فوم بردهای PVC محصولاتی با کاربردهای متنوع

فوم برد های PVC محصولاتی با کاربردهای متنوع

به صورت میانگین در هر ثانیه در اثر پدیده جنگل زدایی یک هکتار از سطح جنگل های دنیا کاهش می یابد. فارغ از عوامل دیگر، یکی از مهمترین دلایل این پدیده، قطع درختان به منظور تامین چوب مورد نیاز برای صنایع مختلف است. ورود فوم برد PVC پتانسیل بالقوه بالایی را برای جایگزینی چوب در بسیاری از کاربردها ایجاد کرده است. این فوم بردها می توانند با استفاده از ترکیبات سازگار با محیط زیست تولید شوند (برای مثال عاری از فرمالدهید، گوگرد، سرب و …) و قابل بازیافت نیز باشند. علاوه بر این نکته، فوم برد های PVC به دلیل ذات آب گریزشان در برابر رطوبت و رشد حشرات مقاومت بسیار بالایی دارند و شاید مهمترین مزیت آن ها نسبت به بردهای بر پایه چوب، همین نکته است. همچنین سطح نهایی این محصولات می تواند براق، رنگی، چاپ پذیر، پوشش پذیر و … باشد و برای انواع کاربرد های دکوراتیو گزینه مناسبی هستند. سبکی، انعطافپذیری و مقاومت در برابر مواد شیمیایی از دیگر ویژگی های این محصول است.

فوم بردهای PVC محصولاتی با کاربردهای متنوع

فوم بردهای PVC کاربرد فراوانی در ساختمان سازی، صنایع چوب و مبلمان، دکور، طراحی و تبلیغات دارند. فرایند تولید این فوم ها اکستروژن است. فرمولاسیون مناسب برای تولید شامل رزین PVC، پایدار کننده حرارتی، کمک فرایند، عامل فوم زا، تنظیم کننده فوم (Foaming Regulator)، اصلاح کننده ضربه و رنگدانه (معمولا اکسید تیتانیوم و براق کننده) است. اکسترودر مناسب برای تولید این محصول معمولا از نوع اکسترودر دو پیچه موازی است و در انتهای آن قالب Coat-hanger قرار دارد. پس از خروج ورق تولیدی از قالب، برای تنظیم ضخامت، ورق وارد قسمت کالیبراتور شده و سپس در صورت لزوم توسط واحد های برش، کناره های ورق برش می خورد.

تولید یک فوم برد با کیفیت به انتخاب صحیح دستگاه تولید، مقدار و نوع اجزای فرمولاسیون بستگی دارد. می توان گفت مهمترین بخش فرمولاسیون این محصول، مجموعه افزودنی های فوم زا و تنظیم کننده فوم است. این مجموعه افزودنی، تنظیم کننده استحکام و الاستیسیته مذاب است و این دو عامل به صورت مستقیم تعیین کننده کیفیت ساختار فوم هستند. علاوه بر افزودنی های فوم زا و تنظیم کننده فوم، مانند هر محصول بر پایه PVC دیگری انتخاب صحیح پایدار کننده حرارتی و کمک فرایند بسیار مهم است.

به عنوان نمونه یک فرمولاسیون مناسب برای تولید فوم برد با کیفیت خوب شامل اجزای زیر است:

  • PVC resin (K value=58), 100 phr
  • Heat stabilizer (Normally Tin based), 2 phr
  • Calcium Stearate, 0.5 phr
  • OPE wax, 0.2 phr
  • Other waxes, 0.5 phr
  • Foaming agent (AC/ NC), 0.6 phr
  • Calcium Carbonate, 10 phr
  • Titanium Dioxide (Rutile), 4 phr
  • Lubricant (Processing aid), 2 phr
  • Foaming regulator, 5 phr
  • Impact modifier (CPE), 3 phr
  • Optical brightener (OB-1), 0.05 phr

دماهای فرایند تولید بایستی در کمترین مقدار ممکن تنظیم شوند. (در محدوده ۱۶۰ تا ۱۸۰ درجه سانتیگراد) همچنین ممکن است مقدار اجزای فرمولاسیون نهایی محصول برای دستیابی به مطلوب ترین خواص در فوم برد نهایی، باتوجه به ضخامت ورق تولیدی تغییر کنند. در بخش های بعدی این مقاله در مورد انتخاب افزودنی های مناسب برای تولید فوم برد های PVC بیشتر صحبت خواهیم کرد.

 

 

اتیلن وینیل الکل ( EVOH )، نفوذ ناپذیر در برابر اکسیژن

اتیلن وینیل الکل ( EVOH )، نفوذ ناپذیر در برابر اکسیژن

اتیلن وینیل الکل یا به اختصار EVOH ، ترموپلاستیکی محلول در آب و حاصل از کوپلیمریزاسیون اتیلن و وینیل الکل است. ساختار این کوپلیمر مقاوم در برابر مواد شیمیایی است و نفوذپذیری بسیار بسیار کمی در برابر اکسیژن، عطر و بو دارد.

ساختار شیمیایی EVOH

درصد کومنومر اتیلن موجود در ساختار پلیمر نهایی، تعیین کننده میزان عبورپذیری پلیمر در برابر گازهای مختلف است. با کاهش کومنومر اتیلن موجود در ساختار پلیمر، عبور پذیری در برابر اکسیژن و ترکیبات فرار EVOH کاهش می یابد. اما به منظور سهولت فرایند شکل دهی EVOH و تبدیل آن به محصول نهایی، نمی توان کاملا اتیلن را از ساختار حذف کرد. در بیشتر گریدهای EVOH درصد بهینه اتیلن ۳۲ و ۴۴ درصد مولی است. هرچند برای کاربری های ویژه درصدهای کمتر یا بیشتر اتیلن نیز توسعه داده شده است.

ساختار EVOH

مهمترین کاربرد EVOH استفاده از آن در تولید فیلم، بطری و تیوب های چندلایه نفوذ ناپذیر در برابر اکسیژن در صنایع بسته بندی است. اما امروزه EVOH در تولید لوله های چندلایه تاسیساتی ضدخوردگی، مخازن سوخت خودرو منطبق بر استانداردهای یورو ۶ و فیلم های کشاورزی (مانند فیلم های نفوذ ناپذیر در برابر سموم) به کار می رود. وجود یک لایه بسیار نازک از EVOH، معمولا ۲-۱۵ µm، می تواند نفوذ پذیری در برابر اکسیژن، دی اکسید کربن، عطر و بو، روغن ها و برخی حلال های آلی را بسیار کاهش داده و حتی به صفر برساند. اگر بخواهیم این کاهش عبورپذیری را با یک پلیمر معمول مانند پلی اتیلن با دانسیته پایین، LDPE، مقایسه کنیم باید گفت یک قطعه تولید شده با LDPE با ضخامت ۱۰ متر از نظر عبورپذیری در برابر اکسیژن برابر با یک لایه ۱ میلیمتری EVOH است. جدول زیر عبور پذیری اکسیژن پلیمرهای مختلف را نشان می دهد:

عبور پذیری اکسیژن در دمای ۲۰°C و رطوبت نسبی ۶۵%، cm3.20µm/m2day.atm
۰٫۴۱ EVOH (32% mol ethylene)
۱۲٫۱۷ EVOH (32% mol ethylene)
۳۲٫۲۶ PA6
۳۸٫۷۵ PET
۴۵۸٫۷۹ PVC
۵۳۴۹٫۶۵ PP
۱۰۳۴۸٫۲۳ PE

اتیلن وینیل الکل ( EVOH )، نفوذ ناپذیر در برابر اکسیژن

EVOH در برابر سایر گازها مانند کربن دی اکسید، نیتروژن، هلیوم و هیدروژن نیز عبور پذیری بسیار پایینی نسبت به سایر پلیمرها دارد. این نکته منجر به استفاده از EVOH در بسته بندی مواد غذایی با فناوری MAP (Modified Atmosphere Packaging) شده است. مهمترین مزیت حضور یک لایه EVOH در ساختار بسته بندی مواد غذایی، جلوگیری از نفوذ روغن های معدنی به مواد غذایی است. روغن های آروماتیک و اشباع معدنی، به ترتیب MOAH و MOSH، (Minera Oil Saturated Hydrocarbon – MOSH, Mineral Oil Aromatic Hydrocarbon – MOAH) در محیط پیرامون ما وجود دارند. این روغن ها می توانند از منابع مختلف مانند ماشین آلات کشت، برداشت و فرآوری مواد غذایی، ماشین آلات حمل و نقل و … به بسته بندی مواد غذایی نفوذ کنند و سپس از طریق بسته بندی به ترکیب مواد غذایی وارد شوند. با وارد شدن این روغن ها به بدن انسان، سلول های مختلف مانند سلول های کبد و غدد لنفاوی در معرض خطر قرار می گیرند و ریسک ابتلا به سرطان افزایش می یابد. ساختارهای حاوی EVOH در برابر این روغن ها نفوذناپذیرند و می توانند سطح سلامت و بهداشت مواد غذایی را افزایش دهند.

برطرف کردن مه گرفتگی در گلخانه ها به کمک افزودنی آنتی فاگ

چالش برطرف کردن مه گرفتگی در گلخانه ها به کمک افزودنی آنتی فاگ

برطرف کردن مه گرفتگی در گلخانه ها به کمک افزودنی آنتی فاگ

آنتی فاگ، آنتی فوگ، ضد مه، همگی ترجمه یا تلفظ عامیانه واژه انگلیسی Anti-Fog هستند. افزودنی آنتی فاگ به دلیل سهولت مصرف، به صورت مستربچ به ترکیب مورد نظر برای تولید نایلون گلخانه اضافه می شود. اما دلیل استفاده از این افزودنی چیست و نحوه استفاده از آن به چه صورت است؟ این مقاله به بررسی این موضوع خواهد پرداخت.

دهه های متوالی است که نایلون گلخانه ای پلی اتیلنی به دلایلی چون انعطفاپذیری، چقرمگی، سبکی، شفافیت، هزینه تولید و خرید کم و … کاربرد گسترده ای در ساخت گلخانه ها پیدا کرده است. این پوشش پلاستیکی بایستی مجموعه ای از الزامات فنی مانند خواص مکانیکی، فیزیکی و نوری، پایداری و … را در این کاربری برآورده کند. نایلون گلخانه ای بر اساس شرایط اقلیمی منطقه احداث گلخانه، بایستی خواص منحصر به فرد ویژه ای نیز برای استفاده در آن منطقه داشته باشد. از جمله این ویژگی های خاص، قرار گرفتن نایلون گلخانه در معرض نوسانات دمایی است. به دلیل رطوبت بالا درون محیط گلخانه (به دلیل ایجاد محیط کشت مطلوب برای گیاهان)، در اثر نوسانات دمایی محیط گلخانه به اصطلاح دچار مه گرفتگی (Fogging) می شود. نتیجه این مه گرفتگی ایجاد قطرات آب بر روی سطح داخلی فیلم گلخانه است. باتوجه به طبیعت غیر قطبی پلیمرهای مورد استفاده در تولید فیلم های گلخانه ای، این قطرات ایجاد شده بر روی سطح فیلم باقی می مانند. تجمع قطرات آب منجر به ایجاد تداخل در عبور نور و در نتیجه تداخل در رشد گیاه تحت کشت، و از طرفی با افزایش وزن قطرات و سقوط آن ها بر روی گیاهان باعث ایجاد آفت و بیماری در گیاه می شوند.

دلیل تجمع قطرات آب بر روی سطح داخلی نایلون گلخانه، اختلاف کشش سطحی فیلم پلی اتیلنی و قطره آب است. به منظور افزایش کشش سطحی فیلم گلخانه ای و نزدیک شدن این پارامتر به کشش سطحی آب، افزودنی آنتی فاگ در حین تولید فیلم به فرمولاسیون تولید اضافه می شود. به کمک این افزودنی ها قطرات آب ایجاد شده بر روی سطح داخلی فیلم به یک لایه پیوسته تبدیل می شوند و با قرار دادن کانال های تخلیه آب در کناره فیلم، به اطراف گلخانه هدایت می شوند. با این کار هیچ تداخلی در عبور نو ایجاد نشده و همچنین از ریزش قطرات نیز جلوگیری می شود. این افزودنی ها طبیعت غیر قطبی دارند و با قرار گیری در ساختار نایلون گلخانه به دلیل عدم تطابق شیمایی با پلیمرهای مورد استفاده در تولید، به سطح فیلم مهاجرت می کنند و منجر به افزایش کشش سطحی فیلم و پخش شدن قطره آب می شوند. به دلیل مهاجرت این افزودنی و از طرفی تمایل این افزودنی به انحلال در آب، با گذشت زمان غلظت آن در ساختار نایلون گلخانه کم شده و عملکرد آنتی فاگ تضعیف می شود. به همین دلیل بایستی درصد استفاده بهینه ای از این افزودنی در ساختار فیلم قرار گیرد.

کاربرد پلی یورتان در داخل خودرو

کاربرد پلی یورتان در قطعات خودرویی

پلی یورتان، پلیمر با استعداد در قطعات خودرویی

اگر وزن یک خودرو ملاک قرار گیرد، حدود ۱۲-۲۰ درصد، و چنانچه تعداد قطعات لحاظ شود، می توان گفت حدود ۳۰ درصد یک خودرو را پلیمرها، فارغ از پلاستیک یا لاستیک، یا بعبارت دیگر ترموپلاستیک یا ترموست، تشکیل می دهند. با توجه به آمار فوق، اهمیت کاربرد پلی یورتان در قطعات خودرویی به وضوح مشخص است. اگر به صورت مشخص به ترموپلاستیک های مورد مصرف در صنایع خودروسازی نگاه شود، انواع پلاستیک های معمولی و مهندسی مانند PP, TPU, PU, PE, PA, ABS , PVC, PMMA, PBT, PC, PPS, PEI, … در این حوزه به کار می روند.

کاربرد پلی یورتان در صنعت خودرو

دومین ترموپلاستیک پرمصرف در هر خودرویی TPU و PU است، این نکته به دلیل استفاده از این ترموپلاستیک در تولید فوم های صندلی و عایق های کابین است. هرچند علاوه بر این کاربری، TPU در تولید روکش های قطعات دکوراتیو درون کابین خودرو نیز کاربرد ویژه ای دارد. این کاربری وجه لوکس TPU و استفاده از آن در تولید گردگیرها و روکش های مورد مصرف در قطعات جلوبندی، گیربکس و جعبه فرمان وجه دوام و پایداری TPU را نشان می دهد. پایداری بینظیر TPU در برابر روغن ها و همچنین مقاومت عالی در شرایط بارگذاری متناوب در کنار انعطافپذیری، منجر به استفاده از آن در تولید گردگیرها شده است.

کاربرد پلی یورتان در داخل خودرو

آخرین کاربرد پلی یورتان در تولید قطعات خودرویی، ضربه گیرهای مورد استفاده در سیستم تعلیق خودرو است. این ضربه گیرها در معرض بارگذاری های پیچیده و چند بعدی قرار میگیرند، و از طرفی وارد آمدن استرس های ناگهانی در این کاربری معمول است و TPU تنها گزینه ای است که مقاومت خستگی بسیار عالی برای این کاربری در بین ترموپلاستیک ها دارد.

ضربه گیرهای خودرو

افزودنی های نایلون گلخانه ای

افزودنی های نایلون گلخانه ای برای کنترل کشت

بدون شک نایلون گلخانه ای یکی از مهندسی ترین پوشش هایی است که با استفاده از پلی الفین ها تولید می شود. پلیمرهای مورد استفاده در فرمولاسیون این محصول انواع LLDPE, LDPE, EVA هستند. انتخاب صحیح نوع پلیمر می تواند پوشش را در برابر آسیب های مکانیکی (مانند خزش در زمان کاربری)، بارش برف، تگرگ و باران محافظت کند. همچنین انتخاب صحیح فرمول فیلم، تعیین کننده عبورپذیری پوشش در برابر نور خورشید، کنترل دما و رطوبت درون گلخانه است. به دلایل ذکر شده نایلون گلخانه ای یک محصول کاملا مهندسی است. باید توجه داشت که برخی از خواص مورد نظر با انتخاب صحیح پلیمرهای پایه بدست می آید و بخشی دیگر را بایستی به کمک افزودنی ها در نایلون گلخانه ای ایجاد نمود.

افزودنی های نایلون گلخانه ای

افزودنی های نایلون گلخانه ای

پس از انتخاب صحیح پلیمرهای پایه نایلون گلخانه ای، مهمترین افزودنی هایی که در تولید این محصول به کار می روند را می توان در گروه های زیر قرار داد:

  • بهبود دهنده طول عمر

برای افزایش طول عمر نایلون گلخانه ای، بایستی مستربچ های پایدارکننده در برابر اشعه فرابنفش استفاده شود. برای مطالعه بیشتر در باره این افزودنی ها به مقالات زیر مراجعه کنید:

پایدارسازی فیلم های گلخانه در برابر نور خورشید

مقاوم سازی پلاستیک ها در برابر نور خورشید

 

  • بهبود دهنده خواص نوری

نور مورد نیاز برای رشد گیاهان، نور PAR (Photo synthetically Active Radiation) است. این نور در محدوده طول موج ۴۰۰-۷۰۰ nm قرار میگیرد و برای رشد اندام های گیاه لازم است. نایلون گلخانه بایستی حداکثر عبوردهی نور را در این محدوده داشته باشد و مابقی طول موج ها را فیلتر کند. در بخش های بعدی در مورد این افزودنی ها بیشتر صحبت خواهد شد.

  • تنظیم خواص سطحی

به دلیل طبیعت غیر قطبی پلیمرهای مورد استفاده در تولید نایلون گلخانه ای، در زمان کاربری و با بالا رفتن درصد رطوبت یا نوسانات دمایی در محیط گلخانه، قطره های آب روی سطح داخلی نایلون گلخانه تشکیل می شود. این قطرات مشکلات متعددی همچون انعکاس نور، سوختگی برگ گیاهان و ایجاد قارچ و آفت روی گیاهان ایجاد می کنند. با استفاده از افزودنی های آنتی فاگ (Anti-fogging) قطرات آب ایجاد شده روی سطح فیلم به یک لایه آب تبدیل می شود.

  • بهبود فرایند تولید

برای بهبود فرایند اکستروژن نایلون گلخانه ای و باتوجه به اینکه در برخی موارد این محصول به صورت چند لایه تولید می شود، استفاده از برخی افزودنی ها می تواند راهگشا باشد. برای مثال مستربچ آنتی اکسیدانت می تواند مقاومت حرارتی را در حین فرایند تولید افزایش دهد. (برای مطالعه بیشتر رجوع کنید به PPD – AO) یا مستربچ کمک فرایند برای دستیابی به کیفیت سطح بهتر فیلم استفاده می شود. همچنین برای کاهش اصطکاک فیلم با ماشین آلات تولید مستربچ Slip agent و برای راحت تر باز شدن نایلون در حین نصب از مستربچ های آنتی بلاک استفاده می شود.

در پایان می توان گفت انتخاب صحیح پلیمرهای پایه و افزودنی های لازم، نایلون گلخانه ای را ایجاد می کند که می تواند تولید محصولات کشاورزی با کیفیت، سالم و دارای ارزش غذایی را نتیجه دهد.

افزودنی های کمک فرایند

چرا عملکرد افزودنی های کمک فرایند ضعیف می شود؟

پیشتر لزوم استفاده از افزودنی کمک فرایند، یا فلوئور پلیمر، و کاربری های آن مطرح شد. به دلیل میزان مصرف کم این افزودنی (۴۰۰-۱۲۰۰ ppm)، ابتدا مستربچ حاوی ۲-۵% از فلوئور پلیمر تولید شده و سپس با درصد مناسب به اجزای محصول تولیدی اضافه می شود. اگر فرض شود فلوئور پلیمر مناسب برای کاربری کمک فرایند انتخاب شده و به کمک پایه پلیمری مناسب به مستربچ تبدیل شده است، بازهم برخی مشکلات در استفاده از مستربچ کمک فرایند رخ می دهد. از جمله مهمترین مشکلات و نکاتی که در حین استفاده از این مستربچ رخ می دهد، برهمکنش فلوئور پلیمر با سایر افزودنی های استفاده شده در تولید محصول است. از آنجاییکه کاربرد عمده مستربچ های کمک فرایند در تولید فیلم های پلی الفینی است، این نوشتار برهمکنش فلوئور پلیمر مورد استفاده در مستربچ کمک فرایند را با سایر افزودنی های رایج در تولید این فیلم ها، مانند آنتی بلاک، آنتی اکسیدانت، پایدار کننده در برابر اشعه فرابنفش و استئارات ها بررسی می کند.

افزودنی های کمک فرایند

با ورود هر افزودنی به فرمول یک فیلم پلی الفینی، انواع برهمکنش می تواند بین اجزا رخ دهد. شدت برهمکنش ها با افزایش دما و استفاده از یک ناحیه خوراک دهی برای ورود تمامی افزودنی ها، افزایش می یابد. بنابراین برای جلوگیری از وقوع هر نوع برهمکنشی بایستی دمای فرایند شکل دهی را تا حد ممکن پایین نگهداشت و افزودنی های مختلف را از نواحی خوراک دهی گوناگون وارد نمود. اما در بیشتر مواقع به دلیل محدودیت های سخت افزاری و تعدد افزودنی ها، بایستی تمامی افزودنی ها را از یک ناحیه خوراک دهی وارد نمود و در این حالت برهمکنش افزودنی ها مهم می شود.

فلوئور پلیمرها بیشترین برهمکنش را با انواع افزودنی آنتی بلاک دارند. برای جلوگیری از این برهمکنش و مختل نشدن عملیات کمک فرایند، بایستی هر دو افزودنی بصورت مستربچ اضافه شوند و ابتدا مستربچ کمک فرایند و پس از مدت زمان کوتاه ( باتوجه حداقل به زمان اقامت اکسترودر) مستربچ آنتی بلاک افزوده شود. یا اینکه هر یک از مستربچ ها از ناحیه های خوراک دهی گوناگون وارد شوند و استفاده از پودر این عوامل مجاز نیست. در صورتیکه به هر دلیلی الزام به استفاده از پودر است بایستی پودرها از دو ناحیه خوارک دهی وارد شوند.

چنانچه در فرمول فیلم تولیدی انواع استئارات مانند کلسیم استئارات وجود دارد، باید در نظر داشت که عملکرد افزودنی کمک فرایند تضعیف می شود و این دو افزودنی با یکدیگر برهمکنش منفی دارند. کاهش عملکرد افزودنی کمک فرایند در این حالت راه حلی ندارد و تنها باید مقدار استفاده از افزودنی کمک فرایند را افزایش داد.

پلیمرهای مورد استفاده در تولید فیلم های مختلف حاوی افزودنی آنتی اکسیدانت هستند و حتی ممکن است برای ایجاد پایداری اکسیداسیونی بیشتر، این افزودنی ها در حین تولید فیلم نیز به فرمول نهایی اضافه شوند. خوشبختانه افزودنی های آنتی اکسیدانت برهمکنش مخربی با افزودنی کمک فرایند ندارند. همچنین افزودنی های پایدارکننده در برابر اشعه فرابنفش نیز با افزودنی کمک فرایند برهمکنشی ندارند.

محصول مقاوم در برابر نور خورشید

مقاوم سازی پلاستیک ها در برابر نور خورشید

قطعات پلیمری مختلف در مدت زمان کاربری، دچار فرسودگی و پیرشدگی (Aging) می شوند. این فرایند به معنای کاهش خواص عمومی و مهندسی پلیمرها و نهایتا مناسب نبودن قطعه برای کاربری مورد نظر است. قرار گرفتن در محیط های مهاجم مانند شرایط آب و هوایی خاص، سیالات مخرب، بارهای مکانیکی و … می تواند سرعت تخریب قطعات پلیمری را چند برابر کند، لذا مقاوم سازی پلاستیک ها در برابر نور خورشید بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

یکی از مهمترین عوامل تخریب کننده هر پلیمری که در بسیاری از کاربردها قطعات پلیمری در معرض آن هستند، نور است. نور طبیعی یا همان اشعه خورشید و برخی از نورهای مصنوعی، می توانند انرژی لازم برای شکست پیوندهای شیمیایی زنجیره های پلیمری را مهیا کنند و منجر به تخریب و تضعیف ساختار پلیمر شوند. این فرایند تخریب نوری نامیده می شود و در پایان منجر به ایجاد ریز ترک، تغییر رنگ و تضعیف خواص مکانیکی قطعه مانند مقاومت ضربه و استحکام می شود.

طناب پلیمری

سمت راست محصول پلیمری نو و سمت چپ محصول پلیمری تخریب شده

اشعه فرابنفش (UV) انرژی کافی برای تخریب پیوندهای شیمیایی پلیمرهای مختلف مانند پلی الفین، پلی استر، پلی استایرن و … را دارد. تخریب توسط اشعه فرابنفش در حضور حرارت و سیالات مهاجم شدیدتر شده و سرعت بیشتری دارد. انرژی این اشعه در مناطق جغرافیایی مختلف و همچنین باتوجه به میزان ابرناکی هر محدوده متفاوت است. برای جلوگیری از این تخریب افزودنی های جاذب و پایدارکننده در برابر اشعه UV، به ترتیب Ultraviolet Light Absorbers (UVA) و Hindered Amine Light Stabilizers (HALS)، تجاری سازی شده اند. گروه اول، UVA، با جذب اشعه UV و تبدیل آن به گرما و گروه دوم نه با جذب، و بلکه با متوقف نمودن واکنش تخریب پلیمر منجر به پایدار سازی در برابر این اشعه می شوند.

مکانیسم پایدارسازی در برابر اشعه UV توسط HALS

مکانیسم پایدارسازی در برابر اشعه UV توسط HALS

جاذب های برای جلوگیری از تخریب توده پلیمر، رنگدانه و سایر افزودنی های حساس استفاده شده در پلیمر، و محافظت از محتوی درون پلیمر (برای مثال در بسته بندی ها) مناسب هستند. از طرف دیگر خانواده HALS برای پایدارسازی قطعات با سطوح زیاد و ضخامت کم مانند فیلم های پلیمری مناسب هستند. استفاده همزمان از UVA و HALS در بسیاری از کاربردها اثر هم افزایی دارد. در حین انتخاب ترکیب بهینه برای پایدارسازی پلیمر در برابر نور، بایستی عواملی چون نوع پلیمر، ضخامت قطعه تولیدی، حضور سایر افزودنی ها و بخصوص رنگدانه ها، در نظر گرفته شوند. افزودنی های پایدارکننده در برابر نور UV به صورت مستربچ در بسیاری از کاربردها مانند قطعات خودرو، فیلم های کشاورزی و گلخانه، الیاف، منسوجات و سایر قطعات پلیمری که در معرض تابش نور خورشید هستند، به کار می روند.

مقاوم سازی پلاستیک ها در برابر نور خورشید

محصولات مقاوم در برابر نور خورشید

انتخاب گرید مناسب EPDM در صنایع خودرو

انتخاب گرید مناسب EPDM برای کاربری های مختلف

EPDM، سبک ترین رابر موجود برای تولید قطعات مختلف است. این پلیمر امکان تنظیم خواص نهایی قطعات تولیدی را به کمک تغییر ساختار شیمیایی و فیزیکی زنجیره های پلیمری مهیا می سازد. همچنین به دلیل اشباع بودن ساختار شیمیایی آن، این رابر مقاومت جوی بینظیری در شرایط کاربری دمای بالا یا تابش اشعه فرابنفش، نسبت به سایر رابرهای سنتزی مانند BR و SBR دارد. این رابر با داشتن ثابت دی الکتریک پایین و همچنین ولتاژ شکست دی الکتریک بالا، یکی از بهترین گزینه های موجود برای کاربری روکش دهی کابل های الکتریکی است. از این رو انتخاب گرید مناسب EPDM برای کاربری های مختلف دغدغه بسیاری از تولید کنندگان است.

نوارهای آب بند خودرویی

برای انتخاب مناسب ترین گرید برای کاربری مد نظر، مانند نوارهای آب بند خودرویی ( حالت عادی یا فوم)، گسکت و گرومت، لاینر، ژئوممبران، تسمه، شلنگ، روکش کابل، اصلاح پلاستیک، اصلاح ویسکوزیته روغن، پدهای پل، اورینگ، تایرسازی، و … بایستی مشخصات زیر را در نظر گرفت.

انتخاب گرید مناسب EPDM در صنایع خودرو

  • درصد اتیلن: درصدهای اتیلن معمول موجود در زنجیره EPDM در محدود ۴۰-۷۰ درصد وزنی است. هرچه درصد اتیلن بالاتر رود، استحکام مکانیکی گرید افزایش می یابد، اما از طرفی سختی نمونه و دمای انتقال شیشه ای نیز بالا می رود. این نکته منجر به کاهش عملکرد نرم کنندگی EPDM می شود.
  • وزن مولکولی: با افزایش وزن مولکولی، و معادل آن ویسکوزیته مونی، استحکام مکانیکی افزایش پیدا می کند. همچنین در اینصورت مانایی فشاری (Compression set) کاهش پیدا می کند. این نکته طراحی کامپاندهای ویژه را ممکن می سازد.
  • درصد دی ان منومر: با افزایش درصد وزنی دی ان منومر در ساختار EPDM، سرعت پخت کامپاند نهایی بالاتر می رود و از طرفی مانایی فشاری کاهش پیدا می کند.

علاوه بر نکات ذکر شده در بالا، گریدهای EPDM مرغوب دارای درصد ژل و بقایای کاتالیست پایینی هستند. این نکته پایداری EPDM را در فرایند شکل دهی تضمین می کند و از طرفی ویسکوزیته نمونه و به دنبال آن خواص مکانیکی آن تغییر پیدا نمی کند. گریدهای تولید شده با کاتالیست های متالوسنی مقدار کلرین کمتری دارند و همچنین توزیع وزن مولکولی باریک تری دارند. این ویژگی ها خواص مکانیکی منحصر بفردی ایجاد می کند.

نکته پایانی دقت به حضور یا عدم حضور روغن در ساختار EPDM و شکل فیزیکی محصول است. حضور روغن در ساختار EPDM، برخی مزایا مانند فرایندپذیری بهتر را بدنبال دارد، اما از طرف دیگر برخی خواص مکانیکی را کاهش می دهد. همچنین شکل فیزیکی EPDM می تواند بصورت Bale یک تکه و پیوسته، Bale با ساختار گسسته و گرانولی باشد. از نظر سهولت در خوراک دهی نمونه های گرانولی بهترین عملکرد را دارند، اما به دلیل محدودیت های فرایند تولید، دستیابی به این حالت تنها در برخی گریدها ممکن است.

 

 

EPDM یک تکه EPDM بیل گسسته EPDM گرانول
Bale یک تکه Bale گسسته گرانول
کابرد پلی آمیدها در بسته بندی

کاربرد پلی آمیدها در صنایع بسته بندی و تحول این صنعت

نایلون نام تجاری خانواده پلی آمیدهای شرکت دوپونت است. قدرت نفوذ این برند در بین صنعتگران به حدی زیاد بوده است که در طول مدت ۸۰ ساله تولید این پلیمر، بسیاری از کاربران پلی آمید را به اسم نایلون می شناسند. اولین پلی آمید تجاری در شرکت دوپونت تولید شد و از نوع PA66 بود. امروزه گونه های بسیار متفاوتی از پلی آمیدها در صنایع مختلف استفاده  می شوند. از جمله کاربرد پلی آمیدها می توان به صنایع خودروسازی، بسته بندی، لوازم خانگی و در تولید سایر قطعات بادوام مانند گریدهای PA6, PA66, PA610, PA11, PA12, PA612, PA6/66, … اشاره نمود.

کابرد پلی آمیدها در بسته بندی

به صورت خلاصه تقاوت ساختاری پلی آمیدها به منومرهای مورد استفاده در پلیمریزاسیون آن ها بر میگردد. خواص یک پلی آمید به گروه های آمید و اسید مورد استفاده در ساختار آن بستگی دارد. پلی آمیدهای گونه A مانند PA66, PA12, … از کوپلیمریزاسیون دی آمین و دی اسید و گونه های B مانند PA6 از پلیمریزاسیون آمینواسیدها حاصل می شوند. اعداد مورد استفاده در نامگذاری پلی آمیدها نشان دهنده تعداد کربن موجود در منومرهای مورد استفاده است. برای مثال PA6 از پلیمریزاسیون یک منومر آمینواسیدی با ۶ کربن که در حقیقت کاپرولاکتوم است، ایجاد می شود. یا PA66 از کوپلیمریزاسیون یک دی آمین ۶ کربنه و یک دی اسید ۶ کربنه، به ترتیب هگزن دی آمین و آدیپیک اسید، تولید می شود. سایر گریدهای پلی آمیدی را به همین ترتیب می توان تحلیل نمود.

نوع منومرها، ساختار شیمیایی و در نتیجه خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی پلیمر نهایی را تعیین میکند و بر اساس خواص نهایی، هریک از پلی آمیدها در یک کاربری استفاده می شوند.از دیگر موارد مهم کاربرد پلی آمید، استفاده از آن در صنایع بسته بندی است. پلی آمید با داشتن استحکام مکانیکی بسیار بالا در مقایسه با پلی الفین های مورد مصرف در صنایع بسته بندی، دمای تغییر شکل حرارتی بالا، انعطافپذیری و چقرمگی بالا، عبورپذیری بسیار ناچیز در برابر اکسیژن، مواد شیمیایی، بو و عطر، شفافیت و خاصیت ترموفرمینگ صنایع بسته بندی را متحول کرده است.

پلی آمیدها در صنایع بسته بندی

از طرفی پلی الفین ها نیز در کاربردهای بسته بندی آزادی عمل بسیاری را پیش روی مهندسین قرار می دهند. از جمله مهمترین چالش هایی که با استفاده از پلی الفین ها می توان آن را برطرف کرد، تنظیم قیمت و جلوگیری از نفوذ بخار آب به درون بسته بندی است. باتوجه به همین نکته ساختارهای چند لایه، متشکل از پلی آمید و پلی الفین ها جایگاه ویژه ای در صنایع بسته بندی پیدا کرده اند. باتوجه به طبیعت قطبی پلی آمید و ماهیت غیر قطبی پلی الفین ها امکان قرارگیری آن ها در یک سیستم چندلایه به تنهایی امکان پذیر نیست. از همین رو Tie layer ها به صنایع بسته بندی ورود پیدا کرده اند. ترکیب PA/ Tie layer/ PO سرآغاز ایجاد ساختارهای مهندسی پوشش های چندلایه در صنایع بسته بندی است که در بخش های بعدی بیشتر با آن آشنا خواهیم شد.

PA/ Tie layer/ PO

هوستافرم یا پلی استال (POM)، ترموپلاستیکی منحصربفرد

پلی استال یا پلی فرمالدهید، (Poly Oxy Methylene (POM، که در ایران با نام هوستافرم نیز شناخته می شود، یک ترموپلاستیک مهندسی با ویژگی و کاربردهای منحصر بفرد است. در حقیقت هوستافرم نام تجاری POM های تولیدی کمپانی بزرگ دوپونت است. از جمله دیگر برندهای تاثیر گذار در تولید POM می توان از Delrin, Celcon, Ramtal, Tenac, Duracon نام برد. در سال ۱۹۵۶ میلادی اولین POM تولیدی شرکت دوپونت برای جایگزینی با فلزاتی که در فرایند Die-Cast مورد استفاده قرار میگرفتند، معرفی شد. محور زیر توسعه مهمترین برندهای تجاری را در این زمینه نشان می دهد.

روند تولید هوستافرم

ساختار بلورینگی، مقاومت به سایش و خزش بسیار بالا (حتی بالاتر از پلی آمید)، مقاومت در برابر حلال ها و پایداری ابعادی در زمان کاربری مهمترین ویژگی های POM و مقاومت کم در برابر فنول مهمترین ایراد وارد بر این ترموپلاستیک مهندسی است.

کاربرد پلی استال

پلی استال در صنایع گوناگونی همچون خودروسازی (بیش از یک سوم POM تولیدی جهان در این صنعت به مصرف می رسد)، لوله کشی و انتقال سیالات، قطعات صنعتی، الکتریکی و خانگی به کار می رود. قطعاتی همچون دکمه کمربند ایمنی، روکش اسپیکر، درب و پمپ مخزن سوخت، چرخ دنده و بوش های مورد استفاده در قطعات جلوبندی در صنایع خودروسازی، انواع قطعات شیر، پمپ، کارتریج، دوش و آب پاش در صنایع لوله و اتصالات، دکمه های کیبورد کامپیوتر، کارتریج و قطعات چاپگر، زیپ لباس و برخی اسباب بازی در لوازم خانگی و ورزشی از POM ساخته می شوند. همچنین در کاربری هایی که قطعات صنعتی در تماس با مواد غذایی قرار میگیرند، مانند پمپ های صنایع لبنی و تسمه های انتقال مواد اولیه، از POM استفاده می شود.

 

کاربرد پلی استال در کمربند خودرو کاربرد پلی استال در باک خودرو

باتوجه به منومرهای مورد استفاده در فرایند پلیمریزاسیون POM، انواع هموپلیمر و کوپلیمر تولید می شود. هموپلیمرهای POM مدول کششی و سفتی بالاتری نسبت به نمونه های کوپلیمر دارند و انواع کوپلیمر مقاومت بیشتری در برابر اکسیداسیون دارند. هرچند با استفاده از تقویت کننده هایی مانند الیاف شیشه می توان کوپلیمرها را نیز به اندازه هموپلیمرها تقویت نمود.