FKM

آشنایی با الاستومر FKM، انواع، مزایا و کاربردها

رابرهای فلوئوره با نام کلی FKM، طیف گسترده ای از الاستومرها را تشکیل می دهند و انواع مختلفی دارند. مهمترین مشخصه این رابرها مقاومت حرارتی خیلی خوب و مقاومت بسیار بالا در برابر روغن، چربی و اسیدهای معدنی است. این رابرها از منومرهای مختلفی تشکیل می شوند و نکته مشترک در همه آن وجود 65 تا 72 درصد فلوراین در ساختار زنجیره های پلیمر است. گروه ویژه ای نیز تحت عنوان FFPM (Perfluoroelastomers) توسعه داده شده اند که به صورت کامل فلوئوره شده اند و برای محیط های با خورندگی بسیار بالا مانند صنایع نفت و گاز مناسب هستند.

FKM

FKM ها با پروکساید، دی امین و بیس فنول ها پخت می شوند و کاربرد قطعات پخت شده بر پایه آن ها در تولید واشر، اورینگ و شلنگ های خودرویی و هواپیما است. به صورت کلی و بر اساس ساختار شیمیایی می توان FKM های مختلف را در پنج گروه زیر جای داد:

  • نوع 1: این گروه کوپلیمرهایhexafluoropropylene (HFP) و vinylidene fluoride (VDF) هستند که در گروه FKM های معمولی قرار می گیرند و معمولا حدود 66 درصد وزنی آن ها فلورینه می شود.
  • نوع 2: این خانواده ترپلیمرهای tetrafluoroethylene (TFE), HFP و VDFهستند که درصد فلورینه آن ها بیشتر از گروه اول است (حدود 68 تا 70 درصد) و مقاومت حرارتی و شیمیایی بالاتری دارند.
  • نوع 3: گروه سوم که انعطاف پذیری بالاتری نسبت به گروه اول دارند 62 تا 68 درصد فلورینه شده اند و از سه منومر TFE, a fluorinated vinyl ether (FVE) و VDF تشکیل می شوند.
  • نوع 4: این گروه در برابر بازها مقاومت دارند و قدری تورم آن ها در هیدروکربن ها بیشتر از سه گروه اول است. این گروه حدود 67 درصد فلورینه می شوند و از سه منومر TFE, propylene و VDF تشکیل شده اند.
  • نوع 5: گروه پایانی از پنج منومر TFE, HFP, ethylene, an FVE and VDF تشکیل می شوند و مقاومت بسیار بالایی در برابر هیدروژن سولفید در دماهای بالا دارند.

در بخش بعدی با ویژگی های گونه های مختلف FKM و فرایند پخت آن ها آشنا خواهیم شد.

 

بازیافت

پرایم پلیمر به دنبال توسعه محصولات پلیمری خاص برای برآورده کردن اهداف اقتصاد چرخشی (Circular Economy)

 پرایم پلیمر که از زیر مجموعه های شرگت بزرگ شیمیایی جهان، Mitsui Chemicals، و در حوزه تولید پلی اتیلن و پلی پروپیلن فعال است، به تازگی از دو برند تجاری خود رو نمایی کرده است که به کمک میتسوئی کمیکال برای دست یابی به اهداف ترسیم شده در حوزه اقتصاد چرخشی و بازیافت در نظر گرفته شده اند. برند شناخته شده Prime Polymer در حوزه پلی اتیلن ها، Evolue است که محصولات مختلفی از جمله پلی اتیلن های متالوسنی (mLLDPE) مناسب برای تولید فیلم های پلیمری در این گروه قرار دارند.

بازیافت

برندهای Prime Polymer در حوزه اقتصاد چرخشی RePRM و Prasus هستند که RePRM با بهینه سازی خواص پلاستیک های حاصل از پسماندهای پلاستیکی و از طریق بازیافت تولید می شود و Prasus از منابع سازگار با طبیعت و منابع سوختی جدید و پایدار حاصل می شود. میتسوئی کمیکال و Prime Polymer به کمک این دو برند به دنبال دست یابی به اهداف ترسیم شده خود به منظور کاهش انتشار کربن و استفاده بیشتر از پلاستیک های بازیافتی و سازگار با محیط زیست هستند.

 

Elastomer Curing

نکاتی در خصوص کامپاندینگ و پخت کلروپرن

پلی کلروپرن (Polychloroprene) به کمک تجهیزات معمول صنعت لاستیک کامپاند و شکل دهی می شود. باید در نظر داشت نئوپرن یا همان CR را نمی توان به روش پخت گوگردی فرآوری کرد. اکسیدهای فلزی مانند اکسید منیزم یا روی در فرایند پخت این الاستومر استفاده می شوند. در گذشته که محدودیت های زیست محیطی و همچنین اطلاعات واحدهای کامپاندینگ از آسیب های فلز سرب به محیط زیست کمتر بود، از اکسیدهای سرب نیز در پخت کلروپرن استفاده می شد و مقاومت به آب کامپاند نهایی بسیار بالا می رفت. شتاب دهنده معمول مورد استفاده در پخت کلروپرن ETU یا اتیلن تیورا است و همواره افزایش دانسیته پخت در کلروپرن یک چالش مهم به حساب می آید. به دنبال قرار گرفتن ETU در لیست مواد دارای پتانسیل ایجاد سرطان، تلاش هایی در خصوص پیدا کردن مواد جایگزین در جریان است.

Elastomer Curing

کلروپرن به صورت آلیاژ شده با دیگر الاستومرها نیز کامپاند می شود و در این حالت بایستی سیستم پخت مناسب برای پخت آلیاژ را به کار گرفت. از جمله مهمترین الاستومرهایی که با کلروپرن آلیاژ می شوند می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • بوتادی ان (BR) و لاستیک طبیعی (NR) برای بهبود انعطافپذیری در دماهای کم؛
  • NBR برای بهبود مقاومت در برابر روغن؛
  • SBR برای کاهش بلورینگی کلروپرن.
ESBO PVC

معرفی ESBO، نرم کننده و پایدارکننده همزمان

افزودنی هایی که همزمان بتوانند چند خاصیت یک پلیمر را بهبود دهند، همواره مورد توجه بوده اند. یکی از این افزودنی ها ESBO است که همزمان به عنوان نرم کننده (Plasticizer) و پایدار کننده حرارتی در فرمولاسیون های پایه PVC به کار می رود. ESBO مخفف شده Epoxidized Soybean Oil است و گاها ESO نیز نوشته می شود.

ESBO PVC

ESBO در کامپاندهای PVC به عنوان استابلایزر ثانویه (در کنار استابلایزر اصلی) به کار می رود، نقش نرم کننده و همچنین لوبریکنت نیز دارد. در واقع به پایداری حرارتی کمک می کند و جریان پذیری کامپاند را بهبود می دهد. علاوه بر این دو مزیت، استفاده از ESBO باعث افزایش پایداری قطعات تولیدی در برابر نور خورشید و به خصوص اشعه فرابنفش آن می شود.

ESBO بر پایه روغن سویا تولید می شود و مخلوطی از اسیدهای چرب است که در یک مرحله اپوکسیده می شوند. با اپوکسیده شدن بخش های غیر اشباع ساختار به گروه های اپوکسی تبدیل می شوند. کیفیت گریدهای مختلف ESBO در گرو انتخاب صحیح اسیدهای چرب و فرایند اپوکسیده کردن می باشد. ESBO با شکل فیزیکی مایع و با رنگ زرد عرضه می شود و محدوده غلظت مصرفی ESBO برای کامپاندهای مختلف در بازه 3-5 phr پیشنهاد می شود.

در بخش بعدی با جزئیات بیشتری در خصوص انتخاب و استفاده از ESBO آشنا خواهیم شد.

PVC TPE Compare

PVC یا TPE؟ کدامیک برای تولید قطعات منعطف مناسب تر هستند؟

تا پیش از ظهور TPE ها در کاربردهایی که نیاز به انعطاف، کشسانی و نرمی وجود داشت، کامپاندهای نرم PVC یا رابرها استفاده می شدند. اما با توسعه TPE های مختلف این خانواده جدید توانستند به سرعت در بسیاری از کاربردها جایگزین رقبای پایه PVC یا الاستومر خود شوند. این بخش یک مقایسه کیفی میان دو گزینه در دسترس برای تولید قطعات نرمی چونCap, plug, gasket… انجام خواهد داد.

PVC TPE Compare

PVC پلاستیکی در دسترس و ارزان قیمت است که برای تبدیل به کامپاند مناسب برای تولید قطعات گوناگون به افزودنی های مختلفی چون استابلایزر، نرم کننده، روان کننده، اصلاح کننده ضربه، پر کننده و … نیاز دارد. PVC را می توان در طیف گسترده ای از کاربری ها، برای مثال از گسکت پنجره تا زیره کفش و بسته بندی ها دید. در همین ابتدای کار باید گفت مهمترین مزیت PVC در دسترس و ارزان بودن آن است. از جمله دیگر مزایای PVC می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • استحکام مکانیکی بالا، مقاومت در برابر تابش نور خورشید، مقاومت بالا در برابر سایش، رسانایی الکتریکی کم و مقاومت در برابر شعله.

اما PVC معایبی نیز دارد، از جمله این موارد می توان به مقاومت حرارتی کم آن، سنگینی و دانسیته بالا، آزاد کردن گازهای سمی در حالت مذاب اشاره کرد.

در مقابل TPE ها شامل یک خانواده بزرگ از پلیمرها هستند، پلیمرهایی که می توانند در دماهای بسیار بالا (برای مثال 170 °C) سرویس دهی کنند، خواص ویژه ای چون رسانایی حرارتی و الکتریکی داشته باشند و خواص سطحی متفاوتی ایجاد کنند. TPE ها دوست دار محیط زیست هستند و در چرخه عمر خود اجزای سمی یا مخربی آزاد نخواهند کرد. مزایای این گروه شامل موارد زیر می باشد:

  • انعطاف پذیری بینظیر، مقاومت خستگی عالی، مقاومت ضربه بالا، پایداری بینظیر در برابر اجزای شیمیایی، دانسیته کم و سبکی، فرایند پذیری و شکل پذیری خوب و به صرفه.

همچنین قیمت بالا و پیر شدگی (مانند تغییر ابعاد، کاهش مقاومت حرارتی، خزش و …) در زمان سرویس دهی مهمترین معایب این گروه هستند.

جداول زیر به ترتیب خواص فیزیکی/مکانیکی منتخب و پایداری در برابر محیط های شیمیایی مختلف را برای PVC و TPE ها نشان می دهند.

PVC TPE
Tensile Strength 2.60 N/mm² 0.5 – 2.4 N/mm²
Notched Impact Strength 2.0 – 45.0 Kj/m² No break Kj/m²
Thermal Coefficient of expansion 80 x 10-6 130 x 10-6
Max Cont Use Temp 60˚C / 140˚F 140˚C / 284˚F
Density 1.38g/cm3 0.91 – 1.3 g/cm3

 

PVC TPE
Dilute Acid Very good Excellent
Dilute Alkalis Very good Excellent
Oils and Greases Good (variable) Excellent
Aliphatic Hydrocarbons Very good Excellent
Aromatic Hydrocarbons Poor Poor
Hydrogenated Hydrocarbons Moderate (variable) Poor
Alcohols Good (variable) Excellent

 

 

TPE Application

آشنایی گروه های اصلی هر یک از ترموپلاستیک الاستومرها (TPE)

در بخش آشنایی با نام های خلاصه شده TPE ها با خانواده های مختلف TPE آشنا شدیم و در این بخش می خواهیم با جزئیات بیشتری از گروه های مهم TPE آشنا شویم.

به دلیل تنوع زیاد TPE های پایه پلی یورتان را در یک بخش مجزا در آشنایی با TPU های مختلف معرفی کردیم. TPA یا TPE پایه پلی آمید در سه گروه اصلی تقسیم بندی می شوند. این TPE ها در صنایع خودروسازی و تولید قطعات صنعتی بر اساس الزامات کاربری به مصرف می رسند.

  • TPA-EE soft segment with both ether and ester linkages;
  • TPA-ES polyester soft segment;
  • TPA-ET polyether soft segment.

TPE Application

گروه بعدی، TPC ها هستند که بیشترین کاربرد آن ها تولید قطعات تخصصی صنعت خودرو است. این گروه نیز بر اساس سگمنت های نرم به سه زیر گروه اصلی تقسیم می شوند:

  • TPC-EE soft segment with ester and ether linkages;
  • TPC-ES polyester soft segment;
  • TPC-ET polyether soft segment

گروه بعدی TPE ها که تقسیم بندی دارند و گریدهای متنوعی را در بر می گیرند، TPS ها یا TPE های پایه استایرن می باشند. این گروه کاربردهای بسیار زیادی در صنایعی چون خودروسازی، لوازم خانگی، چسب و درزگیر وسایل شخصی و … دارند. بر اساس ریزساختار شیمیایی این گروه به بخش های زیر تقسیم می شوند:

  • TPS-SBS block copolymer of styrene and butadiene;
  • TPS-SEBS polystyrene-poly(ethylene-butylene)-polystyrene;
  • TPS-SEPS polystyrene-poly(ethylene-propylene)-polystyrene;
  • TPS-SIS block copolymer of styrene and isoprene.

همواره باید در نظر داشت بر اساس الزامات کاربری مد نظر بایستی گرید مناسب از خانواده بزرگ TPE ها را انتخاب کرد.

ACM Grades

معرفی گریدهای تجاری ACM کمپانی زئون

کمپانی معظم زئون ژاپن (Zeon) یکی از پیشتازان عرضه گریدهای مختلف الاستومر ACM برای استفاده در کاربردهای مختلف است. از جمله صنایعی که Zeon برای آن ها ACM ویژه ای توسعه داده است می توان به صنعت چسب، گسکت و واشر، شلنگ، چاپ و پرینت، اورینگ ها، روکش کابل و سیستم های ترمز اشاره کرد.

گریدهای ACM زئون در دو گروه اصلی گریدهای مخصوص فرایند تزریق و گریدهای مناسب برای تولید قطعات اکستروژنی قرار می گیرند. در هر بخش زئون برای کاربردهای معمولی و کاربری های نیازمند مقاومت حرارتی بسیار بالا گریدهای جداگانه ای عرضه می کند. این گریدها به کمک تکنولوژی پلیمریزاسیون امولسیونی منومر اکریلیک با دیگر منومرها مانند اتیلن، تولید می شوند.

ACM Grades

مشخصات گریدهای تزریقی شامل ویسکوزیته مونی، نوع سایت های پخت و سختی Gehman در جدول زیر دیده می شود.

Grade Mooney Viscosity ML 1+4, 100°C [MU] Relative Density Cure Site Gehman T100 [°C]
HyTemp® 4051 46 – 58 1,1 Chlorine/Carboxyl –18
HyTemp® 4051EP 35 – 47 1,1 Chlorine/Carboxyl –18
HyTemp® 4051CG 25 – 37 1,1 Chlorine/Carboxyl –18
HyTemp® 4052 32 – 40 1,1 Chlorine/Carboxyl –32
HyTemp® 4052EP 25 – 35 1,1 Chlorine/Carboxyl –32
HyTemp® 4065 27 – 45 1,1 Chlorine/Carboxyl –30
HyTemp® 4053EP 23 – 31 1,1 Chlorine/Carboxyl –42
HyTemp® 4054 22 – 34 1,1 Chlorine/Carboxyl –41
HyTemp® PV04 37 – 47 1,1 None –27

 

مشخصات گریدهای تزریقی مناسب برای کاربری های در تماس با دمای بالا شامل ویسکوزیته مونی، نوع سایت های پخت و سختی Gehman در جدول زیر دیده می شود.

Grade Mooney Viscosity ML 1+4, 100°C [MU] Relative Density Cure Site Gehman T100 [°C]
HyTemp® AR12 28 – 38 1,1 Special – 30
HyTemp® AR12B 28 – 38 1,1 Special – 30
HyTemp® AR14 28 – 38 1,1 Special – 40
HyTemp® H570 30 – 40 1,1 Special –37

 

در ادامه در دو جدول زیر نیز مشخصات فنی گریدهای مناسب برای اکستروژن قرار داده شده است. جدول اول گریدهای معمولی ACM و جدول دوم گریدهای مناسب برای کاربری های در معرض دمای بالا را نشان می دهد.

Grade Mooney Viscosity ML 1+4, 100°C [MU] Relative Density Cure Site Gehman T100 [°C]
HyTemp® AR71 42 – 54 1,1 Chlorine –18
HyTemp® AR71L 29 – 41 1,1 Chlorine –18
HyTemp® AR715 27 – 39 1,1 Chlorine –24
HyTemp® AR72LF 28 – 36 1,1 Chlorine –28
HyTemp® AR74 29 – 36 1,1 Chlorine –40

 

Grade Mooney Viscosity ML 1+4, 100°C [MU] Relative Density Cure Site Gehman T100 [°C]
HyTemp® AR212HR 34 – 44 1,1 Special – 25
HyTemp® AR212XP 34 – 44 1,1
HyTemp® H310X 31 – 45 1,1 Special – 25
HyTemp® AR214 28 – 38 1,1 Special – 40

 

در بخش های بعدی با کاربردهای این گریدها آشنا خواهیم شد.

Elastomer Curing

نکاتی در خصوص کامپاندینگ و پخت کلروپرن

پلی کلروپرن (Polychloroprene) به کمک تجهیزات معمول صنعت لاستیک کامپاند و شکل دهی می شود. باید در نظر داشت نئوپرن یا همان CR را نمی توان به روش پخت گوگردی فرآوری کرد. اکسیدهای فلزی مانند اکسید منیزم یا روی در فرایند پخت این الاستومر استفاده می شوند. در گذشته که محدودیت های زیست محیطی و همچنین اطلاعات واحدهای کامپاندینگ از آسیب های فلز سرب به محیط زیست کمتر بود، از اکسیدهای سرب نیز در پخت کلروپرن استفاده می شد و مقاومت به آب کامپاند نهایی بسیار بالا می رفت. شتاب دهنده معمول مورد استفاده در پخت کلروپرن ETU یا اتیلن تیورا است و همواره افزایش دانسیته پخت در کلروپرن یک چالش مهم به حساب می آید. به دنبال قرار گرفتن ETU در لیست مواد دارای پتانسیل ایجاد سرطان، تلاش هایی در خصوص پیدا کردن مواد جایگزین در جریان است.

Elastomer Curing

کلروپرن به صورت آلیاژ شده با دیگر الاستومرها نیز کامپاند می شود و در این حالت بایستی سیستم پخت مناسب برای پخت آلیاژ را به کار گرفت. از جمله مهمترین الاستومرهایی که با کلروپرن آلیاژ می شوند می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • بوتادی ان (BR) و لاستیک طبیعی (NR) برای بهبود انعطافپذیری در دماهای کم؛
  • NBR برای بهبود مقاومت در برابر روغن؛
  • SBR برای کاهش بلورینگی کلروپرن.

 

PVC TPE Compare

PVC یا TPE؟ کدامیک برای تولید قطعات منعطف مناسب تر هستند؟

تا پیش از ظهور TPE ها در کاربردهایی که نیاز به انعطاف، کشسانی و نرمی وجود داشت، کامپاندهای نرم PVC یا رابرها استفاده می شدند. اما با توسعه TPE های مختلف این خانواده جدید توانستند به سرعت در بسیاری از کاربردها جایگزین رقبای پایه PVC یا الاستومر خود شوند. این بخش یک مقایسه کیفی میان دو گزینه در دسترس برای تولید قطعات نرمی چونCap, plug, gasket… انجام خواهد داد.

PVC TPE Compare

PVC پلاستیکی در دسترس و ارزان قیمت است که برای تبدیل به کامپاند مناسب برای تولید قطعات گوناگون به افزودنی های مختلفی چون استابلایزر، نرم کننده، روان کننده، اصلاح کننده ضربه، پر کننده و … نیاز دارد. PVC را می توان در طیف گسترده ای از کاربری ها، برای مثال از گسکت پنجره تا زیره کفش و بسته بندی ها دید. در همین ابتدای کار باید گفت مهمترین مزیت PVC در دسترس و ارزان بودن آن است. از جمله دیگر مزایای PVC می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • استحکام مکانیکی بالا، مقاومت در برابر تابش نور خورشید، مقاومت بالا در برابر سایش، رسانایی الکتریکی کم و مقاومت در برابر شعله.

اما PVC معایبی نیز دارد، از جمله این موارد می توان به مقاومت حرارتی کم آن، سنگینی و دانسیته بالا، آزاد کردن گازهای سمی در حالت مذاب اشاره کرد.

در مقابل TPE ها شامل یک خانواده بزرگ از پلیمرها هستند، پلیمرهایی که می توانند در دماهای بسیار بالا (برای مثال 170 °C) سرویس دهی کنند، خواص ویژه ای چون رسانایی حرارتی و الکتریکی داشته باشند و خواص سطحی متفاوتی ایجاد کنند. TPE ها دوست دار محیط زیست هستند و در چرخه عمر خود اجزای سمی یا مخربی آزاد نخواهند کرد. مزایای این گروه شامل موارد زیر می باشد:

  • انعطاف پذیری بینظیر، مقاومت خستگی عالی، مقاومت ضربه بالا، پایداری بینظیر در برابر اجزای شیمیایی، دانسیته کم و سبکی، فرایند پذیری و شکل پذیری خوب و به صرفه.

همچنین قیمت بالا و پیر شدگی (مانند تغییر ابعاد، کاهش مقاومت حرارتی، خزش و …) در زمان سرویس دهی مهمترین معایب این گروه هستند.

جداول زیر به ترتیب خواص فیزیکی/مکانیکی منتخب و پایداری در برابر محیط های شیمیایی مختلف را برای PVC و TPE ها نشان می دهند.

PVC TPE
Tensile Strength 2.60 N/mm² 0.5 – 2.4 N/mm²
Notched Impact Strength 2.0 – 45.0 Kj/m² No break Kj/m²
Thermal Coefficient of expansion 80 x 10-6 130 x 10-6
Max Cont Use Temp 60˚C / 140˚F 140˚C / 284˚F
Density 1.38g/cm3 0.91 – 1.3 g/cm3

 

PVC TPE
Dilute Acid Very good Excellent
Dilute Alkalis Very good Excellent
Oils and Greases Good (variable) Excellent
Aliphatic Hydrocarbons Very good Excellent
Aromatic Hydrocarbons Poor Poor
Hydrogenated Hydrocarbons Moderate (variable) Poor
Alcohols Good (variable) Excellent

 

 

TPE Application

آشنایی گروه های اصلی هر یک از ترموپلاستیک الاستومرها (TPE)

در بخش قبلی که لینک آن در ادامه قرار داده شده است با خانواده های مختلف TPE آشنا شدیم. لینک این بخش در ادامه قرار داده شده است و در این بخش می خواهیم با جزئیات بیشتری از گروه های مهم TPE آشنا شویم.

به دلیل تنوع زیاد TPE های پایه پلی یورتان را در یک بخش مجزا در آشنایی با TPU های مختلف معرفی کردیم. TPA یا TPE پایه پلی آمید در سه گروه اصلی تقسیم بندی می شوند. این TPE ها در صنایع خودروسازی و تولید قطعات صنعتی بر اساس الزامات کاربری به مصرف می رسند.

  • TPA-EE soft segment with both ether and ester linkages;
  • TPA-ES polyester soft segment;
  • TPA-ET polyether soft segment.

TPE Application

گروه بعدی، TPC ها هستند که بیشترین کاربرد آن ها تولید قطعات تخصصی صنعت خودرو است. این گروه نیز بر اساس سگمنت های نرم به سه زیر گروه اصلی تقسیم می شوند:

  • TPC-EE soft segment with ester and ether linkages;
  • TPC-ES polyester soft segment;
  • TPC-ET polyether soft segment

گروه بعدی ترموپلاستیک الاستومرها که تقسیم بندی دارند و گریدهای متنوعی را در بر می گیرند، TPS ها یا TPE های پایه استایرن می باشند. این گروه کاربردهای بسیار زیادی در صنایعی چون خودروسازی، لوازم خانگی، چسب و درزگیر وسایل شخصی و … دارند. بر اساس ریزساختار شیمیایی این گروه به بخش های زیر تقسیم می شوند:

  • TPS-SBS block copolymer of styrene and butadiene;
  • TPS-SEBS polystyrene-poly(ethylene-butylene)-polystyrene;
  • TPS-SEPS polystyrene-poly(ethylene-propylene)-polystyrene;
  • TPS-SIS block copolymer of styrene and isoprene.

همواره باید در نظر داشت بر اساس الزامات کاربری مد نظر بایستی گرید مناسب از خانواده بزرگ TPE ها را انتخاب کرد.