وبلاگ تخصصی مهندسین صنعت لاستیک ایران

(بدون عنوان)

مجتبی عسکری — Thu, 30 Sep 2010 08:52:52 GMT

مقدمه ای بر چسب و چسبندگی

مجتبی عسکری — Fri, 11 Sep 2009 21:31:25 GMT

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.

مقدمه ای بر چسبندگی و چسب ها

خواص پایه ای :

اساسا چسب باید دو کار انجام دهد :

1- باید شطوحی که بر روی آن پخش شود مرطوب کند یعنی زاویه تماس دو سطح را نزدیک صفر کند، وقتی که چسب استفاده می شود باید مایع با ویسکوزیته نسبتا پائینی باشد.

2- سپس چسب باید ست گردد تا مانند یک جامد چسبیده محکم شود. این کار می تواند توسط واکنش های شیمیایی حذف حلال یا آب ، یا بوسیله ی سرد کردن در مورد چسب های ذوب داغ انجام شود. استثنایی نیز وجود دارد که درباره ی چسب های حساس به فشار است. که به طور ابدی چسبنده می مانند اینها چسب هایی هستند که در نوار چسب و برچسب های چسبناک به کارمی روند.

اساس شیمیایی :

چسب ها همگی حاوی پلیمر هستند، یا پلیمر ها در حین پیوند چسب شکل می گیرند. پلیمر ها به چسب ها قدرت چسبندگی می دهند، می توان پآنها را به صورت رشته هایی ازمهره ها در نظر گرفت ( واحد های شیمیایی همانند، که به وسیله ی تک پیوند کووالانت به هم متصل شده اند).

شکل : پلیمر ها خطی شاخه دار شبکه ای

پلیمر ها خطی و شاخه ای خواص مشابه ای دارند و تشخیص آنها آسان نیست، این پلیمر ها در دماهای بالا روان می گردند و در حلال های مناسب حل می گردند. خاصیت روان شدن و حل شوندگی آنها یک امر اساسی به ترتیب در چسب های ذوب داغ و چسب های بر پایه ی حلال می باشد.

پلیمر های شبکه ای در صورت گرم شدن جریان نمی یابند، ممکن است در حلال ها متورم گردند ولی حل نمی شوند. تمامی چسب های ساختمانی شبکه ای هستند زیرا این مورد خزش را از بین می برد. تایر های خودرو لاستیک طبیعی یا سنتزی شبکه ای هستند، و اگر آنها دچار خزش شوند باید در حین پارک کردن خودرو تغییر شکل دائمی در آنها ایجاد گردد و در یک جاده ی ناهموار جریان یابند.

بسیاری از چسب ها دارای افزودنیهایی هستند که پلیمر نیستند، این افزودنیها شامل پایدار کننده در برابر تخریب توسط اکسیژن و UV ، نرم کننده ها که قابلیت انعطاف را افزایش می دهند و دمای تبدیل شیشه ای را کاهش می دهند ، پر کننده های پودری معدنی که ممکن است میزان انقباض در سخت شدن را کاهش دهند ، باعث کاهش قیمت نیز میگردند ، خواص روان شدن را قبل از سخت شدن تغییر می دهند و خواص مکانیکی نهاییی را بهبود میبخشند، دیگر افزودنیها ممکن است مانند تغلیظ کننده و معرف های جفت کننده سیلانی باشند.

تئوریهای چسبندگی :

در باره چسبندگی شش تئوری وجود دارد : جذب فیزیکی، پیوند های شیمیایی، نفوذ، الکترواستاتیک، تئوری اتصالات داخلی مکانیکی و لایه ضعیف مرزی چون تمام پیوند های چسب شامل تماس ملکولهاست ، جذب فیزیکی همواره باید شرکت داشته باشد.

تئوری جذب فیزیکی :

جذب فیزیکی شامل نیروهای واندروالسی در بین سطوح می باشد . که در بر گیرنده ی چاذبه های بین دوقطبی های دام و دوقطبی القایی بوده ، و سه نوع هستند . E pp انرژی پتانسیل در خلاء ، از یک جفت دوقطبی دائم که r فاصله از مراکزشان است .

تئوری پیوند شیمیایی :

تئوری پیوند شیمیایی در مورد چسبندگی بر اساس تشکیل پیوند های کووالانت ، یونی یا هیدروژنی بین سطح می باشد. مدارکی مبنی بر این که پیوند های کووالانت با عوامل جفت کنندگی سیلانی تشکیل می شود وجود دارد. و ممکن است که چسب ها شامل گروه های ایزوسیانات باشند که با اتم های هیدروژن فعال از قبیل گروه های هیدروکسیل، اگر چوب یا کاغذ اجزاء مورد عمل باشند، واکنش می کنند. امکان دیگر واکنش یک چسب اپوکسید با سطحی شامل گروه های آمین برای ایجاد پیوند C-N می باشد.

تئوری نفوذ :

تئوری نفوذ این دیدگاه را مطرح می کند که پلیمر ها هنگام تماس ممکن است در همدیگر نفوذ کنند بنابراین مرز درونی سرانجام برداشته می شود بنابراین نفوذ پلیمر ها در یکدیگر در صورتی اتفاق می افتد که زنجیر های پلیمر ها متحرک و سازگار باشند ( به عبارت دیگر دما باید از دمای تبدیل شیشه ای بالا تر باشد). همچون اغلب پلیمر ها حتی آنهایی که دارای ساختار شیمیایی خیلی مشابهی هستند از قبیل پلی اتیلن و پلی پروپیلن ناسازگار هستند این تئوری معمولا تنها در مورد پلیمر های لاستیک مانند ، با پیوند های مشابه که ممکن است وقتی سطوح با چسب تماسی پوشیده شده و به یکدیگر فشرده شوند تشکیل گردد. همچنین برای حالت حلال – جوشی (Solvent- Welding) از ترموپلاستیک ها کاربرد دارد. مثالی از این حالت عبارتست از متورم نمودن دوسطح پلی استیرن توسط بوتانول و سپس فشردن آنها روی همدیگر است. حلال در کاهش دمای تبدیل شیشه ای در زیر دمای محیط وقتی که نفوذ درونی رخ می دهد موثر است. البته حلال بعدا تبخیر می شود. این مکانیسمی از چسبندگی در ساخت وسایل کار مدل پلاستیکی است. وسایل از پلی استیرن ساخته می شود و چسب محلولی از پلی استیری در حلال آلی است، هدف اصلی پلیمر غلیظ کردن چسب است . تعداد کمی از پلیمر ها هستند که با اندرزکنش های ویژه سازگار هستند. یکی از این جفت ها ( پلی متیل متا کریلات ) و پلی ( وینیل کلراید) می باشد. که امکان نفوذ درونی وقتی که چشسب با ساختمان اکریلیک برای اتصال PVC استفاده می شود آزمایش شده است.

تئوری الکترواستاتیک :

تئوری الکترواستاتیک از این طرح سر چشمه گرفته است که .وقتی دو فلز در تماس با یکدیگر باشند ، الکترون ها از یکی به دیگری منتقل می شوند و بنابراین یک لایه مضاعف الکتریکی تشکیل می شود که نیروی جذب را نشان می دهد. چون پلیمر ها نارسانا هستند مشکل به نظر می رسد که این تئوری برای چسب ها کاربرد داشته باشد.

پیوند درونی مکانیکی :

اگر سطحی که می خواهیم روی آن چیزی بچسبانیم دارای سطحی نا منظم باشد آنگاه ممکن است چسب در ناهمواری های سطح قبل از سخت شدن داخل شود. این پدیده تازه باعث ظهور تئوری پیوند درونی مکانیکی شد، که به اتصالات چسب با مواد متخلخل از قبیل چوب و منسوجات بسط داده شد. مثالی از این قبیل عبارتست از استفاده از اتو در لایه چسب در لباس می باشد. لایسه چسب ها حاوی چسب های ذوب داغ هستند. که پس از ذوب در پارچه نفوذ می کنند.

لایه مرزی ضعیف :

تئوری لایه مرزی ضعیف پیشنهاد می کند که سطوح تمییز پیوند های قوی تری با چسب ایجاد می کند، اما برخی از آلودگی ها از قبیل رنگ یا روغن یا گریس ها لایه ای ایجاد می کنند که چسبناکی ضعیف دارند. همه آلودگی ها لایه های مرزی ضعیف را تشکیل نمی دهند، زیرا در برخی از حالات آنها توسط چسب حل خواهند شد. در این محدوده چسب های ساختمانی اکریلیک برتر از اپوکسید ها هستند و این به دلیل توانایی آنها در حل کردن روغن ها و گریس ها می باشد.

پلیمر شدن :

در چسبندگی پلیمر شدن موضوع بسیار مهمی است. چرا که چسب ها بوسیله واکنش شیمیایی به وسیله پلیمر شدن افزایشی یبا تراکمی سخت می شوند، و پلیمر ها که جزء اساسی و غالبا عمده چسب هستند به وسیله فرایند های یکسانی سنتز می شوند.

پلیمر شدن تراکمی :

در پلیمر شدن تراکمی ملکول ها با یکدیگر واکنش می کنند ، این ملکول ها دارای گروه های شیمیایی هستند که از دو طرف واکنش پذیر می باشند . یعنی در هر ملکول دو گروه فعال وجود دارد ، و اگر ملکولهای سه عاملی در واکنش حضور داشته باشند پلیمر شاخه ای یا پلیمر با پیوند عرضی حاصل خواهد شد. در برخی موارد اما نه برای همیشه ، ملکول کوچکی مثل آب تشکیل می شود.

پلیمر شدن افزایشی :

ترکیباتی که شامل پیوند های دوگانه و یا حلقه ها می باشند می توانند توسط پلیمر شدن افزایشی پلیمریزه شوند، که در آنها اغلب حلقه ها و یا پیوند دوگانه باز میگردد و برای ایجاد زنجیر به یکدیگر متصل می شوند . پلیمر شدن افزایشی شامل یک واکنش زنجیرهای است که دارای مراحل متوالی آغاز ، انتشار و اختتام می باشد.

همپلیمر شدن :

اگر مخلوط پلیمر در یک پلیمر شدن افزایشی شامل تنها یک منومر باشد آنگاه واحد های تکراری پلیمر مشابه خواهند بود و عبارت همو پلیمر برای بیان آن استفاده می شود . اگر دو نومر A , B استفاده شود آنگاه هر دو در محصول وارد خواهند شد که همپلیمر(Copolymer) نامیده می شود. و به جز در موارد خاص ترتیب واحد های A, B در همپلیمر تصادفی تصادفی خواهد بود .

برای ساخت سه پلیمر (Trepolymer) سه منومر متفاوت به کار می رود. استفاده از واکنشگر های اضافی در پلیمر شدن تراکمی منجر به ایجاد همپلیمر( کوپلیمر) و سه پلیمر ( تری پلیمر) می گردد.

پیوند عرضی :

اغلب پلیمر سدن های افزایشی که در چسب ها رخ می دهد شامل منومر های با یک پیوند دوگانه c=c قابل پلیمریزه شدن می باشند . افزایش منومر دوم با دو پیوند c=c باعث ایجاد محصولی شبکه ای می شود. پلیمر های تراکمی خطی از منومر های دو عاملی ایجاد می شوند ، و افزایش منومری با سه یا نیشتر گروه عاملی باعث ایجاد پیوند عرضی می شود. اپوکسید ها مثال خوبی از این نوع هستند .

در هر دو نوع پلیمر شدن ویسکوزیته در ابتدا افزایش می یابد . اما درنقطه ژل وقتی که بطور میانگین برای هر ملکول یک پیوند عرضی تشکیل شده ، ویسکوزیته بسیار سریع افزایش می یابد . اکنون تمام پلیمر های تک ملکولی شبکه ای است. بنابراین شبکه ای شدن بیشتر بعد از نقطه ی ژل اتفاق می افتد.

دمای تبدیل شیشه ای :

خواص مکانیکی پلیمر ها در دمای تبدیل شیشه ای به شدت تغییر می یابد، علت ااصلی این تغییر حرکت ملکولی است. قبل از Tg هیچگونه حرکت انتقالی یا چرخشی در اتم ها که ساختمان اصلی پلیمر را ساخته اند مشاهده نمی شود ولی در بالا تر از Tg وجود دارد. قبل از Tg پلیمر ها نسبتا سخت ، غیر قابل انعطاف و شکننده هستند ، در حالی که در بالای آن پلیمر ها نرم و قابل انعطاف می باشند. عبارت شیشه ای یا لاستیکی و یا چرمی برای توضیح خواص در دو محدوده دمایی به کار می روند.

هر دو نوع پلیمر شیشه ای و لاستیک به عنوان چسب کاربرد دارند. به عنوان مثال استفاده از چسب های شیشه ای برای اتصالات ساختمانی در مهندسی و سمنت های استخوان در جراحی و در مورد لاستیکی ، چسب های حساس به فشار و چسب های مورد استفاده برای اتصال به زیر لایه های قابل انعطاف را می توان بیان کرد. برای یک چسب غیر قابل قبول است که در طول کار با آن از دمای تبدیل شیشه ای عبور کند.

تئوری مورد استفاده برای بیان علت تبدیل شیشه ای تئوری حجم آزاد میباشد . اساس این است که پلیمر دارای حجم اشغال شده و یک حجم آزاد می باشد که همراه با افزایشی در اثر انبساط گرمایی می باشد. وقتی کسری از حجم آزاد به مقدار بحرانی که در حدود 25 در صد است برسد ، قطعه های زنجیر متحرک می شوند و پلیمر وارد حالت مرحله چرم مانند می شود .

آماده سازی سطح برای چسبندگی و ضد چسبندگی

آماده سازی نامناسب یا نادرست سطح احتمالا دلیل عمده شکسته شدن اتصالات چسبی می باشد. چسب ها سطح گزینشی نیستند، چسب ها یا اغلب سطوح غیر آلوده متصل می شوند، سطوح بدون گروه های قطبی و بنابراین دارای انرژی آزاد سطحی پائین از قبیل پلی اولفین ها ، پلی تترا فلوئورو اتیلن (PTFE) و پلی (دی متیل سیلوکسان) استثناء هستند.

تئوری های چسبندگی بیان می کنند که اتصالات قوی بوسیله ی ایجاد دو قطبی هایی در سطح که نیروهای واندروالسی را افزایش می دهد با برطرف شدن لایه های مرزی سست و افزایش زبری سطوح بدست خواد آمد. مخصوصا وقتی که در فلزات هدف مورد نظر ابتدا افزایش استحکام اتصال تازه، ساخته شده نیست بلکه افزایش مقاومت در برابر آب می باشد.

آماده سازی سطح یک جسم می تواند سبب موارد یر گردد :

1- حذف آلودگی ها با لایه های پیوندی ضعیف

2- اصلاح شیمیایی سطح به وسیله ی ایجاد گروه های شیمیایی جدید.

3- تغییر شکل هندسی سطح

آلودگی می تواند به صورت های زیر باشد :

1- روغن ها و گریس ها روی سطح فلز

2- لایه های اکسیدی ضعیف یا جدا روی فلزات

3- مواد جدا کننده از قالب از قبیل سیلیکون ها ، فلئوروکربن ها و موم ها روی پلیمر ها.

4- افزودنیها و مواد با وزن ملکولی کم روی سطح پلیمر ها ، که تمایل دارند مواد خارجی را از توده به سطح منتقل کنند.

روش های سائیدگی :

روش های سائیدگی شامل دمیدن شن یا ماسه و دیگر ذرات هوا ، دمیدن با آلومینیا در آب و استفاده از کاغذ ها و پوششهای ساینده است. آنها قادرند آلودگی را بر طرف کنند و همچنین سطح را زبر نمایند. یک روش برای آماده سازی فولاد نرم ، شن پاشی و سپس به کار بردن عامل جفت کننده سیلان است.

استفاده از حلال ها :

سطح ممکن است بوسیله پاک کردن از طریق تماس یک حلال با استفاده از پارچه یا بوسیله چربی زایی بخار تمییز شود. روش های پاک کردن سست می تواند بیشتر سبب پراکندگی مجدد تا برطرف کردن آلودگی ها گرد. حلال ها در زدودن روغن ها و گریس ها بسیار موثر هستند، اما از نظر سلامت و ایمنی و ملاحظات محیطی توازن بر علیه آنها است.

تخلیه شعله یا کرونا :

خصوصیت عمومی این روش ها بر انگیختن ملکول های گاز است که سپس به سطوح حمله کرده باعث تغییر و تبدیلات شیمیای گردند. گونه های بر انگیخته شده میتوانند یون ها الکترون ها و یا ترکیبات خنثی باشند. شعله گاز- هوا دقیقا در ناحیه بالای مخروط آبی شامل گونه های بر انگیخته شده می باشد. و بطری های فشرده پلی اتیلن در این ناحیه از شعله پهن برای حدود یک ثانیه می چرخد تا آنها را قابل خیس شدن به وسیله ی جوهر تحریر سازد. تخلیه – کرونا در هوا و فشار اتمسفر تابشی ارغوانی دارد، و برای مواد ورقه ای پلی اولفین که در ساختن کیسه های حمل و نقل چاپ شده استفاده می شوند به این روش عمل می کنند. کرونا در ولتاژ بالا مثلا 20KV و فرکانس بالا (10-20 KHz ) ایجاد می گردد.

هر دوی این اعمال گروه های شیمیایی جدیدی از قبیل OH- , -CO , -COOH, که قطبی هستند را روی سط پلی اولفین ایجاد می کنند. از تخلیه – کرونا همچنین می توان برای اتصال دادن فلزات و چند سازه ها استفاده کرد. امکان دارد کگه در پیوند دادن فلزات ، روغن ها و چربی ها نیز تبخیر شوند . روش های جدید تر شامل استفاده از پلاسما و لیزرهای اکسیمر می باشند. وان های حکاکی اسید کرومیک همچنین می تواند برای به عمل آوری پلی اولفین ها استفاده شود. و گروه های شیمیایی مشابهی همانند همانند آنچه در شعله و تخلیه – کرونا تولید می گردد، ایجاد نماید. اما این روش به دلیل پی آمد های بیانه محیط زیستی و برتری روش های خشک به طور تجاری استفاده نمی شود.

حک کردن تفلون:

PTFE به عنوان پوششی در ظروف آشپزخانه نچسب استفاده می شود. و آماده سازی سطح هنگام چسبیدن آن به چیزی مورد نیاز است. اگر فلز سدیم به محلول نفتالین در تترا هیدروفوران خشک(THF) اضافه شود، سدیم نفتالینید تشکیل می شود. و محلول به رنگ سبز تیره ایجاد می شود، تنها یک الکترون از سدیم به نفتالین منتقل می شودریا، و نفتانیلید حاصل شده یک آنیون – رادیکال است. وقتی که PTFE در محلول مشابه غوطه ور شود ، الکترون به پلیمر منتقل می شود نتیجه ی آن فلئورزدایی و تشکیل یک سطح زغال دار است.

راه دیگر آماده سازی، محلولی از فلز سدیم در آمونیاک مایع است. این قبیل محلول ها که رنگ آبی مایل به ارغوانی دارند، شامل الکترونهای حل شده هستند که به سطح PTFE حمله خواهند کرد.

بررسی اثر دوده N330 , N500 بر خواص فیزیکی و مکانیکی الاستومر اکریلو نیتریل

مجتبی عسکری — Mon, 07 Sep 2009 23:34:40 GMT

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.

چکیده

مقدمه

فصل اول

کلیات

1-1 ) هدف

در این تحقیق تاثیر دو نوع دوده N330,N550 بر خواص فیزیکی و مکانیکی آمیزه ای بر پایه ی کائوچوی آکریلونیتریل بوتادین رابر نظیر ازدیاد طولی، مقاومت کششی، سایش، سختی و . . . بررسی شده است.

1-2 ) مواد مورد مصرف

1-2-1 ) الاستومر اکریلونیتریل بوتادین (NBR)

درصد اکریلونیتریل 35

درصد خاکستر 1 % حد اکثر

درصد مواد فرار 0.7% حد اکثر

پایدار کننده بدون لکه

وزن مخصوص 0.98gr/cm³

پخت در F293⁰ 60 دقیقه

ظرفیت ارتجاعی 1000-700

مقاومت کششی در نقطه گسیختگی 2200

درصد ازدیاد طولی در نقطه گسیختگی 675

1-2-2 ) دوده N330

اندازه ذرات 30-26

DBP (cc/100 gr) 5±102

Loading No(mgr/gr) 87-77

اسم تجاری دوده

تولید کننده دوده صنعتی پارس

1-2-3 ) دوده N550

اندازه ذرات 48-40

DBP (cc/100 gr) 126-116

Loading No(mgr/gr) 48-38

اسم تجاری دوده

تولید کننده دوده صنعتی پارس

1-2-4 ) انتی اکسیدانت IPPD

نام ترکیب N – ایزو پروپیلN’ – فنیلP – فنیلن دی امین

شکل ظاهری صفحه ای و قهوه ای تیره مایل به سیاه

PH 9.3(1% در آب)

نقطه ذوب 70(C ⁰Min)

حلالیت محلول در متیلن کلراید، استون و اتیل استات

مواد فرار 0.1 حد اکثر

خاکستر 0.3 حداکثر

1-2-5 ) اکسید روی

پودر سفید رنگ با مشخصات زیر :

ترکیب اکسید روی Zno

تولید کننده lanxes

مقدار اکسید روی 98% حد اقل

سرب (سولفاته ) 0.25% حداکثر

کادمیم 0.15% حداکثر

اسیدیت محاسبه شده به صورت SO3 0.4% حداکثر

1-2-6 ) اسید استئاریک

دانه های سفید رنگ با مشخصات زیر

ترکیب اسید استئاریک stearic acid

تولید کننده lanxes

نقطه ذوب 64-50 درجه سانتیگراد

عدد اسیدی 210-158

عدد ید 9.5 حد اکثر

نقطه ی انجماد 64-52 درجه ی سانتیگراد

مقدار خاکستر 0.1 %

وزن مخصوص 0.01±0.85

1-2-7 ) گوگرد

پودر زرد رنگ با مشخصات زیر

تولید کننده شرکت درین کاشان

ریز دانگی از طوری 100 99.5 % حداقل

ریز دانگی از طوری 100 91 % حداقل

روغن پراکنش یافته 0.5 – 0.2 درصد

چگالی 0.02± 2.05

اسیدیت ( محاسبه شده به صورت H2SO4 ) 0.01% حداکثر

خاکستر 0.1 % حد اکثر

حل پذیری در سولفور کربن 98 % حداقل

1-2-8 ) TMTD

نام ترکیب تترا متیل تیورام دی سولفاید

نام تجاری Vulkacit thiuram

تولید کننده بایر آلمان

نقطه ذوب 138⁰ سانتی گراد

چگالی 1.405 gr/cm³

خاکستر 0.5 % حداکثر

علامت اختصاری TMTD

1-2-9 ) CBS

نام ترکیب N سیکلو هگزیل 2- بنزو تیازول سولفنامید

تولید کننده بایر آلمان

نقطه ذوب (C ⁰Min)98

وزن مخصوص 1.32 gr/cm³

خاکستر 0.3 حد اکثر

حلالیت حلال در استون و اتیل الکل و نامحلول در آب

1-3 ) روش کار

در این مقاله تاثیر دو نوع پر کننده با 3 درصد متفاوت بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی آمیزه NBR بررسی شده است، فرمولاسیون زیر مربوط به آمیزه های استفاده شده در این مقاله می باشد :

جدول شماره (1-1

شمــــــاره آمیــــــــزه						Material
6	5	4	3	2	1	Material
100 Phr	100 Phr	100 Phr	100 Phr	100 Phr	100 Phr	NBR
-	70 Phr	-	60 Phr	-	50 Phr	N330
70 Phr	-	60 Phr	-	50 Phr	-	N550
20 Phr	20 Phr	20 Phr	20 Phr	20 Phr	20 Phr	DOP
5 Phr	5 Phr	5 Phr	5 Phr	5 Phr	5 Phr	Zno
1 Phr	1 Phr	1 Phr	1 Phr	1 Phr	1 Phr	St.Ac
1.3 Phr	1.3 Phr	1.3 Phr	1.3 Phr	1.3 Phr	1.3 Phr	4010 NA
1.1 Phr	1.1 Phr	1.1 Phr	1.1 Phr	1.1 Phr	1.1 Phr	CBS
0.35 Phr	0.35 Phr	0.35 Phr	0.35 Phr	0.35 Phr	0.35 Phr	TMTD
1.5 Phr	1.5 Phr	1.5 Phr	1.5 Phr	1.5 Phr	1.5 Phr	S

این آمیزه با استفاده از غلطک آزمایشگاهی(Tow Roll Mill) ساخته شده است، با توجه به موضوع مقاله بعد از ساخته شدن امیزه ها ابتدا توسط دستگاه رئومتر زمان پخت آنها بدست آمد و پس از ان توسط قالب تنسایل که مطابق استاندارد ASTM می باشد به شکل شیت استاندارد پخت شد به طریق مشابه قرص های سختی و سایش نیز آماده شد و نتایج این تست ها در زیر مشاهده می شود :

جدول شماره (1-2)

Ab.Number (cm³)	Sp.Gr (gr/cm³)	Cure (Min)		Elongation @ Br (%)	Tensile Strenght (MPa)	Hardness (Shore A)	Number
Ab.Number (cm³)	Sp.Gr (gr/cm³)	Ts2	T90	Elongation @ Br (%)	Tensile Strenght (MPa)	Hardness (Shore A)	Number
195.499	1.185	2.21’	5.19’	656.306	19.177	55	1
228.1729	1.195	2.81’	5.45’	618.952	15.392	52	2
198.0716	1.210	2.12’	4.63’	620.196	19.676	57	3
201.1065	1.205	2.68’	5.13’	551.111	15.805	55	4
157.6503	1.220	1.99’	4.61’	538.327	18.731	63	5
171.4286	1.225	2.48’	5.12’	472.952	14.740	61	6

1-4 ) فرایند ها

1-4-1 ) فرایند اختلاط

یکی از اولین مراحل در ساخت هر آمیزه ی لاستیکی بعد از تعیین فرمولاسیون مناسب که توسط شخص آمیزه کار صورت می گیرد، مخلوط کردن اجزای آمیزه است که شامل کائوچو ،دوده،روغن،گوگرد، شتابدهنده و ... می باشد.

اختلاط مهمترین مرحله ی ساخت یک قطعه لاستیکی است و عقیده بر این است که کیفیت و خواص محصول نهایی در قسمت اختلاط کارخانه تعیین می گردد. و بر همین مبناست که لزوما باید نخست شناختی از چگونگی یک فرایند صحیح اختلاط داشته باشیم. به منظور رسیدن به خواص مطلوب و مورد نظر در یک آمیزه ضرورت کامل دارد تا تمامی اجزای سازنده ی آن به بهترین شکل ممکنه با یکدیگر مخلوط شوند. در بررسی چگونگی حالت یا کیفیت یک مخلوط دو پارامتر یا عامل مهم بایستی در نظر گرفته شوند. که عبارتند از : میزان توزیع و میزان تفکیک . منظور از توزیع، یکنواختی عمل اختلاط است ، به عبارت دیگر زمانی یک توزیع خوب خواهد بود که خواص مخلوط در تمامی قسمت های آن یکسان باشد. مقصود از میزان تفکیک میزان پراکندگی اجزا در یکدیگر است. یک مخلوط خوب آنست که هم از نظر میزان توزیع و هم از نظر میزان تفکیک دارای کیفیت بالایی باشد.

جهت ساخت آمیزه در این تحقیق از غلطک آزمایشگاهی با قطر "8 استفاده شده و سعی شده به نحوی مطلوب و کامل از این اصول مهم تبعیت شود تا با توجه به این که اختلاط بر روی غلطک آزمایشگاهی (Tow Roll Mill) انجام شده است بتوان به خواص بهینه و مورد نظر دست پیدا کرد.

1-5 ) آزمون ها وتجهیزات مربوطه :

1-5-1 ) آزمون های آمیزه خام

1-5-1-1 ) آزمون رئومتری و پخت

از رئومتر جت تعیین حالت پخت استفاده می کنند رئومتر دارای یک دیسک مخروطی شکل است که حرکت نوسانی دارد ، زاویه ی چرخش متفاوت بوده و می تواند مقادیر 1،3،5 درجه را اختیار نماید. همچنین نمودار حاصل از رئومتر بر حسب زمان و گشتاور مدرج شده است. زاویه ی چرخش و درجه حرارت که دستگاه روی آن تنظیم می شود از جمله مواردی هستند که باید گزارش شوند. بجز این موارد معمولا از منحنی رئومتر مقادیر زیر را استخراج و گزارش می کنند.

1- گشتاور حد اقل

2- گشتاور حد اکثر

3- زمان اسکورچ

4- زمانی که گشتاور به میزان 50 درصد گشتاور حد اکثر رسیده باشد.

5- زمانی که گشتاور به میزان 90 درصد گشتاور حد اکثر رسیده است ( به عنوان زمان پخت)

رئومتر مورد استفاده در این آزمون از نوع ODR بوده و با نام Monsanto Rheometer می باشد و شرایط آزمون به ترتیب زیر می باشد:

جدول شماره (1-3 )

Cycle	Temp.Set	Arc
22min	160 Deg	3 Deg

1-5-1-2 ) جرم مخصوص

اندازه گیری جرم مخصوص مختص آمیزه خام نیست، بلکه برای آمیزه ی پخت شده نیز بکار می رود. جرم مخصوص یکی از ساده ترین کمیت هایی است که می توان آن را اندازه گرفت، ضمن اینکه گاهی از اوقات اطلاعات مفید و با ارزشی در بر دارد. کلیه ی وسایلی که برای اندازه گیری جرم مخصوص بکار می رود بر مبنای اصل ارشمیدس می باشند.

1-5-2 ) آزمون های آمیزه پخت شده

1-5-2-1 ) آزمون کشش

این آزمون یکی از مهمترین آزمون ها در صنعت لاستیک است در این آزمون نمونه پخت شده را تحت تنش می کشند تا پاره شود. نمونهای که برای این تست نیاز است به نوع دستگاه مورد استفاده می تواند به شکل حلقه یا دمبل باشد.

در این آزمون معمولا سه نتیجه گزارش می شود که عبارتند از :

1- میزان قدرت کشش نهایی، یعنی مقدار نیروی مورد نیاز برای پاره شدن نمونه

2- درصد ازدیاد طولی نمونه تا حد پارگی

3- مدولوس که عبارتست از مقدار قدرت کششی در یک درصد مشخص ازدیاد طولی (معمولا 300 درصد)

در این تحقیق نمونه توسط قالبی که شکل نمونه دمبلی را دارد و طبق استاندارد ASTM طراحی شده است تهیه شده است.در ارائه گزارش برای این آزمون علاوه بر مقادیر قدرت کششی ، درصد ازدیاد طولی تا حد پارگی، سرعت کشش و درجه حرارت آزمون نیز گزارش شده است. این دو پارامتر نقش مهمی را روی خواص کششی ایفا می کنند و با تغییر در میزان آنها نتایج آزمون تغییرات زیادی خواهد نمود.دستگاه مورد استفاده در اینجا با نام HIWA 200 شناخته می شود و قادر است منحنی تنش بر حسب ازدیاد طولی را ترسیم نماید که علاوه بر مقادیر مورد نیاز می توان بر رفتار کششی آمیزه نیز مطالعه نمود.

1-5-2-2 ) آزمون سختی

سختی به صورت مقاومت یک لاستیک در مقابل رخنه یا تو رفتگی ناشی از اعمال نیرو تعریف می شود. بنابر این سختی را می توان به عنوان معیاری از پیمون لاستیک در تغییر شکل های کوچک دانست. در آزمون سختی میزان عمق تورفتگی یک میله یا سوزن را که انتهای آن کره ای شکل یا مخروطی شکل می باشد، تحت یک نیروی مشخص اندازه گیری می کنند.این میزان تورفتگی به واحد سنجش سختی که آن را با SHORE نشان می دهند تبدیل می شود. سختی سنج مورد استفاده در این تحقیق ساخت شرکت HIWA می باشد.که برروی پایه ی رومیزی نصب می باشد و نتایج دقیق تر و تکرار پذیر تری نسبت به نوع دستی آن دارد.

1-5-2-3 ) آزمون سایش

سایش در واقع از بین رفتن تدریجی سطح یک لاستیک در تماس با یک سطح زبر می باشد و کلیه ی آزمون های اندازه گیری میزان سایش نیز بر مبنای حرکت نسبی بین لاستیک و یک سطح زبر تحت یک نیروی ثابت و مشخص است. آزمون ها و روش های مختلفی برای سنجش سایش لاستیک ها وجود دارد اما اشکال عمده ی اکثر آنها در عدم قابلیت تعمیم نتایج از حالت آزمایشگاهی به حالت عملی و واقعی است. اغلب اوقات آزمون سایش به شکل مقایسه ای بین یک حالت ایده آل و مطلوب و یک حالت آزمایشی بکار می رود. عمومی ترین روش اندازه گیری سایش به صورت درصد کاهش وزن پس از انجام آزمون است. بدین معنی که قطعه ای با وزن معین را تحت آزمون سایش قرار می دهند و سپس وزن آن را پس از تست تعیین می کنند. سپس میزان سایش طبق رابطه ی زیر بدست می آید.

درصد سایش = 100 *

فصل دوم

الاستومر های اکریلونیتریل رابر

2-1) تاریخچه

برای اولین بار در سال 1930 کوپلیمریزاسیون اکریلو نیتریل و بوتادین توسط E.Tschunkur و E.Konrad انجام شد.P.Stoecklin متوجه شد که NBR ولکانیزه شده وی‍‍‍‍ژگیهای بهتری نسبت به کائوچو های, NR, SBR دارد. به این صورت که هنگامی که با بنزین روغن و یا چربیها در تماس است،متورم نمی شود. تولید انبوهSBR در سال 1934 در لوورکوزن آلمان،در سال 1939 در ایالات متحده امریکا (توسط شرکت گودریچ)و در بسیاری از کشور های دیگر آغاز شد. الاستومر NBR بیشتر به روش سرد تهیه می شود اگر چه هنوز هم NBR به روش گرم نیز تولید می شود.

تعداد بسیاری NBR با گونه های مختلف تولید می شود که مقدار آکریلونیتریل آنها از 18 تا 51 درصد وزنی متغیر است.فرمول ساختاری NBR مطابق زیر میباشد :

در سال 1985، ظرفیت تولید جهانی NBR در حدود 0/508 میلیون تن بوده که 4/1 درصد از کل ظرفیت تولید الاستومر های مصنوعی (SR) را داشته است.

در سالهای اخیر، استفاده از NBR بخاطر تقاضاهای زیاد و رو به افزایش برای داشتن مقاومت حرارتی ، افزایش یافته و امکان جایگزینی به وسیله ی سایر پلیمر ها را مورد تهدید قرار داده است. به همین دلیل، کار و تحقیقات بسیاری برای بهبود مقاومت حرارتی NBR ها انجام شده است.

2-2 ) مقدمه

کائوچوی نیتریل یا اکریلونیتریل بوتادین با علامت اختصاری NBR از کوپلیمریزاسیون منومرهای اکریلونیتریل و بوتادین تهیه می شود. ایین کوپلیمر به دلیل داشتن گروه –CN قطبی بوده و هرچه درصد اکریلونیتریل بیشتر باشد مقاومتش در برابر ترکیبات شیمیایی به ویژه ترکیبات غیر قطبی نظیر روغن ها افزوده می شود. این کائوچو معمولا در 3 گونه ی کلی عرضه می شود:

1- درصد کم اکریلونیتریل (درحدود 27 درصد)

2- درصد متوسط اکریلونیتریل (حدود 33 درصد)

3- درصد زیاد اکریلونیتریل ( حدود 45 الی 60 درصد)

با افزایش درصد اکریلیک ، همانگونه که اشاره شد مقاومت در برابر روغن ها افزایش می یابد. به همراه این خاصیت، خواص دیگری نظیر سختی، مدولوس، حرارت اندوزی و مانایی فشاری و گرانروی نیز بیشتر می شوند. به دلیل قطبی بودن و عدم انعطاف پذیری زنجیرها، اختلاط و سایر فرایند ها را به سختی می توان روی آن انجام داد. از این کائوچو برای ساختن عایق های الکتریکی استفاده نمی شود، زیرا به دلیل قطبی بودن ملکولها انرژی حرارتی ذخیره شده در پلیمر سبب تسریع زمانمندی آن می شود.

این کائوچو با کائوچو های قطبی دیگر نظیر کلروپرن سازگاری دارد اما این تمایل را برای امتزاج با کائوچو های غیر قطبی نظیر پلی بوتادین ندارد.

2-3 ) تولید NBR

تشابه زیادی در فرایند های پلیمریزاسیون امولسیونی بوتادین با اکریلونیتریل و بوتادین با استایرن وجود دارد. همچنین دستورالعمل های پلیمریزاسیون آنها نیز مشابه می باشد. به هر حال در تولید NBR ، باید نسبت های مختلف فعالیت بوتادین و اکریلونیتریل را در نظر گرفت. 38درصد وزنی اکریلونیتریل و 62 درصد وزنی بوتادین ،یک ترکیب آزئوتروپ که مخلوطی از دو مونومر در دمای 25درجه سانتیگراد است را ایجاد میکند. باید توجه داشت که این نسبت ها به طور جزئی به درجه حرارت پلیمریزاسیون بستگی دارد. برای یک مخلوط آزئوتروپیک، غلظت های نسبی اجزاء در فاز مونومری امولسیون و در کل پلیمر و مجموع فرایند پلیمریزاسیون به همان اندازه باقی می ماند. اگر غلظت اکریلونیتریل در مخلوط مونومر کمتر از غلظت آزئوتروپیک باشد، پلیمر در شروع واکنش پلیمریزاسیون، اکریلونیتریل زیادی خواهد داشت و به طور مشابه، اگر غلظت اکریلونیتریل در مخلوط مونومر بیشتر از غلظت آزئوتروپیک باشد، مقدار اکریلونیتریل پلیمر کمتر از نسبت نسبی مونومر های اکریلونیریل / بوتادین شارژ شده خواهد بود. اگر اختلاف بین نسبت غلظت مونومر ها در شارژ پلیمریزاسیون و در پلیمر بیشتر شود، انحراف از نسبت غلظت آزئوتروپیک برای بوتادین و اکریلونیتریل بیشتر میشود.به منظور خنثی کردن این غیر یکنواختی،اغلب سعی می شود اکریلونیتریل درطی واکنش پلیمریزاسیون،به ویژه هنگامی که گونه NBR با نیتریل کم تولید میشود (به عنوان مثال با18 تا 23 درصد اکریلونیتریل)، به تدریج افزایش یابد(تولید افزایشی Oligo ). تفاوت دیگری که بین اکریلو نیتریل و استایرن وجود دارد، حلالیت بیشتر اکریلونیتریل در آب می باشد که البته روی پلیمریزاسیون امولسیونی NBR اثر می گذارد.

اگر NBR ولکانیزه شده ی با مقاومت حرارتی بالا مد نظر باشد، انتخاب پایدار کننده ها در فرایند پلیمریزاسیون مهم می باشد.

2-4 ) ساختمان NBRو اثرات آن روی خواص کائوچو

2-4-1 ) پارامتر های مهم کائوچوی NBR :

پارامتر های بسیاری در تولید NBR نقش مهمی را بازی می کنند که باعث می شود تنوع زیادی از گونه های تجاری این پلیمر قابل دسترس باشد.

v مقدار اکریلونیتریل (حدود 18 تا 15 درصد، که روی مقاومت در برابر بنزین و روغن و همینطور روی انعطاف پذیری در درجه حرارت پائین تاثیر می گذارد.)

v درجه حرارت پلیمریزاسیون(کائوچوهای سرد و گرم)

v اصلاح کننده زنجیر(اختلاف در ویسکوزیته مونی،فرایند پذیری)

v پایدار کننده(اختلاف در ویسکوزیته ی مونی، فرایند پذیری )

v ژل(فرایند پذیری)

v شرکت گروه های فعال (توانائی ایجاد اتصال های عرضی بدون حضور گوگرد و شتابدهنده،که ترجیحا برای لاتکس ها به کار برده میشود)

v افزایش نرم کننده

v ترکیب با PVC

2-4-2 ) تاثیرو نقش ویسکوزیته

ویسکوزیته الاستومر روی فرایند پذیری موثر است. کائوچوی NBR با ویسکوزیته های مختلف اگر مقدار نیتریل آن ثابت باشد، آمیزه ولکانیزه شده آن هیچ اختلافی در مقاومت تورمی در حلال و خواص انعطافپذیری در دمای پائین را نشان نمی دهد.

انواع NBR با ویسکوزیته های خیلی پائین (NBR های مایع) می توانند به عنوان پلاسی سایزر های غیر فرار و سازگار به صورت مخلوط با انواع دیگر NBR به کار برده شوند. در طی ولکا نیزاسیون، این پلاستی سایزر ها به طور شیمیائی به شبکه های کائوچو پیوند می خورند که در نتیجه، نمی توان به راحتی آنها را استخراج کرد.

2-4-3 ) درجه حرارت پلیمریزاسیون

انواع NBR که به روش پلیمریزاسیون در دمای پائین (کائوچوی سرد ) تولید می شوند، دارای زنجیر هایی با شاخه های کمتر نسبت به انواع NBR گرم می باشد. همانند ویسکوزیته،درجه حرارت پلیمریزاسیون روی فرایند پذیری NBR موثر است.

2-4-4 ) ساختمان ماکروسکوپی

درجه حرارت پلیمریزاسیون نه تنها روی ایجاد زنجیر های طویل و شاخه ای موثر است بلکه همچنین روی توزیع ترتیب مونومر ها و ساختمان مایکروسکوپی سیس -1و4،ترانس1و4،ترانس 1و2 بوتادین تاثیر میگذارد. به عنوان مثال،یک NBR پلیمریزه شد در دمای 28 درجه سانتیگراد و با 36درصد وزنی اکریلونیتریل،دارای جزء بوتادینی است که ساختمان مایکروسکوپی آن به طور تصادفی به صورت 4/12 درصد ایزومر سیس-1و4 ،6/77 درصد ایزومر ترانس 1و4 و 10 درصد ایزومر ترانس 1و2 توزیع شده است.

به خاطر یکنواخت نبودن ترکیب در طول زنجیر های این پلیمر ،امکان تشگیل کریستال ها به هنگام کشش NBR و همچنین برای SBR وجود ندارد.این عدم تشکیل کرستالیزاسیون کرنشی(ضعف خود تقویت کنندگی)باعث میشود که آمیزه گام NBR ولکانیزه شده استحکام کششی نسبتا ضعیفی ارائه دهد.

2-4-5 ) مقدار اکریلو نیتریل

دماهای انتقال شیشه ای پلی اکریلونیتریل یعنی دمای 90+ درجه سانتیگراد و پلی بوتادین به مقدار 90- درجه سانتیگراد،در حد قابل ملاحظه یی با هم متفاوت هستند و بنابراین،با افزایش مقداری اکریلونیتریل در پلیمر،درجه حرارت انتقال شیشه یی(Tg) و درجه حرارت شکنندگی NBR حاصله افزایش پیدا می کند. رفتار الاستیک آمیزه ی پخت شده NBR نیز همانطور که غلظت اکریلونیتریل در NBR افزایش میابد، ضعف تر می شود،اما در همان زمان،کوپلیمر ترموپلاستیک تر می شود که از زاویه فرایند پذیری آمیزه مناسب و مفید است.

درجه قطبی بودن اکریلونیتریل و بوتادین خیلی متفاوت است و مقدار قطبی بودن کوپلیمر با افزایش مقدار اکریلونیتریل بیشتر میشود.(پارامتر حلالیت واحد اکریلونیتریل در پلیمر 8/12 و در واحد بوتادین 4/8 می باشد.)

غلظت اکریلونیتریل در کوپلیمر تاثیر قابل ملاحظه ای روی مقاومت آن در مقابل تورم آمیزه در حلال های غیر قطبی دارد. درصد بیشتر جزء اکریلونیتریل باعث تورم کمتر پلیمر در سوخت های موتور،روغن ها،چربی ها و غیره می شود.همچنین در عین حال الاستیسیته و انعطاف پذیری الاستومر در دمای پائین ضعیف تر می شود.بنا به همین دلایل با افزایش غلظت اکریلونیتریل در NBR سازگاری با پلاستی سایزر های قطبی(مثل آنهایی که بر پایه استر ها یا اتر ها ساخته شده اند) و پلاستیک های قطبی (مثل PVC یا فنلیک ها) بهبود می یابد.هر چقدر غلظت اکریلونیتریل در NBR افزایش پیدا کند، حلالیت پلیمر در حلالهای قطبی و نفوذ پذیری آن نسبت به گاز کمتر می شود.

جدول شماره (2-1 )

مقدار زیاد آکریلونیتریل

مقدار کم آکریلونیتریل

فرایند پذیری آسانتر

مقاومت بیشتر در برلبر مواد نفتی و روغنها

سازگاری بیشتر با پلاستیکهای قطبی

مقاومت سایشی و سختی اندکی بالاتر

قدرت کششی کمی بهتر

میزان تورم بیشتر در حلالهای آروماتیکی

خواص بهتر در درجه حرارتهای پائین

برجهندگی بالاتر

2-4-6 ) کائوچو های نیتریل پیش شبکه ای شده

به وسیله افزایش 1 % دی وینیل بنزن در حین پلیمریزاسیون تهیه می شود. وقتی این کائوچوها با NBR معمولی مخلوط میگردند، پلیمر های دارای اتصالات عرضی ساخنمان ژل کروی را درون کائوچوی خام بمجود آورده و به این ترتیب اکستروژن و کلندرینگ آن را بهبود بخشیده و در نتیجه پایداری ابعادی آنها را طی پخت باز افزایش می دهند.

این مخلوط ها دارای مانائی فشاری پائینتر و مقاومت بهتری در مقابل تورم می باشند، ولی بسیاری از خواص آنها نیز کاهش می یابد.به عنوان مثال قدرت کششی، قدرت پارگی، ازدیاد طولی در نقطه پارگی و جهندگی آنها کاهش یافته، در حالی که سفتی و سختی آن افزایش می یابد.
2-5 ) مشخصات اصلی NBR

v مقاومت در مقابل روغن، مواد سوختنی و گریسها

v فرایند پذیری خوب

v تنوع سیستم های پخت

v مقاومت عالی در برا بر هوای داغ ( مدتهای طولانی در 90 در جه سانتی گراد، 4روز در 120 درجه،3روز در 150 درجه)

v مانایی فشاری کم

v مقاومت سایشی زیاد

v نفوذ پذیری کم در مقابل گازها

v انعطاف پذیری متوسط و خوب در درجه حرارتهای پائین

v مقاومت متوسط در برابر ازون (البته به جز مخلوطهای NBR/PVC )

v چسبندگی متوسط

v سازش پذیری با مواد ترموپلاست قطبی(به عنوان مثال PVC )

2-6 ) تاثیر حلالهای مختلف

درصد آکریلونیتریل بر میزان تورم این کائوچو ها در حلالها تاثیر می گذارد. به این ترتیب که کائوچو های دارای 20% آکریلونیتریل به میزان بیشتری در بنزن متورم می گردند در حالی که میزان تورم کائوچو های دارای 50% اکریلونیتریل ناچیز می باشد.

اصولا کائوچو های نیتریل در حلالهای قطبی بیشتر از حلالهای غیر قطبی منورم می شوند پژوهشها نشان می دهد این کائوچو درهیدروکربورهای آروماتیکی ، کلرینه شده،کتون ها ،استر ها و ترکیبات نیتروژنی محلول بوده و در هیدروکربور های آلیفاتیک ،ترکیبات قلیایی و اسید ها نامحلول می باشند.سرعت و میزان تورم نیز در حلالهای مختلف متفاوت می باشد. حلال هایی که سبب متورم شدن و حل شدن سریع کائوچوی نیتریل می شوند برای ساخت سیمان ها مورد استفاده قرار می گیرند.

فصل سوم

دوده ها

3-1 ) تاریخچه

از هزاران سال پیش دوده به عنوان رنگدانه ای سیاه در جوهر و رنگ مورد استفاده قرار می گرفته است، اما تشخیص این موضوع که دوده قادر به تقویبت کنندگی و استحکام بخشی به آمیزه های لاستیکی است به سالهای اخیر یعنی سال 1915 باز می گردد. این کشف اساسی که به یک کامپاندر انگلیسی به نام S.C.Mote نسبت داده می شود. برای نخستین بار توسط صنعت تایر سازی طی جنگ جهانی اول به کار برده شد وبه دنبال آن در سالهای بعد به دلیل توسعه و تکامل طراحی کاکاس تایر های جدید و نیاز به آمیزه های تردی با مقاومت فرسایشی بیشتر، مصرف دوده رایج شد. از آن تاریخ دوده به تدریج جایگزین اکسید روی شد که قیمتی گران داشت و قدرت تقویت کنندگی آن نیز کمتر از دوده بود.

3-2 ) مقدمه

دوده به عنوان عامل ارزان کننده و هم تقویت کننده در محصولات لاستیکی سیاه رنگ مصرف گردیده و از این جهت پرکننده بی نظیری به حساب می آید. به طوری که بخش عمده ای از مصرف پرکننده ها را در صنعت لاستیک به خود اختصاص داده است، دوده ها سختی ، قدرت کششی،مدولوس،قدرت پارگی و مقاومت سایشی آمیزه را افزایش می دهند، علاوه بر اینها دوده خود به عنوان یک عامل محافظت کننده ی الاستومر در مقابل نور نیز به شمار می آید.

انتخاب پرکننده های تقویت کننده بالاخص دوده سومین پارامتر مهم و حساس بعد از انتخاب پلیمر و سیستم پخت در آمیزه کاری است. دوده ها علاوه بر تاثیر روی خواص فیزیکی مکانیکی آمیزه خواص فرایندی آمیزه را نیز تحت تاثیر قرار میدهند. این تاثیرات به میزان خیلی زیاد تابع اندازه ذرات دوده و سایر ویژگی های آن می باشد که خود تابع روشی است که دوده بر اساس آن روش تولید می شود. به همین جهت نخست به اختصار به شرح روش های ساخت دوده می پردازیم :

3-3 ) روشهای تولید دوده

3-3-1 ) روش حرارتی

مواد اولیه در این روش گاز طبیعی یا گاز های حاصل از پالایش نفت بوده و در آن عمل تولید دوده در 2 مرحله صورت میگیرد :

گرم کردن دوده تا 135 درجه سانتی گراد

تجزیه گازهای نفتی بدون حضور هوا در کوره

ذرات دوده ای که به این روش تولید می شوند درشت و به قطر120 تا 500 نانومتر می باشد.

3-3-2 ) روش ناودانی یا کانالی

این روش قدیمی ترین روش تولید دوده می باشد، که در مشعل های کوچک گاز طبیعی به صورت ناقص محترق شده ودوده حاصل می شود. قطر ذرات در این روش 9 تا 30 نانومتر است.

3-3-3 ) روش کوره ای

این روش مهمترین روش تولید دوده می باشد و بیش از 85% دوده های معمولی به این روش تولید می شوند، این روش شامل احتراق گاز طبیعی یا پسماند روغن های سنگین آروماتیک حاصل از پالایش نفت یا ذغال سنگ در کوره هایی فولادی به طول 5/1 تا 6 متر و قطر 15 تا 75 سانتی متر است.

3-4 ) خواص دوده ها

پنج ویژگی مهم دوده عبارتند از :

الف ) اندازه ذرات (Particle size )

ب ) ساختمان ذرات ( Structure )

ج ) وضیعت فیزیکی سطح ذرات (Surface activity )

د ) وضیعت شیمیایی سطح ذرات

ه ) خلل و فرج ذرات دوده (Prosity )

دو عامل، اندازه ذرات و ساختمان دوده در آمیزه کاری از اهمیت ویژه ای برخوردارند، و ضمن اینکه سه پارامتر دیگر یعنی :طبیعت فیزیکی سطح ذرات ، طبیعت شیمیایی سطح ذرات و خلل و فرج تاثیرات خاص خود را ایفا خواهند کرد .ولی به طور کلی آمیزه کار دو عامل اندازه ذرات و ساختمان را بیشتر مد نظر قرار می دهد.

3-4-1 ) انذازه ذرات

به طور کلی اندازه ذزات به طوز خلاصه با فرض کروی بودن آنها از طریق اندازه گیری سطح ذرات به دست می آید. برای این کار دو روش معمول است :

3-4-1-1 ) روش فیزیکی محاسبه اندازه ذرات (روش BET )

در این روش میزان جذب گاز ازت هم دما با ذرات اندازه گیری شده واز آنجا سطح ذرات دوده به دست می آید که به فرض کروی بودن اندازه ذرات و رابطه R π 4 می توان قطر ذرات را محاسبه نمود.

3-4-1-2 ) روش شیمیایی (جذب ید)

در این روش میزان جذب ید در یدور پتاسیم اندازه گیری می شود، و به کمک آن سطح ذرات و از روی آن با فرض کروی بودن ذرات قطر آنها را محاسبه می کنند.این روش بیشتر استفاده می شود زیرا هم سریع تر بوده و هم اجزاء آن ساده تر است.

3-4-2 ) ساختمان ذرات دوده

منظور از ساختمان ذرات دوده وضیعت اتصال ذرات کربن در زنجیر های طویل ، در هم پیچیدگی و تجمع سه بعدی آنها است، این تجمع ذرات در هنگام ساخت دوده در درون شعله هیدرو کربور انجام می گیرد. فرایند حرارتی تولید دوده، دوده هایی بدون ساختمان یا با ساختمان پائین تولید می کند. در این فرایند تجمعی برخی از ذرات دوده از طریق برخورد و تصادم با یکدیگر ایجاد می شود. از طرف دیگر در فرایند کوره ای که مواد خام با درصد آروماتیکی زیاد مصرف می شود دوده هایی با ساختمان بالا تشکیل می گردد، محدوده ی ساختمان در دوده های حاصل از فرایند کوره ای ئسیع است.به طور کلی افزودن مواد کمکی به شعله جهت بهبود یونیزاسیون به طور قابل توجهی ساختمان دوده تولید شده را پائین می آورد. در فرایند کوره ای می توان دوده هایی با ساختمان بالا را از طریق اصلاح و بهبود طراحی کوره و همچنین انتخاب مواد اولیه ی مناسب تولید نمود.

ساختمان بالا تر دوده شامل بی نظمی بیشتر شکل های تجمع ذرات دوده بوده و از این رو این تجمع ها کمتر قادر به اتصال با یکدیگر می باشند، ساختمان دوده ها معمولا به وسیله تعیین حجم کل فضاهای خالی موجود به ازای واحد وزن دوده اندازه گیری می شود این آزمون از طریق اندازه گیری حجم یک مایع (مثل دی بیوتیل فتالات) که لازم است تا فضا ها و حفره های خالی بین ذرات را پر کند انجام می شود.

3-5 )تاثیرات مهم دوده بر فاکتور های مختلف

3-5-1 ) تاثیر دوده بر خواص کائوچو

دوده مهمترین پرکننده برای کائوچوهای با زنجیر اصلی کربن تلقی می شود و از آنجا که هر یک از 5 خصوصیت مهم دوده تاثیراتی را بر خواص کائوچو ها دارد لذا انتخاب دقیق نوع دوده مورد نیاز جهت حصول اطمینان از توازن صحیح خواص فرایند و ویژگی های پخت آمیزه امری ضروری و اجتناب ناپذیر است.

معمولا هرچه اندازه ذرات کوچکتر باشد فراین پذیری ضعیف تر و استحکام محصول بدست آمده بیشتر خواهد بود . استحکام در حقیقت به معنی افزایش قدرت کششی ، مقاومت سایشی و مقاومت در مقابل پارگی است.

3-5-2 ) تاثیر دوده بر خواص فرایندی آمیزه ها

این اثر برجسته تر و چشمگیر تر از خواص پخت است .دوده هاییی با ساختمان بالا ترآمیزه ی خام سفت تر با مقاومت کمتر در مقابل تغییر شکل در پروسس (Nerve) و محصول سخت تر دارد. به طور کلی درجه تقویت کنندگی دوده با کاهش اندازه ذرات آن افزایش می یابد پرکننده های نرم تر انرژی بیشتری برای توزیع و پراکنش در الاستومر لازم داشته وبنابر این پدیده پردازش آنها مشکل تر است.اندازه ذرات پرکننده رول اصلی را در قدرت کششی آمیزه ایفا می کند.

آمیزه های دارای دوده های با اندازه ذرات کوچک ، بالاترین مقاومت کششی را در مقدارمصرف بهینه ایجاد می کنند. دوده ها عمل پخت را نیز فعال می سازند. مدول کشسانی آمیزه اصولا تابعی از ساختمان و مقدار مصرفی دوده است. آمیزه های دارای دوده های با ساختمان بالا تر، بالاترین مدول کشسانی را دارا می باشند. مدولوس معمولا با افزایش مقدار دوده افزایش می یابد. مشابه مدولوس ازدیاد طولی نیز تابعی از ساختمان دوده بوده و با ساختمان بالاتر دوده ازدیاد طولی کاهش می یابد. افزایش مقدار دوده سبب کاهش ازدیاد طولی قابل توجهی خواهد شد. معمولا آمیزه های دارای دوده ی حرارتی (MT) بالاترین ازدیاد طولی را داشته و کمتر با افزایش مقدار دوده تحت تاثیر قرار می گیرند.

3-5-3 ) تاثیر دوده بر مونی ویسکوزیته

مونی ویسکوزیته در اکثر آمیزه ها اصولا به ساختمان دوده و میزان مصرفی آن بستگی دارد.دوده های با ساختمان بالا به ایجاد بالاترین مونی ویسکوزیته منجر گردیده ولی اندازه ذرات اثر کمتری دارد. مونی ویسکوزیته با افزایش مقدار دوده (بجز دوده حرارتی که به نظر نمی رسد مقدار آن اثر چندانی داشته باشد.)افزایش می یابد.

زمان ایمنی آمیزه نیز به مقدار زیادی با اندازه ذرات تحت تاثیرواقع می شود، بزرگترین اندازه یذرات دوده ها بالاترین زمان ایمنی را ایجاد می کند در حالی که ساختمان بالا و همچنین اندازه یکوچک ذرات دوده معمولا زمان ایمنی را کاهش می دهد.

3-5-4 ) تاثیر دوده در آمیزه کاری

بین 90 تا 95 درصد کل دوده ی تولیدی در صنعت لاستیک بکار می رود و تقریبا 80 درصد این مقدار در ساخت تایر و محصولات وابسته به آن نظیر تیوب و آمیزه های روکش مصرف می شود.

بیشترین مقدار دوده مصرفی را امروزه نوع کوره ای تشکیل می دهد. دوده های کوره ای را می توان تقریبا در هر نوع قطعه لاستیکی پر شده با دوده مشاهده نمود. گونه های این دوده در اجزای مختلف تایر بکار می روند.دوده های حرارتی به علت تقویت کنندگی کمی که ایجاد می کند، در ساخت تسمه نقاله به علت حرارت اندوزی کم ، انواع کفیها و کاسه نمد ها ، آستر داخلی تایر استفاده می شود. گونه های کوره ای با تقویت کنندگی کم در منجیئ و گونه های با تقویت کنندگی بالا در آج مصرف می شوند.

دوده های لامپی دارای ذرات درشت و با ساختمان بالا می باشد و در ساخت آمیزه های با سختی بسیار بالا که بایستی دارای جهندگی خوب و حرارت اندوزی و پائین باشند و همچنین ساخت سیمان های مورد مصرف در صنعت تایر سازی بکار می روند. دوده ی کانالی یا ناودانی گران قیمت بوده و میزان مصرف آنها نیز مرتبا کاهش می یابد. اثر تاخیری آنها روی پخت از مزایایی است که می توان برای چسباندن لاستیک به سایر مواد یا ساختن قطعه ای متشکل از آمیزه های متفاوت (مانند تایر) سود جست. این دوده برای آمیزه هایی که نیاز به استحکام بسیار بالا داشته باشد نیز بکار می رود.

دوده های نوع استیلنی اصولا برای ایجاد قابلیت هدایت الکتریکی و حرارتی به کار برده می شوند. این دوده ها همچنین می توانند برای ایجاد سختی بالا در آمیزه هایی که به سادگی فرایند یافته و نسبتا جهنده باشند نیز مصرف می شوند.

3-6 ) اثر دوده بر فرایندها

3-6-1 ) فرایند اختلاط

3-6-1-1 )اثر سرعت اختلاط بر توزیع دوده در کائوچو

امروزه به ندرت الاستومری به تنهایی مورد استفاده قرار می گیرد.معمولا اجزا و مواد دیگری جهت حصول به خواص مورد نیاز به آن افزوده می شوند، که اصطلاحا به آن عمل آمیزه کاری می گویند.

به دلیل آنکه دوده و دیگر اجزا موجود در آمیزه باید با کائوچو مخلوط شود و در ارتباط با این مسئله ، زمان اختلاط ومیزان انرژی مصرفی عوامل مهمی در تعیین قیمت محصول نهایی است، بنابراین سرعت اختلاط دوده با الاستومر یکی از مسائل بسیار مهم تکنولوژیکی در صنعت لاستیک سازی می باشد. دو عامل مشخص وجود دارند که باید در عمل اختلاط دوده در الاستومر مد نظر قرار گیرند. یکی مقدار دوده آزادی است که باید مخلوط گردد( در این مرحله مقداری دوده به شکل توده های تر نشده در آمیزه باقی می ماند) و دیگر توده ها باید به گونه ای مطلوب در الاستومر توزیع گردند، تا سطح کافی جهت تماس بین پر کننده ها و الاستومر فراهم آید.زمانی که لازم است تا فرایند اول تکمیل شود معمولا زمان در هم آمیختگی خوانده می شود، و زمانی که نیاز است تا توزیع قابل قبول به صورت ایده آل بدست آید، زمان اختلاط نام دارد.

سرعت پراکنش دوده در الاستومر را می توان از طریق انجام اختلاط در یک غلطک بررسی نمود. چنین مطالعاتی مشخص نموده که درجه ی فشردگی ذرات دوده به یکدیگر، مهم ترین عامل تعیین کننده ی سرعت پراکنش آن در الاستومر است.

3-6-1-2 ) ارزیابی درجه توزیع دوده در کائوچو

چندین روش جهت ارزیابی درجه ی توزیع دوده در کائوچو وجود دارد. غلطک کار یا میلمن می تواند درجه توزیع را با استفاده از درخشندگی آمیزه و سایر تجربیات علمی خود مورد قضاوت قرار دهد. آمیزه ی تیره رنگ با پیشرفت عمل توزیع، روشنی و درخشندگی بیشتری می یابد. ذره بین های معمولی اغلب جهت آزمون توزیع دوده در کارخانه ها بکار می روند، ذره بین های قوی دقت بیشتری را فراهم می آورند و درصورت وجود تکنسین های ماهر، تجهیزات لازم دارای کارایی بیشتری خواهند بود.

درجه ی پخش کامپاند های مرجع بر اساس استاندارد ASTM از 1 تا 10 تعیین شده است. و هرچه این درجه بالا تر می رود، به معنی بهبود درجه ی توزیع دوده در فاز الاستومری است.

به طور کلی در هر نوع شرایط توزیع، موارد زیر به چشم می خورد

6- هر اندازه ذرات دوده ریز تر باشند، عمل پراکنش مشکلتر صورت می گیرد.

7- دوده ای که به شیوه کانالی تولید شده باشد، مشکل تر از نوع کوره یی در فاز کائوچو پراکنده می شود.

8- دوده هایی که دارای ساختمان بالا تر هستند هر چند که آرامتر مخلوط می شوند، اما به میزان بیشتری پراکنده می گردند.

9- وجود روغن در مخلوط سرعت پراکنش را کاهش می دهد، به ویژه اگر دوده از نوع کانالی باشد.

10- سرعت پراکنش دوده معمولا بیشتر از سرعت سخت شدن آمیزه می باشد به همین دلیل، عموما بهتر است که دوده با روغن البته نه بیش از مقداری که لازم است، خیلی سریع به آمیزه افزوده گردد. بدین ترتیب با اعمال میزان بیشتری برش بر روی پلبیمر سفت، عمل پراکنش بهتر صورت خواهد گرفت.

3-6-2 ) فرایند پخت

دوده های مصرفی در آمیزه های لاستیکی واکنش های ذیربط به فرایند پخت را در الاستمور های معمول و تقریبا در هر نوع سیستم پختی سرعت می بخشند. این پدیده را می توان عملی کاتالیزوری دانست.

معمولا گوگرد به شکل حلقه های S8 موجود می باشد. این حلقه ها برای تشکیل گوگرد فعال جهت ولکانیزاسیون کائوچو باید گشوده شوند، این عمل معمولا توسط یونهای منفی (آنیونها) انجام می شود.دوده عمل گشودن حلقه های S8 را حتی در غیاب شتابدهنده ها نیز انجام می دهد. این عمل توسط تسریع فرایند هیدروژن گیری کائوچو به وسیله ی گوگرد و متعاقب آن تشکیل سولفید هیدروژن صورت می پذیرد.

3-6-2-1 ) اثر دوده بر زمان اسکورچ یا ولکانیزاسیون زودرس

این پدیده در فرایند شکل دهی آمیزه های خام در مراحل تولید اثرات زیان بخشی داشته و سبب بروز مشکلاتی می گردد. از نقطه نظر شیمیایی می توان زمان اسکورچ را زمانی دانست که در آن واکنش های لازم (که منجر به برقراری یک سری از اتصال های عرضی می شوند) صورت می پذیرد. زمان اسکورچ زمانی است در سابقه ی حرارتی لاستیک که اولین اتصال های عرضی در آن تشکیل گردد.تقریبا در کلیه هی سیستم های پخت آمیزه هایی که حاوی دوده می باشند اسکورچی تر از کائوچو های اولیه هستند. اثر دوده در کاهش زمان ولکانیزاسیون زودرس لاستیک در ادامه به شکل نمودار تحلیل و بررسی شده است.

(نمودار شماره 3-1 )

3-6-2-2 ) اثر دوده بر زمان پخت

همانطور که دوده سرعت واکنش های منجر به فرایند ولکانیزاسیون را تسریع می نماید، می تواند سبب ازدیاد سرعت فرایند پخت پس از زمان اسکورچ نیز باشد. این مطلب را می توان توسط یکی از روش های ارزیابی سرعت پخت مانند مقدار حجم متورم شده در سیال، مدولوس، زمان رسیدن به حداکثر قدرت کششی، منحنی های رئومتر، خواص فیزیکی و غیره نشان داد.

استفاده از روش سنجش حجم متورو شده ی لاستیک در حلال جهت ارزیابی مقدار پخت (تعیین چگالی اتصال های عرضی)، بر پایه ی تئوری قوی و مستدلی استوار است. برای پلیمر هایی با وزن ملکولی اولیه ی زیاد، چگالی اتصال های عرضی را می توان به طور تقریبی معادل نیمی از اتصالات عرضی دانست. هر اندازه چگالی اتصالات عرضی بیشتر باشد حلالیت آمیزه در حلالی که کائوچوی خام در آن قابل حل است، کمتر شده و تورم آن محدودتر می شود.

نمودار شماره (3-2 )

جدول شماره (3-1) اثر تغییرات سطح و ساختمان دوده بر خواص فرایندی آمیزه های لاستیکی

خواص

افزایش سطح

افزایش ساختمان

ظرفیت اختلاط دوده در آمیزه(%)

زمان اختلاط

قابلیت پراکنش دوده در آمیزه

قابلیت انحلال توسط روغن

بادکردگی روی غلطک

گرانروی

زمان اسکورچ

نرمی حاصل از اکستروژن

سرعت پخت

سرعت اکستروژن

کاهش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

تاثیر کمی دارد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

افزایش می یابد

تاثیر کمی دارد

3-7 ) اثر دوده بر خواص فیزیکی و مکانیکی

جدول شماره (3-2 )اثر تغییر سطح و ساختمان دوده بر خواص فیزیکی و مکانیکی آمیزه

خواص آمیزه

افزایش سطح

افایش ساختمان

قدرت کششی

مدولوس

سختی

ازدیاد طولی

مقاومت سایشی

مقاومت پارگی

حرارت زایی

هدایت الکتریکی

مانایی فشاری

افزایش می یابد

به یک مقدارحد اکثر رسیده و سپس کاهش می یابد

افزایش می یابد

به یک مقدا رحداکثر رسیده و سپس افزایش می یابد

افزایش می یابد

تاثیر کمی دارد

کاهش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

افزایش می یابد

تاثیر کمی دارد

به آرامی افزایش می یابد

تاثیر کمی دارد

3-7-1 ) اثر دوده بر سختی

بسیاری از آمیزه ها جهت حصول به میزان معینی از سختی طراحی می گردند. افزایش دوده بله یک آمیزه و یا تغییر آن به نوعی از دوده و یا سطح بیشتر و یا ساختمان بالاتر سختی آمیزه را افزایش می دهد. باید داشت که افزایش سختی در آمیزه به واسطه وجود دوده بستگی زیادی به نوع پلیمر داشته و در انواع الاستومر ها متفاوت می باشد.

در صورت استفاده از دوده به همراه الاستومر هایی که قابلیت کریستالی دارند نظیر : کائوچوی طبیعی، پلی کلروپرن، بیوتیل، شئت بیشتری در افزایش سختی نسبت به الاستومر های غیر کریستالی پدید می آید. به عنوان مثال : جهت افزایش 10 درجه سختی کائوچوی EPDM ( که الاستومری غیر قابل کریستاله شدن است)، نیاز به دو برابر مقدار دوده ییی ( از نوعی مشخص) است که بتواند به همین مقـدار، سختی کائوچوی کلروپرن را افزایش دهد. قابل اشـاره است که با استفـاده از جدول (3-3) می توان ضریب تبدیل مناسبی را به منظور جانشین ساختن یک نوع دوده با نوعی دیگر از الاستومر های مختلف (که سختی یکسانی را پدید آورند) تعیین نمود. برای مثال می توان 70 Phr از دوده N-650 را با 21/19*70 = 77/5 Phr از دوده ی N-660 در پلی کلروپرن جانشین نمود، بدون آنکه تغییری در سختی آن پدید آید.

جدول شماره (3-3 ) نسبت دوده ی مورد نیاز برای ایجاد سختی مشخص در انواع الاستومر ها

نوع دوده بر اساس نامگذاری ASTM

نوع الاستومر

SBR

IIR

NBR

EPDM

N-326

N-339

N-347

N-660

N-650

N-990

نمودار شماره (3-3 )

3-7-2 ) اثر دوده بر قدرت کششی

توانایی نسبی تقویت کنندگی دوده می تواند بر حسب درصد آن در آمیزه و یا نوع پلیمر تغییر نماید. مثلا : پلیمر هایی با قابلیت کریستاله شدن نظیر کلروپرن دارای قدرت کششی بالایی حتی در آمیزه های فاقد پرکننده می باند. انواعی از دوده که دارای ساختمان پایین و سطح زیاد می باشند. بیشترین قدرت کششی را در درصد های بهینه در آمیزه فراهم می آورند. و با افزایش درصد دوده بیش از حد بهینه، قدرت کششی بتدریج کاهش خواهد یافت.

در آمیزه های حاوی کائوچوی نیتریل، ساختمان بالا و سطح زیادد دوده، سبب ایجاد قدرت کششی زیادی در درصد های کمتری از دوده می گردد. در حالی که برای انواعی از دوده که دارای ساختمان پائیین می باشند، لازم است جهت حصول به همان نتیجه، از مقادیر بیشتر دوده استفاده گردد.

نمودار شماره (3-4 )

3-7-3 ) اثر دوده بر مدولوس

افزایش درصد دوده در آمیزه ها به طور قابل مبلاحظه یی مدولوس را افزایش می دهد. بالاترین حد مدولوس توسط انواعی از دوده با خواص بهبود یافته ( که دارای ساختمان بالا می باشند) بدست می آیند.

3-7-4 ) اثر دوده بر ازدیاد طولی در نقطه پارگی

به اختصار می توان اظهار داشت که با افزایش ساختمان و نیز میزان دوده در آمیزه های لاستیکی درصد ازدیاد طولی آنها در نقطه پارگی کاهش می یابد.

(نمودار شماره 3-5 )

3-7-5 ) اثر دوده بر مقاومت سایشی

همانطور که در نمودار مشهود است مقاومت سایشی با افزایش میزان دوده در هر دو نوعN330 , N550 ، کاهش می یابد و در واقع سایش بیشتر می شود.و این پدیده می تواند به علت افزایش دانسیته ی آمیزه و در نتیجه کم شدن سهم الاستومر در مقاومت در برابرسایش می باشد.در نتیجه افزایش مقدار دوده به عنوان تقویت کننده تا زمانی معنا دارد که از حد بهینه بیشتر مصرف نشود و افزایش بیش از حد دوده در آمیزه NBR طبق نمودار باعث کاهش مقاومت سایشی می شود.

(نمودار شماره 3-6 )

3-7-6 ) اثر دوده بر وزن مخصوص آمیزه

دوده باعث پر شدن خلل و فرج کائوچو شده و همانطور که ملاحظه می شود دانسیته ی آمیزه با افزایش مقدار دوده افزایش یافته است.

(نمودار شماره 3-7 )

کامپوزیت ها

مجتبی عسکری — Fri, 21 Aug 2009 09:24:48 GMT

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 )

الیاف اصلی ترین المان در مواد مرکب لیفی هستند که بالاترین کسر حجمی را در ساختار کامپوزیت دارند. انتخاب صحیح نوع، مقدار و جهت بسیار مهم بوده و تاثیر زیادی در خصوصیاتی نظیر :

- جرم مخصوص

- استحکام کششی

- مدول کششی

- استحکام فشار

- استحکام خستگی

- قیمت

- خواص حرارتی و الکتریکی دارند.

طبقه بندی اصلی ترین الیاف مورد استفاده در کامپوزیت ها :

- فلزی : شیشه ، ازبست

- معدنی : کربن، گرافیت، آرامید

- عالی : بر، Sic

- طبیعی : طبیعی

الیاف شیشه (Glass Fibre)

این الیاف بالا ترین حجم مصرف رار دارا هستند و عمومی ترین نوع الیاف مصرفی را در ساختارهای مرکب دارند.

مزایا :

1- قیمت نسبتا پائین

2- استحکام کششی بالا

3- مقاومت شیمیایی بالا

4- خواص عایقی حرارتی و الکتریکی بالا

معایب :

1- شکنندگی پایین

2- مقاومت خستگی نسبتا پایین

3- مدول نسبتا پایین در مقایسه با دیگر الیاف

4- مقاومت کم سایشی

ترکیبات درانواع الیاف شیشه :

C Glass	Sor R Glass	D Glass	E Glass	محتویات
65-66	60	73-74	53-54	Slo2
4-5	25	-	14-15.5	Al2O3
13-14 2-3	9	0.5-0.6	20-24	Cao Mgo
-	-	-	0.07	F
-	-	0.1-0.2	1<	FeO3 TiO2
8-8.5 <0.5	-	1.3 1.5	1<	Na2O K2O

خواص انواع الیاف شیشه

C Glass	R Glass	D GlassSor	E Gloss	واحد	خواص
3100	4400	2500	3400	Mpa	حداکثر نیروی کششی
-	860000	55000	73000	Mpa	مدول یانگ
-	5.2	4.5	4.4-4.5	%	شکست طولی
-	-	-	0.22	-	نسبت Cpo Isso Ns

اشکال الیاف شیشه

الیاف بلند :

1- منحنی (Yarn)

2- رشته ای (Roving)

3- پارچه ای

4- سوزنی و نمدی

5- نواری

6- سه بعدی( ترکیب سوزنی، پارچه زاویه دار در رشته ای)

الیاف کوتاه :

ساختار الیاف شیشه از سه قسمت موج اصلی تشکیل می شود :

موج ساده تا موج اریب، موج اطلسی، سایر حالات موج الیاف از این سه ساختار نشأت می گیرند.

درصد الیاف در روش SMC بسته به نیازهای کاربردی قطعه متفاوت است و این درصد در حد 50 تا 70 درصد وزنی برای کاربردهای با استحکام و مدول بالا بکار می رود و در آمیزه هایی که میزان درصد وزنی الیاف آنها بالاتر از 60درصد است پرکننده بکار برده نمی شود.

آمیزه های SMC را بر مبنای شکل الیاف بکار رفته به سه گروه زیر تقسیم می کنند.

- SMC-R

- SMC-CR

- XMC

SMC-R که به معنای آرایش اتفاقی الیاف کوتاه در ورقه است.

SMC-CR که C به معنای الیاف موازی و پیوسته در یک طرف از ورقه و R به معنای الیاف کوتاه در دوطرف دیگر ورقه می باشد.

و XMC که X به معنای الیاف پیوسته با آرایش ضربدری در ورقه می باشد.

روش های تولید :

الیاف کربن :

1- نساجی – پلی اکریلونیتریل (PAN)

2- روش (Pitch) ایزوتروپیک

انواع الیاف کربن :

- نخی (Yarn) : اندازه 1 الی 25 میلیمتر جهت ترکیب و قالبگیری پلاستیک های گرمانرم و گرماسخت.

- رشته ای: (Roving) – پودر در اندازه 0.3 با L/D 30

- پارچه ای ساده بافت – پودر در اندازه 0.03 میلیمتر با 30 L/D

- نمدی

- نواری

الیاف آرامید در کامپوزیت ها

مزایا :

- جرم مخصوص پایین

- مدول کششی بالا

- استحکام کششی بالا

- مقاومت ضربه بالا

- کاهنده دامنه نوسان در ارتعاشات

محدودیت ها :

- مقاومت فشاری پایین

- محدودیت در برشکاری

- حساس به نور خورشید

اشکال موجود الیاف آرامید

الیاف بلند :

1- نخی (Yarn)

2- رشته ای (Roving)

3- پارچه ای

4- ترکیبی با الیاف کربن و شیشه ( جهت پوشش محدودیت های موجود)

الیاف کوتاه :

انداره 1 میلیمتر تا 25 میلیمتر جهت قالبگیری

الیاف پلی اتیلن با زنجیره کشیده شده

Ultra High Molecular Weight PE (UHMWPE)

مزایا :

- بالاترین استحکام کششی نسبت به سایر الیاف

- مدول کششی بالا

- پایین ترین جذب رطوبت را دارد ( کمتر از 1 درصد)

- جرم مخصوص پایین

- مقاومت سایشی بالا

- ضریب انبساط حرارتی پایین

- مقاومت شیمیایی بالا

- محدودیت ها:

- دمای کاربردی پایین (100-110 درجه سانتیگراد)

- خزش پایین

- دمای فرایند پذیری در محدوده 125 در جه سانتیگراد

- چسبندگی پایین به پلیمرها

از انواع تجاری موجود آن (Dyneema – Spectra) می باشد.

کاربرد های آن : توری، ملزومات ورزشی و ... می باشد.

رزین ها ( ماتریس) و نقش آنها در کامپوزیت ها

1- وظایف رزین ها در کامپوزیت ها :

- نگهداری الیاف در کنار هم

- انتقال تنش به الیاف

- محافظت از الیاف در مقابل عوامل محیطی

- حفاظت سطح الیاف از سایش

تاثیر بر خواص کامپوزیت :

1- استحکام و مدول عرضی موثر

2- خواص فشاری ( موثر)

3- استحکام برشی ( موثر)

4- استحکام برشی صفحه ای ( موثر )

5- خواص کششی ( کم اثر )

فرایند پذیری یک کامپوزیت به خصوصیات فیزیکی رزین ها مانند گرانروی، نقطه ذوب و دمای پخت رزین دارد.

انواع رزین های پلیمری :

الف : پلیمر های گرما سخت

1- رزین های پلی استر غیر اشباع

2- رزین های اپوکسی

3- رزین های فنولیک

4- رزین اپوکسی نووالانس

5- رزین پلی ایماید

6- رزین اوره و ملامین فرمالدئید

ب : پلیمر های گرما نرم

1- نایلون 6 و 66

2- پلی استر ها

3- پلی کربنات

4- پلی استال ها – پلی سولفون ها

5- پلی اتراکتون PEEK

6- PAI , PEI

مقایسه خواص پلیمرهای گرمانرم و گرما سخت در کامپوزیت ها

خواص	گرما سخت	گرما نرم
مدول یانگ (Gpa)	6- 1.3	4.8 – 1
استحکام کششی (Mpa)	180 – 20	190 – 40
چقرمگی شکست (Fraturetroughness) M pam² kic Kg/m²Gic	0.5 – 1 0.2 – 0.02	1.5 – 6 0.7 – 6.5
حداکثر دمای سرویس دهی	450 - 50	230 – 25

رزین های پلی استر

1- پلی استر نوع اورتو با ویژگی های : قیمت پایین و کاربرد عمومی تا 85 %

2- پلی اتر نوع ایزود با ویژگی های

- مقاومت مناسب در شرایط محیطی و مواد شیمیایی

- استفاده در لایه های ژلی

3- رزین بیسفنلیک (پلی استر با کارایی بالا) با ویژگی های:

- مقاومت بالا در مقابل خوردگی

- مورد استفاده در لوله های انتقال مواد شیمیایی

4- رزین وینیل استر (پلی با کارایی بالا) با ویژگی های :

- چقرمگی بالا

- مقاومت ضربه بالا

- مقاومت شیمیایی عالی

رزین های اپوکسی

این رزین ها با خواص زیر مورد توجه قرار می گیرند :

1- خواص مکانیکی خوب : مانند چقرمگی، سختی، مقاومت سایشی بالا

2- خاصیت الکتریکی خوب

3- مقاومت حرارتی عالی

4- چسبندگی عالی به بسیاری از مواد مانند فلزات، چوب، بتن، شیشه، سرامیک

5- مقاومت شیمیایی خوب

6- جمع شدگی کم پس از واکنش پخت

7- فراورش مشکل تر نسبت به پلی استر ها

8- قیمت بالا

عامل پخت ( سخت کننده رزین اپوکسی)

نوع عامل پخت تعیین کننده سرعت واکنش پخت، میزان حرارت ناشی از واکنش، گرانروی سیستم، زمان ژل شدن و حرارت لازم جهت رزین می باشد.

انواع عوامل پت

1- پلی آمین ها

2- انیدرید ها

3- پلی آمید ها

رزین های ویژه

1- رزین اپوکسی ویژه(نووالاک)

2- رزین پلی ایماید(Polyimide)

این رزین ها با خواص ویژه زیر مورد توجه قرار گرفته است :

- ساختار رزین فنلیک را دارد و نوع فراورش مشابه اپوکسی هاست.

- خواص حرارتی و شیمیایی بهتری دارد.

- خواص مکانیکی در دماهای بالا

- گرانروی بالاتر نسبت به اپوکسی های معمولی دارد.

- کارایی سایشی مطلوب دارد.

- مقاومت بالا در برابر شعله دارد.

- پایداری محیطی ضعیف و فراورش مشکل دارد.

- سختی و استحکام بالا در محدوده وسیعی از دما از 240- تا 300 درجه سانتی گراد دارد.

نسبت رزین به الیاف در کامپوزیت

خواص مکانیکی و شیمیایی کامپوزیت ها با میزان زیادی تحت تاثیر نسبت رزین به الیاف قرار دارد به عنوان یک قانون کلی با افزایش میزان الیاف استحکام قطعه افزایش می یابد اما مقاومت محیطی در برابر رطوبت و مقاومت شیمیایی قطعه کاهش خواهد یافت.

میزان رزین به الیاف را می توان با بریدن به مساحت 1 cm² و وزن کردن آن و توزین مجدد آن پس از سوزاندن در کوره ( در دمای 700⁰ سانتیگراد و زمان 1 ساعت) تعیین کرد.

طبقه بندی روشهای مختلف شکل دهی کامپوزیت ها

1- روش قالب بسته (Closed Mold)

1-1 ) لایه گزاری پیوسته

1-2 ) پالتروژن

1-3 ) SMC , RTM

1-4 ) قالبگیری فشاری :

1-4-1 ) پرس گرم

1-4-2 ) پرس سرد

2- روش قالب باز (Open Mold)

2-1 ) قالب های یک کفه (Contact Molding)

2-2 ) قالبگیری کیسه ای

2-3 ) رشته پیچشی (Filament Winding)

ویژگی های لازم برای یک فرایند کارامد و ارزان :

1- امکان تولید قطعات بزرگ و پیچیده با سرعت مناسب

2- کاهش مراحل مونتاژی

3- ساختار سه بعدی با خواص ناهمسانی

4- قابلیت تولید مجدد با خواص یکسان

فرایند RTM و مزایای آن :

1- امکان ساخت قطعات بسیار بزرگ

2- امکان ساخت قطعات با عمق بسیار زیاد و شیب دیواره کم

3- امکان استقرار دقیق الیاف در مکان های مورد نظر

4- امکان تولید قطعات یک تکه

5- امکان قرار دادن قطعات فلزی درون قالب

6- آلودگی محیطی کمتر

7- استفاده از حداقل حلال

8- اتوماتیک کردن سیستم

9- یکنواختی تولید

10- صرفه جویی و استفاده بهتر از نیروی کار

11- کاهش زمان چرخه قالبگیری و سرعت تولید بالا

12- اقتصادی بودن فرایند

13- عدم دور ریخت مواد

معایب فرایند RTM :

- طراحی و تهیه قالب دو کفه

- خرید دستگاه تزریق

- توجیه اقتصادی فرایند

- نمایی از مجموعه فرایند RTM

مواد اولیه تولید کامپوزیت :

1 - رزین ها با ویژگی های :

- ویسکوزیته ( گرانروی ) پایین ( 100 – 1000 CP ) و توانایی پر کردن قالب

- خیس کردن سریع تقویت کننده

- زمان ژل شدن

از جمله این رزین ها پلی استر، وینیل استر، اپوکسی و یورتان ها هستند.

2 – الیاف با ویژگی های زیر :

- منعطف بودن جهت شکل گیری مورد نظر

امکان پیش شکل دادن (Performing) مثل بریدن یا دوختن یا فشردن و افشاندن

تراکم مناسب جهت جریان راحت رزین از میان آن

از جمله الیاف شیشه ، کربن و الیاف آرامیدی با حداکثر 50 درصد وزن مورد کاربرد در کامپوزیت.

استاندارد های مرتبط با صنعت لاستیک

مجتبی عسکری — Fri, 07 Aug 2009 21:14:12 GMT

تقسیم بندی لاستیک ها	DIN 7715
نگهداری و انبارداری محصولات لاستیکی	DIN 7716
گروهبندی لاستیک های چقرمه و سخت	DIN 7724
زمان انبارداری برای محصولات لاستیکی	DIN 9088
آزمون انبساط و کشش در الاستومرها	DIN 53504
آزمون سختی	DIN 53505
آزمون پارگی (گسیختگی) در نمونه بریده شده لاستیک	DIN 53507
آزمون عمر مصنوعی لاستیک های نرم	DIN 53508
آزمون عمر لاستیک خام در برابر ازون	DIN 53509
آزمون محاسبه ضربه و حالت ارتجاعی لاستیک ها	DIN 53512
تشخیص حالت کشسانی و فنریت در لاستیک و الاستومر ها	DIN 53513

آزمون پارگی لاستیک در حالت پیچش	DIN 53515
آزمون دوام لاستیک و الاستومرها در مقابل سایش	DIN 53516
محاسبه دقت فشردگی در الاستومر ها	DIN 53517
تعیین سختی در لاستیک و الاستومر های نرم (IRHD روش)	DIN 53519
تعیین تاثیر مایعات بخار و گاز بر روی لاستیک خام	DIN 53521
آزمون مقاومت لاستیک و لاستومر در برابر شکست	DIN 53522
آزمون تولید گرما و میزان سایش در هنگام آزمون خستگی در الاستیک ها	DIN 53533
استاندارد مرجع لاستیک اکریلونیتریل بوتادین	DIN 53538
تعیین رفتار الاستومر ها در دمای پائین	DIN 53545
تعیین دمای شکست توسط تنش ( ضربه)	DIN 53456
آزمون تاثیر مایعات بر روی لاستیک ها	ASTM D 471
آزمون ضربه در الاستومر ها و پلاستیک ها	ASTM D 746
آزمون خواص لاستیک در حالت فشردگی و برش	ASTM D945
فهرست اسامی لاستیک ها	ASTM D1418
فهرست اختصاری لاستیک و پلاستیک	ASTM D1600
طبقه بندی محصولات لاستیکی مورد کاربرد در اتومبیل ها	ASTM D2000
ارزیابی کائوچوی طبیعی و تغییر رنگ در لاستیک ها	ASTM D3184
ارزیابی کائوچوی استایرن بوتادین	ASTM D3185
ارزیابی استایرن بوتادین مخلوط شده با دوده یا کربن	ASTM D3186
ارزیابی کائوچوی اکریلو نیتریل	ASTM D3187
جذب آب در لاستیک اسفنجی	ASTM D1056
ارزیابی کائوچوی بیوتیل	ASTM D3188
ارزیابی بوتادین رابر	ASTM D3189
ارزیابی کلروپرن	ASTM D3190
بررسی دوده در استایرن بوتادین رابر	ASTM D3191
بررسی دوده در کائوچوی طبیعی	ASTM D3192
ارزیابی کائوچوی ایزوپرن	ASTM D3404
برسی دوده و روغن در بوتادیتن	ASTM D3484
کائوچوی اتیلن پروپیلن مخلوط شده با دوده	ASTM D3568
کائوچوی اکریلونیتریل مخلوط شده با دوده	ASTM D3848
کائوچوی بوتیل برم و کلر دار	ASTM D3958
تعیین گرانروی در کائوچو ها	ASTM D1646
تعیین مشخصات پخت کائوچوها	ASTM D2084
سختی لاستیک	ASTM D 797
سختی لاستیک	ASTM D1415
سختگی لاستیک	ASTM D2240
دوام لاستیک در گرمادهی	ASTM D 573
دوام لاستیک در گرمادهی	ASTM D 865
مقاومت لاستیک در برابر مایعات	ASTM D 471
مقاومت در برابر ازون	ASTM D 518
مقاومت در برابر ازون	ASTM D1149
مقاومت در برابر نور	ASTM D 750
رشد ترک در لاستیک	ASTM D 813
خستگی در لاستیک	ASTM D 430
رشد برشی در لاستیک	ASTM D1052
آزمون سایش در لاستیک	ASTM D1630
آزمون سایش در لاستیک	ASTM D2228
اندازهگیری خواص کششی در دماهای بالا	ASTM D 412
مقاومت در لاستیک در برابر پارگی	ASTM D 624
تعیین دمای تبلوردر لاستیک	ASTM D 417
تعیین دمای تبدیل شیشه ای در لاستیک	ASTM D 418
چسبندکگی بین لاستیک و مواد فلزی	ISO 814
عمر لاستیک و مواد ترموپلاستیک الاستومر	ISO 188
آزمون ضربه ( روش چارپی)	ISO 179
نقطه شکست در لاستیک ها	ISO 812
مدول فشردگی در لاستیک ها	ISO7743
فشردگی لاستیک ها	ISO 815
خزش لاستیک ها	ISO12244
محاسبه استحکام ضربه ای ( روش ایزود )	ISO 180
مواد افزودنی در لاستیک	ISO11345
مقاومت الکتریکی لاستیک	ISO1853
تغییر طولی درلاستیک و مواد ترمو پلاستیک الاستومر	ISO12244
مقاومت لاستیک در برابر مایعات	ISO1817
مقاومت لاستیک در برابر ازون	ISO1431
استحکام پارگی در لاستیک ها	ISO 34
آزمون کششی در لاستیک و مواد ترمو پلاستیک الاستومر	ISO12244

انواع لاستیک ها و خواص و کاربرد ها

مجتبی عسکری — Fri, 07 Aug 2009 21:00:52 GMT

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

استاندارد آزمون	مقدار	واحد	خواص
STD 1024, 1221(ISO 37)	3.5 – 7.0	Mpa	استحکام کششی
STD 1024, 2112(ISO 48)	60 – 90 ± 5	IRH	سختی
STD 1024, 2112(ISO 48)	100 – 300	%	تغییر طول تا شکست
STD 1027, 3113	3	-	مقاومت در برابر آب و هوا
-	0.95	-	چگالی
-	500	CP	گرانروی
-	-	سفید	رنگ
STD 1024,3715	60 – 90	N/2.5 mm	حداقل مقاومت پارگی
STD 1024, 1116	50	%	حداکثر فشردگی در 22 ساعت و دمای 70 درجه سانتی گراد

ایزوپرن ISOPRENE RUBBER (IR)

(1) استاندارد مرجع : ASTM D 1418, ISO 1629

(2) نام تجاری : Trans- PIP-Natsyn-Ameripol SN

(3) کاربرد : تایر اتومبیل، نوار نقاله، قطعات ضربه گیر، لوله مصرفی در بیمارستان ها، پاپوش و وا شر مدور

(4) مزایا بر حسب اولویت ها

مقاومت در برابر آب	مقاومت در برابر رشد برشی
مقاومت در برابر ضربه	جهندگی و استحکام کششی مناسب
مقاومت سایشی مطلوب	انعطاف پذیری در دمای پائین
مقاومت در برابر پارگی	مقاومت در برابر الکل و اسید
مقاومت دربرابر هوازدگی	مقاومت در برابر اکسیداسیون
مقاومت در برابر بازها	مقاومت دربرابر روغن های گیاهی و حیوانی
مانایی فشاری	مقاومت در برابر ترکزایی خمشی
بی بویی

(5) معایب و محدودیت ها

مقاومت کم در برابر نور خورشید	تاخیر دهندگی کم اشتعال
مقاومت کم در برابر ازون	مقاومت کم در برابر روغن ها
مقاومت گرمایی کم	مقاومت پائین در برابر حلالهای غیر قطبی

(6) ملاحظات :

این لاستیک ترکیب شیمیایی شبیه کائوچوی طبیعی دارد ، در برابر هوا مقاوم تر از NR است و از نظر استحکام کششی، مقاومت پارگی، مانایی فشاری پائین تر از NR است.

مشخصات ویژه IR

استاندارد آزمون	مقدار	واحد	خواص
-	0.94	-	چگالی
-	200	cp	ویسکوزیته
-	-	سفید	رنگ

لاستیک استایرن بوتادین SBR(Styrene Butadiene)

(1) استاندارد مرجع ک ASTM D 1418, ISO 1629

(2) نام تجاری : Copo-Carbomix-Baytown-Ameripol-Asrc Philprene-Krynol-Krymix-Krylene-(FRS-Centro)-Synpol-Pliofrex

(3) کاربرد : روکش کابل و سیم، نوار نقاله، تایر اتومبیل، لوله، محصولات ابر مانند و اسفنجی

(4) مزایا بر حسب اولویت :

مقاومت در برابر آب	مقاومت در برابر سایش
جهندگی	انعطاف پذیری در دمای پائین
مقاومت در برابر ترکزایی خمشی	مانایی فشاری
استحکام کششی	مقاومت در بربر رشد برشی
مقاومت در برابر اکسیداسیون	مقاومت در برابر الکل و اسید
مقاومت در برابر گرما	مقاومت در برابر هوازدگی
ناتراوایی	مقاومت در برابر نور خورشید
مقاومت در برابر ضربه

(5) معایب : محدودیت ها

- مقاومت کم در برابر ازون

- تاخیر دهندگی اشتعال ندارد

- مقاومت کم در برابر بنزین و روغن

- مقاومت کم در برابر حلالهای هیدروکربنی

(6) ملاحظات :

این پلیمر به عنوان پلیمر همه منظوره تعریف می شود. که در دنیا بالا ترین مصرف را نیز دارد و با توجه به اینکه بسیار ارزان است به عنوان ارزانترین لاستیک از حجم تولید بالایی برخوردار است.

از خواص فیزیکی ضعیف تری نسبت به لاستیک طبیعی برخوردار است. مقاومت بیشتری در برابر گرما و ترکزایی خمشی از خود در قیاس با NR نشان می دهد.

بوتادین رابر (Pplybutadiene rubber) پلی بوتادین

(1) استاندارد مرجع : ASTM D 1418, ISO 1629

(2) نام تجاری : (CISDENE)-(Buden Cisu)-(Ameripol CB)-(Trans-4)-(Taktene)-(Synpol-BR)-(Diene Duragen)

(3) کاربرد : ساخت تایر اتومبیل، تسمه و نوار نقاله و مصنوعات اسفنجی و ابری

(4) مزایا بر حسب اولویت ها

مقاومت در برابر آب	مقاومت در برابر ترکزایی خمشی
جهندگی	مقاومت در برابر هوازدگی
مقاومت سایشی	مقاومت در برابر نور خورشید
انعطاف پذیری در دمای پائین	مانایی فشاری
مقاومت در برابر پارگی	ناتراوایی در برابر گازها
مقاومت در برابر ضربه	مقاومت در برابر رشد برشی
مقاومت در برابر الکل ها	مقاومت در برابر روغن های گیاهی و حیوانی
مقاومت در برابر اسید ها	مقاومت در برابر بازها
مقاومت در برابراکسیداسیون

(5) معایب و محدودیت ها

مقاومت گرمایی کم	تاخیر دهندگی اشتعال ندارد
مقاومت کم در برابر روغن و بنزین	فرایند پذیری نامطلوب
مقاومت کم در برابر ازون

(6) ملاحظات :این لاستیک دارای خواص مشابه با کائوچوی طبیعی NR ، ایزوپرن و SBR دارد و دارای پائین ترین دمای تبدیل شیشه ای است ( بجز سیلیکون ها) و در دماهای پائین حتی تا 60- درجه عملکرد مناسبی از خود نشان می دهد و به همین منظور برای به دست آوردن خواص مطلوب عمدتا به صورت آلیاژ با دیگر لاستیک ها به کار می رود. به عنوان مثال مخلوط BR, SBR در لاستیک ترکیب مناسب است که امروز مورد استفاده قرار می کیرد BR به خاطر مقاومت پارگی و ترکزایی و SBR به منظور بهینه کردن اصطکاک در تایر.

(7) مشخصات ویژه لاستیک BR

استاندارد روش آزمون	مقدار	واحد	خواص
ISO 37	600-700	%	ازدیاد طول
ISO 48	60-65	Shore A	سختی
ISO 37	175-200	Kg/cm²	مقاومت کششی
-	0.94	-	چگالی نسبی

نئوپرن – پلی کلروپرن

(1) استاندارد مرجع : ASTM D 1418- ISO 1629

(2) نام تجاری : BUTUCOLOR-Bayprene

(3) کاربرد : مصنوعات لاستیک و فلز، نوار نقاله، روکش سیم و کابل، پاشنه کفش، واشر، روکش مبلمان، لاستیک دور شیشه، کمربند ایمنی، قطعات ضربه گیر، شیلنگ، تسمه های V شکل و قطعات اتومبیل

(4) مزایا بر حسب اولویت

چسبندگی عالی به الیاف و فلزات	تاخیر دهندگی اشتعال
مقاومت در برابر شرایط جوی	مقاومت در برابر ترکزایی خمشی
مقاومت در برابر بازها	مقاومت در برابر رشد برشی
مقاومت در برابر اکسیداسیون	مقاومت گرمایی
مقاومت دربرابر نور خورشید	ناتراوایی در برابر گازها
مقاومت سایشی	مانایی فشاری
جهندگی	مقاومت در برابر روغن و بنزین
مقاومت در برابر الکل ها	قدرت پارگی
مقاومت در برابر ضربه

(5) معایب و محدودیت ها

قیمت بالا	مقاومت کم در برابر حلالهای اکسیژن دار
مقاومت کم در برابر سرما	انعطاف پذیری کم در دماهای پائین

( 6 ) ملاحظات :

این پلیمر لاستیکی است همه منظوره و عالی و توازنی ایده آل در خواص و پاره ای از محدودیت های عملی :

در حالت کلی نئوپرن با مصرف عام به صورت :

الف ) اصلاح شده با گوگرد : در جهت افزایش استحکام در برابر پارگی و جهندگی بالاتر

ب ) اصلاح شده با مرکاپتان : در جهت مقاومت در برابر گرما و مانایی فشاری بالا

(7 ) مشخصات ویژه لاستیک نئوپرن :

استاندارد روش آزمون	مقدار	واحد	خواص
ISO 48	70 ± 5	Shore A	سختی
STD 1026,3322,(ASTM D1056)	5	%	جذب آّب
STD 1027,3231(ISO 1431)	20	%	حداقل مقاومت ازونی در 72 ساعت
STD 1026,8131(ASTM D 1148)	1	-	حداکثر آلودگی
-	1.23	-	چگالی

اتیلن – پروپیلن – دی ان منومر(Ethylene – Propylene – Diene ) EPDM – EPM – EPT

(1) استاندارد مرجع : ASTM D 1418, ISO 1620

(2) نام تجاری : Vistalon- Riyalen-Nordel-Epsyn-Epdyn-Epcar

(3) کاربرد : تایر اتومبیل، روکش سیم و کابل، موکت و فرش ماشینی، روکش پارچه، شیلنگ بخارو قطعات ماشینهای شوینده

(4) مزایا بر حسب اولویت ها

مقاومت در برابر ازون	مقاومت در برابر حلالهای گیاهی
مقاومت در برابر هوازدگی	مقاومت در برابر اسید ها
مقاومت در برابر آب و بخار	مقاومت در برابر ضربه
مقاومت در برابر نور خورشید	مقاومت در برابر رشد برشی
مقاومت در برابر سایش	مقاومت در برابر ترکزایی خمشی
مقاومت در برابر اکسیداسیون	مانایی فشاری
انعطاف پذیری در دمای پائین	جهندگی عالی
مقاومت گرمایی	قدرت پارگی مناسب
مقاومت در برابر بازها	مقاومت در برابر الکل
مقاومت در برابر حلالهای اکسیژن دار	ناتراوایی در مقابل گازها

(5) معایب و محدودیت ها :

تاخیر دهندگی اشتعال ندارد	چسبندگی ضعیف به الیاف و فلزات
مقاومت در برابر روغن و بنزین	خاصیت آپارات نمودن ( وصله پذیری ) ضعیف دارد.
مقاومت ضعیف در برابر حلالهای هیدروکربنی

(6) ملاحظات :

- غیر از مواردی که نیاز به مقامت در برابر روغن و حلالهای هیدروکربنی وجود دارد EPDM می تواند در محدوده ی وسیعی از محصولات لاستیکی به مصرف برسد.

- به علت مقاومت بالا این لاستیک در برابر ازون و نور خورشید و شرایط سخت جوی EPDM لاستیک ایده الی برای مصارف خارجی و در تماس با هوا می باشد.

- از لحاظ جسبندگی به الیاف بعد از کلروبوتیل رده دوم چسبندگی را به خود اختصاص داده است.

لاستیک نیتریل : (Acrylonitril Butadiene Rubber) NBR

(1) استاندارد مرجع : ASTM D 1418, ISO 1629

(2) نام تجاری : Nysyn, Hycar, (Fr-N), Elaprim, Chemivic,Chemigum, BUTACRIL, butaperene, Breon Nipol, Tylac, Perbunan, Paracriloze, PARACRIL, Nysynblak

(3) کاربرد :

واشر های آ ب بندی، لوله ها، چرم مصنوعی، پوشش نخ و پارچه، شیلنگ روغن و گازوئیل، شیلنگ هیدرولیک

(4) مزایا بر حسب اولویت ها

مقاومت در برابرآب	مقاومت در برابر اسید ها
مقاومت در برابرسیالات هیدرولیکی	مقاومت در برابر اکسیداسیون
گستره وسیع دمای کاربردی از 50- تا 150 درجه سانتیگراد.	مقاومت در برابر هوازدگی
مقاومت سایشی	انعطاف پذیری در دمای پائین
مقاومت در برابر روغن و بنزین	جهندگی
مقاومت در برابر روغن های حیوانی و گیاهی	قدرت پارگی
مقاومت در برابر بازها	قدرت ضربه ای مطلوب
مقاومت گرمایی	مقاومت در برابر الکل ها
مانایی فشاری خوب	مقاومت در برابر ترک زایی خمشی
ناتراوایی در برابر گازها	مقاومت در برابر حلالهای هیدروکربنی آروماتیک
مقاومت در برابر رشد برشی

(5) معایب و محدودیت ها :

مقاومت کم در برابر نور خورشید	مقاومت کم در برابر حلالهای اکسیژن دار
عدم تاخیر اندازی اشتعال	مقاوت در برابر فرسودگی کم
مقاومت کم در برابر ازون

(6) ملاحظات :

- این لاستیک بالاترین حجم تولید لاستیک های مقاوم در برابر روغن را دارد.

- عملکرد ضعیفی نسبت به نئوپرن در مقابل شرایط جوی و ازون و نور خورشید دارد.

- هنگامی که نیتریل با رزین های PVC اصلاح می شود مقاومت آن در برابر شرایط جوی و اوزون افزایش می یابد بدون آنکه خواص مقاومتی آن در برابر روغن افت پیدا کند.

- آلیاژ NBR+PVC در مجموع مشابه با نئوپرن است فقط چسبندگی به الیاف و فلزات در آن کمتر است.

- نیتریل های کربوکسیل شده عمدتا چقرمه و مقاوم تر از نیتریل های معمولی در برابر پارگی و سایش می باشند اما انعطاف پذیری و جهندگی کمتری در دمای پائین از خود نشان می دهند.

(7) مشخصات ویژه لاستیک NBR

استاندارد روش آزمون	مقدار	واحد	خواص
STDB 1024,3115(ISO 48)	40±5-90±5	IRH	سختی
STD 1024,2121(ISO 37)	10.5	Mpa	حداقل استحکام کششی
STD 1024, 3715(ISO 34)	60-90	N/mm	حداقل مقاومت پارگی
STD 1024, 1526	300-600	Kpa	مدول برشی
STD 1027,3231	10	%	مقاومت در برابر ازون در 96 ساعت
STD 1027,6131	0-15	%	مقاومت در برابر مایعات در دمای 100 درجه و زمان 72 ساعت
STD1024,3216(ISO 2921)	25- تا 20-	سانتیگراد	حداکثر سرمای سفت شدن
STD 1024.1122(ISO 12244)	20	%	حداکثر خزش
STD 1024,2121(ISO 37)	150-400	%	حداقل تغییر طولی تا شکست
-	450-900	Kpa	مدول تراکمی
-	1.00	-	چگالی

لاستیک بیوتیل (IIR)

(1) استاندارد مرجع ASTM D 1418, ISO 1629

(2) نام تجاری : بوکار (Bucar)

(3) کاربرد : ساخت تیوب داخل تایر – سیم های الکتریکی – قطعات ضربه گیر

(4) مزایا بر حسب اولویت ها :

مقاومت در برابر اکسیداسیون	مقاومت در برابر حلالهای اکسیژن دار
مقاومت در برابر هوازدگی	مقاومت در برابر اسید ها
مقاومت در برابر نورخورشید	مقاومت در برابر روغن های گیاهی و حیوانی
مقاومت در برابر اوزون و گرما	مقاوم در برابر ترکزایی خمشی
مقاومت در برابر آب و بخار	مقاومت در برابر پارگی
مقاومت در برابر رشد برشی	مقاومت مناسب سایشی
ناتراوایی در برابر گازها	مقاومت در برابر ضربه
جذب بالای انرژی	مقاومت در برابر الکل ها
مقاومت در برابر گازها	انعطاف پذیری در دمای پائین

(5) معایب و محدودیت ها

مانایی فشاری بالا	جهندگی کم
مقاومت کم در برابر روغن و بنزین	خزش در حالت سردی
مقاومت کم در برابر حلالهای هیدروکربنی آروماتیک	خاصیت ارتجاعی بسیار ضعیف
تاخیر دهندگی اشتعال	عدم سازگاری با سایر الاستومر ها
فرایند پذیری متوسط

(6) ملاحظات :

- از نظر شیمیایی مخالف لاستیک طبیعی است.

- مقاومت مناسب در برابر مواد شیمیایی خورنده دارد.

- خواص فراورش متوسط دارد.

- مستعد برای آلودگی است.

- آلودگی باعث پخت نا مناسب و کاهش خواص فیزیکی بوتیل می شود.

- مشتقات کلر و برم دار این لاستیک نسبت به آلودگی کمتر مستعد هستند.

(7) مشخصات ویژه لاستیک IIR

استاندارد روش آزمون	مقدار	واحد	خواص
STD 1024,3115(ISO 48)	40-70±5	IRH	سختی
STD 1024,3715(ISO 34)	60-90	N/2.5mm	حداقل مقاومت پارگی
STD 1024,1122	300-400	%	حداقل تغییر طول تا شکست
STD 1024,1122(ISO12244)	6-10	%	حداکثر کشش
STD 1027,3231(ISO1431)	80	%	حداقل مقاومت در برابر ازون در 96 ساعت
STD 1024,1536	150-600	Kpa	مدول برشی
STD 1024,1531(ISO 7743)	500-1700	Kpa	مدول تراکمی
STD 1024,1122(ISO 12244)	10	%	حداکثر خزش
STD 1024,1531(ISO 7743)	500-1700	Kpa	مدول تراکمی
-	0.92	-	چگالی

(8) ملاحظات :

- لاستیک پلی آکریلات Acrylate Rubber ACM

- استاندارد مرجع : ASTM D 1418,ISO 1629

- نام تجاری : Thiacril-Cyanacryl-Acrylon

- کاربرد : ساخت لوله ها، واشرها، نوارها و پوشش مخازن مجاور روغن و حلالهای نفتی در فشار و گرمای بالا ( باخواص تحملی بهتری نسبت به NBR

- مزایا :

- مقاومت در برابر اکسیداسیون	- مانایی فشاری
- مقاومت در برابر هوازدگی	- مقاومت در برابر روغن و بنزین
- مقاومت در برابر نور خورشید	- جهندگی مناسب
- مقاومت گرمایی	- ناتراوایی در برابر گازها
- مقاومت در برابر حلالهای هیدرکربنی	- مقاومت سایشی مناسب
- مقاومت در برابر ازون	- مقاومت در برابر رشد برشی
- مقاومت در برابر روغن های گیاهی و حیوانی	-

- معایب و محدودیت ها

- مقاومت کم در برابر آب و بخار	- تاخیر دهندگی اشتعال ندارد
- انعطاف پذیری محدود در دمای پائین	- مقاومت کم در برابر ضربه
- مقاومت کم در برابر پارگی	- مقاومت کم در برابر الکل ها و بازها
- مقاومت کم در برابر حلالهای هیدروکربنی	- مقاومت کم در برابر حلالهای اکسیژن دار

- ملاحظات :

- مقاومت گرمایی آکریلیک از هر لاستیک دیگری بجز سیلیکون ها و فلئورو کربن ها بهتر است.

- این لاستیک در هوا و هم در روغن برای زمان های طولانی بدون افت خواص فیزیکی کار می کند.

- پخت تکمیلی برای رسیدن به بهترین خواص برای این نوع لاستیک ضروری است.

- به کارگیری این نوع لاستیک در دمای پائین تنها در محدوده تا برودت 30- درجه سانتیگراد میسر است.

- مقاومت در برابر گرما ار 25- درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد دارد.

- استحکام و دوام زیاد دارد.

- گستره ستی : Shore A90 – 40

- چگالی نسبی : 1.09

- استحکام کششی :Psi 2000

- لاستیک هایپالون – پلی اتیلن کلرو سولفن دار (Chlorosulphonated-Polyethylene) CSM

- استاندارد مرجع : ASTM D 1418,ISO 1620

- نام تجاری : Hypalon

- کاربرد : روکش شمع، سیم کویل، روکش پارچه و سیم، روکش سقف، لوله و نقاله انتقال مواد شیمیایی گرم، لباس ضد آتش، شیلنگ های ضد اسید، پوشش داخلی مخازن شیمیایی، واشر ها

- مزایا بر حسب اولویت :

- مقاوم در برابر اکسیداسیون	- مقاومت در برابر ضربه
- مقاوم در برابرازون	- مقاومت در برابر رشد برشی
- مقاوم در برابر هوازدگی	- مقاومت در برابر روغن های گیاهی و حیوانی
- مقاومت سایشی مطلوب	- مقاومت در برابر پارگی
- مقاومت در برابر اسید والکل	- مقاومت در برابر روغن بنزین
- حفظ رنگ	- مقاومت در برابر حلالهای هیدروکربنی آلیفاتیک
- مقاومت در برابر آب	- مقاومت شیمیایی ممتاز
- تاخیر دهندگی اشتعال	- مقاومت در برابر بازها
- مقاومت گرمایی مطلوب	- مقاومت در برابر نور خورشید
- ناتراوایی در برابر گازها	- مقاومت در برابر ترکزایی و خمشی

- محدودیت ها :

- انعطاف پذیری محدود در دمای پائین	- مقاومت کم در برابر حلالهای اکسیژن دار
- مانایی فشاری پائین	- مقاومت کم در برابر هیدروکربن های آروماتیک
- جهندگی متوسط	-

- ملاحظات :

- هایپالون در بسیاری از خواص نزدیک به نئوپرن است.

- از نظر مقاومت در برابر اسیدها، حلالها، اوزون، اکسایش از نئوپرن برتر است.

- پایداری بهتری در حفظ رنگ نسبت به نئوپرن دارد.

- گستره سختی : 1.28- 1.12

- حد اکثر استحکام کششی : Psi 3000

The Tweel Airless Tire

مجتبی عسکری — Fri, 03 Jul 2009 18:19:05 GMT

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

یک تایر از چه اجزائی ساخته شده ؟

مجتبی عسکری — Fri, 03 Jul 2009 17:39:16 GMT

تایر و رابر :

مجتبی عسکری — Fri, 03 Jul 2009 16:42:38 GMT

ماده‌ای که درباره‌اش می‌خوانید، یکی از شگفت‌انگیزترین مواد جهان است!!!

مایعی چسبناک که ماده اولیه ترکیب بسیار عجیبی است: «لاستیک»! ماده‌ای که باعث می‌شود ما راحت‌تر بخوابیم، دوچرخه سوارها راحت‌تر حرکت کنند و در روزهای بارانی پاهایمان خیس نشود. می‌دانید چرا؟ چون از این ماده شگفت‌انگیز، تشک‌های مناسب برای خوابیدن، لاستیک دوچرخه و حتی کفش هم درست می‌کنند؛ ماده‌ای که در بادکنک، توپ تنیس و حتی نخ‌های ماهیگیری وجود دارد. یکی از جالب‌ترین حالت‌های این ماده را می‌توان در انواع کش دید. خاصیت ارتجاعی این ماده به شکلی است که تا اندازه‌ای کشیده می‌شود و بعد دوباره به حالت اولش برمی‌گردد.یافتن راز لاستیک و علت ویژگی عجیب جنس آن، بسیار منطقی و ساده است. مولکول‌های بسیار ریز لاستیک، که این ماده را تشکیل می‌دهند، به شکل زنجیری طولانی و مارپیچی درهم تنیده شده‌اند. وقتی تکه‌ کشی پلاستیکی را می‌کشیم، پیچ‌های مولکول‌های کش از هم باز می‌شوند، کش باز می‌شود و پس از رها کردن آن، دوباره به حالت اولیه‌اش باز می‌گردد.

ذره‌های لاتکس در شیره بسیاری از گیاهان وجود دارد؛ اما بیش از همه در شیره درخت کائوچو یافت می‌شود. این درخت، گیاهی گرمسیری است که اصلیت آن به کشور برزیل تعلق دارد. «کائوچو» نام دیگر لاتکس است. این واژه از عبارتی سرخ‌پوستی گرفته شده است. «کاوو- او- چو» به زبان سرخ‌پوستان آمریکای مرکز یعنی «اشک‌های درخت».لارنس تامبا، هر روز باید با چاقو به تنه بیش از 600 درخت کائوچو ضربه بزند. شیره درخت طعمی ترش دارد و مانند شیر فاسد شده بوی بدی می‌دهد. پس از خارج شدن شیره‌ها از درخت‌ها، کارگرها آن را جمع‌ می‌کنند. صمغ خشک شده ابتدا شسته و سپس به قطعات ریزتر خرد می‌شود؛ هر چقدر خردتر شود،‌ بهتر است. شیوه نگه‌داری این ماده اولیه تا سال‌ها معمای پژوهشگران بود. ماده خام لاتکس خیلی زود کهنه و خراب می‌شود. در آغاز قرن 19 میلادی، تلاش شد تا از پارچه‌ای که روی آن به وسیله لاتکس پوشانده شده بود، جلیقه نجات بسازند. نتیجه آزمایش یک شکست بزرگ بود. ماده لاتکس زیر نور آفتاب ذوب شد و به درون آب ریخت.

«چارلز گودیر» در سال 1839 این مشکل را حل کرد. او تکه‌ای کائوچو را با گوگرد ترکیب کرد و روی آتش گرفت تا گرم شود. توده زغال شده بوی وحشتناکی داشت، اما دیگر حالت چسبناکی نداشت و شکلش براثر گرما یا سرما تغییر نمی‌کرد؛ این لحظه تولد پلاستیک بود. از آن زمان تاکنون پژوهشگران با انجام آزمایش‌های مختلف، ترکیب‌های متفاوتی از پلاستیک ساخته‌اند که روز به روز مقاوم‌تر شده است.

(منبع:موسسه همشهری)

از شکاف‌های روی تنه درخت‌ها، شیره درخت به درون کاسه‌های کوچکی می‌ریزد

بزرگان صنعت تایر و رابر

چارلز گودیر :

مبتکر و محقق آمریکائی که در سال 1843 پدیده ولکانیزاسیون را کشف کرد و تحول چشمگیری را در صنعت لاستیک پی ریزی نمود.

به پاس خدمات نامبرده یکی از بزرگرین شرکت های تایر سازی دنیا به نام وی نامگزاری شده است.

توماس هنکوک :

پژوهشگر و مبتکر انگلیسی که روش شکستن زنجیر های ملکولی کائوچو را با استفاده از غلطک های فلزی ابداع نمود و ایده ساخت ماشین های پوشش نخ با لاستیک یا کلندر را مطرح نمود. به پاس خدمات ارزنده وی در صنعت تایر و رابر اکنون یکی از شرکت های تایر سازی بزرگ کره به نام ایشان می باشد.

رابرت ویلیام تامسون :

مهندس انگلیسی که برای اولین بار در سال 1845 اختراع تایر های بادی را به ثبت رساند ولی روش او مورد توجه قرار نگرفت.

جان بوید دانلوپ :

دامپزشک اسکاتلندی که اختراع تایر های لاستیکی توپر و همچنین امتیاز بهبود کارایی تایر های بادی دوچرخه و سه چرخه به نام او ثبت شده است. روش او در زمان حیاتش مورد توجه قرار گرفت و تایر های ابداعی او در دوچرخه های مسابقه ای مورد استفاده قرار گرفت .

جوزفی باتیستا پیرلی :

ریاضی دان و کارافرین نمونه ایتالیایی که در سال 1882 صنعت لاستیک را در کشوذر ایتالیا ی ریزی کرد و ابداع شلنگ های لاستیکی و افزودن دوده به لاستیک جهت استحکام تایر به او نسبت داده می شود.شرکت پیرلی در توسعه تایر های رادیال نقش چشمگیری ایفا کرده است.

بنیامین فرانکلین گودریچ :

پزشگ و کارافرین آمریکایی ک اولین کارخانه تولید تایر های باری را در سال 1880 میلادی در آمریکا تاسیس نمود و به پیشفت صنعت تایر کمک فراوان نمود، در شرکت بی اف گودریچ ابتکار و ابداعات زیادی در رابطه با توسعه و تکامل تایر های بادی تحت مدیریت آقای گودریچ انجام گرفت که می توان به شاخص تین این فعالیت ها یعنی ساخت تایر های تیوبلس ، ساخت تایرهای بادی با استفاده از کائچوی مصنوعی ، ساخت تایر های بایاس تیوب دار و ساخت تایر با نخ های نایلونی اشاره نمود.

هاروی ساموئل فایرستون :

کارافرین امریکایی که با تاسیس یک کارخانه تایر سازی به تولید تایر های درشکه مبادرت نمود و اولین تایر خودروهای سواری شرکت فورد را تولید نمود.

آندره و ادوارد میشلن :

مبتکرین و کارافرینان فرانسوی که در فرانسه کارخانه لاستیک سازی تاسیس نمودند و امتیاز تایر های بادی قابل جدا شدن از رینگ به نام آنها ثبت شده است برادران میشلن برای اولین بار تایر های باذی را در اتومبیل های قدیم به کار گرفتند، شرکت میشلن نیز تحت مدیریت برادران میشلن به پیشرفت صنعت تایر کمک های شایانی نمودند، که مهمترین آن ابداع تایر های رادیال می باشد. همچنین شرکت مزبور تایر های سبز ، تایر های پنچری رو به نام (pax) و چرخ تایر را ابداع نموده که ممکن است روزی جایگزین تایر های بادی امروزی گردد.

پیامک وبلاگ

مجتبی عسکری — Sat, 20 Jun 2009 16:17:52 GMT

تنها کسانی آسایش و راحتی را تجربه می کنند که هنر زندگی در بی آرزوئی را یاد گرفته باشند