، زمانی که پلیمر دلرین برای ریختهگری مورد استفاده قرار می‌گیرد، فرد اپراتور باید با خواص این ماده آشنا بوده و هشدارهای ایمنی و مقررات لازم را مطالعه کرده باشد.
یکی دیگر از معایب پلیمر دلرین قابلیت اشتعال آن است. دلرین به خودی خود خاموش نمی‌شود. از این رو، زمانی که شروع به سوختن می‌کند، سوختن آن ادامه پیدا می‌کند تا زمانی که اکسیژن را از محیط حذف کنیم. شعله آن می‌تواند آبی یا حتی بی‌رنگ باشد و کمی دود از آن خارج شود.
با وجود آنکه دلرین یک دی‌الکتریک مناسب است، اما برای کاربردهایی که در آن‌ها احتمال جرقه زدن الکتریکی وجود دارد خیلی مناسب نیست.
استفاده از فلزات در صنعت ریختهگری تزریقی و تزریق پلاستیک می‌تواند مشکلات زیادی نظیر هزینه زیاد به همراه داشته باشد. دلرین‌ها می‌توانند به عنوان یکی از قدیمی‌ترین مواد ترموپلاستیکی جایگزین‌های مناسبی برای فلزات باشند و به دلیل خواص منحصر به فرد خود، با هزینه‌ی کم‌تر قطعاتی با وزن کم‌تر و نازک‌تر برای ما تولید کنند و دیگر نیاز به استفاده از برنج، آلومینیوم، فولاد و دیگر فلزهای سنگین برای رسیدن به محصولات مورد نظر خود نداشته باشیم.
:reference
www.sdplastics.com/delrin/delrin[1].pdf