Stabilizer Dynamic Test

ارزیابی کمی پایداری حرارتی کامپاندهای PVC – بخش دوم تست دینامیک

در بخش قبلی این مقاله که لینک آن در ادامه قرار داده شده است، با روش آزمون استاتیک که برای ارزیابی پایداری حرارتی کامپاندهای PVC به کار می رود، آشنا شدیم و ضرورت انجام این آزمون را شرح دادیم. در این بخش نیز یکی دیگر از روش های کمی ارزیابی پایداری حرارتی کامپاندهای PVC را توضیح خواهیم داد.

در تست دینامیک شرایط آزمون شباهت بسیار بیشتری را به فرایند تولید و شکل دهی کامپاند مورد نظر به قطعه نهایی دارد. در واقع به کمک این آزمون می توانیم میزان پایداری حرارتی مورد نیاز در حین شکل دهی کامپاند را به صورت کمی بدست بیاوریم. در این آزمون معمولا یکی از معیارهای کمی زیر را در نظر می گیرند:

  • زمان مورد طی شده تا تغییر رنگ کامپاند در Two Roll Mill،
  • زمان طی شده تا اتصال عرضی شدن نمونه که خود را در افزایش گشتاور دستگاه اختلاط نشان می دهد،
  • زمان طی شده تا تغییر رنگ مذاب درون دستگاه اختلاط،
  • تعداد دفعات اکستروژن تا ایجاد تغییر رنگ.

Stabilizer Dynamic Test

در این آزمون در بازه های زمانی مختلف از کامپاند تحت آزمون نمونه برداری صورت می گیرد و ارزیابی رنگ کامپاند و میزان پایداری حرارتی بررسی می شود. از آنجاییکه وجود وکس و روان کننده ها بر میزان تنش وارده بر کامپاند اثر می گذارند، بنابراین بهتر است در غیاب روان کننده ها استابلایزر انتخابی مورد ارزیابی قرار گیرد و تنها نرم کننده ها در فرمولاسیون وجود داشته باشند.

در پایان باید اشاره کنیم همانطور که در بخش قبلی ذکر شد تنها باید دقت کرد چنانچه نمونه مورد نظر ما تنها تحت دما قرار دارد، از تست استاتیک و چنانچه علاوه بر دما، نمونه در معرض تنش های مکانیکی – حرارتی نیز قرار دارد، از تست دینامیک استفاده شود. بنابراین تست استاتیک معمولا برای زمان کاربری نمونه مناسب است و تست دینامیک برای ارزیابی پایداری حرارتی در زمان شکل دهی و تولید قطعه مناسب خواهد بود.

 

Medical Stabilizer

معرفی یک استابلایزر مناسب برای کاربردهای پزشکی

هر ساله قوانین بیشتری در حوزه استفاده از مواد شیمیایی مختلف در کاربردهایی که در تماس با مواد غذایی یا بدن انسان قرار می گیرند، وضع می شود. از آنجاییکه افزودنی های مختلفی در حوزه محصولات مختلف پایه PVC نیز به کار می رود، این قوانین در این بخش به وفور یافت می شوند. تا کنون استفاده از استابلایزرهای حرارتی پایه فلزات سنگینی چون سرب و کادمیوم، در کاربری هایی که در تماس با مواد غذایی و بدن انسان هستند، ممنوع اعلام شده است. از طرف دیگر PVC کاربرد گسترده ای در تولید تیوب، ماسک، بگ، کیسه های پزشکی  و … دارد. بنابراین چندین سال است شرکت های پیشرو در حوزه تولید استابلایزرهای حرارتی گوناگون، گریدهای خاصی را به منظور استفاده در کاربردهای پزشکی و غذایی توسعه داده اند و تحت نام Medical Grade Stabilizer عرضه می کنند. شرکت کره ای KD-Chem یکی از این شرکت های پیشرو است که در این مقاله با گرید استابلایزر Medical این شرکت آشنا خواهیم شد.

Medical Stabilizer

MW-30 نام گرید استابلایزر پزشکی شرکت KD-Chem است. از آنجاییکه این گرید به صورت اختصاصی برای تولید محصولات و کامپاندهای پزشکی پایه PVC طراحی شده است، بنابراین فاقد هرگونه عناصر سنگین است و بر پایه عناصر کلسیم و روی، Ca-Zn، ارائه می گردد. این استابلایزر به صورت پودری است و هیچگونه اثر منفی بر شفافیت محصولات تولیدی نخواهد گذاشت و کاملا مناسب برای به کارگیری در کامپاندهای تولید انواع ماسک، تیوب و … پزشکی است. بسته بندی گرید MW-30 به صورت کیسه های 20 kg است.

K-Value

آشنایی با مفهوم K-Value در گریدهای PVC

در بخش قبلی (چگونه گریدهای مختلف یک رابر را به کمک پارامتر ویسکوزیته مونی ارزیابی کنیم؟) روشی آسان و کم هزینه را برای بدست آوردن غیر مستقیم وزن مولکولی رابرها معرفی کردیم. در این قسمت میخواهیم روشی معادل برای ارزیابی حدود وزن مولکولی گریدهای مختلف PVC ارائه کنیم. به خوبی می دانیم که برای تولید قطعات مختلف پایه PVC بایستی گرید مناسب کاربری مدنظرمان را انتخاب کنیم. صنعتگران حوزه پلیمر که با PVC سر و کار دارند، بارها و بارها با K-Value برخورد کرده اند و در خرید مواد اولیه مورد نیازشان بر اساس عدد K-Value تصمیم گیری می کنند. K-Value در واقع نماینده وزن مولکولی گرید PVC مورد نظر ما است که ارتباط فنی آن با وزن مولکولی را در ادامه مطرح خواهیم کرد.

همانطور که در بخش قبلی نیز اشاره کردیم، اندازه گیری وزن مولکولی به تکنیک های گران قیمت و زمان بری نیاز دارد و در طرف دیگر بین ویسکوزیته و وزن مولکولی ارتباط مستقیم وجود دارد. حال باید اضافه کنیم که اندازه گیری ویسکوزیته با هزینه کم و در کوتاه ترین زمان ممکن می شود. بنابراین منطق حاکم بر اعداد K-Value در حوزه PVC نیز اندازه گیری ویسکوزیته و ایجاد ارتباط با وزن مولکولی است. به همین منظور از اندازه گیری ویسکوزیته محلول پلیمر استفاده می شود و در مرحله بعد عدد ویسکوزیته بدست آمده از طریق معادله Fikentscher به K-Value تبدیل می شود. K-Value یک گرید PVC مستقیما به وزن مولی آن مربوط می شود و به کمک رابطه زیر محاسبه می شود:

k value formula

که در آن ηr ویسکوزیته نسبی محلول به حلال و c غلظت محلول تهیه شده است. از آنجاییکه بدست آوردن K-Value به غلظت محلول، دما و نوع حلال وابسته است، بنابراین این کار استاندارد شده است و مطابق ISO 1628-1 صورت می گیرد. K-Value گریدهای مختلف PVC می تواند عددی در محدوده 35-80 باشد و با افزایش آن گرید مورد نظر فرایند پذیری ضعیف تر، اما خواص مکانیکی بهتری را ایجاد می کند. برای تولید انواع کالاها به کمک PVC بایستی گریدی با K-Value مناسب را انتخاب کرد.

Mooney Viscometer

چگونه گریدهای مختلف یک رابر را به کمک پارامتر ویسکوزیته مونی ارزیابی کنیم؟

یک بشقاب ماکارانی را در نظر بگیرید که طول ماکارانی ها به کمک یک تابع توزیع اتفاقی تعیین شده است. این دقیقا تصور درستی از زنجیره های موجود در یک گرید پلیمر است. در واقع پلیمرهای گوناگون از زنجیره هایی با طول های متفاوت تشکیل شده اند. شیمی این زنجیره ها، طول و توزیع آن ها تعیین کننده خواص عملکردی گرید پلیمر مورد نظر است. به صورت خلاصه منومر یا منومرهای مورد استفاده در تولید یک پلیمر در کنار وزن مولکولی و توزیع آن تعیین کننده رفتار و عملکرد یک پلیمر در کاربری مد نظر هستند. در این بخش به صورت اختصاصی می خواهیم روشی برای ارزیابی وزن مولکولی یک رابر را بررسی کنیم.

واقعیت این است که اندازه گیری وزن مولکولی پر هزینه و زمان بر است. به همین دلیل صنایع مختلف روش های جایگزینی را توسعه داده اند که بتوان با هزینه و زمان کم به تخمینی درست از وزن مولکولی رسید. چرا که وزن مولکولی تعیین کننده خواص عملکردی پلیمر انتخابی است و نقشی تعیین کننده در تعیین گرید مناسب دارد. در صنعت رابر از ویسکوزیته مونی (Mooney Viscosity) به عنوان شاخصه تعیین کننده وزن مولکولی استفاده می شود. در واقع از آنجاییکه در بیشتر موارد با افزایش وزن مولکولی ویسکوزیته نیز رو به افزایش می گذارد، بنابراین می توان با اندازه گیری ویسکوزیته در خصوص وزن مولکولی نیز قضاوت کرد. این نکته پایه و اساس روش ویسکوزیته مونی است. بنابراین عدد ویسکوزیته مونی که در دیتاشیت گریدهای مختلف رابری می بینیم به صورت مستقیم به متوسط وزن مولکولی آن مرتبط می شود. هر چند ارتباط خط و ثابتی بین ویسکوزیته و وزن مولکولی وجود ندارد و در برخی حالت های حدی این دو پارامتر وابستگی به یکدیگر ندارند. بعبارت دیگر در حالت کلی هر گریدی که ویسکوزیته مونی بالاتری داشته باشد، خواص مکانیکی مطلوب تری دارد و البته فرایند پذیری سخت تری نیز خواهد داشت.

Mooney Viscometer

اولین بار Melvin Mooney اندازه گیری ویسکوزیته با این روش را معرفی کرد. در این روش رابر مورد نظر در حالت پخت نشده بین دو صفحه که یکی به صورت دیسک چرخان و دیگر به صورت یک استوانه حاوی رابر است، قرار می گیرد و مقاومت رابر قرار داده شده درون دستگاه در برابر چرخش دیسک به صورت گشتاور اندازه گیری می شود. بدیهی است دمای دستگاه، هندسه و ابعاد آن و در نهایت نحوه گزارش ویسکوزیته بر مقدار ویسکوزیته مونی اعلامی تاثیر گذارند. به همین دلیل از روش های استاندارد برای اندازه گیری این پارامتر، مانند ASTM D1646، استفاده می شود. برای اعلام مقدار ویسکوزیته مونی نیز از فرمت استانداردی استفاده می شود، برای مثال عدد ویسکوزیته مونی در شرایط ML(1+4) @ 100 deg C نشان می دهد ویسکوزیته در دمای 100 deg C، چهار دقیقه پس از شروع آزمون با احتساب یک دقیقه پیشگرم شدن اندازه گیری شده است.

Weather Strip

معرفی یکی از خاص ترین گریدهای EPDM دنیا، EPT 9090M میتسوئی کمیکال

بیش از 23 گرید مختلف در سبد محصولات EPDM میتسوئی کمیکال دیده می شود. اگر بخواهیم با دید فنی به تک تک این گریدها نگاهی کنیم، باید بگوییم تمامی این گریدهای خاص و ویژه هستند و توسط تیم توسعه میتسوئی برای کاربردهای مختلف و کاملا منطبق بر نیازمندی های فنی این کاربری ها توسعه داده شده اند. اما در بین این محصولات گریدهای خاص تری وجود دارد که در محصولات کمتر کمپانی تولید کننده EPDM دیده می شود. یکی از این گریدهای ویژه EPT 9090M است که در این بخش به صورت کامل با مشخصات فنی و کاربردهای آن آشنا خواهیم شد.

به رسم شیوه نامگذاری میتسوئی از نام این گرید می توان فهمید که EPT 9090M مشخصات زیر را دارد:

  • در ابتدای نام عدد 9 را دارد و نشان می دهد که درصد Diene Monomer بالا در کنار ساختار شاخه ای را دارد،
  • در ادامه کد 09 را دارد که نشان می دهد ویسکوزیته مونی آن در شرایط اندازه گیری ML(1+4) 100 °C در حدود 90 است،
  • عدد آخر نام 0 است و نشان می دهد در گروه EPDM های با درصد اتیلن پایین است،
  • و در نهایت حرف M را دارد که خیال ما را بابت کاتالیست مورد استفاده راحت می کند. چرا که کاتالیست متالوسنی در تولید این گرید استفاده می شود و خواص منحصربفردی را ایجاد می کند.

به صورت دقیق تر EPT 9090M در ساختار خود روغنی ندارد، ویسکوزیته مونی برابر با ML(1+4) 125 °C = 58 دارد، حاوی 41 درصد اتیلن و 14 درصد Diene Monomer و در نهایت ساختار این گرید به صورت شاخه ای است. جمع این پارامترها و به خصوص درصد اتیلن کم در کنار Diene Monomer بسیار بالا این گرید را خاص کرده است. در واقع انعطافپذیری و خواص دینامیک این گرید فوق العاده است، سرعت پخت آن بسیار بالا است، مانایی فشاری بسیار کمی دارد و در آخر به لطف ساختار شاخه ای خود استحکام مذاب بالایی دارد که کاملا مناسب تولید قطعات اکستروژن و به خصوص در حالت فومی است.

Weather Strip

این گرید به صورت Bale استاندارد عرضه می شود و با توجه به مشخصات ذکر شده برای آن کاملا مناسب برای تولید نوارهای فومی آب بند خودرو (Sponge – Weather Strip) است. از جمله کاربردهای دیگر این گرید می توان به استفاده از آن در تولید ورق و لاینرهای مورد استفاده در صنعت عمران و ساختمان، اصلاح خواص ضربه پذیری پلاستیک ها، تولید TPE/TPV و سایر محصولات فومی اشاره کرد.

EPDM Hose

مقایسه فنی دو گرید مشهور دنیای EPDM، ارزیابی فناوری آسیایی در برابر اروپا

میتسوئی کمیکال در دنیای EPDM از نقطه نظر برتری فنی و همچنین حجم تولید همواره جایگاه اول آسیا و در دنیا در گروه سه شرکت برتر تولید کننده EPDM قرار دارد. در طرف دیگر ورسالیس ایتالیا را داریم (Versalis) که بعنوان یکی از زیر مجموعه های شرکت نفتی بزرگ Eni در حوزه رابرهایی چون EDPM حرف های فنی بسیاری برای گفتن دارد. هر دو شرکت جایگاه فنی معتبری را در بین اهالی صنعت دارند. در این بخش می خواهیم یک مقایسه فنی بین دو گرید معروف و پرکاربرد این دو کمپانی انجام دهیم.

از آنجاییکه گریدهای EPDM میتسوئی را به خوبی می شناسیم، در ابتدا EPDM ورسالیس را معرفی می کنیم. ورسالیس EPDM های خود را با نام تجاری Dutral عرضه می کند و قبل از نام هر گرید عبارت Ter را استفاده می کند که نشان دهنده استفاده از سه منومر در تولید این گریدها و تفاوت آن ها با رابرهایی چون EPR است. گرید مورد نظر ما برای معرفی Dutral Ter 4049 است. مشخصات این گرید مطابق زیر است:

  • ویسکوزیته مونی برابر با ML 1+4 (125 °C) = 76
  • درصد اتیلن برابر با 5
  • درصد Diene Monomer برابر با 5

EPDM Hose

با توجه به ویسکوزیته و درصد Diene Monomer می توان گفت این گرید در گروه EPDM های با وزن مولکولی بالا و با سرعت پخت معمولی قرار دارد. با توجه به این اطلاعات و اگر از یک مهندس پلیمر بخواهیم گریدی معادل Dutral Ter 4049 را از کمپانی میتسوئی به ما معرفی کند، بدون شک انتخاب EPT 3110M گزینه بسیار مناسبی است.

EPT 3110M ویسکوزیته مونی ML 1+4 (125 °C) = 78، درصد اتیلنی مساوی با 56% و 5% نیز Diene Monomer در ساختار خود دارد و مشابه با Dutral Ter 4049 است. اما نکته مهم این است که کاتالیست مورد استفاده در تولید Dutral Ter 4049 از نوع زیگلر ناتا به عنوان یک کاتالیست معمولی و در مورد EPT 3110M متالوسنی با بازدهی بالا و معماری مهندسی زنجیره ویژه است. همین نکته منجر به برتر بودن EPT 3110M از نقطه نظر خواص مکانیکی خواهد بود.

هر دو گرید را می توان در تولید قطعات اتومبیل ( مانند گرومت و نوارهای آب بندی) و انواع شلنگ به کار گرفت.

Double Bubble

معرفی گریدهای Admer مناسب برای تولید فیلم های چند لایه بسته بندی

برای تولید انواع بسته بندی های چند لایه، مانند انواع پاکت، کیسه، درب پوش و …، به فیلم های پلیمری چند لایه نیاز است. مهمترین مخاطب این بسته بندی ها صنایع غذایی هستند که استفاده از این بسته بندی های چند لایه امکان افزایش زمان ماندگاری و حفظ کیفیت محصولاتشان را ممکن می سازد. اما برای تولید فیلم های چند لایه روش های Film Blowing و Cast Extrusion مورد استفاده قرار می گیرد که هر کدام الزامات خاص خودشان را در انتخاب مواد اولیه دارند. در این بخش می خواهیم با دو گرید Admer تولیدی میتسوئی کمیکال آشنا شویم که برای تولید بسته بندی های چند لایه توسعه داده شده اند و الزامات فنی این کار توسط میتسوئی در آن ها دیده شده است.

Double Bubble

Admer NF498E و Admer NF528E دو محصول میتسوئی برای استفاده در تولید فیلمهای چند لایه هستند. این محصولات از خانواده PE های عاملدار شده با مالئیک انهیدرید هستند که می توانند میان لایه های ناسازگار PE و EVOH یا PA اتصال ایجاد کنند و ساختار چند لایه را ایجاد کنند. نوع پلی اتیلن انتخابی و فرایند اصلاح آن با مالئیک انهیدرید تعیین کننده فرایند پذیری این گریدها و عملکرد آن ها در زمان بسته بندی است. Admer NF498E با MFI= 2.6 g/10min بر پایه LLDPE است و برای تولید انواع Sheet, Tube, Film مناسب است و کاربرد اصلی این گرید تولید فیلم های چند لایه به روش Cast یا Film Blowing است. اما گرید Admer NF528E گرید تخصصی تری با استحکام چسبندگی بسیار بالاتر است. این گرید با MFI=2.5 g/10 min برای استفاده در تولید فیلم های چند لایه Cast و Film Blowing مناسب است و کاربرد تخصصی آن تولید فیلم های پلیمری چند لایه Shrink به روش Double Bubble است. هر دو گرید امکان استفاده در ساختارهای حاوی EVOH یا PA را دارند.

در حین شکل دهی Admer بایستی توجه داشت تنظیم دمای اکسترودر در محدوده 180-230 °C مناسب است و نیازی به خشک کردن پیش از استفاده نیست. همچنین چنانچه توقف اکسترودر بیش از 2 ساعت بود، بایستی عملیات شستشو و Purging انجام شود و Admer درون اکسترودر تخلیه شود.

Admer-in-recycling

توسعه اقتصاد چرخشی در صنعت پلیمر به کمک محصول Admer میتسوئی کمیکال

خلق، توسعه، تجاری سازی و در نهایت ارائه محصولات جدید ماموریت شرکت های بزرگ است. ارائه محصولات جدید می تواند در نتیجه توسعه فنی بخش عرضه باشد، یا اینکه از طرف تقاضا و بازار مورد نظر درخواست ایجاد شود. اقتصاد چرخشی با مفاهیمی چون بازیافت و برگرداندن کالاهای مختلف به چرخه مصرف چند سالی است بخش عمده فعالیت های شرکت های مختلفی چون تولید کنندگان مواد اولیه را به خود اختصاص داده است. میتسوئی کمیکال نیز به عنوان یکی از پرچم داران تولید مواد شیمیایی گوناگون در دنیا اقدامات مختلفی در خصوص عمل به ارکان اقتصاد چرخشی انجام داده است. یکی از محصولات جذاب و پرکاربرد میتسوئی کمیکال انواع چسب های بین لایه ای و سازگار کننده بر پایه پلی اتیلن (PE) و پلی پروپیلن (PP) است. نام تجاری این محصول Admer است و در این بخش میخواهیم با گریدهای خاص Admer که در راستای اقتصاد چرخشی توسعه داده شده اند، آشنا شویم.

میتسوئی کمیکال در سه حوزه اصلی توسعه محصولات منطبق بر اقتصاد چرخشی خود را دنبال می کند:

  • ارائه محصولات با کارایی بالا به منظور کاهش وزن قطعات تولیدی و در نتیجه کاهش حجم پلاستیک های بازیافتی،
  • ارائه محصولاتی که استفاده مجدد از پسماندهای پلاستیکی را ممکن می سازد و استفاده مجدد از آن ها را در کاربردهای معمولی و مهندسی مهیا می کند،
  • ارائه محصولات بر پایه پلیمرهای بایویی – زیستی که از منابع تجدید پذیر و سازگار با محیط زیست بدست می آیند.

Admer-in-recycling

آخرین نوآوری میتسوئی کمیکال در مورد محصول Admer اضافه شدن گریدهایی است که حداقل حاوی 50 درصد بایومس هستند. این گریدها عملکردی مشابه گریدهای عادی دارند و در کاربردهای معمول چون تولید انواع بطری، تیوب، فیلم  و ورق مورد استفاده قرار می گیرند. نام این گریدهای جدید به همراه کاربری آن ها در جدول زیر دیده می شود:

Application Grade Name
Multilayer bottle Admer EF BE550
Multilayer tube Admer EF BE300
Multilayer film and sheet Admer EF BE518

 

در بخش سازگارکننده ها نیز گریدهای مختلف Admer برای استفاده در پسماندهایی که مخلوطی از پلی الفین هایی چون PP, PE با پلی آمیدها هستند، توسعه داده شده اند. در واقع با اضافه شدن درصد کمی از گریدهای مخصوص این کاربری سازگاری مخلوط پسماندهای حاوی پلی الفین/ پلی آمید افزایش می یابد و افت خواص مکانیکی محصول نهایی جبران می شود. با این کار امکان استفاده مجدد از این پلاستیک های بازیافتی در کاربردهای معمول و مهندسی ممکن می شود. Admer RA102 و Admer RA103E گریدهای خاص میتسوئی کمیکال برای این منظور هستند.

EPDM Structure

چگونه گرید EPDM مد نظرمان را انتخاب کنیم؟

در ابتدا به چند ویژگی برجسته و مهمترین مزایای EPDM در برابر سایر رابرهای سنتزی پر مصرفی چون SBR, PBR, … نگاهی کنیم:

  • فرایند پذیری بسیار عالی
  • پایداری جوی
  • پایداری حرارتی
  • عایق بسیار عالی در برابر الکتریسیته
  • مقاومت شیمیایی بینظیر
  • و خواص مکانیکی خوب در دماهای منفی

همین مشخصات در کنار قیمت رقابتی باعث نفوذ EPDM به طیف گسترده ای از کاربری های مختلف شامل قطعات خودرو، عمران و ساختمان و صنعت برق و الکترونیک شده است و این رابر را به سومین رابر پر مصرف دنیا تبدیل کرده است. EPDM در بسیاری از کالاهای روزمره ای که در پیرامون ما دیده می شوند به شکل لوله، نوار، واشر و اورینگ، روکش کابل و … وجود دارد. در این بخش می خواهیم در خصوص مهمترین پارامتر هایی که در حین انتخاب گرید مناسب EPDM برای هر کاربری بایستی مدنظر قرار گیرد، صحبت کنیم.

فرض کنید بر اساس الزامات کاربری مد نظر EPDM گزینه ای معقول و مناسب است. این الزامات موارد فنی مختلفی را چون خواص مکانیکی ( مانند استحکام، پارگی، ضربه و …)، خواص شیمیایی ( مقاومت در برابر حلال، سیال و …)، خواص الکتریکی و حرارتی و … در بر می گیرند. اما می خواهیم ببینیم پارامترهای مهندسی که در انتخاب گرید EPDM مناسب اثر گذارند، چه مواردی هستند.

می توان گفت موارد زیر تعیین کننده عملکرد و کارایی یک قطعه بر پایه EPDM هستند:

  • گرید EPDM پایه
  • دیگر اجزای رابری موجود ( برای مثال قطعه مورد نظر ما تنها متشکل از EPDM است یا ترکیبی از EPDM با دیگر رابرها؟)
  • وجود تقویت کننده های آلی و معدنی ( مانند Carbon black و …)
  • وجود انواع روغن ها
  • سیستم پخت قطعه
  • فرایند تولید و شکل دهی قطعه

تمامی موارد بالا بر عملکرد و کیفیت قطعه نهایی اثر گذارند. اما به صورت ویژه در مورد گرید EPDM انتخاب شده که محل بحث ما است، توجه به موارد زیر حیاتی است.

EPDM Structure

خواص و رفتار عملکردی یک گرید EPDM تحت تاثیر عوامل زیر است:

  • جرم مولکولی
  • توزیع جرم مولکولی
  • درصد اتیلن موجود در ساختار
  • درصد منومر Diene عامل پخت ( برای مثال ENB)
  • وجود روغن در ساختار
  • تکنولوژی تولید و کاتالیست استفاده شده

به صورت کلی با افزایش جرم مولکولی خواص مکانیکی EPDM تقویت می شود. برای مثال استحکام مکانیکی رابطه مستقیم با جرم مولکولی دارد. جرم مولکولی را می توان به کمک اعداد مربوط به ویسکوزیته مونی گرید ارزیابی کرد و این دو پارامتر رابطه مستقیم با یکدیگر دارند. بایستی در نظر داشت جرم مولکولی تعیین کننده وضعیت شکل دهی گرید مورد نظر نیز می باشد. همچنین توزیع جرم مولکولی گرید مورد نظر نیز مهم است و به صورت کلی گریدهای با توزیع جرم مولکولی پهن فرایند پذیری و شکل پذیری بهتری دارند و گریدهای با جرم مولکولی باریک خواص مکانیکی بهتری دارند. درصد اتیلن نیز تعیین کننده خواص مکانیکی همچون استحکام است. در شرایط ثابت با افزایش درصد اتیلن سختی و استحکام گرید مورد نظر افزایش می یابد. اما در مورد سرعت پخت بایستی به سراغ درصد Diene Monomer رفت و در یک گرید با افزایش درصد این بخش، سرعت پخت نیز افزایش می یابد.

در پایان بایستی در نظر داشت از آنجاییکه EPDM در تولید قطعات مهندسی نیز به کار گرفته می شود، ارزیابی پارامتر مانایی فشاری یا همان Compression Set نیز مهم است و با افزایش جرم مولکولی و همچنین Diene Monomer، مانایی فشاری کاهش می یابد.

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.