معرفی اتیلن وینیل استات

EVA نوعی کوپلیمر که در پوششهای صنعتی و لمینیتها و در صنعت فیلم کاربرد داره. کوپلیمر EVA بین 10 تا 15 درصد مولی وینیل استات داره که به صورت یک استخلاف قطبی از اتیلن آویزون می شه. کوپلیمر حاصل به دلیل انعطاف پذیری و شفافیت در صنعت فیلم کاربرد گسترده ای پیدا کرده.

اگر از درصد کمی وینیل استات استفاده بشه به دلیل غیر سمی بودن می شه اون رو در بسته بندی مواد غذایی هم استفاده کرد.
کوپلیمر EVA با بیش از 11 درصد مولی وینیل استات به طور گسترده در پوششهای مذاب داغ و همچنین چسبهایی که در داخل مذاب استفاده می شوند به دلیل داشتن گروه قطبی وینیل استات مورد استفاده قرار می گیرن.
در 15 درصد مولی از وینیل استات کوپلیمری با خواص مکانیکی شبیه به plasticized PVC (پی وی سی نرم شده) به دست می آد. به دلیل انعطاف پذیری بالا و همچنین عدم وجود خطر مهاجرت پلاستیسایزر به سطح جایگزین خوبی برای PVC می تونه باشه.
این کوپلیمر مدول مدول بالاتری نسبت به الاستومرهای استاندارد داره و بدون نگرانی از بابت ولکانیزاسیون می شه اونها رو پخت کرد.

این مطلب توسط مدیر وبلاگ مهندس پلیمر تهیه شده است و استفاده از آن با ذکر منبع بلامانع است.

» ادامه مطلب

Introduction of rubbers

لاستیک به ماده مهم اقتصادی و راهبردی تبدیل شده است. در ایالات متحده ، مصرف سرانه لاستیک تقریبا 16.8 و در هندوستان تنها 0.22 است. صنایع حمل و نقل ، شیمیایی ، برق و الکترونیک و همچنین فضایی همگن از مصرف کنندگان اصلی لاستیک هستند. وقتی تولید لاستیک طبیعی (کائوچو) بدلیل تهاجم ژاپن به مناطق تولید لاستیک سنتزی کرد که به سرعت هم توسعه یافت. بطوری که در حال حاضر 88 درصد لاستیک مصرفی در ایالات متحده منشا سنتزی دارد. صنعت لاستیک موارد زیر را شامل می‌شود. تولید مواد اولیه لاستیک‌های سنتزی ، انواع گوناگون لاستیک ، واردات لاستیک طبیعی ، تولید افزودنیهای لاستیک و نهایتا ساخت فراورده‌های لاستیکی.
 
لاستیک طبیعی
مقدمه
لاستیک به ماده مهم اقتصادی و راهبردی تبدیل شده است. در ایالات متحده ، مصرف سرانه لاستیک تقریبا 16.8 و در هندوستان تنها 0.22 است. صنایع حمل و نقل ، شیمیایی ، برق و الکترونیک و همچنین فضایی همگن از مصرف کنندگان اصلی لاستیک هستند. وقتی تولید لاستیک طبیعی (کائوچو) بدلیل تهاجم ژاپن به مناطق تولید لاستیک سنتزی کرد که به سرعت هم توسعه یافت. بطوری که در حال حاضر 88 درصد لاستیک مصرفی در ایالات متحده منشا سنتزی دارد. صنعت لاستیک موارد زیر را شامل می‌شود. تولید مواد اولیه لاستیک‌های سنتزی ، انواع گوناگون لاستیک ، واردات لاستیک طبیعی ، تولید افزودنیهای لاستیک و نهایتا ساخت فراورده‌های لاستیکی.
در ابتدای جنگ جهانی دوم وقتی تولید لاستیک طبیعی )کائوچو) بدلیل تهاجم ژاپن به مناطق تولید لاستیک متوقف شد. ایالات متحده اقدام به ساخت واحدهای تولید لاستیک سنتزی کرد که به سرعت هم توسعه یافت. به طوری که در حال حاضر 88 درصد لاستیک مصرفی در ایالات متحده منشا سنتزی دارد. بنابراین عموما لاستیکها را به دو نوع لاستیک طبیعی و لاستیک سنتزی طبقه بندی می‌کردند. امروزه لاستیکها را به روشهای مختلف دسته بندی می‌کنند.
 
تاریخچه
کریستف کلمب دریافت که بومیان آمریکا با توپهای لاستیکی بازی می کنند. اشیای لاستیکی نیز از چاه مقدس مایا در یوکاتان بدست آمده بود. لاستیک ، تا جایی که می‌دانیم محصول سرزمین آمریکا است ولی تنها از طریق انتقال آن به خاور دور و کشت در آنجا به این حد توسعه یافته است. نام Rubber به معنی پاک کن را پریستلی کاشف اکسیژن عنوان کرد. وی اولین کسی بود که قابلیت لاستیک در پاک کردن اثر مواد را مشاهده کرد. مواد لاستیکی تنها نتیجه تلاش در جهت تفلیحی و حفظ موادی چون افتیون ، بوتا‌دی‌ان و ایزوپرن بودند که از تقطیر تخریبی لاستیک طبیعی بدست می‌آمدند، بدین ترتیب راه تولید لاستیک سنتزی گشوده شد.
با آغاز جنگ جهانی اول ، انواع نامرغوب لاستیک از دی متیل بوتا‌دی‌ان در آلمان و روسیه تولید شد. گودید با کشف پخت لاستیک توسط گوگرد در سال 1839 به شهرت رسید. این کشف مشکل چسبانکی طبیعی لاستیک را حل کرد و آن را به صورت تجاری در آورد. بیشترین تغییرات به لحاظ تاریخی نتیجه محدودیت واردات لاستیک طبیعی به آمریکا بر اثر تهاجم نیروهای ژاپنی در سال 1941 بوده است. این حرکت سبب پژوهش و ساخت انواع لاستیک‌های سنتزی طی سالهای بعد شد.
 
منابع لاستیک طبیعی (کائوچو)
گیاهان بیشماری از جمله قاصدک ، گوایل ، گل روبینه و توت آمریکایی به عنوان منبع لاستیک پیشنهاد شده بودند. ولی هیچ یک توفیق درخت شیرابه ساز هوآ برزیلینسیس و همچنین صمغ درخت ساپوریلا و درخت بالاتا را نداشته است. لاستیک طبیعی عمدتا در کشتزارهای مالزی ، اندونزی ، لیبریا و همساگیانثی تولید شد، احتمالا به این علت که آنها مشکل بیماری‌های قارچی و حشرات را که کشتزاهای بومی در آمریکا را تهدید می‌کرد نداشتند. حدود 7 سال زمان لازم است تا این درختان به سن باروری برسند و پس از آن به مدت چند سال بار می‌دهند. بهره باردهی در طول جنگ دوم افزایش یافت و در حال حاضر از کشف انواع اصلاح شده درخت ، بهره‌ای بیش از 3000 کیلوگرم در هکتار (در سال) بدست می‌آید.
 
ساختار لاستیک طبیعی
لاستیک طبیعی یا کائوچو ، سیس- 1 ، 4- پلی ایزوپرن است و مولکولهای آن بر اثر کشش ، بلوری می‌شوند، بدین ترتیب شکل مطلوبی از تقویت حاصل می‌شود. به عنوان پیش نیاز ساختاری ، مولکولهای لاستیکهای طبیعی و سنتزی باید طویل باشند. خاصیت مشخصه کشیدگی برگشت‌پذیر به دلیل ترتیب اتفاقی و کلافی زنجیرهای بلند بسپاری است. بر اثر کشش ، زنجیرها بهم می‌خورند ولی مثل یک فلز ، پس از رها کردن تنش به شکل کلافی خود بر می گردند. لاستیک طبیعی 6 تا 8 درصد مواد غیر پلاستیکی دارد و در برابر گرما اندوزی مقاومت زیادی نشان می‌دهد.
 
روش تهیه لاستیک طبیعی
برای بدست آوردن شیرابه ، پوست درخت را طوری برمی‌دارند که مایع در فنجانهای کوچکی جمع شود، فنجانها باید مرتبا جمع‌آوری شوند تا از گندیدگی یا آلودگی شیرابه جلوگیری شود. پس از آن شیرابه به محل جمع آوری برده می‌شود و در آنجا پس از صاف شدن با افزودن آمونیاک محافظت می‌شود. لاستیک از طریق فرآیندی موسوم به انعقاد جدا می‌شود. این کار با افزودن اسیدها یا نمکهای مختلف انجام می گیرد. در طی این عمل ، لاستیک به شکل یک توده سفید خمیری از مایع جدا می شود، و سپس از آن با استفاده از غلتک ورقه‌ای و در نهایت خشک می گردد.
روش جدیدتر این است که با استفاده تیغه‌های دوار یا اعمال برش بین دو غلتکی که با سرعت متفاوت می چرخند ، شیرابه منعقد شده را به دانه تبدیل می‌کنند. دانه‌ها سپس به مدت چند ساعت در خشک کن‌های مکانیکی خشک می‌شوند، این عمل در روش قدیمی که از هوا یا دود چوب برای خشک کردن استفاده می شد چندین روز به طول می‌انجامید. به هر صورت ورقه یا دانه خشک شده متراکم و از آن مدلهایی به وزن 33 کیلوگرم می سازند.
مقداری از لاستیک طبیعی بصورت شیرابه به بازار عرضه می‌شود. پیش از آنکه لاستیک را بتوان با انواع افزودنیهای لازم آمیزه کاری مثل دوده ) به عنوان پرکن) گوگرد یا ترکیبات گوگردی ، تسریع کننده و ولکانش ، ضد اکسنده محافظ و روغن بر روی همان غلتکها یا مخلوط‌کن ممکن است به ارتفاع یک ساختمان دو طبقه باشد و در عین حال تنها مقدار کمی لاستیک را در یک زمان می‌توانند عمل آورند. یک نمونه مخلوط‌کن ممکن است به ارتفاع یک ساختمان دو طبقه باشد و در عین حال تنها بسته‌های 250 کیلوگرمی را جوابگو باشد. پس از اختلاط ، لاستیک با روزن رانی یا قالب گیری به شکل محصول دلخواه در می آید و بعد پخت می شود. و ولکانشی به یک پلیمر سخت شبکه‌ای می‌انجامد که با گرمادهی مجدد نرم و با ذوب نمی‌شود.
 
لاستیک سنتزی
مقدمه
لاستیک‌های سنتزی به دو گروه ولکانش پذیر و ولکانش ناپذیر دسته بندی شده‌اند. این کار از طریق ترکیب شیمیایی زنجیر بسپار هم انجام می‌گیرد. پرمصرف‌ترین لاستیک سنتزی SBR است. از دیگر کشپارهای معمولی می‌توان پلی ‌بوتا‌دی‌ان ، پلی اتیلن – پروپیلن ، لاستیک پوتیل ، نئوپرن ، لاستیکهای نیتریل و پلی ایزوپرن را نام برد.
تولید مواد اولیه لاستیک‌های سنتزی
مواد اولیه‌ای یاتکپارهایی که بطور عمده در تولید لاستیکها مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از :
 
· بوتا‌دی‌ان :
بخش عمده بوتا دی ان به عنوان محصول جانبی از کراکینگ نفت )بخار) در تولید اتیلن بدست می‌آید. هیدروژن زدایی از بوتان یا بوتن روش دیگری است که در صورت کمی تولید بصورت عملیات یک مرحله‌ای یا دو مرحله‌ای انجام می‌گیرد. تولید سالانه بوتا دی ان حدود 1.8 میلیون تن است.
 
· استیرن:
عمدتا در تولید پلاستیکهای پلی استیرن به کار می‌رود. روش عمده تولید استیرن از طریق واسطه اتیل بنزن است. ابتدا بنزن با اتیلن آلکیل‌دار می‌شود. سپس بر روی کاتالیزگر کلرید آلومینیم ، اسید فسفریک جامد یا سیلیس – آلومین به استیرن هیدروژن زدایی می‌شود.
 
· اکریلونیتریل :
عمدتا از روش سوهیو ساخته می‌شود. در این فرآیند ، پروپیلن در یک واکنشگاه کاتالیزی سیال بستر با هوا و آمونیاک عمل می‌شود. سیال خروجی در یک واحد خوب دوسویه تصفیه و آکریلونیتریل از طریق تقطیر جز به جز جدا می‌شود.
· کلروپرن : تکپاری است که از آن لاستیک نئوپرن ساخته می شود. این ماده از استیلن و هیدروژن کلرید بدست می‌آید. ابتدا استیلن به مونو وینیل استیلن ، دیمر می‌شود (دیمریزاسیون). سپس در واکنش با کلرید هیدروژن به کلروپرن تبدیل می گردد.
· ایزو بوتیلن : تکپار مصرفی در ساخت لاستیک بوتیل است و از تقطیر مشتقات گازی نفت بدست می‌آید.
· ایزوپرن : ایزوپرن را می‌توان از هیدروژن زدایی ایزوپنتال تولید کرد. ایزوپرن از پروپیلن هم ساخته می‌شود. همچنین از ایزوبوتیلن و متانول می‌توان ساخت و محصولی که به این روش بدست می‌آید خلوص بالایی دارد.
· اتیلن و پروپیلن از برشهای سبک نفتی به راحتی بدست می‌آید و این دو ترکیب را می‌توان از کراکینگ پروپان با برشهای سنگینتر (توسط بخار) تهیه کرد.
 
روش تولید لاستیک سنتزی
· روش امولسیون سرد
بسپاری در یک امولسیون در دمای 5 درجه سانتیگراد و به مدت 8 تا 12 ساعت انجام می‌گیرد. این عمل اغلب در یک مجموعه واکنشگاه انجام می‌گیرد. واکنش در 60 تا 75 درصد تبدیل خاتمه می‌یابد. امولسیون به صورت شیرابه در مخازن ذخیره انبار و برای رسیدن به نوع لاستیک مورد نظر با دستور کار مناسبی مخلوط می‌شود. مخلوط ابتدا منعقد ، سپس کاملا شستشو و پیش از عملیات خشکاندن آبگیری می‌شود. به عمده لاستیکهای SBR پیش از وولکانش روغن زده می‌شود. نرم شدن لاستیک با روغن با اضافه کردن دوده جبران می‌شود.
· روش محلول : در این نوع بسپارش ، کنترل بیشتری بر ساختار فضایی بسپار حاصل و طبعا خواص فیزیکی آن وجود دارد. توزیع واحدهای استیرن در طلوع زنجیر اتفاقی است. این بسپارش نسبت به بسپارش امولسیونی ، مقاومت سایشی و خستگی بهتر ، جهندگی بالاتر و گرما اندوزی کمتر دارد.
· در شرایط ویژه بسپارش ، همبسپارهای دسته‌ای استیرن و بوتا‌دی‌ان را می‌توان تولید کرد. این بسپارها گرما نرم‌اند و برای اینکه مفید باشند به وولکانشی نیازی ندارند.
نکات قابل توجه در تولید لاستیک سنتزی
· بازیابی تکپار : کیفیت لاستیک و سرعت واکنش هر دو با پیشرفت بسپارتی کاهش می یابند، به همین علت رسم بر این است که واکنش پیش از تبدیل کامل متوقف شود. بازیابی تکپار واکنش نکرده و تخلیص ، مرحله ضروری در واحد صنعتی تولید لاستیک سنتزی است. روشهای بازیابی از طریق عریانسازی با بخار شیرابه‌ها یا تقطیر از سیستم حلال بکار گرفته می‌شود.
· انعقاد و خشکاندن : فرایند تکمیل معمولا رسوب دهی لاستیک از امولسیون شیرابه یا از محلول حلال در شکل تکه‌ای است، پس از آن لاستیک خشک و به شکل عدل متراکم می‌شود.
· بسته بندی لاستیک : بسته بندی لاستیک‌های سنتزی مهم است چون بر طرف کردن مشکلاتی از قبیل چسبندگی به کیسه بسته بندی و آلودگی ناشی از حفاظت ناکافی گاهی امکان‌پذیر است و برخی لاستیکها بدلیل جریان یافتن شکل خود را از دست می‌دهند.

» ادامه مطلب

نكات ايمني تاير خودرو

اكثر رانندگان، خودروهاي خود را برطبق عادت روزانه و بدون كوچك‌ترين توجه به وضعيت يكي از قطعات بسيار مهم و اساسي آن كه نقشي بسيار مهم در كيفيت رانندگي و ايمني خودروها دارد، مورداستفاده قرار مي‌دهند.
اين قطعه، لاستيك‌هاي خودرو است كه اكثر رانندگان حتي در شرايطي كه كاملاً نو هستند، به‌دليل زيبايي و لوكس‌كردن خودروهاي خود، اقدام به تعويض آنها مي‌كنند.
متأسفانه اغلب ما، به‌ندرت اين عادت را پيش از اينكه بسيار دير شود، تغيير مي‌دهيم.

شاخصه‌هاي مهم تاير
1. تاريخ توليد تاير
آيا مي‌دانيد كه تايرهاي خودرو نيز مانند بسياري از فراورده‌هاي مصنوعي ديگر، تاريخ مصرف دارند؟ اين تاريخ 4 سال پس از تاريخ توليد آنهاست كه معمولاً به‌صورت عددي 4رقمي بر روي لاستيك درج شده است.
پيدا كردن تاريخ انقضاي مصرف تاير، كاري بسيار آسان است. اگر به نوشته‌هاي درج شده در كنار تاير دقت كنيد، عددي 4رقمي را خواهيد ديد كه هفته و سال ميلادي توليد آن را مشخص مي‌سازد. درواقع تاير 4 سال پس از اين تاريخ، قابل‌استفاده نيست.
براي مثال، درنمونه زير عدد نشان‌دهنده اين است كه تاير در هفته هفتم از سال 2007 ميلادي يعني فوريه 2007 توليد شده و تا قبل از فوريه سال 2011 قابل‌استفاده است.
درصورتي‌كه تاريخ مصرف تاير شما گذشته باشد، اين احتمال كه به‌دليل تركيدن ناگهاني آن دچار تصادف شديد و يا حتي مرگ‌آور شويد، بسيار زياد است. اين مي‌تواند تمرين خوبي براي ما باشد تا با بررسي اين تاريخ، از منقضي‌نشدن مهلت مصرف تاير خودروي خويش مطمئن شويم.

2. ماكزيمم فشار باد
مطلب حائز اهميت ديگري كه غالباً آن را فراموش كرده و يا به آن اهميتي نمي‌دهيم، ميزان فشار بد مجاز تاير است. بسياري از پمپ بنزين‌هاي مكزيك، فشار باد را روي 28PSI تنظيم مي‌كنند. درصورتي‌كه قصد سفر داشته باشيد، آنها در بسياري موارد فشار را تا PSI پايين مي‌آورند زيرا لاستيك‌ها به‌هنگام رانندگي طولاني در بزرگراه‌ها، گرم شده و فشار باد دروني بالا مي‌رود. شما اگر به مكزيك مي‌رويد، اجازه اين كار را به آنها ندهيد.
ميزان ماكزيمم فشار مجاز براي هر تاير را مي‌توانيد در سطح كناري آن مشاهده كنيد. ماكزيمم فشار مجاز براي بعضي تايرها 32PSI و براي برخي 44PSI و براي بعضي انواع تاير حتي 50PSI درنظر گرفته شده است. تاير خودرو را بررسي كنيد تا از ميزان فشار مجاز واقعي آن مطلع شويد. تنظيم فشار باد تا چند پوند كمتر از ماكزيمم فشار مجاز، عملي قابل‌قبول است ولي نبايد در اين كاهش افراط كنيد.
تايرهاي مختلف، برحسب كاربردهاي گوناگون، براي تحمل فشارهاي مختلفي طراحي شده‌اند. شما مي‌توانيد ماكزيمم فشار مجاز تاير خودروي خويش را كه به‌صورت عددي كوچك در كنار آن درج شده است، مشاهده كنيد.
جدول 1، محدوده قابل‌قبول فشار باد تاير را نشان مي‌دهد.

جدول 1

فشار كم داخل تاير، موجب بالارفتن حرارت آن مي‌شود. عكسبرداري مادون قرمز از تايري كه در سرعت بالا تست شده است، نشان مي‌دهد كه با پايين آمدن فشار، دماي مخرب لاستيك بالا مي‌رود.

3. ماكزيمم ظرفيت بار هر تاير
مطلب مهم ديگري كه بايد به آن توجه كرد، ميزان باري است كه مي‌توانيم روي تايرها وارد كنيم. در بسياري مواقع، بدون توجه به فشاري كه بار اضافي درون خودروها به تايرها وارد مي‌كند، اقدام به حمل بار با خودرو مي‌كنيم. افزايش نرخ ماكزيمم بار مجاز، امكان خرابي لاستيك را افزايش داده و حتي ممكن است عاملي مؤثر در وقوع تصادفات باشد.
جدول 2، نشان‌دهنده شاخص بار مجاز درج شده روي تاير و ماكزيمم وزن قابل تحمل هر تاير برحسب پوند و كيلوگرم است.

برطبق جدول 2 شاخص بار ماكزيمم 109 بيانگر ظرفيت تحمل 2271lbs و يا 1030kg براي هر تاير است.

جدول 2

4. نرخ سرعت مجاز

نرخ سرعت مجازي كه تاير براساس آن طراحي شده است، توسط حرفي كه در كنار شاخص بار مجاز درج شده‌اند، مشخص مي‌شود.

جدول 3، نرخ سرعت مجاز براساس كيلومتر بر ساعت و مايل بر ساعت را براي شاخص‌هاي مختلف نشان مي‌دهد.

جدول 3

5. اندازه تاير
بسياري از افراد، هنگامي كه براي خريد لاستيك به فروشگاه مراجعه مي‌كنند، در پاسخ به سوال فروشنده در زمينه اندازه لاستيك موردنظرشان، بلافاصله اعداد و ارقامي را بيان مي‌كنند كه روي لاستيك قديمي خود ديده‌اند.
آيا بهتر نيست بدانيد كه اين شماره‌ها چه معنايي دارند؟
6. مقاومت حرارتي
مقاومت حرارتي تايرها با حروف مشخص مي‌شوند.
مقاومت حرارتي تايرها به‌ترتيب از بالاترين تا پايين‌ترين درجه، با حروف A B يا C مشخص مي‌شوند.

جدول 4

7. Traction

اين واژه در يك تاير، ميزان قابليت ايستايي آن را در جاده‌هاي خيس نشان مي‌دهد. اين واژه، گريدهاي بالاتر تاير، اين امكان را مي‌دهند كه خودروي خود را در جاده‌هاي خيس، در مسافت كوتاهتري نسبت به تايرهاي با گريد پايين‌تر، متوقف كنيد. ميزان Traction از بيشترين تا كمترين، به‌ترتيب با حروف "B" ،"A" ،"AA" و "C" تعريف مي‌شود.

8 . Treadwear

اين عدد، نرخ سايش تاير را به ما نشان مي‌دهد. عدد بالاتر، بيانگر اين است كه ساييده شدن لاستيك زمان بيشتري طول مي‌كشد. بنابراين زمان ساييده شدن يك تاير با گريد 400 دو برابر تايري با گريد 200 است.

 

نويسنده : حميدرضا ستاري

 

 

» ادامه مطلب

نسل جديد تايرهاي بدون باد

بيش از 100 سال است كه وسايل نقليه، توسط چرخ­هايي كه از هوا پر شده­اند، در جاده حركت مي­كنند. اين همان تاير بادي است كه در خدمت رانندگان و مسافران جاده بوده است. به­تازگي طرح جديدي توسط ميشلن پيشنهاد شده است كه مي­تواند تمامي ويژگي­هاي ياد شده را تغيير دهد. اين طرح مبتني بر تاير بدون هواي تي­ويل[1] است.

در اين مقاله سعي شده است اطلاعات تكميلي درخصوص نسل جديد تاير تي­ويل و مزايا و معايب آن نسبت به تايرهاي بادي معمولي و همچنين پتانسيل­هاي كاربرد اين محصول در صنايع مختلف مورد بررسي قرار گيرد.

خبر توليد تاير تي­ويل را براي اولين بار شركت ميشلن در سال 2005 اعلام كرد. نام اين تاير تركيبي از كلمات تاير و چرخ است (Wheel & Tire) زيرا تي­ويل از مونتاژ توپي چرخ قديمي استفاده نمي­كند. توپي سخت داخلي بر محور انتقال ثابت شده و توسط پره­هاي پلي­اورتان به صورت از هم جدا، محاصره مي­شود. تسمه برشي كه در امتداد پره­ها كشيده مي­شود، لبه بيروني تاير را تشكيل مي­دهد (قسمتي كه در تماس با جاده است). تنش تسمه برشي در پره­ها و قدرت خود پره­ها جايگزين فشار هواي تاير قديمي مي­باشد. حركت به جلو مربوط به تسمه برشي است. تي­ويل به نظر مانند چرخ دوچرخه­ هاي پيشرو و بزرگ مي­آيد.

شكل 1: تاير بدون باد تي­ويل ساخت شركت ميشلن

شكل 2: قسمت­هاي مختلف تاير بدون باد

طراحي

قسمت بيروني يا Tread تاير كه مشابه همان تايرهاي معمول است و در صورت ساييده شدن، قابل تعويض است. تسمه برشي[2] دقيقا زير Tread تاير قرار دارد و با سازگاري مناسبي پره­ها را به قسمت tread متصل مي­كند. پره­هاي پلي­يورتان، نقش جاذب شوك را دارند و با تغيير طراحي و زاويه آنها مي­توان به سفتي­ها و قدرت تحمل بارگذاري­هاي مختلف در تاير دست يافت. توپي داخلي، حاوي يك ماتريس پليمري انعطاف­پذيري است كه قابليت خم شدن تحت بار و برگشت به حالت اول را دارد. با تغيير ضخامت و اندازه پره­ها امكان توليد تايرهاي مختلف با كارايي­هاي مختلف وجود دارد.

هنگامي كه تي­ويل در جاده حركت مي­كند، پره­ها اثر جاده را همان­طوري كه فشار هوا در تاير بادي جذب مي­كرد، جذب مي­كنند. تسمه برشي و آج­دار به طور موقت تغيير شكل يافته و همان­طور كه پره­ها خم مي­شوند به سرعت فنر به حالت اوليه برمي­گردد. تي­ويل را مي­توان با تنش­هاي متفاوتي از پره ساخت كه هر يك ويژگي­هاي كنترل­پذيري متفاوتي دارند.

نتيجه نصب پره­هاي نرم­تر، چرخش راحت­تر با كنترل­پذيري بهتر است. سختي جانبي­ تي­ويل نيز قابل تنظيم است. براي آزمايش، ميشلن يك آئودي A4 را به تي­ويل با سختي جانبي 5 برابر تاير بادي، مجهز كرد و نتيجه آن، كنترل­پذيري يا فرمان­گيري بسيار حساس تي­ويل بود.

ميشلن، گزارش داده است كه نمونه اوليه تي­ويل حدود 5 درصد از مقاومت غلتان و سطوح جرم تاير بادي رايج را دارد. به اين معني است كه حدود يك درصد در سوخت صرفه­جويي مي­شود. از اين­رو كه تي­ويل در اوايل گسترش خود مي­باشد، ميشلن انتظار دارد كه مقادير نتايج را بهبود بخشد.

مزايا و معايب تايرهاي نسل جديد نسبت به تايرهاي بادي

تاير بادي يا انباشته از هوا، از يك هسته داخلي هواناپذير كه با هواي تحت فشار پر شده، ساخته شده است. يك آج كه معمولا با نوار فولادي يا ديگر مواد مستحكم مي­شود، هسته داخلي را مي­پوشاند و ناحيه تماس با جاده را تامين مي­كند. فشار هواي داخل تاير بيشتر از فشار جو است، بنابراين اين تاير متورم باقي مي­ماند حتي با وزن وسيله كه بر روي آن مي­باشد. فشار هواي داخل تاير، مقاومت در برابر نيرويي كه سعي مي­كند تاير را تغيير شكل دهد تامين مي­كند، اما فشار بايد يك درجه مشخصي داشته باشد. - يك اثر ميرا شدن در اثر برخورد تاير با دست­اندازهاي جاده – اگر شما تا به حال سوار كالسكه­هاي قديمي با چرخ­هاي چوبي شده باشيد، تفاوت آن را با تايرهاي بادي احساس خواهيد كرد.

تايرهاي بادي به­خصوص در سرعت­هاي بالا يا كاربردهاي خطرناك معايبي دارد. البته مشكل اصلي آن همان پنچر شدن است كه يك نقص كامل محسوب مي­شود. تركيدن در سرعت­هاي بالا كه منجر به تصادف خطرناك ماشين مي­شود. طراحان نظامي در مورد تايرهايي كه در اثر تيراندازي يا انفجار گلوله تركيده مي­شوند، اظهار نگراني مي­كنند. بديهي است كه يك تاير بدون هوا تنها با يك پنچري از كار افتاده نمي­شود. البته رايج شدن تايرهاي بدون هوا به­علت ناتواني استفاده از تسمه­هاي ميخدار براي متوقف ساختن تبهكاران، براي نيروهاي پليس نگران­كننده خواهد بود.

شكل 3: نماي يك تاير پنوماتيكي پنچر ونقش عملكرد آن

ديگر مشكل درباره تايرهاي بادي شامل بي­ثباتي در فشار هوا و عملكرد آن است. فشار پايين در تاير انقباض بهتري ايجاد مي­كند (باعث آسايش و آسودگي هم هست)، به خاطر اينكه تايرها اندكي پهن مي­شوند و آج بيشتري در تماس با جاده قرار مي­گيرد. هر چند فشار داخل تاير از سختي بالايي و پاييني محافظت نمي­كند و تنها از سختي جانبي تاير محافظت مي­كند. كاهش فشار هوا اين اجازه را به جداره­هاي كناري تاير مي­دهد تا منقبض شوند، كه متاسفانه منجر به فرمان­گيري ضعيف مي­شود. در يك تاير بدون هوا، سختي آن مستقل از اين دو موضوع است.

همچنين فشار هوا مشكلات ديگري هم دارد. همچنين تايرهاي بادي نسبت به تغييرات دما حساس هستند كه منجر به تغيير فشار داخلي تاير مي­شود.

شكل 4: تصوير آئودي مجهز به تايرهاي تي­ويل در سرعت

درخصوص معايب تي­ويل نيز نكات قابل ملاحظه­اي وجود دارد. بدترين عيب آن، ارتعاش و نوسان است. تي­ويل در سرعت­هاي نسبتا بالاي 50 مايل نوسان مي­كند. ارتعاش به تنهايي مشكلي به­وجود نمي­آورد، اما باعث بروز دو مشكل ديگر مي­شود: سروصدا و گرما.

سروصدايي كه بر اثر حركت سريع تي­ويل ايجاد مي­شود، بسيار ناخوشايند است [منبع: CBS News]. ضمنا رانندگي كردن در مسافت­هاي طولاني با سرعت بالا منجر به توليد گرماي زيادي مي­شود كه مهندسان ميشلن نگران­كننده است.

مشكل ديگر مربوط به صنعت تاير است. فرايند ساخت تي­ويل كاملا متفاوت با فرايند ساخت تاير بادي است. براي توليد اين نسل از تايرها، ايجاد تغييراتي كلي براي بسياري از كارخانه­ها نياز است و تنها با بالا بردن تجهيزات و امكانات آنها قابل انجام نيست. اين موضوع مانعي مهم در برابر عرصه توليد تاير بدون هوا است. لذا به دليل اين معايب، ميشلن قصد ورود اين تاير را تا زمان برطرف شدن كامل عيوب آن و تحليل شرايط بازار نخواهد داشت.

درخصوص جاذبه­هاي قيمتي نيز با توجه به مواد و روش­هاي ساخت به­كار گرفته شده، در صورتي كه هزينه توليد اين محصول در سازنده گران­تر از تايرهاي بادي كنوني تمام شود، پيش­بيني مي­شود كه استقبال ويژه­اي نزد مشتريان نداشته باشد.

پيش­بيني مي­شود كه در صورت ايجاد سروصدا بر روي دست­اندازها، كاهش قابليت فرمان­گيري و ... اين محصول جايگاه خوبي پيدا نكند.. ضمنا به وزن تاير اضافه شود، خودروسازان به­دليل افزايش مصرف سوخت و مغايرت با الزامات آلايندگي از آن استقبال نخواهند كرد.

پتانسيل­هاي كاربرد

در حال حاضر، فناوري تاير شعاعي به عنوان استانداردي پذيرفته شده براي مدت طولاني ادامه خواهد داشت. لذا شركت ميشلن قصد دارد ابتدا از تي­ويل در وسايل با سرعت­هاي پايين از جمله وسايل ساختمان سازي استفاده كند. تي­ويل براي چنين استفاده­هايي به اين دليل كه مسئله نوسان در سرعت­هاي بالا به وجود مي­آيد، مي­تواند نمونه­اي كامل باشد. اين طراحي به دليل نوسان در سرعت­هاي بالا به وجود مي­آيد، مي­تواند نمونه­اي كامل باشد. اين طراحي به دليل بدون هوا بودن تاير، مزيتي بزرگ براي مكان­هاي ساختماني است. همچنين، در كاربردهاي نظامي، فضايي، ويلچرهاي رباتيك و ... كه مقاومت­هاي سواري و غلتيدن در رتبه دوم اهميت قرار دارند، مي­توان از اين نسل تاير استفاده كرد.

شكل 5 : نشان­دهنده نمونه­اي از كاربرد تي­ويل اصلاح شده در صنعت ساختمان است

اين فناوري، كارايي چشمگيري نيز در صنعت iBOT دارد و مشكل بالا رفتن از پله­ها و سطوح ناهموار را براي iBOT حل كرده است.

شكل 6: iBOT با فناوري تي­ويل مي­تواند بهترين جايگزين براي صندلي­هاي چرخدار باشد

تري گتيس[3] رئيس مركز تحقيقات و فناوري ميشلن امريكا گفته است: «تغيير تكنولوژي خودرويي مقوله­اي است كه در هر قرن يك­بار اتفاق مي­افتد، اما با شروع قرن جديد، تي­ويل مي­تواند صنعت خودرو را متحول سازد:

ميشلن همواره به اين مهم دست يافته است كه مي­تواند براي هر نوع استفاده­اي تاير مخصوص به خود ومناسب آن را به كار ببرد. به­عنوان مثال، ماشين­الات راه­سازي، iBOT، موتورسيلكت، دوچرخه و .... درواقع ميشلن همواره سختي عمودي (كه از آسايش و لذت رانندگي مي­كاهد) و سختي جانبي (كه هندلينگ و قابليت پيچش را كاهش مي­دهد) را بهينه مي­سازد.

ميشلن، تنها كارخانه­اي است كه در زمينه تاير بدون هوا كار مي­كند. Resilient Technologies نيز با همكاري پنتاگون در حال گسترش اين نوع تاير است و به آن تاير بدون هوا (Non Pneumatic Tire) يا NPT لقب داده است. اين كارخانه­ بسيار پيشرفته بوده و هدف آن بازاريابي استراتژي در مصارف نظامي است. تنها تفاوت تاير بي­هوا با تي­ويل در موقعيت­ قرار گرفتن پره­هاي آنهاست، اما ايده كلي تاير بدون هوا مشابه تي­ويل است.

در شكل 7، نمونه­اي از محصول تاير بدون باد ساخت Resilient Technology كه در جنگ عراق مورد آزمايش قرار گرفته، نشان داده شده است:

شكل 7: نمونه تاير بدون باد بر روي يك خودروي جنگي

اين تاير بدون باد كه از ساختار كندوي عسلي پليمري و يك Tread مشكي ضخيم كه به دور آن قرار گرفته، تشكيل شده است امكان عبور گلوله از ميان تاير را فراهم مي­سازد. به گفته شركت سازنده، حتي اگر 30 درصد از تاير به دليل انفجار از بين برود، تاير بدون هوا به عملكرد خود ادامه خواهد داد. اين نوع تاير نيز همانند تي­ويل ساخت ميشلن، از مشكلات مربوط به وزن، سروصدا، توليد گرما، خشكي سواري و استفاده در سرعت پايين رنج مي­برد. ناگفته نماند كه طراحي نهايي قابل كارايي در انواع خودروي سواري و آناليز هزينه توليد انبوه اين محصولات، با توجه به نهايي نشدن جنس پليمرهاي مصرفي و فرايند توليد قطعه هنوز انجام نشده است. لذا صرف­نظر از مصارف موردي، به نظر مي­رسد كه تايرهاي بدون باد با مزايايي كه دارند در صورت رفع مشكلات ياد شده بتوانند به بازارهاي جهاني راه يابند.

منابع

http://www.fluggart.com

http://www.wikipedia.com

http://www.firyarn.com

http://www.sciam.com/artcle.cfm?id=tires-that-dont-need-air

http://www.safmechanic.com(Solid and Fluid Mechanics)

http://www.phalls.com

---

[1]. Tweel

[2]. Sheer bond

[3]. Terry Gettys

نويسنده : علي فرشيدفر

» ادامه مطلب

بررسي اثر استفاده از سيليکا به‌همراه عامل اتصال دهنده بر بهبود خواص آميزه‌ترد

امروزه استفاده از سيليکاي رسوبي به‌همراه عامل اتصال­دهنده در آميزه‌ترد تايرهاي سواري و باري، موجب بهبود مقاومت غلتشي و کاهش ميزان گرمازايي و سايش شده است. در اين ميان، نحوه اختلاط، زمان و درجه حرارت واکنش اصلاحي سيليکا – سيلان و انتخاب سيستم پخت مناسب، عواملي تعيين­کننده براي دستيابي به خواص مطلوب هستند. در اين تحقيق، از يک ارگانوسيلان دو عاملي با نام [Bis-(3- triethosily propyl) – trtrasulfide = TESPT] به‌منظور تقويت آميزه‌ترد استفاده شده است. همچنين، تاثير زمان و درجه حرارت واکنش اصلاحي بر کائوچوي SBR بررسي و مشاهده شد که بروز واکنش سيلان با سيليکا در يک محدوده حرارتي مشخص، داراي بالاترين بازده است. اين محدوده، براي آميزه SBR از 135تا140‌درجه سانتي­­گراد و به‌مدت 6‌دقيقه است. در ادامه، تاثير اين عوامل بر روي کاهش ميزان حرارت­زايي و سايش در مقايسه با آميزه­هاي مشتمل بر دوده و دوده/سيليکا بررسي شده است.

در دهه اخير، سيليکاي رسوبي به‌عنوان پرکننده­اي تقويتي در فرمولاسيون تايرها (بويژه ترد)، انتخاب شده و به­طورکلي يا جزئي، جايگزين دوده شده است. از آنجا که سطح سيليکا داراي طبيعت قطبي است، ميزان پخش ذرات آن در کائوچوهاي غيرقطبي کم است. به‌همين دليل، اصلاح سيليکا با عامل اتصال­دهنده به‌منظور افزايش برهم‌کنش پرکننده يا الاستومر و نگه‌داشتن خواص ترد در يک سطح مناسب ضروري است. بنابراين، در اختلاط آميزه­هاي مشتمل‌بر سيليکا- سيلان بايد 3عامل زير مدنظر قرار گيرد:

1. زمان و درجه حرارت واکنش اصلاحي سيليکا با سيلان

2. افزايش برهم کنش پرکننده با الاستومر و ترتيب اضافه کردن مواد

3. جلوگيري از ايجاد اتصالات عرضي بر اثر واکنش­هاي حرارتي

در واکنش اصلاحي سيليکا با TESPT گروه­هاي اتوکسي از TESPT با گروه­هاي سيلانول موجود در سطح واکنش داده و اتانول در محيط واکنش آزاد مي­شود (شکل 1). عامل اصلي پيشرفت واکنش، تمايل شديد به تشکيل پيوندهاي سيلوکساني (Si-O-Si) است. سپس گوگردهاي موجود در TESPT در حضور شتاب­دهنده­ها همانند عاملي سولفوردهنده عمل کرده و باعث تشکيل پيوندهاي کووالانسي سيليکا با الاستومر مي­شوند. معمولاً واکنش اصلاحي سيليکا–سيلان در محدوده­اي مشخص، داراي بالاترين بازده است. درصورتي‌که واکنش عامل اتصال­دهنده با الاستومر، در دماي ولکانيزاسيون که بالاتر از دماي فرايند است، انجام مي­شود.

از طرفي ديگر، ترتيب افزودن مواد شيميايي نيز مي­تواند نقشي بسزا در بازده واکنش اصلاحي، ايفا کند. اين مواد، شامل گروه­هاي آمينو، آروماتيک OH و اکسيدهاي فلزي است که با گروه­هاي آلکوکسيل و سطح سيليکا واکنش داده و باعث مصرف TESPT و اشغال سطح فعال سيليکا مي­شوند. در چنين شرايطي، تنها بخشي از پرکننده موجود در آميزه، فعال خواهد شد که اين مسئله دگرگوني­هايي را در چگالي اتصال پرکننده با ماتريس پليمر، به‌وجود مي­آورد. با انجام واکنش اصلاحي در آميزه­هاي حاوي سيليکا و انتخاب سيستم پخت مناسب، مي­توان تعداد اتصالات الاستومر–پرکننده را در آميزه افزايش داد که نتيجه اين امر افزايش مدلوس 300 درصد و کاهش ميزان حرارت­زايي و سايش است. براساس تحقيقات انجام پذيرفته در آميزه تردسواري، استفاده از سيليکا به‌همراه عامل اتصال­دهنده باعث افزايش tan در درجه حرارت­هاي پايين (منفي 15درجه سانتي­گراد) و کاهش tan دردرجه حرارت­هاي بالا (مثبت 50درجه سانتي­گراد) مي­شود که دراين‌صورت، پيش­بيني مي­شود مقاومت غلتشي نيز کاهش يابد. در اين تحقيق، از مستر بچ دوده/سيليکا/سيلان براي انجام واکنش اصلاحي استفاده شده که برحسب نوع کائوچو، محدوده دمايي و زمان انجام واکنش متفاوت است.

کار عملي

در اين پژوهش، آميزه­ها در بنبوري آزمايشگاهي 5/1ليتري مستر و نهايي‌شده و شرايط اختلاط آنها به‌صورت زير است:

· سرعت روتور: مستر، 116دور دردقيقه و نهايي، 77دور دردقيقه

· فشار رام: 5بار

· دماي شروع اختلاط: 50درجه سانتي­گراد

· دماي تخليه نهايي: 100درجه سانتي­گراد

به‌منظور بررسي نحوه اختلاط و تاثير زمان و درجه حرارت واکنش اصلاحي سيليکا–سيلان بر روي کائوچوي SBR، 20 قسمت سيليکا جايگزين همين مقدار دوده شد. براساس مطالعات انجام‌يافته بر روي سينتيک واکنش اصلاحي TESPT/ Silica حداقل زمان انجام واکنش در دماهاي 120،140و160درجه سانتي­گراد به‌ترتيب 4/11،7/5و3دقيقه است.

از طرفي، در آميزه­هاي حاوي سيليکا ثابت سرعت واکنش اصلاحي، بزرگتر از ثابت سرعت نفوذ مولکول TESPT در الاستومر است. بنابراين، نفوذ عامل کنترل­کننده در انجام واکنش بوده و به زمان و درجه حرارت وابسته است. پس به‌منظور تماس بهتر سيلان با سيليکا، سيلان بر روي سطح سيليکا اسپري شد. همچنين محققين براي 20‌قسمت سيليکا با مساحت سطح 175gr/ حدود 5/2تا3قسمت سيلان پيشنهاد کرده­اند. حال باتوجه به پيش­فرض­هاي بيان‌شده، فرمولاسيون­هاي مورد نياز مطابق جدول (1) تهيه شد. در اين جدول، براي اختلاط نمونه­هاي AوB از روش اختلاط معمولي استفاده و آميزه­ها در 160درجه سانتي­گراد تخليه شدند. براي اختلاط آميزه­هاي مشتمل بر سيليکا–سيلان (در نمونه­هاي C،D،EوF از سه روش که در جدول (2) به آن اشاره شده، استفاده شد. در اين روش­ها، به‌منظور کنترل دمايي در حين انجام واکنش اصلاحي آب در بين جداره و روتورهاي بنبوري به گردش درمي­آيد. در آميزه­هاي حاوي سيليکا – سيلان براي برقراري اتصال ميان پرکننده و الاستومر به شتاب­دهنده نياز است. اين شتاب­دهنده­ها مي­توانند در حضور گوگرد موجود در TESPT موجب تشکيل پيوندهاي کووالانسي بين پرکننده با الاستومر شوند. در اين مرحله از تحقيق، به‌رغم نياز به شتاب­دهنده بيشتر، تغييري در سيستم پخت نمونه­ها داده نشد، تا بتوان تاثير انجام واکنش اصلاحي را در اين آميزه­ها نسبت به آميزه­هاي مشتمل‌بر دوده، بهتر بررسي کرد. در ادامه، مطابق جدول (1) براي نمونه F از شتاب­دهنده بيشتر و گوگرد کمتر استفاده شد. روش اختلاط نمونه F با توجه به نتايج اخذ شده از جدول (3) همانند روش اختلاط نمونه D (در جدول 2) است.

جدول1: فرمولاسيون­هاي مصرفي بر پايه کائوچوي SBR

جدول2: ترتيب و مراحل اختلاط آميزه­هاي E, D, C وF

جدول3: نتايج به دست آمده از انجام آزمون­هاي لازم بر روي آميزه SBR

به‌منظور بررسي خواص ديناميکي و استاتيکي، نمونه­ها در پرس آزمايشگاهي و در درجه حرارت 141‌درجه سانتي­گراد و به‌مدت يک ساعت پخت شد و آزمون­هاي زير درمورد آنها صورت پذيرفت:

1. آزمون استحکام کششي

2. آزمون گرمازايي در دماي 50درجه سانتي­گراد براي آميزه­هاي مبتني‌بر کائوچوي SBR

3. آزمون اندازه­گيري مقاومت سايشي (Pico) برطبق استاندارد ASTM D 2228

4. آزمون موني لزجت و رئومتري

5. آزمون مقاومت در برابر پارگي

6. آزمون DMTA

نتيجه ­گيري

نتايج به‌دست آمده از انجام آزمون­ها در جدول (3) نشان داده شده است. همان­گونه که در شکل­هاي (3 تا 5) ملاحظه مي­شود، استفاده از ترکيب سيليکا / دوده در آميزه B براي کائوچوي SBR موجب افزايش ميزان گرمازايي و سايش و کاهش سختي شد. حال در صورت افزودن سيلان به آميزه­هاي حاوي سيليکا، سيلان همانند پلي ارتباطي مابين پليمر و سيليکا عمل کرده و باعث تشکيل پيوندهاي کووالانسي ميان الاستومر با سيليکا مي­شود. بنابراين، مطابق شکل­هاي (4و5) در نمونه F استفاده از شتاب­دهنده بيشتر و گوگرد کمتر موجب افزايش مجموع چگالي اتصالات (الاستومر–پرکننده و الاستومر–الاستومر) شده و در نتيجه، ميزان حرارت­زايي و سايش نسبت به بقيه آميزه­ها کاهش يافت. از نکات حائزاهميت در اختلاط اين آميزه­ها مي­توان به انجام واکنش اصلاحي سيليکا–سيلان اشاره کرد که به زمان و درجه حرارت وابسته است. علاوه‌بر اين بايد از ايجاد اتصالات عرضي در اثر واکنش­هاي حرارتي در حين انجام واکنش اصلاحي جلوگيري کرد. گوگردهاي موجود در مولکول TESPT مي­توانند بدون حضور شتاب­دهنده در حين اختلاط و درجه حرارت­هاي بالا شروع به ايجاد اتصالات عرضي در الاستومر با بازده نسبتاً پايين کنند که نتيجه آن، مصرف TESPT و افزايش موني لزجت آميزه است. شکل (2) مقايسه موني لزجت آميزه­اي مختلف را نشان مي­دهد. در اين شکل، مشاهده مي­شود که موني لزجت آميزه E بر پايه الاستومر SBR نسبت به بقيه آميزه­ها به‌شدت افزايش يافته است.

شکل2: تاثير روش اختلاط بر روي موني لزجت آميزه­ها

شکل3: تاثير روش اختلاط بر روي سختي آميزه­ها

شکل4: تاثير روش اختلاط بر روي حرارت­زايي آميزه­ها

شکل5: تاثير روش اختلاط بر روي سايش آميزه­ها

دليل اين امر ايجاد اتصالات عرضي بر اثر واکنش­هاي حرارتي بوده که بين مولکول TESPT و کائوچوي SBR رخ داده است.

در بررسي خواص فيزيکي نمونه­هاي A،B،CوD مشخص شد که با انجام واکنش اصلاحي در زمان و درجه حرارت مناسب، آميزه D بر پايه کائوچوي SBR داراي بالاترين مدلوس 300درصد نسبت به بقيه آميزه­ها افزايش يافت. افزايش مدلوس 300 درصد دليلي بر کاهش ميزان حرارت­زايي و سايش در اين آميزه است. همچنين، با انجام آزمون DMTA بر روي دو نمونه A و F مشخص شد که استفاده از سيليکا–سيلان در آميزه F موجب افزايش tan دردرجه حرارت­هاي پايين (منفي 15درجه سانتي­گراد) و کاهش tan در درجه حرارت­هاي بالا (مثبت 50درجه سانتي­گراد) شده که اين امر مي­تواند معياري براي کاهش مقاومت غلتشي در اين آميزه باشد. در شکل (6) استفاده از عامل اتصال­دهنده در آميزه­هاي حاوي سيليکا موجب افزايش چگالي اتصالات الاستومر – الاستومر پرکننده شده و در نتيجه مقاومت پارگي کاهش يافت. در مقايسه ميان روش­هاي اختلاط که در 3درجه حرارت متفاوت انجام پذيرفت، روش اول، روشي مناسب براي اختلاط آميزه­هاي مشتمل بر سيليکا–سيلان تشخيص داده شد زيرا کنترل دمايي در محدوده 120تا125درجه سانتي­گراد و به‌مدت 4/11دقيقه، مشکل بوده و در نتيجه، باعث طولاني‌شدن زمان اختلاط آميزه مي­شود. لذا در اين تحقيق، بهترين زمان و درجه حرارت براي انجام واکنش اصلاحي در کائوچوي SBR، در محدوده 135تا140 درجه سانتي­گراد و به‌مدت 6دقيقه (آميزه DوF) است.

شکل6: تاثير روش اختلاط بر روي مقاومت پارگي آميزه­ها

نتايج

1. استفاده از سيليکا بدون عامل اتصال­دهنده، مي­تواند مقاومت پارگي و مقاوم در برابر رشد ترک را افزايش دهد و در مقابل، موجب افزايش ميزان حرارت­زايي و سايش در آميزه ترد مي­شود.

2. انجام واکنش اصلاحي در محدوده 135تا 140درجه سانتي­گراد و به‌مدت 6دقيقه براي کائوچوي SBR، داراي بالاترين بازده است.

بديهي است که مي­توان در اين شرايط از ايجاد اتصالات عرضي بر اثر واکنش­هاي حرارتي در آميزه، جلوگيري کرد. اين عمل، مانع افزايش موني لزجت آميزه مي­شود.

3. در صورت انجام واکنش اصلاحي در آميزه­هاي حاوي سيليکا-سيلان و انتخاب سيستم پخت مناسب، مي­توان ميزان حرارت­زايي و سايش را در اين آميزه­ها نسبت به آميزه­هاي مشتمل بر دوده کاهش داد.

4. استفاده از سيليکا–سيلان مي­تواند موجب کاهش مقاومت غلتشي در آميزه ترد تاير سواري شود.

منابع

1. S. Wolff, “Optimization of silane – silica OTR compounds. Part 1: Variations of mixing temperature and time during the modification of silica with Bis-(3- triethoisily propyl)- tetrasulfide”, Rubber Chemistry and Technology, Vol. 55, 1982; pp.967- 989

2. U.S. Patent 3 798 796

3. A. Hunche, “Investigation in to the silica / siliane Reaction System”, Rubber Chemist and Technology, Vol. 70, No. 4, 1997; PP. 608- 623

4. S. Wolff. “Silanes in tire compounding after ten years- A Review”, Tire Scince and Technology, Vol. 15, No. 4,1987; PP. 276- 294

نويسنده : علي غزنوي

» ادامه مطلب

فرآيندي جديد براي بازيافت تاير ها در دانشگاه واترلو كانادا ابداع شد

تمامي ما در توليد ضايعات تاير سهيم هستيم. تنها سالانه بيش از 300 ميليون تاير مستعمل ضايعاتي در آمريكاي شمالي توليد مي شود. تاير هاي مستعمل به سختي بازيافت مي شوند و مصارف مجدد اندكي (كفپوش هاي لاستيكي) نيز دارند. بنابراين بيش از نيمي از اين تاير ها براي استفاده از انرژي سوختي شان سوزانده مي شوند. به علت مشكلات بازيافت، بسياري به ناچار موضوع سوزاندن تاير هاي مستعمل را به عنوان تنها راه براي بازگرداندن تنها 25 درصد از انرژي مصرفي در توليد اين تاير ها پذيرفته اند.

با وجود اين، در صورتي كه راهكار هاي ديگري براي بازيافت تاير هاي مستعمل در دسترس باشد، امكان بازگرداندن بيش از 95 درصد انرژي مصرفي در توليد اين تاير ها ممكن خواهد بود. به منظور تشويق و تقويت تلاش ها در راستاي يافتن راه حلي براي اين موضوع، بعضي مناطق مانند ايالت كاليفرنياي آمريكا و يا ايالت اونتاريو در كانادا مهلتي قانوني براي امكان سوزاندن تاير ها قايل شده اند و پس از آن انتظار پيدا شدن راه حل ديگري در اين مورد را دارند.

در همين راستا، دكتر Costas Tzoganakis استاد دانشكده مهندسي شيمي دانشگاه واترلو كانادا فرآيندي را ابداع كرده است كه موجب بازگرداندن ويژگي هاي اصلي لاستيك تاير هاي مستعمل شده و اين مواد ضايعاتي را قادر مي سازد تا در گستره بسيار وسيع تري از كاربرد ها همانند استفاده در خوراك توليد تاير هاي نو، درزبند هاي خودرو ها و بسياري از كاربرد هاي ديگر استفاده شوند. اين فرآيند از نظر اقتصادي نيز كاملا به صرفه بوده و جهت گيري ها را از سوزاندن تاير ها به سمت بازيافت آن ها تغيير خواهد داد كه خود در ميزان توليد گاز هاي گلخانه اي بسيار تاثير گذار است.

اين فناوري جديد توسط سرمايه تحقيقاتي مركز Ontario Centres of Excellence و به عنوان يكي از پروژه هاي موفق دفتر اقتصادي سازي پروژه هاي واترلو (WatCo) در ا ختيار پژوهشگران گذاشته است. WatCo دفتر مديريت دارايي هاي فكري و فناوري است كه در مورد اين پروژه هزينه هاي ثبت اختراع (Patent) و ثبت نام تجاري Tyromer™ را براي كمك به بازاريابي اين فناوري جديد برعهده داشته است. همكاري هاي بيشتر WatCo با دكتر Tzoganakis تا ارتقاي اين فناوري از مرحله نمونه سازي به مرحله كارگاه نمونه (Pilot Plant) ادامه داشته است. نمونه هاي ساخته شده از Tyromer™ با مشخصات و ويژگي هاي بهبود يافته توسط توليد كنندگان محلي لاستيك در ايالت اونتاريو مورد آزمون هاي ميداني قرار گرفته است. پس از انجام بررسي دقيق تر براي راه اندازي توليد در سطح اقتصادي كه در تابستان سال 2009 ميلادي انجام شد، شركت Tyromer Inc. تاسيس شد. در بخشي از تاسيس اين شركت از وام استراتژيك شركت Michelin Development Corporation نيز كمك گرفته شد. با كمك WatCo شركت تازه تاسيس Tyromer Inc. وام ديگري نيز از مركز Ontario Centres of Excellence براي انجام مراحل فني نهايي افزايش مقياس كارخانه اي اين پروژه دريافت نمود.

در همين راستا، Tyromer Inc. در تلاش براي نهايي كردن يك همكاري استراتژيك با يكي از شركت هاي زير مجموعه شركت Airboss كه خود يكي از بزرگترين آميزه كاران قطعات لاستيكي در آمريكاي شمالي است مي باشد و تاكنون نيز همكاري هاي بسياري را در راه تجاري كردن اين فرآيند به انجام رسانده است. همكاري هايي كه منجر به در اختيار بودن اين فناوري سبز در آينده نزديك خواهد بود.

از جمله ديگر نكات قابل توجه در اين فناوري جديد، همكاري يكي از دوستان و فارغ التحصيلان دانشكده پليمر دانشگاه صنعتي اميركبير؛ آقاي مهندس محمد ميثمي برروي اين پروژه به عنوان پروژه دكترا تحت نظارت دكتر Tzoganakis مي باشد كه مايه افتخار است.

منبع : www.polymerinfo.net

» ادامه مطلب

كاربرد فناوري نانو در صنعت لاستيك

كاربرد فناوري نانو در صنعت لاستيك

تاكنون در دنيا در صنايع پليمري تحقيقات بسيار زيادي انجام شده است. از جمله آنها تحقيقات در زمينه فناوري نانو در صنعت لاستيك است. موارد استفاده از فناوري نانو اعم از نانوفيلرها و نانوكامپوزيت است كه به لاستيكها خواص ويژه اي مي دهد.بازار نانوكامپوزيت در 2005 به ميزان 200 بيليون يورو و در سال 2015 بر اساس آمارBSF به ميزان 1200 بيليون يورو پيش بيني شده است. در سال 2002 كشوري مثل ژاپن 1500 ميليون يورو در تحقيقات در زمينه فناوري نانو صرف كرده است. تحقيقات در زمينه فناوري نانو را بدون شك نمي توانيم رها كنيم. اكثر كشورهاي دنيا تحقيقات و فعاليت در زمينه نانو را شروع كرده است، به عنوان مثال كشور هند توليد نانوكامپوزيت SBR را شروع كرده است. همچنين صنايع خودرو در دنيا به سمت استفاده از نانو) PP نانوپلي پروپيلن( سوق پيدا كرده است و علت اصلي آن خواص مناسب از جمله سبكي، مقاومت حرارتي و مقاومت ضربه اينگونه مواد است. بنابراين رسيدن به خواص مطلوب ضرورت توجه به آن را بيش از هرچيز ديگر براي ما نمايان مي سازد. 2- مقدمه (کاربردهاي فناوري نانو در صنعت لاستيک):با توجه به تحقيقات به عمل آمده چهار ماده نانومتري هستند كه كاربرد فراواني در صنعت لاستيك سازي پيدا كرده اند. چهار ماده موردنظر عبارتنداز : اكسيدروي نانومتري(NanoZnO)، نانوكربنات كلسيم، الماس نانومتري، ذرات نانومتري خاك رس.با اضافه كردن اين مواد به تركيبات لاستيك، به دليل پيوندهايي كه در مقياس اتمي بين اين مواد و تركيبات لاستيك صورت مي گيرد، علاوه بر اين كه خواص فيزيكي آنها بهبود مي يابد، مي توان به افزايش مقاومت سايش، افزايش استحكام، بهبود خاصيت مكانيكي، افزايش حد پارگي و حد شكستگي اشاره كرد.در زيبايي ظاهري لاستيك نيز تاثير گذاشته و باعث لطافت، همواري، صافي و ظرافت شكل ظاهري لاستيك مي گردد. همه اينها به نوبه خود باعث مي شود كه محصولات نهايي، مرغوبتر، با كيفيت بالا، زيبايي و در نهايت بازارپسند باشند و توانايي رقابت در بازارهاي داخلي و جهاني را داشته باشند. 3- كاربرد اكسيدروي نانومتري (NanoZnO) درلاستيك:اكسيدروي نانومتري مادهاي غيرآلي و فعال است كه كاربرد گسترده اي در صنعت لاستيك سازي دارد.كوچكي كريستالها و خاصيت غيرچسبندگي آنها باعث شده كه اكسيدروي نانومتري به صورت پودرهاي زردرنگ كروي و متخلخل باشد.از خصوصيات استفاده از اين تكنولوژي در صنعت لاستيك، مي توان به پايين آمدن هزينه ها، بازدهي بالا، ولكانيزاسيون(Volcanization) خيلي سريع و هوشمند و دامنه دمايي گسترده اشاره كرد. اثرات سطحي و فعاليت بالاي اكسيدروي نانومتري ناشي از اندازة بسيار كوچك، سطح موثر خيلي زياد وكشساني خوب آن است.استفاده از اكسيد روي نانومتري در لاستيك باعث بهبود خواص آن ميشود از جمله ميتوان به زيبايي و ظرافت بخشيدن به آن، صافي و همواري شكل ظاهري، افزايش استحكام مكانيكي لاستيك، افزايش مقاومت سايشي (خاصيت ضد اصطكاكي و سايش)، پايداري دمايي بالا، طول عمر زياد و همچنين افزايش حد پارگي تركيبات لاستيك اشاره كرد كه همگي اينها بصورت تجربي ثابت شده است.براساس نتايج بدست آمده ميتوان نتيجه گرفت بهبود يافتن خواص فيزيكي لاستيك در اثر اضافه شدن ZnO ناشي از پيوند ساختار نانومتري اكسيد روي با مولكولهاي لاستيك است كه در مقياس اتمي صورت مي گيرد.اكسيد روي نانومتري در مقايسه با اكسيد روي معمولي داراي اندازة بسيار كوچك ولي در عوض داراي سطح موثر بسيار زيادي مي باشد. از لحاظ شيميايي بسيار فعال و همچنين به دليل اينكه پيوندهاي بين اكسيدروي نانومتري و لاستيك در مقياس مولكولي انجام مي گيرد، استفاده از اكسيدروي نانومتري خواص فيزيكي و خواص مكانيكي از قبيل حد پارگي، مقاومت سايشي و ... تركيبات لاستيك را بهبود مي بخشد. 4- كاربرد نانوكربنات كلسيم در لاستيك:نانوكربنات كلسيم به طور گسترده اي در صنايع لاسيتك به كار مي رود، زيرا اثرات خيلي خوبي نسبت به كربنات معمولي بر روي خواص و كيفيت لاستيك دارد.استفاده از نانوكربنات كلسيم در صنايع لاستيك باعث بهبود كيفيت و خواص تركيبات لاستيك مي شود. از جمله مزاياي استفاده از نانوكربنات كلسيم مي توان به توانايي توليد در مقياس زياد، افزايش استحكام لاستيك، بهبود بخشيدن خواص مكانيكي )افزايش استحكام مكانيكي) و انعطاف پذير شدن تركيبات لاستيك اشاره كرد. همچنين علاوه بر بهبود خواص فيزيكي، تركيبات لاستيك در شكل ظاهري آنها نيز تاثير مي گذارد و به آنها زيبايي و ظرافت مي بخشد كه اين خود در مرغوبيت كالا و بازارپسند بودن آن تاثير بسزايي دارد.نانوكربنات كلسيم سبك بيشتر در پلاستيك و پوشش دهي لاستيك به كار ميرود.براي به دست آوردن مزاياي ذكر شده، نانوكربنات كلسيم به لاستيكهاي طبيعي و مصنوعي از قبيلNP، EPDM ،SBS ،BR ،SBR اضافه مي گردد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه استحكام لاستيك بسيار بالا مي رود.استحكام بخشي نانوكربنات كلسيم برخواسته از پيچيدگي فيزيكي ناشي از پيوستگي در پليمرهاي آن و واكنشهاي شيميايي ناشي از سطح تعميم يافته آن است.نانوكربنات كلسيم سختي لاستيك و حد گسيختگي پليمرهاي لاستيك را افزايش داده و حداكثر تواني كه لاستيك مي تواند تحمل كند تا پاره شود را بهبود مي بخشد. همچنين مقاومت لاستيك را در برابر سايش افزايش مي دهد.به كار بردن نانوكربنات كلسيم هزينه ها را پايين مي آورد و سود زيادي را به همراه دارد و همچنين باعث به روز شدن تكنولوژي و توانائي رقابت در عرصه جهاني مي گردد.به طور كلي نانوكربنات كلسيم در موارد زيادي به طور كلي يا جرئي به تركيبات لاستيك جهت افزايش استحكام آنها افزوده مي شود. 5- كاربرد ساختارهاي نانومتري الماس در لاستيك:الماس نانومتري به طور گسترده اي در كامپوزيت ها و از جمله لاستيك در مواد ضد اصطكاك، مواد ليزكننده به كار مي رود. اين ساختارهاي نانومتري الماس از روش احتراق توليد مي شوند كه داراي خواص برجسته اي هستند از جمله مي توان به موارد زير اشاره كرد:1) ساختار كريستالي( بلوري)2) سطح شيميايي كاملا ناپايدار3) شكل كاملا كروي4) ساختمان شيميايي بسيار محكم5) فعاليت جذب سطحي بسيار بالادر روسيه، الماس نانومتري با درصدهاي مختلف به لاستيك طبيعي ، Poly Soprene Rubber و FluorineRubber براي ساخت لاستيك هايي كه در صنعت كاربرد دارند از قبيل كاربرد در تاير اتومبيل، لوله هاي انتقال آب و ... مورد استفاده قرار مي گيرد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه با اضافه كردن ساختارهاي نانومتري الماس به لاستيك ها خواص آنها به شكل قابل توجهي بهبود مي يابد از جمله مي توان به :1) 4 الي 5 برابر شدن خاصيت انعطاف پذيري لاستيك2) افزيش 2 الي 5/2 برابري درجه استحكام3) افزايش حد شكستگي تا حدود 2 Kg/cm700-620 4) 3 برابر شدن قدرت بريده شدن آنها و همچنين به اندازة خيلي زيادي خاصيت ضدپارگي آنها در دماي بالا و پايين بهبود مي يابد. 6- كاربرد ذرات نانومتري خاك رس در لاستيك:يكي از مواد نانومتري كه كاربردهاي تجاري گسترده اي در صنعت لاستيك پيدا كرده است و اكنون شركت هاي بزرگ لاستيك سازي بطور گسترده اي از آن در محصولات خود استفاده مي كنند، ذرات نانومتري خاك رس است كه با افزودن آن به لاستيك خواص آن بطور قابل ملاحظه اي بهبود پيدا مي كند كه از جمله مي توان به موارد زير اشاره كرد :1) افزايش مقاومت لاستيك در برابر سايش2) افزايش استحكام مكانيكي3) افزايش مقاومت گرمايي4) كاهش قابليت اشتعال5) بهبود بخشيدن اعوجاج گرمايي 7- ايده هاي مطرح شده: 1-7) افزايش دماي اشتعال لاستيك : تهيه نانوكامپوزيت الاستومرها از جملهSBR مقاوم، به عنوان مواد پايه در لاستيك سبب بهبود برخي خواص از جمله افزايش دماي اشتعال و استحكام مكانيكي بالامي شود و دليل اصلي آن حذف مقدار زيادي از دوده است.2-7) كاهش وزن لاستيك : تهيه و بهينه سازي نانوكامپوزيت الاستومرها با وزن كم از طريق جايگزين كردن اين مواد با دوده در لاستيك، امكان حذف درصد قابل توجهي دوده توسط درصد بسيار كم از نانوفيلر وجود دارد. بطوريكه افزودن حدود 3 تا 5 درصد نانوفيلر مي تواند استحكام مكانيكي معادل 40 تا 45 درصد دوده را ايجاد كند. بنابراين با افزودن 3 تا 5 درصد نانوفيلر به لاستيك، وزن آن به مقدار قابل توجهي كاهش مي يابد.3-7) افزايش مقاومت در مقابل نفوذپذيري گاز : نانوكامپوزيت الاستومرها بويژه EPDM بدليل دارا بودن ضريب عبوردهي كم نسبت به گازها بويژه هوا مي توانند در پوشش داخلي تاير و تيوب ها مورد استفاده قرار مي گيرد. زيرا يكي از ويژگيهاي نانوكامپوزيت EPDM مقاومت بسيار بالاي آن در برابر نفوذ و عبور گازها مي باشد. بنابراين اين نانوكامپوزيت ها مي تواند جايگزين مواد امروزي گردد. همچنين اين نانوكامپوزيت ها از جمله الاستومرهايي است كه مي تواند در آلياژهاي مختلف با ترموپلاستيكها كاربردهاي وسيعي را در صنعت خوردو داشته باشد. 4-7) قطعات لاستيكي خودرو : نانوكامپوزيت ترموپلاست الاستومرها مي تواند به عنوان يك ماده پرمصرف در صنايع ساخت و توليد قطعات خوردو بكار رود. از ويژگي هاي اين مواد، بالا بودن مدول بالا ، مقاومت حرارتي، پايداري ابعاد، وزن كم، مقاومت شعله مي باشد. لذا نانوكامپوزيت ترموپلاستيك الاستومرهاي پايهEPDM و PP مي توانند تحول چشمگيري را در ساخت قطعات خوردو ايجاد نمايد. 5-7) افزايش مقاومت سايشي لاستيك : استفاده از نانوسيليكا و نانواكسيدروي در تركيبات تاير سبب تحول عظيمي در صنعت لاستيك مي شود. بطوريكه با افزودن اين مواد به لاستيك علاوه بر خواصي ويژه اي كه اين مواد به لاستيك مي دهند، امكان افزايش مقاومت سايشي اين لاستيكها وجود دارد. 6-7) نسبت وزن تاير به عمر آن : با افزودن ميزان مصرف يكي از نانوفيلرها مي توان مصرف دوده را پايين آورد. به عبارت ديگر اگر وزن تاير كم شود، عمر لاستيك افزايش مي يابد. بنابراين جهت بالا بردن عمرلاستيك كافي است با افزودن يك سري مواد نانومتري به لاستيك عمر آن را افزايش داد.

- شركتهايي كه در زمينه مواد نانومتري و صنعت لاستيك كار مي كنند:

شركت:Shanxi Four Nano Technology Co.ltd
فعاليت:در زمينه توليد اكسيد روي نانومتري جهت كاربرد در صنعت لاستيك سازي بخصوص لاستيك كاميون فعاليت مي كند.
كشور:چين
آدرس اينترنتي:http://www.fhnm.com/english/jhs.htm

شركت/Good year
فعاليت:اين شركت يكي از بزرگترين شركت هاي توليدكنندة لاستيك در آلمان مي باشد كه از ذرات نانومتري دوده (Carbon black) در لاستيك استفاده مي كند.
كشور:آلمان
آدرس اينترنتي:http://www.goodyear.com/

شركت:FCCINC
فعاليت:اين شركت يك خط ذرات نانومتري خاك رس جهت تزريق به پليمرهاي لاستيك ايجاد كرده است.
كشور:چين
آدرس اينترنتي:http://www.nanoclay.com/

منبع: گزارشي از طرح ايده پردازي کاربردي فناوري نانو

مجري طرح : كميته نانوفناوري بسيج علمي دانشگاه صنعتي اميركبير

به سفارش : كميته ترويج ستاد توسعه فناوري نانو

» ادامه مطلب

سمي‌بودن نسبي گازهاي حاصل از گرم كردن بيش از اندازه لاستيك‌ها و پلاستيك‌ها

سمي‌بودن نسبي گازهاي حاصل از گرم كردن بيش از اندازه لاستيك‌ها و پلاستيك‌ها

خلاصه

لاستيك‌ها و پلاستيك‌ها زماني‌كه تا نزديكي نقطه تخريب خود گرم مي‌شوند امکان تولید گازهای سمی توسط این مواد وجود دارد. این مقاله روی داده‌های موجود در مورد سمی بودن گازهای حاصل از تفكافت‌ (پیرولیز) این مواد بحث و بررسی می کند.

مقدمه

یكي از نكات مهم در استفاده از لاستيك‌ها و پلاستيك‌ها كه گاهي اوقات نگراني‌هاي زيادي را نيز به دنبال دارد امكان توليد گازهاي سمي توسط اين مواد٬ زماني كه تا نزديكي نقطه تخريب خود گرم مي‌شوند مي‌باشد. به واسطه اين نگراني٬ مسئوليت صنعت‌گران در قبال مشتريان خود و عموم مردم جامعه اين است كه محصولات خود را با فناوري‌هاي موجود سنجيده تا اطمينان حاصل شود محصول آنها فاقد ريسك غيرمعمول يا نامعقول ميباشد. كارگزاران دولتي از توسعه روش‌هاي غربال‌گري براي ارزيابي مواد حمايت كرده‌اند. آزمايشگاهي شامل روش‌هاي آزمايشي غربال‌گري در دانشگاه سان‌فرانسيسكو و تحت حمايت موسسه ملي هوا و فضا تاسيس و گسترش يافته است، هدف اين آزمايشگاه مقايسه مواد از جنبه سمي بودن نسبي آنها تحت شرايط آزمايشي خاص شامل دستگاه‌ها، امكانات و كاركناني كه در توان‌مندي اكثر آزمايشگاه‌هاي ديگر نيز باشند٬ بود. بر اساس آن‌چه كه ذكر شد و محدوديت‌هاي موجود، اين روش به منظور معرفي موادي كه تحت شرايط آزمايشي خاص سمي‌تر هستند طراحي شده و لزومي به بيان علت سمي بودن آنها وجود ندارد. اين مقاله داده‌هاي ارزيابي شده توسط اين روش روي لاستيك‌ها و پلاستيك‌ها را بيان مي‌كند.

دستگاه

يك لوله افقي گرم شده از جنس Lindberg براي تف‌كافت مورد استفاده قرار مي گيرد. مواد مورد آزمايش در يك ظرف از جنس كوارتز كه در داخل يك لوله از جنس كوارتز قرار داده شده است تف‌كافت مي‌شوند. اين لوله از يك سر توسط يك كلاهك بسته شده است و از سر ديگر به محفظه‌اي كه حيوانات در آن قرار مي‌گيرند متصل است. طراحي اين محفظه (شكل 1) توسط NASA صورت گرفته و براي اينكه بتوان مشاهده حيوانات را به صورت پيوسته و آسان انجام داد از جنس پلي‌متيل متاكريلات شفاف ساخته شده است. حركت آزادانه موش‌ها در داخل محفظه سبب مي شود كه بتوان رفتار طبيعي و محدود نشده آنها را ارزيابي نمود. پلي متيل متاكريلات به لحاظ سهولت در توليد، وزن كمتر، مقاومت در برابر شوك و خنثي بودن در برابر فلوريد هيدروژن كه گازي كه از تف‌كافت بعضي بسپارهاي مصنوعي متصاعد مي‌شود از شيشه برتر است. محفظه داراي حجم كلي 4.2 ليتر است. گنبد بالايي محفظه قابل جابجايي است و توسط يك حلقه اتصال‌دهنده به بخش زيرين وصل شده و محل اتصال توسط يك o-رينگ كاملا آب‌بندي شده است. دسترسي به محفظه توسط دو سيلندر افقي با قطرهاي متفاوت كه به بخش گنبدي متصل شده‌اند امكان پذير مي باشد.

چگونگي عملكرد

لوله تف‌كافت، ظرف تف‌كافت، محفظه نگهداري حيوانات و همه بست‌ها و رابط‌ها قبل از هر آزمايش كاملا شسته و خشك مي‌شوند، ظرف تف‌كافت يكبار بدون و يكبار با نمونه قبل از هر آزمايش وزن مي‌گردد. وزن نمونه كه در اكثر آزمايش‌هاي غربال‌گري مورد استفاده قرار مي‌گيرد 1 گرم است كه در اين آزمايش نيز همين مقدار مورد استفاده قرار مي‌گيرد. حيوانات مورد آزمايش در داخل قفسه‌هاي پلاستيكي قرار مي‌گيرند كه هر گروه از حيوانات مورد آزمايش در داخل قفسه‌هاي جدا قرار مي‌گيرند. هر حيوان از لحاظ وزن و طبيعي بودن همه شرايطش مورد بازرسي قرار گرفته و سپس يك قسمت مشخص از بدن حيوان توسط جوهر با رنگ‌هاي مختلف علامت‌دار مي‌شوند. براي هر آزمايش 4 موش نر Swiss Webster با وزن 25-40 گرم مورد استفاده قرار مي‌گيرد . عدد4 بهينه تعداد موش‌هايي است كه در هر آزمايش مي‌توان مورد استفاده قرار داد. هر آزمايش دو يا چند بار تكرار مي شود كه اين تكرار سبب ارزيابي تفاوت ميان حيوانات مورد ازمايش و ميان آزمايش‌هاي مختلف مي‌شود. موش‌ها در داخل محفظه قرار داده مي‌شوند و 5 دقيقه زمان داده مي شود تا خود را با شرايط محيطي وفق دهند. تمامي سامانه داخلي محكم بسته شده است و تمامي اتصالات بررسي مي‌شوند كه در جاي درست قرار گرفته باشند . لوله مخصوص تف‌كافت كه حاوي نمونه مي باشد در داخل كوره قرار داده مي شود. اين كوره زماني كه از برنامه افزايش دما استفاده مي كنيم تا 200 درجه سانتي گراد پيش گرم مي شود و اگر از برنامه دماي ثابت استفاده كنيم تا 800 درجه سانتي گراد پيش گرم مي‌شود. زماني كه از برنامه افزايش دما استفاده مي‌كنيم كوره در ابتداي آزمايش روشن شده و با سرعت از پيش تعيين شده 40 درجه سانتيگراد بر دقيقه گرم مي‌شود و زماني كه دما به 800 درجه سانتي گراد رسيد دما به صورت دستي و يا خودكار تا پايان آزمايش كنترل مي‌گردد. طول زمان آزمايش 30 دقيقه است مگر اين‌كه 100 درصد مرگ‌وميرها زودتر اتفاق افتد. آزمايش بعد از مرگ آخرين حيوان پايان مي‌پذيرد و سپس قبل از باز كردن سامانه نمونه‌اي كه براي آناليز مورد لستفاده قرار گرفته بودخارج مي‌گردد. زماني كه اولين علامات ناتواني ظاهر مي‌گردد زماني است كه براي اولين بار عدم تعادل ( تلو تلو خوردن)٬ به زمين افتادن٬ غش كردن و تشنج مشاهده مي گردد. زمان تلو تلو خوردن به زماني گويند كه اولين بار فقدان تعادل و حركت ناهماهنگ در يك حيوان مورد آزمايش مشاهده مي‌گردد. زمان تشنج به زماني گويند كه اولين بارحركت ناهماهنگ ماهيچه اي در يك حيوان مورد آزمايش مشاهده ميگردد. زمان غش كردن به زماني گويند كه اولين بار عدم پشتيباني ماهيچه اي در يك حيوان مورد آزمايش مشاهده مي گردد. زمان مرگ به زماني گويند كه حركت و تنفس در يك حيوان مورد آزمايش قطع مي گردد. دما در محفظه‌اي كه حيوانات در آن قرار دارند هر يك دقيقه يكبار تا پايان آزمايش اندازه‌گيري و ثبت مي‌شود. زماني كه آزمايش خاتمه مي‌يابد حيوانات را از محفظه خارج كرده٬ ظرف حاوي نمونه را هم خارج مي‌كنند و اجازه مي‌دهند كه نمونه خنك شده و آنرا وزن مي كنند تا اينكه وزن نمونه تف‌كافت شده را محاسبه كنند. اگر همه حيوانات در طول آزمايش بميرند ظرف حاوي نمونه قبل از خروج حيوانات خارج مي‌شود تا از كاهش وزن بيشتر نمونه جلوگيري شود. حيوانات مورد آزمايش تا 14 روز بعد از انجام آزمايش مورد بررسي قرار مي گيرند تا هرگونه تغيير در ظاهر طبيعي آنها ثبت گردد. در هنگام آزمايش احتياج به يك جريان هواي كنترل شده به جاي سامانه كاملاً بسته داريم به اين منظور يك جريان هواي طبيعي با سرعت 1 ليتر بر دقيقه توسط يك پمپ به انتهاي بسته لوله تف‌كافت پمپاژ مي‌گردد. گاز آزاد شده‌اي كه در فضاي محفظه قرار دارد در يك سرنگ 60 ميلي ليتري جمع‌آوري شده و توسط سوانگاري(كروموتوگرافي) گازي شناسائي مي گردد.

ميزان محتواي اتيلن در نمونه EPDM Nordil1140 براي محقق مشخص نمي‌باشد. با افزايش ميزان اتيلن زمان مورد نياز براي مرگ كاهش يافته و غلظت مونوكسيد كربن و متان افزايش مي‌يابد. به نظر مي آيد كه مونوكسيد كربن حاصل از تف‌كافت نمونه‌هاي بسپاري عامل اصلي ايجاد سمي بودن مي‌باشد و با افزايش غلظت آن زمان لازم براي مرگ و مير كاهش مي‌يابد. نتيجه‌گيري سمي بودن نسبي گازهاي حاصل از تف‌كافت پلاستيك‌هاي اصلاح شده با لاستيك‌ها يك تابع خطي از ميزان غلظت هر يك از اجزاي آنها مي‌باشد و ميزان سمي بودن تابعي از ميزان مونوكسيدكربن توليد شده در حين فرايند تف‌كافت مي‌باشد.

واژه‌نامه:

Polymer بسپار

Pyrolysis تف‌كافت

System سامانه

منبع : مجله بسپار

» ادامه مطلب

TPE ارتقای کارايي

ارتقای کارايي TPEها

قابليت فرايند کردن مشابه گرمانرم‌ها براي گرمانرم‌هاي كشايند(TPE) و دارا بودن کارايي و رفتار مشابه لاستيک‌هاي گرماسخت، اين مواد را در ده سال اخير به ستارگاني در ميان پلاستيک‌ها تبديل ساخته است. سرعت فرايند کردن بيشتر و سرعت تخريب کمتر باعث گسترش TPE در بازار کالاهاي مصرفي، پزشکي و خودرو شده است. ‌قالب‌گيري روگير (overmolding) سخت- نرم بسيار متداول شده است و به عنوان روشي در طراحي قطعات از مسواک تا ابزار الکتريکي در سراسر دنيا پذيرفته شده است. TPEها يکي از پوياترين بخش‌هاي توسعه مواد و کاربرد آنها به شمار مي¬روند. مطالعه¬اي بر روي بازار سال 2007 که توسط Freedonia Group انجام شده است، رشد سالانة 3/6 درصدي را در تقاضاي جهاني براي تمامي انواع TPE تا سال 2011 پيش¬بيني مي‌کند که به حدود 1/8 ميليارد پوند مي¬رسد. صنعت خودرو بزرگ‌ترين مصرف‌کننده‌ي TPEها در سراسر جهان باقي مي¬ماند که بر اساس گفته¬هاي Robrt Eller، رئيس شرکت Robert Eller Associate، 40 تا 50 درصد مصرف کلي اين مواد را شامل مي‌شود. با اين وجود، در کشورهاي توسعه يافته، حداکثر جايگزيني لاستيک گرماسخت انجام شده است و تقاضا رو به کاهش مي¬باشد. نشانه¬هايي از پرمصرف کردن TPEها در زمينه¬هايي مانند ساختمان و کالاهاي مصرفي ديده مي¬شود و بازار کلي اين مواد اساساً در حال انتقال به کشور چين است، جايي که محصولات بسياري از TPE در حال حاضر توليد مي¬شوند. اين محصولات عبارتند از کفش، لوازم خانگي، ابزار، محصولات ورزشي و آسايشي و کالاي مصرفي. توليد کنندگان TPE موادي با کارايي بالاتر و کاربرد وسيع‌تر را در نظر دارند. Walt Ripple، نايب رئيس شرکت GLS مي‌گويد، "تاکنون TPEها اساساً تنها براي موارد فرعي در نظر گرفته مي¬شدند که رنگ و ظاهر محصول را تأمين مي¬کردند. اما ديگر اين طور نيست و اين مواد پهنه‌ي وسيعي از کاربردها را دربرمي‌گيرند". تمرکز بر محصولات ويژه: امروزه TPEها در نردبان کارايي، هدف کاربردهاي بالاتري قرار گرفته¬اند. براي مثال، TPEهاي استايرني مانند SEBS با TPO ادغام شده¬اند تا جاي‌گزين TPEهاي لاستيك کوپلي¬استر (COPE) در کاربردهاي مهم‌تر مهندسي مانند پوشش کيسه‌ي هواي خودرو شوند. هم‌چنين TPEهاي استايرني به طور گسترده¬اي براي جاي‌گزيني TPUهاي بسيار گران‌تر در کاربردهاي مقاوم به سايش استفاده مي¬شوند. گونه ويژه TPE با شفافيت بيش‌تر، سختي کمتر، مقاومت شيميايي و مقاومت به خش و خراش بالاتر در حال ظهور هستند. "سبزسازي" پلاستيک‌ها نيز مؤثر بوده است، به گونه¬اي که تلاش‌ها روي مواد "پايه‌زيستي" يا "تجديدپذير" آنها متمرکز شده است. مواد با مقاومت گرمائي بالاتر نيز براي کاربردهاي بسته¬بندي کوچک و محکم در سيم و کابل و صنعت خودرو رو به توسعه¬اند. قابليت اتصال به ديگر گرمانرم‌ها، منسوجات و فلزات به روش تزريق در قالب حاوي لايه‌ي زيرين از پيش تزريق شده يا روگيري (overmolding) در مرحله تحقيق و توسعه باقي مي‌ماند. تقاضاي بازار نيز توليدکنندگان را بر آن مي¬دارد تا مواد جديدي را بدون افزودني‌هاي هالوژنه مقاوم در برابر شعله و يا انتشار بخارات (تيره شدن خود به خود) کمتر توليد کنند. TPEهاي پايه زيستي ظهور مي¬کنند: توليد کنندگان TPE بر اين باورند که مواد پايه زيستي نقش رو به رشدي در فرايند انتخاب ماده در کاربردهاي آتي ايفا مي¬کنند. نمايشگاه K 2007 در دوسلدورف چندين TPE جديد به خود ديد که به جاي هيدروکربن‌هاي فسيلي از اجزاي ساختمان شيميايي به دست آمده از منابع کشاورزي و زيست‌شناختي ساخته شده بودند. براي مثال، شرکت اسپانيايي Merquinsa اولين TPU ساخته شده از مواد پايه زيستي در دنيا را معرفي کرد. Pearlthane Eco و Pearlbond Eco ساخته شده از پلي‌ال (polyol)هاي روغن‌هاي گياهي و اسيدهاي چرب ساخته شده¬اند. كارخانه‌ي جديدي در بارسلونا در حال توليد يک گونه تزريق تجاري با سختي Shore A95 مي¬باشد. انتظار مي¬رود که در فاز دوم، چهار گونه تزريق و اکستروژن ديگر با سختي‌هاي Shore A70 تا Shore D65 توليد شود. محتواي تجديدپذير اين مواد 60 تا 75 درصد وزني است که کارايي آنها برابر با TPUهاي استاندارد و يا بهتر از آنهاست. نوعي TPU پايه زيستي از شرکت GLS به نام OnFlex U از روغن دانه‌ي سويا تهيه مي¬شود. محتواي تجديدپذير آن ادعا مي-شود که 30 تا 40 درصد است و سختي آن از Shore A65 تا Shore A95 متغير است. کارايي آن براي بازار پزشکي، کالاهاي مصرفي و صنعتي مشابه انواع سنتي آن است. هم‌چنين در نمايشگاه K 2007، شرکت Arkema از اولين TPE مهندسي تجاري صنعتي ساخته شده از منابع تجديدپذير پرده‌برداري کرد. Pbax Rnew يک پلي¬اتر-دسته-آميد (PEBA) تهيه شده از نايلون 11 شرکت Arkema Rilsan است که بر پايه‌ي روغن کرچک توليد شده است. گونه‌هاي مختلف آن 20 تا 90 درصد محتواي تجديدپذير دارند و سختي آنها از Shore D25 تا Shore D72 براي کاربردهاي الکترونيکي، کفش‌هاي ورزشي و خودرو متغير است. خط Grilflex PEBA توسعه يافتة شرکت EMS-Crivory شامل مواد پايه زيستي با محتواي تجديدپذير 10 تا 100 درصد مي¬باشد. مواد از پايه‌ي نايلون 12 و بر پايه‌ي روغن کرچک و کلزا، خواص مشابه Grilflex استاندارد دارد و اجناس ورزشي را هدف¬گيري کرده است. اولين TPE کوپلي¬استر با محتواي تجديدپذير در آينده از شرکت DuPont انتظار مي¬رود. گونه‌هاي Hytrel RS از پلي‌ال‌هاي سرنول(Cerenol) به دست آمده از پروپان دي‌ال (PDO) ساخته خواهد شد که از تخمير باکتريايي دانه¬هاي شکر به دست مي¬آيد. پيشرفت‌ها در رويه‌گيري: بعد از پيشرفت‌هاي زياد و تأييد اعتبار TPEها به همراه بهبود چسبندگي به تعدادي از مواد، بر اساس اظهار نظر توليد کنندگان، رويه‌گيري سخت- نرم حتي براي استفاده‌ي وسيع‌تر مهياست. Jonas Angus، رئيس شرکت TPE Solutions مي¬گويد، "هم‌اکنون توپ در زمين طراحان است تا کاربرد و خصوصيات محصولات را در نظر بگيرند". توليدکنندگان در حال ايجاد زمينه¬هاي جديد مانند توليد اولين ماده‌ي نرم هستند که به پلي¬سولفون (PSU) مي¬چسبد و در موارد پزشکي کاربرد دارد. Softlink 141A يک ماده‌ي استايرني از شرکت TPE Solutions است که به PSU مي¬چسبد و سترون کردن در اتوکلاو را تحمل مي¬کند. نوع جديدي از SEBS از شرکت Elastocon TPE Technologies مناسب براي رويه‌گيري روي PC، ABS، PC/ABS، نايلون، HIPS و کوپلي‌استرها مي¬باشد. مواد Elastocon STK با سختي Shore A50 تا Shore A70 براي ابزار، لوازم خانگي، لوازم شخصي و اسباب بازي طراحي شده است. مواد سري 2800/8000 اين شرکت به PP مي¬چسبد. شرکت Multibase آلياژهاي جديد Multiflex TEA را توليد کرده است که چسبندگي بيشتري به گرمانرم‌هاي مهندسي دارند. همچنين در خط لولة شرکت Multibase انواع مقاوم در برابر هوا وجود دارد که برخورد پرشتاب هوا تا Kg4000 را تحمل مي¬کند و در کاربردهاي بيروني خودرو استفاده مي¬شود. براي کاربردهاي داخلي، اين شرکت بر گونه‌هايي متمرکز شده است که خواص بهتري از نظر مقاومت در برابر تيره شدن تا0C 110(0F230)، مقاومت در برابر روغن و مقاومت در برابر آسيب ديدن در اثر گاز دارند. RTP 6042 سري جديدي از TPEها براي رويه‌گيري از شرکت RTP Co، بسيار فرايندپذيري بهتري دارد و از نظر قيمت با TPEهاي استاندارد قابل رقابت است. اين ماده به PC، ABS، PC/ABS و PC/Acrylic مي¬چسبد. بر اساس نظر شرکت Kraiburg TPE Corp، TPEهاي شفاف نياز به بهبود انعطاف¬پذيري در طراحي براي کاربردهاي رويه‌گيري دارد. اين شرکت گونه جديد Thermolast Kاز TPEهاي پايه SEBS مات توليد کرده‌است که تا حدي به PC و ABS چسبندگي دارد که تا پيش از اين، اين مقدار چسبندگي حاصل نشده بود. هم‌چنين اين ماده به ديگر مواد استايرني، PBT، اکريليک و PETG مي¬چسبد. سختي آن بين Shore A50 تا Shore A80 مي¬باشد. مقاومت گرمائي در ترکيبات جديد Thermolast V SEBS افزايش يافته است؛ به گونه¬اي که دماي کاري0C 140(0F284) براي قطعات صنعتي و داخل کاپوت خودرو دارد. افزايش بازار مواد استايرني: توليدکنندگان اظهار مي¬دارند که انتقال بازار کفش به چين، مواد SBS را تبديل به مواد پرمصرف کرده است. حتا در SBSهاي هيدروژنه شده، که محصولي گران‌تر است، اين تغيير احساس مي‌شود. Sachin Sakhalkar، مدير جديد توسعه‌ي تجارت شرکت Teknor Apex Co،اظهار مي¬دارد که براي رسيدن به اين تجارت در ايالات متحده بايد به دنبال بازار اجناس با مصرف بالاتر رفت كه مختص TPU و كوپلي¬استرها هستند. ديگر موقعيت¬ها شامل جاي‌گزيني به جاي مواد مقاوم در برابر شعله غير هالوژنه و PVC بدون نرم‌كننده مي¬باشد. خانواده جديد Elexar EL1402 از شركت Teknor از گونه‌هاي SEBS هالوژنه نشده است و داراي سختي از Shore A50 براي سيم وكابل و قالب¬گيري مي¬باشند. گونه‌هاي جديد SEBS شامل Monprene MP1871R در حال جاي‌گزين شدن به جاي سيليكون در لوله‌هاي پزشكي و MP2295 فيلم¬هاي شيرابه‌اي (لاتكس) مي¬باشند. تمركز به محصولات ويژه از همبسپارهاي دسته‌اي استايرني (SBC) در شركت Kraton Polymers هم مشهود است. اين ماده انواع مقاوم به حرارتي دارد كه مي¬تواند جايگزين لاستيك¬هاي گرماسخت وTPVهاي اولفيني شود. آخرين SBC از اين شركت داراي مانائي فشاري بهتري نسبت به TPEهاي استايرني در دماي بالاتر از 0C70 (0F158) دارد. Kraton G1633 50% وزن مولكولي بيشتري از SBCهاي استاندارد دارد. STEPهاي استايرني ساخته شده از G1633 مانائي فشاري برابر با برخي TPVها را دارند. كاربردها شامل آب¬بندي-ها در خودرو و چوب¬پنبه¬هاي پزشكي مي¬باشند. شركت Kraton همچنين در حال تجاري‌سازي گونه پزشكي از SEBS است كه نرم‌ترينِ گونه‌ي اين ماده تا كنون بوده است. گونه‌اي با سختي shore A35 (با نام تجاري MD6945 Kraton) شفاف و محكم است و فرايندپذيري راحتي براي فيلم¬هاي تخت و دمشي دارد. اين ماده قابليت آميزه¬سازي با PP را براي شفافيت بيشتر دارد و جاي‌گزين PVC در بسته¬هاي IV ، سيستم¬هاي داروسازي IV و لوله-هاي پزشكي مي‌باشد. هم‌چنين SEBS اصلاح شده¬اي در حال توليد است كه مقاومت ممانعتي در غشاهاي تبادل يوني سيستم¬هاي تصفيه آب دارد. واحد تجارت شركتKuraray America's Septon نوعي TPE استايرني پايه ايزوپرن را تجاري كرده است كه با TPUها و COPEها رقابت مي¬كند. Septon Q دماي كاري 10 درجه بيشتر از Septon هاي استاندارد همراه با استحكام پارگي خوب و مدول بالاتر دارد. گونه با سختي Shore A70 مقاومت به خراش و سايشي قابل رقابت با TPUها دارد. ضمن اينكه چگالي آن كمتر است. كاربردها شامل اجناس ورزشي، پوشش سيم، لوله‌سازي و رويه¬ي فرمان‌گاه خودرو مي¬باشد. آلياژهاي جديد TPE به داخل خودرو راه پيدا كرده¬اند. شركتA. Schulman ليسانس فناوري جديدي را به شركت Inteva Products ( شركت Delph Interiors & Closures سابق) داده است كه شامل TPE تركيبي براي كاربرد رويه¬ي فرمانگاه (پنل) ساخته شده به روش قالب‌گيري دوغابي مي¬باشد و جاي‌گزين TPE به همين روش يا يورتان اسپري شده مي‌باشد. آلياژ استايرني/الفيني چگالي كمتري نسبت به TPV دارد و بنابه گزارش از نظر مقاومت به خراش و سايش و فرسايش در هوا قابل مقايسه با آن است. شركت Schulman با شركت Inteva مشغول به كار روي كاربردهاي تجاري براي مدل¬هاي سال 2010 مي‌باشد. يك آلياژ استايرني شركت Schulman به نام Sumiflex بر پايه¬ي فناوري تحت ليسانس شركت Mitsubishi Chemical است. اين ماده جرم مخصوص كمتر، فرسايش در هواي بهتر، مقاومت به خش و خراش بالاتر و قيمت كمتر در برابر TPVهاي چربي¬دار براي كاربرد دسته و دستگيره¬هاي خودرو دارد. سري جديد Evoprene MP از شركت Alphagary شامل انواع SEBS با مقاومت سايشي و استحكام بهتر مي¬باشد. گونه خفه¬كننده‌ي لرزه¬ي Evoprene ميزان پركننده كمتري دارد. هم‌چنين نوع جديد ديگري شامل Evoprene با سختي shore A50 از SEBS بدون روغن براي آب-بندي‌هاي در تماس با غذا است كه خواص بازيابي عالي دارد. براي تأمين تقاضا براي مواد مقاوم در برابر شعله بدون هالوژن، شركت GLS اخيراً خط SEBS را به نام OnFlex-SHF راه‌اندازي كرده است. اين ماده استاندارد UL 94V-O دارد و بازه‌ي وسيعي از سختي‌ها را شامل مي¬شود. انواع تزريقي و قالب‌گيري دمشي آن براي آب¬بندي در جعبه¬هاي اتصالات الكتريكي و پوشش¬هاي كابل به كار مي¬روند. محصولات ويژه‌ي ديگر: به تازگي انواع Alcryn هالوژنه نشده توسط شركت Advanced Polymer Alloys وارد بازار شده است. Alcryn آلياژ همبسپار اتيلن كلرينه شده است که به طور جزيي داراي اتصالات عرضي است. اين ماده براي سيم و كابل¬ها در اروپا و آسيا كاربرد دارد. در اين محل‌ها Alcryn به عنوان يك جايگزين PVC پيشنهاد شده است كه حاوي فتالات نيست. جاي‌گزين کردن PVC حاوي فتالات هدف آلياژ جديد TPE از شركت GLS است. اين ماده با نام تجاري Versaflex CLE45 شفافيت بالا و قابليت سترون شدن دارد. كاربردهاي ديگر آن در لوله‌هاي پزشکي، ادوات ذخيره دارو و دارورساني، ماسك‌هاي صورت و محصولات مربوط به نوزادان است. شركت GLS آميزه¬هاي TPE با جرم مخصوص بالا توليد مي¬كند. آلياژ TPE با جرم مخصوص بالا در گونه قالب¬گيري تزريقي و اكستروژن ورق، جرم مخصوص بين 2 تا 11 دارد. اولين كاربرد تجاري آن محافظ اشعه ايکس در مصارف دندانسازي است. شركت GLS همچنين ادعا مي¬كند كه آلياژهاي Versaflex TPE کاربردهاي ممانعتي زيادي مثلاً در چوب پنبه¬هاي پزشکي، سر سرنگ و لفاف غذا دارد. در حال حاضر گونه‌هاي قالب¬گيري تزريقي و اكستروژن در مرحله توليد آزمايشي هستند. شركت Kuraray در ژاپن يك دستگاه آزمايشي براي يك TPE كاملاً آكريليك توليد كرده است. اين ماده از دسته‌هاي يك در ميان PMMA سخت و Poly-n-butyl-acrylate نرم تشكيل شده است. خواص اين ماده عبارتند از عدم فرسايش در هوا، شفافيت، نرمي و چسبندگي خوب به بسپار¬هاي قطبي و رنگ‌ها. سختي از shore A30 تا shore D60 است. اين ماده مي¬تواند قالب¬گيري تزريقي، قالب گيري دوغابي و اكسترود (به فيلم و ورق) شود. شركت Sony از اين ماده در گيره¬هاي دوربين¬هاي خود استفاده مي¬كند. بازارهاي ديگر اين ماده عبارتند از کالاهاي مصرفي، كالاهاي ورزشي، صنايع خودروسازي و فيلم‌هاي نوري. لاستيک سيليکون نيز به دو صورت وارد محدوده TPE شده است: 1. به صورت فاز لاستيكي در TPV مهندسي 2. به صورت فاز نرم (بيشتر از %90 تركيب شيميايي) در همبسپار سيليكون-اوره كه Geniomer نام دارد. Geniomer در سال 2004 توسط شركت Wacker Chemie آلمان روانه بازار شد. اين ماده وقتي از مذاب سرد مي¬شود اتصالات عرضي ايجاد مي¬كند، با اين وجود، وقتي ذوب مجدد اتفاق مي¬افتد، پيوندها برگشت¬پذير مي‌شوند. طبق گفته شركت Wacker، Geniomer شفاف است و خلوص لازم براي كاربردهاي پزشكي را دارد. اين ماده خواص خوب سيليکون را دارد كه عبارتند از خواص رهاسازي مناسب، مقاومت در برابر اشعة UV و قابليت نفوذ گاز. همچنين اين ماده قابل رنگ شدن است و مي¬تواند پلاستيك را به شيشه يا فلز بچسباند. كاربردهاي تجاري Geniomer در موارد مخزن گرمائي ( heat-sink)در الكترونيك و در برگيرنده اجزاء نوري و فتوولتائيک‌ها است. TPUها نرم‌تر مي¬شوند: پيشرفت‌هاي زيادي در زمينه TPUهاي نرمتر و نيز مقاوم در برابر حرارت انجام شده است. هدف افزايش دماي كاري پيوسته از 0C135 تا 0C150 است. مدير محصولات و فروش كارخانه BASF اين طور بيان مي¬كند كه هدف ديگر جايگزيني PVC نرم شده با فتالات با گونه‌هاي نرمتر با سختي Shore A52 است. هم‌چنين تلاشهاي زيادي در زمينه پيشرفت‌هاي مربوط به TPU آليفاتيك انجام مي¬شود. اين گروه از مواد امروزه به مقدار زياد در آمريكاي شمالي استفاده نمي¬شوند. اين مواد به نسبت مقاومت در برابر سايش و مقاومت در برابر شرايط آب و هوايي بالاتري نسبت به TPU معطر براي كاربردهاي قطعات داخل خودرو دارند اما قيمتشان هم حدوداً دو برابر مواد فعلي است. به طور مثال شرکت Bayer Materials Science در حال بررسي گونه‌هاي اليفاتيك با مقاومت در برابر شرايط آب و هوايي بالاتر براي استفاده¬هايي مثل سلول‌‌هاي خورشيدي است. تحقيقات و توسعه شركت Merqunsa در حال حاضر در حال بررسي محصولات ويژه‌ي TPU آليفاتيك است. اين شركت در حال توليد TPU آليفاتيك در حين فرايند پيوسته به جاي استفاده از روش پيمانه‌اي است. مزاياي روش پيوسته كيفيت بالاتر و قابل اطمينان بودن بيشتر است. رويه ديگر اصلاحTPU با TPEهاي استايرني مثل SIBS است. اخيرا آميزه¬ساز بزرگ TPU به نامArkadia Plastics سري Ark 2100 را توليد کرده است. اين ماده آلياژ TPU/SIBS است كه از محصول Sibstar SIBS شركت Kaneka استفاده مي¬كند. گونه‌هاي با سختي Shore A40 تا Shore A60 مقدار مانائي فشاري كمتري را در كالاهاي ورزشي، روكش¬هاي غذا و صنعت لوله¬سازي تحمل مي¬كند. در نمايشگاه K 2007 آلمان شركت تابعه BASFS Elastogran اعلام كرد كه اولينTPU با اتصالات عرضي (TPU-X) به نام Elastollan X-Flex را توليد كرده است. اضافه كردن مخلوط پيش‌بسپار مايع به Elastollan TPU اتصالات عرضي بازگشت¬پذيري را توليد مي¬كند كه بعد از قالب¬گيري، زماني که ماده در حال خنك شدن است،ايجاد مي‌شود. اما اگر دوباره ماده ذوب شود پيوندها از هم باز مي‌شود. ماده نتيجه شده خواص مانائي فشاري و خفه کردن لرزه مشابه لاستيك¬هاي گرماسخت دارد. به علاوه اين كه مقاومت در برابر ازون، روغن وگريس آن بالاتر است. اين لاستيك مي¬تواند در 0C 120در مدت زمان‌هاي طولاني و در 0C150در مدت زمان‌هاي كوتاه استفاده شود. توليدكننده¬هاي TPU اين طور بيان كرده¬اند كه امروزه پوشش¬دهي نيازمند دوام و مقاومت در برابر حرارت بيشتري است. علت اين مسئله نازكتر بودن سيم‌ها، سفت¬تر بودن بسته¬بندي¬ها و مقدار حرارت توليد شده بالاتر در سيم‌ها است. هم‌چنين نياز به TPU با مقاومت شيميايي بالاتر نيز هست. مخصوصاً براي سوخت با مقدار بالاي اتانول E85. شركت Lubrizol دو گونه‌ي اكستروژني پايه استري را توسعه داده است كه در شير¬ها و لوله¬ها كاربرد دارد. Estane X-1351 يك TPU با سختي shore A95 است كه تا %80 نفوذپذيري كمتري نسبت به E85 در برابر گونه‌هاي استر مشابه دارد. Estane-X 1352 با سختي Shore D62، %95 نفوذپذيري كمتري در برابر E85 دارد. اين گونه‌ها همچنين در برابر سوخت موشک، ديزل و ديزل‌زيستي مقاوم¬تر هستند. شرکت Lubrizol ادعا کرده است که با محصول Estane ZHF95AT3 محک جديدي براي مقاومت در برابر شعله در TPUهاي هالوژنه نشده مقاوم به شعله براي مصرف پوشش سيم و کابل ارائه کرده است. اين پلي¬اتر با سختي shore A95 شرايط استاندارد UL 94V-0 را تأمين مي‌کند و LOI (Limiting Oxygen Index) بالاي 35 دارد که قابل مقايسه با LOI برابر 25 متداول براي ديگر TPUهاي هالوژن نشده‌ي مقاوم به شعله است. ادعا شده است که اين محصول ويژگي‌هاي مقاومت به شعله بالاتري دارد مانند آزمون IEC 60332-3 cable-tray. TPUهاي جديد نرم‌تر در قطعات داخلي خودرو به‌خصوص فرمانگاه‌ها و شايد در مبلمان منزل استفاده مي¬شود. شركت Bayer Material Science تصميم دارد كه اين TPUها را تا آخر سال وارد بازار كند. شركت Bayer هم‌چنين گونه‌هاي پزشكي با مقاومت شيميايي بالا را نيز معرفي كرده است: Desmopan DP 2590A با سختي shore A90 يك استر براي فيلم‌هاي دمشي است. Desmopan DP 9370A با سختي shore A70 يك اتر براي گيره¬ها و لوله‌هاست (اين ماده، گونه پزشكي نرم‌تر شركت Bayer است). Texin285 يك استر با سختي shore A85 است كه براي تزريق و اكسترود كاربرد دارد. اين مواد براي پانسمان زخم، پوشش¬هاي پارچه¬اي، لوله¬ها، گيره¬ها و بسته¬بندي¬ها استفاده مي¬شوند. شركت Sartomer، TPUهاي پايه پلي¬بوتادي‌ان منحصر به فرد خود را وسعت داده است. اين مواد مقاومت در برابر اسيد و باز بيشتري دارند. Poly bd 7840 اين ويژگي را دارد كه در حلال مناسب حل مي¬شود و مي¬تواند با لاستيك آميخته شود. اين ماده در لايه-هاي مانع شير و لوله¬ها، سيم و كابل¬ها، پوشش¬هاي غذا، فيلم، ورق و چسبها استفاده مي¬شود. شركت Dow در حال حاضر بر روي TPUهاي نرم با سختي shore A45 تا shore A55 كار مي¬كند كه مي¬توانند جايگزيني براي TPEهاي مورد استفاده در کفش، سيم، كابل و كالاهاي مصرفي باشند. TPUهاي جديد با كارآيي بالاتر گروهي از اترهاي Pellethane و استرها با ضريب زردي كمتر هستند. شركت Dow اين طور ادعا مي‌كند كه محصولات با ضريب زردي كمتر، استحکام رنگ بالاتري را ايجاد مي¬كنند. مزاياي ديگر اين ماده عبارتند از: عدم فرسايش در هوا، صرفه اقتصادي بالا (به علت عدم نياز به پايدارکننده در مقابل اشعة UV) و پايداري حرارتي بالاتر. شركت Dow همچنين گونه‌هاي ديگري را براي کاربرد تسمه نقاله، پوشش سيستم فاضلاب و پارچه¬ها دارد. شركت Ovation Polymers يك آميزه¬ساز تخصصي تقريباً جديد است كه آلياژهاي TPU همراه با SEBS و نيز TPEهاي استايرني ديگر توليد مي¬كند. گفته مي¬شود فناوري اكستروژن واكنشي باعث بالا رفتن نرمي بدون استفاده از روغن‌ها يا نرم کننده¬ها را ايجاد مي¬كند. استفاده از اين فناوري علاوه بر افزايش نرمي، استحكام پارگي،مانائي فشاري و نيز مقاومت به تجزيه در مقابل آب را بالا مي¬برد. در ميان جديدترين محصولات اين شركت آلياژ Softaplas S56A ديده مي¬شود كه براي بست لوله¬هاي حمام و استخرها، لوازم خانگي و نيز ابزار باغباني مناسب است. اين شركت هم‌چنين Softaplas R TPU راهمراه با الياف شيشه كوتاه و بلند و نيز الياف كربن استفاده مي¬كند. آميزه¬هاي Optestat TPE جديد نانولوله¬هاي كربني براي كاربردهاي ESD دارند. نسخه TPU نيز براي اجزاء الكترونيكي و ماشين‌هاي تجاري كاربرد دارد. TPEهاي پايه نايلون: شركت Nylon Carp America (NYcoa) در حال افزايش كارآيي TPEهاي همبسپار نايلون (NYColastic) است. اين مواد كه بر پايه نايلون 6 و نايلون 66 هستند مقاومت شيميايي و گرمائي بالاتري نسبت به COPE و الاستومرهاي نايلون/ پلي¬استر دارند. اين شركت در نظر دارد كه محصولات نرم‌تري را نيز به بازار عرضه كند. اين محصولات براي روگيري با ساير نايلون¬ها مناسب هستند. هدف ديگر افزايش پسماند براي كاربردهاي مانند واشرها است. همچنين، شركت Arkema در حال توسعه گونه‌هاي نرم‌تري از Pebax PEBAاست كه سختي اين مواد تا shore A75 كاهش پيدا كرده است. كاربرد اين مواد در كالاهاي ورزشي و كفش‌هاي مخصوص دويدن است. در اين شركت همچنين تحقيقاتي بر روي گونه‌هاي فيلم قابل تنفس با قابليت تبديل نم به بخار بالا و مقاومت شيميايي بالا براي كاربردهاي نظامي و ادوات مخصوص فضاي باز، در جريان است. شركت EMS-Grivory خط PEBA خود را گسترش داده و نام Grilflex بر آن نهاده است. اين مواد كه بر پايه نايلون 6 و 12 هستند مقاومت بيشتر به تجزيه در آب، پايداري ابعادي بيشتر، و نيز %20 چگالي كمتر نسبت به TPE و TPUهاي قديمي دارند. گونه‌هاي نايلون 12 سختي بين shore D36 تا shore D70 دارند. كاربرد اين مواد با اين سختي در كالاهاي ورزشي است و اگر سختي از shore D50 تا shore D60 باشد در لوله¬هاي پزشکي كاربرد دارد. گونه جديد PEBA براي كفش¬هاي ورزشي از شركت Evonik Degussa به TPUهاي پايه استر بدون هيچ چسبي مي¬چسبد. گونه Vestamid E مقدار محتواي ژل كمي دارد كه در محدوده shore A40 و shore D62 است. مطالعات اين شركت روي گونه‌هاي سختتر در حال انجام است كه براي مقاومت سايشي و مقاومت خراش در كاربردهاي ورزشي مخصوص فضاي باز مناسب هستند. كوپلي¬استرهاي پيشرفته: مواد کوپلي¬استر COPE با كارآيي بالاتر در حال گسترش كاربرد، وراي كاربردهاي قبلي مانند قطعات خودرو و پوشش كيسه هوا مي¬باشند. توسعه مواد جديد با اين حقيقت روبروست كه COPE موقعيت برجسته خود را در پوشش¬هاي كيسه هوا به TPO و TPVها داده است. زيرا به اين ترتيب الزامات مقاومت ضربه¬اي در دماي كم راحت¬تر تأمين مي¬گردد. شركت DSM Engineering Plastics محصول غير هالوژنة Arnitel XG را به عنوان جايگزيني براي PVC براي عايق¬بندي كابل در صنعت الكترونيك معرفي كرده است. بنا به گزارش اين ماده شرايط استاندارد UL VW1 را دارد. محصول معرفي شدة جديد ديگري از DSM كارآيي پير شدن حرارتي Arnitel را براي سيم وكابل بالا برده است. Arnitel C غير هالوژنه، خاصيت استفاده مداوم 3000 ساعته در 0C175 را دارد و ادعا شده است كه اولين COPE است كه ملزومات حرارتي كلاس D از استاندارد ISO 6722 را ارضا مي¬كند. اين ماده همچنين مقاومت در برابر تجزيه آبي بيش از 150 روز در آب 0C85 و مقاومت سايشي 5 برابر ETFE يا PE با اتصالات عرضي در آزمون سوزن را دارد. شركت DSM Biomedical در هلند اخيراً شروع به توليد انواعي از COPE براي تجهيزات ارتوپدي كرده است. بر اساس اظهارات DSM اين مواد مقاومت به سايش و خستگي از خود نشان مي¬دهد. شركت Ticona در حال توليد برخي از اولين محصولات صنعتي COPE پايدار در برابر اشعه UV براي كاربرد در مبلمان اداري، داخل خودرو و تك رشته¬ايها مي¬باشد. تا چهار نوع آن براي آغاز توليد در ادامه سال جاري تعيين شده¬اند مانند Riteflex 655UVLM كه در گذشته در برچسب قابل علامت¬گذاري با ليزر براي حيوانات استفاده مي¬شد. انواع قالب¬گيري تزريقي و اكستروژن آن سختي¬هاي shore D25 تا shore D72 دارند. محصول Hytrel 5555 HS COPE از شركت DuPont دامنه¬اي از استاندارد UL 758 تا ISO و V600 را دارد كه سازندگان سيم را قادر ساخته است كه در طي چند هفته به مقبوليت برسند. اين ماده خواص كششي و انعطاف¬پذيري بهتري نسبت به PVC انعطاف-پذير دارد و قابليت جدار نازك ساختن اين ماده موجب صرفه-جويي در هزينه به جاي PVC شده است. شركت Eastman در حال كار بر روي نوعي TPE از كوپلي¬استر- اتر به نام Neostar با چسبندگي بهتر و مقاومت حرارتي بالاتر است و در ساختمان¬سازي كاربرد دارد. نمونة نخستين اين ماده سختي shore A75 و مدول انعطاف¬پذيري Psi17000 داشته است. اين ماده به ديگر كوپلي¬استرها، PVC، يورتان و برخي استايرني¬ها مي‌چسبد. گونه پزشكي كوپلي¬استر- اتر شركت به نام Ecdel هم اكنون براي بسته¬بندي ابزار پزشكي به صورت چند لايه¬ي آب‌بندي كننده استفاده مي¬شود. كاربردهاي غير پزشكي نيز در حال تحقيق هستند. شركت RTP كوپلي¬استرهاي جديد رسانا براي سيستم سوخت خودرو توليد كرده است. تركيب اين ماده به گونه¬اي است كه خواص بسپار پايه را به همراه كمترين اتلاف انعطاف¬پذيري داشته باشد. آميزه¬ساز جديدي به نام Ovation Polymer آلياژ Zhutvex COPE را با سختي¬هاي shore D45 تا shore D75 در اكسترودر توليد مي¬كند. تركيب اين ماده مي¬تواند براي انعطاف¬پذيري يا سختي بيشتر و مقاومت حرارتي و شيميايي تغيير كند. كاربردهاي آن شامل قطعات داخل كاپوت، لوازم خانگي و اجناس ورزشي است. اَبَرTPVها راه مي¬يابند: گروه كم سن و سال و نوظهور به اصطلاح اَبُرTPVها يا TPVهاي مهندسي (ETPV) به حد و مرز مطلوب مقاومت در برابر روغن وحرارت رسيده¬اند. بر خلاف TPVهاي سنتي، كه تركيبي از زمينه¬ي PP با فاز لاستيكي و ولكانيزه شدة EPDM هستند، EPTVها زمينه¬اي از يك گرمانرم مهندسي و يك فاز لاستيكي با كارآيي بالاتر دارند. براي مثال، محصول Zeotherm از شركت Zeon Chemicals تركيبي از زمينة نايلون 6 با يك لاستيك اكريلات (ACM) با اتصالات عرضي است. اين شركت در حال توليد انواع جديدي است كه مي¬تواند حرارت بلند مدت را تا 0C175 و كوتاه مدت را تا 0C190 تحمل كند. مقاومت به حرارت بالا نيز يکي از مزاياي خانواده‌ي ETPV از شرکت DuPont با يک زمينه‌ کوپلي¬استر و يک لاستيک AEM با اتصالات عرضي بسيار زياد (اتيلن اکريلات اصلاح شده) است. اين مواد دماي 0C135 و شوک حرارتي 0C180 را تحمل مي¬کنند. انواع جديد در حال توليد براي کاربردهاي سيم و کابل، شلنگ و لوله مي¬باشد. شرکت دوپونت دو گونه را معرفي کرده است که فرايندپذيري عالي در اکستروژن پروفيل و قالبگيري دمشي دارند. يکي از اين گونه‌ها مقاوم به حرارت تا 3000 ساعت در دماي 0C150 و ديگري مناسب براي شرايط کوتاه‌تر است. يک ETPV از شرکت Multibase شامل سيليکون با اتصالات عرضي در زمينه‌ي نايلون يا TPU است. اين ماده در ابزار الکترونيکي روگيري شده دوام، فرسايش در هوا و مقاومت به خراش بهتري دارد و داراي سطح نرمي است. تغييرات اخير در خانواده‌ي اين گرمانرم سيليکوني ولکانيده (TPSiV) شامل انواع تزريق و اکسترود شده با يک زمينه‌ي PP است. گفته مي¬شود که اين محصول مقاومت خزشي عالي تا 0C 120 براي کاربردهاي داخل خودرو، لوله¬کشي و قطعات از جنس PP با سطح نرم دارد. در اين ميان، دسته‌ي ديگري از TPVها سطح کارايي متوسطي دارند. اين مواد زمينه¬اي از جنس PP دارند، اما داراي SBC هيدروژنه شده به عنوان جزء لاستيکي ولکانيده مي¬باشد. شرکت Teknor Apex اذعان مي¬دارد که محصول Uniprene XL داراي بازيابي كشسان بلند مدت بهتر، مقاومت بهتر در برابر حلال‌ها و روغن‌هاي داغ و استحکام کششي بيشتر نسبت به TPVهاي معمولي است. اين شرکت در حال کار روي افزايش مقاومت به حرارت اين ماده از 0C125 به 0C150 است.

برگردان: سارا ملاداودي و نيما زرين

منبع: مجله بسپار

» ادامه مطلب