اصول پایه در طراحی محصولات پلاستیكی

 ملاحظات مربوط به مواد

 ملاحظات طراحی (Design Consideration)

 ملاحظات مربوط به تولید (Production Considerations)

 در نخستین سال‌های توسعه، پلاستیك‌ها غالبا به عنوان جانشینی برای مواد دیگر انتخاب شده‌اند. بعضی از آن محصولات اولیه به واسطه توجه و تفكر ویژه‌ای كه به هنگام انتخاب مواد به عمل آمده بود، بسیار موفقیت آمیز بودند. اما بعضی از این محصولات دچار شكست شدند چرا كه طراحان دربارۀ خواص پلاستیك‌های به كار رفته اطلاعات كافی نداشتند و یا به جای كاربرد عملی ماده فقط به انگیزۀ مادی و بهای كالا می‌اندیشیدند. در این قسمت در مورد قواعد اساسی در طراحی محصولات پلاستیكی بحث كوتاهی می‌كنیم. برای دسترسی به منابع اطلاعاتی بیشتر به سایت‌های مرتبط در شبكه اینترنت می‌توانید مراجعه كنید.

 ملاحظات مربوط به مواد

مواد با خواص درست بایستی طوری انتخاب شوند كه با شرایط طراحی، اقتصادی و سرویس‌دهی تطابق داشته باشند.
مواد پلاستیكی با در نظر گرفتن كاربرد محصول نهایی بایستی با احتیاط انتخاب شوند. خواص پلاستیك‌ها نسبت به سایر مواد بیشتر به درجۀ حرارت وابسته است. پلاستیك‌ها نسبت به تغییرات در محیط حساسیت بیشتری دارند.
انتخاب مادۀ نهایی برای یك محصول بر مساعدترین، مناسب‌ترین و مطلوب‌یترین تعادل طراحی، ساخت و قیمت كل یا قیمت فروش كالای نهایی استوار است.
حال دربارۀ عواملی كه در طراحی یك محصول پلاستیكی باید در نظر گرفته شود به اختصار توضیحی می‌دهیم.

  تأثیرات محیطی

به هنگام طراحی یك محصول پلاستیكی، در نظر گرفتن محیط‌های فیزیكی، شیمیایی و حرارتی از اهمیت بسیاری برخوردار می‌باشد. دامنۀ دمایی مفید بیشتر پلاستیك‌ها بندرت از c˚200 تجاوز می‌كند. بسیاری از قطعات پلاستیكی كه در معرض انرژی تابیده شده و فرابنفش قرار گرفته‌اند خیلی زود دچار شكست در سطح می‌شوند، ترد و شكننده می‌شوند و استحكام مكانیكی خود را از دست می‌دهند. فلوئوروكربن‌ها، سیلیكون‌ها، پلی‌آمیدها و پلاستیك‌های پر شده را بایستی برای محصولاتی مورد استفاده قرار دادكه بالای 230˚c قرار است به كار گرفته‌شوند. فضای خارج از زمین و بدن انسان به مكانی عمومی برای استفاده از مواد پلاستیكی تبدیل شده‌اند. مواد عایق كننده و ساینده در وسایل نقلیۀ فضایی و نیز تقویت كننده‌های سرخرنگ، نخ‌های بخیه زنی تك رشته‌ای، تنظیم كننده‌های قلب و شیر‌ها تنها بخش اندكی از این محصولات جدید می‌باشند.
بعضی از پلاستیك‌ها خواص خود را تا درجه حرارت‌های فوق العاده پایین حفظ می‌كنند. به عنوان مثال، بطری‌ها، قوطی‌ها یا مخزن پلاستیكی، یاتاقان‌های خود روان كننده و لوله‌های انعطاف پذیر بایستی در درجه حرارت‌های زیر صفر بدرستی كار كنند.
محیط‌های سرد و فوق العاده طاقت‌فرسای فضا و زمین تنها دو مثال از آنها می‌باشد. در هر زمان كه منجمد‌سازی و بسته‌بندی مواد غذایی مد نظر باشد و یا طعم و مزه و بو و رایحه یك مسئله باشد می‌توان از پلاستیك‌ها استفاده كرد.
علاوه بر دامنۀ دمایی، رطوبت، تابش، مواد ساینده و عوامل محیطی دیگر، طراح بایستی مقاومت در برابر آتش را مد نظر داشته باشد. هیچ پلاستیكی وجود ندارد كه در برابر آتش كاملا مقاوم باشد.

 خواص الكتریكی

همۀ پلاستیك‌ها خصوصیات عایق بندی الكتریكی خوبی دارند. اگر چه انتخاب پلاستیك‌ها معمولا بر پایۀ خصوصیات مكانیكی، حرارتی و شیمیایی انجام می‌شود، بیشتر پیشگامان در صنعت پلاستیك به كاربردهای الكتریكی آن توجه داشته‌اند. مسائل عایق‌بندی الكتریكی همانند مشكلات ناشی از محیط‌های مرتفع و محیط‌های فضایی، محیط‌های زیرآبی و زیرزمینی با استفاده از پلاستیك‌ها حل شده‌اند. بدون استفاده از پلاستیك‌ها ساخت رادارهای موثر در تمام شرایط آب و هوایی و سونار زیرآبی امكانپذیر نبود. از این برای عایق‌بندی، پوشش دادن و محافظت از اجزای الكترونیكی استفاده می‌شود.

  خواص شیمیایی

ماهیت شیمیایی و الكتریكی پلاستیك‌ها به واسطۀ ساختار مولكولی آنها تا حد زیادی نزدیك به یكدیگر بوده و به هم وابسته می‌باشد هیچ قاعدۀ كلی برای مقاومت شیمیایی وجود ندارد. پلاستیك‌ها بایستی در محیط شیمیایی واقعی خود مورد آزمایش قرار گیرند، فلوئوروكربنها، پلی اترهای كلردار و پلی اولفین‌ها از جمله پلیمرهای (پلاستیك) می‌باشند كه بیشترین مقاومت شیمیایی را دارند.
نفوذپذیری پلاستیك‌های پلی‌اتلن در بسته‌بندی میوه‌ها و گوشت‌های تازه یك ویژگی مفید به شمار می‌رود. سیلیكون‌ها و پلاستیك‌های دیگر، این اجازه را می‌دهند كه اكسیژن و گازها از خلال یك غشای نازك عبور كنند در حالی كه همزمان از عبور مولكول‌های آب و بسیاری از یون‌ها شیمیایی ممانعت به عمل می‌آورند.

  عوامل مكانیكی

1- خستگی
2- استحكام كششی
3- استحكام خمشی
4- استحكام فشاری
5- استحكام در برابر ضربه
6- سختی
7- میرایش ارتعاشات
8- جریان‌پذیری در حالت سرد
9- انبساط حرارتی
10- پایداری ابعادی
پیش از این دربارۀ این موارد تا حد مختصری توضیح داده‌شده‌است.

  ملاحضات اقتصادی

در نظر گرفتن مسائل اقتصادی مرحلۀ آخر انتخاب مواد بشمار می‌آید. بهتر آن است كه قیمت‌های مواد در انتخاب مقدماتی مواد كاندید شده،گنجانده نشود.
قیمت یا هزینۀ تمام شده، همیشه یك عامل اصلی در مسائل مربوط به طراحی یا انتخاب مواد می‌باشد. نسبت استحكام به جرم یا مقاومت شیمیایی، الكتریكی و مقاومت در برابر رطوبت ممكن است بر عیب قیمت بالا، غلبه می‌كند.

 ملاحظات طراحی (Design Consideration)

وقتی كه شرایط طراحی كلی قطعه‌ای مورد توجه قرار می‌گیرد، كاربرد یا شرایط كاری قطعۀ مورد نظر، محیط كاری، قابلیت اطمینان و مشخصات فنی آن قطعه بایستی مرور شود.

  وضعیت ظاهری

مصرف كننده احتمالا بیشتر از همه از وضعیت فیزیكی ظاهری محصول آگاه می‌باشد. این وضعیت ظاهری مدیون پارامترهای مؤثر زیر می‌باشد.
1- طراحی، 2- رنگ، 3- خواص اپتیكی، 4- پرداخت سطحی. در طراحی وضعیت ظاهری، چندین خاصیت تأثیر گذار می‌باشد. رنگ، بافت، شكل و ماده می‌توانند در جلب نظر مصرف كننده اثر داشته باشند.
تعداد معدودی از ویژگی‌های برجستۀ پلاستیك‌ها عبارتند از اینكه: آنها ممكن است به صافی شیشه شفاف یا رنگی و یا به لطافت و نرمی خز باشند. در بسیاری از حالات، پلاستیك‌ها ممكن است تنها موادی باشند كه تركیب مطلوبی از خواص را برای برآورده ساختن نیازهای خدماتی و در حین سرویس دهی، از خود نشان می‌دهند.

  محدودیت‌های طراحی

علاوه بر انتخاب مواد، ابزارآلات و فرآیند نیز تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر روی خواص و كیفیت محصولات پلاستیكی برجای می‌گذارد. طراحی محصول و در نهایت قالب به‌كاررفته برای تولید محصول به طور بسیار نزدیكی به تولید بستگی دارند. سرعت‌های خروجی، خطوط جدایش دو‌نیمۀ قالب، نوسانات ابعادی، گاه‌گیرها، پرداخت و انقباض ماده از جمله عواملی می‌باشند كه بایستی توسط سازندگان قالب یا طراحان ابزار مدنظر قرار گیرند و دقت بسیار زیادی را در این خصوص اعمال كنند.

 ملاحظات مربوط به تولید (Production Considerations)

در هر طراحی محصول، رفتار ماده و قیمت، در تكنیك‌های قالب‌گیری، ساخت، جفت‌كردن وبه هم پیوستن تأثیر می‌گذارد. طراح ابزار و قالب بایستی میزان انقباض ماده، طراحی قالب ، خطوط جدایشدو نیمه قالب، میله‌های بیرون انداز، تزئینات، نوسانات ابعادی، اتصالات، سرعت‌های تولید و عملیات دیگر را مورد توجه قرار دهد.