پلیمرها، مبدع موکت های عایق صوت خودرو

وجود صداهای مزاحم در کابین خودرو از جمله موارد آزار دهنده سرنشینان و به خصوص راننده خودرو است. بخشی از این صداها مربوط به منابع صوتی بیرون از خودرو، بخشی مربوط به مجموعه قوای محرکه موتور خودرو و در نهایت سهم کوچکی مربوط به کیفیت ادوات و قطعات استفاده شده در تولید خودرو است. اگر کابین خودرو در برابر منابع صوتی بیرون خودرو، مانند صدای ترافیک، وزش باد و دیگر صداهای پیرامونی، و همچنین صدای تولیدی قوای محرکه خودرو، به خوبی عایق سازی شود، آرامش کافی در کابین خودرو برای سرنشینان خودرو فراهم خواهد شد. از این رو گروه مهمی از عایق های صوتی در تولید یک خودرو در بخش های مختلف کابین و بدنه خودرو استفاده می شود. دو گروه اصلی عایق های صوت عبارتند از:

  • شیشه های عایق
  • موکت های عایق

شیشه های عایق در برابر صدا نسل جدیدتر عایق های صوتی هستند، اما موکت های عایق سابقه کاربرد طولانی در تولید خودروها دارند. موکت های عایق صوت خودرویی ترجمه شده عبارت Sound deadener mats هستند و در بخش های مختلف یک خودرو شامل کف، سقف و ستون های کابین، طاقچه عقب، درب ها، حد فاصل داشبورد و موتور، کاپوت و صندوق عقب مطابق تصاویر زیر به کار می روند.

عایق صوت خودرو

عایق صوت خودرو

موکت های عایق صوت خودرویی انواع مختلفی را شامل می شوند. پلیمرها پایه اصلی این محصولات هستند و از نظر ساختار فیزیکی این محصولات می توانند در شکل های فومی و عادی باشند. عایق های صوت فومی معمولا از سه بخش اصلی زیر تشکیل می شوند:

  • لایه زیرین ( به منظور ایجاد بستری برای نگهداری فوم)
  • لایه میانی – فوم ( این لایه معمولا از فوم های پلی یورتانی به منظور ایجاد لایه عایق صوت تشکیل می شود)
  • لایه رویی ( به منظور ایجاد لایه ای برای محافظت از فوم و ایجاد زیبایی بصری برای مجموعه عایق)

پنل عایق صوت خودرو

 

از جمله مهمترین عایق های صوتی که حاوی لایه فوم هستند می توان به طاقچه عقب خودروها اشاره کرد.

اما عایق های عادی و عاری از فوم، حاوی پر کننده های معدنی به جهت افزایش دانسیته محصول و  ایحاد خواص نفوذ ناپذیری در برابر صوت هستند. این عایق های نیز حداقل از سه لایه با مشخصات زیر تشکیل می شوند:

  • لایه زیرین ( معمولا یک موکت پلی استر یا پلی پروپیلنی است)
  • لایه میانی (حاوی پر کننده های معدنی مانند کائولین، باریت، میکا، تالک، کربنات کلسیم، الیاف …)
  • لایه رویی ( به منظور ایجاد زیبایی بصری برای مجموعه عایق)

پنل عایق صوت خودرو

 

 

 

فرایند تولید عایق های حاوی لایه فوم RIM (Reaction Injection Molding) Molding نام دارد و در این فرایند لایه فوم روی سطح لایه پایه تزریق شده و سپس قبل از آغاز مرحله پخت و اعمال فشار، لایه رویی نیز روی مجموعه قرار می گیرد. ( تصویر زیر)

عایق صوت خودرو

 

از جمله رویکردهای نوین در این بخش می توان به استفاده از الیاف طبیعی و پلیمر های طبیعی در ساخت لایه های عایق اشاره کرد. الیاف لیفی مانند بامبو، چوب، نارگیل و … و پلیمرهای طبیعی مانند پلی لاکتیک اسید (PLA) و همچنین پلی استر و پلی پروپیلن های تولید شده از منابع طبیعی، مهمترین مواد اولیه ای هستند که این روزها با توجه به نگرانی های زیست محیطی در ارتباط با استفاده از پلیمرها، برای تولید عایق های صوت مورد توجه قرار گرفته اند.

راه حل هایی از جنس پلیمر برای معادن

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

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

راه حل هایی از جنس پلیمر برای معادن

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

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

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

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

تولید کالاهای متنوع به کمک TPE ها

در بخش های قبلی این مقاله با انواع TPE، روش های تولید و گروه های مختلف هر یک از انواع TPE آشنا شدیم. این بخش سعی دارد کاربردهای این گروه از پلیمرهای پر کاربرد را بررسی کند. با معرفی اولین TPE در دهه شصت میلادی، پنجره ای جدید به روی طراحان قطعات مختلف گشوده شد. در حقیقت TPU اولین TPE تجاری شده بود که در صنایع خودروسازی و زیره کفش به کار گرفته شد. در ادامه با تولید کوپلیمرهای استایرنی مانند SBS و SEBS به سرعت مصرف TPU در تولید زیره کفش کاهش یافت. از طرف دیگر با پیدایش TPE های پایه الفینی، مصرف TPU در کاربری های خودرویی نیز کم و کمتر شد و به تدریج سبد TPE ها گسترده و کامل تر شد. نمودار زیر مقایسه کیفی از نظر قیمت و خواص برای انواع TPE ارائه می کند.

امروزه TPE ها الزامات طیف وسیعی از کاربردهای مختلف را پاسخگو هستند و به صورت کلی در صنایع زیر برای تولید قطعاتی که نام برده خواهند شد، به کار می روند.

  • صنایع خودروسازی
    • انواع گردگیر مورد استفاده در قطعات جلوبندی، جعبه فرمان، سیستم تعلیق و …

  • انواع گسکت درب و پنجره

  • قطعات تزیینی داخل کابین

 

 

  • کفپوش و موکت

  • کانال های هوا

  • ساختمان سازی
    • روکش سیم و کابل

  • گسکت درب و پنجره

  • صنایع برق و الکترونیک
    • تولید بدنه و قاب تجهیزات برق و الکترونیک

  • انواع سوکت و پلاگ

  • صنایع تولید لوازم خانگی و صنعتی
    • انواع بدنه لوازم خانگی و صنعتی

  • پوشاک و لوازم ورزشی

  • لوازم شخصی و بهداشتی

  • زیره کفش

  • تجهیزات پزشکی
    • کیسه خون

  • ماسک و تجهیزات بیهوشی

  • دیگر کاربردها
    • تگ های شناسایی حیوانات

  • پدهای مورد استفاده در راهسازی و ریل گذاری

در حقیقت امکان تنظیم خواص فیزیکی – مکانیکی در ترمو پلاستیک الاستومر و گستره وسیعی از خواص در این گروه از مواد اولیه منجر به توسعه سریع کاربردهای آن ها شده است. در TPE ها محدوده دمای کاربری، استحکام شکست و پارگی، ازدیاد طول در پارگی و امکان تنظیم سختی با انتخاب صحیح پلیمرهای پایه قابل تنظیم است و همچنین خواص ویژه ای مانند پایداری در برابر نور و گرما، اشعه فرابنفش، هدایت الکتریکی و گرمایی و پایداری در برابر جریان های مغناطیسی نیز با اضافه شدن افزودنی های مناسب به فرمولاسیون TPE تولیدی قابل دستیابی است. مجموعه این نکات باعث شده است TPE ها در هر سال رشد مصرف بالاتری نسبت به سایر پلیمرها داشته باشند.

پوشش های مصنوعی سوسیس و کالباس

پوشش های مصنوعی سوسیس و کالباس

به اذعان بسیاری از متخصصین حوزه صنایع غذایی، سوسیس و کالباس قدیمی ترین غذای نیمه آماده مورد مصرف انسان هستند و همانند دیگر مواد غذایی، بسته بندی این کالاها از دیرباز مورد توجه بوده است و از زمان های دور از پوشش های طبیعی برای بسته بندی این گروه از مواد غذایی نیمه آماده استفاده می شده است. به عنوان اولین تجربه از پوشش های طبیعی، مانند پوست اعضای داخلی بدن حیوانات مانند روده گاو، به عنوان پوشش سوسیس و کالباس استفاده شده است و در ادامه از انواع کلاژن و سلولز به این منظور استفاده شد. اما در قرن بیستم پلیمرها، این گروه از مواد اولیه با استعداد، توانستند صنعت تولید پوشش سوسیس و کالباس را متحول کنند و در حقیقت خانواده پوشش های مصنوعی سوسیس و کالباس بوجود آمد.

پوشش های سوسیس و کالباس یا در اصطلاح Sausage Casing یا Sausage skin یا به صورت ساده Casing، بر اساس مواد اولیه مورد استفاده در تولید پوشش به پنج گروه اصلی زیر تقسیم می شوند:

  • پوشش های حیوانی ( پوست اعضای داخلی بدن حیوانات مانند روده گاو)
  • پوشش های بر پایه کلاژن ( از ژلاسیون غضروف و مغزن استخوان و … حاصل می شوند)
  • پوشش های بر پایه سلولز ( از کتان بدست می آیند)
  • پوشش های بر پایه الیاف ( از الیاف طبیعی سلولزی تولید می شوند)
  • پوشش های مصنوعی (این گروه از پوشش ها بر پایه پلاستیک ها تولید می شوند)

پوشش های مصنوعی سوسیس و کالباس

در سال های اخیر کاربرد پلاستیک ها در تولید پوشش های مصنوعی به دلایلی چون هزینه تمام شده پایین در مقایسه با دیگر پوشش ها، امکان ایجاد خواص نفوذ ناپذیری در برابر گازها و تنظیم این خواص و همچنین امکان تغییر خواص مکانیکی با توجه به الزامات بسته بندی، رو به گسترش بوده است. این پوشش ها بر پایه پلیمرهایی چون پلی آمیدها و پلی الفین ها و به کمک فرایند Double Bubble تولید می شوند و بر اساس الزامات بسته بندی در فرایندهای بعدی در دو جهت کشیده می شوند و این پوشش ها می توانند تک یا چند لایه باشند. در حقیقت بر اساس خواص مکانیکی و عبور پذیری در برابر گازها ساختارهای چند لایه پوشش های مصنوعی توسعه داده شده اند.

پوشش های مصنوعی سوسیس و کالباس

از جمله مهمترین الزامات پوشش های مصنوعی سوسیس و کالباس می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • خواص نفوذ ناپذیری در برابر گازها، مانند:
    • اکسیژن
    • بخار آب
    • طعم و بو
  • جلوگیری از رشد میکروب ها و آغاز فرایند تخریب غذایی
  • خواص مکانیکی:
    • مقاومت در برابر سوراخ شدگی
    • استحکام پارگی
  • قابلیت جمع شدگی (Shrink-ability)
  • قابلیت ریتورتینگ و تحمل دمای بالا (Retort-ability)
  • قابلیت چسبندگی به محصولات پروتئینی بدون ایجاد اثر یا جدا کردن سطح محصولات
  • قابلیت چاپ پذیری
  • مقاومت در برابر نفوذ نور و اشعه UV
  • عدم بر همکنش منفی با مواد غذایی و ایجاد محیط باکتریایی – تخریبی

هر چند پوشش های تک لایه در بسته بندی این محصولات کاربرد فراوانی دارند، اما به منظور برآورده نمودن الزامات ذکر شده در بالا پوشش های چند لایه در سال های اخیر مورد توجه صنایع بسته بندی این محصولات قرار گرفته است. در بخش های بعدی این مقاله با ویژگی های پوشش های مصنوعی چندلایه سوسیس و کالباس بیشتر آشنا خواهیم شد.

پلیمرهای مورد استفاده در تولید زیره کفش

پلیمرهای مورد استفاده در تولید زیره کفش

بخش قبلی این مقاله نکات کلی را در ارتباط با استفاده از پلیمرها در تولید بخش های مختلف کفش های گوناگون ارائه کرد. این قسمت پلیمرهای مختلف و مهمترین خواص کلیدی آن ها را معرفی می کند. مقاومت سایشی بالا، انعطافپذیری، جذب ضربات، مقاومت خوب در برابر لغزش و سر خوردگی مهمترین پارامترهای انتخاب یک پلیمر برای تولید زیره کفش است. در کاربری های خاص مانند کفش های ایمنی و کفش های در تماس با محیط های شیمیایی، مقاومت در برابر حلال و روغن ها و آنتی استاتیک بودن از جمله دیگر خواص مهم برای زیره این کفش ها است.

پلیمرهای مورد استفاده در تولید زیره کفش

PVC، PU، ABS، SBS، SEBS، NR، EVA و NBR مهمترین پلیمرهای مورد استفاده در تولید زیره هستند. امروزه علاوه بر زیره های یک تکه، زیره های دو تکه شامل Outsole و Midsole نیز تولید می شوند. پلیمرهای مورد استفاده در Midsole عبارتند از:

  • EVA: دانسیته کم، قیمت معقول و فوم پذیری عالی منجر به قرار گرفتن EVA در صدر انتخاب های پلیمری تولید زیره کفش شده است. زیره های EVA توسط روش های مختلف مانند تزریق، قالبگیری فشاری و لایه گذاری ورق های از پیش تولید شده، تولید می شوند.
  • PU و TPU: پلی یورتان ها و فوم های مبتنی بر آن ها مانایی فشاری کمتری در مقایسه با EVA دارند. بر خلاف فوم های سلول بسته EVA، فوم های پلی یورتان سلول باز هستند. قیمت و دانسیته پلی یورتان ها بالاتر از EVA است، اما انعطافپذیری و مقاومت سایشی بالاتری دارند.

پلیمرهای مورد استفاده در تولید زیره کفش

در بخش Outsole پلیمرهای مصرفی متنوع تر هستند و عبارتند از:

  • لاستیک طبیعی (Natural Rubber – NR): لاستیک طبیعی قدیمی ترین رابر مورد استفاده در تولید زیره کفش است. این لاستیک استحکام مکانیکی فوق العاده به همراه انعطافپذیری عالی در دماهای پایین را دارد و در برابر حلال های شیمیایی مقاومت خوبی نشان می دهد. به همین دلیل در تولید کفش های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.
  • Styrene Butadiene Rubber (SBR): در شرایطی که کاهش هزینه های تولید مد نظر باشد، SBR به عنوان ارزانترین رابر موجود در صدر گزینه های انتخابی قرار می گیرد. SBR معمولا به همراه فیلرهای تقویت کننده مورد استفاده قرار می گیرد. زیره های کفش تولیدی با SBR مقاومت سایشی بهتری نسبت به انواع تولید شده با لاستیک طبیعی دارند، اما مقاومت در برابر ترک خوردگی ضعیفی دارند.
  • Nitrile Rubber (NBR): زیره های کفش تولید شده از NBR خواص مکانیکی مشابه زیره های تولیدی با NR را دارند، با این تفاوت که مقاومت NBR در برابر روغن ها و سوخت ها بسیار بیشتر است و مناسب کفش های ایمنی است.
  • TPU: یکی از بهترین پلیمرهای در دسترس برای تولید بخش Outsole زیره کفش است. انعطافپذیری، مقاومت خوب در برابر سایش و ترک مهمترین ویژگی های TPU است. TPU در تولید زیره کفش های گرانقیمت استفاده می شود.
  • EVA: زیره برخی از کفش های ورزشی از EVA تولید می شود. سبکی و انعطافپذیری EVA مناسب است، اما در مقایسه با TPU مانایی فشاری این زیره ها بیشتر و مقاومت در برابر ترک خوردگی کمتر است.
  • SBS/ SEBS: TPE های استایرنی مانند SBS و SEBS به دلیل امکان تنظیم سختی و مقاومت خوب در برابر سایش یکی از بهترین گزینه های در دسترس برای تولید زیره کفش هستند. قیمت متناسب و طیف گسترده ای از خواص مختلف منجر به استفاده گسترده از این مواد شده است.
افزودنی های کمک فرایند PVC

افزودنی های کمک فرایند PVC

در بخش قبلی با عملکرد و انواع ایمپکت مودیفایرها آشنا شدیم.  یکی از افزودنی های مورد مصرف در تولید محصولات بر پایه PVC که از نظر ساختار شیمیایی شبیه به ایمپکت مودیفایرها هستند، خانواده افزودنی های کمک فرایند هستند و اکثر کمک فرایندها نیز بر پایه پلیمرهای اکریلیک هستند. بیشتر کمک فرایندها ساختارهای خطی پلیمرهای اکریلیک با جرم مولکولی متوسط و بالا هستند. کمک فرایندها با بهبود فرایند ذوب PVC به کیفیت قطعات تولیدی کمک می کنند. در حقیقت طبیعت شیمیایی PVC از نوع پلیمرهایی است که دچار سرخوردگی در دیواره و پیچ اکسترودر می شوند.

افزودنی های کمک فرایند PVC

در حقیقت کمک فرایندهای اکریلیک باعث ایجاد اصطکاک در PVC و انتقال تنش و حرارت در این پلاستیک می شوند و نتیجه حضور این افزودنی ایجاد مخلوط یکنواخت ذوب شده است. استفاده از کمک فرایندها در فرمولاسیون PVC مزایای زیر را به همراه دارد:

  • بهبود فرایند ذوب و ژلینگی PVC
  • افزایش ویسکوزیته و استحکام مذاب
  • بهبود یکنواختی فرمولاسیون
  • کاهش و ایجاد یکنواختی در دانسیته محصولات فومی
  • جلوگیری از ایجاد اعوجاج سطحی و بهبود براقیت سطح
  • جلوگیری از وقوع پدیده شکست مذاب
  • کاهش فیوژن تایم ( Fusion Time )

همچنین وجود کمک فرایندها می تواند میزان تورم دای (Die Swelling) را افزایش دهد و تغییراتی در آبرفتگی (Shrinkage) قطعات تولیدی ایجاد کند. حضور کمک فرایندها در دو گروه محصولات PVC بسیار مهم و اثر بخشی بسیار بالایی دارد. در حقیقت حضور افزودنی های کمک فرایند در تولید محصولات حاوی فوم، مانند فوم بردها و لوله های حاوی لایه فوم، منجر به دستیابی به ساختار فوم یکنواخت و کاهش دانسیته محصول می شود و در این محصولات از کمک فرایندهای با جرم مولکولی بالا استفاده می شود. چنانچه به اطلاعات بیشتری در مورد فوم بردها نیاز دارید به مقاله فوم برد PVC رجوع کنید. همچنین حضور کمک فرایندها در محصولات تزریقی PVC با بهبود ژلینگی به کاهش زمان تزریق و همچنین بهبود کیفیت سطح محصول تولیدی کمک می کنند. در محصولات تزریقی، فیلم و ورق های کلندر (Calendaring) و قطعات تولیدی به روش بادی از کمک فرایندهای با جرم مولکولی پایین استفاده می شود. از جمله مزایای استفاده از این افزودنی ها در فرایند Calendaring می توان به امکان افزایش سرعت تولید به دلیل افزایش استحکام مذاب و یکنواختی ضخامت ورق و فیلم اشاره کرد. حضور کمک فرایندها در فرمولاسیون محصولات بادی منجر به بهبود کیفیت سطح قطعه، رفع خطوط تولید در روده مذاب (Parison) و نهایتا یکنواخت تر شدن ضخامت قطعات تولیدی می شود.

افزودنی های کمک فرایند PVC

در انتخاب گرید مناسب کمک فرایندهای اکریلیکی برای کاربری های مختلف بایستی به جرم مولکولی دقت شود و همچنین مقدار کافی از افزودنی در فرمولاسیون محصول تولیدی قرار گیرد.

 

شکست مکانیکی زنجیره های رابر

شکست مکانیکی زنجیره های رابر ( Rubber mastication )

Rubber man لقب مهندسین و اپراتورهایی است که در بخش کامپاندینگ رابرها فعالیت دارند. از آنجاییکه یکی از اصلی ترین اجزای کامپاندینگ رابرها، دوده است، Rubber man ها با سیاهی محیط کار و لباس کارشان عجین شده اند. ویژگی برجسته دیگر Rubber man ها حرفه ای بودن در کار با غلتک و تنظیم ویسکوزیته رابرها برای فرایندهای شکل دهی بعدی است. تنظیم ویسکوزیته رابرها به کمک اعمال تنش در غلتک و بنبوری ها و شکست مکانیکی زنجیره رابر صورت می گیرد، این فرایند Mastication نام دارد.

شکست مکانیکی زنجیره های رابر

غلتک و بنبوری دو ماشین مهم شکل دهی رابرها هستند. در این ماشین های شکل دهی یک ناحیه اعمال تنش بالا وجود دارد و با عبور رابر از این ناحیه و اعمال تنش مکانیکی بالا، تخریب زنجیره رابر و تجزیه آن به بخش های کوچکتر صورت می گیرد. با این کار جرم مولکولی متوسط رابر کاهش پیدا می کند و توزیع جرم مولکولی آن تغییر پیدا می کند. از آنجاییکه متوسط جرم مولکولی و توزیع جرم مولکولی به صورت مستقیم تعیین کننده ویسکوزیته رابر است، در نتیجه به کمک فرایند Mastication ویسکوزیته رابر تنظیم می شود.

شکست مکانیکی زنجیره های رابر

به طور کلی فرایندهای لازم برای آماده سازی رابرها جهت تبدیل به قطعه نهایی شامل کامپاندینگ و شکل دهی نهایی است. در بخش کامپاندینگ اجزای غیر رابری لازم مانند تقویت کننده هایی همچون سیلیکا و دوده، اجزای پخت و پایدار کننده ها به رابر پایه اضافه می شوند و در برخی موارد آلیاژ سازی با سایر رابرها صورت می گیرد. در مرحله شکل دهی نهایی به کمک ماشین آلات قالبگیری فشاری، تزریق و اکستروژن لاستیک، کامپاند آماده شده به قطعه نهایی تبدیل می شود و فرایند پخت کامل می شود. در هر دو مرحله کامپاندینگ و شکل دهی نهایی ویسکوزیته رابر نقش مهمی در کیفیت قطعه تولیدی و خواص فیزیکی – مکانیکی آن دارد. همچنین انرژی و تنش مکانیکی لازم برای شکل دهی یک رابر را ویسکوزیته آن تعیین می کند. در حقیقت Rubber man ها، رابرها را پلیمرهای عصبانی و اصطلاحا دارای Nerve می دانند. عصبانی بودن رابرها به علت جرم مولکولی و الاستیسیته بالای زنجیره و ویسکوزیته بالای آن ها است و به کمک فرایند Mastication و تنظیم ویسکوزیته فرایند پذیری رابر مناسب تر می شود.

اولین بار Mastication برای تنظیم ویسکوزیته لاستیک طبیعی (Natural Rubber – NR) به کار برده شد. از آنجاییکه NR یک لاستیک طبیعی است و جرم مولکولی آن تحت کنترل نیست، تنظیم ویسکوزیته آن قبل از فرایندهای شکل دهی بسیار مهم است و هم اکنون نیز Mastication این رابر قبل از فرایندهای شکل دهی بعدی صورت می گیرد. اما هر چند در گذشته سایر رابرها نیز در ابتدا تحت فرایند Mastication قرار می گرفتند، اما امروزه این کار کمتر مرسوم است. در حقیقت با توسعه کاتالیست های تولید مختلف، مانند کاتالیست های متالوسنی، و امکان مهندسی کردن متوسط جرم مولکولی و نحوه توزیع آن در حین تولید رابر، گونه های مختلف رابرهای گوناگون در پتروشیمی های سراسر دنیا تولید می شوند و Rubber man ها می توانند گونه متناسب با الزامات قطعه نهایی را انتخاب و بدون انجام Mastication استفاده کنند.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

فیلتر نور گلخانه به کمک پوشش گلخانه

در بخش های قبلی با پوشش گلخانه (نایلون گلخانه ای) و انواع افزودنی مورد استفاده در تولید این محصول آشنا شدیم. همچنین بخش قبلی این مقاله به معرفی افزودنی های مورد استفاده در کنترل نور ورودی به گلخانه و اهمیت استفاده از آن ها پرداخت. این قسمت توضیحات تکمیلی را در ارتباط با ساختار افزودنی های مورد استفاده در فرمولاسیون پوشش گلخانه و فیلتر نور گلخانه ارائه خواهد کرد.

در بخش قبل ذکر شد که پوشش گلخانه بایستی حداکثر عبور پذیری را در برابر نور ناحیه مرئی داشته باشد. به طول موج های کوتاهتر از بخش مرئی، نور فرابنفش (UV) اطلاق می شود. علاوه بر اثرات مخرب نور UV بر طول عمر پوشش گلخانه، ورود این نور به درون گلخانه باعث رشد حشرات و ویروس ها می شود. در حقیقت پوشش گلخانه مناسب بایستی از ورود نور UV به درون گلخانه ممانعت کند. به همین منظور از افزودنی های موسوم به UV-blocker در تولید پوشش های گلخانه ای استفاده می شود. ساختار شیمیایی این افزودنی ها از خانواده بنزو فنون و بنزو تریازول ها است.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

مجموعه نور ورودی به گلخانه برای رشد گیاهان تحت کشت، حاصل جمع نور مستقیم (Direct) و پخش شده(Diffuse)  است.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

در حقیقت بخشی از نور ورودی به گلخانه بازتاب، بخشی جذب، قسمتی به صورت مستقیم و باقیمانده به صورت پخش شده به گیاهان تحت کشت می رسد. پوشش گلخانه بایستی حداکثر نور مرئی ممکن را به صورت پخش شده به گیاهان برساند. چراکه نور مستقیم باعث ایجاد سایه، سوختن بخش های بالایی گیاهان و رشد نامتوازن اندام گیاهان می شود. به همین منظور در تولید پوشش های گلخانه از افزودنی های پخش کننده نور در فرمولاسیون فیلم تولیدی استفاده می شود.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

گروه بعدی پوشش های انتخاب پذیر نور، پوشش های گلخانه ای گرمایی (Thermic greenhouse cover) هستند. در حقیقت بخش زیادی از نور ورودی به گلخانه اشعه فروسرخ (IR) است. این اشعه در فتوسنتز و فرایند رشد گیاهان تاثیری ندارد و تنها حامل انرژی گرمایی به گلخانه است. در طول روز انرژی گرمایی این اشعه توسط خاک و اجزای گلخانه جذب شده و دمای محیط گلخانه را بالا می برد. این پدیده منجر به رشد نامتوازن گیاهان تحت کشت می شود. همچنین در طول شب نیز اشعه IR به راحتی از پوشش گلخانه خارج شده و منجر به پایین آمدن دمای گلخانه می شود. پوشش های حرارتی به کمک افزودنی های فیلتر کننده اشعه IR منجر به کاهش دمای گلخانه در طول روز و افزایش دمای گلخانه در شب نسبت به پوشش های عادی می شوند. کائولین و میکا از جمله مهمترین افزودنی های جاذب اشعه IR مورد استفاده در تولید پوشش های گلخانه هستند.

آخرین گروه افزودنی های مورد استفاده در فیلتر نور ورودی به گلخانه، افزودنی های رنگی هستند. در حقیقت برخی از رنگدانه ها در تولید پوشش های گلخانه ای به کار می روند و به کمک آن ها پوشش های رنگی تولید می شود. این پوشش ها می توانند در رشد برخی از گیاهان خاص مفید باشند و استفاده از آن ها به دلیل کاهش عبور پذیری نور مرئی همیشه سودمند نیست.

تصویر زیر پوشش های گلخانه ای مناسب و حاوی افزودنی های کنترل کننده نور ورودی به گلخانه را در مقایسه با یک پوشش معمولی نشان می دهد.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

خزش در پوشش‌های گلخانه

خزش در پوشش های گلخانه

فارغ از نوع گلخانه و فناوری کشت گیاهان در آن، از جمله اصلی ترین بخش های یک گلخانه، سازه اصلی و پوشش گلخانه یا همان نایلون گلخانه ای است. سازه گلخانه می تواند چوبی، فلزی یا پلاستیکی باشد و پس از پایان عملیات ساخت آن، مرحله بسیار حساس و مهم نصب پوشش گلخانه آغاز می شود. همانطور که در مقالات قبلی بیان شد پوشش گلخانه می تواند از جنس های مختلفی همچون شیشه، نایلون پلی اتیلن یا ورق های پلی کربنات و پلی اکریلات باشد. اما به دلایلی همچون هزینه خرید کم، سهولت نصب و جمع آوری، سبک بودن و مقاومت مناسب در برابر شرایط بیرونی، پوشش های پلی اتیلنی به عنوان خانواده محبوب و مرسوم پوشش های گلخانه ای به حساب می آیند و بیشترین سهم استفاده را دارند.

خزش در پوشش‌های گلخانه

به منظور نصب پوشش های پلی اتیلنی، با توجه به نوع سازه و اتصالات استفاده شده از تکنیک های مختلفی استفاده می شود. برای مثال استفاده از فنر و قفل کن ها، پروفیل های PVC و همچنین لوله های پلاستیکی سفت کن در نصب پوشش های پلی اتیلنی مرسوم است. پوشش گلخانه پس از نصب بایستی کاملا صاف و بدون چروک باشد و همچنین به دلیل وجود خط تا در نایلون ها، بایستی از اعمال تنش اضافی بر محل های خط تا به منظوری جلوگیری از هر گونه پارگی احتمالی جلوگیری به عمل آید. با به پایان رسیدن طول عمر سرویس دهی پوشش های گلخانه و در نصب مجدد نیز این نکات بایستی رعایت شوند.

در حین کشش پوشش های پلی اتیلنی، به منظور رفع چین و چروک های موجود در سطح، پوشش تحت تنش ثابت قرار می گیرد و همچنین این تنش در زمان سرویس دهی نیز به پوشش پلی اتیلنی وارد می شود. با توجه به طبیعت ویسکوالاستیک پلیمرها، اعمال تنش ثابت منجر به بروز ازدیاد طول های متوالی می شود. در حقیقت در پلیمرها برعکس اجسام کاملا الاستیکی مانند فنر، با اعمال تنش ثابت قطعه پلیمری دائما ازدیاد طول یا اصطلاحا کرنش دارد. این پدیده خزش نام دارد و در زمان های طولانی منجر به ایجاد نقص در قطعات پلیمری تحت تنش ثابت می شود. پوشش های پلی اتیلنی نصب شده در گلخانه ها نیز از این قاعده مستثنی نیستند و پس از نصب و در زمان سرویس دهی تحت معرض خزش قرار دارند. میزان تنش اعمالی بر پوشش پلی اتیلنی در حین نصب، دمای محیط گلخانه و مهمتر از دو عامل قبلی، فرمولاسیون و تعداد لایه های نایلون گلخانه بر میزان خزش نهایی تاثیر دارند. نهایتا خزش در نایلون های گلخانه های می تواند منجر به بروز پارگی در پوشش و وارد آمدن خسارت به گیاهان تحت کشت شود.

خزش در پوشش‌های گلخانه

بهینه و مهندسی بودن فرمولاسیون، تعداد لایه های پوشش پلی اتیلنی و شرایط تولید پوشش می توانند منجر به افزایش مقاومت پوشش پلی اتیلنی در برابر خزش شوند. از آنجاییکه پوشش های پلی اتیلنی گلخانه بر پایه پلی اتیلن های سبک و سبک خطی (LLDPE, LDPE) هستند، استفاده از نسل های نوین و ارتقاء یافته پلی اتیلن های سبک خطی می تواند راهکار بسیار موثری در افزایش مقاومت پوشش پلی اتیلنی در برابر خزش باشد. در حقیقت توسعه کاتالیست های تولید پلی اتیلن های مورد مصرف در تولید پوشش های گلخانه ای، موسوم به کاتالیست های متالوسنی، منجر به ایجاد ریز ساختار های یکنواخت و مهندسی در این پلیمر ها شده و به دنبال آن خواص فیزیکی – مکانیکی این پلیمرها بهبود داده شده است. در بخش های بعدی این مقاله با خواص پلی اتیلن های متالوسنی بیشتر آشنا خواهیم شد.

تولید قطعات خودرو با پایداری حرارتی بالا به کمک رابر ACM

ظهور NBR انقلابی در تولید شلنگ و لوله های انتقال سیالات با دمای کاربری بالا و مقاوم به انواع روغن و سوخت ایجاد کرد. در مرحله بعد انواع هیدروژنه شده NBR (H-NBR) با پایداری جوی بهبود یافته نسبت به NBR، توانست حدود مقاومت های بیشتری را در برابر انواع سوخت و روغن پیش روی طراحان قرار دهد و گریدهای مختلف H-NBR عملکردی قابل مقایسه با FKM در ایجاد خواص سدگری در برابر سوخت و روغن های مختلف در دماهای بالا ارائه کردند. اما نسل جدیدتر رابرهای با مقاومت حرارتی بالا و نفوذ ناپذیر در برابر انواع روغن و سوخت با ظهور خانواده رابرهای پایه اکریلیک معرفی شد.

Polyacrylate Rubbers (ACM) از واحدهای تکراری اتیل و متیل آکریلات تشکیل شده اند. اما برای ایجاد قابلیت پخت در این رابرها از کومنومرهای کربوکسیلیک اسید یا ترکیبات اپوکسی در ساختار ACM ها استفاده می شود. نتیجه چنین ساختاری گریدهای مختلف ACM با ویسکوزیته های مونی متنوع با خواص زیر خواهد شد:

  • پایداری جوی بینظیر و بخصوص در برابر ازون
  • مقاومت فوق العاده در برابر دمای کاربری بالا
  • مقاومت در برابر انواع روغن و حلال
  • مقاومت خستگی و الاستیسیته عالی
  • نفوذ ناپذیری در برابر گازها

اما در کنار همه ویژگی های مثبت ذکر شده، ACM ها در برابر آب گرم مقاومت خیلی خوبی ندارند. بیشترین کاربرد ACM در صنایع خودروسازی در تولید واشرهای سر سیلندر و موتور، گرومت (Grommet) و گردگیرها است. از جمله دیگر کاربردهای این رابر می توان به استفاده از آن در تولید چسب های ویژه، برخی از روکش های کابل و هر کاربری صنعتی که به مقاومت قطعه در برابر روغن های با دمای بالا نیاز دارد، اشاره کرد. یکی از جایگاه های اصلی کاربرد گونه های مختلف ACM تولید کانال های هوای خودروهای توربوشارژ است. این خودروها دمای احتراق بالایی دارند و هوای خروجی از موتور نسبت به موتورهای تنفس طبیعی دمای بالاتری دارد و در چنین وضعیتی رابرهای معمول پاسخگوی این کاربری نیستند. در حقیقت ACM ها می توانند تا دمای 200 °C تاب آوری داشته باشند و در این محدوده دمایی مانایی فشاری کمی دارند. همین نکته منجر به استفاده گسترده از این رابر در تولید واشرها شده است. حداقل دمای کاربری قطعات تولید شده با ACM حدود -40 °C است.

مزیت ACM در برابر رابرهای مهندسی دیگر مناسب برای تولید قطعات با پایداری حرارتی بالا، مانند FKM و سیلیکون های عامل دار شده، قیمت مناسب و دمای کاربری پیوسته بالا است. برای مثال ACM ها در سرویس دهی پیوسته می توانند تا دمای 175 °C پایداری داشته باشند. این عدد برای FKM حدود 275 °C است، اما قیمت تمام شده کامپاندهای بر پایه ACM منجر به فائق آمدن این رابر بر FKM در کاربری های مشخص شده است. هر چند باید گفت در برخی قطعات نیاز به FKM ها هنوز وجود دارد.

ACM

کمپانی های صاحب آوازه و نامی چون Dupont آمریکا و Zeon ژاپن از جمله بزرگترین تولید کنندگان و بازیگران بازار رابرهای اکریلیکی هستند.