در اختیار داشتن فناوری تولید و همچنین واحدهای تولید انواع گریدهای پلی پروپیلن، روغن های خاص و در نهایت طیف گسترده ای از EPDM و POE کافی است تا میتسوئی کمیکال به راحتی بتواند در کسب و کار تولید TPV نیز صاحب نام و موفق باشد. در این بخش می خواهیم با خانواده گسترده TPV های تولیدی میتسوئی کمیکال با نام تجاری Milastomer آشنا شویم.

گریدهای مختلف Milastomer محدوده گسترده ای از سختی ها را از 40 Shore A تا 55 Shore D شامل می شود و می تواند در کاربردهای مختلف با انواع الاستومرهای پخت شده و همچنین PVC های نرم رقابت کند. در کلاس TPV ها میلاستومر به لطف استفاده از گریدهای خاص PP و EPDM تولیدی میتسوئی از تمامی رقبای خود، حتی سبک تر از EVA و SBS/SEBS، سبک تر است و به کمک آن می توان به اجرای ارکان اقتصاد چرخشی نیز کمک کرد.

میلاستومر در رنگ های طبیعی و مشکی در دسترس است که رنگ مشکی مقاومت بالاتری در برابر تابش نور و استفاده در محیط های بیرون (Outdoor) دارد. هر چند گریدهای معمولی نیز مقاومت خوبی در برابر روغن دارند، اما میتسوئی گریدهای ویژه ای نیز برای تولید قطعات خاصی که به صورت دائم با روغن ها در تماس هستند، تولید کرده است. مانایی فشاری (Compression Set) نیز خاصیت مهندسی است که برای کاربردهایی که Milastomer جایگزین الاستومرها می شود، از اهمیت ویژه ای برخوردار است و گریدهای ویژه ای برای این منظور در سبد محصولات میتسوئی قرار گرفته اند.

اگر از نقطه نظر کاربرد نگاهی به گریدهای Milastomer بیاندازیم، باید بگوییم انواع گریدهای مناسب برای فرایند تزریق و اکستروژن به منظور استفاده در طیف گسترده ای از کاربردها شامل Gasket و Grommet های خودرویی، قطعات الکترونیکی، اجزای درون کابین خودرو، لوازم شخصی و بهداشتی و … در دسترس هستند.

در بخش قبلی که لینک آن در ادامه قرار داده شده است، با فناوری Overmolding و چرایی استفاده از TPE ها در این روش صحبت کردیم. با این بخش در ارتباط با نکات کلیدی که به ما کمک می کنند تا کیفیت قطعات تولیدی با این روش را ارتقا دهیم، همراه باشید.

• فناوری استفاده از TPE ها در روکش دادن قطعات تولید شده با پلیمرهای مهندسی (Overmolding)

مهمترین نکته در انتخاب گرید مناسب TPE برای Overmolding، توجه مهندسی به پلیمر پایه ای است که فرایند Overmolding روی آن انجام می شود. نکاتی همچون ساختار شیمیایی پلیمر پایه، حضور نرم کننده و تقویت کننده ها در آن می تواند بر عملیات Overmolding تاثیر بگذارد. تقریبا می توان گفت برای هر پلیمر، از جمله PP, ABS, PC, PA, PS, POM,… …، به گرید ویژه ای از TPE نیاز است. طراحی قطعه باید به گونه ای باشد که ضخامت یکنواخت و کافی ( حداقل 3 mm) TPE روی بستر اصلی قرار گیرد و اثر آبرفتگی نیز در نظر گرفته شود. همچنین تا حد ممکن به منظور جلوگیری از ایجاد تمرکز تنش، بایستی از طراحی گوشه هایی با زاویه تند اجتناب کرد. از طرفی تا حد ممکن در کنار انتخاب TPE با چسبندگی کافی، به کمک طراحی مکانیکی و استفاده از دندانه ها و برجستگی ها به افزایش استحکام چسبندگی باید کمک کرد.

همانند دیگر روش های تزریق بایستی در طراحی قالب TPE های مورد استفاده در Overmolding نهایت دقت صورت گیرد و انتخاب جنس قالب، طراحی قطعه و ضخامت در نقاط مختلف، انتخاب Runner, Gate, Vent بر اساس خصوصیات فرایندی گرید TPE انتخابی باشد. در صورتیکه TPE خریداری شده بی رنگ است و نیاز به تولید قطعات رنگی وجود دارد، در انتخاب مستربچ رنگی نیز بایستی دقت کافی صورت گیرد. چرا که کوچکترین برهمکنشی میان رنگدانه های مستربچ یا اثر پلیمر حامل رنگدانه با TPE، می تواند استحکام چسبندگی را تهدید کند. در بیشتر مواقع بایستی مستربچ های پایه EVA را تهیه و استفاده نمود.

در صورتیکه از نظر حجم سرمایه گذاری محدودیتی وجود نداشته باشد، بهترین گزینه برای تولید قطعات Overmold شده با کیفیت، استفاده از دستگاه های تزریق Multi Injection و در واقع تزریق همزمان دو جزء است. اما در صورتیکه این کار ممکن نیست و روش تزریق جداگانه و قرار دادن قطعه در قالب Overmold انتخاب شود ( روش Insert Molding) به منظور تولید قطعات با کیفیت بایستی نکات زیر را مدنظر قرار داد:

• جلوگیری از ایجاد هر گونه آلودگی و تجمع ذرات آلوده کننده روی سطح قطعات تولید شده و درون قالب
• عدم استفاده از اسپری های سیلیکونی به منظور جدا کردن راحت تر قطعات از قالب
• عدم حرارت دهی قطعه پایه و قرار دادن آن در قالب ( این نکته برای هر قطعه بایستی آزمون شود و در برخی موارد به دلیل تغییر خواص سطحی پلیمر، اثر معکوس دارد.)

در آخرین نکته نیز می توان گفت بایستی دقت کرد که TPE انتخاب شده به خوبی خشک شده باشد و عاری از هر گونه رطوبت باشد و همچنین در زمان تزریق تا حد ممکن دمای فرایند تزریق بالا انتخاب شود تا حداکثر استحکام چسبندگی حاصل شود.

بعد از آشنایی با خانواده ای مهم از پلیمرها، تحت عنوان TPE (Thermoplastic Elastomer)، آماده ایم تا با کاربردهای جدید این خانواده آشنا شویم. برای مطالعه کاربردهای مختلف TPE ها به لینک زیر رجوع کنید و با این بخش در ارتباط با استفاده از TPE ها در روکش دادن قطعات تولید شده با پلیمرهای مهندسی، یا همان Overmolding، همراه باشید.

• تولید کالاهای متنوع به کمک TPE ها

هر چند TPE ها کاربردهای فراوانی دارند، اما خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی آن ها پاسخگوی الزامات برخی از کاربری ها نیست. به خصوص زمانی که استحکام مکانیکی بالایی مد نظر باشد، همچنان پلیمرهایی مهندسی مانند PA, ABS, PC, … هستند که قابلیت استفاده دارند. اما از آنجاییکه پلیمرهای مهندسی خواص سطحی نامناسبی دارند ( مانند سختی بالا، حس لامسه ضعیف و …)، در بسیاری از کاربردها نیاز به قرار دادن یک روکش نرم و منعطف روی قطعه نهایی است. در گذشته این کار به کمک پارچه و چسب انجام می شد، اما امروزه به لطف پیشرفت فناوری تولید TPE ها، این کار در حین تولید و به صورت همزمان صورت می گیرد. نام این فناوری Overmolding است و یکی از کاربردهای نوآورانه TPE ها است. TPE های مورد مصرف در Overmolding بایستی ویژگی های خاصی داشته باشند که در این بخش با این فرایند و ویژگی های مواد اولیه مورد استفاده در آن آشنا خواهیم شد.

Overmolding به کمک فرایند تزریق همزمان(Multi injection)  یا جداگانه  (Insert molding)پلاستیک مهندسی و TPE صورت می گیرد. انتخاب هر یک از روش های تولید بر اساس میزان سرمایه گذاری در دسترس، حجم تولید و ماشین آلات در دسترس صورت می گیرد.

مهمترین اهداف استفاده از Overmolding عبارتست از:

• بهبود خواص لرزشی و ارتعاشی قطعه
• بهبود خواص چنگ زنی در شرایط خشک و مرطوب
• بهبود تجربه لامسه برای کاربران و کاهش سختی قطعه
• افزایش مقاومت در برابر رطوبت پلاستیک های مهندسی
• ایجاد خاصیت جذب صوت در قطعه

اما قبل از اینکه در مورد جزئیات TPE های مورد استفاده در Overmolding صحبت کنیم، بایستی چند نکته را پیرامون حس لامسه حاصل از Overmolding یک TPE بر روی هر یک از انواع پلاستیک مهندسی ذکر کنیم. در حقیقت تجربه کاربران از لمس یک قطعه Overmold شده بسیار پیچیده است و تبدیل آن به کمیت های مهندسی کار بسیار سختی است. اما در این بین توجه به نکات زیر حائز اهمیت است:

• اثر ضخامت: ضخامت TPE که Overmold می شود به شدت بر روی انتقال حس نرمی به کاربر اثر گذار است. استفاده از عاج هایی با ضخامت کم در انتقال حس نرمی تاثیر زیادی دارد. به صورت کلی هر چقدر ضخامت TPE مورد استفاده بالا برود، کاربر با سطح سخت تری روبرو می شود.
• اثر مدول مکانیکی در کنار سختی: باید در نظر داشت در حین انتخاب TPE تنها به سختی آن دقت نکنیم. در حقیقت مدول مکانیکی نیز بر حس لامسه ای که از TPE القا می شود، تاثیر گذار است. به عنوان یک فرمول کلی در یک سختی ثابت با افزایش مدول مکانیکی، سختی القایی به کاربر افزایش می یابد.
• ضریب اصطکاک: مهمترین کمیت توصیف کننده خواص سطحی یک قطعه Overmold شده با TPE، ضریب اصطکاک TPE با سطحی است که قطعه در معرض آن قرار می گیرد. تنظیم این پارامتر کار بسیار سختی است و برای هر کاربری بایستی به دقت انتخاب شود.

پس از این مقدمه، در بخش بعدی در ارتباط با انتخاب TPE مناسب صحبت خواهیم کرد.

شاخصه اصلی تمامی مواد اولیه مورد استفاده در ادوات و تجهیزات مورد استفاده در معاون مقاومت بسیار عالی در برابر سایش است. انعطافپذیر بودن و در عین حال مقاومت بسیار خوب در برابر سایش دو خاصیت برجسته و ویژه پلی یورتان یا به صورت خلاصه شده PU (Polyurethane) است. این دو خاصیت کلیدی پلی یورتان منجر به تبدیل شدن این ماده به انتخاب اول مهندسین معدن برای روکش دهی صفحات مورد استفاده در فرایند غربالگری در معادن شده است. پلی یورتان مقاومت بسیار خوبی در برابر آب نیز دارد و این نکته باعث شده است پایداری پانل های غربالگری روکش داده شده با پلی یورتان در برابر مخلوط های حاوی آب، بسیار بالا باشد. از جمله دیگر ویژگی های کلیدی پلی یورتان در کاربری روکش دهی پانل های غربالگری معدنی عبارتند از:

• مقاومت بسیار عالی در برابر کنده شدن
• جهندگی فوق العاده

در حقیقت علاوه بر صنایع معدنی، در دیگر صنایع مانند صنایع فلزی و ذغال سنگ برای تعیین اندازه ذرات و جداسازی آن ها از مش های غربالگری استفاده می شود. در گذشته این مش ها از جنس فلز ساخته می شدند، اما با پیدایش پلی یورتان و به کمک فرایند ریخته گری (Cast) مش های غربالگری پلی یورتان کاربرد گسترده ای در معادن پیدا کرده اند. علاوه بر سبک بودن مش های پلی یورتانی نسبت به فلزات، این مش ها مزایای دیگری همچون تولید نویز بسیار کم و عدم چسبندگی به مخلوط های آبی نیز دارند. همچنین مش های فلزی با روکش پلی یورتان نیز در معادن به کار می روند.

علاوه بر مش ها، پلی یورتان در دیگر بخش های معادن نیز کاربرد دارند. از جمله دیگر کاربردهای این پلیمر با ارزش می توان به استفاده از آن ها در پوشش دهی خطوط لوله به منظور جلوگیری از خوردگی، پوشش دهی کانوایرها و غلتک ها به منظور جلوگیری از سایش و همچنین لاستیک های ماشین آلات مورد استفاده در معادن اشاره کرد. پلی یورتان ها به خصوص در پوشش دهی لوله های انتقال پالپ های معدنی که شامل آب و کلوخه های مواد معدنی هستند، اهمیت ویژه ای دارند و از خوردگی و صدمه دیدن این لوله ها جلوگیری می کنند. 

کاربردهای پلی یورتان ها در معادن به همین چند مورد ذکر شده در بالا ختم نمی شود و این پلیمر با استعداد در تولید هیدروسیکلون های صنایع معدنی نیز به کار می رود. هیدروسیکلون ها قطعات پر کاربردی هستند که بدون داشتن قطعه متحرک و با هزینه نگهداری بسیار کم در جداسازی مخلوط های معدنی بر اساس وزن مخصوص ذرات موجود در مخلوط، استفاده می شوند. امروزه تمامی هیدروسیکلون ها از جنس پلی یورتان هستند.

در حقیقت پلی یورتان ها صنایع معدنی را متحول کرده اند و در کاربردهای ذکر شده توانسته اند طول عمر قطعات مورد استفاده در فرایندهای صنایع معدنی را افزایش دهد، کیفیت عملیات های معدنی را بهبود دهد و آسایش بیشتری را برای کارکنان زحمت کش معدن فراهم آورد. اما تمامی مزایای ذکر شده در گرو انتخاب گرید و فرایند تولید مناسب پلی یورتان برای کاربردهای ذکر شده است.