صنعت پلیمر (1)

مقدمه

با توجه به مطالعات انجام شده بوسیله ی PlasticsEurope که در بروکسل بلژیک قرار دارد، گردش مالی فروش صنعت پلاستیک اروپای غربی در سال 2004، 275 میلیارد یورو بوده است. و آلمان بیش از یک چهارم از این میزان را به خود اختصاص داده است. این مقدار شامل فروش ماشین آلات و فروش پردازنده های پلاستیکی، بوده است. از لحاظ تولید پلاستیک، میزان فروش اروپای غربی که در حدود 53.3 میلیون تن است، در حدود 24 % از تولید جهانی این محصول می باشد. این در حالی است که درصد تولید این محصولات در آسیا در حدود 35.5 % است. میزان این تولید در آمریکای شمالی، در حدود 26 % است. استفاده از پلاستیک در بخش الکترونیک اروپا، نسبتا پایین است زیرا این استفاده تنها محدود به اجزای منفعلی است که ارزش سالانه ی آنها، در حدود 3.78 میلیارد یورو می باشد.
همانگونه که در این مقاله گفته می شود، برخی از مهاجرت های تولید از اروپا به آسیا منجر به کاهش تقاضا شده است. در نتیجه، کاهش در تولید قطعات الکترونیک در اروپا، یک فاکتور مهم در افول فروش این اجزا در اروپا (در طی سه سال آخر منتهی به سال 2000 ) بوده است. به هر حال، در سال 2004، میزان 3 % از این انتقال ها، کاهش یافته است. علاوه بر این، این صنعت به صورت جزئی، با کاهش قیمت مواجه بوده است که این کاهش به دلیل رقابت بین تولیدکننده های آمریکایی و آسیایی رخ داده است. در واقع، یکی از عوامل این مسائل، کاهش ارزش دلار در برابر سایر ارزهای رایج بوده است. علارغم برخی از افزایش های در فروش واحدها (البته با کاهش قابل توجه در قیمت ها)، تولیدکننده ها، هنوز هم تولید متوسطی دارند.
الگوی استفاده از پلیمر، تغییر کرده است و فرمولاسیون مواد باید برای گرفتن تأییدیه از قوانین جدید اروپایی، اصلاح شود و میزان مصرف مواد مضر در تولید این اجزا، کاهش یابد. علاوه بر این، تمرکز بیشتری بر روی بازیافت وجود دارد و این تلاش انجام می شود که از دفن این پلاستیک ها جلوگیری شود. همه ی این مسائل، به دلیل مشکلات و مسائل زیست محیطی می باشد.
این مقاله یک تصویر کلی در مورد استفاده های مختلف از مواد پلیمری در تولید اجزای الکترونیک، ارائه می دهد. این تلاش شده است تا رویه ای برای جهت حرکت بازار در آینده، ترسیم گردد.
طراحان اجزای الکتریکی و الکترونیکی انواع مختلفی از پلیمرها را در محصول هایشان استفاده می کنند که در نهایت، این پلیمرها، دفن می شوند. این مقاله سعی دارد تا اهمیت این پلیمرها و خواص آنها ارائه شود. یکی از دغدغه های اصلی مربوط به صنعت، اجرای دستورالعمل محدودیت های مواد سمی اروپا (RoHS) است که در سال 2002 به تصویب رسیده است. این مقررات مربوط به 8 گروه مجزا از الزامات می باشد برای مثال، لوازم الکترونیکی مصرفی مانند تلویزیون، رادیو، ویدئو و دوربین دیجیتال. این محصول ها، نباید شامل مقادیر بیشتری از سطح پیش تعریف شده از مواد سمی باشند مثلا میزان کادمیوم کمتر از 0.01 %، میزان سرب، جیوه، کروم شش ظرفیتی، بی فنیل پلی برومینات (PBB) و دی فنیل اتر برومینات (PBDE) کمتر از 0.10 %. اجرای این قانون، نوید دهنده یک نسل جدید از لحیم های عاری از سرب و خمیرهای لحیمی است که نقطه ی ذوب آنها در حدود 34 درجه ی سانتیگراد، کمتر از هم نوعان خود می باشد. این تغییر به صورت قابل توجهی بر روی انتخاب پلیمرها، برای کاربردهای خاص، اثرگذار است. فروشندکان پلیمر با چالش تغییر در فرمولاسیون محصولات مواجه هستند تا بتوانند نیازمندی های جدید را برطرف کنند.
هزینه ها و رقابت حتی موجب تحمیل معیارهای سخت گیرانه تری بر روی طراحان می شود. در واقع این افراد نیازمند این هستند که کارایی محصولات را افزایش دهند. نقش فیلترهای معدنی در پلاستیک ها، تغییر می کند. در گذشته، آنها برای کاهش در هزینه ها، استفاده می شده اند امروزه، نقش مهم تری برای آنها در نظر گرفته می شود زیرا استفاده از آنها، ویژگی ها و خواص محصول نهایی را اصلاح می کند. سایر استفاده ها، شامل قابلیت آنها به کاهش میزان افزودنی های گران قیمت، پیگمنت ها، مواد ضد شعله و اصلاح کننده های ضربه می باشد.
نانوتکنولوژی با گسترش خود، توانسته است بر روی بسیاری از نواحی صنعت الکترونیک، اثرگذار باشد. در دنیا، انگلیس، یکی از پیشگامان این زمینه هستند. نانومواد به عنوان پرکننده های بالقوه ی با خواص بالا محسوب می شوند (در مقایسه با پرکننده های سنتی مانند آلومینای تری هیدرات، باریم سولفات، کلسیم کربنات، کائولن و تالک.
اداره ی علوم و تکنولوژی دولت انگلیس در Lord Sainsbury، با ارائه ی گزارشی در اواخر سال 2005، ارزش فروش سالانه یی محصولات نانوتکنولوژی و میکروتکنولوژی این کشور را در حدود 11 میلیارد پوند، تخمین زده است. این صنعت توانسته است حدود 20000 شغل آفرینی کند. Mike Low ، مدیر بخش انستیتوی تحقیقات انگلیس (BSI)، می گوید که بازار جهانی نانوتکنولوژی در سال 2008 به میزان 16.7 میلیارد پوند (29 میلیارد دلار) می رسد. در سال 2004، اتحادیه ی اروپا، مبلغ 1.7 میلیارد پوند (3 میلیارد دلار) برای پروژه های مرتبط با نانوتکنولوژی، سرمایه گذاری کرد. این میزان یک سوم از مجموع سرمایه گذاری بخش عمومی و سازمان های خصوصی جهانی در این زمینه می باشد.
مشکلات مربوط به تولیدکننده های قطعه، با افزایش قیمت نفت، بیشتر شد. این افزایش قیمت، موجب افزایش قیمت پلیمرها، می شود. این مسئله در بررسی های اخیری که بوسیله ی فدراسیون پلاستیک انگلیس (BPF) انجام شده است، مورد اشاره قرار گرفته است. این فدراسیون مشکل ایجاد شده را در 10 ام فوریه ی 2006، گزارش داده است. در واقع بر طبق گفته ی این سازمان، در سال 2005، گاز به میزان 58 % و الکتریسیته به میزان 56 % افزایش قیمت داشته اند. علاوه بر این، تولیدکننده های پلیمر، به دلیل افزایش هزینه های پیش ماده های پلیمری، با افزایش هزینه ها نیز روبرو بوده اند. اخیراً BPF با بررسی های خود در انگلیس نشان داده است که در صورت عدم کمک دولت به منظور کاهش در هزینه ها انرژی، تا 7000 شغل در صنعت پلاستیک و لاستیک، از بین می رود. این بررسی می گوید که افزایش قیمت انرژی منجر شده است تا 54 % از شرکت های عضو این فدراسیون، مجبور شدند برنامه های سرمایه گذاری خود را کاهش دهند و میزان این سرمایه گذاری ها را به 31 % برسانند. تغییر آب و هوا نیز اثرات مخربی بر روی این مسئله داشته است.
اکثر طراحی های الکترونیکی متراکم تر، با مسائل اتلاف حرارت مواجه هستند. این مسئله نیز با استفاده از پلیمرهای با رسانایی بیشتر حرارتی، حل می گردد. پلیمرهای با رسانایی الکتریکی نیز معرفی شده اند و ممکن است استفاده از آنها، یکی از راه حل های مربوط به تولید اجزایی باشد که در واقع به منظور محافظت در برابر عبور اشعه های الکترومغناطیس (EMI) و یا اینترفیس های فرکانس رادیویی (RFI) استفاده می شوند. بررسی ها به منظور اطمینان حاصل کردن از تطابق این محصول ها با مقررات سازگاری الکترومغناطیسی اروپا (EMC) ضروری می باشد. از دستورالعمل EMC به منظور اطمینان حاصل کردن از عملکرد مناسب این ابزارها و وسایل در محیط الکترومغناطیسی، استفاده می شود، بدون آنکه اختلال های الکترومغناطیسی غیر قابل تحمل بر روی سایر ادوات موجود در محیط، ایجاد شود.
تقاضای جهانی برای پلی آمیدها، سالانه به میزان 6 میلیون تن، افزایش می یابد. از این پلیمرها به دلیل خواص شیمیایی مناسب، خواص الکتریکی و مکانیکی مطلوب، انعطاف پذیری و عدم شکسته شدن آنها، در تولید اجزا، استفاده می شود. این محصولات به صورت ذاتی، در برابر آتش مقاومند بدون آنکه از عوامل ضد آتش در تولید آنها استفاده شود. دمای تحمل 200 درجه ی سانتیگراد به دلیل پایدارسازی عوامل حرارتی در این پلیمرها، ایجاد می شود. پلی ایمیدها (PI)، گروه دیگری از پلیمرها که دارای نام مشابهی با این گروه و خواص شیمیایی متفاوت هستند، به دلیل خواص مقاومت در برابر حرارت، خواص مکانیکی بالا، خواص الکتریکی استثنایی و مقاومت شیمیایی فوق العاده، شاخص می باشند. گستره ی دمای کاری ممکنه برای این محصولات بین -269 تا +400 ℃ است. این محصولات گران قیمت است و فرآوری آن مشکل است اما از این پلیمر به دلیل خواص استثنایی در الکترونیک، استفاده می شود. مثلا از این محصولات در تولید بردهای مدارهای چاپی (PCB) استفاده شود، مخصوصا به عنوان زیرلایه ی انعطاف پذیر PCB، خازن ها و عایق های ترانسفورماتور. پلی ایمیدهای ترموست نیز امروزه، تولید شده اند.
پلی کربنات (PC)، ماده ای که برای تولید دیسک های نوری، مورد استفاده قرار می گیرد، به طور گسترده ای برای تولید محصولات الکترونیکی استفاده می شود زیرا این ماده صلب است و پایداری ابعادی بسیار خوبی دارد. چین یکی از پیشگامان استفاده از این ماده بوده است. در آینده، شرکت های چینی مشخصات خود را افزایش می دهند مشابه کاری که شرکت Lenovo با همکاری با شرکت IBM انجام داد. سایر کشورهای آسیایی مانند مالزی نیز تولید قطعات پلاستیکی خود را گسترش داده اند و اجزای وسایل الکترونیک تولید می کنند.
این مشکل است که با شرایط ایجاد شده بعد از رشد ناخالص ملی 8 % در چین، روبرو شد زیرا اقتصاد پیش بینی کرده بود که این رشد ناخالص ملی، در طی چند سال رخ می دهد. جمعیت چین هم اکنون در حدود 1.3 میلیارد نفر است و مصرف سالانه ی محصولات پلاستیکی در این کشور، یک کیلوگرم برای هر نفر است. این میزان در اروپای غربی، در جدود 40 کیلوگرم بر هر نفر می باشد.
بیشتر اجزای پلاستیکی، با استفاده از روش قالب گیری تزریقی، تولید می شوند که در مورد قطعات کوچک تر، شرایط تولید حساس تر است و فاکتورهایی مانند شرینکیج، تاب برداشتن، خزش و جذب آب، در آنها بسیار مهم می باشد. این محدودیت ها، به صورت مؤثر موجب می شود تا انتخاب پلیمرها برای کاربردهای خاص، سخت باشد. قیود دیگری نیز در برخی کاربردها وجود دارد مثلا استفاده از مواد ضد آتش آری از هالوژن ها، موجب می شود تا انتخاب پلیمرها، محدودتر شود. در نتیجه، برای مثال، یک تولیدکننده ی اتصالات برقی محصولاتی تولید می کند که از پلیمرهای مختلف تولید می شود و محصول نهایی تشکیل می شود که اتصالات رسانا، در داخل آن قرار داده می شود. برای مثال، برای طراحی بادجه ها، می توان از پلی استایرن (PS) استفاده کرد در حالی که مدل های خاص می تواند از جنس پولی اتر اتر کتون (PEEK) تولید شود.
بازار اتحادیه ی اروپا برای اجزای الکترونیکی، بیشتر مربوط به سه کشور است که در حدود 61 % از بازار کل را در سال 2004 به خود اختصاص داده است که این میزان، ارزشی برابر با 47.7 میلیارد یورو، ارزش داشته است. آلمان، با یک بازار ملی 12.79 میلیارد یورویی، پیشگام است. بعد از این کشور، انگلیس قرار دارد که اندازه ی بازار آن در حدود 10.73 میلیارد یورو است. کشور سوم نیز فرانسه است که ازرش بازاری برابر با 5.57 میلیارد یورو را دارا می باشد. در سال 2004، فروش قطعات منفعل، در حدود 3.78 میلیارد یورو بوده است و بنابراین، حدود 8 % از فروش اجزا در اروپا را به خود اختصاص داده است. در این میان، فروش قطعات نیمه رسانا که در حدود 31.7 میلیارد یورو است، حدود 66.5 % از این فروش را به خود اختصاص می دهد.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Polymer in electronic/ Keith Cousins