کارایی استابلایزرهای حرارتی

افزایش کارایی پایدارکننده های حرارتی PVC با استفاده از کمک پایدارکننده ها

/0 دیدگاه /در , /توسط

اگر PVC برآورده کننده الزامات کاربری قطعه مورد نظر ما باشد، بایستی حتما به فکر انتخاب استابلایزر حرارتی مناسب، یا همان استابلایزر حرارتی باشیم. در بخش های قبل به صورت مفصل با انواع استابلایزر های حرارتی مورد استفاده در تولید قطعات مختلف مبتنی بر PVC آشنا شدیم. مسئله پایدارسازی PVC در برابر حرارت آنقدر مهم است که در کنار خانواده بزرگ پایدارکننده های حرارتی، گروه کمک پایدارکننده حرارتی (Co-stabilizer) نیز توسعه داده شده اند. همانطور که از اسم این افزودنی ها بر می آید با استفاده از آن ها همراه با پایدارکننده حرارتی اصلی، منجر به افزایش اثربخشی استابلایزر می شوند. این بخش نکات کاربردی را در ارتباط با این افزودنی ها مطرح خواهد کرد.به صورت کلی کمک پایدارکننده های حرارتی مورد استفاده در صنعت PVC شامل گروه های زیر هستند:
– ترکیبات معدنی
– آنتی اکسیدانت ها
– اپوکسی ها
– پلی ال ها

مهمترین ترکیب کمک پایدارکننده حرارتی معدنی که تجاری سازی شده است، هیدرتالسیت است. هیدروتالسیت ها صفحات کربنی حاوی یون های فلزی هستند که با جذب کلر آزاد شده حین تخریب PVC به پایدارسازی حرارتی آن کمک می کنند. باید دقت داشت گونه های مختلفی از هیدروتالسیت ها وجود دارد که با توجه به کاربری مورد نظر بایستی انتخاب شوند. پس از هیدروتالسیت ها، زئولیت ها نیز به عنوان کمک پایدارکننده معدنی در برخی از کاربری های PVC استفاده می شوند.
کارایی استابلایزرهای حرارتی
گروه مهمی از کمک پایدارکننده های حرارتی، خانواده آنتی اکسیدانت ها هستند. در واقع PVC نیز مانند پلی الفین ها با قرار گرفتن در معرض حرارت و تنش دچار تخریب می شود. آنتی اکسیدانت ها در کنار پایدارکننده های حرارتی تاثیر هم افزا دارند و منجر به بهبود مقاومت حرارتی محصول نهایی می شوند. از جمله مهمترین آنتی اکسیدانت هایی که می توانند در فرمولاسیون های حاوی PVC استفاده شوند، می توان به خانواده آنتی اکسیدانت های فسفیتی و فنولیکی اشاره کرد. در انتخاب آنتی اکسیدانت مناسب بایستی مراقب برهمکنش آن ها با سایر افزودنی های موجود در فرمولاسیون بود.
اما قدیمی ترین و پر مصرف ترین گروه استابلایزر های حرارتی ترکیبات اپوکسی هستند. ترکیبات اپوکسی با جذب هیدروکلریک اسید و پایدار کردن بخشی از زنجیره که اتم کلر خود را از دست داده است، به کمک پایدارکننده های حرارتی می آیند. مهمترین و شناخته شده ترین عضو این خانواده روغن سویای اپوکسیده شده یا همان ESBO (Epoxidized Soybean Oil) است.
در نهایت آخرین گروه کمک پایدارکننده های حرارتی PVC مربوط به پلی ال ها است. سوربیتول و TPM (Trimethylolpropane) دو پلی ال مورد استفاده به عنوان کمک پایدارکننده PVC هستند. باید دقت داشت با قرارگیری پلی ال ها در فرمولاسیون، جذب آب محصول بیشتر می شود.
استفاده از کمک پایدارکننده های PVC یک الزام نیست. در واقع کمک پایدارکننده ها منجر به کاهش میزان استفاده از استابلایزر اصلی و بهبود پایداری حرارتی محصول می شوند. با این حال بایستی در انتخاب گونه مناسب دقت کافی به عمل بیاید و انتخاب گرید کمک پایدارکننده مناسب با توجه به سایر افزودنی های موجود در فرمولاسیون و الزامات کاربری محصول صورت گیرد. در بخش های بعدی با ویژگی های هر یک از گروه های کمک پایدارکننده ها بیشتر آشنا خواهیم شد.

جایگزین کلروپرن

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

/0 دیدگاه /در , , /توسط

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.

 

یکپارچگی ساختار بسته بندی و حفظ کیفیت محصولات در گرو انتخاب صحیح لایه دوخت

یکپارچگی ساختار بسته بندی و حفظ کیفیت محصولات در گرو انتخاب صحیح لایه دوخت

/0 دیدگاه /در , /توسط

این روزها تصور دنیای بدون بسته بندی ها تقریبا غیر ممکن است. در این میان به جرات می توان گفت پلیمرها بوده اند که توانسته اند طراحی بسته بندی ها را دگرگون کنند و همچنین خواص فنی بسته بندی ها را تنظیم کنند. هم اکنون سهم بسته بندی های پلیمری در میان کاغذ و کارتن، شیشه و فلزات در حدود 40 درصد است. همچنین در کنار ورق، بطری و گالن های پلاستیکی، این فیلم های پلاستیکی هستند که سهم استفاده بالایی دارند. معمولا فیلم های پلاستیکی به صورت کیسه های پلاستیکی در ابعاد و شکل های مختلف تولید می شوند و برای بسته بندی کالاهای مختلف، از جمله مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرند. اگر نوع فیلم پلیمری و ساختار آن به درستی و متناسب با الزامات کاربری انتخاب شده باشد، کل عملکرد بسته بندی مورد نظر در گرو دوخت مناسب قسمت های مختلف بسته بندی و در نهایت مهر و موم شدن درب بسته بندی به کمک دوخت حرارتی است. نقش لایه دوخت در بسته بندی ها بسیار حیاتی است و در این بخش نگاه فنی تری به پلیمرهای مورد استفاده در این لایه خواهیم کرد.

بسته بندی های پلیمری به کمک فیلم های تک و چند لایه تولید می شوند. در صورتیکه فیلم مورد نظر تک لایه است، بایستی به کمک فرمولاسیون پلیمرهای مورد استفاده استحکام دوخت تنظیم شود، و در حالتی که فیلم استفاده شده در تولید بسته بندی از نوع چند لایه است، فرمولاسیون و پلیمرهای به کار رفته در لایه داخلی تعیین کننده استحکام دوخت هستند. استحکام دوخت در دو حالت سرد(Sealing strength)  و گرم (Hot tack) تعریف می شود. استحکام دوخت در حالت سرد بیشترین نیروی کششی لازم برای جدا کردن دو لایه دوخت شده به یکدیگر در دمای اتاق و پس از سرد شدن محل دوخت است. اما استحکام کششی در حالت گرم یا چسبندگی داغ، میزان نیروی لازم برای جدا کردن دو لایه دوخت شده به یکدیگر، بلافاصله پس از عملیات دوخت و قبل از سرد شدن محل دوخت است.

یکپارچگی ساختار بسته بندی و حفظ کیفیت محصولات در گرو انتخاب صحیح لایه دوخت

میزان استحکام دوخت مورد نیاز در حالت سرد بر اساس وزن محصول درون بسته بندی مشخص می شود و در مورد استحکام دوخت در حالت گرم، علاوه بر وزن محصول درون بسته بندی، بایستی به سرعت خط تولید و نیروهای کششی وارد بر بسته بندی در حین تولید دقت کرد. دوخت یکپارچه تضمین کننده کیفیت محصول درون بسته بندی و همچنین کارایی کل مجموعه بسته بندی است.

باید دقت داشت آزمون های معمول که میزان استحکام دوخت فیلم های پلیمری را بر اساس دما مشخص می کنند، نمی توانند تنها معیار انتخاب دمای بهینه برای دستیابی به حداکثر استحکام دوخت در حالت گرم باشد. چرا که در فیلم های چند لایه به دلیل اثر گذاری لایه ها در انتقال حرارت، استحکام دوخت می تواند متفاوت با حالت تک لایه باشد و بهتر است آزمون ها را در حالت چند لایه انجام داد. همچنین استفاده از پلیمرهایی با هدایت حرارتی بالاتر می تواند منجر به خروج سریعتر گرما از لایه دوخت به بیرون و در پی سرد شدن سریع لایه دوخت، استحکام دوخت نیز افزایش پیدا می کند.

یکپارچگی ساختار بسته بندی و حفظ کیفیت محصولات در گرو انتخاب صحیح لایه دوخت

به صورت معمول با قرار گرفتن پلی اتیلن های متالوسنی (mPE) در لایه دوخت، استحکام دوخت در حالت سرد و گرم بهبود می یابد. این نکته به دلیل ساختار یکنواخت و دمای ذوب پایین تر این گونه از پلی اتیلن ها در مقایسه با انواع عادی است. از جمله دیگر روش های بهبود استحکام دوخت در حالت گرم و سرد، اضافه کردن کوپلیمرهای اتیلنی، مانند POE (Polyolefin Elastomer)، به فرمولاسیون لایه دوخت است.

در پایان باید دقت کرد دوخت پذیری پلیمرها یک خاصیت دینامیک و متغیر با شرایط عملیاتی دوخت و بسته بندی است و تابعی از ساختار و تعداد لایه های موجود در فیلم، شرایط دوخت مانند دما، زمان و فشار، خواص ترمودینامیکی لایه های فیلم و … است. بنابراین در هر مورد بایستی به دقت فرمولاسیون و پلیمرهای به کار رفته در لایه دوخت را به صورت مهندسی انتخاب کرد.

راهکارهایی برای افزایش مقاومت در برابر ضربه پلی آمید

راهکارهایی برای افزایش مقاومت در برابر ضربه پلی آمید

/0 دیدگاه /در , , /توسط

بخش قبلی این نوشتار که لینک آن در زیر دیده می شود، مزایای پلی آمیدها را برشمرد. اما گاهی باید از زاویه ای دیگر، به نقاط منفی پلیمرهای مهندسی نیز نگاهی انداخت. این مقاله مهمترین ایراد وارد بر خانواده پلی آمیدها، یعنی مقاومت به ضربه کم آن ها در مقایسه با دیگر خواص را بررسی خواهد کرد.

پلی آمید – لازمه خودرو های مهندسی و با دوام

از آنجاییکه پلی آمید در گروه پلاستیک های مهندسی قرار می گیرد و تمامی گریدهای آن در تولید قطعات حساس بخش های مختلف صنعتی به مصرف می رسند، مقاومت به ضربه یکی از مهمترین خواص مورد انتظار از پلی آمیدها است. پلی آمید با توجه به ریزساختار کریستالین و همچنین نوع بافت کریستالی خود، در برابر ضربه عملکرد ضعیفی از خود نشان می دهد. وضعیت وقتی نگران کننده تر می شود که بدانیم پلی آمید در گروه پلاستیک های حساس به شکاف (Notched) نیز قرار دارند و چنانچه در زمان تولید یا کاربری شکافی در قطعه ایجاد شود، مقاومت به ضربه آن حتی تا ده برابر نسبت به نمونه بدون شکاف کمتر می شود. اما خوشبختانه در سال های اخیر بر اساس الزامات کاربری، گریدهای پلی آمید مختلفی با مقاومت های ضربه متنوع توسعه داده شده اند و توانسته اند به خوبی از پس معیارهای مهندسی برآیند.

پر بازده ترین روشی که تاکنون برای افزایش مقاومت به ضربه پلی آمید تجاری سازی شده است، آلیاژ کردن آن با الاستومرها است. در واقع الاستومرها با داشتن زنجیره های منعطف در صورتیکه به پلی آمیدها اضافه شوند، مکانیزم هایی را ایجاد می کنند که به کمک آن ها انرژی وارد شده به قطعه در اثر ضربه، می تواند جذب شود و از ایجاد و رشد ترک که مقدمه شکست قطعه است، جلوگیری کنند. آلیاژهای پلی آمید/ الاستومر در گروه آلیاژهای ناسازگار قرار می گیرند و بخش الاستومری به صورت قطراتی در ماتریس پلی آمید قرار می گیرد. پس باید دقت داشت الاستومرهایی که توانایی افزایش مقاومت به ضربه پلی آمید را دارند، از نظر شیمیایی با آن سازگار نیستند و اولین چالش ایجاد سازگاری شیمیایی بین الاستومر و پلی آمید است. دومین چالش انتخاب الاستومر مناسب، و آخرین مورد، تولید آلیاژ به کمک دستگاه های اختلاط پر بازده، به منظور دست یابی به پخش و توزیع یکنواخت که لازمه ایجاد مقاومت به ضربه بالا در پلی آمید است، می باشد.

راهکارهایی برای افزایش مقاومت در برابر ضربه پلی آمید

از جمله مهمترین الاستومرهایی که تا کنون به عنوان بهبود دهنده ضربه در ماتریس پلی آمید قرار گرفته اند، می توان به EPDM، SEBS و نسل جدید الاستومرها، موسوم به POE (Polyolefin Elastomer)، اشاره کرد. اما همانطور که در بالا اشاره شد، هر سه کاندید الاستومری معرفی شده از نظر شیمیایی در گروه پلیمرهای غیر قطبی قرار می گیرند. حال آنکه پلی آمید پلیمری قطبی است و اضافه کردن یک الاستومر غیر قطبی نه تنها منجر به بهبود وضعیت مقاومت به ضربه نمی شود، بلکه خواص مکانیکی پلی آمید را تضعیف نیز می کند. در چنین وضعیتی از سازگارکننده های پلیمری که حاوی گروه های قطبی و غیر قطبی سازگار با هر دو پلیمر هستند، استفاده می شود. سازگارکننده های مناسب برای آلیاژ پلی آمید/ الاستومر، EPDM و SEBS های قطبی شده با مالئیکه (EPDM-g-MA, SEBS-g-MA) هستند.

راهکارهایی برای افزایش مقاومت در برابر ضربه پلی آمید

اگر تا به اینجای کار را بخواهیم جمع بندی کنیم، باید بگوییم ترکیب سه تایی زیر می تواند یک راهکار مهندسی به منظور بر طرف کردن مقاومت به ضربه کم پلی آمیدها باشد:

PA/ EPDM, SEBS, POE/ EPDM-g-MA, SEBS-g-MA, POE-g-MA

در بخش بعدی در ارتباط با این راهکار مهندسی بیشتر صحبت خواهیم کرد.

بهبود خواص و شکل دهی راحت تر PVC به کمک روان کننده ها

بهبود خواص و شکل دهی راحت تر PVC به کمک روان کننده ها – بخش دوم

/0 دیدگاه /در , /توسط

با توجه به وجود طیف گسترده ای از افزودنی های روان کننده یا همان لوبریکنت، برای شکل دهی محصولات مختلف بر پایه PVC، تصمیم گرفتیم در سلسله مقالاتی با این افزودنی ها و خانواده های مختلف آن ها بیشتر آشنا شویم. به همین منظور بخش اول این مقاله که لینک آن در ادامه قرار داده شده است، عملکرد و انواع روان کننده های PVC را توضیح داد و در این قسمت با مکانیسم عملکرد این افزودنی ها آشنا خواهیم شد. به همین ترتیب در بخش های بعدی به صورت اختصاصی در مورد هریک از خانواده های روان کننده ها توضیح داده خواهد شد.

بهبود خواص و شکل دهی راحت تر PVC به کمک روان کننده ها

اگر بخواهیم مکانیسم عملکرد روان کننده ها را توضیح دهیم، ابتدا باید اشاره کنیم که PVC یک پلیمر قطبی است. برای مثال پلیمرهایی چون PE و PP غیر قطبی هستند. قطبی بودن یک پلیمر به معنای تمایل آن به اختلاط با اجزای قطبی و بالعکس است. بنابراین در حین انتخاب روان کننده مناسب بایستی به میزان قطبیت آن دقت شود. از طرف دیگر باید به خاطر داشته باشیم که برخی پلیمرها، مانند PVC، دچار سرخوردگی در دیواره اکسترودر می شوند. این نکته باعث می شود هیچگونه انتقال حرارت و تنشی بین ذرات PVC و ماردون اکسترودر رخ ندهد و عملیات ذوب و اختلاط PVC صورت نگیرد. علاوه بر اینکه انتقال تنش و حرارت بین اکسترودر شکل دهی و ذرات PVC ضعیف است، این انتقال ما بین خود ذرات PVC نیز ضعیف است. برای رفع این ایراد وارد بر PVC و به جهت بهبود فرایند ذوب و اختلاط آن از روان کننده ها استفاده می شود.

روان کننده ها بر اساس مکانیسم عملکرد، مطابق زیر به دو گروه مهم روان کننده های داخلی و خارجی تقسیم می شوند:

  • روان کننده های خارجی(External lubricant) : این گروه از لوبریکنت ها در مرز مذاب PVC و اکسترودر شکل دهی قرار می گیرند و خاصیت چسبندگی ذرات PVC به ماشین شکل دهی را بهبود می دهند. با استفاده از این افزودنی ها به فرایند ژل شدن و ذوب PVC کمک می شود. (مطابق تصویر شماتیک زیر)

بهبود خواص و شکل دهی راحت تر PVC به کمک روان کننده ها

 

 

 

  • روان کننده های داخلی(Internal lubricant) : این لوبریکنت ها بین ذرات پی وی سی و سایر افزودنی و اجزای موجود در فرمولاسیون قرار می گیرند. حضور این روان کننده ها علاوه بر کمک به فرایند ذوب، موجب پخش بهتر و یکنواخت تر افزودنی ها می شود. (مطابق تصویر شماتیک زیر)

بهبود خواص و شکل دهی راحت تر PVC به کمک روان کننده ها

 

باتوجه به مکانیسم عملکرد معرفی شده و توضیح ارائه شده در ابتدا، می توان گفت روان کننده های خارجی بایستی سازگاری کمی با PVC داشته باشند و به محض قرار گرفتن در اکسترودر شکل دهی به مرز میان PVC و اکسترودر شکل دهی مهاجرت کنند. بنابراین با توجه به ماهیت قطبی PVC، این گروه را بایستی از میان روان کننده های غیر قطبی انتخاب کرد. در مقابل روان کننده های داخلی بایستی با PVC سازگار باشند و حاوی گروه های قطبی باشند.

هر چند روان کننده ها را به دو گروه داخلی و خارجی، بر اساس عملکرد و ماهیت شیمیایی تقسیم بندی می کنند، اما باید در نظر داشت مرز بندی مشخص بین گروه های مختلف کار سختی است و پارامتر هایی مانند قطبیت و سازگاری، نسبی هستند و در شرایط مختلف ممکن است تغییر کنند. اما با وجود چنین محدودیتی همچنان روان کننده ها را در دو گروه داخلی و خارجی قرار می دهند. در بخش های بعدی این مقاله با هریک از گروه ها کاملا آشنا خواهیم شد.

پلی آمیدهای مهندسی برای خودروهای مهندسی و با دوام

پلی آمید – لازمه خودرو های مهندسی و با دوام

/0 دیدگاه /در , /توسط

پلاستیک های مهندسی، این عبارت تنها شایسته پلیمرهایی است که ویژگی های زیر را از خود نشان می دهند:

  • پایداری حرارتی و دمای کاربری بالا
  • پایداری ابعادی در زمان کاربری
  • جمع شدگی ناچیز در فرایند تولید (Shrinkage)
  • مدول و استحکام مکانیکی بالا
  • خزش کم (Creep)
  • وابستگی بسیار کم عملکرد به تغییرات شرایط محیط کاربری، مانند دما، فشار و رطوبت

با این اوصاف پلی آمید (Polyamide-PA) در خانواده پلاستیک های مهندسی قرار می گیرد و همین جا می توان نام پلیمرهایی همچون پلی اتیلن (PE) و پلی پروپیلن (PP) را از این لیست حذف کرد. برای کسب اطلاعات ابتدایی تر در ارتباط با پلی آمیدها به مقاله کاربرد پلی آمیدها در صنایع بسته بندی و تحول این صنعت مراجعه کنید و ادامه متن را در حوزه پلی آمیدهای خودرویی در این بخش دنبال کنید.

امروزه سرانه مصرف پلیمرها، مشتمل بر پلاستیک ها و لاستیک ها، در هر خودرو رو به افزایش است. این مقدار در حال حاضر در حدود 12 تا 16 درصد در هر خودرو است و پیش بینی ها حاکی از افزایش این مقدار است. اگر دقیق تر صحبت کنیم و فیلترها به نفع خانواده پلی آمید قرار دهیم، به عدد 10 تا 13 کیلوگرم پلی آمید به ازای هر خودرو می رسیم. نکته قابل توجه این است که تمامی قطعات تولید شده با این 10 تا 13 کیلوگرم پلی آمید در گروه قطعات با کارایی و ضریب ایمنی بالا قرار می گیرند و نقصان در عملکرد هر کدام از آن ها، منجر به بروز آسیب ها و صدمات جانی و مالی جبران ناپذیری می شود. بنابراین انتخاب گرید پلی آمید مناسب برای هر کاربری بایستی با دقت و وسواس صورت گیرد.

مهمترین قطعاتی که در یک خودرو به کمک خانواده پلی آمیدها تولید می شوند، عبارتند از:

قطعات رادیاتور، منیفولد هوا، قالپاق سوپاپ، بخشی از لوله های انتقال سوخت، بخشی از لوله های برگشت و انتقال روغن، تعدادی از چرخ دنده ها، سینی فن و روغن، کانکتور و فیوز، بخشی از اجزای بدنه و تریم داخل خودرو مانند دستگیره درب، قاب و دکمه ها، کاورهای اجزای موتور مانند قاب تسمه تایم و …

پلی آمیدهای مهندسی برای خودروهای مهندسی و با دوام

مهمترین گونه های پلی آمید مورد مصرف در صنعت خودروسازی شامل لیست زیر است:

  • PA6
  • PA66
  • PA12
  • PA46

هر چند گونه های دیگر نیز مصرف محدود در برخی قطعات خاص دارند، لیست بالا مهمترین گونه های مصرفی را نشان می دهد. پلی آمیدها به صورت ساده، تقویت شده با الیاف، مقاوم به ضربه، روان یا لوبریکنت شده، به کمک فرایندهای شکل دهی تزریق، اکستروژن و ریخته گری (Casting) به قطعات مختلف خودرویی تبدیل می شوند.

پلی آمیدهای مهندسی برای خودروهای مهندسی و با دوام

در حالت کلی می توان گفت مقاومت حرارتی PA46 از PA66 و از PA6 بیشتر است و بر اساس نوع کاربری و دمای سرویس دهی، گرید مناسب انتخاب می شود. خواص مکانیکی نیز تعیین کننده انتخاب نوع تقویت شده یا ساده است و در نهایت گونه های مقاوم شده در برابر هیدرولیز در کاربری های در تماس با آب یا مجاور با رطوبت مورد استفاده قرار می گیرند. نوع خاص تر پلی آمید ها گونه PA12 است که به دلیل مقاومت مثال زدنی در برابر انواع سوخت، در لوله های چند لایه انتقال سوخت به کار می رود. PA12 معمولا به صورت ترکیب چند لایه به همراه PA6 و EVOH در لوله های چند لایه به کار می رود و به خوبی پاسخگوی الزامات زیست محیطی استانداردهای مختلفی همچون Euro, EPA, CARB هستند.

پخت گوگردی یا پراکسیدی

پخت گوگردی یا پراکسیدی ؟ کدامیک انتخاب مهندسی تری است ؟

/0 دیدگاه /در , /توسط

در بخش های قبلی توضیحات مقدماتی در خصوص فرایند پخت رابر یا همان الاستومر و لاستیک ها ارائه کردیم. شما میتوانید مقاله فرایند پخت الاستومر ها ( Rubber Curing ) را مطالعه کنید. در این مقاله با دو روش مهم پخت لاستیک ها بیشتر آشنا خواهیم شد.

پخت یک لاستیک حیاتی ترین مرحله شکل دهی آن است و مستقیما خواص قطعه نهایی را تعیین می کند. در حقیقت ایجاد خواص الاستیک و دینامیک منحصر بفرد در لاستیک ها به واسطه پخت شدن آن ها صورت می گیرد. در مقاله قبلی با مهمترین فناوری های پخت لاستیک ها آشنا شدیم. اما در هر یک از این فناوری ها از عوامل پخت منحصر بفردی استفاده می شود. از جمله مهمترین عوامل پخت رایج در صنعت لاستیک می توان به پخت گوگردی، پخت پراکسید و پخت رزینی اشاره کرد و در این بخش یک مقایسه جامع بین دو روش پخت گوگردی و پراکسیدی انجام خواهیم داد.

پخت گوگردی قدیمی ترین و رایج ترین عامل پخت است و حداقل از سه جزء اصلی گوگرد، فعال کننده و شتاب دهنده در آن استفاده می شود. در فرایند پخت گوگردی اتصالات گوگرد زنجیره های لاستیک را به یکدیگر اتصال شیمیایی می دهند و شبکه اتصالات عرضی تشکیل می شود. در طرف دیگر پخت پراکسیدی دیده می شود که اتصالات شیمیایی بین هر اتم کربن ایجاد می کند و پیوندهای وندروالسی کربن – کربن شبکه اتصالات عرضی را تشکیل می دهند. تا همین جای کار می توان گفت پخت پراکسیدی به دلیل استفاده از پیوندهای قوی تر و با انرژی جدایش بیشتر، مقاومت حرارتی بالاتری نسبت به پخت گوگردی در لاستیک ها ایجاد می کند و همچنین فرایند پخت پراکسیدی ساده تر است. در پخت پراکسیدی عامل اصلی یک پراکسید است و در صورت لزوم و برای دستیابی به خواص بهتر از عوامل کمک کننده پخت نیز به جهت افزایش جرم مولکولی واحد های پخت استفاده می شود. مزیت دیگر پخت پراکسیدی خواص الکتریکی بهتر قطعات تولیدی است.

پخت گوگردی یا پراکسیدی

در کنار مقایسه کلی که در بالا ارائه شد باید گفت کلیه خواص قطعات لاستیکی تولیدی به کمک فناوری پخت گوگردی و پراکسیدی با یکدیگر متفاوت است و بر اساس الزامات کاربری، بایستی روش مناسب پخت انتخاب شود. در ادامه با جزئیات بیشتری این دو فرایند پخت را با یکدیگر مقایسه خواهیم کرد. در حقیقت می توان گفت بر اساس نوع لاستیک پایه و دیگر افزودنی های موجود در فرمولاسیون قطعات تولیدی، همچنین خواص مورد انتظار، سیستم پخت مناسب و درصد اجزای عوامل پخت آن تعیین می شود. نتایج حاصل از پخت گوگردی و پراکسیدی در هر لاستیک منحصر بفرد است و نسخه کلی برای همه لاستیک ها وجود ندارد. همچنین امکان پخت گوگردی در همه لاستیک ها وجود ندارد. به جهت شروع فرایند پخت گوگردی به پیوندهای دوگانه کربن – کربن نیاز است. برای مثال در مورد لاستیک EPDM که هر دو نوع پخت گوگردی و پراکسیدی در مورد آن کاربرد دارد، می توان گفت:

مهمترین مزایای پخت پراکسیدی:

  • مقاومت شیمیایی و حرارتی بالاتر ( دمای سرویس دهی تا 150 °Cبرای پخت پراکسیدی و تا 120 °C برای پخت گوگردی)
  • مانایی فشار کمتر

و مهمترین مزایای پخت گوگردی:

  • استحکام مکانیکی بالاتر
  • مقاومت پارگی بالاتر
  • امکان استفاده از فیلرها متنوع و با درصد بالا
چسب های بین لایه ای

چسب های بین لایه ای ، Tie Layer Adhesive ، جزء لاینفک بسته بندی های چند لایه

/0 دیدگاه /در , , /توسط

شاید با کمی تاخیر این مقاله آماده شده باشد، اما مطابق وعده ای که در بخش قبلی این نوشتار داده شد، می خواهیم انواع چسب های Tie layer مورد مصرف در صنعت بسته بندی را معرفی کنیم. می توانید مقدمه این نوشتار را در لینک زیر مطالعه کنید.

چسب بین لایه‌ای در صنعت بسته بندی ( Tielayer adhesive )

این روزها عبارت بسته بندی های چند لایه به کرات به گوش ما می خورد. شاید جالب باشد بدانید که یک بسته بندی چند لایه از ترکیب 3 تا 11 و این روزها تا 15 لایه ی چند میکرونی تشکیل می شوند. هر یک از این لایه ها یک وظیفه به خصوص بر عهده دارند و بر اساس الزامات محصول درون بسته بندی انتخاب می شوند. با توجه به امکان تنظیم عبور دهی بسته بندی در برابر انواع گازها و امکان تنظیم ترکیب گاز درون بسته بندی، اولین بار بسته بندی های چند لایه در بسته بندی مواد غذایی فرآوری شده به کار گرفته شدند و امکان افزایش زمان ماندگاری این محصولات به کمک بسته بندی ها مهیا شد. اما باید گفت نقطه عطف گسترش بسته بندی های چند لایه در سال 1985 میلادی و با ابداع چسب های بین لایه ای رخ داد. در حقیقت بسته بندی های چند لایه حاوی لایه های پلیمری، سلولزی و آلومینیومی هستند که به خودی خود این لایه ها با یکدیگر نامتجانس و ناسازگار هستند و به کمک چسب های Tie layer اتصال آن ها به یکدیگر و ایجاد یک ساختار یکپارچه مهیا می شود. این نوشتار و بخش های بعدی آن انواع چسب های بین لایه ای را توضیح خواهند داد.

چسب های بین لایه ای

در بسته بندی های چند لایه، لایه های مختلفی از جنس پلی اتیلن (PE)، پلی پروپیلن (PP)، پلی استر (PET)، اتیلن وینیل الکل (EVOH)، پلی آمید (PA)، پلی استایرن (PS)، پلی وینیل کلراید (PVC) و پلی وینیلدین کلراید (PVDC)، آلومینیوم، کاغذ و … به کمک چسب های بین لایه ای در کنار یکدیگر قرار می گیرند. هدف از ترکیب این لایه های مختلف، دستیابی به خواص هم افزای آن ها است. برای مثال تنظیم میزان عبور دهی گازهای مختلف بسته بندی مانند بخار آب و اکسیژن، افزایش خواص مکانیکی بسته بندی مانند استحکام مکانیکی، انعطاف، مقاومت در برابر سوراخ شدن و پاره شدن، کاهش هزینه و خواصی از این دست، از جمله مهمترین اهداف تولید بسته بندی های چند لایه است.

چسب های بین لایه ای

مهمترین مشخصه چسب های بین لایه ای قابلیت اتصال لایه های قطبی و غیر قطبی توسط آن ها در ساختار بسته بندی و همچنین امکان شکل دهی آن ها در فرایندهای شکل دهی فیلم و ورق های بسته بندی مانند دمش فیلم (Film Blowing)، ریخته گری فیلم (Casting)، اکستروژن ورق (Sheet Extrusion)، اکستروژن تیوب و بطری (Tube and Bottle Extrusion) است.

در حقیقت چسب های بین لایه ای پلیمرهای غیر قطبی حاوی گروه های قطبی هستند. امروزه گونه های مختلف چسب های بین لایه ای با ساختارهای شیمیایی مختلف توسعه داده شده اند. انتخاب نوع صحیح چسب و گرید مناسب آن با توجه به لایه های موجود در بسته بندی و الزامات فرایند شکل دهی صورت می گیرد. در بخش بعدی این نوشتار با انواع چسب های بین لایه ای و راهنمای انتخاب این چسب ها بیشتر آشنا خواهیم شد.

استابلایزر PVC

پایدارکننده های حرارتی – استابلایزر PVC ، خانواده ای وسیع و متنوع

/0 دیدگاه /در , /توسط

اگر هنوز با خانواده های مختلف پایدارکننده های حرارتی PVC و انواع آن ها کاملا بیگانه هستند، به دو مقاله قبلی این موضوع در لینک های زیر رجوع کنید. در این بخش ها سعی شد به صورت مقدماتی انواع پایدارکننده های حرارتی، نحوه انتخاب و تاثیر مقررات زیست محیطی بر توسعه آن ها شرح داده شود.

پایدارکننده حرارتی PVC و هر آنچه باید در حین انتخاب در نظر گرفت

پایدار کننده های حرارتی PVC – بخش دوم : انواع پایدار کننده ها

برای آنکه PVC بتواند در دمای فرایند شکل دهی طاقت بیاورد، حداقل باید با یک پایدارکننده حرارتی مناسب یا همان استابلایزر مخلوط شود. وجود استابلایزرها در فرمولاسیون کامپاند PVC محصولات مختلف از جدا شدن اتم کلر جلوگیری می کند، اسید هیدروکلریک تولیدی را خنثی می کند، مانع از تغییر رنگ محصول می شود و امکان شکل دهی محصول در دماهای بالا را فراهم می کند.

این روزها دو گروه مهم، پر مصرف و پر بازده پایدارکننده ها، شامل پایدارکننده های پایه سرب و کادمیوم، به دلایل محدود کننده زیست محیطی و مخاطرات سلامتی، کمتر مورد اقبال صنایع پیشرو هستند. گروه های جایگزین این استابلایزرها انواع کلسیم/ زینک، باریم/ زینک، منیزیم/ زینک، کلسیم/ منیزیم/ زینک، پتاسیم/ زینک، قلع، پایدار کننده های آلی و … هستند. انتخاب استابلایزر مناسب و جایگزین برای استابلایزرهای سربی و کادمیومی کار سختی است و به شرایط فرایند تولید، الزامات کاربردی محصول ( مانند شفافیت، قرار گرفتن در تماس با مواد غذایی، تابش نور خورشید، حضور دیگر افزودنی ها، نوع PVC پایه و …)، الزامات اقتصادی و محیط زیستی بستگی دارد.

اما این نوشتار و بخش بعدی آن سعی دارد گستردگی و تنوع انواع استابلایزرهای هر گروه را بررسی کند. باید دقت داشت، برای مثال خانواده پایدارکننده های حرارتی سربی خود شامل چند گرید و گونه مختلف هستند و برای کاربری مورد نظر بایستی گونه مناسب را انتخاب کرد.

پایدارکننده های پایه سرب

این پایدارکننده ها به صورت مخلوط ترکیبات پایه سرب با انواع وکس ها و روان کننده ها عرضه می شوند. بخش سربی مخلوط به صورت ترکیبات سرب استئارات، سرب سولفات، سرب فتالات، سرب فسفیت و سرب فومارات ( Lead fumarate) تولید می شوند. درصد سرب در مخلوط نهایی و نوع ترکیب سرب دو پارامتر مهم تعیین کننده کارایی استابلایزر است. برای مثال استابلایزر های سرب فومارات اثر پایدارکنندگی بسیار قوی دارند، یا انواع سرب فسفیت همراه با پایدارکنندگی حرارتی، افزایش دهنده مقاومت نوری محصول در برابر تابش اشعه خورشید نیز هستند. پایدارکننده های سربی در تمامی صنایع مصرف کننده PVC سابقه حضور دارند. گرچه پایدارکننده های سربی در بسیاری از کشورهای جهان با محدودیت هایی برای استفاده روبرو هستند، اما نسبت عملکرد به هزینه بالایی دارند و گزینه های جایگزین آن ها را باید با درصد های بیشتری به مصرف رساند.

استابلایزر PVC

مخلوط های فلزی

گروه مهمی از پایدارکننده های پر رونق امروزی و قابل جایگزین با انواع سربی، گروه مخلوط های فلزی مانند کلسیم/ زینک ها هستند. دیگر انواع مورد استفاده در این بخش، فلزاتی مانند منیزیم، باریم و … هستند. این گروه به صورت پودرهای جامد و مایع وجود دارند و به صورت مخلوط های نهایی همراه با روان کننده ها و وکس ها، اصطلاحا به صورت One pack عرضه می شوند. ترکیبات فلزی موجود در این پایدارکننده های حرارتی انواع استئارات، اولئات (Oleate)، اوکتات (Octotate) یا بنزوات هستند. مانند پایدارکننده های سربی دقت در انتخاب گرید مناسب الزامی است. این پایدارکننده ها اکثر کاربردهای PVC را مانند پروفیل و لوله، کفپوش، سیم و کابل، و … پوشش می دهند.

استابلایزر PVC

در بخش بعدی این نوشتار با جزئیات دیگر گروه های پایدارکننده حرارتی PVC آشنا خواهیم شد.

روان کننده PVC

چگونه عملکرد روان کننده های مورد استفاده در تولید محصولات PVC را ارزیابی کنیم؟

/0 دیدگاه /در , /توسط

در بخش ابتدایی این مقاله با ساختارهای شیمیایی روان کننده ها یا همان لوبریکنت های مورد استفاده در بخش های مختلف صنعت PVC آشنا شدیم. برای آشنایی با عملکرد و ساختار روان کننده ها به لینک زیر مراجعه کنید و جهت آشنایی با روش های ارزیابی عملکرد این افزودنی ها، این بخش را دنبال کنید.

بهبود خواص و شکل دهی راحت تر PVC به کمک روان کننده ها

آزمون های فیزیکی و شیمیایی مختلفی برای ارزیابی عملکرد و انتخاب گرید مناسب روان کننده ها می توان قرار داد. در این میان یک نکته بسیار مهم وجود دارد و این است که هرگز نباید دو گرید مختلف روان کننده را ( چه از نظر پایه شیمیایی و چه گریدهای با ساختار شیمیایی یکسان اما با خواص فیزیکی مختلف) در درصدهای مصرف یکسان ارزیابی کرد. در حقیقت مبنای اصلی درصد استفاده از هر گرید در آزمون ارزیابی، بایستی پیشنهاد و توصیه تولید کننده روان کننده باشد. برای مثال روان کننده های پایه استری در درصد های استفاده بالا می توانند تاثیرات منفی بر محصول و دستگاه تولید ( برای مثال تولید اسید) بگذارند.

مهمترین پارامترهای فیزیکی که می توان در حین انتخاب روان کننده ها بررسی کرد، عبارتند از:

  • دانسیته
  • شاخص پراکنش نور
  • نقطه ذوب
  • نقطه ریزش و جاری شدن
  • نقطه جامد شدن
  • اندازه و توزیع ذرات
  • ویسکوزیته مذاب
  • رنگ
  • فراریت
  • ناخالصی های مشهود
  • خالص بودن شیمیایی
  • وزن مولکولی و توزیع آن

در کنار خواص فیزیکی ذکر شده در بالا، مهمترین خواص شیمیایی که می توان در مورد روان کننده ها اندازه گیری کرد، عبارتند از:

  • میزان اسیدیته و اسید آزاد موجود در ساختار
  • مقدار گروه های استری
  • عدد یدین (Iodin number) که نشانگر تعداد پیوندهای دوگانه موجود در ساختار روان کننده است و تعیین کننده رنگ روان کننده است.
  • عدد هیدروکسیل

اندازه گیری مشخصه های معرفی شده در بالا شاید زمان بر، مشمول هزینه و نیازمند دانش تخصصی برای تفسیر نتایج آن ها باشد. روش های ساده تری که به کمک آن ها می توان کیفیت روان کننده های مورد استفاده در محصولات PVC را بررسی کرد عبارتند از:

  • اندازه گیری درجه ژل ساختار PVC، روان کننده مورد استفاده نه تنها نباید میزان و زمان ژل شدن محصول را تحت تاثیر قرار دهد، بلکه باید فرایند ژل شدن را تسریع کند و همچنین مقدار آن را افزایش دهد. روش های تعیین درجه ژل محصولات PVC را می توانید در لینک زیر مطالعه کنید.

میزان ژل شدن PVC ، تعیین کننده خواص قطعات پلیمری تولیدی

  • اندازه گیری گشتاور لازم برای ذوب و اختلاط کامپاند PVC در دستگاه شکل دهی یا در مخلوط کن داخلی، صرفنظر از نوع روان کننده که می تواند داخلی یا خارجی باشد، گریدهای کارای روان کننده بایستی بتوانند گشتاور لازم برای شکل دهی کامپاند PVC مورد نظر را کاهش دهند.
  • بهبود کیفیت سطح محصول و افزایش براقیت
  • بهبود پخش دیگر افزودنی ها مانند پایدارکننده حرارتی، کمک فرایند، تقویت کننده، رنگدانه، و …

باید دقت داشت روان کننده تنها بخش کوچکی از فرمولاسیون محصول تولیدی است و برای دستیابی به خواص مورد نظر و محصول با کیفیت، بایستی تمامی اجزا به درستی انتخاب شده باشند و شرایط تولید در بهینه ترین حالت ممکن باشد.