لوگوي من

لوگو دوستان

آمار مستر.پوريا

امکانات

اسپانسر

لاستیک پلاستیک و کامپوزیت و کاربرد آن در صنایع و خودرو سازی 

صنعت پلاستيک ها با توجه به ارتباط شديد آن با صنعت نفت از اهميت زيادي برخوردار است.

در حقيقت به نوعي مي توان عنوان کرد که اگر نفت نباشد قادر به توليد پلاستيک ها نيستيم. تا اواسط دهه 1950 منبع اصلي ماده اوليه براي صنعت پلاستيک در اروپا زغال سنگ بود که در اين راستا قطران زغال سنگ, کک,گاز زغال سنگ و آمونياک قطران زغال سنگ منبعي براي مواد شيميايي آروماتيک مانند بنزن,تولوئن فنول,نفتالين, و محطولات وابسته بود که در نهايت به توليد پلاستيک هاي مهمي نظير رزين هاي پلي استيرن ونايلون ها منتهي مي شد.

توسعه صنعت پتروشيمي احتمالا بزرگترين عامل منحصربه فرد در رشد پلاستيک است به همين دليل صنعب پتروشيمي از طريق توليد پلاستيک ها به طور محسوس و از جنبه هاي مختلف در زندگي روزمره ي ما نمايان است.

از لحاظ تاريخي صنعت پلاستيک از شدت رشد بسيار سريعي برخوردار بوده است. اگر چه پلاستيک هاي مصنوعي از اواخر قرن نوزدهم به گسترده به بازار نفوذ پيدا کرده اند. ولي درحقيقت اين صنعت با پايان جنگ جهاني دوم و ورود مواد اوليه پتروشيميايي نسبتا ارزان به بازار رشد کرد و ما را به عصر کنوني مي توان به عصر پلاستيک ها نام داد؛ رهنمون ساخت و سرعت رشد اين صنعت بيشتر از صنايع ديگر مي باشد. که اين امر خود به خاطر مزاياي فناوري هاي جديد ودخالت دادن پارامتر هاي اقتصادي در جايگزين کردن پلاستيک ها بجاي موادي مانند فلز, شيشه, چوب, سراميک و... است. به عنوان مثال ميتوان از جايگذين يک لوله ي پلاستيکي بخاطر قيمت وسهولت نصب و اتصال آن در قياس با نمونه ي فلزي آن نام برد. در حال حاضربا توجه به پيشرفت هاي جديد در صنايع خودرو سازي و يا لوازم خانگي قطعات پلاستيکي به خاطر کاهش وزن و افزايش بازدهي سوخت جايگزين بسيار مناسبي براي قطعات فلزي در اين دسته از توليدات شده اند از مثال هاي متعدد ديگري که در تصديق اين امر ميتوان اشاره کرد اين است که امروزه از انواع پلاستيک هاي پليمري در بازار در حدود 70 % آنها مختص به چهار گروه PVC,PE,PP,PSمي باشد.

براي توليد اين چهار زمينه ي کالايي رقابت زيادي بين شرکت هاي شيميايي :"داو-بي اف گودريچ-فيليپس-يونيون کار بايد-و پونت-مونسانتو-اکسون" از اهميت خاصي برخوردار است که با توجه به قيمت کالاهاي پلاستيکي عرضه شده به بازار رقابت شديدي بين توليد کنندگان وجود دارد. در مواردي نيز پلاستيک هاي خاصي فقط توسط يک يا دو توليد کننده توليد مي شود و جنبه ي رقابتي از بين مي رود.

تقسيم بندي پلاستيک ها بر اساس بنيان اصلي:

1-طبيعي

2-نيمه مصنوعي

3-پلاستيک هاي مصنوعي يا صنعتي

در مورد پلاستيک هاي طبيعي ميتوان به موادي چون رزين ها-بيومين ومثلاک اشاره کرد در مورد پلاستيک هاي نيمه مصنوعيبه ماده اي چون گازئين که ريشه ي اصلي آن شير مي باشد اشاره مي شود که در ساخت" دسته ي برس, دکمه و چسب چوب "کاربرد دارد.

اما پلاستيک هاي صنعتي که کاربرد فراواني پيدا کرده اند قطعات فراواني مثل چرخ دنده ها قطعات تلفن را شامل مي شوند که ريشه اصلي آنها زغال سنگ مي باشد از جمله اين مواد فرم آلدئيد – اوره فرم آلدئيد و فلوئور کربن مي باشد.

اولين بار در سال 1862 برادران هايت موفق به توليد سلولوئيد شدند و در حدود 40 سال بعد شخصي به نام باکلند موفق به توليد باکليت شد و در حد فاصل سالهاي 1921 تا 1928 بعضي از نايلونها و همچنين اوره – فرمالدهيد و غيره به بازار عرضه شد در سال 1934 پلي وينين کلريد در ميزان تجاري جهت ساخت محصولات مختلف روانه بازار شد.

اما مهمترين دوره پيشرفت پلاستيکها در دهه 1950 تا 1960 اتفاق افتاد که در آن زمان دوران اختراع و توليد انواع مختلف پلاستيکها خواص و کاربردهاي متنوع نقطه عطفي در اين صنعت نام گرفت.

در اين زمانها دانشمندان چون زيگلر از آلمان و يا ناتا از ايتاليا اصول و روشهاي پليمراسيون را روشن کردند و باعث پيدايش تکنولوژي نويني در جهت ساخت پليمرهايي مختلفي همچون پلي اتيلن ها , پلي پروپيلن ها , پلي اترها و اپوکسي ها و ... شدند.

همانگونه که در قبل از اين ذکر شد بيشترين مصرف پلاستيک ها درست پس از جنگ جهاني دوم به عنوان جايگزين ارزان قيمت مواد مرسوم و رايج شکل گرفت اما حتي امروز نيز تصور عمومي از صنعت پلاستيک به طور کامل شفاف و مثبت نيست . سهم قابل توجه پلاستيک ها در ارتقاء سطح استاندارد کيفي زندگي تبيين نشده است . با اين حال در بسياري از زمينه ها مواد پلاستيکي مدتي است که جايگاه مناسب خود را در بازار يافته اند که از جمله آنها مي توان به صنعت برق اشاره کرد که ترکيب خواص عالي عايق بودن و چقرمگي ، دوام و دير سوز بودن به انواع مختلف دو شاخه سر پيچ لامپ و عايق سيم ها و کابل ها منتهي شده است .

که در بسياري از اين قطعات وزن قطعه پلاستيکي بسيار کم بوده و هست حتي به طوري که اظهار شده است در يک خودرو کوچک اروپايي در حدود 450 قطعه مختلف از يک پلاستيک نوع پلي استال بکار گرفته شده است که مجموع وزن آنها از يک کيلوگرم فراتر نرفته است .

صرف نظر از قيمت نفت اين عوامل به ميزان زيادي نشان مي دهد که صنعت پلاستيک يک صنعت تکامل يافته است که رشد آينده زيادي به وضعيت اقتصادي جهان دارد . و با توجه به اينکه هزينه تبديل نفت به مواد پلاستيکي و هزينه هاي حمل و نقل و فرايند آنها کمتر از فعاليت هاي مشابه توسط مواد مرسوم است بنابر اين مشخص مي شود که قيمت پلاستيک ها با سرعتي کمتر از مواد مرسوم رقيب آنها افزايش مي يابد .

و اين گواهي دهنده افزايش اهميت پلاستيک ها در آينده است .

مشکلي که براي صنعت پلاستيک هم اکنون متصور است که در سال 1970 نيز آشکار شد . نگراني در مورد محيط زيست مي باشد . که نگاه کلي آن بر روي صنايع شيميايي و به منبع به بخشي از آن که مواد پلاستيکي هستند متمرکز است

تا جايي که امروز در ساخت يک هواپيماي مافوق صوت بيش از 5/2 تن قطعات پليمري ( مصنوعي ) مصرف مي شود .

يک گرما سخت مي تواند از طريق فرايند ايجاد پيوند هاي بين مولکولي کاملاً سفت و سخت شود . همچنين يک گرما سخت مي تواند داراي ماده اوليه سه عاملي مانند فنل يا دو عاملي مانند فرمالدئيد باشد که باري تشکيل سبکه ماکرو مولکولي واکنش بدهند .

گرما نرم ها نسبت به گرما سخت ها متفاوت بوده و مي توان آنها راپس از مصرف مجدداً ذوب نموده بدون اينکه تغيير پيدا کنند .

از جنبه تجارتي گرما نرم ها به دو دسته تقسيم مي شوند . سفت و انعطاف پذير که گرما نرم هاي انعطاف پذير مقادير کشيدگي طولي نسبتاً زيادي در نقطه پارگي دارند ( تا حدود 500 در صد ) مثل پلي اتيلن و پلي وينيل کلرايد . با اين وجود بعضي از گرما نرم ها مي تواند تا حد بعضي از الاسترمر ها کشيدگي طولي نشان دهند . ولي کاملاً با آنها تفاوت دارند که مهمترين وجه آن گرما نرم کشيده مي شود و رها مي شود به حالت اوليه خود بر نمي گردد .

مساحت زير نمودار نشانگر تقريبي ظرفيت جذب انرژي گرم نرم قبل از پاره شدن است که هر چه ظرفيت فوق بزرگتر باشد . مقاومت ضربه اي بيشتر و گرما نرم سفت تر خواهد بود .

يک رزين پلاستيکي قبل از اينکه تحت عمليات قالب گيري و يا اکستروژن قرار گيرد و به محصول نهايي تبديل شود به انواع افزودني ها و يا اجزاء آميزه کاري آميخته مي شود .

که ترکيب هر يک از اين اجزاء به منزله افزايش يک خصوصيت ويژه در محصول نهايي است .

خواص ويژه مي تواند مواردي همچون – پايداري در مقابل اکسيد کننده ها – مقاومت ضربه اي استحکام بيشتر – افزايش يا کاهش طولي – کاهش هزينه سهولت اکسترود – مقاومت در مقابل اشتغال پذيري – و يا در زرين گرم سخت استفاده از سخت کننده جهت سفت کردن رزين باشد .

هنر يک آميزه کار حرفه اي آن است که بداند چگونه به نحو موثري از اجزاء آميزه کاري استفاده کند تا مجموعه اي از خواص مطلوب را در محصول نهايي با کمترين هزينه ممکن فراهم سازد. در آميزه کاري يک کامپوزيت جزءاصلي و مهم پليمر پايه است که به دو گروه پلاستيک هاي کالايي ( PP-PS-PVC-PE ) و گروه پلاستيک شبه کالايي ( PET-MMA-ABS و سلولزها) تقسيم مي شوند. که بخاطر خصوصيات هر کدام از آنها ممکن است با قيمت بالا عرضه شوند مثل ABS بخاطر استحکام ضربه اي بالا يا MMA به لحاظ شفافيت و خواص نوري.

1-ويسکوزيته مذاب: که اين خاصيت نحوه فرايند پليمر را مشخص مي کند. TFF ويسکوزيته مذاب بسيار بالايي دارد و نايلون ويسکوزيته مذاب پاييني دارد.

2-دماي قالب گيري: که عبارت است از حداقل دماي فرايند براي ويسکوزيته مذاب (تارسيدن به سطح مطلوب قالب گيري) در اين زمينه پلاستيک هاي مهندسي دماي بالايي نياز دارند و در عين حال پليمر PE دماي کمي نياز دارد تا به سطح مطلوب قالب گيري برسد.

3-سختي و انعطاف پذيري : PVC نرم نشده (هموپليمر) و پلي استرهاي گرما سخت بسيار سخت و چقرمه هستند. و پلاستيک هاي EVA و LDPE نرم شده بسيار انعطاف پذيرند.

4-استحکام : پلاستيک هاي مهندسي استحکام بالايي نياز دارند در حالي که پليمرهاي اولفيني ( PE و PP ) استحکام زيادي لازم ندارند.

5-سختي: گرما نرم هاي غالبا داراي سطح بسيار سختي هستند.

6-مقاومت خراشيدگي: گرما سخت هاي پلي استر و UF مقاومت خراشيدگي خوبي دارند و پلي استايرن ها عليرغم سختي بالا مقاومت خراشيدگي ضعيفي دارند.

7-براق بودن : استات سلولزها-پلي سولفون ها براق و سطحي شفاف دارند.

8-شفافيت : شفافيت پلاستيک با درصد انعکاس نور مشخص مي شود تعداد کمي از پلاستيک ها شفافيت خوبي دارند مثل MMA-PS و پلي کربنات ها.

9-مقاوم در برابر زرد شدن: پلي استايرن ها وقتي درمقابل نور قرار ميگيرند زرد مي شوند ولي پلي متيل متاکريلات ها در مقابل نور زرد شدن مقاوم هستند.

10-استحکام ضربه اي: پلي استايرن ها استحکام ضعيفي دارند و در عين حال پلاستيکي مثل ABS استحکام ضربه اي خوبي دارد با وجود اينکه سختي زيادي دارد.

از جمله خواص ويژه اي که مي توان براي پلاستيک ها متصور شد مي توان به موارد زير اشاره کرد.

11-مفتول پذيري

12-مقاومت شيميايي (در برابر اسيدها-بازها و...)

13-مقاومت در برابر روغن و چربي

14-مقاومت در برابر آلودگي

15-مقاومت خزشي

16-مقاومت شعله اي

17-مقاومت حرارتي

18-مقاومت جوي (آب وهوايي)

19-مقاومت در برابر اشعه ها و ماوراء بنفش

20-مقاومت شکست تنشي

21-ثابت دي الکتريک

22-استحکام دي الکتريک

23-مقاومت ويژه الکتريکي

24-جذاب آب

25-نفوذپذيري

26-انقباض قالبي

27-قابليت جوشکاري(پيوند دادن)

28-قيمت

با توجه به اينکه پلاستيک ماده اي است که ماهيتا نارسانا مي باشد. با روش آبکاري يک لايه رسانا(فلزي) روي جسم پلاستيکي رسوب داده مي شود.

امروزه استفاده از قطعات پلاستيکي آبکاري شده در صنايع مختلف گسترش چشمگيري يافته است از جمله صنايعي که اين قطعات در آنها به وفور يافت مي شود مي توان به صنايع اتوموبيل سازي، صنايع الکترونيک، صنايع توليد لوازم خانگي و توليد وسايل شخصي اشاره کرد.

به دلائل زير استفاده از پلاستيک و ابکاري آن براي ساخت قطعات مورد توجه قرار گرفته است.

1-آزادي بيشتر در طراحي و انتخاب قطعه

2-وزن کمتر در مقايسه با قطعات از جنس ديگر

3-حذف عمليات دوباره کاري مانند(پرداختکاري سطح)

4-قابليت انعطاف بيشتر در قياس با قطعات مشابه فلزي

5-هزينه کمتر

از روش هايي که امروز براي آبکاري قطعات پلاستيکي استفاده مي شود مي توان به دو روش 1-الکتروليتي 2-الکترولس اشاره کرد. بايد توجه داشت که بسياري از پلاستيک ها قابليت آبکاري دارند اما در عين حال قابليت و ميزان چسبندگي لايه آبکاري به آن دسته از پلاستيک هاي گفته مي شود که بعد از آبکاري چسبندگي مناسبي بين پوشش و قطعه پلاستيکي بوجود آيد.

پلاستيکهايي که آبکاري آنها ميسر مي باشد عبارتند از :

آلياژ ABS

پلي اتراترکتون ( Polyethere therkeetone )

بهر حال بهترين پلاستيکي که قابل آبکاري باشد بايد مخلوطي از پرکننده ها و رزين ها باشد و با مخلوطي از پليمرها و کوپليمرها را شامل مي شود که در اين بين پلاستيک ABS بهترين نوع پلاستيک براي آبکاري مي باشد که از جمله محاسن آن مي توان به موارد زير اشاره کرد

+ هزينه پائين

+ چسبندگي بالا

+ کيفيت ظاهري خوب

+ پايداري ابعادي

+ توليد آسان

1-تميز کاري (چربي گيري) 2-آماده سازي اوليه 3-اچ کردن 4-خنثي کردن 5-کاتاليز کردن (فعال سازي) 6-شتاب دهي 7-پوشش الکتروليس 8-ايجاد يک لايه ضربه اي (محلول) به روش الکتروليتي 9-آبکاري مورد نظر ( به روش معمولي)

شکل ظاهري قطعه بعد از هر مرحله متفاوت است در مرحله اول داراي يک لايه يکنواخت آب در مرحله دوم کمي تيره در مرحله سوم غير يکنواخت بودن سطح قطعه وغير شفاف بودن در مرحله چهارم و پنجم سطحي خرمايي شکل دارد در مرحله ششم به حالت قبل روشنتر و در مرحله هفتم بايد پوشش يکنواخت و کاملي روي قطعه تشکيل شود.

در حال حاضر کرم-نيکل براق متداولترين پوشش آبکاري پلاستيک ها مي باشند. اين پوشش معمولا شامل مس-نيکل و لايه نازکي از کرم مي باشد. عمدتا ضخامت پوشش و مشخصات آن را مي توان در گستره وسيعي تغيير داد و پوشش هايي ايجاد نمودکه بتوانند در شرايط متناسب کاري و عملکرد قطعه نقش مناسبي را داشته باشد. در انتها بايد اشاره کرد که پلاستيک بايد از موادي ساخته شود که استحکام بالايي داشته باشد و بعضا بتوانند جايگزين مناسبي براي فلزات باشند. در حال حاضر استفاده از پلاستيک هاي آبکاري به سرعت رشد کرده و چشم انداز درخشاني در پيش رو دارد.

جوشکاري و اتصال بين قسمت هاي قطعه کار و يا بين قطعه کار و فلز پرکننده صورت مي گيرد اين کار با فلز پرکننده يا بدون آن صورت مي پذيرد. بدين ترتيب که تهيه انرژي در شکل گرما دهي موضعي در دمايي که کمتر از وقتي که قسمت گرم شده فلز اصلي در شرايط ذوب کامل نباشد ( دماي حالت مايع). به عنوان گزينه ديگر ( جايگزين) اين کار مي توان در محيط هاي پلاستيکي و يا نفوذ اسميک انجام داد. بعضي از مزاياي اين جوشکاري وزن کم و اتصال محکم است. فرايند جوشکاري معمولا سريع و ماده و همچنين با قيمت مناسب صورت مي گيرد. محدوديت جوشکاري اين است که مواد غير مشابه بندرت مي تواند جايگزين شود و مواد مشابه بايد در مواد پلاستيکي مختلف بکار گرفته شود. بعضي از مواد مانند پلاستيک ترموست را نمي توان جوشکاري کرد، اتصالات جوشکاري مي تواند به همين ترتيب طراحي شود. به هر حال براي انجام اين جوشکاري بايد ابزار ويژه اي بکار برد. خواص مواد پلاستيکي و بويژه نقطه جوش پايين آنها اين فرايند را از ديگر فرايندهايي که از مواد فلزي در آنها استفاده مي شود مجزا مي کند.

عمومي ترين فرايندهاي جوشکاري براي پلاستيک ها جوشکاري اولتراسونيک جوشکاري اصطکاکي (جوشکاري دوار و جوشکاري ارتعاشي ) جوشکاري صفحه داغ، جوشکاري فرکانس بالا، جوشکاري القايي و جوشکاري هواي داغ مي باشند. براي انتخاب فرايند جوشکاري بايد موارد زير را در نظر گرفت.

ابزار کمکي (Suppliyer equipment )

بهترين نتيجه وقتي بدست مي آيد که قسمت هايي که با جوشکاري به هم متصل شد مي باشنداز مواد مشابه باشند مواد غير مشابه در يک حجم مشخص بايد يکديگر جوش داده شده اند.

جوشکاري در پلاستيک ها با روش اتصال دو بدنه با نيروهاي جذبي ميسر مي شود. که همواره اين اتصال توسط دو نيروي اصلي ( adhesion و Cohesion ) صورت مي پذيرد.

Cohesion نيروهاي جذبي مي باشند که بين مولکول هاي جسم اثر متقابل بر يکديگر دارند. به عبارت ديگر اينگونه نيروها جسم را نگهداري مي کنند. اما نيروهاي adhesion اتصال بين دو بدنه در جذب بينابيني مي باشند و براي اينکه اينگونه نيروها موثر باشند مولکورلها در مقابل بدنه هاي مختلف بايد در حداکثر فاصله 5 آنگسترومي از يکديگر قرار بگيرند. و اين خود از لحاظ تئوري در برگيرنده اين نکته مي باشد که دو جسم کاملا صاف به يکديگر بچسبند که اين عمل صرفا به وسيله تماس دو سطح به هم صورت مي پذيرد. اما د ر عمل در هر صورت غير ممکن به نظر مي رسد. چرا که بايد به اين حقيقت توجه داشت که دو سطح کاملا صاف حاوي ناهماهنگي هايي است که فاصله بيش از 5 آنگستروم را ايجاد مي کند.

چسب هاا را مي توان بر طبق اينکه چگونه خشک مي شوند دسته بندي کرد که اين روش ها با شيميايي است يا فيزيکي. در حالت اول فعاليت ها در اين زمينه به صورت شيميايي صورت مي پذيرد و به طوري که ممکن است بدلائل زير ايجاد شود.

1-با اضافه کردن سخت کننده ها

2-با اضافه کردن کاتاليست ها

3-با گرمادهي

4-با محيطي مثل رطوبت، نبود اکسيژن، تشعشعات ( UV )

از لحاظ فيزيکي چسب را مي توان به وسيله حلال ها و يا گرما مايع نگه داشت و در حالت کلي چسب ها را مي توان بسته به بخار شدن حلال يا وقتي که چسب مايع سرد مي شود دسته بندي کرد.

به طور کلي از نظر شيميايي خشک شدن چسب ها از طريق مقاومت در برابر گرما، آب و مواد شيميايي دسته بندي فيزييکي آنها باشد.

چسب هاي ترموست بيشتر در تجهيزات مهندسي استفاده مي شود چرا که اتصال آنها با ابزار قوي پر قدرت صورت مي پذيرد. اين چسب ها مي توانند بسته به کاربرد آنها يک، دو و يا چند جزيي باشند. چسب هايي که شامل سخت کننده باشد در دماي بالا عکس العمل نشان مي دهند پس مي تواند مثالي براي چسب هاي يک جزيي باشد. بهرحال عمومي ترين چسب هاي ترموست چسب هاي دو جزيي هستند که از يک رزين که با سخت کننده ها ترکيب شده اند تشکيل شده است. اما چسب هاي چند جزيي ممکن است ترکيبي از رزين، سخت کننده و کاتاليست باشد. تمام اين انواع در تنوع دمايي سرد و گرم وجود دارد.

چسب هاي ترموست معمولي عبارتند از :

-اپوکسي

-پلي اورتان

-پلي استر

-فنل اپوکسي

-اپوکسي پلي آميد

-فنيل وينيل

-فنل نيتريل

چسب هاي ترموست ممکن است در برابر هوا يا رطوبت سفت شود. چسب هاي هوايي در عدم حضور هوا سفت مي شود اين گونه چسب ها اغلب در اتصالات محوري ( retain screw) استفاده مي شود. چسب هاي سفت شدني در برابر رطوبت اغلب با رطوبت هوا و يا رطوبت خاک سفت مي شوند. نوع ويژه اي از چسب پلي اورتان به اين گروه وابسته است اين نوع بيشتر براي پلاستيک هاي و فلزات مناسب است و به سرعت سفت مي شود.

در بيشتر موارد دسته بندي چسب ها از لحاظ فيزيکي براساس مقاومت آنها در برابر سرما و مقاومت در برابر توزيع تنش ها صورت مي پذيرد. دسته بندي فيزيکي چسب ها ممکن است بر اساس حلاليت و ميزان حلاليت (مذاب بودن) صورت پذيرد. چسب هاي لاستيکي، چسب هاي پلي استيرن، چسب پلي وينيل کلرايد و چسب هاي اکريليک معرف تعدادي از چسب ها است که در اين گروه جاي دارند. و از آنجا که اين چسب ها از لحاظ بخار شدن در برابر حلالها دسته بندي مي شوند. اين نياز احساس مي شود که يکي از موا د چسب ( porous ) باشد. دسته بندي فيزيکي چسب ها براساس tackiness حتي بعد از اينکه حلال آنها بخار شده باشد و صورت مي پذيرد اين گونه چسب ها اغلب اتصالي و براي اتصال مواد (سطوح) بدون خلل و خرج استفاده مي شود. چسب هاي اتصالي اغلب با پايه لاستييکي هستند اين گونه از چسب ها خاصيت الاستيک دارند اما نسبتا قدرت کمي را دارند. اين چسب ها در برابر رطوبت مقاوم هستند اما نمي توان آنها براي مدت زمان طولاني تحت اثر آب قرارداد. چسب هاي لاستيکي معمولي عبارتند از:

1-چسب کلروپرن 2-چسب نيتريل 3-چسب کائوچوي طبيعي 4-چسب استيرن 5-چسب پلي اورتان

اکنون مشخص شده است که چسب حلال بي نهايت اشتغال زا است و در دماي زير 30 درجه سانتي گراد تا 20 درجه سانتي گراد بالاي صفر بسته به ترکيب اجزاء آن مشتعل مي شود. چسب ( Water- borne ) تحت نفوذ آب خاصيت چسبندگي خود را از دست مي دهد.

با تمام چسب ها بايد به عنوان مواد خطرناک رفتار شود که بعلاوه بايد در کاربرد آنها در هر مورد دقت شود. خطرات نهفته در چسب ها وقتي پديدار مي شود که خطر آتش گرفتن، پوسيدگي و خطرات طبي داشته باشد با توجه به خطر اشتعال ( پايين ترين درجه اي که مواد به حالت اشتعال در مي آيند) چسب بايد در حد امکان دقت شود.

نکات زير براي ايمني کاربرد چسب ها توسط موسسه ملي سوئدي بهداشت و ايمني شغلي ارائه شده است.

-توصيه هاي عمومي 78 براي اتصال قطعات

-توصيه هاي عمومي و کلي AFS 1990 : 14 ويژه حلال هاي ارگانيک

-توصيه هاي عمومي 127 محصولات اپوکسي

-توصيه هاي معمولي (عمومي) AFS 1979:7 محصولات اپوکسي

چهار دليل اصلي براي آمادگي سطح قبل از اتصال وجود دارد.

-براي دستيابي به سطح تميز و بهينه

-براي دستيابي به سطح قابل اتصال و بهبود رطوبت پذيري ( اين امر بويژه در پلاستيک ها و لاستيک ها بسيار مهم است).

-بهبود مقاومت اتصال در برابر مرور زمان فساد تدريجي

قدرت اتصال به آمادگي سطوح بستگي مستقيم دارد به همان ميزان که به نوع چسب انتخاب شده مربوط است. و بايد به تناسب هزينه بسيار زياد که براي آماده کردن سطوح مصرف مي شود بايد در انتخاب چسب دقت لازم به عمل آيد.

کامپوزيت به موادي اطلاق مي شود که در ساختار آن بيش از يک جزء استفاده شده باشد که در اين مواد اجزاء مختلف خواص فيزيکي و شيميايي خود در ترکيب حفظ کرده و در نهايت ماده اي حاصل مي شود که داراي خواص بهينه اي مي باشد . که در تک تک مواد مشارکت کننده به صورت مجزاء در همه حالت ها وجود ندارد.

يک کامپوزيت از دو فاز عمده تشکيل شده است.

الف) فاز پيوسته يا ماتريس

ب)فاز ناپيوسته

در کامپوزيت هاي پليمري فاز پيوسته يا زمينه اصلي از جنس پليمر مي باشد که اتصال دو فاز به يکديگر از طريق سطح مشترک صورت مي پذيرد.

1-کامپوزيت تقويت شده با الياف ( Fiber Reinforced Composites) که اين کامپوزيت ها به کامپوزيت هاي ليفي نيز مشهور هستند ( Fibous Composites ) در ا ين نوع کامپوزيت الياف فاز تقويت کننده مي باشند.

اين دسته از کامپوزيت ها ( FRC) در کاربردهاي سازه اي استفاده فراواني دارند.

2-کامپوزيت هاي ذره اي ( Particulate Composite).

در اين نوع از کامپوزيت ها فاز تقويت کننده از ذرات تشکيل شده است. اين دسته از کامپوزيت ها در قطعات با اصطکاک زياد مورد کاربرد قرار مي گيرند. در مجموع بايد اشاره کرد که کامپوزيت هاي ليفي ذره اي بطور گسترده در صنايع نظامي، خودرو سازي، صنايع هوايي، دريايي و راه آهن مورد استفاده قرار مي گيرند.

1-وزن مخصوص کم

2-پايداري حرارتي خوب

3-توانايي بالا در جذب انرژي ها

4-ظرفيت دمپينگ بالا

5-سهولت در توليد

6-مقاومت خستگي خوب

با توجه به مجموعه شرايط مذکور کامپوزيت هاي پليمري رفته رفته نقش گسترده اي را در صنايع مختلف به عنوان جايگزين فلزات پيدا کرده اند.

الياف اصلي ترين المان در مواد مرکب ليفي هستند که بالاترين کسر حجمي را در ساختار کامپوزيت دارند. انتخاب صحيح نوع، مقدار و جهت بسيار مهم بوده و تاثير زيادي در خصوصيات :

-جرم مخصوص

-استحکام کششي

-مدول کششي

-استحکام فشار

-استحکام خستگي

-قيمت

-خواص حرارتي و الکتريکي دارند:

اين الياف بالاترين حجم مصرف را دارا هستند و عمومي ترين نوع الياف مصرفي را در ساختارهاي مواد مرکب دارند.

1-قيمت نسبتا پايين

2-استحکام کششي بالا

3-مقاومت شيمياي بالا

4-خواص عايقي حرارتي و الکتريکي بالا

1-شکنندگي پايين

2-مقاومت خستگي نسبتا پايين

3-مدل نسبتا پايين در مقايسه با ديگر الياف

4-مقاومت کم سايشي

الياف بلند:

1-منحني ( Yarn)

2-رشته اي ( Roving)

3-پارچه اي

4-سوزني و نمدي

5-نواري

6-سه بعدي ( ترکيب سوزني، پارچه زاويه دار در رشته اي)

الياف کوتاه:

ساختار الياف شيشه از سه قسمت موج اصلي ساخته مي شود:

موج ساده تا موج اريب، موج اطلسي. ساير حالات موج الياف از اين سه ساختار نشأت مي گيرند.

درصد الياف در روش SMC بسته به نيازهاي کاربردي قطعه متفاوت است و اين درصد در حد 50 تا 70 درصد وزني براي کاربردهاي با استحکام و مدول بالا به کار مي رود و در آميزه هاي که ميزان درصد وزني الياف آنها بالاتر از 60 درصد است پرکننده بکار برده نمي شود.

آميزه هاي SMC را بر مبناي شکل الياف بکار رفته به سه گروه زير تقسيم مي کنند.

SMC-R که به معناي آرايش اتفاقي الياف کوتاه در ورقه است.

SMC-CR که C به معناي الياف موازي و پيوسته در يک طرف از ورقه و R به معناي الياف کوتاه اتفاقي در دو طرف ديگر ورقه مي باشد.

و XMC که X به معناي الياف پيوسته با ارايش ضربدري در ورقه مي باشد.

مزايا : محدوديت ها:

-استحکام کششي بالا -مقاومت ضربه پايين (شکننده)

-مدول کششي بالا -هدايت الکتريکي بالا

-وزن مخصوص پايين -کرنش در شکست (پايين)

-ضريب انبساط حرارتي پايين -قيمت بالا

-استحکام خستگي بالا

1-نساجي-پلي اکريلونيترويل (PAN)

2-روش (Pitch) ايزوتروپيک

-اندازه يک الي 25 ميليمتر جهت

گرما نرم و گرماسخت

-رشته اي (Roving) –پودر در اندازه 0.3 با

-پارچه اي ساده -پودر در اندازه 0.3 mm با

-نمدي

-نواري

مزايا : محدوديت ها:

-جرم مخصوص پايين

-مدول کششي بالا -مقاومت فشاري پايين

-استحکام کششي بالا -محدوديت در برشکاري

-مقاومت ضربه بالا -حساس به نور خورشيد

-کاهنده دامنه نوسان در ارتعاشات

الياف بلند:

1-نخي(Yarn )

2-رشته اي(Roving )

3-پارچه اي

4-ترکيبي با الياف کربن و شيشه ( جهت پوشش محدوديت هاي موجود)

الياف کوتاه:

اندازه mm 1 تا mm 25 جهت قالبگيري

مزايا :

-بالاترين استحکام کششي نسبت به ساير الياف

-مدول کششي بالا

-پايين ترين جذب رطوبت را دارد ( کمتر از 1 درصد)

-جرم مخصوص پايين

-مقاومت سايشي بالا

-ضريب انبساط حرارتي پايين

-مقاومت شيميايي بالا

محدوديت ها:

-دماي کاربردي پايين

-خزش پايين

-دماي فرايند پذيري در محدوده

-چسبندگي پايين به پليمرها

از انواع تجاري موجود آن Dyneema-Spectra مي باشد

کاربردهاي آن: توري، ملزومات ورزشي و ... مي باشد.

1-وظايف رزين ها درکامپوزيت ها

-نگهداري الياف در کنار هم

-انتقال تنش به الياف

-محافظت از الياف در مقابل عوامل محيطي

-حفاظت سطح الياف از سايش

1-استحکام و مدول عرضي (موثر)

2-خواص فشاري (موثر)

3-استحکام برشي (موثر)

4-استحکام برشي صفحه اي (موثر)

5-خواص کششي (کم اثر)

فرايندي پذيري يک کامپوزيت به خصوصيات فيزيکي رزين ها مانند گرانروي، نقطه ذوب و دماي پخت رزين دارد.

1-رزين پلي استر غيراشباع: 1-نايلون 6 و 66

2-رزين اپوکسي 2-پلي استرها مثل PET و PBT

3-رزين فنوليک 3-پلي کربنات

4-رزين اپوکسي نووالاس 4-پلي استال ها-پلي سولفون ها

5-رزين پلي ايمايد 5-پلي اتراترکتون PEEK

6-رزين اوره و ملامين فرمالئيد 6-PAI و PEI

1-پلي استر نوع اُورتو با ويژگي هاي 1-قيمت پايين و کاربرد عمومي تا 85%

2-پلي اتر نوع ايزد با ويژگي هاي

-مقاومت مناسب در شرايط محيطي و مواد شيميايي

-استفاده در لايه هاي ژلي

3-رزين بيسفنليک ( پلي استر با کارايي بالا ) با ويژگي هاي

-مقاومت بالا در مقابل خوردگي

-مورد استفاده در لوله هاي

-انتقال مواد شيميايي

4-رزين وينيل استر(پلي استر با کارايي بالا) با ويژگي هاي

–چغرمگي بالا

-مقاومت ضربه بالا

-مقاومت شيميايي عالي

اين رزين ها با خواص زير مورد توجه قرار مي گيرند:

1-خواص مکانيکي خوب: مانند چغرمگي، سختي، سايشي بالا

2-خاصيت الکتريکي خوب

3-مقاومت حرارتي بالا

4-چسبندگي عالي به بسياري از مواد: مانند فلزات، چوب بتن، شيشه، سراميک

5-مقاومت شيميايي خوب

6-جمع شدگي کم پس از واکنش پخت

7-فراورش مشکل تر نسبت به پلي استرها

8-قيمت بالا

نوع عامل پخت تعيين کننده سرعت واکنش پخت، ميزان حرارت ناشي از واکنش، گرانروي سيستم، زمان ژل شدن وحرارت لازم جهت رزين مي باشد.

1-پلي آمين ها

2-ايندريدها

3-پلي آميدها

1)رزين اپوکسي ويژه (نووالاک) 2)رزين پلي ايمايد ( Ployiminde)

اين رزين ها با خواص ويژه زير مورد توجه قرار گرفته است:

-ساختار رزين فنليک را دارد و نوع فراورش مشابه اپوکسي هاست.

-خواص حرارتي و شيميايي بهتر دارد

-خواص مکانيکي در دماهاي بالا

-گرانروي بالاتر نسبت به اپوکسي هاي معمولي دارد

-کارايي سايشي مطلوب دارد

-مقاومت بالا در برابر شعله دارد

-پايداري محيطي ضعيف و فرآورش مشکل دارد

-سختي و استحکام بالا در محدود وسيعي از دما از 240- تا 300 درجه سانتي گراد دارد

خواص مکانيکي و شيميايي کامپوزيت با ميزان زيادي تحت تاثير نسبت رزين به الياف قرار دارد. به عنوان کلي با افزايش ميزان الياف استحکام قطعه افزايش مي يابد اما مقاومت محيطي، مقاومت در برابر رطوبت و مقاومت شيميايي قطعه کاهش خواهد يافت.

ميزان رزين به الياف را مي توان با بريدن به مساحت cm^{2 1} و وزن کردن آن و توزيع مجدد آن پس از سوزاندن در کوره ( در دماي درجه و زمان 1 ساعت) تعيين کرد.

1-امکان توليد قطعات بزرگ و پيچيده با سرعت مناسب

2-کاهش مراحل مونتاژي

3-ساختار سه بعدي با خواص ناهمساني

4-قابليت توليد مجدد با خواص يکسان

1-امکان ساخت قطعات بسيار بزرگ

2-امکان ساخت قطعات با عمق زياد و شيب ديواره کم

3-امکان استقرار دقيق الياف در مکان هاي مورد نظر

4-امکان توليد قطعات يک تکه

5-امکان قراردادن قطعات فلزي درون قالب

6-آلودگي محيطي کمتر

7-استفاده از حداقل حلال

8-اتوماتيک کردن سيستم

9-يکنواختي توليد

10-صرفه جويي و استفاده بهتر از نيروي کار

11-کاهش زمان چرخه قالبگيري و سرعت توليد بالا

12-اقتصادي بودن فرايند

13-عدم دور ريخت مواد

-طراحي و تهيه قالب دو کفه

-خريد دستگاه تزريق

-توجيه اقتصادي فرايند

نمايي از مجموعه فرايند RTM

رزين ها با ويژگي هاي :

-ويسکوزيته (گرانروي) پايين ( CP 1000-100 ) و توانايي پرکردن قالب

-خيس کردن سريع تقويت کننده

-زمان ژل شدن

از جمله اين رزين ها پلي استر، وينيل استر، اپوکسي و يورتان ها هستند.

(2)الياف با ويژگي هاي :

-منعطف بودن جهت شکل گيري مورد نظر

-امکان پيش شکل دادن ( Performing) مثل بريدن و دوختن يا فشردن و افشاندن

-تراکم مناسب جهت جريان راحت رزين از ميان آن

از جمله الياف-شيشه-کربن و الياف آراميدي با حداکثر 50 درصد وزن مورد کاربرد در کامپوزيت

1-شکل ذرات: پرکننده ها مي توانند به اشکال ليفي-صفحه اي (پولکي) مکعبي- کره اي باشد

2-اندازه ذرات: ذرات ريز معمولا قدرت تقويت کنندگي پر کننده را در کامپوزيت بالا مي برند. اندازه ذرات معمولا 5-2 ميکرون است.

3-نسبت بسته بندي ذرات:

اين پارامتر عبارت است از : نسبت حجم خالي بين ذرات به حجم کل ذرات