CR time belt

تنظیم زمان بندی عملکرد موتور خودرو به کمک پلیمرها، تسمه تایم های پلیمری

یکی از دغدغه های اصلی هر صاحب خودرویی تعویض به موقع تسمه تایم موتور خودرو با نوع مرغوب و اصلی آن است. پاره شدن تسمه تایم منجر به وارد شدن خسارت زیادی به بخش های مختلف موتور خودرو شامل میل بادامک، میل لنگ و سوپاپ ها می شود. تسمه تایمهای پلیمری بخش مهمی از این بازار را در بر می گیرند و پاسخگوی الزامات فنی این کاربری هستند. در این بخش با نگاهی فنی به سراغ تسمه تایم ها و دنیای فنی آن ها می رویم.

پلیمرها نقش مهمی در تولید انواع تسمه ها، مانند تسمه کولر، دینام و تایم دارند. الاستومرهایی چون EPDM, CR, PU, … یکی از اجزای اصلی فرمولاسیون این تسمه ها در کنار الیاف و پارچه های تقویت کننده هستند. تسمه تایم خودروهای اولیه از جنس زنجیرهای فلزی بودند که سر و صدای زیادی را در موتور به همراه داشت. در ادامه پلیمرها در تولید این قطعه به کار گرفته شدند و مشکلات قبلی را بر طرف کردند. هر چند در سال های اخیر گونه های جدید تسمه تایمهای زنجیری مجددا به کار گرفته می شوند، اما همچنان پلیمرها نقش تعیین کننده ای در تولید تسمه تایم دارند.

استحکام و مقاومت بالا در برابر خستگی مکانیکی دو مشخصه مهم مکانیکی تسمه تایمهای پلیمری هستند. از طرف دیگر تسمه تایمها در مجاروت اجزای موتور هستند که در معرض روغن قرار دارند. همین نکته باعث می شود الاستومرهایی برای تولید تسمه تایم مناسب باشند که دارای سه مشخصه مهم زیر هستند:

  • استحکام مکانیکی فوق العاده
  • مقاومت در برابر خستگی مکانیکی
  • مقاومت شیمیایی در برابر روغن موتور

در کنار موارد عملکردی ذکر شده در بالا، الاستومر انتخابی بایستی فرایند پذیر بوده و شکل پذیری خوبی در فرایند اکستروژن داشته باشد. تمامی این الزامات باعث شده است در این سال ها کلروپرن (CR) و پلی یورتان (PU) دو گزینه ایده آل برای تولید انواع تسمه تایم باشند. علاوه بر خودروهای درون سوز، تسمه تایمها در انواع تجهیزات صنعتی به کار می روند. در حالت کلی تسمه تایمهای پایه کلروپرن، CR، در موتورهای درون سوز و انواع پلی یورتانی در کاربری های صنعتی به کار گرفته می شوند.

CR time belt

در ساختار یک تسمه تایم انواع الیاف های تقویت کننده فلزی، پلی آمیدی و پلی استری در کنار پارچه های تقویت کننده قرار می گیرند. معمولا ساختارهای تقویت شده در انواع ساخته شده از کلروپرن دیده می شود و پلی یورتان ها بدون تقویت کننده به کار می روند. یک تسمه زمانبندی خوب علاوه بر اینکه به طراحی اصولی دندانه ها و اندازه نیاز دارد، بایستی ساختار تقویت شده مناسبی داشته باشد و در نهایت گرید کلروپرن یا پلی یورتان ویژه این کاربری در تولید آن به کار رفته باشد.

جایگزین کلروپرن

آیا برای جایگزینی الاستومر خاص ، کمیاب و ویژه دنیای رابرها، کلروپرن ، گزینه ای می شناسیم؟

در بخش های قبلی سعی کردیم الاستومرهای خاص ( یا همان رابر، کائوچو) و ویژه را معرفی کنیم. به همین منظور کلروپرن و NBR را به عنوان دو الاستومر مهندسی و پرکاربرد خطاب کردیم و در مقالات زیر به معرفی آن ها پرداختیم. پیشنهاد می کنیم ابتدا دو مقاله زیر را مطالعه کنید و با یک موضوع جالب و خاص، و البته مهندسی و اقتصادی این روزها در این بخش همراه شوید. در این مقاله به معرفی جایگزینی برای کلروپرن می پردازیم.

جایگزین CR

همانطور که در مقاله بالا اشاره شد، کائوچوی کلروپرن ( CR ) با توجه به ساختار شیمیایی و ویژگی های ذاتی اش، انتخاب بسیار مناسبی جهت کاربردهایی است که در آن ها نیاز همزمان به خواص فیزیکی، مکانیکی، مقاومت در برابر عوامل جوی، حرارت و برخی سیالات احساس می شود. لذا این رابر خاص در بسیاری از قطعات خودرویی، از قیبل گردگیرها در سیستم تعلیق و فرمان، نگهدارنده لوله اگزوز، تسمه تایم و… انتخاب اول مهندسین طراح است. پایداری این کائوچو در شرایط حرارتی بالا (به ویژه در گریدهایی که برای این منظور توسعه داده شده اند) مقاومت بی نظیر در برابر ازن، خواص مکانیکی بالا، استحکام کششی و پارگی قابل توجه، و همچنین مقاومت در برابر دمای پایین، عملکرد مناسب CR را برای کاربرد های ذکر شده تضمین می کند.

اگر به تامین کنندگان جهانی این محصول نگاهی بیندازیم، باید گفت با خرید بخش کلروپرن شرکت Dupont توسط رقیب ژاپنی اش – Denka – عملاً این شرکت به بازیگر اصلی و بی رقیب تامین این کالا در جهان تبدیل شده است و سایر تامین کنندگان نظیر Lanxess، Toso، Showa Denko و Blue stars در عرصه رقابت از نظر تنوع گرید و قیمت یارای رقابت با آن را ندارند. از سوی دیگر با شرایط رکود اقتصاد جهانی، تشدید آن با بروز همه گیری ویروس کرونا و متوقف شدن تولید در پلنت های تولیدی برخی از تامین کنندگان کلروپرن، تامین این کائوچوی استراتژیک نیز دشوار شده است. به ویژه که در این شرایط خاص تامین کنندگان در گام نخست خود را متعهد به جلب نظر مشتریان کلیدی و کلاس جهانی خود می دانند و مازاد تامین را به سایر بازارها عرضه می نمایند. علاوه بر مسائل فوق، شرایط تحریمی ایران نیز گره جدیدی بر گره های سر راه تامین منظم این ماده افزوده است و متاسفانه دست صنعتگران ایرانی از این خرمای بر نخیل به دور می ماند و شرایط آن گونه می شود که در این وانفسا برخی سوداگریان گریدهای بی کیفیت موسوم به Off را با قیمت هایی که مبنای محاسبه آن در عقل نمی گنجد، به بازار تشنه عرضه می کنند و از  عواقب بی کیفیت بودن محصول خود نیز شانه خالی می نمایند.

جایگزین کلروپرن

شرکت پلیمر پیشرفته دانا با توجه به سخت شدن تدریجی شرایط تحریم در سنوات گذشته و پیش بینی این روزها، با همکاری شریک هندی خود – Imperial Waterproofing Industries- که سومین آمیزه کار بزرگ جهان در عرصه طراحی و تولید آمیزه NBR/PVC می باشد، طی یک همکاری مشترک فنی گریدی از کائوچوی NBR/PVC را طراحی و توسعه داده اند که می تواند با طراحی مناسب فرمولاسیون خواص مد نظر از آمیزه CR را برآورده سازد. به منظور طراحی این گرید تمامی تلاش ها در راستای انتخاب گرید صحیح ( با انجام نوعی خیاطی و دستکاری مهندسی در ساختار) و اصولی NBR، PVC و در نهایت روش اختلاط اصولی صورت گرفته است. در واقع با انتخاب درست محتوی آکریلو نیتریل، ویسکوزیته، گرم یا سرد بودن روش پلیمریزاسیون و محتوی روغن در کائوچوی NBR، همچنین گرید PVC و سایر افزودنی های لازم، و در نهایت روش منحصربفرد آمیزه سازی ترکیب، آلیاژی خاص حاصل گردیده است. پس از پایان طراحی و موفق شدن آمیزه در ارزیابی های آزمایشگاهی، به منظور راستی آزمایی و بررسی عملکردی این گرید، با همکاری برخی قطعه سازان طراز اول داخلی، قطعاتی تولید شد و برای انجام آزمون های تعریف شده به شرکت های ایران خودرو و مگاموتور ارسال گردید که خوشبختانه مورد تایید فنی نیز قرار گرفتند.

در نتیجه هم اکنون گرید Rubaloy-7360P به صورت یک گرید ویژه برای بازار ایران جهت جایگزینی کلروپرن با قیمتی رقابتی قابل تامین می باشد. تولید کنندگان قطعات خودرو و مصرف کنندگان واقعی می توانند برای تهیه این کالا با شرکت پلیمر پیشرفته دانا (45493314) تماس حاصل فرمایند.

 

کلروپرن ( نئوپرن )، الاستومری خاص

اگر بخواهیم تاریخچه پیدایش کلروپرن (Chloroprene) و چرایی اطلاق نام نئوپرن به این الاستومر مهم و پر کاربرد را بررسی کنیم، باز هم به کمپانی صاحب نام و آوازه دوپونت (Dupont) خواهیم رسید. در سال 1932 میلادی برند Duprene ( که در ادامه به نئوپرن (Neoprene) تغییر نام داد) که نام تجاری کلروپرن های شرکت دوپونت بود، به بازار عرضه شد و چیپس های کلروپرن ( شکل فیزیکی این ماده به صورت چیپسی است) به دلیل خواص منحصر به فرد خود در کاربری های خودرو، چسب و وسایل خانگی و صنعتی به کار گرفته شدند. این رابر به صورت همزمان مجموعه ای بی نظیر از خواص را، شامل استحکام مکانیکی فوق العاده، مقاوت در برابر ازون و هوا، اشتعال پذیری کم، مقاومت در برابر مواد شیمیایی، چسبندگی و …، در اختیار مهندسین کامپاندر لاستیک قرار می دهد.

کلروپرن الاستومری خاص

فناوری های قدیمی تولید کلروپرن بر پایه استیلن بودند، اما امروزه برای تولید این رابر از بوتادی ان استفاده می شود و معمولا روش پلیمریزاسیون امولسیونی در تولید آن به کار می رود. کلروپرن های تولیدی به چهار گروه مهم مطابق زیر تقسیم می شوند و برای کاربری مدنظر بایستی گرید مناسب را انتخاب نمود.

گریدهای خطی (گریدهای عمومی)

گریدهای پیش- اتصال عرضی شده(Pre-crosslinked) ، این گریدها فرایند پذیری مناسب تری نسبت به گروه های دیگر، به خصوص در فرایند اکستروژن دارند.

گریدهای اصلاح شده با گوگرد، این گونه در حقیقت کوپلیمرهای کلروپرن با عنصر گوگرد هستند. مهمترین مزیت این گروه امکان تنظیم ویسکوزیته آن ها است. همچنین این گرید پایداری بسیار بالایی در برابر بارهای دینامیکی دارد و استفاده فراوانی از آن در تولید تسمه های خودرو، مانند تسمه تایم، می شود.

گریدهای با نرخ بلورینگی پایین، با افزایش دمای پلیمریزاسیون یا استفاده از کومنومرهای دیگر، مانند دی کلرو بوتا دی ان، درجه بلورینگی این گریدها کاهش می یابد. این ویژگی منجر به استفاده کلروپرن در تولید قطعات صنعتی و خانگی نیازمند به انعطافپذیری بالا می شود.

در هر سال حدود 300 هزار تن کلروپرن توسط کمپانی های مختلفی مانند Denka, Dupont, Covestro, Lanxess,  Enichem, Tosoh, Showa, … تولید می شود و ژاپنی ها پرچم دار تولید این رابر هستند. همچنین در سال 2014 میلادی با سرمایه گذاری مشترک Denka و Mitsui بخشی از تجارت کلروپرن Dupont خریداری شد و ژاپنی ها سهم بیشتری را در این بازار تصاحب کردند و به مهمترین بازیگر این بازار تبدیل شدند.

چیپس و لاتکس کلروپرن محدوده وسیعی از کاربردهای مختلف را در بر می گیرد. از جمله مهمترین کاربردهای این رابر می توان به موارد زیر اشاره کرد:

صنایع خودروسازی: مورد استفاده در تولید انواع تسمه های انتقال قدرت و تسمه تایم، تولید گردگیرهای مختلف مورد استفاده در سیستم تعلیق، شلنگ های هیدرولیک و تحت فشار، قطعات جلو بندی

صنایع الکترونیک و الکتریک: روکش سیم و کابل

صنایع راه و ساختمان: پدهای راهسازی و پل، ماستیک

صنایع الیاف و پوشاک

صنایع چسب و کاغذ

کاربرد های کلروپرن

در بخش های بعدی این مقاله با کاربردهای کلروپرن و ویژگی های هر یک از گریدهای مورد استفاده در این کاربری ها بیشتر صحبت خواهیم کرد.