بایگانی‌ها مقالات - صفحه 21 از 31

چه راهکارهایی برای جلوگیری از تجمع الکتریسیته ساکن در قطعات پلاستیکی وجود دارد؟

7 مرداد 1399/4 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

همه ما با پدیده الکتریسیته ساکن و تجمع آن در قطعات مختلف آشنا هستیم و تجربه تخلیه این بار الکتریکی و همچنین مشاهده تجمع گرد و غبار روی سطوحی که دچار این پدیده شده اند را، داریم. ریشه وقوع این مشکل به مقاومت الکتریکی این قطعات بر می گردد. در واقع بر اساس میزان مقاومت الکتریکی، که به ماده اولیه مورد استفاده در تولید قطعات وابسته است، هر یک از قطعات موجود در پیرامون ما در یکی از گروه های زیر قرار می گیرند:

رسانای الکتریسیته ( جریان الکتریکی را از خود عبور می دهند.)
اتلاف کننده الکتریسیته ( جریان الکتریکی را درون خود مصرف می کنند.)
آنتی استاتیک ها ( مانع از تجمع بار الکتریکی در سطح خود می شوند.)
عایق های الکتریسیته ( هیچ جریان الکتریکی را از سطح یا توده خود عبور نمی دهند.)

قطعات پلاستیکی می توانند در هر یک از چهار گروه معرفی شده قرار بگیرند. فقط باید دقت داشت که پلیمرها به خودی خود در گروه عایق های الکتریسیته قرار می گیرند، اما با اضافه کردن افزودنی های مناسب می توان به خواص الکتریکی دیگر گروه ها نیز دست یافت. این نوشتار در خصوص پلاستیک های آنتی استاتیک و افزودنی های مورد استفاده در تولید آن ها صحبت خواهد کرد.

با کشیده شدن قطعات روی یکدیگر تجمع بار الکتریکی ایجاد می شود و با وقوع این پدیده مشکلات زیر در قطعات پلاستیکی رخ می دهد:

افزایش تجمع گرد و غبار و آلودگی در سطح قطعه
وقوع خطراتی چون جرقه و آتش سوزی در مراحل حمل و نقل
وارد شدن آسیب به دیگر قطعات الکترونیکی

با اضافه شدن افزودنی های آنتی استاتیک به پلاستیک ها، مقاومت الکتریکی آن ها کاهش می یابد و بار الکتریکی آن ها تخلیه می شود. آنتی استاتیک ها افزودنی هایی با ساختار ترکیبی قطبی و غیر قطبی، مانند اسیدهای چرب، آمین های اتوکسیله شده، آلکیل فسفات و سولفون ها، هستند. دو روش برای اضافه کردن افزودنی های آنتی استاتیک به پلیمرها وجود دارد:

اختلاط افزودنی با پلاستیک در زمان تولید قطعه از طریق اختلاط مذاب
تولید پوشش آنتی استاتیک و پوشش دادن آن روی سطح پلاستیک

در روش اول پس از مدت زمان معینی افزودنی های آنتی استاتیک به سطح قطعه مورد نظر مهاجرت می کنند ( آنتی استاتیک های موقت) و مانع از تجمع الکتریسیته ساکن می شوند. در نوع دیگری از این گروه، به کمک ایجاد ساختارهای شبکه ای در پلیمر و بدون نیاز به مهاجرت افزودنی، خاصیت آنتی استاتیک دائمی در قطعه ایجاد می شود ( آنتی استاتیک های دائمی). بر اساس مدت زمان کاربری قطعه، سرعت مهاجرت افزودنی تعیین می شود و افزودنی های آنتی استاتیک موقت یا دائمی مورد استفاده قرار می گیرند. اما در روش دوم که هزینه تولید بالاتری نیز دارد، به محض اعمال پوشش حاوی افزودنی، خاصیت آنتی استاتیک در قطعه مورد نظر ایجاد می شود. در واقع در این روش افزودنی های آنتی استاتیک در بستر حلالی قرار می گیرند و به کمک روش های معمول پوشش دهی ( مانند پوشش دهی با غلتک، اسپری، غوطه وری و …)، روی سطح پلاستیک اعمال می شوند. این گروه برای کاربری هایی که نیاز به شفافیت دارند، یا افزودنی آنتی استاتیک مناسب برای اختلاط با پلیمر پایه وجود ندارد، مورد استفاده قرار می گیرند. مزیت دیگر این گروه قابلیت شارژ مجدد آن ها و پوشش دهی مجدد قطعه مورد نظر است.

چه چسب هایی در کابین یک خودرو استفاده می شود؟

3 مرداد 1399/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

تقریبا تمام بخش های کابین خودروهای امروزی به کمک پلیمرها پوشانده می شود. نقش پلیمرها وقتی پر رنگ تر می شود که بدانیم این مواد مهندسی برای چسباندن قطعات مختلف به کار رفته درون کابین خودروها نیز به کار می روند. چسب های پلیمری دنیایی غریب و در عین حال پیچیده دارند. چرا که کمتر کسی به وجود آن ها دقت می کند و بین قطعات محو می شوند. این مقاله سعی دارد چسب هایی که در کابین یک خودرو، یا همان بخش Interior، به کار می رود را معرفی کند و مهمترین الزاماتی را که باید در حین انتخاب آن ها در نظر داشته باشیم، بیان می کند.

از آنجایی که در صنعت خودروسازی استانداردهای مختلفی وجود دارد، اولین نکته ای که در حین انتخاب چسب لازم برای کابین خودرو بایستی مد نظر قرار گیرد، تطابق داشتن مشخصات چسب با الزامات استانداردی خودروسازان است. در مرحله بعدی باید مشخص شود دمای سرویس دهی چسب چقدر است و نوع نیروهای وارده بر چسب در حین کاربری چیست و به چه میزان است؟ نوع سطح پایه و اصلاحات احتمالی نیز باید مد نظر قرار گیرد. همچنین با توجه به محدودیت های قطعه و سرعت خط تولید باید به زمان در دسترس برای اعمال و خشک شدن چسب دقت شود. در نهایت با توجه به نوع قطعه و چسب باید روش اعمال مناسب آن را انتخاب کرد.

اما مهمترین قسمت های داخل کابین یک خودرو که از چسب در تولید یا مونتاژ آن ها استفاده می شود، شامل بخش های زیر است:

قطعات سیستم تهویه
قطعات دکوراتیو داشبورد
فوم های ضربه گیر داشبورد و قطعات مربوط به آن
موکت های عایق
روکش تریم درب و دستگیره ها
عایق های رطوبت ( مانند فیلم های پلیمری مورد استفاده در درب های خودرو)

از نقطه نظر فناوری مورد استفاده در تولید، چسب های خودرویی در یکی از خانواده های زیر قرار می گیرند:

چسب های گرما ذوب (Hot melt)
چسب های مایع
درزگیرها

چسب های گرما ذوب به صورت کاملا جامد هستند و با گرم شدن جریان پیدا می کنند و قابلیت چسباندن قطعات مختلف را دارند. در مقابل چسب های مایع به صورت پایه حلالی و آبی تولید می شوند و با تبخیر حلال، فرایند چسبندگی آن ها کامل می شود. این چسب ها قابلیت اسپری کردن را نیز دارند. یکی از گروه های پر مصرف چسب ها، درزگیرها و سیلنت های خودرویی هستند که به وفور در کابین خودروها به منظور عایق سازی فضا در برابر گردو غبار، آب و صوت، مورد استفاده قرار می گیرند. این گروه به کمک رابر یا همان لاستیک ها تولید می شوند. جدیدترین گروه چسب های مورد استفاده در کابین خودرو، چسب های پیش اعمال شده است. در این گروه در ابتدا چسب به صورت یک فیلم پلیمری، نوار و … تولید می شود و به کمک اعمال حرارت و فعال سازی در محل مورد نظر چسبانده می شود. مزیت اصلی این گروه عدم نیاز به تجهیزات پیچیده اعمال چسب است.

TPEE ها ، ترموپلاستیک الاستومرهای مهندسی

29 تیر 1399/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

با ابداع ترموپلاستیک الاستومرها، مرز میان پلاستیک ها و الاستومرهای پخت شده از بین رفت و دست مهندسان به مواد اولیه ای رسید که بدون نیاز به فرایند پخت دست و پا گیر الاستومرها، خواص آن ها را در قطعات تولیدی ایجاد می کردند. در بخش قبلی با کاربرهای ترموپلاستیک الاستومرها یا همان TPE ها، آشنا شدیم و در این قسمت قصد داریم یک گروه مهندسی آن ها را معرفی کنیم. ترموپلاستیک پلی اتر-استر الاستومرها، TPEE (Thermoplastic Polyether-ester Elastomer) ترکیبی از خواص پلاستیک های مهندسی را همراه با انعطاف رابرها به صورت همزمان ارائه می کنند.

تولید کالاهای متنوع به کمک TPE ها

TPEE که در برخی منابع به آن TPC (Thermoplastic Copolyester) نیز اطلاق می شود، از کوپلیمریزاسیون 1,4 – butanediol، Tetramethylene glycol با dimethylterephthalate (DMT) یا Terephthalic acid (PTA) بدست می آید و دانش فنی بسیار بالایی در تولید آن نهفته است. با تنظیم درصد بخش های نرم و سخت آن می توان سختی محصول نهایی را در بازه 30-82 shore D قرار داد و خواص مکانیکی مختلفی را مطابق با کاربری های گوناگون ایجاد کرد. TPEE در مقایسه با پلاستیک های مهندسی، دمای کاربری یکسانی دارند و در عین حال الاستیسیته و خواص دینامیکی برتری دارند.

حفظ خواص مکانیکی در دماهای بالا و پایین توسط TPEE ها، امکان کاربرد آن ها را در محدوده وسیعی از دماها مهیا کرده است. TPEE ها به راحتی دمای 120 °C را تحمل می کنند و تا دمای -70 °C شکننده نمی شوند و انعطاف خود را حفظ می کنند. مقاومت بینظیر در برابر روغن ویژگی دیگر حائز اهمیت TPEE ها است. TPEE ها به راحتی از پس محیط های شیمیایی همچون اسیدها، بازها و آمین ها بر می آیند، اما ممکن است با فنول ها و هیدروکربن های هیدروژنه شده وارد واکنش شوند. همچنین با افزایش سختی مقاومت TPEE در برابر مواد شیمیایی افزایش می یابد. قطعات تولید شده با TPEE ها مقاومت مثال زدنی در برابر تورم در حلال های آلی، انواع سوخت و گاز دارند. برای مثال یک TPEE با سختی 60 shore D تنها حدود یک سوم NBR عادی در برابر سوخت نفوذ پذیری دارد. اگرچه باید مراقب تماس TPEE با آب باشیم و مجاورت آن با داغ می تواند منجر تخریب ساختار آن شود.

TPEE ها را می توان به راحتی در فرایندهای شکل دهی اکستروژن، بادی و تزریق مورد استفاده قرار داد. هر چند برای هر کاربری بایستی گرید مناسب انتخاب شود.

می توان گفت TPEE ها با داشتن مقاومت بی نظیر در برابر خستگی مناسب ترین گزینه برای کاربردهایی هستند که در آن ها قطعه در معرض بارگذاری دینامیکی قرار می گیرد. اما اگر بخواهیم دقیق تر کاربردهای آن ها را بیان کنیم، به تقسیم بندی زیر می رسیم:

قطعات خودرو: انواع گردگیر، درب پوش های بدنه، اتصالات مورد استفاده در قطعات با عملکرد بالا مانند کیسه هوا
کفش: زیره و پاشنه کفش
قطعات و لوازم برقی و الکترونیکی: روکش کابل، کاور آنتن
بسته بندی و پوشاک : فیلم های تنفس پذیر بسته بندی و البسه
صنایع پزشکی: پوست مصنوعی، سیستم های دارو رسانی
دیگر کاربردها: واشرهای با دما و فشار عملیاتی بالا، انواع چرخ دنده، اصلاح خواص ضربه پذیری پلاستیک هایی چون POM و PBT

پلاستیک هایی با دمای کاربری بالاتر از 200 °C ، سوپر ترمو پلاستیک های مهندسی

25 تیر 1399/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

هنوز هم در باور بسیاری از افراد پلاستیک ها گروهی از مواد هستند که بایستی نگران نرم شدن آن ها در دماهای بالا بود، برای مثال بالاتر از 100 °C، ممکن است اجزای سازنده آن ها به سطح مهاجرت کنند و فقط الزامات کاربری های معمولی چون بسته بندی های یکبار مصرف را برآورده می کنند. اما اگر نگاهمان را قدری گسترده تر کنیم و به چشم یک مهندس به پلاستیک ها نگاه کنیم، به خانواده پلاستیک های مهندسی میرسیم که می توانند ساعت ها در دماهای بالاتر از 100 °C سرویس دهی کنند و طیف وسیعی از قطعات خودرو به کمک آن ها تولید می شود. اما این بخش می خواهد به پلاستیک های مهندسی نیز اکتفا نکند و انتظارات خود را فراتر از خواص پلاستیک های مهندسی قرار دهد. باید دید آیا پلاستیک هایی هستند که پا به پای فلزات در دماهای بالا سرویس دهی کنند؟

همین ابتدای بحث لازم است اشاره کنیم تقسیم بندی اصولی و امروزی پلاستیک ها بر مبنای محدوده دمای کاربری آن ها طبق زیر است:

پلاستیک های معمولی (Commodity)، مانند PE, PP, PVC,…
پلاستیک های مهندسی (Engineering)، مانند PC, POM, PBT, PA,…
پلاستیک های با دمای عملکردی بالا (High temperature)، مانند PPS, PSU, PEI, LCP,…
پلاستیک های با دمای کاربری بسیار بالا (Extreme temperature)، مانند PAI, PI, PEEK,…

این مقاله تصمیم دارد در دو بخش دو گروه آخر را برای شما معرفی کند و نگران غریبه بودن نام های آن ها نباشید.

دو گروه معرفی شده توانایی پایداری تا دمای 150 °C برای طولانی مدت و تا دمای 300 °C را برای زمان های سرویس دهی کوتاه مدت دارند. علاوه بر پایداری دمایی، مقاومت شیمیایی بینظیر، مقاومت در برابر تشعشع، پایداری در برابر شعله، سایش بسیار ناچیز و استحکام و مدول مکانیکی معادل فلزات، از دیگر ویژگی این دو گروه است. اما باید در نظر داشت قیمت این سوپر پلاستیک های مهندسی در برخی موارد تا ده برابر بیشتر از پلاستیک های معمولی است.

سوپر پلاستیک های مهندسی توانایی بهبود یافتن به کمک الیاف و افزودنی های تقویت کننده را نیز دارند. الیاف گرافیت، کربن و شیشه مهمترین تقویت کننده های مورد استفاده در این پلاستیک ها به منظور افزایش مدول و استحکام مکانیکی هستند. اما مزیت اصلی این پلاستیک ها وجود بخش های شیمیایی بسیار مقاوم در برابر حرارت و مواد شیمیایی در ساختار آن ها است. حلقه های آروماتیکی از جمله مهمترین اجزای تشکیل دهنده این پلاستیک ها هستند. در ادامه پر کاربرد ترین سوپر پلاستیک های مهندسی را نام خواهیم برد.

پلی بنزیمیدازول – PBI (Polybenzimidazole)
پلی ایمید – PI (Polyimide)
پلی اتر اتر کتون – PEEK (Polyether Ether Ketone)
پلی آمید ایمید – PAI (Polyamide Imide)
پلی فنیل سولفون – PPSU (Polyphenylsulfone)
کریستال های مایع – LCP (Liquid Crystal Polymer)
پلی اتر ایمید – PEI (Polyetherimide)
پلی آریلات – PAR (Polyarylate)
پلی اتر سولفون – PESU (Polyethersulfone)
پلی فتال آمید – PPA (Polyphthalamide)
پلی سولفون – PSU (Polysulfone)
پلی فنیل سولفون – PPS (Polyphenylene solfone)
پلی آمید 12 – PA 12 (Polyamide 12)

در بخش بعدی ویژگی های این خانواده از پلاستیک ها را بیشتر معرفی می کنیم و همچنین سعی می کنیم در بخش های اختصاصی هر یک از آن ها را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

افزودنی هایی برای لغزش فیلم های پلی الفینی ، مستربچ های اسلیپ

21 تیر 1399/0 دیدگاه /در فیلم پلی اتیلن, مقالات/توسط علی ابراهیمی

فیلم های پلی الفینی از جمله پر مصرف ترین کالاهای پلیمری هستند. بسته بندی بیش از نیمی از کالاها به کمک این فیلم ها انجام می شود. از آنجایی که ضخامت فیلم های پلیمری کم است ( ضخامت فیلم های پلیمری با توجه به کاربرد از چند میکرون تا چند صد میکرون متفاوت است)، به منظور اقتصادی بودن تولید این محصولات، بایستی سرعت تولید آن ها به شدت بالا باشد. در راستای همین نکته، تولید کنندگان ماشین آلات تولید فیلم های پلیمری از جمله نوآورترین گروه ماشین سازان هستند. اما بالا بودن نرخ تولید تجهیزات تولیدی، تنها یک فاکتور تعیین کننده سرعت تولید است. در واقع به دلیل وجود اصطکاک میان فیلم پلیمری و سطوح دستگاه تولید، بخشی از انرژی تولید صرف غلبه بر این اصطکاک می شود و نرخ تولید کاهش می یابد. از طرف در برخی از کاربری ها نیز به فیلم های پلیمری نیاز است که ضریب اصطکاک پایینی داشته باشند و به راحتی روی یکدیگر بلغزند. به جهت غلبه بر این مشکل افزودنی هایی توسعه داده شده اند که با قرارگیری در فرمولاسیون فیلم تولیدی می توانند ضریب اصطکاک فیلم را با دیگر لایه های فیلم و همچنین با سطوح دستگاه تولید کاهش دهند و به افزایش نرخ تولید کمک کنند. نام این گروه مستربچ های اسلیپ (Slip) یا لغزش است و به منظور خوراک دهی راحت تر و دقیق تر به صورت مستربچ به فرمولاسیون فیلم تولیدی اضافه می شوند. در این بخش با این افزودنی ها بیشتر آشنا خواهیم شد.

تجهیزات تولید فیلم های پلی الفینی، شامل فیلم های پلی اتیلنی (PE) و پلی پروپیلنی (PP) شامل چندین غلتک برای هدایت فیلم است. از طرف دیگر بسیاری از فیلم ها پس از تولید در فرایندی موسوم به کانورت، به سایر محصولات بسته بندی مانند لفاف های چند لایه تبدیل می شوند و مجددا از طریق غلتک ها و … به محصول نهایی تبدیل می شوند. در تمامی این مراحل لازم است ضریب اصطکاک فیلم با تجهیزات تولید در حداقل ترین مقدار باشد. مستربچ های اسلیپ به دو گروه اصلی مهاجرت کننده و غیر مهاجرت کننده تقسیم می شوند. افزودنی های اسلیپ مهاجرت کننده که رایج تر نیز هستند، با قرار گیری در فرمولاسیون فیلم تولیدی به دلیل ناسازگاری شیمیایی با پلیمر پایه، به سطح محصول مهاجرت می کنند و ضریب اصطکاک سطح را پایین می آورند. نکته بسیار مهم در مورد این گروه از افزودنی ها این است که باید در غلظت های بالا مورد استفاده قرار بگیرند که بتوانند یک لایه کامل را در سطح تشکیل دهند و به دنبال آن ضریب اصطکاک را کاهش دهند. دما، نوع و درصد استفاده از افزودنی و نوع پلیمر پایه تعیین کننده سرعت مهاجرت و عملکرد افزودنی اسلیپ هستند.

اما گروه غیر مهاجرت کننده که کاربرد بسیار محدودی نیز دارند، پس از تولید فیلم به صورت یک پوشش روی فیلم پایه قرار می گیرند. مهمترین مزیت این گروه عملکرد سریع و کاهش آنی ضریب اصطکاک فیلم و بهبود خواص لغزشی محصول است. هر چند باید توجه داشت قیمت تمام شده این افزودنی ها بالا است و عملیات اعمال آن ها نیز به تجهیزات خاص نیاز دارد. در بخش بعدی با مشخصات بیشتری از افزودنی های اسلیپ آشنا خواهیم شد و ساختارهای شیمیایی آن ها را بررسی خواهیم کرد.

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

17 تیر 1399/0 دیدگاه /در کمک پایدارکننده حرارتی, مقالات/توسط علی ابراهیمی

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.

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.

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

11 تیر 1399/0 دیدگاه /در اخبار, کلروپرن رابر – CR, مقالات/توسط علی ابراهیمی

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.

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.

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.

دنیای پلیمرها چقدر بزرگ است؟

2 تیر 1399/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

گرچه عمر پلیمرها به زحمت به 200 می رسد، اما در همین مدت کم توانسته اند با نرخ رشد بالا، سهم بزرگی از مواد اولیه مصرفی در تولید کالاهای مختلف را از آن خود کنند. هم اکنون پلیمرها در مقایسه با فلزات، به عنوان پر مصرف ترین مواد اولیه در سراسر دنیا، سهم 20 درصدی را بر مبنای وزن و سهمی در حدود 30 درصد را بر مبنای حجمی دارند. در سال 2019 میلادی در سراسر دنیا در حدود 1600 میلیون تن انواع فلز تولید و به مصرف رسید و در همین مدت در حدود 370 میلیون تن نیز پلیمر تولید شد. در این بخش آمار و ارقام کلی مصرف پلیمرها و محل های مصرف آن ها را بررسی خواهیم کرد. برای آشنایی با ابعاد دنیای رنگارنگ پلیمرها دانستن این اعداد لازم است.

پلیمرها از منابع نفتی و گازی، مواد شیمیایی، منابع طبیعی و تجدید پذیر مانند گندم و نشاسته تولید می شوند. پلیمرها از زنجیره های مولکولی بزرگ ( بیش از چند صد هزار واحد) تشکیل می شوند و بر اساس ساختار زنجیره ها در دو گروه زیر قرار می گیرند:

ترموپلاستیک ها
ترموست ها

زنجیره های ترموپلاستیک ها مستقل و جدا از یکدیگر هستند و در ترموست ها این زنجیره ها به یکدیگر متصل هستند و ساختار یکپارچه ایجاد می کنند. با این تفسیر می توان گفت ترموپلاستیک ها قابل شکل دهی مجدد هستند، اما ترموست ها با تبدیل شدن به کالای نهایی ساختار غیر قابل بازگشتی را ایجاد می کنند.

آسیا با 51 درصد، آمریکای شمالی و مرکزی با 18 درصد، اروپا 17 درصد، حوزه خاورمیانه با 7 درصد، آمریکای لاتین و آفریقا با 4 درصد و نهایتا حوزه CIS با 3 درصد در تولید پلیمرها نقش بازی می کنند. ترموست ها در حدود 10 درصد تولید پلیمرها را شامل می شوند و به آن ها الاستومر، رابر یا لاستیک نیز اطلاق می گردد. همچنین نیمی از حجم تولید رابرها را لاستیک طبیعی (Natural Rubber) تشکیل می دهد که از شیره و صمغ درختان در برخی نقاط دنیا مانند مالزی، اندونزی و … بدست می آید. در سال 2018 میلادی حدود 30 میلیون تن انواع رابر در سراسر دنیا به کالاهای مختلف تبدیل شد. از جمله مهمترین رابرهای مورد استفاده در تولید قطعاتی همچون تایر خودرو، شلنگ و کفپوش، ضربه گیرها و … که عموما در صنایع خودروسازی، پزشکی و … به کار می روند، می توان به SBR (Styrene Butadiene Rubber)، سیلیکون، NBR (Nitrile Butadiene Rubber)، PBR (Polybutadiene Rubber)، EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer)، FKM (Fluro Elastomer)، ACM و … اشاره کرد.

اما از رابرها که بگذریم به دنیای بزرگ ترموپلاستیک ها، یا به اختصار پلاستیک ها، می رسیم. هر ساله بیش از 300 میلیون تن انواع پلاستیک در دنیا به مصرف می رسد. بخش اصلی پلاستیک ها را صنعت بسته بندی به مصرف می رساند. این صنعت هر ساله مسئولیت مصرف بیش از 35 درصد پلاستیک ها را بر عهده دارد. پس از بسته بندی، صنعت ساختمان با 20 درصد، خودرو 10 درصد، برق و الکترونیک 6 درصد، لوازم خانگی و شخصی 4 درصد و کشاورزی 3 درصد از پلیمرها را استفاده می کنند. پلی پروپیلن (PP)، پلی اتیلن با دانسیته کم (LLDPE, LDPE)، پلی اتیلن با دانسیته بالا (HDPE)، PVC، پلی یورتان، PET (Polyethylene Terephthalate) و PS (Polystyrene) به ترتیب بیشترین سهم تولید را در بین پلاستیک ها دارند.

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

29 خرداد 1399/0 دیدگاه /در mldpe, مقالات/توسط علی ابراهیمی

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.

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.

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.

دستیابی به فوم های پلیمری با ساختار سلول بسته به کمک میکرواسفر ها

26 خرداد 1399/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

بخش قبلی در مورد فوم های پلیمری و عوامل فوم زا ( لینک زیر) به صورت مختصر صحبت کرد. باید اعتراف کرد که فوم های پلیمری محصولات بسیار پیچیده ای هستند و نکات بسیاری در مورد انتخاب مواد اولیه و شرایط فرایند تولید آن ها وجود دارد که تنها مهندسین حرفه ای و با تجربه از پس آن ها بر می آیند. اما این مقاله تصمیم دارد مقدمه را کوتاه کند و ما را با نسل نوینی از عوامل فوم زا آشنا کند که ساختارهای فومی بی مانندی را در شرایط تولید ساده و قابل کنترل ایجاد می کنند. این عوامل فوم زای نوین میکرواسفر نام دارند.

ایجاد ساختارهای بی نظیر در پلیمرها به کمک عامل فوم زا

میکرواسفر یا میکرو کپسول، ساختار هسته – پوسته ای است که به کمک آن یک مایع فرار هیدروکربنی توسط یک پوسته ترموپلاستیکی پوشش داده شده است. مایع هیدروکربنی دمای جوش پایینی دارد و در حین فرایند شکل دهی با ذوب شدن پوسته ترموپلاستیکی، تبخیر می شود و با فشار ایجاد شده حجم چندین برابری نسبت به حالت اولیه ایجاد شده و ساختار فومی ایجاد می شود. یکی از دغدغه های مهندسین فرایند در تولید فوم های پلیمری، استحکام مذاب پلیمر است. در واقع در مرحله ایجاد سل های فوم، چنانچه استحکام مذاب پلیمر پایین باشد، ساختار فوم به خوبی شکل نمی گیرد. دغدغه دیگر در تولید فوم ها، دستیابی به ساختارهای فومی سلول بسته است. هر چند فوم های سلول باز نیز کاربرد زیادی دارند، اما در کاربردهای مهندسی این فوم های سلول بسته هستند که خواص ارتجاعی و ضربه پذیری بی نظیری را ایجاد می کنند و آن را برای مدت زمان طولانی حفظ می کنند. فناوری میکرواسفر بر خلاف دیگر روش های ایجاد فوم، بسیار کنترل شده است و حتی در پلیمرهای با استحکام مذاب کم نیز می تواند فوم های یکنواخت با ساختار سلول بسته را ایجاد کند.

یکی دیگر از مزیت های میکرواسفرها، امکان تبدیل آن ها به مستربچ های پلیمری است. این ویژگی باعث می شود افزودن این عوامل به پلیمر بدون آلودگی محیطی، با پخش یکنواخت تر و با حداکثر دقت در خوراک دهی انجام شود. معمولا میکرواسفرها به کمک پلیمرهایی مانند EVA و PE مستربچ می شوند. انواع پلیمرها از جمله PE, PP, PVC, PET, TPU, TPE, TPV, PA, PC, PBT، همچنین رزین هایی مانند اپوکسی و فنولیک و نهایتا رابرهایی چون EPDM, NR, SBR می توانند به کمک میکرواسفرها به فوم هایی با ساختار سلول بسته، با سطحی کاملا نرم و یکنواخت تبدیل شوند.

علاوه بر مزایای ذکر شده، میکرواسفرها در مقایسه با عوامل فوم زای عادی، درصد استفاده کمتری نیز دارند. در حین انتخاب مستربچ میکرواسفر بایستی به درصد میکرواسفر موجود در مستربچ، نوع پایه مستربچ، دمای آغاز انبساط میکرواسفر و همچنین حداکثر دمای شکل دهی آن و در نهایت به چگالی میکرواسفر پس از انبساط دقت کرد. امروزه میکرواسفرها در تولید کامپوزیت های چوب – پلاستیک، کاغذ دیواری های سه بعدی، ضربه گیرها، چسب و درزگیرها، روکش های کابل، چرم مصنوعی و زیره کفش کاربرد پیدا کرده اند.