بایگانی‌ها مقالات - صفحه 24 از 32

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

25 بهمن 1398/0 دیدگاه /در روان کننده, مقالات/توسط علی ابراهیمی

یکی از مهمترین افزودنی های مورد استفاده در فرمولاسیون محصولات مختلف PVC، خانواده روان کننده ها یا همان لوبریکنت ها هستند. نام دیگر این خانواده، البته به اشتباه، وکس نیز می باشد. می توان گفت هیچ کاربری برای PVC نمی توان متصور شد که به لوبریکنت نیازی نداشته باشد. در برخی اوقات لوبریکنت ها به صورت ترکیب شده با استابلایزر و به اصطلاح، One pack، به کار می روند و در دیگر موارد به صورت جداگانه به فرمولاسیون اضافه می شوند. با توجه اهمیت انتخاب لوبریکنت مناسب و همچنین متنوع بودن ساختار این گروه از افزودنی های PVC، در سلسله مقالاتی با لوبریکنت ها آشنا خواهیم شد.

مهمترین مزایای استفاده از لوبریکنت ها در کامپاندهای PVC عبارتند از:

افزایش محدوده دمایی فرایند شکل دهی
بهبود فرایند ذوب و ژل شدن PVC
بهبود خواص فیزیکی – مکانیکی محصولات تولیدی
بهبود رفتار چسبندگی به دیواره اکسترودر
بهبود جدا شدن از قالب
کاهش گشتاور و تنش برشی لازم برای اختلاط اجزا
کاهش فشار عملیاتی در فرایند شکل دهی
کاهش ویسکوزیته مذاب
بهبود یکنواختی و اختلاط اجزا
بهبود کیفیت سطح قطعات تولیدی، مانند براقیت
کاهش رسوب افزودنی ها و مشکلات رهایش آن ها (Plate out)
بهبود پایداری ابعادی قطعات و تورم دای
بهبود آب رفتگی و یکنواخت تر شدن آن

همانطور که از لیست بالا بر می آید مشخص است که لوبریکنت ها با اضافه شدن مقدار بسیار کمی به فرمولاسیون مورد نظر، اثرات بسیار مهمی می توانند ایجاد کنند و در حقیقت در مقایسه با دیگر افزودنی ها می توان گفت اثر پروانه ای دارند. به همین دلیل انتخاب مجموعه لوبریکنت ها بسیار مهم است.

همانطور در ابتدا گفته شد در برخی موارد به خانواده لوبریکنت ها به اشتباه وکس نیز اطلاق می شود. اما باید گفت وکس ها خانواده محدودی از لوبریکنت ها هستند و دارای ویژگی های زیر و متمایز با لوبریکنت ها می باشند:

در دمای پایین، برای مثال ۲۰°C قابلیت شکل دهی دارند.
شکننده و جامد هستند.
ساختار بلورین دارند.
کدر یا شفاف هستند، اما درخشنده نیستند.
ویسکوزیته بسیار کمی دارند.

خانواده لوبریکنت ها بسیار بسیار متنوع است و تقریبا می توان گفت هیچ لوبریکنتی را نمی توان یافت که به صورت خالص و از یک پایه شیمیایی و مشابه با نوع دیگر باشد. برای مثال اکثر لوبریکنت ها از منابع طبیعی مانند چربی ها و روغن ها به دست می آیند. بنابراین ساختار آن ها به شدت به منبع استخراج بر می گردد. همچنین در مورد وکس های پلی اتیلن که گروهی از لوبریکنت ها هستند، وزن مولکولی و توزیع آن ها در گونه های مختلف متفاوت است و کمتر می توان دو وکس مشابه پیدا کرد.

مهمترین گروه های روان کننده ها به لحاظ ساختار شیمیایی عبارتند از:

الکل های چرب (Fatty alcohols)، مانند Stearyl alcohol
اسید استرها (Dicarboxylic acid ester)، مانند Distearyl phthalate
اسیدهای چرب (Fatty acid)، مانند اسید استئاریک و Montanic acid
اسید – آمیدها، مانند EBS (Ethylene Bis Stearamide)
صابون های فلزی، مانند کلسیم استئارات، زینک استئارات، منیزیم استئارات
استرها مانند Pentaerythritol adipate stearate
وکس های پلی اتیلن اکسیده شده (Oxidized PE wax)
وکس های پلی اتیلن (PE wax)
پارافین وکس ها (Paraffin wax)

در بخش های بعدی با هریک از گروه ها بیشتر آشنا خواهیم شد.

میزان ژل شدن PVC تعیین کننده خواص قطعات تولیدی

21 بهمن 1398/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

همه می دانیم PVC سومین پلاستیک پر مصرف در سراسر جهان است. اگر قوانین محدوده کننده کاربردهای این پلاستیک به دلیل مسائل زیست محیطی و مخاطرات سلامتی وضع نمی شد، شاید الان PVC پر مصرف ترین پلاستیک دنیا بود. این پلاستیک محبوب نسل های گذشته و البته ارزان قیمت فعلی، فرایند تولید خاص و پیچیده ای دارد. در حقیقت PVC به دلیل مقاومت حرارتی کم و همچنین خاصیت چسبندگی به دیواره ماشین آلات تولید قطعات، فرایند تولید ویژه ای دارد و به افزودنی های خاص در ترکیب خود به منظور دست یابی به خواص فیزیکی – مکانیکی مناسب، نیاز دارد. یکی از مهمترین معیارهای ارزیابی مناسب بودن فرایند شکل دهی PVC، درجه ژل شدن آن است.

در تمامی کاربردهای PVC کیفیت قطعه تولید شده به شدت به نحوه ذوب شدن PVC و اختلاط آن با سایر افزودنی ها و اجزای موجود در فرمولاسیون بستگی دارد. کیفیت فرایند تولید PVC تعیین کننده درجه ژل یا ذوب آن است که این پارامتر به صورت مستقیم کیفیت قطعات تولیدی را تعیین می کند. علاوه بر نوع فرایند شکل دهی (مانند تزریق، اکستروژن لوله، اکستروژن فیلم و …)، دمای عملیات شکل دهی موثرترین پارامتر تعیین کننده درجه ژل شدن PVC است. برای مثال اگر دمای فرایند شکل دهی پایین باشد، میزان ژل شدن PVC کم خواهد بود و همچنین اگر این دما بالا باشد، می تواند منجر به تخریب ساختار PVC و کاهش خواص فیزیکی – مکانیکی آن شود.

به دلیل اهمیت بالای درجه ژل در تعیین خواص قطعات تولیدی بر پایه PVC، امروزه روش های کمی جهت محاسبه این پارامتر توسعه داده شده اند. در ادامه این نوشتار با این روش ها آشنا می شویم، چراکه تعیین درجه ژل PVC می تواند معیاری برای انتخاب افزودنی های مناسب نیز، برای مثال کمک فرایندها، باشد.

روش غوطه وری

این روش مطابق استاندارد ASTM D2152 انجام می شود. به این منظور تکه ای از قطعه تولیدی بدون وارد شدن شوک دمایی، جدا شده و در استون با کیفیت و بدون رطوبت، برای بیست دقیقه قرار داده می شود. پس از پایان آزمون قطعه بایستی عاری از هر گونه نفوذ حلال به بخش های مختلف قطعه و انحلال PVC باشد. در روشی دیگر و بر اساس استاندارد ISO 9852 از حلال دی کلرومتان به جای استون استفاده می شود. در حقیقت قطعه به مدت ۳۰ دقیقه در حلال قرار داده می شود و نبایستی آثاری از حمله دی کلرومتان بر سطوح مختلف قطعه مورد نظر وجود داشته باشد. تصویر زیر نمونه ای از تخریب های حاصل از حلال را نشان می دهد.

استفاده از DSC

روش های ذکر شده در بالا به استفاده از حلال های سمی نیاز دارند، اما به کمک دستگاه پر کاربرد DSC، یا همان گرماسنجی روبشی تفاضلی که ترجمه شده عبارت Differential Scanning Calorimetry است، روشی مطمئن و با قابلیت کمی سازی به منظور محاسبه درجه ژل PVC پس از فرایند تولید توسعه داده شده است. در این روش مقدار بسیار کمی از قطعه مورد نظر در دستگاه DSC از دمای اتاق تا ۲۴۰ °C با نرخ حرارت دهی ۲۰ °C/min حرارت داده می شود. در حقیقت باید گفت دستگاه DSC می تواند میزان بلورچه یا همان کریستال های ناشی از فرایند ذوب و همچنین بخشی از ساختار که در فرایند تولید ذوب یا ژل نشده است را مشخص کند. به این ترتیب می توان درجه ژل PVC را تعیین کرد. همانطور که در نمودار حاصل از DSC در شکل زیر دیده می شود، بخش A مربوط به قسمت های ذوب شده در فرایند تولید و بخش B جزئی از ساختار است که به صورت ژل نشده باقی مانده است. درجه ژل نیز بر اساس فرمول ارائه شده در زیر محاسبه می شود.

فرمول محاسبه درجه ژل:

تعیین دمای مناسب شکل دهی و دست یابی به میزان ژل بالا در قطعات PVC تعیین کننده کیفیت محصولات تولیدی و خواص فیزیکی – مکانیکی آن است.

حمل و نقل ایمن کالاها به کمک فناوری بسته بندی استرچ هود

18 بهمن 1398/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

بسته بندی های ثانویه مجموعه ابزار آلات بسته بندی، مانند کارتن، پالت و فیلم های پلیمری هستند که به منظور حفاظت فیزیکی بیشتر از کالای مورد نظر، به خصوص در مراحل حمل و نقل ترانزیتی، مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مهمترین نهاده های مورد استفاده در بسته بندی های ثانویه مجموعه پالت و فیلم های پلیمری هستند. در حقیقت پالت های چوبی، فلزی یا پلاستیکی پس از قرار گرفتن کالاهای مورد نظر با فیلم های پلیمری پوشانده می شوند و از این طریق از سقوط کالاها جلوگیری می شود و حفاظت صد در صدی کالای مورد نظر تا مقصد نهایی تضمین می شود. فیلم های پلیمری تحت عنوان فیلم های شرینک و استرچ در بسته بندی های امروزی کاربرد فراوانی پیدا کرده اند. اما این مقاله نسل جدیدتر این بسته بندی ها را تحت عنوان استرچ هود (Stretch Hood) بررسی خواهد کرد.

در حقیقت استرچ هود فیلم بسته بندی است که به صورت یک کلاه روی کالای چیده شده روی پالت، به کمک دستگاه های مخصوص کشیده می شود. امروزه این فناوری کاربرد فراوانی در بسته بندی کالاهای مختلف مانند کیسه های سیمان، مواد پلیمری، کاشی و سرامیک، بتن و بطری های نوشیدنی و … پیدا کرده است. استرچ هود فیلم پلیمری چند لایه با خواص ویژه است که در مقایسه با فناوری های قدیمی تر، مانند استرچ رپ (Stretch Wrap) و شرینک هود (Shrink hood)، سرعت اعمال بسیار بالا، استفاده کمتر از فیلم های پلاستیکی و ایمنی بالاتری دارد. برای مثال یک دستگاه استرچ هود قادر است در هر ساعت بالغ بر ۱۰۰ عدد پالت را بسته بندی کند، این عدد برای فناوری استرچ رپ تنها ۶۰ عدد است. همچنین هر رل فیلم استرچ هود برای بسته بندی حدود ۱۰۰۰ عدد پالت کافی است، باید ذکر کرد که هر رل فیلم استرچ رپ تنها برای ۱۵۰ پالت کفایت می کند. مزیت مهم دیگر استرچ هودها در مقایسه با دیگر فناوری هایی چون استرچ رپ، یکپارچه بودن بسته بندی های مبتنی بر آن ها است. در حقیقت استرچ هودها یک تکه هستند و بر خلاف استرچ رپ ها قسمت فوقانی پالت را نیز می پوشانند و در برابر باران و آلودگی های محیطی محافظت بسیار خوبی از کالا دارند.

در این فناوری فیلم پلیمری تولید شده ابتدا در دستگاه مخصوص اعمال استرچ هود قرار می گیرد، به اندازه لازم برای پوشش دهی کالا برش می خورد و قسمت بالایی فیلم دوخت حرارتی می خورد. سپس این فیلم که به صورت کلاه درآمده است به کمک بازوهای دستگاه بسته بندی کشیده می شود و روی کالا و تا انتهای پالت قرار می گیرد. در مرحله نهایی فیلم کشیده شده توسط بازوهای دستگاه رها می شود و به دلیل خواص الاستیک و کشسانی فوق العاده، متناسب با حجم کالای قرار گرفته روی پالت، جذب کالا می شود. در حقیقت می توان گفت ابعاد فیلم مورد استفاده برای پوشش پالت کمتر از اندازه اصلی پالت و کالاهای قرار گرفته روی آن است و به کمک خواص کشسانی و الاستیک فیلم است که عملیات بسته بندی صورت می گیرد.

در بخش های بعدی این نوشتار با ساختار و انواع فیلم های مورد استفاده در فناوری استرچ هود به صورت کامل آشنا خواهیم شد.

PBT، پلی بوتیلن ترفتالات، ترموپلاستیک مهندسی پر مصرف در صنایع برق و الکترونیک

14 بهمن 1398/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

دومین پلی استر پر مصرف پس از (PET (Polyethylene Terephthalate، پلی بوتیلن ترفتالات است. پلی بوتیلن ترفتالات یا (PBT (Polybutylene Terephthalate، ترموپلاستیک مهندسی نیمه بلورین است که مقاومت بینظیری در برابر حلال ها، آبرفتگی بسیار کم (Shrinkage)، پایداری فوق العاده ابعادی، سایش بسیار ناچیز و مقاومت حرارتی مثال زدنی تا دماهای ۱۵۰ °C دارد. همچنین باید گفت PBT به کمک افزودنی های خاص امکان تولید در گریدهای ضد اشتعال را دارد و با اضافه شدن الیاف شیشه به این پلیمر پایداری حرارتی آن تا دمای ۲۰۰ °C افزایش می یابد. PBT به صورت ذاتی مقاومت معمولی در برابر اشعه فرابنفش دارد و برای افزایش پایداری آن در برابر نور خورشید بایستی افزودنی های ویژه به آن اضافه شوند. تمامی ویژگی های ذکر شده در بالا منجر به توسعه کاربردهای PBT، بخصوص در صنایع برقی و الکترونیکی، به دلیل مقاومت دی الکتریک بسیار بالای آن، شده است که در ادامه با آن ها بیشتر آشنا خواهیم شد.

اولین بار صنایع شیمیایی سلطنیتی بریتانیا، ICI، PBT را تولید کرد. باید گفت PBT بسیار مشابه با PET است و تنها قدری سفتی کمتر و مقاومت ضربه بالاتری دارد. در حال حاضر PBT به دلیل سهولت فرایند پذیری، پایداری حرارتی بسیار خوب تا دماهای ۲۰۰°C و قیمت منطقی کاربردهای ویژه ای در حوزه های زیر پیدا کرده است:

قاب دستگاه های الکترونیکی، برقی و پزشکی
هوزینگ چراغ های خودرو و ساختمان، به خصوص لامپ های LED
سایر قطعات خودرو مانند قاب آینه بغل، دستگیره در، جعبه فیوز، برخی اجزای سیستم سوخت و استارت
کانکتور، سوکت و فیوزها
الیاف و پوشاک
برخی کیبوردهای کامپیوتر
کاور و قطعات جت اسکی و کفش و بردهای اسکی

مهمترین مزیت PBT در کاربری های برقی – الکترونیکی، عدم جذب آب توسط این ترموپلاستیک مهندسی و ثابت بودن خواص الکتریکی آن در حضور درصدهای مختلف رطوبت است. یکی از کاربردهای مهم این روزهای PBT استفاده از آن در جایگزینی فلزات در قطعات مختلف است. در حقیقت PBT با خزش بسیار کم، مقاومت سایشی فوق العاده بالا، پایداری حرارتی مناسب و قیمت معقول گزینه مناسبی برای جایگزینی فلزات است.

یکی دیگر از کاربردهای مهم PBT استفاده از آن در کامپاندینگ و بهبود خواص پلیمرها به کمک آلیاژسازی است. برای مثال پلی کربنات، PC، به منظور افزایش مقاومت ضربه به PBT اضافه می شود و در عین حال PBT می تواند مقاومت PC را در برابر حلال های مختلف افزایش دهد. همچنین برای افزایش مدول PBT از آلیاژسازی آن با PET استفاده می شود.

در فرایند تولید PBT مواد شیمایی چون ترفتالیک اسید، دی متیل ترفتالات و بوتان دی ال از خوراک پتروشیمی ها تهیه می شوند و از واکنش پلیمریزاسیون آن ها PBT حاصل می شود. ساختار این پلیمر در شکل زیر دیده می شود.

از جمله مهمترین تولید کنندگان PBT می توان به پتروشیمی های معظم زیر به همراه برند تجاری محصولات آن ها اشاره کرد:

BASF, Ultradur
Bluestar, Bluestar PBT
Dupont, Crastin
Lanxess, Pocan
Mitsubishi, Novaduran
Sabic, Lubricomp, Valox, LNP
Polyram, Ramster

ECO رابری با خواص فوق العاده تر نسبت به NBR

11 بهمن 1398/0 دیدگاه /در اپی کلرو هیدرین رابر ( ECO ), مقالات/توسط علی ابراهیمی

(Epichlorohydrin Rubber (ECO، اپی کلروهیدرین، رابری سنتزی و حاصل از همو پلیمریزاسیون یا کوپلیمریزاسیون کلرومتیل اکسیران (Chloromethyloxirane) یا همان اپی کلروهیدرین (Epichlorohydrin)، و اکسیران (Oxirane) یا همان اتیلن اکساید (Ethylene Oxide) است. این رابر شدیدا مشابه NBR است و در حقیقت می توان گفت نسخه ی بهبود داده شده NBR است. برای مثال مقاومت حرارتی، پایداری در برابر ازون و انعطافپذیری بیشتری در دماهای پایین در مقایسه با NBR دارد. مقاومت در برابر ازون ECO بدون نیاز به اضافه شدن افزودنی های آنتی ازون به اندازه کامپاندهای رابری است که حاوی افزودنی های آنتی ازون هستند. از جمله دیگر ویژگی های ECO می توان به نفوذپذیری ناچیز در برابر گازهای مختلف، (برای مثال نفوذپذیری Epichlorohydrin Rubbe در برابر هوا از رابر بیوتیل که پرچم دار رابرهای نفوذناپذیر در برابر هوا است، نیز کمتر است)، پایداری بینظیر در برابر شرایط جوی، مانایی فشاری کم، مقاومت عالی در برابر روغن ها اشاره کرد و همچنین در برابر هیدروژن پروکساید و حلال های آلکالی نیز پایدار است. ساختار این رابر فوق العاده در تصویر زیر دیده می شود:

شاید مهمترین ایراد وارد بر اپی کلروهیدرین را بتوان در مقاوم کم آن در برابر حلال های قطبی چون الکل، آمین، استر، کتون، روغن های هیدرولیک و اسیدها دید و همچنین باید گفت مقاومت در برابر سایش این رابر کم است. بیشترین کاربرد اپی کلروهیدرین در صنایع خودروسازی و برای تولید طیف گسترده ای از واشرها، شلنگ ها، اورینگ، گسکت و تسمه ها است. همچنین Epichlorohydrin Rubbe در فرمولاسیون برخی از چسب ها نیز به کار می رود. ECO مقاومت بسیار خوبی در برابر سوخت های مختلف دارد، برای مثال مقاومت ECO در مقابل سوخت نوع C برابر با یک NBR حاوی ۵۰ درصد منومر آکریلونیتریل است.

مقاومت حرارتی خوب این رابر باعث استفاده گسترده از آن در تولید داکت و کانال های هوا و اگزوز در خودرو شده است. همچنین به دلیل مقاومت خوب ECO در برابر سوخت هایی چون بنزین و گازوئیل و همچنین قیمت به صرفه آن، در تولید شلنگ های سوخت خودرویی مورد استفاده قرار می گیرد. برای مثال مطابق تصاویر زیر ECO در تولید کانال های هوا و همچنین لایه هایی از اپی کلروهیدرین در شلنگ های چندلایه سوخت به کار می رود.

باید اضافه کرد که ضریب بالای اتلاف الکتریسیته ECO این رابر را به انتخاب اول مهندسی مواد برای روکش دهی غلتک های پرینترها کرده است.

مهمترین کمپانی های صاحب نام در تولید اپی کلروهیدرین کمپانی های زئون (Zeon) و اساکا سودا (Osaka Soda) هستند. همانگونه که در ابتدا اشاره شد گریدهای مختلف ECO را می توان در سه گروه مهم ECO-H، به عنوان همو پلیمرها، ECO-C، به عنوان کوپلیمرها و بالاخره ECO-T به عنوان تر پلیمرها قرار داد. هر کدام از گونه های مختلف ECO خواص ویژه و خاصی دارند و به صورت تنها یا آلیاژ شده با سایر گریدها استفاده می شوند. انتخاب گرید مناسب بایستی بر اساس الزامات کاربری نهایی انجام پذیرد. برای مثال ECO های هموپلیمر مانایی فشاری بهتر و در مقابل ECO های کوپلیمر ازدیاد طول در نقطه پارگی بیشتری دارند. همچنین می توان ECO را به صورت آلیاژ شده با سایر رابرها به منظور ارتقای خواص حرارتی رابر مورد نظر کامپاند و قطعات مورد نظر را تولید کرد.

جلوگیری از تجمع گرد و غبار روی سطح پوشش گلخانه

9 بهمن 1398/0 دیدگاه /در افزودنی های فیلم کشاورزی, مقالات/توسط علی ابراهیمی

واقعیت این است که در ابتدای این نوشتار نیز باید بگوییم نایلون گلخانه یا همان پوشش گلخانه یک محصول فوق مهندسی است! این بخش در ارتباط با یکی از ویژگی های لازم و مهم در نایلون های گلخانه ای صحبت خواهد کرد. اگر تا کنون در ارتباط با این محصول به اندازه کافی مطالعه نکرده اید به لینک های زیر مراجعه کنید:

این روزها بسیاری از مناطق جغرافیایی مختلف در ایران با اثرات پدیده گرد و غبار به خوبی آشنا هستند. علاوه بر آسیب های معمول ناشی از گرد و غبار مانند ایجاد مشکلات تنفسی برای شهروندان، این گرد و غبارها یکی از دردسرهای اصلی برای صاحبان گلخانه های بزرگ هستند. در حقیقت در زمان کاربری پوشش های گلخانه، در اثر وزش باد تجمع الکتریسیته ساکن در سطح نایلون رخ می دهد و این عامل منجر به جذب گرد و غبار محیط بر روی سطح بیرونی نایلون گلخانه خواهد شد.

با جمع شدن گرد و غبار در سطح بیرونی پوشش گلخانه، عبور پذیری نور این پوشش ها تا ۴۰ درصد می تواند کاهش پیدا کند و این نکته مستقیما منجر به کاهش راندمان تولید و کیفیت محصولات تحت کشت خواهد شد. همچنین وجود گرد و غبار می تواند سطح پوشش را تخریب کند و از طول عمر سرویس دهی آن بکاهد. به همین منظور گلخانه داران به جهت بازیابی عبور پذیری نور پوشش گلخانه خود، در مقاطع زمانی مختلف مجبور به شستشوی سطح پوشش با آب هستند.

وجود پلیمرهای خاص، مانند (EVA (Ethylene Vinyl Acetate نیز می تواند تجمع الکتریسیته ساکن و به دنبال آن چسبیدن گرد و غبار به سطح نایلون گلخانه را افزایش دهد. از آنجاییکه شستشوی مداوم نایلون گلخانه وقت گیر است و همچنین باعث آسیب به سطح نایلون می شود، چند سالی است راه حل مناسب تری برای جلوگیری از تجمع گرد و غبار در سطح نایلون گلخانه توسعه داده شده است.

در حقیقت گونه خاصی از افزودنی ها به ترکیب نایلون در حین تولید اضافه می شوند و می توانند میزان تجمع گرد و غبار را کاهش دهند. این افزودنی ها آنتی استاتیک (Anti-static) نام دارند و به منظور ایجاد سهولت و افزایش دقت در خوراک دهی و اضافه شدن به فرمولاسیون پوشش تولیدی، به صورت مستربچ تولید و توسط تولید کنندگان پوشش های گلخانه به مصرف می رسند. مستربچ های آنتی استاتیک حاوی مقدار بسیار زیادی افزودنی های افزایش دهنده رسانایی الکتریکی پوشش گلخانه هستند و در زمان کاربری با مهاجرت خود به سطح پوشش گلخانه منجر به کاهش تجمع گرد و غبار و بهبود عبور پذیری نور پوشش می شوند. رطوبت نسبی محیط کاربری پوشش برای عملکرد صحیح افزودنی های آنتی استاتیک بسیار مهم است و در حین انتخاب مستربچ بایستی مد نظر قرار گیرد.

باید اضافه کرد که تنها لازم است مستربچ های آنتی استاتیک در لایه های خارجی پوشش های گلخانه قرار گیرند. برای مثال این مستربچ ها تنها در یک لایه ۵ µm سطح بیرونی اضافه می شوند و درصد استفاده حدود ۱۵ تا ۳۰ درصد در این لایه دارند. باید اشاره کرد این مستربچ ها نباید تداخلی با افزودنی های پایدارکننده در برابر نور فرابنفش ایجاد کنند.

مقررات زیست محیطی، تعیین کننده اندازه بازار پایدارکننده های حرارتی PVC

8 بهمن 1398/0 دیدگاه /در استابلایزر, مقالات/توسط علی ابراهیمی

در بخش قبلی این مقاله با انواع پایدارکننده حرارتی PVC ( یا استابلایزر حرارتی) و مکانیزم عملکرد آن ها آشنا شدیم.

می توان گفت PVC تمام مزایای یک پلاستیک ارزان قیمت را، از جمله سفتی و سختی خوب در دمای اتاق ( برای انواع سخت) و همچنین نرمی و انعطافپذیری ( در مورد انواع نرم)، مقاومت شیمیایی خوب در برابر بسیار از حلال ها، پایداری ابعادی، جوش پذیری، مقاومت در برابر شرایط جوی و هوازدگی، امکان تولید قطعات شفاف، امکان استفاده در کاربری های در تماس با مواد غذایی، پایداری خوب در برابر شعله و آتش و … دارد. همچنین طیف گسترده ای از افزودنی های مختلف نیز برای این پلاستیک توسعه داده شده اند و به کمک آن ها می توان فرایند تولید PVC را بهینه کرد ( مانند افزودنی های کمک فرایند و پایدارکننده های حرارتی)، یا خواص ویژه ای را در قطعه نهایی ایجاد کرد.

یکی از مهمترین افزودنی های PVC خانواده پایدارکننده های حرارتی این پلاستیک هستند. این بخش وضعیت مصرف مهمترین گروه های پایدارکننده حرارتی را بررسی می کند. می توان گفت در حال حاضر چهار گروه مهم از پایدار کننده های حرارتی بیشترین سهم استفاده را در بین انواع مختلف دارند:

پایدارکننده های سربی
پایدارکننده های کلسیم/ روی (Ca.Zn)
پایدارکننده های باریم/ روی (Ba.Zn)
پایدارکننده های پایه قلع (Organotin)

می توان گفت گروه پنجم لیست بالا پایدارکننده های حرارتی پایه کادمیوم (Cd) مانند باریم/ کادمیم (Ba.Cd)، باریم/ کادمیم/ روی (Ba.Cd.Zn) و حتی باریم/ کادمیم/ سرب هستند که امروزه مصرف محدودی دارند. هر چند در کشورهای در حال توسعه و حتی ایران نیز پایدارکننده های حرارتی پایه کادمیم همچنان مورد توجه هستند. هم اکنون از نگاه جهانی اندازه بازار هر گروه از پایدارکننده ها و با صرفنظر از گروه کادمیوم به قرار نمودار زیر است:

الگوی مصرف پایدارکننده های حرارتی در کشورهای مختلف دنیا متفاوت نیز هست. برای مثال کشورهای عضو اتحادیه اروپا در سال ۲۰۰۰ میلادی تصمیم گرفتند نیمی از پایدارکننده های سربی را تا سال ۲۰۱۰ میلادی با انواع کلسیم/ روی جایگزین کنند و پایدارکننده های حاوی کادمیوم را کاملا حذف کنند. جدول زیر نتیجه تلاش های کشورهای اتحادیه اروپا را نشان می دهد. همانطور که در جدول دیده می شود، مصرف پایدارکننده های حرارتی کلسیم/ روی رشد قابل توجه پیدا کرده است.

موتور محرک ایجاد تغییر در میزان مصرف پایدارکننده ها قوانین محدود کننده زیست محیطی بوده است. برای مثال در سال ۱۹۹۵ میلادی، آژانس حفاظت محیط زیست سوئد ترکیبات حاوی روی را نیز در فهرست مواد شیمیایی مضر برای اکوسیستم های شامل آب قرار داد. در مورد سایر پایدارکننده ها از جمله کلسیم و ترکیبات قلع محدودیت زیست محیطی خاصی وجود ندارد.

پس از اتحادیه اروپا، کشورهای منطقه آمریکای شمالی اقدامات موثری در حوزه محدود سازی مصرف پایدارکننده های حرارتی پایه سرب و کادمیوم انجام داده اند. می توان گفت تمرکز فعلی کشورهای دغدغه مند در حوزه محیط زیست جایگزینی پایدارکننده های سربی و حاوی کادمیوم با انواع کلسیمی و پایه قلع است.

جلوگیری از چسبیدن لایه های مجاور فیلم های پلی الفینی به کمک مستربچ های آنتی بلاک

3 بهمن 1398/0 دیدگاه /در فیلم پلی اتیلن, مقالات/توسط علی ابراهیمی

فیلم های پلی الفینی، مانند فیلم های پلی اتیلنی و پلی پروپیلنی، به صورت رل های چند تا چند صد کیلوگرمی به کمک فرایندهای فیلم دمشی (Film Blowing) و ریخته گری (Casting) تولید می شوند و سپس در واحدهای کانورتینگ به انواع لفاف و بسته بندی های تک لایه، چندلایه و چاپ شده تبدیل می شوند. یکی از بزرگترین مشکلاتی که در حین باز کردن رل ها یا بسته بندی های تولید شده از این فیلم ها پیش می آید، نیاز به اعمال نیروی زیاد برای باز کردن رل و بسته بندی، و همچنین چسبیدن لایه های مجاور به یکدیگر است. این اتفاق در اصطلاح بلاکینگ (Blocking) نام دارد و در حقیقت میزان نیروی لازم برای جدا کردن دو لایه فیلم که روی یکدیگر قرار دارند را نشان می دهد. طبیعی است از نظر تجربه کاربری بایستی فیلم های رل شده، به صورت تیوب و همچنین بسته بندی، بایستی با کمترین نیروی لازم و به راحتی باز شوند. به همین منظور در حین تولید فیلم های پلی الفینی و به خصوص در فرایند فیلم دمشی و تولید به صورت تیوب، از مستربچ آنتی بلاک استفاده می شود.

افزودنی های آنتی بلاک به منظور سهولت در خوراک دهی حین تولید فیلم به صورت مستربچ به فرمولاسیون تولید اضافه می شوند. انتخاب پایه مستربچ این افزودنی ها به منظور جلوگیری از کاهش خواص فیزیکی – مکانیکی فیلم تولیدی بایستی با نهایت دقت صورت گیرد و معمولا مشابه گریدهای پلیمری مورد استفاده در تولید فیلم ها انتخاب می شود. همچنین کیفیت مستربچ تولیدی تعیین کننده میزان پخش افزودنی های آنتی بلاک و در نتیجه عملکرد این افزودنی ها در فیلم تولیدی است. اما افزودنی ها آنتی بلاک از لحاظ ساختار شیمیایی در دو گروه افزودنی های آلی و معدنی قرار می گیرند. امروزه آنتی بلاک های معدنی بیشترین کاربرد را در بین سایر گروه ها دارند. این افزودنی ها پس از تولید فیلم به سطح آن مهاجرت می کنند و یک الگوی زبری در مقیاس میکرومتر تشکیل می دهند و بدین ترتیب از چسبیدن لایه ها به یکدیگر جلوگیری می کنند. شکل زیر به صورت شماتیک این پدیده را نشان می دهد:

آنتی بلاک های آلی، مانند آمیدهای چرب، کاربرد کمتری دارند و قیمت بالاتری نیز دارند. به همین دلیل تمرکز بیشتر بر آنتی بلاک های معدنی است. مهمترین شاخصه آنتی بلاک های معدنی خنثی بودن ساختار شیمیایی و نداشتن بر همکنش با پلیمر و دیگر افزودنی های موجود در آن، و همچنین اندازه ذرات آن ها است. اندازه ذرات افزودنی های آنتی بلاک مستقیما بر خواص نوری فیلم تولیدی، مانند کدری، اثر گذار است.

هر چند آنتی بلاک ها در فیلم های پلی الفینی بیشترین کاربرد را دارند، اما امروزه برخی از گریدها برای دیگر فیلم های مورد استفاده در بسته بندی مانند فیلم های PET, PVC و PA نیز توسعه داده شده اند. غلظت استفاده از افزودنی های آنتی بلاک در حدود ۲۰۰۰ تا ppm5000، با توجه به پایه شیمیایی افزودنی است. از جمله مهمترین آنتی بلاک های توسعه داده شده می توان به خانواده های سیلیکا، تالک، متیل متااکریلات (MMA) اشاره کرد.

نگاهی به آخرین فناوری های رابری در صنعت خودرو

30 دی 1398/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

پیشرفت فناوری تولید رابرهای مختلف و استفاده از منومرهای مختلف در پیکره رابرها، سرنوشت جدیدی را برای قطعات رابری مورد مصرف در تولید قطعات خودرویی رقم زده است. به صورت متوسط حدود ۶۰ درصد رابرها در تولید تایر خودرو و ۴۰ درصد باقیمانده در تولید قطعات رابری مورد مصرف در بخش های مختلف یک خودرو به کار می روند. در شرایط تولید سالم و بهینه، به صورت متوسط ۶ درصد بهای تمام شده هر خودرو مربوط به قطعات رابری استفاده شده در آن است و وزن این قطعات در خودروهای سواری به حدود ۵۰ کیلوگرم می رسد. البته این وزن با صرفنظر کردن از تایرها با وزن حدودی ۴۰ کیلوگرم است.

بر اساس خواص کلیدی مورد نیاز در قطعات رابری یک خودرو از رابرهای زیر استفاده می شود:

جذب ضربات: NBR (Nitrile Butadiene Rubber) یا IRR (Butyl rubber)
مقاومت در برابر خستگی مکانیکی: NR (Natural Rubber)
مقاومت حرارتی: SBR (Styrene Butadiene Rubber)
مقاومت در برابر روغن: NBR
تسمه ها: CR (Chloroprene Rubber) یا HNBR (Halogenated NBR)
مقاومت به دمای بالا: EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer)
مقاومت به سوخت: لایه داخلی NBR یا FKM (Fluorocarbon rubber) و لایه خارجی CR، CSM (Chlorosulfonated polyethylene) یا ECO (Epichlohydrin Rubber)

EPDM, CR, NBR, ACM, FKM, CSM, ECO تعیین کننده آینده قطعات رابری مورد استفاده در تولید خودروها هستند. پیشرفت در حوزه توسعه کاتالیست های مورد استفاده در تولید این رابرها منجر به ظهور تعداد بیشماری گرید با خواص ویژه و پیشرفت فناوری های رابری شده است. برای مثال با توسعه کاتالیست های متالوسنی گونه های جدید EPDM با توزیع جرم مولکولی ویژه تولید شده اند که این گریدها خواص مکانیکی فوق العاده ای در مقایسه با گریدهای عادی نشان می دهند. همین نکته منجر شده است در سال های اخیر EPDM در تولید تسمه های مختلف جایگزین CR شود. همچنین به کمک کاتالیست های نوین امکان پلیمریزاسیون EPDM با منومرهای منعطف مانند بوتادی ان نیز مهیا شده و گریدهای جدید با دمای کاربری بسیار پایین نیز تولید شده اند. حدود نیمی از EPDM ها تولیدی در صنعت خودرو به مصرف می رسند و با تجاری سازی گریدهای جدید این مقدار بیشتر نیز خواهد شد. بیشترین مصرف EPDM تولید گسکت های درب و پنجره خودرو است و در هر خودرو حدود ۴۰ متر گسکت به کار می رود. در مورد CR می توان گفت توسعه دهنده این رابر صنایع کفش هستند. چرا که بیشترین کاربرد این رابر در تولید چسب های مورد استفاده در صنایع کفش است. اما در صنعت خودرو نیز کوپلیمرهای جدید CR با رابرهای اکریلیکی به منظور افزایش مقاومت حرارتی CR در حال توسعه هستند. کوپلیمرهای اکریلیکی ویژه تولید گریدهای جدیدی از ACM را مناسب برای موتورهای با دمای احتراق ممکن کرده اند. در مورد NBR نیز می توان گفت استفاده از این رابر برای تولید شلنگ های مختلف سوخت در حال جایگزینی با سایر رابرها مانند FKM, ECO, CSM است. اما گریدهای تخصصی مانند انواع کربوکسیله شده و اشباع شده برای تولید واشر و اورینگ های تخصصی در حال توسعه هستند.

هر چند در برخی از کاربری ها گونه های جدید TPV و TPE جایگزین رابرها شده اند، اما با توجه به خواص کلیدی رابرهایی چون NBR, FKM, ACM, … جایگزینی کامل آن ها با محدودیت هایی روبرو است و همچنان رابرها یکی از پیشران های فناوری های پلیمری در تولید قطعات خودرو هستند.

مهندسی معماری زنجیره های EPDM به کمک کاتالیست های متالوسنی

26 دی 1398/0 دیدگاه /در EPDM, مقالات/توسط علی ابراهیمی

صنعت خودرو حدود ۴۵ درصد EPDM های تولیدی را به مصرف می رساند و در مقام های بعدی کاربرد اصلاح ویسکوزیته روغن، اصلاح خواص پلیمرها، ژئوممبران و روکش سیم و کابل مهمترین صنایعی هستند که EPDM را به عنوان ماده اولیه به مصرف می رسانند. با توسعه کاتالیست های متالوسنی در دهه هشتاد میلادی امکان تولید پلیمرهای الفینی با ریزساختار مهندسی مهیا شد. در ادامه از کاتالیست های متالوسنی در تولید EPDM نیز استفاده شد و نسل نوین این پلیمر، موسوم به EPDM های متالوسنی، تولید شدند.

امروزه بهره وری تولید در صنایع مختلف به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای تولید مورد توجه قرار می گیرد. یکی از شاخص های مهم بهره وری مناسب، بازدهی بالا در فرایند تولید است. برای مثال افزایش نرخ تولید، افزایش کیفیت قطعات تولیدی و کاهش میزان ضایعات همگی می توانند بازدهی بالایی را در تولید به ثبت برسانند. پلیمرهای تولید شده با کاتالیست های متالوسنی به لطف امکان کنترل ریزساختار به کمک این کاتالیست ها، می توانند در کاهش ضایعات تولید، افزایش نرخ تولید و بهبود خواص قطعات تولیدی نقش بسزائی داشته باشند. این بخش مهمترین مزایای EPDM های متالوسنی را برمی شمارد.

مهمترین تفاوت کاتالیست های متالوسنی با انواع دیگر مانند کاتالیست ها، مانند خانواده زیگلر ناتا، عدم نیاز به افزودنی های خنثی ساز پلیمریزاسیون و همچنین امکان ایجاد توالی های منظم از منومر و کومنومرها در پلیمرهایی مانند EPDM است. از آنجاییکه در فرایند پلیمریزاسیون به کمک کاتالیست های متالوسنی به افزودنی های خنثی ساز نیاز نیست، بنابراین مرحله خنثی سازی بقایای کاتالیست ( فرایند Deashing) از مراحل تولید EPDM متالوسنی حذف می شود. با این کار علاوه بر افزایش سرعت تولید می توان EPDM تولیدی را مستقیما به اکسترودرهای گرانول ساز انتقال داد و گریدهای EPDM گرانول را نیز تولید کرد. (در حالت عادی EPDM به صورت فله (Bale) است.) از طرف دیگر در فرایند Deashing اکسیژن موجود در محیط فرایند منجر به تخریب زنجیره های EPDM و ایجاد ژل در ساختار آن می شود و بنابراین با حذف این فرایند میزان ژل موجود در ساختار EPDM متالوسنی کمتر می شود و بنابراین سطح قطعات تولیدی یکنواخت تر با کیفیت بهتری خواهد بود.

از جمله دیگر مزایای EPDM های متالوسنی، توزیع یکنواخت تر جرم مولکولی در آن ها است. این ویژگی موجب می شود خواص مکانیکی گرید تولیدی در مقایسه با انواع تولید شده با کاتالیست های زیگلر ناتا برتر باشد و برای مثال استحکام مکانیکی بالاتری در قطعه نهایی ایجاد شود. EPDM های متالوسنی مقدار کلر کمتری از فرایند پلیمریزاسیون در ساختار خود دارند و بنابراین پایداری بهتری در برابر شرایط جوی و هوازدگی در مقایسه با EPDM های تولیدی با کاتالیست های زیگلر ناتا از خود نشان می دهند.

لازم به ذکر است که امکان ایجاد فرایند پخت گوگردی در EPDM ها با حضور منومر سوم ( معمولا منومر سوم Ethylidene Norbornene (ENB) است) فراهم میشود. غلظت منومر سوم و نحوه توزیع آن در سراسر ساختار EPDM تعیین کننده کیفیت و سرعت فرایند پخت و خواص مکانیکی قطعه نهایی است. کاتالیست های متالوسنی امکان توزیع یکنواخت منومر سوم را در ساختار EPDM مهیا می کنند.