پلاستیک های مهندسی (engineering plastic)، کامپاندهای مهندسی

از اتصالات اتوموبیل تا قطعات ماشین لباش‌شویی، و از راکت‌های تنیس تا ایستگاه‌های فضایی، پلاستیک‌های مهندسی اهمیت فزاینده‌ای در زمینه‌های گوناگون زندگی می‌یابند. این مواد، پلاستیک‌های محکمی هستند که در حجم کم اما با قیمت زیاد فروخته می‌شوند. با تغییر شرایط تولید یا با مخلوط کردن مواد دیگر در آن‌ها، می‌توان خصوصیات آن‌ها را به طور نسبتاً ساده‌ای تغییر داد. این مواد، برای مثال انواع فراوان پلاستیک‌های تقویت شده (مسلح شده) با الیاف کربن یا شیشه را در بر می‌گیرند. این مواد مرکب (یا کامپوزیت) کاربرد فزاینده‌ای در بال‌های هواپیما و دیگر محصولات صنعت هوا-فضا یافته‌اند.
پلاستیک‌های مهندسی از این لحاظ توجه صنایع شیمیایی را به خود جلب کردند که دو تکنولوژی پیش‌رفته را دربر دارند: فراوری و تولید. عرضه کنندگان این مواد هم باید بدانند که چگونه مواد را با نسبت‌های درست با یک‌دیگر مخلوط کنند و هم باید شرایط تولید را بدانند تا بتوانند پلاستیک‌هایی (به عنوان ماده‌ی اولیه) با کیفیت مناسب بسازند. هم‌چنین باید بدانند که چگونه می‌توان این مواد اولیه را به قطعات قابل استفاده‌ای تبدیل کرد که ممکن است هر چیزی باشند – از اسباب بازی بچه‌ها گرفته تا پره‌های هلیکوپتر. شرکت‌هایی که در این زمینه فعالیت می‌کنند باید طیف وسیعی از تخصص‌های مهندسی را دارا باشند، از جمله طراحی به وسیله‌ی کامپیوتر، و تازه‌ترین سیستم‌های قالب گیری و ماشین کاری خودکار را. این شرکت‌ها باید در تماس نزدیکی با مصرف کنندگان نیز باشند. متأسفانه این همکاری و هم‌فکری در بسیاری از شاخه‌های صنایع تولیدی دیده نمی‌شود. در حال حاضر، مصرف کنندگان پلاستیک‌های مهندسی در حالِ برقراری ارتباط‌های رسمی و غیر رسمی با سازندگان‌اند. برای مثال، شرکت جنرال اکتریک در اروپا همکاری نزدیکی با رنو و فولکس واگن و نیز با الکترولوکس برقرار کرد. الکترولوکس یکی از بزرگ‌ترین تولید کنندگان کالاهای مصرفی و لوازم خانگی در سوئد است و از پلاستیک‌های مهندسی در ماشین لباس‌شویی استفاده می‌کند.
موادی که به نام پلاستیک‌های مهندسی مشخص می‌شوند شامل پلی‌کربنات، پلی‌استیل، و بیش‌تر انواع پلی‌آمیدها هستند. پلی‌آمیدها را بیش‌تر به نام نایلون می‌شناسند. هم‌چنین آکریلونیتریل بونادین استیرن (ABS)، بعضی از انواع ویژه‌ی پلی‌پروپیلن، و گونه‌ای از پلاستیک‌های شامل پلی‌فنیلین اکسید، پلی بوتیلین ترفتالات (PBT)، بعضی از انواع پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)، پلی‌اترسولفون، و آلیاژهای پلی‌فنیلین اتر، جزو گروه مواد پلاستیکی مهندسی قرار دارند. همه‌ی این مواد متعلق به خانواده‌ی ترموپلاستیک (یا گرمانرم) هستند؛ با فرایند برگشت پذیرِ سرد و گرم کردن می‌توان این مواد را شکل داد و سخت کرد و سپس دوباره نرم کرد و شکل داد و سخت کرد. رزین‌های اپوکسی، که می‌توان آن‌ها را با الیاف کربن یا شیشه مستحکم کرد و به عنوان ماده‌ی مرکب برای ساختن بال‌های هواپیما یا چوب ماهی‌گیری به کار برد جزو ترموپلاستیک‌های سنتی هستند. بعضی از انواع پلی اورتان (PU)ها نیز در این خانواده قرار دارند، موادی که غالباً در تولید کفش و دمپایی مصرف می‌شوند. خانواده‌ی دیگری از پلاستیک‌های مهندسی وجود دارد که شامل پلاستیک‌های ترموست (یا گرماسخت) است. در فرایند تولید، این پلاستیک‌ها بر اثر گرما به طور برگشت‌ناپذیر، سخت می‌شوند و نمی‌توان با گرمایش دوباره آن‌ها را مجدداً نرم کرد و شکل داد. به همین سبب، این مواد را نمی‌توان به آسانی واگرداند.
یکی از مزایای عمده‌ی پلاستیک‌های مهندسی، امکان مصرف آن‌ها در روش‌های تولید خودکار است که در آن‌ها می‌توان قطعات را با سرعت بیش‌تر و با هزینه‌ی کم‌تری (در مقایسه با مواد سنتی، مانند فولاد و آلومینیم) قالب‌گیری کرد و شکل داد. از آن جا که تولید کنندگان به آسانی می‌توانند خصوصیات پلاستیک‌های مهندسی را تغییر دهند (با تغییر دادنِ فرمول شیمیایی یا شرایط واکنش در ضمن فراورش در کارخانه‌ی شیمیایی)، این مواد به خوبی با روند امروزی تولید مناسبت و مطابقت دارند. در این روند، که امروزه رشد وسیعی دارد، همواره به قطعات سفارشی خاصی احتیاج پیدا می‌شود که نیازهای مصرف کننده را تأمین می‌کنند و تولید کننده باید بتواند شرایط کار خود را برای تولید این قطعات سفارشی تنظیم کند. بسیاری از تکنیک‌های خودکارسازی (اتوماسیون) جدید، به بهترین نحوی از مزایای پلاستیک‌های مهندسی و پلاستیک‌های تقویت شده با الیاف بهره می‌گیرند و مواد مرکب (کامپوزیت) تولید می‌کنند. یکی از این تکنیک‌ها عبارت است از کشیدن دسته‌ای از الیاف پیوسته از درون حمامی از پلاستیک مذاب، که می‌تواند ترموپلاستیک (گرمانرم) یا ترموست (گرماسخت) باشد، و سپس از درون یک قالب گرم شده. پس از سرد شدن ماده، یا پس از واکنش با یک ماده‌ی شیمیایی دیگر در مورد رزین‌های اپوکسی ترموست، ماده‌ای مرکب به دست می‌آید. مهندسان از این فرایند برای ساختن قطعات پل و بال‌های هواپیما استفاده می‌کنند. برای مثال، از این پلاستیک‌های مهندسی در ساختن بخش‌هایی از بال هواپیماهای ایرباس A320 استفاده شد.
در این میان، صنعت اتوموبیل سازی از تولید کنندگان می‌خواهد که نوعی مواد مهندسی تقویت شده با الیاف، بسازند که سطح ظاهری آن‌ها مطابق با نیازهای اتوموبیل سازان باشد. در پی این خواسته، دو شرکت امریکایی جنرال الکتریک و PPG (یکی از بزرگ‌ترین سازندگان الیاف شیشه) طرح مشترکی را سازمان دادند تا در آن به تحقیق در این مورد بپردازند که چه مخلوط‌هایی از پلاستیک‌های مهندسی و مواد مستحکم کننده، پلاستیک‌های براقی می‌سازند که بتوان آن‌ها را جای‌گزین فلزات در بدنه‌ی اتوموبیل‌ها کرد. البته تنها صنعت اتوموبیل سازی نیست که از پلاستیک‌های براق بهره خواهد برد. در انگلستان، شرکت ICI تکنیکی ابداع کرد که در آن سیلیس (اکسید سیلیسیوم) به رزین‌های آکریلیک افزوده می‌شود تا موادی برای تولید ظرفشویی آشپزخانه به دست آید که سطح آن ظاهری فلزی و سخت دارد. شرکت‌های دیگر نیز سرگرم پژوهش گسترده درباره‌ی چگونگی تأثیر افزودن مواد افزودنی و شیوه‌ی مخلوط کردن مواد بر ماهیت پلاستیک نهایی هستند. مواد حاصل، خصوصیات متفاوتی از لحاظ چگالی، استحکام، مقاومت به گرما، و سهولت فراوری و واگردانی خواهند داشت، که می‌توانند گستره‌ی مصرف آن‌ها را وسیع‌تر کنند. برای مثال، سازندگان اتوموبیل از آلیاژهایی متشکل از پلی‌کربنات و آکریلونیتریل بوتادین استیرن (ABS) همراه با حداکثر ده درصد رزین‌های مختلف یا دیگر افزودنی‌های آلی، استفاده می‌کنند.
گاهی سازندگان از بلورهای مایع برای تقویت پلاستیک‌های معمولی مهندسی استفاده می‌کنند. مزیت بلورهای مایع نسبت به الیاف این است که سازندگان می‌توانند مخلوط بلور و پلاستیک را در درون قالب بگذارند و شکل دهند بدون این که نیازی به عملیات جداگانه‌ی فرمولاسیون (تنظیم فرمول شیمیایی) پلاستیک و سپس افزودن الیاف باشد. شرکت آلمانی بایر یکی از شرکت‌هایی است که درباره‌ی این شیوه برای تولید پلاستیک‌های پراستحکام تحقیق نمود.
اما با تمام چشم اندازهای نویدبخشی که پلاستیک‌های مهندسی دارند هنوز شرکت‌های تولید کننده‌ی این مواد نگران آینده هستند. قیمت زیاد این مواد سبب می‌شود که بسیاری از مصرف کنندگان بالقوه، در مورد استفاده از این مواد تردید و تأمل بیش‌تری کنند چرا که جای‌گزین‌های ارزان‌تری مانند فلزات را در دسترس دارند. این امر ممکن است مانع تکامل و پیش‌رفت آن‌ها شود چرا که تولید کنندگانِ مواد پلاستیکی مهندسی از بازار رو می‌گردانند به ویژه از بازار اتوموبیل و هواپیما که بزرگ‌ترین جایگاه مصرف این ماده بوده‌اند. مسائل تولید کنندگان عبارت‌اند از هزینه‌های زیاد در زمینه‌ی ساخت، و نیاز به داشتن تجربه‌ی تکنولوژی‌هایی که ارتباطی به بخش‌های دیگرِ تولید شیمیایی ندارند.