وبلاگ تخصصی مهندسین صنعت لاستیک ایران

مقدمه ای بر چسبندگی و چسب ها

چسب ها برای مدت طولانی است که در اختیار بشر هستند در مصر باستان آنها را برای روکش دادن صندوق های جواهرات استفاده می کردند در تمام قرون گذشته و همچنین قرن نوزدهم چسب ها منشاء حیوانی و یا گیاهی داشته اند . هر چند در جریان قرن بیستم شیمی سنتزی بر بخش عمده ای از آنها غالب آمد و نام با اهمیت تر چسب را برای آنها معرفی نمود هاند ، چسبهای حیوانی به طور عمده بر مبنای کلوژن مامالیان بودند. که پروتئین اصلی پوست ، استخوان و رگ و پی است. در قلمرو گیاهان ، نشاسته و دکسترین از دانه های گندم، سیب زمینی و برنج تهیه می شد.

اکنون چسب ها در کارخانجات متفاوتی تولید و استفاده می شوند و در بسیاری ازموارد جیگزین سایر منابع اتصال شده اند، دسته ای از چسب ها ( ذوب داغ چسب های گیاهی و امولسونی) برای ساختن جعبه های مقوایی استفاده می شوند و به صورت گیره کاغذ به نظر می رسند. به جز کفش های گران قیمت دست ساز ، در حال حاضر از چسب های ذوب داغ برای اسکلت اصلی آنها، شیرابه کائوچو برای آستری ها، پلی اورتان لبر پایه حلال و یا پلی کلروپرن برای اتصال تخت کفش استفاده می شود. صحافی کتاب نیز توسط چسب های ذوب داغ انجام می گیرد.

از اتصالات چسبی به طور روز افزون در ساختمان هواپیما استفاده می شود. اتصالات ساختمانی درجریان جنگ جهانی دوم با استفاده از تخته های چند لا آغاز شد. هواپیما های مدرن غیر نظامی اساسا از آلیاژ آ لومینیو ساخته می شود و چسب های بر پایه ی رزین اصلاح شده اپوکسی با روند فزاینده ای در ساختمان آنها به کار گرفته می شود.

اتصال لاستیک به فل در موتور برای انتقال دادن میل لنگ و نیروی موتور به چرخ ها، دهانه ی اگزوز در اتومبیل ها و خطوط راه آهن معلق استفاده می شود. حجم تولید بالای بدنه ی اتومبیل از جوش های نقطه ای که از فولاد نرم استفاده شده است. از نظر وزن و مصرف سوخت را می توان با بدنه های آلومینیومی کاهش داد که البته جوش نقطه ای آنها بسیار مشکل است. استفاده از اتصالات در مقیاس زیاد در صنعت خودرو نکته ی حائز اهمیتی است که باید منتظر موقعیت صنعت چسب شد. پیشرفت مهمی که اخیرا در کاربرد چسب حاصل گشت ، اتصال ریل های فولادی در تراموای جدید شهر منچستر بود.

امکانات بشر می تواند بوسیله چسب ها اصلاح گردد. این مطلب شامل استفاده از سیمان های سخت شده توسط UV در دندان پزشکی و سیمان های پیوند اکریلیک در جراحی استخوان می باشد. همچنین ادعا شده است که در جنگ ویتنام از چسب های سیانو آکریلات برای تعمیرات کوتاه مدت استفاده شده است.

چسب ها تنها برای موادی که بایستی چسبانده و بهم چسبانده شوند به کار برده نمی شوند. چسبندگی برای جوهر تحریر، وسایل بتونه کاری، رنگ ها وسایر سطوح پوششی، و وجوه میانی در مواد ترکیبی از قبیل فولاد یا بافت پارچه در تایر های لاستیکی و شیشه یا الیاف در پلاستیک ها ضرورت است. ما در طبیعت چسبندگی را بجای اتصالات و بست های مکانیکی ، در ساختن گیاهان و حیوانات در چسباندن استاد شده اند. صدف هایی که به هر چیز شناور در دریا می چسبند و توانایی قابل توجه بسیاری از حشرات برای راه رفتن بر روی سقف ها را می توان مورد تعمق قرار داد.

مشکل چسب ها به عنوان مفهوم اتصال اینست که آنها عموما بوسیله ی آب یا بخار آب سست می شوند . همچنین محدوده ی دمایی کار آنها کمتر از چسباننده های فلزی ( مهره ها ، پیچ ها، جوش ها و بست های آهنی و غیره . . . ) است. همچنین چسیب ها توسط دمای انتقال شیشه ای و تخریب شیمیایی محدود شده اند. برتری آنها شامل توانایی آنها برای اتصال مواد غیر مشابه و لایه های نازک از مواد، گسترش بار بر روی یک ناحیه ی وسیع، زیبایی و حالت آئرودینامیک آنها بر روی سطح خارجی اتصال ، و کاربرد آنها با استفاده از ماشین یا روبات می باشد.

خواص پایه ای :

چسب چیست و خواص اصلی آن چیست ؟ یک تعریف اینست ، ماده ای که اگر بر روی سطوح مواد به کار رود می تواند آنها را به هم متصل کند و در برابر جدا شدن متفاوت کند . عبارت چسبیدن و زیر لایه برای جسم یا ماده ای که بوسیله ی چسب متصل می شود به کار می رود. سایر عبارات اساسی عبارتند از زمان نگهداری برای مدت زمانی که یک چسب را قبل از استفاده می توان نگهداری کرد، و زمان پخت ماکزیمم زمان بین آخرین اختلاط و استفاده می باشد.

چکیده

. در این تحقیق سعی شده است تا اثر دو نوع دوده  N330 , N550 با 3 درصد مختلف(Phr 50/60/70) را بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی آمیزه با پایه ی الاستومر اکریلو نیتریل بوتادین رابر (NBR) بررسی کنیم خواصی مثل مقاومت کششی، الانگیشن، زمان پخت، اسکورچ تایم، سختی، دانسیته و سایش که درنتیجه مقادیر بالاتر دوده باعث کاهش این خصوصیات می شود و نتایج به شکل تحلیلی و رسم نمودار هایی در ادامه مشخص شده است.

 مقدمه

استفاده از کائوچو ها و یا به طور کلی الاستومر ها بستگی به عملکرد پرکننده هایی همچون دوده که دارای اثر تقویت کنندگی قابل ملاحظه می باشند، دارد.در حقیقت بعد از عمل پخت، تقویت کنندگی دومین روش مناسب جهت بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی کائوچو است.تقویت کردن یک الاستومر به معنای افزایش ویژگی هایی مانند : سختی، مدولوس، انرژی مورد نیاز برای پارگی، مقاومت در برابر پارگی، قدرت کششی، مقاومت در مقابل ترکزایی، مقاومت در مقابل خستگی و از همه مهمتر افزایش مقاومت در مقابل سایش آن است هنگامی که آمیزه ی فاقد دوده و کائوچو ی اکریلونیتریل بوتادین و یا دیگر الاستومرهای ولکانیزه شده که زنجیره های ملکولی آنها دارای آرایش نیستند تحت کشش قرار می گیرند، قدرت کششی حدود 0.6Mpa-(300-400Psi) از خودشان نشان می دهند. اگر به همین کائوچو ها 50 Phr دوده مناسب اضافه گردد، قدرت کششی آنها به 6.5 MPa افزایش خواهد یافت. این بهبود در مقاومت کششی نیز به واسطه ی اثر تقویت کنندگی دوده می باشد.

کامپوزیت ها

کامپوزیت به موادی اطلاق می شود که در ساختار آن بیش از یک جزء استفاده شده باشد. که در این مواد اجزاء مختلف خواص فیزیکی مکانیکی خود را حفظ کرده و در نهایت ماده ای حاصل می شود که دارای خواص بهینه ای می باشد. که در تک تک مواد مشارکت کننده به صورت مجزاء در همه حالت ها وجود ندارد.

یک کامپوزیت از دو فاز عمده تشکیل شده است :

الف ) فاز پیوسته یا ماتریس

ب ) فاز ناپیوسته

در کامپوزیت های پلیمری فاز پیوسته یا زمینه اصلی از جنس پلیمر می باشد که اتصال دو فاز به یکدیگر از طریق سطح مشترک صورت می گیرد.

در عین حال کامپوزیت های پلیمری به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند.

1-                 کامپوزیت تقویت شده با الیاف (Fiber Reinforced Composites) که این کامپوزیت ها به کامپوزیت های لیفی هم مشهور هستند (Fibrous Composites) در این نوع کامپوزیت الیاف فاز تقویت کننده می باشد. این دسته از کامپوزیت ها (FRC) در کاربرد های سازه ای استفاده فراوانی دارند.

2-                 کامپوزیت های ذره ای (Particulate Composite)

در این نوع از کامپوزیت ها فاز تقویت کننده از ذرات تشکیل شده است. این دسته از کامپوزیت ها در قطعات با اصطحکاک زیاد مورد کاربرد قرار می گیرند.

در مجموع باید اشاره کرد که کامپوزیت های لیفی ذره ای به طور گسترده در صنایع نظامی، خودروسازی، صنایع هوایی، دریایی و راه آهن مورد استفاده قرار می گیرند.

ویژگی های اصلی کامپوزیت ها :

1-                 وزن مخصوص کم

2-                 پایداری حرارتی خوب

3-                 توانایی بالا در جذب انرژی ها

4-                 ظرفیت دمپینگ بالا

5-                 سهولت در تولید

6-                 مقاومت خستگی خوب

با توجه به مجموعه شرایط مذکور کامپوزیت های پلیمری رفته رفته نقش گسترده ای را در صنایع مختلف به عنوان جایگزین فلزات پیدا کرده اند.

نقش الیاف در ساختار مواد کامپوزیتی ( مواد مرکب لیفی )

لاستیک طبیعی

1 – استاندارد مرجع : ASTM D 1481 , ISO 1629

2- نام تجاری : NR

3- کاربرد : تایر اتومبیل، مصنوعات مکانیکی، ضربه گیر ها و چسب و ...

4- مزایا بر حسب اولویت :

1- ارزان بودن

2- انعطاف پذیری در دمای پائین

3- مقاومت در برابر آب

4- قدرت مقاومت پارگی بالا

5- مقاومت در برابر ضربه

6- مقاومت در برابر رشد برشی بالا

7- جهندگی بالا

8- مقاومت در برابر فشردگی

(5) معایب بر حسب محدودیت ها

1- ضعیف در برابر حلالهای هیدروکربنی

2- ضعیف در برابر روغن و بنزین

3- ضعیف در برابر گازها

4- مقاومت کم در برابر نور خورشید و ازون

5- مقاومت کم در برابر شعله و اشتعال

(6) ملاحضات :

از این پلیمر در مواقعی که مقاومت در برابر رشد برشی و سایش باشد استفاده می کنیم. این کائوچو چقرمه است و عمر فرسایشی طولانی دارد و می توان در درجه حرارت پائین تا حد برودت  45- درجه سانتی گراد به کار برد. و محدوده دمای کاربردی آن 60- تا 80 درجه سانتی گراد است.

مشخصات ویژه لاستیک  NR

  بیش از صد سال است که وسایل نقلیه بوسیلۀ هوای محبوس در لاستیک ضربه گیر شده اند .

لاستیک های بادی به مسافر و راننده در جاده کمک بسیاری می کنند . اما طراحی جدید Michelin(یک تولید کننده لاستیک فرانسوی ) می تواند همه چیز را تغییر دهد .

این مقاله در باره تایر بدون هوای Tweel است و اینکه چرا در آینده از آن در کنار تایرهای قدیمی استفاده می کنیم و معایب استفاده از این لاستیک و استفاده آن در آینده را مورد بحث قرار می دهیم .

Michelin اولین بار تایر Tweel را در سال 2005 منتشر کرد این اسم (Tweel ) ترکیبی از کلمه تایر و کلمه چرخ است . چون Tweel از رینگ های قدیمی و سنتی استفاده نمی کند .

یک رینگ داخلی بر روی محور چرخ محکم شده است . این رینگ داخلی توسط پره هایی از یک پلیمر به حالت گوه ای شکل و شیبدار چیده شده اند . در مقابل این پره ها یک باندی کشیده شده است . و بخش بیرونی تایر را تشکیل می دهد . ( قسمتی که در تماس با جاده است ) . کشش بین پره های چرخ و باند کشیده شده روی آن همچنین استحکام پره ها نقش فشار هوای داخل تایرهای قدیمی را بازی می کند . و در آخر یک قسمت را به عنوان کف به باند اضافه می کنند . مدل پیشرفته چرخ دوچرخه است .

      وقتی Tweel بر روی جاده قرار می گیرد. پره های چرخ ضربۀ جاده را می گیرند ( همان کاری که فشار هوا در تایرهای قدیمی انجام می دهد ) باند کشیده شده و کف، موقتاً با خم شدن پره ها تغییر شکل می دهند اما بعد بصورت فنری به حالت قبلی خودشان باز می گردند . پره های Tweel می تواند با کشش های مختلف ساخته شوند.

     هر چه پره های نرم تری داشته باشیم کنترل و رانندگی راحتری را به دنبال دارد. سختی جانبی Tweel نیز قابل تنظیم است .

     هر چند شما نمی توانید سختی تایری که قبلاً تولید شده را تغییر دهید، بنابراین برای استفاده کردن ، باید چند Tweel را انتخاب کنید .

     برای امتحان Michelin یک "Audi A4 " را مجهز به Tweel کرده که ضریب سختی آن 5 برابر بیشتر از تایرهای بادی بوده که در نتیجه کنترل بسیار بهتری را به دنبال دارد .

Michelin   گزارش می دهد : مدل اصلی Tweel با 5% سختی و همان جرم تایرهای معمولی ساخته شده این بدین معناست که 1% سود اقتصادی برای سوخت ماشین را به همراه خواهد داشت.

بدلیل آنکه Tweel برای انتشار خیلی زود است پس انتظار می رود شرکت Michelin بتواند تعداد آن ها را افزایش دهد.

Tweel   چند عیب دارد . ( بجز اسمش)  بدترین آن لرزیدن و ارتعاش است با بیش از mph 50 ، Tweel دائماً می لرزد. خود ارتعاش مشکل نیست اما 2 مشکل دیگر را به همراه دارد . صدا و گرما . حرکت سریع ماشین مجهز به Tweel متاسفانه پرسروصدا است . رانندگی در مسافت های طولانی با سرعت زیاد گرمای تولید می کند که بیش از انتظار مهندسان Michelin است . دیگر مشکل شرکت های تایر را درگیر می کند . تولید Tweel یک فرآیند متفاوت با تولید تایرهای بادی است . این تغییرات باعث ایجاد کارخانه های بیشماری می شود . بجز مغازه های تنظیم تعادل چرخ و تجهیزات یدکی ،گرفتن گواهی نامه تولید ( که اجتناب ناپذیر است ) مانعی بر سر راه تایرهای بدون هوا است .

بخاطر همین معایب ، شرکت Michelin به این زودی ها Tweel را به مشتریان خود واگذار نمی کند .

سخنگوی Michelin می گوید: (بررسی  تکنولوژی این چرخ ها برای مدت زیادی ادامه می یابد) ، همچون ساختمان چرخ ها . اکنون آنها بر روی Tweel در استفاده در سرعت های پایین کار می کنند .

    استفاده Tweel در سرعت های پایین بسیار کارآمد است چون اولاً ارتعاشات سرعتهای بالا را ندارد . همچنین ناهمواری طراحی این چرخ از امتیازات آن است .

Michelin  همچنین استفاده جنگی از این چرخ را بررسی می کند .  Michelin اولین نمونه اولیه Tweel را بر صندلی چرخ دار سوار کردند و به نمایش عموم درآوردند.

  تنها شرکت Michelin بر روی این طرح کار نمی کند . شرکت NPT (non-pneumatic tire ) بر طرح جنگی این چرخ ها با اشتیاق بیشتری کار می کند . پره های چرخ این شرکت با شرکت Michelin متفاوت است اما طرح اصلی یکی است .

منبع:سایت انجمن علمی مکانیک دانشگاه سمنان