معرفی HIPS

HIPS یا High‐impact polystyrene نوعی پلی استایرن بوده که توسط ذرات لاستیک مقاومت ضربه آن افزایش یافته است. از پلیمیریزاسیون استایرن همراه با رابر نامحلول HIPS  تهیه می شود که از مقاومت ضربه بهتری نسبت به رابری که با اختلاط مستقیم پلی استایرن و رابر تهیه شده، می باشد. پلی استایرن کریستالی در تست IZOD عددی بین 0.13 تا 0.24 J/cm از خود نشان می دهد در حالی که  HIPS در همین تست عددی بین 0.37 تا 2.1  J/cm از خود نشان می دهد.

 جدول زیر مقایسه بین مقاومت ضربه بین پلیمرهای مختلف را نشان می دهد و جایگاه HIPS در آن به خوبی مشخص است

High-impact polystyrene (HIPS). HIPS contains particles of rubber that are added to enhance impact resistance. This produces an opaque material that is easy toprocess and thermoformable. Typical food-packaging applications for HIPS are tubs for refrigerated dairy products, serving-size cups, lids, plates, and bowls. Limiting factors for HIPS are low heat resistance, high oxygen permeability, low UV light stability, and low resistance to oil and chemicals. According to Toebe et al.,6 containers made of HIPS have intense flavor-scalping action on foods.

مطلب فوق به درخواست آقای عربی و توسط مدیر وبلاگ مهندس پلیمر تهیه شده است

» ادامه مطلب

Battenfeld و Cincinnati زیر یک سقف با یک نام

9 آوریل 2010 شرکتهای Battenfeld Extrusionstechnik و Cincinnati Extrusion و B+C Extrusion Systems (Foshan) Ltd. به توافق رسیدند از تمام توان خود برای معرفی هرچه بهتر نام تجاری مشترک خود یعنی battenfeld-cincinnati استفاده کنند تا به این ترتیب همگان شاهد ظهور بزرگترین تولیدکننده خطوط اکستروژن در زمینه تولید لوله، پروفیل، فیلم و ورق باشند. سه قاره میزبان کارخانه های تولیدکننده محصولات battenfeld-cincinnati می باشند.

در این راستا، این شرکت سه بخش مجزا برای خود تاسیس کرده است. هدف از تاسیس این سه بخش ، ایجاد انعطاف پذیری در جهت گیریهای شرکت و امکان تغییر سمت و سوی آن بر اساس نیاز مشتری عنوان شده است. در این سه بخش سعی شده تا سلایق تمام مشتریان در تولید محصولات در نظر گرفته شود و همچنین با کمک دانش فنی پیشرفته و تجربه 120 ساله در زمینه تولید خطوط اکستروژن، سفارشات مشتریان به نحو مناسبی تحویل داده شود. مدیریت بخش سازمانی بر عهده Rainer Kottmeier می باشد. در این بخش نیازها و سوالات مشتریان مورد توجه قرار می گیرد تا بر اساس آن محصولات مورد پسند آنها طراحی و تولید گردد.
بخش زیربنایی که مدیریت آن بر عهده Walter Hader است از یک تیم زبده تشکیل شده است. وظیفه این تیم تماس با سایر شرکتها و سوال از آنها در زمینه مشکلات موجود بر سر راه شبکه های انتقال و توزیع آب و گاز می باشد تا بتوان از این طریق طراحی های جدیدی برای لوله های پلاستیکی اعمال کرد. بخش بسته بندی این شرکت با مدیریت دکتر Henning Stieglitz به دنبال ارائه راهکارهای جدید در زمینه تولید هرچه بهتر محصولات مرتبط با صنعت بسته بندی از قبیل فیلمهای شکل دهی حرارتی شده برای بسته بندی محصولات غذایی است.
برخورداری از 5 مرکز تولیدی در سه قاره جهان توانسته وجهه بین المللی خوبی برای battenfeld-cincinnati ایجاد کند. همچنین وجود مراکز فروش بی شمار آن در اقصی نقاط دنیا این شرکت عظیم را قادر ساخته تا خدمات قابل توجهی به تمام مشتریان در سراسر جهان ارایه کند. 

منبع : www.iranpolymer.com

» ادامه مطلب

توليد قطعات پلاستيك تزريقي به كمك گاز

امروزه، توليد قطعات پلاستيك با روش تزريق گاز در قالب، به منظور كاهش مصرف مواد، كوتاه كردن زمان توليد و بهينه­سازي كيفيت سطح ظاهري قطعه با ضخامت زياد، گسترش چشمگيري يافته است. مركز تحقيقات اروپايي شركت DU PONT در ژنو تحقيقات وسيعي در مورد بررسي فرايند كاربرد عملي اين سيستم انجام داده است. گزارشات فني ارائه شده، درواقع فرايند كار و تأثير آن بر مواد را بيان مي‌كند. در اين گزارشات ملاحظات خاص طراحي و توصيه­هاي فرايند توليد نيز ارائه شده­اند.

اصول عموميدر فرايند توليد با تزريق گاز، از يك دستگاه تزريق استاندارد مجهز به تجهيزات تزريق گاز (معمولاً نيتروژن) استفاده مي‌شود. تزريق گاز مي‌تواند به صورت سري يا موازي با تزريق پليمر مذاب، صورت گيرد (شكل 1).

شكل 1: شمايي از دستگاه تزريق گاز

عمل تزريق گاز مي‌تواند يا از طريق نازل تزريق پلاستيك مذاب (نازل ماشين) انجام گيرد و يا از طريق يك يا چند نازل مخصوص كه در محل «رانر» يا در نقاطي از قطعه كه تمركز مواد زياد است (مانند ديواره‌هاي ضخيم‌تر) انجام شود. براي حصول اطمينان از انجام صحيح عمل تزريق گاز، بايد از نازل‌هايي با طرح مخصوص در ماشين تزريق استفاده كرد.
فرايند توليد با سيستم تزريق گاز با تزريق پلاستيك مذاب به داخل كويته قالب شروع مي‌شود (شكل 2).
زماني كه 50 تا 95 درصد كويته قالب پر شود (اين درصد بستگي به شكل قطعه دارد) دريچه نازل تزريق پلاستيك توسط سوزني مخصوصي مسدود شده و تزريق گاز آغاز مي‌شود. ميزان تزريق گاز مي‌تواند با احتساب فشار ايجاد شده يا حجم گاز تزريق شده، كنترل شود.
گاز با فشار درون كويته منتشر مي‌شود و مذابي را كه در جلوي آن قرار گرفته، با فشار به حركت درمي‌آورد تا زماني كه كويته پر شود. با جدا شدن نازل تزريق گاز از اسپرو قالب محل ورود گاز آزاد شده و با خروج گاز فشار كاهش مي‌يابد. در بعضي ماشين‌ها، سيستم تزريق گاز قابليت جمع‌آوري گاز خارج شده از قطعه براي استفاده مجدد وجود دارد.
در صورت تزريق گاز از طريق نازل مذاب، براي مسدود كردن سوراخ محل تزريق گاز، بعد از قطع گاز مجدداً مقداري پلاستيك تزريق مي‌شود (شكل2).

شكل 2: مدل­هاي تزريق گاز

فرايندفشار گازدر ارتباط با فشار گاز بايد دو مطلب مهم و قابل تأمل، مدنظر گرفته شود:
- زمان تأخير يا درواقع زمان شروع تزريق گاز
- منحني تغييرات فشار گاز
زمان تأخير، به ضخامت لايه فريز شده در ديواره كويته قالب، بستگي دارد. اگر زمان تأخير بسيار كم باشد، گاز تزريقي مقدار زيادي مواد مايع را در مسير حركت مي‌دهد كه اين امر باعث كم شدن ضخامت ديواره قطعه مي‌شود. مذاب داراي ويسكوزيته كم، اين اجازه را به گاز مي‌دهد كه با حركت سريع خود، شكافي در ديواره جلوي مذاب ايجاد كرده و از آن خارج شود (شكل 3). عدم كنترل مناسب روي فشار گاز نيز ممكن است موجب بروز پديده‌اي مشابه شود. مقاومت كم مذاب در برابر حباب گاز، كنترل فشار گاز را دشوار مي‌سازد.
مواردي همچون محل اتصال كانال گاز، ضخامت ديواره مذاب جلوي حباب و ويسكوزيته مذاب، از عوامل مهم مؤثر در ايجاد مقاومت هستند.زمان تاخير بسيار كم، ممكن است باعث ايجاد آشفتگي در جريان گاز و مذاب شود و در كيفيت ظاهري سطح قطعه اثري نامطلوب بگذارد.

شكل 3: خروج گاز از شكاف ديواره مذاب داراي ويسكوزيته پايين

بهترين نتيجه، زماني به دست مي‌آيد كه علاوه بر تعيين زمان تأخير درست، منحني فشار گاز نيز جريان مواد را با سرعتي ثابت حركت دهد، به‌گونه‌اي كه اثرات جريان بر سطح قطعه ايجاد نشود.مقاومت جريان مذاب با گذشت زمان كاهش مي‌يابد زيرا مقدار موادي كه توسط گاز به جلو رانده مي‌شود، رفته رفته كاهش يافته و فشار گاز بايد در طول زمان پيشرفت فرايند، كاهش يابد تا سرعت جريان به طور ثابت حفظ شود. شكل 4 اين اصل را نشان مي‌دهد. در هرحال، دياگرام بايد مطابق با شرايط هر مورد خاص، تنظيم و تصحيح شود.
هنگامي كه كويته كاملاً پر مي‌شود، مي‌توان براي ساختار كريستالي‌تر مواد، فشار گاز را افزايش داد كه اين كار باعث بهتر شدن كيفيت سطح قطعه و تقليل مكش‌هاي سطحي مي‌شود. افزايش فشار گاز، زمان كريستاليزه شدن مواد را تسريع مي‌كند، اين فشار باعث مي‌شود فشار تماس سطح خارجي قطعه و كويته قالب، افزايش يافته و خنك‌كاري سريع‌تر انجام مي‌شود. فشارهاي معمول براي تزريق گاز از 100 تا 500 بار، البته با توجه به موارد كاربرد و شرايط طرح قطعه، قابل اعمال است.براي اجتناب از ايجاد اغتشاش در زمان تزريق مذاب، فشار گاز بايد از نصف فشار تزريق در راهگاه‌ها كمتر باشد.

شكل 4: دياگرام فشار و سرعت گاز و ارتباط آن با زمان

دماي قالبدماي قالب، تحت تأثير مستقيم منحني ضخامت ديواره قطعه است. دماي قالب، بر سرعت كريستاليزه شدن مواد (نرخ سرعت ساخته شدن لايه‌هاي منجمد مذاب) تأثير دارد. كنترل دقيق دما در تمام قطعات قالب به ايجاد پروفيل ضخامت ديواره مطلوب در قطعه، كمك مي‌كند.

ويسكوزيته مذابويسكوزيته مذاب از دو جهت تأثيرات مهمي بر قطعه توليدي دارد:
- اندازه حفره ايجاد شده توسط گاز
- تكرارپذيري توليد
ويسكوزيته بالاتر، باعث ايجاد ديواره‌هاي ضخيم‌تر و كانال‌هاي گاز كوتاه و باريك‌تر مي‌شود كه باعث مصرف بيشتر مواد شده و امكان تكرارپذيري توليد را بالا مي‌برد.
ويسكوزيته پايين مذاب، موجب ايجاد كانال‌هاي طولاني و با مقطع بزرگتر گاز مي‌شود، اما معمولاً ضخامت ديواره‌ها، يكنواختي كمتري دارد (شكل 5). ويسكوزيته كم مذاب، فشار بين جريان گاز و جريان مواد را كاهش داده و اين احتمال را افزايش مي‌دهد كه ضخامت ديواره جلوي جريان گاز در شات‌هاي مختلف تزريق، متفاوت شود. اين امر، تكرارپذيري توليد يكنواخت را كاهش مي‌دهد. اين مورد در مواردي كه بيش از يك جريان مذاب وجود داشته باشد، حادتر است.

شكل 5: تفاوت مقطع كانال­هاي ناشي از ويسكوزيته پايين مذاب

كاهش ويسكوزيته مذاب، تأثير منفي ديگري نيز در فرايند دارد: استحكام و مقاومت مذاب با كمتر شدن ويسكوزيته كاهش مي‌يابد به طوري‌كه گاز بسادگي مي‌تواند پوسته مذاب جلوي خود را بشكافد و از آن خارج شود.
استفاده از مواد پلاستيكي با ويسكوزيته پايدار در رنج دماي فرايند مي‌تواند بهترين نتيجه را به ما بدهد. از اين رو، پارامترهاي فرايند مواد كريستالي بايد با دقت بسيار بيشتري نسبت به مواد «آمورف» تنظيم شود.

پارامترهاي فرايندتأثير پارامترهاي فرايند در فرايند تزريق گاز در شكل 6 نشان داده شده است.

شكل 6: تأثير پارامترهاي فرايند در تزريق گاز

شبيه‌سازي فرايندبه دليل پيچيدگي فرايند توليد به روش تزريق گاز، براي سرعت بخشيدن به مراحل طراحي و ساخت قالب، لازم است براي پيش‌بيني پارامترهاي فرايند و بهينه كردن طرح قطعه، فرايند را شبيه‌سازي كرد. نرم‌افزارهاي شبيه‌سازي فرايند براي شبيه‌سازي پر شدن قالب، شامل فاز تزريق گاز توسعه يافته‌اند. نتايج به دست آمده از اين نرم‌افزارها در مقايسه با تجربه‌هاي عملي نشان مي‌دهد كه برخي فرضيات اوليه، هنوز نياز با اصلاحات دارند.

طراحيبهترين طراحي در قالب‌گيري با تزريق گاز در حالتي اتفاق مي‌افتد كه گاز فقط در يك جهت جريان داشته باشد و فرم قطعه داراي گوشه و خم نباشد. در طراحي قطعات براي توليد به روش تزريق گاز معمولاً قوانين خاصي حاكم است. يكي از مهم‌ترين موارد قابل تأمل در طراحي اين است كه گاز هميشه پلاستيك مذاب را به محل‌هايي كه كمترين مقاومت را در مقابل جريان دارند (محل‌هايي با مساحت سطح مقطع بزرگ‌تر و حرارت مذاب بيشتر) هدايت مي‌كند. اين مورد در شكل 7 نشان داده شده است. قسمت بالاي شكل طرح، داراي گوشه تيز و انباشتگي زياد مواد است و قسمت پايين طرح، اصلاح شده با گوشه گرد شده را نشان مي‌دهد.
گاز در داخل كويته دو عمل انجام مي‌دهد:
- ايجاد يك حفره توخالي. هدف اصلي از اين كار، كاهش مصرف مواد و در نتيجه كم كردن وزن قطعه است.
- ايجاد فشار ثابت در داخل قطعه براي جبران انقباض حجمي 1 بعد از پر شدن كويته است كه نتيجه آن، امكان كنترل بهتر وضعيت مكش‌هاي سطحي قطعه و در نتيجه بهبود كيفيت ظاهري سطح محصول است.
براي قطعات داراي سطح مقطع نسبتاً بزرگ و سبك، مانند دستگيره‌ها و پوشش‌ها، كم كردن وزن، دليل اصلي استفاده از سيستم تزريق گاز است. براي قطعات داراي عمق كم و ريب‌هاي تقويتي، دليل اصلي استفاده از اين سيستم، ايجاد سطحي صاف و عاري از «سينك مارك» است. براي اين‌گونه قطعات، لازم است كانال‌هاي گاز تا مناطقي از قطعه كه داراي انقباض حجمي و احتمال ايجاد مكش سطحي وجود دارد، امتداد يابند.
از آنجا كه قطعات داراي ساختار پوسته‌اي معمولاً داراي مقطعي نيستند كه بتواند به عنوان كانال گاز استفاده شوند، كانال‌ها بايد به عنوان جزيي از پروفيل مقطع، روي قطعه طراحي شوند. اين كانال‌ها مي‌توانند در گوشه‌هاي پوسته يا محل‌هاي اتصال ريب‌ها با پوسته، طراحي شوند. شكل 8 چند نمونه از اين كانال‌ها را نشان مي‌دهد.
قطعات داراي ريب داخلي و كانال‌هاي گاز در دور آنها، براي حذف مكش‌هاي سطحي طراحي شده است، تابيدگي كمتري خواهند داشت. اين از ديگر مزيت‌هاي استفاده از روش‌هاي تزريق گاز در توليد قطعات پوسته‌اي شكل است. اندازه كانال گاز به انقباض حجمي مواد و به اندازه قطعه بستگي دارد.

شكل 7: حركت مذاب به محل­هاي داراي كمترين مقاومت در برابر جريان

ملاحظات مهم در طراحي اين سيستم سايز كوچك كانال گاز در مقايسه با كل طول مسير جريان، ايجاب مي‌كند كه فشار گاز سريع‌تر اعمال شود تا كانال گاز فريز نشود. در اين حالت، كانال گاز سعي مي‌كند كه انقباض حجمي قطعه را جبران كند، همچنين با ايجاد فشار داخلي در سطوح صاف، انقباض مقاطع را نيز جبران مي‌كند.
يك مقطع از قطعه‌اي كه داراي كانال گاز كوچك است، مي‌تواند نتيجه‌اي مانند آنچه در شكل 9 نشان داده شده، به ما بدهد.
به دليل كمبود مواد، گاز وارده به درون پوسته شكاف‌هايي ايجاد مي‌كند كه اگر قطعه براي مقاومت تحت بارهاي ديناميكي بالا طراحي شده باشد، در عملكرد قطعه تأثير نامطلوب خواهند داشت. با بزرگتر كردن مقطع كانال، تأخير بيشتري در اعمال فشار گاز خواهيم داشت. درهرحال، كانال‌هاي بزرگتر يعني وزن بيشتر و پايداري كمتر جريان كه هر دو سختي بيش از انتظار قطعه را افزايش مي‌دهند. با حسابي سرانگشتي، كانال گاز بايد حدود 2 تا 3 برابر بزرگتر از ضخامت پوسته طراحي شود (شكل 8).

شكل 8: نمونه­هايي از كانال­هاي قطعات داراي ساختار پوسته­اي

شكل 9: حالت قطعه داراي كانال گاز كوچك

در موارد خاص، زماني كه قطعه بايد كاملاً يكپارچه ساخته شود مانند ظروف حمل مايعات، كانال گاز بايد در تمام طول قطعه گسترش يابد تا فقط يك پوسته نازك پلاستيك در انتهاي قطعه باقي بماند. براي اين كار،گاهي لازم است در انتهاي مسير، محفظه‌اي براي خروج مواد اضافه از كويته قالب در نظر گرفته شود (شكل 10). اندازه اين محفظه به طرح قطعه بستگي دارد و لازم است در بررسي شبيه‌سازي فرايند قطعه نيز در نظر گرفته شود تا شرايط، واقعي‌تر شده و احتمال نياز به تست‌هاي عملي كاهش يابد.
قطعات اينسرتي، هميشه از موارد چالش برانگيز در طراحي قطعاتي هستند كه بايد با سيستم تزريق گاز توليد شوند. از آنجا كه اينسرت بايد كاملاً توسط مواد پلاستيك احاطه شود، كانال گاز بايد در فاصله مشخصي از آن قرار داده شود. اين مورد را مي‌توان با قرار دادن يك سوزن تزريق گاز جداگانه در پايين جريان نزديك به اينسرت، برطرف كرد (شكل 10). اگر از نازل ماشين براي تزريق گاز استفاده مي‌شود، بايد در طراحي دقت بيشتري شود تا اين اطمينان به وجود آيد كه اينسرت كاملاً توسط پلاستيك مذاب احاطه مي‌شود.

شكل 10: محفظه خروج مواد اضافي از كويته قالب

خواص موادشركت Du Pont براي برخي مواد، تست‌هايي انجام مي‌دهد كه خواص مكانيكي قطعه نهايي توليدي با فرايند تزريق گاز رامشخص مي‌كند. اين تست‌ها ضروري هستند زيرا برخي پارامترهاي اصلي اين فرايند كه بر خواص مكانيكي رزين‌ها مؤثر هستند، با فرايند تزريق استاندارد متفاوت مي‌باشند. تست‌ها نشان دادند كه مدول الاستيسيته و مقاومت كششي مواد گلاس فايبردار در نزديكي كانال‌هاي گاز، به دليل كاهش برش در طول فرايند كاهش مي‌يابد. همچنين، جهت‌گيري الياف در اين نقاط نمي‌تواند به طور مطلوب انجام گيرد.
خواص مكانيكي ماده حدوداً 10 درصد و در بيشترين حالت 50 درصد در مقايسه با حالت استاندارد كاهش مي‌يابد.
شكل 11 ساختار قطعه در روش تزريق معمولي مواد را در مقايسه با روش تزريق گاز نشان مي‌دهد. درواقع در قطعه توليدي به روش تزريق معمولي، ترتيب جهت‌گيري الياف شيشه در سطح بيروني به طور چشم‌گيري بهتر از مركز قطعه است، درحالي كه در قطعات توليدي به روش تزريق گاز، ترتيب و نظم جهت‌گيري الياف شيشه در ديواره‌هاي قالب، كمتر است. نظم جهت‌گيري الياف به سمت كانال گاز بيشتر است. مركز سطح مقطع به عنوان ناحيه‌اي كه در آن جهت‌گيري الياف از نظم مناسبي برخوردار نيست، كاملاً مشهود است.

شكل 11: تصوير ميكروتوموگرافي از مقطع يك قطعه:
a) قطعه توليد شده به روش توليد سنتي
b) قطعه توليد شده به روش تزريق گاز
نوع مواد PA 66 with 30% Glass fiber) zytel 70G30)

گيتگيت طراحي قالب با تزريق گاز با گيت‌هاي متداول در قالب‌هاي معمولي، متفاوت است. درصورتي كه تزريق گاز از محل نازل ماشين باشد، ابعاد گيت و رانر بايد حدوداً 2 برابر بزرگتر از آنچه باشد كه در قالب‌هاي معمولي در نظر گرفته مي‌شود.
جريان مذاب تزريق شده در عريض كه مانند فرايند اكسترود در طول ديواره كويته جريان مي‌يابد، با قطع كردن جريانات ديگر و گذر از محل‌هاي طلاقي، ممكن است دچار اغتشاشاتي شود. محل گيت بايد طوري انتخاب شود كه از ايجاد اين اغتشاشات تا حد امكان جلوگيري شود.

تجهيزات ماشينبراي فرايند قالب‌گيري با تزريق گاز، تجهيزاتي مخصوص لازم است تا حجم گاز و فشار مطلوب در زمان معيني را ايجاد كند.
اجزاي اصلي تجهيزات تزريق گاز در شكل 1 نشان داده شده است. نيتروژن از يك مخزن فشار معمولي وارد يك كمپرسور مي‌شود. منحني تغييرات فشار به وسيله ابزار الكترونيكي مخصوص در يونيت كمپرسور كنترل مي‌شود.

نازلگاز از طريق نازلي مخصوص تزريق مي‌شود. برخي انواع نازل‌ها به گونه‌اي طراحي شده‌اند كه گاز مصرفي را پس از خروج از قطعه جمع‌آوري كرده و مجدداً در چرخه مصرف قرار مي‌دهد. قابليت اطمينان بالا در توليد براي اين‌گونه نازل‌ها بسيار مهم مي‌باشد.
پليمرهاي فراوري شده، اهميتي عمده در طراحي نازل دارد. شركت DU PONT در طراحي نازل براي استفاده از پليمرهاي نيمه كريستالي مشاوره‌هاي خاصي مي‌دهد.
به طوركلي، گاز را مي‌توان به دو طريق تزريق كرد:
- از طريق نازل ماشين (شكل 12)
- از طريق يك يا چند نازل مخصوص كه مستقيماً گاز را داخل رانرها يا قطعه تزريق مي‌كند (شكل 13).
زماني كه گاز از طريق نازل ماشين تزريق مي‌شود، ابتدا فشار درون نازل بالا مي‌رود و سپس شير گاز در نوك نازل باز مي‌شود. عموماً يك قطع‌كننده براي بستن نازل ماشين در زمان معين به كار مي‌رود تا از برگشتن مذاب از كويته به نازل جلوگيري كند. از مزيت‌هاي مسلم استفاده از نازل‌هاي مخصوص به جاي تزريق از نازل ماشين، مي‌توان به چند نكته مهم اشاره كرد:
- حفره گاز را مي‌توان دقيقاً در نقاط مورد نظر طراح، ايجاد كرد. مي‌توان با نازل‌هاي متعدد حفره‌هاي متعدد مجزا در نقاط مختلف قطعه ايجاد كرد (سوراخ به وجود آمده روي قطعه قطري كمتر از 1 ميلي‌متر خواهد داشت).
- مناسب‌ترين مكان‌ها براي قرار دادن نازل‌ها مقاطعي هستند كه در زمان طولاني‌تري سرد شوند.

شكل 12: تزريق از طريق نازل‌هاي مختلف

شكل 13: تزريق از طريق نازل ماشين

جنبه‌هاي مختلف توليد به روش تزريق گازفوايد
- فرايند: نيروي كلمپ كمتر، طول جريان بيشتر، افت فشار كمتر، جايگزين راهگاه گرم، قالب ساده‌تر و ارزان‌تر
- طراحي: وزن كمتر قطعه (كاهش وزن تا حدود 40 درصد)، رفع مكش سطحي، تابيدگي كمتر، انقباض كمتر در جهت جريان، مقاومت بالاتر در برابر نيروي پيچشي، آزادي عمل بيشتر طراح در طرح قطعه با ضخامت ديواره غيريكنواخت

محدوديت‌ها
- فرايند: نياز به تجيهزات اضافه، نياز به نازل و سوزن‌هاي تزريق گاز مخصوص
- طراحي: تقريبي بودن پيش‌بيني ضخامت قطعه، سطح مقطع كانال گاز كمتر از 15 تا 20 ميلي‌متر، افزايش ميزان انقباض در جهت جريان كانال گاز
- مواد: خواص مواد، اغلب در مقايسه با قطعات مشابهي كه به روش معمولي تزريق ساخته شده‌اند، پايين‌تر است، كيفيت سطح به نوع مواد بستگي دارد.

موارد كاربرد تكنولوژي توليد قطعه با تزريق گازبه دليل مزيت‌هاي زياد اين تكنولوژي، تقريباً در تمام زمينه‌هاي تكنيكي كاربردهاي وسيعي دارد كه برخي از آنها عبارتند از:
خودرو: آفتابگير، قاب آيينه‌هاي خارجي، دستگيره‌ها و...
لوازم: دسته صندلي، بدنه صندلي، محفظه‌ها و...
دستگاه‌ها: دستگيره‌ها، محفظه ماشين چمن‌زني و...
ورزشي: راكت‌ها، چوب اسكي، چوب هاكي، كفش و عصاي اسكي و...

پانوشت:1 . Volumatric shrinkage

منبع:DUPONT Engineering polymer

» ادامه مطلب

توليد قطعات پلاستيكي به روش تزريق فوم

شرح كلي فرايند تزريق فوم
گازي كه در فرايند تزريق، درون پلاستيك مذاب تزريق مي‌شود، به‌صورت حباب‌هاي ريزميكروسكپي بسيار زيادي در قطعه توليدشده نهايي پديدار مي‌شود و ديواره‌هاي قطعه اسفنجي شكل مي‌شود.
در فرايند تزريق فومي پلاستيك، فشار و حرارت كمتري نسبت به فرايند تزريق پلاستيك معمولي احتياج است. زمان توليد كوتاه‌تر و توليد قطعه سبك‌تر و انعطاف‌پذيرتر از خصوصيات بارز استفاده از اين تكنولوژي است (شكل 1).

شكل 1: مقطعي كه قطعه پلاستيكي كه بر اثر تزريق گاز و تشكيل حباب‌هاي ريز، به‌شكل اسفنجي درآمده است

روش‌هاي شيميايي و فيزيكي تزريق فومبه‌طوركلي دو روش شيميايي و فيزيكي براي تزريق پلاستيك به‌شكل فوم وجود دارد.

روش شيميايي
* پليمر با عوامل ايجاد گاز مخلوط مي‌شود.
* عوامل منبسط كننده قبلاً با موادخام مخلوط شده‌اند (مستربچ 2%)
* سايز حباب‌ها 200-10 µm است.

روش فيزيكيدر روش فيزيكي، حباب‌هاي كوچك بسياري در مواد پلاستيكي ايجاد مي‌شود كه به كاهش وزن قطعه مي‌انجامد.
عامل ايجاد فوم: گاز N2 يا CO2 كه در مرحله Supercritical مواد در آن حل مي‌شود (شكل2).

شكل 2: دياگرام جريان Supercritical

* در روش فيزيكي، توليد قطعه با بيشترين درجه تشكيل حالت فومي امكان‌پذير است.
* سايز حباب‌ها 50-10 µm است.
تكنولوژي تزريق فوم از دهه 70 به‌عنوان فرايندي شناخته‌شده در صنعت توليد قطعات پليمري، مورداستفاده قرار گرفته است. شركت Sulzer سوئيس، طي همكاري نزديك با انستيتو فرايند پلاستيك (IKV) در آخن، با روش دميدن عوامل فومي در مواد به‌صورت فيزيكي، موفق به بهينه‌سازي اين فرايند شده‌است. سيستم Optifoam شركت Sulzer براي اولين‌بار در كنفرانسي در IKV در سال 2000 معرفي شد.
درنتيجه، تلاش‌هاي سخت و همكاري با شركت Pollmann، توليد انبوه با سيستم Optifoam در نيمه دوم سال 2005 آغاز شد. در اين سيستم، از ماشين تزريق استانداردي استفاده شد كه به تجهيزات تزريق حباب‌هاي گاز در مواد مجهز شده‌است (شكل 3).

شكل 3

سيستم‌هاي توليد به روش تزريق فوم
Optifoam، شركت Sulzer
در اين روش، گاز بعد از ذوب شدن پلاستيك و در مرحله تزريق مواد، به آن افزوده مي‌شود.
* سهولت استفاده از الياف شيشه بلند مانند سيستم تزريق استاندارد.
* سهولت توسعه سيستم.
* عدم نياز به اصلاح و يا تعويض نرم‌افزار، سيستم هيدروليك، بارل و ... ماشين تزريق.
* انعطاف‌پذيري در تنوع توليد (از ماشين مربوطه مي‌توان براي توليد به‌روش معمولي تزريق پلاستيك هم استفاده كرد)
* وزن مواد قابل‌تزريق با دستگاه تغيير نمي‌كند.

شكل 4: دستگاه تزريق استاندارد مجهز به نازل تزريق گاز

سيستم كنترل گاز Optifoam
* طراحي اختصاصي براي سيستم Optifoam
* تمامي تجهيزات لازمه به‌صورت يكپارچه در اين يونيت در نظر گرفته شده است.
* براي استفاده از گاز CO2 و N2 مناسب است.
* تأمين فشار بالاي 750 bar
* قابليت انطباق با ماشين تزريق
* سيستم Optifoam در دو مدل مختلف قابل ‌دسترس است (جدول 1).

Mucell، شركت Trexelدر اين روش، گاز در زماني‌كه پلاستيك ذوب شده و به دماي تزريق رسيده است (Metering) به آن اضافه مي‌شود.
* با تمهيداتي مي‌توان از ماشين‌هاي تزريق فوم استاندارد براي اين روش استفاده كرد.
* نياز به استفاده از ماردون‌هاي ويژه دارد.
در صورت استفاده از ماشين‌هاي تزريق استاندارد، بايد تغييراتي براي سازگاري آن با سيستم MuCell روي آن اعمال شود.
محدوديت در حداقل وزن قابل تزريق.

نازل تزريق گازگاز، مستقيماً در داخل مذاب تزريق مي‌شود. اين روش ساختار فومي ميكروسلولار بسيار منظمي را ايجاد مي‌كند.

شكل 5                                                                   شكل 6

فرايند توليد فوم
رجوع به شكل 7.

شكل 7: نمودار فرايند توليد فوم

شكل 8: تصويري از يك قالب 8 كويته كه براي توليد قطعات بروش تزريق فوم طراحي و ساخته شده است.

توليد انبوهرجوع به شكل 9.

شكل 9: قطعه (درپوش) توليد شده به‌روش تزريق فوم را نشان مي‌دهد.

ساختار
ميكروسلولاري فوم
لايه بيروني متراكم و هسته فومي داراي حباب‌هاي ميكروسكوپي ريز، موجب بهبود خواص خمشي مواد مي‌شود (شكل 10).

شكل 10

فرضيات: سطح مقطع: مربع شكل ضخامت ديواره: 4mm
30 درصد كاهش چگالي

شكل 11

شكل 12

شكل 13

شكل 14

شكل 15: كاهش قابل‌توجه در انقباض و اعوجاج قطعه در روش فومي نسبت به روش توليد معمولي (رنگ قرمز)

شكل 16: كاهش قابل‌توجه در انقباض و اعوجاج قطعه در روش فومي نسبت به روش توليد معمولي (رنگ آبي)

 

خواص مكانيكي
1. مدل نشان‌دهنده سختي خمشي1
2. تست رفتار شكست پايه فنري قطعه2
3. ساختار فومي موجب ارتقاي تنش خمشي مي‌شود
تست انجام شده روي قطعه درپوش كه در پروسه واقعي توليد انبوه توليد شده، نشان مي‌دهد:
* لايه متراكم گيره فنري بعد از 4 تا 5/5 ميلي‌متر خم‌شدن، مي‌شكند.
* لايه فومي گيره فنري بعد از 5/5 تا 6 ميلي‌متر خم‌شدن، مي‌شكند.
4. در توليد به روش تزريق فوم به فشار داخل كويته كمتري نياز است
براساس نمودار شكل 14، در توليد يك قطعه به دو روش معمولي و فومي، فشار درون كويته متفاوت است.
تزريق معمولي: فشار بيش از 650bar
تزريق فومي: فشار بيش از 120bar
5. در توليد به‌روش تزريق فوم، ميزان انقباض و اعوجاج قطعه كاهش مي‌يابد
6. تأثير استفاده از روش تزريق فوم در كاهش زمان سيكل توليد
* حذف زمان اعمال فشار دوم (Holding Pressure)
* كوتاه شدن زمان خنك كاري به دليل كمتر بودن دماي مذاب و قالب در روش تزريق فوم نسبت به روش معمولي
همان‌طور كه در شكل 17 نشان داده شده، تفاوت قابل‌ملاحظه‌اي در زمان سيكل توليد قطعه مشابه به دو روش معمولي و تزريق فوم وجود دارد (15 ثانيه).

شكل 17

7. نمودار شكل 18 نشان‌دهنده ميزان متوسط طول الياف شيشه به‌كار رفته در روش تزريق فومي است.

شكل 18

8 . كاهش لزجت در روش تزريق فوم
نمودار شكل 19، نشان‌دهنده تغييرات لزجت نسبت به نرخ برشي ماده است.

شكل 19

9. كاهش مكش‌هاي سطحي قطعه از ديگر مزاياي روش تزريق فومي است (شكل 20)

شكل 20

مواد قابل‌استفاده در روش تزريق فومي
* تمامي ترموپلاستيك‌ها در اين روش قابل‌استفاده‌اند.
* PBT, PA, PC and PS براي استفاده در اين روش كاملاً مناسب هستند.
* تزريق مواد TPU’S ABS and POM كمي با اشكال انجام مي‌شود.
* براي PP بايد تدابير خاصي در سيستم درنظر گرفته شود.
* از افزودني‌ها، شامل فيلرهايي مانند الياف شيشه، پودر تالك يا الياف كربن، مي‌توان در اين روش استفاده كرد.

عوامل مؤثر در توليد ساختار فومي ايده‌آل
* انتخاب مواد خام
*طراحي قطعه
* شرايط مناسب فرايند
*طراحي قالب
* ابعاد و محل گيت
* سيستم راهگاه سرد يا گرم با شير مخصوص سوزني
* خروجي مناسب هوا

نتيجه حاصل از تست يك قطعه (فريم آفتابگير)
با استفاده از اين روش به‌دليل ايجاد تنش داخلي ناچيز در قطعه، مقدار دفرمگي و پيچش قطعه به حداقل مي‌رسد (شكل 21)

شكل 21

شكل 22

تزريق فوم روي پارچه
نتيجه تستاتصال خوب پارچه و فوم
فوم با كيفيت بالا و ساختار همگن توليد مي‌شود
كيفيت سطح پارچه بعد از توليد قطعه با ساختار اصلي بافت آن بستگي مستقيم دارد.

مقايسه توليد قطعه با روش Optifoam و روش استاندارد (بدون تزريق گاز)
مزاياي روش Optifoam
كاهش وزن قطعه
كاهش انقباض و دفرمگي قطعه
رفع مكش‌هاي سطحي
دقت ابعادي عالي
نيروي كلمپ كمتر
كاهش زمان سيكل توليد
سهولت استفاده از الياف شيشه بلند در فرايند Optifoam

محدوديت‌ها
سطح قطعه توليدي، حالت مات دارد
خواص مكانيكي ماده، تغيير مي‌كند

پانوشت‌ها:1. Modeling of Flexural Stiffness
2. Fracture behavior of the snap finger
منبع
Pollmann Foam Injection Molding

» ادامه مطلب

کاربردهای پلی یورتان

کاربرد پلی یورتانها، پلی اوره ها و پراکنش های پلی یورتانی و سایر ترکیباتی شرکت کننده در واکنشهای آنها پیوسته در حال گسترش است و در این باب مقالات و گزارش های متعدی منتشر می شود. زمینه های کاربردی این ترکیبات نیز به طور پیوسته رو به توسعه است.

این مقاله نگاهی گذرا به فناوری های گذشته و فنون جدید داشته و در ارتباط با چگونگی ساخت ترکیبات پلی یورتان نیز مواردی ارائه می شود.آمیختن پلی یورتانها با پلی اوره امری متداول است و روندی رو به رشد دارد. به منظور بهبودی و اصلاح سامانه های پلی یورتانی و ارتقای خواص آنها به خواص آنها به چند فرایند شیمیایی نو اشاره می شود. همچنین، سامانه های واکنش دهنده تند و کند همراه با موارد کاربرد آنها برای پوششهای ویژه ساختارهای فولادی، کفپوشها و سایر سطوح کار بررسی می شود. مقدمه پلی یورتانها دسته ای از پلیمرهای پر مصارف با خواص عالی هستند. به همین خاطر، طراحان و متخصصان صنایع پوشش دهی بخوبی توان بهره بردای از این ترکیبات را در کاربردهای گوناگون دارند مثالهای متعددی برای کاربردهای فراوان این ترکیبات وجود دارد، از جمله پوششهای شفاف برای پوشش دهنده های تک لایه مخصوص بامها و رنگهای مشخص کردن محل گذر عابرین پیاده و غیره.... مقاومت پلی یورتانها در برابر سایش ضربه و ترک خوردگی بسیار خوب است، از جمله ویژگی های آنها پخت سریع و کامل در دمای محیط است. پلی یورتانها آلیفاتیک از انواع آروماتیک گرانتر هستند. به همین خاطر انواع آروماتیک و نمونه های اپوکسی دار در استری ها، رنگهای پایه و پوششهای رابط بکار می روند. در حالی که آلیفاتیک ها ویژه پوشش نهایی هستند. استفاده از پوشش های محافظ برای جلوگیری از پدیده خوردگی در ساختارهای فولادی که آستر و پوشش پایه آنها از نوع سامان های اپوکسی دار است، نمونه ای از کاربردهای مهم پلی یورتانها محسوب می شوند. مورد دیگر، سامانه های پوشش دهنده کف است که در آنها نیز انواع پوششهای پایه را می توان بکار برد، گاهی پوشش نهائی از نوع یورتان برای لایه نهایی کف نیز کفایت می کند. کاربرد پلی یورتانها و پلی اوره ها در کفپوشها انواع فناوری کاربرد پوشش های کف همگی بر دو اصل استوارند. یکی از آنها فناوری فیلم نازک است که یک یا چند پوشش با ضخامت حدود 50 تا 125 میکرون روی سطح کف پوشش داده می شود. درزگیری و غبارزدایی نیز از جمله مراحل مهم در این روش محسوب می شوند که هدف نهایی آنها رسیدن به کفپوشهایی با طرح های زیر و مزین است. رزین های مورد مصرف در پوششهای کف عبارتند از: آلکیدها، اپوکسی ها یا اپوکسی استری بر پایه آب و حلال، مخلوط های معلق، آمیخته های پلی یورتانی بر پایه آب و انواع پلیمرهای آکریلیکی، بهترین حالت برای این نوع کفپوشها آن است که اثر مواد شیمیایی یا آب روی سطح کفپوش براحتی برطرف شود و لکه ای بر جای نماند. پوشش های آلکیدی در مقابل سودسوز آور بسیار ضعیف عمل می کنند.نوع دیگر پوشش دهی فناوری فیلم ضخیم است که در آن حداقل ضخامت پوشش 200 میکرون و حداکثر آن گاهی به ده میلی متر هم می رسد. هدف از این نوع پوشش دهی پر کردن ترکها، حفره ها و تسطیح سطوح شدیداً سایید شده است پوششهای ضخیم هستند. سیمان و مصالح سنگی موردنظر با انواع رزینها مخلوط می شوند اپوکسی ها، پلی یورتانهای آروماتیک (غالباً روغن کوچک و MDIدی فنیل متان 4_ ،4_ دی ایزوسیانات لاتکس SBR و اکریلیکی پر مصرف ترین رزینها هستند. روش کار به شکل پاشش یا ریختن پوشش روی سطح و بدنبال آن ماله کشی دستی یا اعمال به وسیله غلتک است. در برخی از موارد در کفپوش های ضخیم از استرهای غیر اشباع، وینیل استرها و اپوکسی های با میزان صد در صد جامد استفاده می شود.پلی یورتانهای آروماتیک بر پایه MDI برای پوشش دهی کف زیاد بکار می روند، چرا که MDI ایزوسیاناتی نسبتاً ارزان است. جالب است که بدانید مولکول MDI و پلیمر سنتز شده از آن به راحتی پرتو فرابنفش را جذب می کنند، زرد شدن پوشش هایی که در معرض نور خورشید واقع شده اند به همین دلیل همین مسئله است. پوششهای پلی اوره در چند سال اخیر فناوری پوششهای پلی اوره گسترش و کاربرد یافته است. از مزایای اصلی این نوع پوششها سخت شدن بسیار سریع آنهاست که نتیجه آن، دسترسی به یک فناوری پرشتاب است. در سامانه های پلی اوره بر پایه هگزامتیلن دی ایزوسیانات (TMXDI) پوشش پاشیده شده روی بلوک یخ در عرض 20 ثانیه سخت می شوند، ساختار TXMDI در شکل 1 آمده است. پوششهای پلی اوره در پوشش دهی خطوط لوله های انتقال نفت کاربرد دارند و مقدار جریان کاتدی مورد نیاز در حفاظت کاتدی را کم می کنند. در بسیاری از موارد سامانه های پلی اوره همانند پلی یورتانهای دو جزئی هستند. سامانه پوششی در پلی یورتانهای متداول از یک بخش A متشکل از پلی اوره و در صورت نیاز رنگدانه و یک بخش B که غالباً سخت کننده است، تشکیل می شود. همان طور که پیشتر هم گفته شد، سرعت واکنش تشکیل پلی اوره بی نهایت زیاد است، طوری که تجهیزات پاشش ویژه ای مورد نیاز است. زمانی بود که بخش ایزوسیاناتی را مونومر MDI تشکیل می داد. این نوع سامانه های پلی اوره ارزان بوده و خواص خوبی دارند. البته بعدها در اوایل دهه 90 در انگلستان و ایالات متحده سامانه های آلیفاتیک وارد بازار شدند. در این سامانه ها پایداری نوری به مراتب بهتر شده و هر گاه که ایزوسیانات مصرفی TXMDI باشد، سرعت واکنش کمتر می شود. با این حال هنوز هم سرعت واکنش تشکیل پلی اوره چن زیاد است که برای پژوهشگران در آزمایشگاه مشکل ایجاد می کند. زمانی که پلی اوره به طور دستی تهیه می شود، سامانه پس از چند ثانیه غیر قابل استفاده شده و قالبگیری و تهیه فیلم از آن امکانپذیر نخواهد بود. با این حال تهیه نمونه ها به روش پاشش امکانپذیر است، ولی هنگامی که نمونه ها در سردخانه خیلی سرد شوند جابجایی مواد بسیار مشکل است. روش ساخت رنگدانه را به مقداری از آمین و افزودنی ها اضافه می کنند تا مخلوط مناسب برای غلتک کاری بدست آید. زمانی که مخلوط به حالتی رسید که براحتی خرد شود، باقیمانده آمین را نیز بدان می افزایند. در صورت وجود رنگدانه های آلی لازم است بجای توزیع کننده های سریع از آسیاب غلتکی افقی استفاده شود. همچنین، دمای مخلوط باید به C 350 برسد.در مرحله بعد در جو نیتروژن، ایزوسیانات به آهستگی در مدت زمان 30 دقیقه به مخلوط آمین اضافه و به حد کافی هم زده می شود.باید اجازه داد که دمای واکنش گرمازا به C350 برسد و سپس محصول برداشته شود. ویکس و همکارانش سرعت سامانه های پلی اوره را تا حدی کند کردند به طوری که امکان استفاده از سامانه های پلی یورتانی در تجهیزات پوشش دهی به طور مستقیم و بدون تغییر به وجود آمد. گرانروی آمین های دارای گروههای جانبی بیشتر از آمین های ساده است و این د ر حالی است که وزن مولکولی آنها نیز بیشتر است. یک راه برای کم کردن گرانروی و بهتر کردن خواص، استفاده از اکسازولیدین با گرانروی کم است. یکی از معایب این سامانه نیاز آن به اجزای با گروه های عاملی ایزوسیانات است. صنعت رنگ هنوز راه زیادی در پیش رو دارد تا به فناوری عاری از ایزوسیانات ها دست یابد. سامانه های آمیخته یکی از راه های بکارگیری اکسازولیدین و پلی اوره، ترکیب کردن دو سامانه با هم است. لازم است که موازنه شیمیایی انجام گیرد که البته سامانه های با حجم یک به یک چنین اند. در برخی از موارد، وجود عامل رطوبت زا برای عمل سخت شدن ضرورت دارد. کفپوش های با سامانه های بر پایه آب هنگامی که سطح زیادی با سامانه های رنگی بر پایه حلال رنگ می شود مقادیر قابل توجهی از ترکیبات آلی فرار وارد می شود. کاربرد روز افزون پوششها بازار بزرگی برای سامانه های عاری از حلال یا سامانه های بر پایه آب به وجود آورده است. رنگهای پلی یورتانی آمیخته های آنها ورزین های آکریلیکی سهم زیادی از بازار اروپا را به خود اختصاص داده اند. پلیمرهای اکریلیکی امولسیونی یا همان لاتکس ها نسبتاً ارزان تر هستند.امولسیون های آکریلیکی نیز تقریباً برای چند سال جزو کالاهای مقرون به صرفه محسوب می شدند. آنها کاربرد زیادی در پوششهای تزئینی دارند، بخصوص در کفپوشهای از جنس پلی یورتان و در مقابل سایش نسبت به نوع آکریلیکی بسیار مقاوم تراند، ولی این ترکیبات گران بوده و تلاش می شود تا فرمول های جدید ارزان از آنها تهیه شود. رزین های پراکنشی پلی یورتانی (PUD) روش مرسوم در ساخت رزین های پراکنشی پلی یورتانی بر پایه آب، تهیه پیش پلیمری با گروه پایانی ایزوسیانات است که پلی ال اصلاح کننده در ساختار زنجیر، گروه عاملی کربوکسیلیک اسید را به وجود می آورد و در مرحله بعد این ماده با آمین نوع سوم در آب پخش می شود تا مراکز یونی به وجود آورد. به این ترتیب ذرات پلیمر پایدار می گردند. با حضور یک پلی آمین موجب می شود طول زنجیر اجزای تشکیل دهنده زیادتر شود. در برخی مخلوط ها نسبت مولی گروههای NCO به OH دقیقاً 2 به 1 است. در نسبت مولی حدود 1 به 1، گرانروی بسیار زیاد می شود و تهیه رزین های پراکنشی پلی یورتانی با مشکل روبرو می شود. در ضمن خطر ژله ای شدن نابهنگام هم وجود دارد. ولی اگر این نسبت کمتر از 5/1 به 1 باشد امکان بروز چنین خطری کمتر میشود. برای پایین آوردن سریع دما در حین تهیه مخلوط های پلی یورتانی از یخ استفاده می شود. در نتیجه سرعت واکنش بین آب و گروه ایزوسیانات کم می گردد. بهترین حالت آن است که پیش پلیمر با گروه پایانی NCO با افزاینده زنجیر آمینی واکنش دهد. با این حال پراکنده کردن پیش پلیمر در آب، به ویژه در یک واحد صنعتی نیازمند زمان مشخصی است. در هر صورت واکنشهای جانبی نامطلوب بین آب و ایزوسیانات رخ می دهد. با سرد کردن مخلوط خنثی تا زیر دمای 0C5 واکنش های جانبی به حداقل میزان خود می رسند. اصلاح کننده های چسبندگی راه های زیادی برای اصلاح خواص و کارایی رزین های پراکنشی پلی یورتانی وجود دارد. یکی از روش های اصلاح به فناوری اختلاف مرسوم است. رزین های پراکنشی پلی یورتانی در حضور سایر پلیمرها تهیه می شوند. یا به عبارت دیگر با آنها مخلوط می شوند و قبل از پراکنده شدن پلی یورتان پیش پلیمر تازه که برای تهیه رزین پراکنشی پلی یورتانی بکار می رود باید اصلاح شود. با وارد کردن نوعی اصلاح کننده اپوکسی دار به درون ساختار پیش پلیمر می توان استحکام چسبندگی رزین های پراکنشی پلی یورتانی را زیاد کرد. برای مثال، پروپیلن اکسید بر پایه دی گلیسیدیل اتر با وزن مولکولی بیش از 700 با دی اتانول آمین به نسبت مولی یک به یک در دمای C60 واکنش می دهد و ترکیبی با گروه پایانی اپوکسی و سه گروه OH به وجود می آید. با NMP بعنوان حلال کمکی می توان گرانروی را کنترل کرد.پیش از افزودن ایزوسیانات ترکیب حد واسط را به مخلوط پلی ال و DMPA اضافه می کنند. گروه انتهایی اپوکسی با گروه های ایزوسیانات یا افزاینده زنجیر پلی آمین واکنش نمی دهد، چرا که واکنش با ایزوسیانات و آمین به ویژه زمانی که دما پایین باشد، بسیار کند است. می توان از رزین های پراکنشی پلی یورتانی اصلاح شده برای پوشش دادن انواع پلاستیکهای مصرفی در صنایع خودرو سازی استفاده کرد یا آنکه این مخلوط ها را در ترکیب یک آئروسل بر پایه آب بکار برد. در این حالت به ماده ای مانند دی متیل اتر نیاز است. یکی از روش های کاهش قیمت، اختلاط رزین های پراکنشی پلی یورتانی با پلیمرهای آکریلیک است.مدت مدیدی است که در اروپا از پوششهای رنگدانه دار بر پایه آب حاوی مخلوط 50:50 از مخلوط معلق پلی یورتانی و رزین های امولسیونی آکریلیکی در تهیه کفپوشها استفاده می شود. این پوششها در حالت خشک سطح نیمه براق سفید رنگی را ایجاد می کنند که برای پوشش کف های بتنی و یا تزئین کفپوش های چوبی به ویژه در مواردی که مقاومت در برابر الکل یا آب حائز اهمیت است، بسیار مناسب تشخیص داده اند. یکی از مزایای بسیار مهم مخلوط معلق پلی یورتانی بر پایه آب کامل شدن واکنش ها در این مدت سامانه هاست، به طوریکه در پایان واکنش هیچ ایزوسیانات آزادی بر جای نمی ماند. در دراز مدت با حرکت صنعت پوشش دهی به سوی سامان های عاری از ایزوسیانات این مورد یک مزیت جدی تلقی می گردد. سامانه های بر پایه سیمان تعدادی از شرکت های اخیر در کف پوش های مورد استفاده خود، سیمان های اصلاح شده پلی یورتانی را بکار برده اند. از جمله خواص مهم در این ترکیب می توان به کم بودن گاز دی اکسید کربن به وجود آمده مسطح شدن خوب و زمان کاری حدود 30 دقیقه آن اشاره کرد. هر سه جزء سازنده روی خواص پوشش کف بر پایه سیمان اصلاح شده با پلی یورتان اثر می گذارند. در این نوع سامانه های پلی یورتانی از واکنش اجزای سازنده با آب، اوره و گاز دی اکسید کربن به وجود می آید که علت آن وجود MDI در فرمول است. MDI با گروههای هیدروکسی در روغن کرچک که نوعی تری گلیسیرید اسید الکل چرب است، واکنش می دهد مخلوط سیمان – پلی یورتان پوشش سختی به وجود می آورد که می توان انواع پوششهای به حالت مایع را برای تزئین روی آن بکار برد. آهک موجود در ترکیب آب جذب می کند و سرعت سخت شدن سیمان به این روش کنترل می شود. در ضمن آهک مقداری از دی اکسید کربن حاصل از واکنش MDI و آب را نیز جذب خود می کند. واکنش های آهک با دی اکسید کربن و آب به شکل زیر است: CaO+CaCO3 ----------> CaCO3 Ca(OH)+ CO2 ---------> CaCO3+H2O در فناوری نوین بخشی از سامانه رنگزای پوشش را ملات تشکیل می دهد. ملات مخلوطی از رزین های ویژه و جزء رنگز است که از سیمان و الیاف تشکیل می شود. الیاف انعطاف پذیری لازم را به پوشش داده و رشد ترک را کنترل می کند، ضمن آنکه استحکام کششی را بهبود می بخشد. استحکام کششی ترکیبات سیمانی مانند اکثر مواد سرامیکی کم، ولی استحکام فشاری آنها زیاد است. با افزودن الیاف با برخی از پلیمرها می توان ویژگی های رشد ترک را در پوشش کنترل کرد. وقتی سیمان با آب ترکیب می شود. یونهای OH به تعداد فراوان تشکیل شده و PH شدیداً بالا می رود. اگر از این نوع پوششها برای پوشش دهی سطوح فولادی استفاده شود، محیط قلیایی حاصل فولاد را در برابر خوردگی محافظت می کند. درست مانند آنچه که در بتن های مسطح با میلگردهای فولادی به وقوع می پیوندد. این نوع پوششها را می شود روی سطوح عمودی مانند لوله های انتقال نفت به راحتی مورد استفاده قرارداد. حاصل کار، سامانه های ارزان قیمت مقاوم در برابر خوردگی است که بسیار انعطاف پذیر، محکم وبا دوام نیز هستند. نتیجه گیری استفاده از پلی یورتانها، پلی اوره ها و رزین های پراکنشی پلی یورتانی و مواد شرکت کننده در واکنش های آنها به طور پیوسته در حال رشد و توسعه است. این مواد بیشترین کاربرد را در پوشش دهی سطوح گوناگونی دارند. مسائل زیست محیطی و مقررات جدید، فناوری نوین ساخت پوشش را به سوی سامان های بدون حلال، پر جامد و سامانه های بر پایه آب هدایت می کنند. در آینده سامانه های پوشش دهی عاری از ایزوسیانات کاربری بیشتری پیدا خواهند کرد. البته کیه این موارد به هوش، ذکاوت و تلاش محققان و طراحان انواع پلیمرها و رزین های صنعتی بستگی دارد.طرح های نوین جالبی نیز برای سامانه های سیمانی اصلاح شده با پلیمرها به منظور حفاظت کف و سطوح فولادی وجود دارد. با ورود سامانه های جدید به بازار قدیمی ها از رده خارج می شوند و برای سامانه های جدید آینده ای روشن در پیش است.

» ادامه مطلب

طراحی حرارتی قالب

 طراحی حرارتی قالب ( نگرشی ساده برای کاهش چرخه تولید )


چکیده
در قالب گیری تزریقی، دمای قالب نسبت به دمای محیط افزایش می یابد تا به یک دمای ثابت برسد. بنابراین حداقل زمان مورد نیاز برای سرد کردن نیز افزایش می یابد. بهبود طراحی گرمایی قالب، زمان سرد کردن را بهینه خواهد کرد و در نتیجه آن مقدار نهایی زمان چرخه تولید کاهش می یابد.
هدف از انجام این کار توسعه دادن نرم افزاریست که توانایی شبیه سازی چند چرخه را داشته باشد و همزمان، زمان شبیه سازی را با دقت بالایی با روند چرخه ها هماهنگ کند. در این تحقیق سه نمونه مورد مطالعه قرار گرفته اند که یکی از آنها در آزمایشگاه نویسندگان انجام شده و دوتای دیگر در یک مجموعه ماشین سازی مورد آزمون قرار گرفته است.

مقدمه:
قالب گیری تزریقی رایج ترین فرایند برای تولید انبوه قطعات پلاستیکی است. این روش مزایای زیادی دارد از جمله: دقت (صحت)، تولید بالا، زمان تولید کم و انعطاف پذیری فرایند. در بازارهای فوق رقابتی امروز، کیفیت عالی و زمان تولید کم از ملزومات موفقیت است. در قالب گیری تزریقی بیش ترین زمان تولید صرف سرد کردن قطعه می شود. متأسفانه اغلب قالب سازان هر بار که قالب جدیدی را می سازند از روش سعی و خطا برای پیدا کردن زمان سردسازی مکفی استفاده می کنند. کاهش دادن بیش از حد زمان سردسازی تأثیر نامطلوبی بر کیفیت قطعه می گذارد. قطعه ای که نادرست سرد شده باشد ایرادهایی از قبیل تاول، تغییر شکل های ناخواسته و تاب برداشتن و ... خواهد داشت و اگر فرایند سردسازی را خیلی محتاطانه زیاد در نظر بگیریم، تأثیرات نامطلوبی بر روند اقتصادی تولید خواهیم گذاشت و چیزی که به پیچیدگی مسأله می افزاید طبیعت تکراری فرایند است. به عنوان یک نتیجه منطقی، شرایط قالب از ابتدا تا زمانی که قالب به یک حالت پایدار گرمایی برسد تغییر می کند. پس حداقل زمان سردسازی مورد نیاز تا زمانی که دمای قالب به یک دمای تعادل برسد افزایش پیدا می کند. به طور کلی تا زمانی می-توان شبیه سازی انتقال حرارت سه بعدی را با استفاده از بسته های نرم افزاری المان محدود، برای پیش بینی کردن وضعیت دمایی قالب استفاده کرد که حالتی مشابه حالت پایدار برای قالب ایجاد شود، در آن صورت به راحتی می توان زمان خنک سازی مورد نیاز را پیش بینی کرد؛ اگرچه بنابر پیچیدگی اغلب قالب ها استفاده از این روش کاری، زمان زیادی را طلب می کند.
هدف کلی این پروژه توسعه راهکارهای ساده برای پیش بینی دمای قطعه و تخمین زدن کمترین زمان سردسازی مطمئن با استفاده از شبیه سازی انتقال حرارت یک بعدی و ایجاد کردن قانون ها یا خط‌مشی‌هایی است درباره این که چگونه می توان این روش کاری را برای قطعات پیچیده نیز به کار برد. ما در این مقاله ابتدا روش کار را ارائه کرده و سپس نتیجه عملی را با جواب های پیش بینی شده توسط نرم افزار در قالب های ساده و پیچیده مقایسه می کنیم.
طرح:
چرخه گرمایی در فرایند قالب گیری تزریقی می تواند به دو قسمت تقسیم گردد: گرم کردن بسپار تا دمای ذوب آن و به دنبال آن تزریق بسپار ذوب شده به داخل حفره (Cavity) و سردسازی قطعه برای افزایش استحکام و جدا کردن آن از قالب. در فرایند قالب گیری تزریقی زمان چرخه به چند بخش تقسیم می شود: پر کردن، سرد کردن، باز شدن قالب، پراندن قطعه و بستن قالب. ما در این تحقیق برای تجزیه و تحلیل کردن اهداف؛ زمان چرخه را به سه گام تقسیم کردیم .گام اول مراحل پرکردن و سردکردن را نمایش می دهد. گام دوم مراحل باز شدن قالب و پران را نمایش داده است. به دلیل چسبیدن قطعه به یک طرف قالب؛ شرایط دمایی متفاوتی برای هر یک از دو نیمه قالب وجود دارد. گام نهایی تأخیر در تزریق را قبل از مرحله پرکردن را نشان می دهد. فرض شده که قالب در شروع تحلیل ها کاملاً پر شده باشد. بنابراین هیچ افت دمای ناگهانی در وقتی که قالب جدا می شود مشاهده نشده است. دو برآمدگی کوچک روی منحنی فشار نشانگر جداشدن قالب و پراندن قطعه می باشد (ثانیه 21ام و 28ام علامت گذاری شده اند).
هدف، تولید قطعاتی با کیفیت خوب در شرایط حالت پایدار است. چرخه های تزریق متعددی برای قالب لازم است تا به یک دمای تعادل برسد. تعداد چرخه های مورد نیاز برای رسیدن به چرخه ای ثابت به این بستگی دارد که چقدر طراحی دمایی قالب خوب باشد. برای اینکه وضعیت دمایی قالب را همان طور که در طول زمان توسعه می یابد پیش بینی کنیم، نیاز است که مدل شبیه سازی مناسبی داشته باشیم. در صورتی که یکی از سه وجه قطعه در مقایسه با دو وجه دیگر خیلی کوچک تر باشد؛ می توانیم معادله تعادل حرارتی سه بعدی را به یک معادله یک بعدی ساده تر کنیم. این مورد برای اغلب قطعاتی که بوسیله فرایند قالب گیری تزریقی ساخته می‌شوند صادق است.
مدل های مطالعه شده:
رفتار مدل های متعددی برای این کار مطالعه شده  است تا این نرم افزار شبیه ساز، قابل استناد گردد.
مدل 1:
اولین تحقیق در آزمایشگاه ما یعنی دانشگاه اُهایو انجام شده که در آن از یک صفحه مسطح مستطیلی با کشویی‌های قابل تنظیم استفاده شده است. ضخامت حفره (Cavity) می توانست از 05/0 تا 075/0 یا 1/0 اینچ و یا ترکیبی از همه اینها تنظیم گردد. از دو پیکربندی مختلف در این تحقیق استفاده شد: ضخامت یکسان مدل که حفره ای به ضخامت 05/0 اینچ داشت و یک صورت سه ضخامته از قالب که همه ضخامت‌ها در میانه مقطعی با بعد 05/0 اینچ داشتند. قالب هیچ مجرای خنک کاری نداشت. جنس ماده استفاده شده از پلاستیک های GE بسپار MC-1300 PC-ABS بود. دستگاه استفاده شده برای این کار؛ یک پرس Sumitomo 50 تنی بود. ترکیب ترموکوپل و مبدل فشار که اجزاء لاینفک یک قالب هستند نیز برای جمع آوری داده های استاندارد استفاده شدند. از یک نرم افزار آزمایشگاهی و یک ابزاز اندازه گیری عمومی جمع آوری اطلاعات به صورت همزمان برای ثبت داده ها استفاده شد. هم چنین برای بدست آوردن دقیق دما، از یک دوربین فروسرخ بهره‌برده‌ایم. با رسم روند دما از ترموکوپل برای قالب‌های با ضخامت یکسان و سه ضخامته در یک مقدار ضخامت 05/0 اینچی ، در تأیید فرض ما که مدل انتقال حرارت یک بعدی برای موارد مشابه این مورد کافی است، قابل مشاهده است که روند رسم شده برای هر دو مورد مشابه شده است. در طول آزمون های اولیه؛ دماهای عملی بدست آمده برای قالب به خوبی بوسیله نرم افزار ما پیش بینی شده بود.

مدل 2:
این آزمون در محل شرکت حامی ما و روی یک قطعه ضربه گیر (سپر ماشین) انجام شده است. در این مورد بنابر محدودیت های موجود؛ فقط یک عکس حالت پایدار با دوربین حرارتی فروسرخ گرفتیم. ماده استفاده شده TPO از بسپارهای مهندسی Solvay بود. ضخامت ها در دو محل پیش بینی شده mm2 و mm5 بود. دمای کانال سردکننده co10 تنظیم شده بود و برای این کار از یک شیوه استاندارد پیروی کردیم. دمای محیط co20 بود که دمای متوسط داخلی در آن موقع از سال بود. اولین شبیه سازی به سمتی گرایش داده شد که قسمت نازک تر قطعه که mm2 ضخامت داشت را در یک دمای تعادل co46 شبیه سازی کند. تنظیم کردن نقطه ذوب، ضریب انتقال حرارت و زمان بندی چرخه ی تولید در بازه های منطقی منتج به این پیش بینی شد که دمای سطحی co45 با دمای co46 که از عکس فروسرخ (که در تصویر b6 و 7 نشان داده شده است) مورد مقایسه قرار بگیرد. با استفاده از پارامترهای مشابه و با تغییر ضخامت به mm5 قسمت ضخیم تر قطعه را شبیه سازی کردیم. این بار دمای سطحی co55 پیش بینی شد که با دمای co61 که از عکس فروسرخ مشاهده شده بود مقایسه گردید.

مدل 3:
این آزمون هم در محل شرکت حامی ما انجام شد ولی این بار روی یک قطعه متفاوت و پیچیده تر از مدل ضربه‌گیر قبلی که استفاده شد. در این آزمون پارامترهای مهم قالب گیری از جمله: دمای قالب، دمای محیط، دمای ذوب ماده، زمان دقیق چرخه جداسازی، تأخیر زمانی بعد از تزریق که شامل زمان صرف شده روی جمع کننده ها (روبات های جابجاکننده قطعات) می باشد و تسمه نقاله به دقت ثبت شده است. در ضمن از یک دوربین فروسرخ نیز برای ثبت کردن دمای قطعه هنگامی که روی جمع-کننده‌هاست ، درست 8/7 ثانیه پس از پراندن قطعه استفاده شده است هم چنین از یک دماسنج ویژه (Pyrometer) برای ثبت کردن دمای سطح در انتهای نوارنقاله یعنی 30 ثانیه بعد از پراندن قطعه استفاده شده است. زمان دقیق ثبت شده از خروجی مستقیم ماشین قالب گیری تزریقی بدست آمده است. دمای حالت تعادل در کمتر از 10 چرخه و بنابر ظرفیت سردسازی کانال سردکننده حاصل شده است. سه موقعیت اندازه گیری ما از روی عکس های فروسرخ انتخاب شده اند. محل اول در قسمت سطح جلویی ضربه گیر، محل دوم در سطح جایی که چراغ مه شکن نصب می شود و محل سوم در زیر ضربه گیر در جایی واقع است که نازک ترین قسمت قطعه است  نرم افزار شبیه سازی، دما را در نقاط 2 و 3 به خوبی پیش بینی کرد ولی در نقطه 1، co10 دما را کمتر از دمای واقعی نقطه پیش بینی کرد که این خطا به این دلیل است که نقطه 1 در زاویه خاصی واقع شده است که نور محیط را به سمت دوربین منعکس می کند و این سبب می شود که دوربین فروسرخ دمای بالاتری را در این نقطه تشخیص دهد.
به نظر می رسد که نقطه 3 بهترین جا برای اندازه گیری مداوم باشد چرا که شرایط ان به سادگی قابل تشخیص است. پیش بینی دما برای مقداری که از روی دماسنح در انتهای مسیر نقاله خوانده می-شود بسیار خوب بود.
از سه نقطه انتخابی که روی قسمت جلوی قطعه مانند نقطه 1 ضربه گیر واقع شده بودند برای گرفتن اندازه‌ها استفاده شد. برای این بخش ما از مقدار بیشتری از ضریب انتقال حرارت استفاده کردیم تا اثر بادی را که سامانه ی تهویه مستقیماً روی این نقاله می‌وزید را خنثا کنیم.

نتیجه گیری و کارهای آتی:
نرم افزار بسط داده شده است تا انتقال حرارت را طی فرایند قالب گیری تزریقی پیش بینی کند تا زمان شبیه سازی و هزینه ها را به حداقل برساند. رهنمودها برای ساده کردن قطعات پیچیده تر توسعه داده شده است تا همامنگی را زمانی که از این نرم افزار استفاده می شود حفظ کند. عیب های قالب گیری مربوط به تغییرات دما برای فراهم کردن بینشی بهتر و کنترل داشتن روی فرایند قالب گیری تزریقی قابلیت مطالعات بیشتر را دارند.
ما در پی گسترش عاملی هستیم که آنرا پیش بینی کننده چرخه می نامیم.
در حقیقت ما می خواهیم قابلیت های زیر را به نرم افزار کنونی خود بیفزاییم:
- محاسبه دمای مناسب برای پراندن قطعه
- پیش بینی کردن مقدار زمان سردسازی لازم
روند سرد سازی بر بر کلیت چرخه ی گرمائی فرایند قالب گیری تزریقی تاثیر می گذارد که منجر به فرو‌رفتگی های مشخص و تغییر شکل قطعات تولیدی خواهد شد.
ما در نظر داریم تا از این رفتارشناسی به عنوان یک مقیاس عملکرد استفاده کرده و آنها را با انتقال حرارت و نرم‌افزار پیش بینی کننده چرخه ترکیب کنیم تا پردازش بهینه اطلاعات و پارامترهای طراحی را گسترش دهیم.

برگردان: مهندس پژمان سید (کارشناس مکانیک)
از تیم طراحی و مهندسی فنون
Seyed@fonoonteam.com

» ادامه مطلب

اتصال پلاستیک‌ها

اتصال پلاستیک‌ها

(چسب‌های پیشرفته و فناوری های جوشکاری مولد پیوندهای قوی)

به منظور اتصال قطعات پلاستیکی به قطعات دیگر که یا بسیار بزرگند یا بسیار پیچیده، از چسب و چسباندن حلالی، بست مکانیکی و انواع روش‌های جوشکاری استفاده می‌شود. در تمام این موارد هدف، تشکیل یک قطعه مونتاژ شده‌ی یکپارچه است. سامانه‌های چسب کاری، چند کاره هستند و در مواقعی که نیازمند اتصالات محکم و بادوام هستیم، نتایجی پایدار و قابل پیش بینی به بار می‌آورند. جوشکاری، تنها برای گرمانرم‌ها (و نه گرماسخت‌ها) مناسب است. در این روش سطوح مورد اتصال در محل تماس ذوب می‌شوند تا پیوندهای مولکولی قوی تشکیل گردند. جوشکاری پلاستیک در صنعت پلاستیک و به منظور درزگیری بسته‌بندی‌ها بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. هر دو روش استفاده از چسب و جوشکاری پلاستیک در صنعت خودرو به صورت گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پشتیبانی فنی توسط متخصصان
سازندگان بسپار پیشنهادات و پشتیبانی‌های فنی لازم برای اتصال و مونتاژ قطعات ساخته شده از موادشان را ارائه می‌کنند. شرکت Lanxess در راهنمای محصولاتش به این موضوع می‌پردازد که مهندسان طراح در ابتدا باید توجه کنند که چگونه می‌خواهند با اتصال اجزای مجزا، آن ها را به واحدهای عملیاتی تبدیل کنند. در این نوشته بست‌های مکانیکی شامل پیچ‌ها و میخ‌پرچ‌‌ها یکی از ارزان‌ترین و معمول‌ترین روش ها برای مونتاژهایی که می‌بایست قابل جداشدن باشند معرفی شده است. هم چنین جهت اتصال دائمی، چسب‌های حلالی در زمره‌ی ارزان‌ترین روش‌های اتصال ذکر شده است. در روش اتصال توسط چسب، چسب‌های دو جزیی اپوکسی و پلی‌یورتان می‌توانند استحکام پیوندی عالی ایجاد کنند. در این راهنما آمده است: چسب‌های بر پایه‌ی سیانو اکریلات‌ها می‌توانند پیوندهای سریعی ایجاد کنند ولی از طرفی به بسپار‌های پلی‌کربنات می‌توانند صدمه وارد کنند مخصوصاً اگر قطعات تنش درونی زیادی داشته باشند یا در فشار کاری زیادی قرارگیرند. چسب‌های اکریلیک دوجزیی استحکام پیوندی بالایی را نشان می‌دهند اما اغلب شتاب  هنده‌شان به آمیزه‌های پلی کربناتی صدمه وارد می‌کنند. Lanxess توصیه می‌کند تمام قطعات برای تعیین یک چسب مناسب قبلاً آزموده و مدل شوند.
پلاستیک‌ها را می‌توان هم به روش حرکت مکانیکی مانند ارتعاش جوش داد و هم با به کارگیری حرارت به منظور ذوب کردن محل اتصال. مونتاژ فراصوتی یکی از روش‌های پرکاربرد در گرمانرم‌ها است که به اتصالات دائمی، زیبا و دل پذیری می‌انجامد. ارتعاش مکانیکی با بسامد زیاد برای ذوب سطوح محل اتصال در اغلب روش‌های فراصوتی (جوشکاری، ردی (staking) ، جوشکاری نقطه‌ای و درونه ی فراصوتی (ultrasonic inserts)) استفاده می‌شود. هم چنین در این راهنما آمده است مقادیر کم از پرکننده‌ها، مانند الیاف شیشه مانع جوشکاری نخواهند شد. اگر مقدار الیاف شیشه‌ای از 30% فراتر برود منجر به یک پیوند ضعیف می‌شود و می‌تواند در وسایل جوشکاری فرسایش ایجاد کند. عوامل رها کننده‌ی قالب، روان کننده ها و عوامل تأخیر اندازنده‌ی آتش اثر منفی بر کیفیت جوش دارند.
شرکت Sabic Innovative Plastics در کتاب مرجع خود در مورد جوشكاري پلاستيك‌ها نوشته است که جوشكاري ارتعاشی، که به نام‌های جوشكاري خطی و جوشكاري مالشی خطی نیز نامیده می‌شود، برای جوش قطعات گرمانرم در طول شکاف صاف مناسب است. در این فرآیند، قطعاتی که می‌بایست به هم متصل شوند بر روی يكديگر تحت فشار مالیده می‌شوند. در ماشین‌های جوشکاری ارتعاشی تجاری، نیمی از قطعه توسط القاء یک سامانه جرم دار و فنری سفت که به خوبی تنظیم شده، و به وسیله‌ی یک نیروی نوسانی تحمیلی خارجی مرتعش می‌شود.
انواع دیگر جوشکاری مالشی شامل جوشکاری چرخشی، ارتعاشی زاویه‌ای و جوشکاری دورانی می‌باشد. شرکت Sabic نشان می‌دهد که پلاستیک‌ها و چندسازه‌های پلاستیکی به طور فزاینده‌ای در ساختارهای پیچیده که در آن ملاحظات اتصال و قیمت مهم هستند استفاده می‌شوند. بسپار های گرمانرم پرشده و پرنشده ی قابل جوشکاری در بسیاری از کاربردهای ساختاری پرتقاضا که نیازمند اتصالاتی با توان تحمل فشارهای خستگی و ساکن هستند استفاده می‌شوند.
شرکت Sabic مثالی از یک سپر خودرو را ذکر می‌کند که از بسپارSabic's Xenoy@ 1102 که یک ترکیب نه کاملاً گرمانرم است ساخته شده است. این سپر توسط جوشکاری ارتعاشی دو قطعه‌ی قالب‌گیری شده به روش تزریق تولید شده است. به گفته‌ی این شرکت، فناوری جوش پلاستیک به دلیل ورود چندسازه‌های گرمانرم بسیار کارا، مهم‌تر شده است که این موضوع انقلاب روش‌های مونتاژ در کاربردهای فضایی را نوید می‌دهد. در کتاب راهنمای مذکور آمده است: به تازگی توجه به برگشت‌پذیری مواد، موضوع جوشکاری را پراهمیت‌تر کرده است زیرا بر خلاف چسب‌ها در جوشکاری، مواد اضافی وارد مونتاژ قطعات نمی‌شود.
انواع دیگر جوشکاری استفاده شده در گرمانرم ها شامل جوشکاری توسط لیزر و جوش مقاومتی و القایی می‌باشد. در جوشکاری لیزری امواج رادیویی لیزر یا نور از میان قطعه‌ی پلاستیکی اول عبور داده می شود تا جایی که قطعه‌ی دوم آن را جذب کند و منجر به ایجاد حرارت و ذوب در محل تماس شود. در جوشکاری مقاومتی با به کارگیری یک مقاومت الکتریکی کاشته شده بین سطوح مورد اتصال، حرارت مورد نیاز برای اتصال جوش تامین می‌گردد. در جوشکاری القایی از یک پیچه (کویل) برای تولید میدان مغناطیسی متناوب استفاده می‌شود که منجر به القاء جریان در سطوح اتصال می‌شود. مقاومت ماده در برابر این جریان باعث تولید حرارت می‌شود.

اجزای جوشکاری فراصوتی
مونتاژ فراصوتی از ارتعاشی که توسط یک مبدل تولید شده است استفاده می‌کند. این مبدل انرژی الکتریکی را با استفاده از یک شیپور صوتی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. انرزی از میان قطعه به محل اتصال انتقال داده می‌شود، در آن جا از طریق مالش گرما تولید می‌شود و پس از آن با ذوب پلاستیک پیوند تشکیل می‌گردد. شرکت Branson Ultrasonics که در زمینه اتصال مواد و تمیزکاری دقیق، یک رهبر جهانی است؛ سامانه های فرا صوتی کاملاً دیجیتال را توسعه داده است. سامانه های Branson's 2000X در بسامدهای 20، 30 و 40 کیلو هرتز همراه با توان خروجی افزایش یافته برای تمام بسامدها قابل استفاده می‌باشد.
این شرکت معتقد است انعطاف پذیری و محدوده‌ی این سامانه‌های جوشکاری، دست مصرف‌کنندگان را در انتخاب قطعات تشکیل دهنده باز می‌گذارند تا بتوانند قطعه‌ی مونتاژ شده‌‌ای با مصارف خاص تولید کنند. دستگاه‌های "خود کنترل شونده‌ی رومیزی" جهت تولید دستی و تک ایستگاهی و ابزار کمک- دستی جهت مونتاژ قطعات بزرگ و به منظور استفاده در سطوح اتصالی که به سختی قابل دستیابی هستند از جمله‌ی آنهاست. مجزا بودن قطعات تشکیل دهنده‌ی این دستگاه شامل سامانه محرک و منبع انرژی ضمیمه شده‌ی جداگانه از شاخصه‌های این سامانه است.
تمام محصولات Branson را می‌توان جهت اتوماسیون خطوط و ایجاد سامانه‌های تولید کاملاً جامع جهت مونتاژ به کار برد. همچنین قطعات OEM (تولید کننده‌ی تجهیزات اصلی(قطعات اصلی)) جهت استفاده در اتوماسیون را می‌توان از کارخانه‌ای که فناوری‌های اتصال آن به جوشکاری خطی، دورانی و ارتعاشی- حرکتی قابل برنامه‌ریزی، صفحه داغ (hot plate) و جوشکاری چرخشی گسترش داده باشد به دست آورد.
محصولات سری 40 شرکت Branson، سامانه‌های فرا صوت خود کنترل شونده‌ی به نسبت خودکار با تکیه بر قابلیت شکل پذیری و سرعت تولید بالا جهت مونتاژ پلاستیک‌ها هستند. این دستگاه‌ها دارای قابلیت جوشکاری، ردی، درونه گذاری، سنبه کاری یا جوش نقطه‌ای گرمانرم‌ها هستند. محصولات سری 40 می‌توانند شامل ایستگاه‌های فراصوتی چندگانه باشند یا می‌توانند با سامانه‌های فراصوتی دیگر مثل جوش دهنده‌های چرخشی یا عملیات ثانویه‌ی دیگر مثل آزمون نشت‌یابی ترکیب شوند.
شرکت Herrmann Ultrasonics، یک تولیدکننده‌ی آلمانی دارای شرکت‌های تابعه در آمریکا و چین، فناوری های پیشرفته ای در زمینه‌ی اتصال فراصوتی به دست آورده است. این سازنده اخیراً ماشین جوشکاری فراصوتی تکامل یافته‌ی HiQ را تولید کرده است که دارای مشخصه‌ی تغییر سریع ابزار (quick-tool-change) و ابداعات دیگری است تا بتواند تولید را افزایش دهد و زمان بیکاری و مصرف انرژی را نیز کاهش دهد. این سامانه همراه با ژنراتورهای دیجیتالی 20، 30 و 35 کیلوهرتزی در مدل‌های محدوده‌ی 1200 تا 6000 وات قابل استفاده است.
شرکت مذکورMedialog را در فضاهای عاری از آلودگی پیشنهاد می‌دهد که برای سازندگان تجهیزات پزشکی و هم چنین کاربری‌های دیگری که نیازمند فرآیند تولید بدون حضور آلودگی هستند مناسب می‌باشد. هوای ورودی به یک استاندارد بالاتری تصفیه شده و هوای خروجی جمع آوری می‌شود که می‌توان آن را از میان یک سامانه ی تهویه موجود هدایت کرد. واحدهای Medialog در دو اندازه موجودند: HS در 20 و 30 کیلوهرتز و PS در 35 کیلوهرتز. ژنراتورهای دیجیتال تا 5000 وات بالا می‌روند.

پردازش اطلاعات سریع
شرکت Dukane Corp. سامانه‌های پرس فراصوتی سری iQ برای جوش گرمانرم‌ها تولید کرده است. این شرکت یک تامین کننده‌ی جهانی جوش‌دهنده‌های فراصوتی، چرخشی، لیزری، ارتعاشی و صفحه داغ و همچنین دستگاه‌های پرس حرارتی، ابزارآلات و نرم افزارها برای بازارهای مونتاژ محصولات پلاستیکی تجاری و OEM می‌باشد. گفته می‌شود دستگاه پرس فراصوتی سری iQ به دلیل معماری فرآیندی چند هسته‌ای دارای سرعت پردازش اطلاعات بالاتری در صنعت است (سرعت به روز شده‌ی 0.5 میلی ثانیه). به گفته‌ی Dukane این سامانه اطلاعات جوش شامل توان، انرژی، فاصله، نیرو، بسامد و زمان را در سرعتی معادل دو برابر تجهیزات سری قدیمی‌تر و با دقت و استحکام جوش بالاتر پردازش می‌کند.
دستگاه پرس فراصوتی سری iQ برای جوشکاری گرمانرم‌ها، پردازش اطلاعات بسیار سریع و استحکام و دقت جوش بالاتری را نسبت به تجهیزات سری قدیمی‌تر شرکت Dukane فراهم می‌کند.
سری iQ دارای سامانه پرس 30/40 کیلوهرتزی با مکانیزم لغزشی سبک و دقیق می‌باشد و جهت کاربردهای کوچک، حساس و دارای رواداری کم طراحی شده است. به علاوه دستگاه‌های پرس 20 کیلوهرتزی توسط Dukane Ultra ridged H-frame support جهت کاربری‌های دقیق و با نیروی زیاد قابل دسترس است.پیکربندی این محصول با توجه به نیازهای استفاده کننده به صورت پودمانی طراحی شده و قابل اضافه و کم کردن است. کنترل گر‌های این محصول از ابتدایی (فقط زمان) تا پیشرفته (زمان، انرژی، فاصله، نیرو و حداکثر قدرت فرستنده) متنوع هستند و دارای اعتبار و واسنجی شده (کالیبراسیون) جهت کاربردهای پزشکی می‌باشند. فشار دوگانه در واحد اصلی استاندارد می‌شود. واحدهای پیشرفته دارای مبدل نیرو و شیر فشار شکن الکترونیکی حلقه بسته می‌باشند که هنگامی که با کنترل گر سرعت هیدرولیک Dukane جفت می‌شوند قادر به کنترل دقیق سرعت ذوب خواهند بود.
شرکت Sonics & Materials, Inc. یک تولید کننده‌ی تجهیزات جوش از دستگاه‌های قابل حمل و دستگاه‌های پرس مدل رومیزی تا سامانه‌های کاملاً خودکار می‌باشد. این شرکت خودش را در زمینه‌ی فناوری جوش فراصوتی متمایز کرده است. ابداعات اخیر شامل دستگاه‌های قابل حمل جوش فراصوتی 40-20 کیلوهرتز همراه با کنترل گرهای بر پایه زمان دیجیتال یا انرژی ثابت می‌شود. ابزارها مشخصاً جهت کاربری‌های جوشکاری، ردی(staking)، درونه گذاری (inserting) و جوش نقطه‌ای طراحی شده‌اند. یک بست تپانچه‌ای اختیاری جهت حمل و نقل آسان‌تر تعبیه شده است. لوازم یدکی دیگر شامل یک پرس دستی و یک پدال پایی می‌شود.

جوشکاری قطعات مدور
جوشکاری چرخشی روشی برای جوش قطعات گرمانرم با استفاده از یک حرکت چرخشی دایره‌ای و فشار کاربردی است. یک قطعه توسط یک فک ثابت نگه داشته می‌شود تا قطعه‌ی دیگر حول آن بچرخد. حرارت تولید شده توسط مالش مابین دو قطعه منجر به ذوب محل تماس دو قطعه شده و در نتیجه یک آب بندی محکم و سحرآمیز ایجاد شود.
شرکت Brandson Ultrasonics سامانه جوش چرخشی خود تنظیم SW300 را جهت جوشکاری قطعاتی با محل تماس دایره‌ای را پیشنهاد می‌کند. گفته می‌شود جوش دهنده‌های چرخشی رومیزی همراه با یک صفحه‌ی نمایش لمسی 6 اینچی دارای دقت موتور خود تنظیم برابر با 1/0± درجه می‌باشند. SW300 را می‌توان در حالت های عملکردی دستی، نیمه خودکار و کاملاً خودکار به کار برد. حداکثر بار کاربردی 142 کیلوگرم است.
سامانه جوشکاری چرخشی خود تنظیم SW300 از شرکت Brandson Ultrasonics برای جوش قطعاتی با محل تماس دوار طراحی شده است.
شرکت ToolTex جوش دهنده های چرخشی رومیزی ای ساخته است که دارای گشتاور بالایی برای قطعات تا قطر 5/63 سانتی متر می‌باشد. این شرکت در زمینه‌ی سازگاری محصولاتش با خطوط ماشین ‌کاری مشتری متبحر شده است و می تواند دستگاه‌های جوش خود را در خطوط موجود مشتری جای دهد. هم چنین آن‌ها می‌توانند دستگاه‌های خود را به صورت مستقل راه‌اندازی کنند. جوش‌دهنده‌های چرخشی خود تنظیم SW750 این شرکت دارای گردش با دقت 1/0 درجه و تحمل بار 5/90 کیلوگرم هستند. این دستگاه مجهز به یک کنترل گر صفحه‌ی نمایش لمسی است.
شرکت PAS (Plastic Assembly Systems)، تجهیزات جوشکاری استفاده شده و جدید شامل محصولات جوش چرخشی خودتنظیم، جوش دهنده‌های فراصوتی و سامانه‌های مونتاژ حرارتی را ارائه می‌کند. مدل STS2000 یک سامانه حرارتی خودتنظیم است که مجهز به فناوری جدید خود تنظیم جهت کنترل دقیق کاربردهای حرارتی در تماس مستقیم با ابزارهای گرم شده می‌باشد. STS2000 می‌تواند به عنوان یک دستگاه مستقل یا همراه با خطوط اتوماسیون به کار برده شود. خط تولید PAS برای قطعات کوچک، متوسط و بزرگ و جهت کاربری با دقت بالا و قابلیت تکرارپذیری قابل استفاده است.

فنون جوشکاری لیزری
فناوری جوش لیزری یک روش اتصال انعطاف پذیر و غیر تماسی است که جوش‌های قوی و تمیز با کمترین تکانه (شوک) حرارتی در نقاط اتصال ایجاد می‌کند. در این روش هیچ ذره‌ای در محل اتصال رها نمی‌شود. این روش دارای دقت زیاد بدون سایش ابزارآلات است و در آن هیچ ماده‌‌ی مصرفی جوشکاری استفاده نمی‌شود.
شرکت Stanmech Technologies که با شرکتLeister Process Technologies ادغام شده طرز ساخت پلاستیک‌ها و تجهیزات جوشکاری را شامل سامانه‌های اتصال لیزری بر اساس خواست مشتری ابداع کرده است. چهار سامانه جوش لیزریNovolas™ جهت برآوردن نیازهای خاص قابل دستیابی است. سامانه اصلی اجازه می‌یابد در سامانه‌های ساخت همراه با کنترل گرهای فرآیندی خودشان ادغام شود. مدل‌های دیگر، OEMها جهت ادغام پیشرفته، WS (ایستگاه کاری( جهت ایستگاه کاری دستی کمی خودکار و maskwelding Micro برای اتصال قطعات باریک و ریز می‌باشند. این شرکت یک آزمایشگاه کاملاً کاربردی جهت ارزیابی نیاز مشتریان ارائه کرده است.
پیشرفت جدید در این زمینه، تولید دستگاه Leister Weldplast $2 hand-extruder است که یک وسیله‌ی کامل طراحی شده جهت تولید محصولات اکسترود شده‌ی تا 5/2 کیلوگرم (5/5 پوند) در ساعت جهت اتصال قطعات گرمانرم است. این دستگاه مجهز به یک کفشک جوش چرخشی 360 درجه جهت تسهیل کار کردن در بالای سر است. هم چنین از این شرکت ابزار دستی هوای داغ از سبک وزن Hot Jet S و قلم جوش تا مدل‌های بزرگ‌تر مانند Diode و Triac S در دسترس است. این ابزارها برای دمیدن هوای داغ مستقیم به شکاف اتصال و الکترود جوشکاری استفاده می‌شوند.
شرکت Laser and electronics specialist LPKF در آلمان سامانه‌هایی جهت جوش لیزری پلاستیک‌ها همراه با سامانه‌های تولید پودمانی (modular) ساخته است. جوش لیزری انتقالی، قطعات گرمانرمی را که دارای مشخصات جذب متفاوت هستند را متصل می‌کند. لیزر در لایه‌ی بالایی که نسبت به آن طول موج شفاف است نفوذ می‌کند اما به وسیله‌ی لایه‌ی پایینی جذب می‌شود، این عمل منجر به تولید حرارت و پیوند سطوح به یکدیگر می‌شود. خطوط تولید جوش لیزری LPKF شامل LQ-Power جهت عملیات دستی و LQ-Integration با فناوری یکپارچه‌سازی بدون درز در خطوط تولید می‌شود.
فناوری جوش لیزری ثبت اختراع شده با نام Clearweld®، توسط شرکت‌های Gentex Corp. و TWI, Ltd. که گروه‌های تحقیق و توسعه‌ی صنعتی انگلیسی هستند ابداع شده است. فرآیند Clearweld که توسط Gentex تجاری شده است، از پوشش‌های ویژه و افزودنی‌های بسپار با قابلیت جوش لیزری استفاده می‌کند تا بتواند رنگ یکنواخت و انعطاف پذیری طراحی در جوش پلاستیک‌های با ارزش و پشت پوش ایجاد ‌کند. این فناوری، اختصاصاً برای وسایل و لوله‌های پزشکی ساخته شده است زیرا این ابزارها با به کارگیری چسب‌ها و ذرات ناشی از استفاده از جوشکاری فراصوتی آلوده می‌شوند. LPKF یک شریک در شبکه‌ی جهانی Gentex شامل سازندگان تجهیزات، integrators، تامین کنندگان مواد و مونتاژکاران پلاستیک می‌باشد. شریک دیگر Branson Ultrasonics است که یک سامانه لیزری انحصاری جهت فرآیندهای Clearweld ابداع کرده است. این سامانه به گونه‌ای طراحی شده است که لوله‌های پزشکی را بدون چرخش آن‌ها جوش دهد.

کمک از لیزر برای قطعات ترکیبی
فرآیند ابتکاری کمک از لیزر برای اتصال پلاستیک‌ها و فلزات توسط موسسه Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT) در آلمان ابداع شده است. در این فرآیند طبق ثبت اختراع انجام شده Liftec®، امواج لیزر از میان یک قطعه‌ی پلاستیکی عبور می‌کنند تا جزء فلزی که در مقابل آن پرس شده است داغ شود. پس از آن که پلاستیک ذوب شد، فشار مکانیکی روی قطعه‌ی فلزی اعمال می‌شود و آن را به درون پلاستیک هل می‌دهد. شکل هندسی مناسبی برای قطعه‌ی فلزی طراحی شده است و یک پیوند مثبت و جامد پس از سرد شدن تشکیل می‌دهد. سرامیک‌ها و پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت نیز می‌توانند در این فرآیند به کار گرفته شوند.
شرکت Kamweld Technologies یک متخصص در زمینه‌ی محصولات جوش پلاستیک، تفنگ هوای داغ صنعتی و وسایل خمش صفحه‌ی پلاستیکی و متعلقاتش است که اخیراً جوش-دهنده‌های سری Fusion با وزن کم و قابل حمل توسط دست را همراه با کنترل گرهای دیجیتال دقیق جهت کنترل دمای جریان هوا ابداع کرده است. چهار مدل از دستگاه FW-5 قابل دسترس اند، که همگی دارای گرم کن های خطی هستند. مدل‌های FW-5C و FW-5D دستگاه‌های کامل با کمپرسورهای داخلی هستند.

چسب‌های ساختاری محکم
چسب‌های پیشرفته جهت پیوند پلاستیک‌ها از طیف گسترده‌ای از سازندگان قابل دسترس هستند. شرکت ITW Plexus، سردمدار فناوری‌های چفت و بست زدن، اتصال، درزبندی و پوشش، چسب‌های ساختاری ثبت شده Plexus® را برای پیوند گرمانرم‌ها، مواد چندسازه و فلزات ساخته است. چسب‌های ساختاری یا اجرایی معمولاً در کاربردهای تحمل بار استفاده می‌شوند زیرا آنها به استحکام محصولات پیوندخورده می‌افزایند. ITW Plexus راهنمایی برای اتصال پلاستیک‌ها، چندسازه‌ها و فلزات ارائه کرده است که در پایان این متن آورده شده است.سه چسب ساختمانی جدید Plexus® انعطاف پذیری در موقع عملکرد از خود نشان می‌دهند و برای کاربردهای ساخت قایق و دیگر مونتاژهای بزرگ بسیار مناسب اند.ابداعات اخیر Plexus شامل سه نوع چسب متاکریلات ساختاری دو جزیی است که در دمای اتاق پخت می‌شوند و پیوندهای استثنایی و البته انعطاف‌پذیری را بر روی چندسازه‌ها، بدون آماده سازی سطح یا با آماده سازی سطح کم ایجاد می‌کنند. MA530 با زمان عملکردی 40-30 دقیقه، برای پر کردن شکاف‌هایی تا 78/17 میلی‌متر طراحی شده است. MA560-1 دارای زمان عملکردی بالاتری است (تا 70 دقیقه) و برای پر کردن شکاف‌هایی تا 14/25 میلی متر مناسب است. MA590 با زمان عملکردی تا 105 دقیقه بسیار مناسب برای قایق‌های الیاف شیشه ای بزرگ است. به گفته‌ی شرکت مذکور، این چسب‌ها هم چنین پیوندهایی عالی روی فلزات و دیگر کارپایه ها ایجاد می‌کنند.
بر خلاف دیگر چسب‌ها و بتونه‌ها، این چسب‌ها به طور شیمیایی FRPها، چندسازه‌ها و تقریباً تمام بسپار‌های پلی استر و ژل‌پوشه ها را درهم می‌آمیزد. این شرکت یادآور می‌شود به دلیل این‌ که چسب‌هایش نیازی به آماده‌سازی سطح ندارند، بنابراین می‌توانند زمان مونتاژ را تا 60% کاهش دهند. این‌ شرکت اضافه می‌کند چسب‌های مذکور پیوندهای بسیار قوی‌ای ایجاد می‌کنند به طوری که کارپایه ها (substarates) قبل از اینکه پیوند ایجاد شده خراب شود لایه لایه می‌شوند. گفته می‌شود این چسب‌ها انعطاف پذیری استثنایی، استحکام ضربه و مقاومت در برابر سوخت، مواد شیمیایی و آب از خود نشان می‌دهند.
شرکت مذکور، دستگاه های پخش کننده‌ی چسب با نام Fusionmate™ بهینه شده برای چسب‌های متاکریلات Plexus را نیز ارائه کرده است. این سامانه با هوای کارگاهی در فشار psi 100 کار می‌کند و پمپاژ حجمی مثبت مداومی با نسبت‌های حجمی با دقت از 6:1 تا 15:1 را فراهم می‌کند. خروجی از سرعت جریان 38/0 تا 92/4 لیتر بر دقیقه قابل تنظیم است. گیربکس‌های زنجیری مستقل برای پمپ‌های چسب و فعال کننده به صورت جداگانه طراحی شده است که پاکسازی آنها را به طور مجزا امکان‌پذیر می‌سازد.

چسباندن قطعات خودرو
سالیان متمادی است که چسب‌ها در کاربردهای خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند و با پیشرفت فناوری چسب، اهمیت آن‌ها نیز افزون شده است. شرکت Dow Automotive که تولید کننده‌ی چسب برای خودرو است گزارش می‌دهد که فناوری چسب در کاربردهای‌گسترده‌تری همراه با پشتیبانی قطعات اصلی خودرو (OEM) جهت حصول اطمینان و کاهش وزن کلی استفاده می‌شود. چسب با دوام در برابر ضربه با عنوان Betamate™ از این شرکت توسط شرکت خودروسازی Audi جهت استفاده در پروژه‌ی A8 که یک خودرو جدید با بدنه‌ی آلومینیومی است انتخاب شده است.
فناوری Betamate در کاربردهایی که نیازمند کارایی زیاد هستند می‌تواند استفاده شود و جهت پیوند قطعات گرمانرمی، چندسازه‌ها، شیشه، آهن‌آلات، تزئینات خودرو، و آلیاژهای فولاد، آلومینیوم و منیزیم قابل استفاده است. چسب‌های ساختمانی می‌توانند جای گزین جوشکاری و چفت و بست‌های مکانیکی در اتصال انواع زمینه‌های مشابه و غیر مشابه شوند و اثرات شکست و فرسودگی پیدا شده در اطراف جوش های نقطه‌ای و بست‌ها را حذف کنند. به گفته‌ی شرکت Dow این چسب عملیات درزگیری را در برابر شرایط آب و هوایی که منجر به خوردگی می‌شود نیز می‌تواند انجام دهد. این شرکت هم چنین سامانه‌های پیوند شیشه Betaseal™ را ساخته است که برای نصب شیشه‌های خودکار در خودروها استفاده می‌شود.
شرکت IPS سازنده‌ی چسب‌های ساختمانی بسیار قوی متاکریلات WeldOn® اخیراً چسبWeld-On SS 1100 را جهت چسباندن قطعات گرمانرم، چندسازه و فلزی و هم چنین کارپایه هایی که به سختی چسبانده می‌شوند مانند نایلون و فلزات گالوانیزه شده ساخته است. این چسب ها دو جزیی بوده و جهت اتصال فلزات به پلاستیک‌ها بسیار مناسب هستند و دارای زمان عملکردی 4 تا 17 دقیقه می‌باشند. به گفته‌ی شرکت مذکور، این محصول دارای کاربردهای گسترده‌ای شامل حمل و نقل، دریایی، ساختمانی و مونتاژ محصول است و نیازی به آماده‌سازی سطح ندارد (یا نیازمند آماده سازی سطح کمی است).

پروژه‌های چسباندن بزرگ
شرکت Gruit توسعه دهنده و سازنده‌ی مواد چندسازه، چسب‌های اپوکسی Spabond را ارائه کرده است که جهت ایجاد اتصالات بسیار محکم و با دوام طراحی شده است که اغلب قوی‌تر از خود مواد مورد اتصال است. این چسب در اندازه‌ها و درجه‌بندی‌های گوناگون به منظور پاسخگویی به نیازهای مختلف عرضه شده است. چسب بسیار کارای Spabond340LV برای چسباندن سازه‌های بزرگ مانند تنه‌ی قایق‌ها و پره‌های توربین‌های بادی طراحی شده است. گفته می‌‌شود این چسب دارای قیمت مناسب به نسبت کاراییش و هم چنین خواص مکانیکی و حرارتی خوبی است.
به منظور چسباندن سازه‌های بزرگی که هندسه‌ی سطح ناصافی دارند، شرکت Gruit چسب Spabond 345 را پیشنهاد می‌دهد که دارای غلظت بالا و خمیر مانند است و می‌تواند بدون شره کردن به کار رود. چسب اپوکسیSpebond 5-Minute در موارد سریع خشک، کاربردهای عمومی و کارهای تعمیری در طیف گسترده‌ای از کارپایه ها با جنس های مختلف استفاده می‌شود. در مواردی که امکان به کارگیری گیره‌های مرسوم نیست این چسب در ترکیب با محصولات دیگر Spabond به عنوان سامانه "جوش نقطه‌ای" می‌تواند استفاده شود. چسب‌های Spabond در کارتریج‌ها، ظروف و درام‌های دستگاه‌های اختلاط و پراکنش گر‌ قابل استفاده است.

چسب‌های ویژه
شرکت Dymax سازنده‌ی طیف گسترده‌ای از چسب‌های صنعتی و محصولات قابل پخت توسط امواج فرابنفش از جمله چسبUltra-Red™ Fluorescing 1162-M-UR، جهت چسباندن پلاستیک به فلز در کاربردهای پزشکی است. ترکیب ثبت شده‌ی Ultra-Redاز آن سبب است که این چسب‌ها تحت نور کم شدت "black"، قرمز قهوه‌ای به نظر می‌رسند که به شدت با اغلب پلاستیک‌ها که به طور طبیعی نور آبی پس می‌دهند تمایز دارند. این تضاد رنگی به بازرسی خط چسب کمک می‌کند. کارپایه های قابل چسباندن شامل پلی-کربنات، فولاد ضدزنگ، شیشه، PVC و ABS می‌باشد.
شرکت Master Bond تولیدکننده‌ی چسب‌ها، درزگیرها، پوشش‌ها، بتونه‌ها، ترکیبات دربرگیری (encapsulation) و بسپار‌های سیرشده، به تازگی تولید یک نوع چسب دوجزیی اپوکسی را اعلام کرده است که گفته می‌شود این چسب رسانائی گرمائی بسیار استثنایی ایجاد می‌کند. چسب EP21AN، گفته‌ می‌شود یک عایق الکتریکی عالی است که چسبندگی بسیار خوبی روی کارپایه های گوناگون از جمله بسیاری از پلاستیک‌ها، فلزات، سرامیک‌ها و شیشه ایجاد می‌کند. هم چنین به گفته‌ی شرکت مذکور، پیوندها ثبات ابعادی مناسبی از خود نشان می‌دهند و پدیده‌ی جمع شدگی بعد از پخت به طور استثنایی پایین است. چسب جدید اپوکسی EP21AN از شرکت Master Bond که یک عایق الکتریکی عالی است، هدایت گرمایی زیاد و چسبندگی بسیار خوبی در بسیاری از کارپایه‌ها ایجاد می‌کند.

شرکت Flexcon، چسب اکریلیک حساس به فشار V-778 را ارائه می‌دهد که گفته می‌شود مناسب پلاستیک‌هایی با انرژی سطحی کم مانند TPO است. این محصول نیاز به آماده‌سازی سطح TPO (به روش آستری زدن یا استفاده از شعله) را حذف می‌کند و در نتیجه در زمان و هزینه صرفه‌جویی می‌شود. به گفته‌ی این شرکت، آزمایش ها نشان می‌دهد که این چسب، چسبندگی و دوامی عالی روی TPOها و آلیاژهای پلی اولفینی و سطوح پوشش داده شده با رنگ پودری از خود نشان می‌دهد. شرکت مذکور نوارچسب‌های انتقالی از جنس اکریلیک و بسیار کارا را نیز ارائه می‌کند.
شرکت Evonik Cyro LLC تولید کننده‌ی محصولات اکریلیک ویژه، به تازگی Acrifix™ از انواع عوامل چسباننده‌ی ویژه (SBAs) را تولید کرد که محصولات چسباننده‌ی جدیدی جهت استفاده با گرمانرم‌ها هستند. به گفته‌ی شرکت مذکور این چسب‌ها به طور خاص جهت چسباندن محصولات اکریلیکی Acrylite™ طراحی شده‌اند و شامل انواع زیر است: Acrifix 2R 0190 فعال‌ترین SBA چند کاره، Acrifix 2R 0195 عامل چسباننده‌ی فعال با جلای نهایی و Acrifix 1S 0117 تنها عامل چسباننده در بازار آمریکای شمالی که در متیلن کلرید حل نمی‌شود.
SBAها نوعاً جهت چسباندن قطعات در معرض دید از جمله در نمایشگاه‌ها، موزه‌ها، قاب‌های عکس، روشنایی‌ها و آکواریوم‌ها استفاده می‌شوند.

آماده‌سازی جهت اتصال بهتر
جهت پیوند مناسب چسب، به سطوح تمیز و عاری از چربی، گریس و آلودگی‌های دیگر نیاز است. در صنایع خودرو و پزشکی به منظور بهبود اتصال قطعات به هم به آماده‌سازی سطح جهت زدودن گرد و غبار، روغن و چربی نیاز است. طبق توضیحات سامانه‌‌های آماده‌سازی سطح Enercon، حلال‌های تمیز کننده مثل تولوئن، استن، متیل اتیل کتون و تری کلرواتیلن می‌توانند استفاده شوند ولی آنها پس از تبخیر یک باقی مانده‌ی فیلم از خود به جای می‌گذارند که چسباندن را به تأخیر می‌اندازد. این شرکت محصولاتی را جهت آماده‌سازی سطح پلاستیک‌ها و مواد دیگر ارائه می‌کند تا به وسیله‌ی آنها چسبانندگی چسب‌ها، برچسب‌ها، چاپ و پوشرنگ‌زنی بهبود یابد و در موارد اکستروژن و روکش قطعات قالبی نیز کاربرد دارد.
شرکت Enercon محصول جدیدی را تولید کرده است که به منظور حکاکی، تمیز کردن، فعال سازی، سترون کردن و عامل دار کردن انواع سطوح رسانا و نارسانایی که به سختی آماده می‌شوند، طراحی شده است. محصول Dyne-A-Mite™ IT Elite دارای فناوری آماده-سازی سطح پلاسمای پیشرفته‌ی blown-ion و سامانه real-time Plasma Integrity Monitoring جهت انواع فرآیندها است. این سامانه ی پودمانی قابل توسعه با چهار نوع آماده سازی سطح است که منجر به قابلیت اتصال/قطع سریع می‌شود. این محصول یک تخلیه‌ی الکتریکی blown-ion متمرکز شده تولید می‌کند به طوری که سطح ماده با سرعت بالای تخلیه‌ی الکتریکی یون‌ها بمباران می‌شود. گفته می‌شود این روش در آماده سازی و تمیزکاری سطح بسیاری از بسپارهای گرمانرم‌ و گرماسخت، لاستیک ها، شیشه و حتی سطوح رسانا بسیار مؤثر است. محصول Dyne-A-Mite™ IT Elite دارای فناوری آماده سازی سطح پلاسمای پیشرفته‌ی blown-ion جهت بالا بردن چسبندگی چسب‌ها است. یک سامانه real-time Plasma Integrity Monitoring تمام انواع فرآیندها را به دنبال دارد.

فهرست راهنمای چسباندن چسب‌های شرکت Plexus
کتابچه‌ی منتشر شده توسط شرکت ITW Plexus، راهنمایی جهت چسباندن پلاستیک‌ها، چندسازه‌ها و فلزات است که ده خانواده‌ی چسب معمول که به عنوان چسب‌های ساختاری نامیده می‌شوند را فهرست کرده است: اکریلیک، بی هوازی، سیانواکریلیک، اپوکسی، ذوبی (hot-melt)، متاکریلات‌ها، فنولیک، پلی یورتان، چسب حلالی و نوارچسب‌ها. به گفته‌ی این راهنما هفت مورد زیر معمول‌ترین آنهاست؛ راهنمای مذکور، مشخصات اولیه‌ی این چسب‌ها را به شرح زیر مورد تاکید قرار داده است:
• چسب‌های اپوکسی، که نسبت به دیگر چسب‌های مهندسی بیشتر در دسترس هستند، پرکاربردترین چسب ساختاری هستند. پیوندهای اپوکسی استحکام برشی خیلی زیادی دارند و معمولاً صلب هستند. سامانه‌های دوجزیی بسپار/عامل پخت شکاف‌های ریز را به خوبی و بدون جمع شدگی پر می‌کنند.
• چسب‌های اکریلیک سطوح کثیف‌تر و کمتر آماده ای که اغلب متصل به فلزات هستند را تحمل می‌کنند. آن‌ها با اپوکسی‌ها در استحکام برشی رقیب هستند و پیوندهایی انعطاف‌پذیر همراه با مقاومت ضربه و مقاومت در برابر ورکنی(peeling) خوبی ارائه می‌دهند. این چسب‌های دوجزیی خیلی سریع پیوند تشکیل می‌دهند.
• چسب‌های سیانواکریلات سرعت پخت بسیار زیادی دارند و جهت موارد دقیق بهترین هستند. آن‌ها جزء سیالاتی با گرانروی‌ به نسبت کم بر پایه‌ی تکپارهای اکریلیک و مناسب چسباندن سطوح کوچک هستند. مقاومت ضربه‌ی ضعیفی دارند و در برابر حلال‌ها و رطوبت آسیب‌پذیرند.
• چسب‌های بی‌هوازی با فقدان اکسیژن پخت می‌شوند. بر پایه‌ی بسپار‌های پلی-استر اکریلیک هستند و با گرانروی‌هایی از مایعات رقیق تا خمیرهای تیکسوتروپ و گرانرو قابل دسترس اند.
• چسب‌های ذوبی (hot-melt) در حدود 80% استحکام پیوندی را در همان ثانیه‌های اول به دست می‌آورند و مواد نفوذپذیر و نفوذناپذیر را می‌توانند بچسبانند. آن‌ها معمولاً نیازی به آماده‌سازی سطحی دقیقی ندارند. این چسب‌ها به رطوبت و بسیاری از حلال‌ها غیرحساسند اما در دماهای زیاد نرم می‌شوند.
• چسب‌های متاکریلات تعادلی بین کشش پذیری زیاد، استحکام برشی و استحکام در برابر پوسته شدن به علاوه‌ی مقاومت در برابر ضربه، فشار و تصادف ناگهانی در طیف دمایی گسترده ایجاد می‌کنند. این مواد فعال دوجزیی بدون آماده‌ سازی سطح در پلاستیک‌ها، فلزات و چندسازه‌ها می‌توانند استفاده شوند. آن‌ها در برابر آب و حلال‌ها مقاومت می‌کنند تا یک پیوند نفوذناپذیر ایجاد شود.
• چسب‌های پلی یورتان نوعاً دوجزیی هستند و به ویژگی‌های انعطاف پذیری و چقرمگی حتی در دماهای کم معروفند. آن‌ها مقاوت برشی خوب و همچنین مقاومت عالی در برابر آب و رطوبت هوا دارند، اگرچه یورتان‌های پخت نشده در برابر رطوبت و دما حساسند.

واژه‌های اختصاصی

چسب Adhesive
چسباندن Bonding
اتصال دادن – پیوند دادن Jointing
جوش دادن – جوشکاری Welding
چسب بر پایه‌ی سیانو اکریلات Cyanoacrylate-based adhesive
مونتاژ فراصوتی Ultrasonic assembly
جوشکاری ارتعاشی Vibration welding
جوشکاری خطی Linear welding
جوشکاری مالشی خطی Linear friction welding
جوشکاری چرخشی Spin welding
ارتعاش زاویه‌ای Angular vibration

جوشکاری دورانی Orbital welding
جوشکاری لیزری Laser welding
جوشکاری مقاومتی و القایی Resistance and induction welding
تولیدکننده‌ی تجهیزات اصلی Orginal Equipment Manufacturer (OEM)
عوامل چسباننده‌ی ویژه Specialty Bonding Agents (SBAs)
سامانه‌های توزیعِ سنجش-اختلاط Meter-mix dispensing system

چسب‌های ساختاری Structural adhesives

 

 

برگردان: مهندس احسان قنادیان
 

» ادامه مطلب