بایگانی ماهیانه: بهمن ۱۳۹۹

الیاف شیشه؛ انواع و کاربردهای مختلف کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه

منتشر‌شده ۱۳۹۹/۱۱/۱۱ | توسط فرا پلیمر شریف

الیاف شیشه رایج‌ترین و پرمصرف ترین لیف مورد استفاده در صنعت کامپوزیت است. بر حسب نوع و ترکیب مواد به کار رفته در تهیه آن‌ها، الیاف شیشه به انواع مختلف تقسیم‌بندی می‌شوند. ماده اصلی تسکیل دهنده الیاف شیشه همانند شیشه‌های معمولی (Soda-lime glass)، سیلیکا (SiO₂) است. اکسیدهای دیگر مانند B₂O₃ و و Al₂O₃ برای اصلاح ساختمان شبکه SiO₂ و همچنین بهینه کردن فرآیند ساخت نظیر پایین آوردن دمای ذوب به آن افزوده می‌شوند.

ساختمان الیاف شیشه یک شبکه سه بعدی از سیلیکون، اکسیژن و دیگر اتم‌ها است که به صورت غیر منظم در کنار هم قرار گرفته‌اند. لذا الیاف شیشه، ساختمانی آمورف یعنی غیر بلوری و همسان (Isotropic) دارند. یعنی در تمام جهات دارای خواص مکانیکی یکسان هستند. مزایا این لیف به شرح زیر است: قیمت پایین، استحکام کششی بالا، مقاومت شیمیایی بالا، خواص عایق عالی (حرارتی و الکتریکی).

ساختار مولکولی الیاف شیشه بر پایه SiO₂

الف)واحد اصلی SiO₂ ب) ترکیب دو واحد ج) شبکه سه بعدی اتفاقی SiO₂

انواع مختلف الیاف شیشه

الیاف شیشه به صورت A، C، D، E، M و S نام‌گذاری شده‌اند.

حرف A اشاره به soda-lime glass دارد و از واژه Alkali گرفته شده و همان شیشه معمولی است که در گذشته متداول بوده است.اما امروزه تقریباً نوع E جای‌گزین آن شده است.

حرف C از واژه Chemical گرفته شده است و الیافی است که مقاومت شیمیایی خوبی را از خود نشان می‌دهد.

حرف D از واژه Dielectric گرفته شده است و الیافی است که کم‌ترین ثابت دی‌الکتریک را دارد. هر چه ثابت دی‌الکتریک یک ماده کم‌تر باشد آن ماده در برابر امواج الکترومغناطیس شفاف‌تر (transparent) است. لذا از این الیاف در ساخت سپرهای محافظ رادار استفاده می‌شود تا ضمن محافظت از رادار از عوامل جوی، امواج را بدون افت از خود عبور دهند.

حرف E از واژه Electrical گرفته شده است. این الیاف خواص عایق الکتریکی خوبی از خود نشان می‌دهند و پایین‌ترین قیمت را دارا می‌باشند. بیش‌تر از ۹۰% از الیاف شیشه مورد استفاده در صنعت کامپوزیت از این نوع است.

حرف M از واژه Modulus گرفته شده است و الیافی هستند که مدول بالایی دارند.

حرف S اشاره به High Strength دارد و این الیاف بالاترین استحکام را دارا می‌باشند. استحکام این نوع الیاف ۲۰% از نوع E بیش‌تر و قیمت آن ۴ برابر الیاف E است.

در سال‌های اخیر الیافی با نام ECR (Extra Corrosion Resistant) به بازار عرضه شده است که در واقع همان الیاف بهبود یافته می‌باشند. این نوع الیاف مقاومت بسیار خوبی در برابر اسیدها و بازها از خود نشان می‌دهند.

همچنین نوع دیگری از الیاف شیشه با درصد بالای SiO₂ بالا (High Silica) ابداع شده است که مقاومت حرارتی آن‌ها بسیار زیاد است. این نوع الیاف برای ساخت سپرهای حرارتی استفاده می‌شود و جای‌گزین مناسبی برای الیاف پنبه کوهی محسوب می‌شوند. قیمت این نوع الیاف در حدود ۱۰ برابر الیاف شیشه نوع E می‌باشد.

نکته قابل توجه در مورد رشته الیاف تشکیل شده از الیاف با قطر کم آن است که در صورت ظهور پدیده شکست (Brittle Fracture) ناشی از رشد ترک‌ها (Crack) که می‌تواند به دلیل وجود ترک‌های ریز یا نقص‌های سطحی (Surface Flaws) موجود بر سطح لیف باشد، تنها الیاف منفرد می‌شکنند و از شکست کامل رشته الیاف جلوگیری به عمل می‌آید. بنابراین یک رشته الیاف (Strand) دارای استحکام شکست بیش‌تر نسبت به یک لیف با قطر کلی مشابه آن می‌باشد. زیرا در یک لیف ضخیم، رشد یک ترک، به خاطر نقص‌های سطحی منجر به یه شکست کامل آن می‌‌گردد.

عوامل مؤثر بر استحکام الیاف شیشه:

بررسی‌ها نشان می‌دهد که خواص الیاف شیشه علاوه بر مواد به کار رفته در ساختار آن‌ها به عوامل دیگری مانند شرایط محیطی و… نیز وابسته است.

الف- سرعت اعمال بار: استحکام الیاف شیشه با سرعت کشش اعمال شده در حین آزمایش کشش، افزایش می‌یابد.

ب- دما: استحکام الیاف شیشه با افزایش دما، کاهش می‌یابد. به عنوان مثال افزایش دما از ۲۰ تا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد حدود ۳۰% افت استحکام را به دنبال داشته است.

ج- رطوبت: استحکام الیاف شیشه با افزایش رطوبت کاهش می‌یابد.

کاربردهای مختلف کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه

الکترونیک: GRP به طور گسترده ای برای تولید برد مدار (PCB)، تلویزیون، رادیو، کامپیوتر، تلفن همراه، روکش موتور الکتریکی و غیره مورد استفاده قرار گرفته است.

خانه و مبلمان: ورقه های سقف، تجهیزات وان، پنجره ها، سایه بان، قفسه ها، میزهای چای، وان های آبگرم و غیره.

هوانوردی و هوا فضا: GRP به طور گسترده ای در هوانوردی و هوا فضا مورد استفاده قرار گرفته است اگرچه به طور گسترده ای برای ساخت چارچوب اولیه هواپیما استفاده نمی شود ، زیرا مواد جایگزینی وجود دارد که با کاربردهای آن متناسب تر است. کاربردهای معمولی GRP ، پوشش های موتور ، قفسه های چمدان ، محفظه های ابزار ، سرپوش ها ، کانال ها ، سطل های ذخیره سازی و محفظه های آنتن است. همچنین از آن به طور گسترده ای در تجهیزات حمل و نقل زمینی استفاده می شود.

ساخت قایق و کاربردهای دریایی: خواص این ماده به طور ایده آل برای ساخت قایق مناسب است. اگرچه قبلا مشکلاتی در جذب آب وجود داشته ایت، اما رزین های مدرن از مقاومت بالاتری برخوردار هستند و از آنها برای ساخت نوع ساده قایق ها استفاده می شود. در حقیقت، GRP در مقایسه با سایر مواد مانند چوب و فلزات ، دارای وزن کمتری است.

پزشکی: GRP به دلیل تخلخل کم، لکه دار نشدن و سایش سخت، به طور گسترده ای برای کاربردهای پزشکی مناسب است. از محفظه های وسایل گرفته تا تخت های اشعه ایکس (جایی که شفافیت اشعه ایکس مهم است) از GRP تشکیل شده است.

اتومبیل: GRP به طور گسترده ای در تولید قطعات خودرو مانند پانل های بدنه، روکش صندلی، پانل درها، ضربه گیرها و روکش موتور مورد استفاده قرار گرفته است. می توان گفت، GRP به طور کلی برای جایگزینی قطعات فلزی و غیر فلزی موجود در کاربرد های مختلف مورد استفاده قرار گرفته است و هزینه های شکل دهی آن در مقایسه با مجموعه های فلزی نسبتاً کم است.

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com

ارسال شده در مقالات | برچسب‌شده Al2O3, B2O3, Extra Corrosion Resistant, Glass-Fibers, Isotropic, Soda-lime glass, آیزوتروپیک, اتومبیل, الکترونیک, الیاف شیشه, انواع مختلف الیاف شیشه, ایزوتروپیک, پزشکی, خانه و مبلمان, ساخت قایق و کاربردهای دریایی, سیلیکا (SiO2), سیلیکون, عوامل مؤثر بر استحکام الیاف شیشه, کامپوزیت, هوانوردی و هوا فضا | پاسخ دهید:

پیش‌رفت اخیر در سنتز عوامل ضد مه و کاربرد آن‌ها در فیلم‌های کشاورزی

منتشر‌شده ۱۳۹۹/۱۱/۰۸ | توسط فرا پلیمر شریف

عوامل ضد مه برای استفاده در فیلم‌های کشاورزی بسیار مهم هستند. مه‌آلودگی باعث کاهش عمل‌کرد محصول می‌شود و اثرات منفی دیگری به بار می‌آورد. برای غلبه بر مشکلات مه گرفتگی در فیلم‌های کشاورزی، روش‌های مختلفی از جمله پوشش سطح و روش‌های اکستروژن واکنشی استفاده شده است.

در این بررسی، روش‌های مختلف آماده‌سازی برای عوامل ضد مه و فیلم‌ها، همراه با مزایا و معایب هر روش خلاصه می‌شود. روش‌های ضد مه به بهبود بیش‌تری نیاز دارند.

فیلم‌های کشاورزی نوعی فیلم پلاستیکی ویژه است که برای بهبود تولید و عمل‌کرد کشاورزی استفاده می‌شود.

آن‌ها در مقایسه با فیلم‌های معمولی که برای بهبود رشد محصولات استفاده می‌شود؛ انتقال نور، پایداری حرارتی و خواص کششی و ضد پیری را افزایش می‌دهند.

این فیلم‌ها معمولاً از پلی‌اتیلن تشکیل شده‌اند که نرم، ضد گرد و غبار و غیر سمی است و از مزایای بافت سبک ( gr/cm³0.96) و انتقال نور مناسب برخوردار است.

اما ماهیت غیر قطبی و آب‌دوستی ضعیف فیلم‌های پلی‌اتیلن منجر به مه‌زدگی در هنگام استفاده می‌شود که انتقال نور توسط فیلم‌های کشاورزی را کاهش می‌دهد و باعث کاهش جدی عمل‌کرد محصول می‌شود.

برای غلبه بر مشکلات مه‌گرفتگی توسط فیلم‌های پلی‌اتیلن، بسیاری از محققان سعی کرده‌اند روش های مختلف را اصلاح کنند تا ماهیت آب‌دوستانه آن‌ها را بهبود بخشد و مه‌زدگی را کاهش دهد.

عوامل ضد مه نوعی واکنش‌دهنده است که از مه‌آلود شدن فیلم های کشاورزی جلوگیری می‌کند در غیر این صورت انتقال نور مواد شفاف را کاهش می‌دهد.

به طور کلی عوامل ضد مه پراکنده‌هایی با وزن مولکولی کم و حاوی گروه‌های آب‌دوست هستند. عامل ضد مه پوششی را روی سطح جسم شفاف تشکیل می‌دهند.

گروه‌های آب‌دوست در این پوشش آب را از هوا جذب می‌کنند و به جای قطرات، یک فیلم آب تشکیل می‌دهند و باعث می‌شوند نور بدون پراکندگی از جسم عبور کند.

معمولاً فیلم‌های کشاورزی از رزین‌های پلی‌اتیلن تشکیل شده‌اند. از این فیلم‌های شفاف در بهار یا زمستان استفاده می‌شود. هنگامی که آب و هوا سرد می‌شود، دمای داخل گل‌خانه بالاتر از خارج است و در نتیجه اختلافات زیادی در دما و رطوبت بین داخل و خارج گل‌خانه وجود دارد. این پدیده به تولید تعداد زیادی قطره در سطح داخلی فیلم ها می‌شود و عمل‌کرد آن‌ها را تحت تأثیر جدی قرار می‌دهد.

تأثیرات منفی چنین قطرات بر روی فیلم‌ها عبارتند از

اول آن‌ها نور ورودی را می‌شکنند و انتقال از فیلم‌های کشاورزی را کاهش می‌دهند، به طور جدی در حالی که بر رشد میوه‌ها و سبزیجات تأثیر می‌گذارند و بنابراین عمل‌کرد محصول را کاهش می‌دهند.

دوم، آن‌ها از طریق اثر عدسی، نور را روی محصولات متمرکز می‌کنند و منجر به سوختن محصولات می‌شوند.

سوم، آن ها می‌توانند روی گل‌ها، ساقه‌ها، برگ‌ها یا میوه‌های محصول ریخته شوند در نتیجه پژمرده شدن محصول و کاهش محصول حاصل شود.

چهارم، آن ها می‌توانند باکتری‌ها را با ایجاد دمای مناسب لازم برای رشد مناسب باکتری‌ها، در فیلم‌های کشاورزی گسترش دهند.

پنجم، دمای داخل گل‌خانه به دلیل جذب گرما توسط این قطرات کاهش می‌یابد، بنابراین اثر عایق گل‌خانه کاهش می‌یابد.

این مشکلات اهمیت تولید فیلم‌های ضد مه را نشان می‌دهند.

ساز و کار عوامل ضد مه

فیلم‌های پلی‌اتیلن دارای انرژی سطح مشخصی هستند. وقتی آب با سطح آن‌ها تماس پیدا می‌کند پدیده خیس شدن مایع روی سطح جامد رخ می‌دهد. در این فصل مشترک میان گاز، مایع و جامد زمانی که مابع به تعادل می‌رسد قطرات روی سطح جامد تشکیل می‌شوند. زاویه میان فصل مشترک گاز-مایع و فص مشترک جامد-مایع، زاویه تماس نامیده می‌شود، در حالی که مهم‌ترین عامل در مطالعه چنین فرآیندهای ترشوندگی می‌باشد.

تنش سطحی آب به طور قابل توجهی از فیلم پلی‌اتیلن بالاتر است، بنابراین آب روی سطح فیلم به صورت قطرات آب متراکم می‌شود. برای ممانعت از این گونه تشکیل قطرات آبی، لازم است که عامل ضه مه گرفتگی به فیلم افزوده شود. عامل ضد مه گرفتگی در اصل نوعی سورفکتانت است. سازوکار ضد مه گرفتگی در شکل زیر نشان داده شده است.

ساز و کار ضد مه‌گرفتگی فیلم‌ها

وقتی یک سورفکتانت به فیلم اضافه می‌شود، گروه‌های قطبی (آب‌دوست) سورفکتانت تمایل دارند که از فیلم پلی‌اتیلن غیر قطبی دور شوند. بنابراین سورفکتانت به سطح خارجی فیلم مهاجرت می‌کند و سطح پلیمر کم انرژی آن را می‌پوشاند.

در همین حال، گروه‌های غیر قطبی (چربی‌دوست) سورفکتانت به سمت سطح آرایش می‌یابند. این فرآیند منجر به افزایش انرژی سطحی فیلم می‌شود.

هم‌زمان، گروه‌های چربی‌دوست از وجه سورفکتانت رو به داخل هستند در حالی که وجه گروه‌های آب‌دوست رو به خارج است. زمانی که بخار آب با سطح فیلن تماس پیدا می‌کند، توسط گروه‌های آب‌دوست تصرف می‌شود و لایه‌ای از آب را تشکیل می‌دهد. سرانجام آب از شیب فیلم سُر می‌خورد در نتیجه منجر می‌شود انتقال نور افزایش یابد. همچنین آب‌دوستی می‌تواند از طریق پیوند زدن مونومرها روی فیلم‌های پلی‌اتیلن می‌توان آب‌دوستی را افزایش داد. چنین پیوند زدنی زاویه تماس آب از فیلم‌ها را کاهش می‌دهد و منجر به خواص ضد مه‌گرفتگی می‌شود. اخیراً بسیاری از محققین روی فوق آب‌دوستی و فوق آب‌گریزی، و سطوح zwitter-wettable، که می‌توانند سبب خواص ضد مه‌گرفتگی برای فیلم‌های کشاورزی شوند، تمرکز کرده‌اند. این سه نوع سطح، ساز و کار ضد مه‌گرفتگی متفاوت دارند.

سطوح با زاویه تماس کم‌تر از ۱۰ درجه فوق آب‌گریز نامیده می‌شود. مکانیزم ضد مه گرفتگی فیلم‌های فوق آب‌دوست شامل تشکیل لایه آب روی فیلم‌ها است. سطوح با زاویه تماس بیش‌تر از ۱۵۰ درجه و زاویه تماس غلتشی کمتر از ۱۰ درجه فوق آب‌گریز گفته می‌شود. مکانیزم ضد مه‌گرفتگی فیلم‌های فوق آب‌گریز با جلوگیری از قطراب آب از خیس شدن سطح کار می‌کند، در حالی که به این معنی است که قطرات به سمت پایین فیلم سُر می‌خورند، منجر به خواص ضد مه گرفتگی می‌شوند. علاوه بر این سطوح zwitter-wettable می‌تواند مقدار زیادی از آب را به سرعت جذب کند و آب‌گریز به نظر برسد. سازوکار ضد مه گرفتگی سطوح zwitter-wettable بر پایه جذب آب از طریق برهم‌کنش‌های پیوند هیدروژن است.

به طور کلی، سه روش مختلف برای به دست آوردن خاصیت ضد مه گرفتگی برای فیلم‌های کشاورزی وجود دارد.

مورد اول افرایش دادن آب‌دوستی فیلم‌هاست، دوم محافظت فیلم از خیس‌شدگی با آب و سوم افزایش جذب آب از محیط است. این خواص می‌توانند از طریق افزودن عوامل ضد مه‌گرفتگ برای فیلم‌های کشاورزی حاصل شوند.

انواع عوامل ضد مه‌گرفتگی

برای اطمینان از اثر ضد مه‌گرفتگی و دوام فیلم، عوامل ضد مه‌گرفتگی باید نه تنها آب‌دوستی خوبی بلکه چسبندگی خوب به فیلم پلی‌اتیلن را نیز نشان دهند.

سورفکتانت‌ها به علت خواص منحصربه‌فردشان و هزینه پایین به طور گسترده‌ای به عنوان عوامل ضد مه‌گرفتگی استفاده می‌شوند.

سورفکتانت معمولاً شامل یک بخش پربی‌دوست و یک بخش آب‌دوست است.

زمانی که یک سورفکتانت به عنوان عامل ضد مه‌گرفتگی روی سطح یک فیلم پوشانده می‌شود، قسمت چربی‌دوست با پلی‌اتیلن سازگار است و چسبندگی روی فیلم را افزایش می‌دهد، در حالی که قسمت آب‌دوست در معرض سطح فیلم قرار دارد و نقش کاهنده زاویه تماس آب آن را بازی می‌کند.

سورفکتانت‌هایی که بیش‌تر در زمینه ضد مه استفاده می‌شود، سورفکتانت‌های غیر یونی هستند.

با توجه به نوع گروه هیدورفیل موجود، سوفکتانت‌های غیر یونی را می‌توان به انواع پلی‌اکسی‌اتیلن و پلی‌ال طبقه‌بندی کرد.

شکل زیر ساختارهای (a) الکل چرب پلی‌اکسی‌اتیلن‌‌اتر و (b) آلکیل فنل پلی‌اکسی‌اتیلن‌اتر را نشان می‌دهد که بیش‌ترین عوامل ضد مه‌گرفتگی کاربردی است. بر اساس عناصر مختلف موجود در سورفکتانت، سورفکتانت‌های غیر یونی را می‌توان به سورفکتانت حاوی فلورین و سیلیکون تقسیم کرد.

انواع مختلف سورفکتانت‌ها و فرمول‌های شیمیایی آن‌ها در جدول زیر نشان داده شده‌اند.

گروهی از محققین دریافتند ترکیبات بهینه عامل ضد مه شامل سورفکتانت‌های نوع Tween است، در حالی که سورفکتانت‌های کاتیونی و آنیونی برای استفاده در فیلم‌های ضد مه‌گرفتگی مناسب نیستند.

سورفکتانت و فیلم از طریق پیوندهای فیزیکی ترکیب می‌شوند. زمانی که فیلم‌ شامل سورفکتانت در معرض آب قرار می‌گیرد، عامل ضد مه‌گرفتگی را از دست می‌دهد.

برای غلبه بر این مشکل، روش‌های متعددی برای بهبود دوام و عمل‌کرد فیلم ضد مه‌گرفتگی به کار برده شده‌ است.

روی‌کرد دیگر ترکیب کردن به طور شیمیایی عوامل ضد مه‌گرفتگی با فیلم است.

روش‌های آماده‌سازی فیلم‌های ضد مه‌گرفتگی به دو روش آمیزه‌سازی فیزیکی و پیوندزدن شیمیایی تقسیم‌بندی می‌شوند.

عمل‌کرد ضد مه‌گرفتگی را می‌توان به دو صورت تقسیم‌بندی کرد: یعنی اثر ضد مه‌گرفتگی و ماندگاری آن.

عمل‌کرد ضد مه‌گرفتگی معمولاً با اندازه‌گیری زاویه تماس آب از فیلم ضد مه به عنوان یک شاخص ساده آزمایش می‌شود.

بر اساس زاویه تماس آب فقط می‌توان آب‌دوستی فیلم را تعیین کرد.

برای تعیین دقیق‌تر عمل‌کرد ضد مه‌گرفتگی آن، ۲۰۰۴-۱۹۶۰۳ GB/T مجموعه‌ای از شاخص‌ها را پیشنهاد می‌دهد، شامل زمان قطره اول و زمان قطره دهم و… می‌شود.

با توجه به سازوکارهای مه‌گرفتگی اشاره شده در بالا، زمان برای تشکیل یک فیلم آب، عمل‌کرد ضد مه را تعیین می‌کند.

خاصیت ضد مه گرفتگی را می‌توان مشاهده کرد هنگامی که قطرات آب روی سطح یک فیلم دارای عامل ضد مه‌گرفتگی به سرعت تشکیل می‌شوند و به پایین می‌لغزند مشاهده کرد. هر چه زمان ریزش قطرات آب کوتاه‌تر باشد، عمل‌کرد ضد مه‌گرفتگی فیلم بهتر است.

بیش‌ترین شناخت در جهت عمل‌کرد ضد مه‌گرفتگی می‌تواند با تعیین زمان قطره اول و قطه دهم به ترتیب منعکس‌کننده خواص ضد مه‌گرفتگی اولیه و مداوم حاصل شود.

روش برای حصول این داده‌های مهم به شرح زیر است:

ابتدا مقدار کافی آب مقطر در مخزن آزماینده ضد مه گرفتگی ریخته می‌شود تا فاصله میان سطح آب و فیلم را تا cm15 تنظیم کند. دوم، فیلم ضد مه‌گرفته خشک روی آزماینده ضد مه‌گرفتگی قرار می‌گیرد و صاف می‌شود.

چکش فشار در مرکز فیلم تنظیم می‌شود، به طوری که زاویه میان سطح فیلم و صفحه افقی ۱۵ درجه باشد.

سپس از کورنومتر برای اندازه‌گیری زمان استفاده می‌شود.

اصول آزمون ضد مه‌گرفتگی

فیلم پلی‌اتیلن پوشش داده نشده ناگهان مه می‌شود، در حالی که فیلم ضد مه شفاف باقی می‌ماند.

عمل‌کرد (a) فیلم‌های پلی‌اتیلن پوشش داده نشده (b) فیلم‌های پلی‌اتیلن ضد مه‌گرفتگی

با گذشت زمان، فیلم ضد مه‌گرفتگی به تدریج مرطوب می‌شود زیرا قطرات آب یک فیلم آب را تشکیل می‌دهند و آب از پایین سطح اریب شروع به ریزش می‌کند.

زمان گرفته شده از ابتدا تا زمان اولین قطره آب زمان قطره اول نامیده می‌شود. ۱۰ دقیقه بعد از اولین قطره، زمان مورد نیاز برای ۱۰ قطره آب جهت ریختن برای سه بار مدوام ثبت می‌شود، سپس مقدار متوسط گرفته می‌شود و زمان ۱۰ قطره نامیده می‌شود.

تعیین عبورپذیری

برای تعیین عبورپذیری، فیلم بر روی سطح خارجی quartz cuvette پوشانده می‌شود. سپس انتقال نور از طریق دستگاه اسپکتروفوتومتر قابل مشاهده شعه ماوراء بنفش در طول موج ۶۰۰ نانومتر محاسبه می‌شود.

جدول زیر انتقال فیلم ضد مه‌گرفتگی شامل مونولین را در غلظت‌های مختلف ارائه می‌دهد.

تعیین مدت زمان دمای بالا

برای آزمایش مدت زمان اثر ضد مه‌گرفتگی، فیلم با عوامل ضد مه‌گرفتگی پوشش داده می‌شود و در یک لیوان حاوی آب پوشانده می‌شود و دمای حمام آب در ۶۰ درجه سانتی‌گراد حفظ می‌شود. در همین حال، زاویه سطح فیلم و صفحه افقی به ۱۵ درجه سانتی‌گراد تنظیم می‌شود. هنگامی که یک سوم ناحیه آزمایش سطح فیلم با قطرات آب پوشانده شود، بررسی می‌شود که فیلم ضد مه‌گرفتگی عمل‌کرد خود را از دست داده است. زمان از شروع آزمون تا زمانی که فیلم عمل‌کرد خود را از دست می‌دهد مدت زمان ضد مه‌گرفتگی نامیده می‌شود. با توجه به روش‌های ذکر شده، زمان قطره اول و زمان قطره دهم کوتاه‌تر، عمل‌کرد ضد مه‌گرفتگی فیلم بهتر است. عبورپذیری فیلم همچنین برای افزایش عمل‌کرد ضد مه‌گرفتگی‌اش مهم است. ضد مه‌گرفتگی یک مسأله حیاتی کشاورزی است، بنابراین مقرون به صرفه بودن، صنعتی شدن و سایر عوامل نیز باید مورد توجه قرار گیرند.

info@fara-ps.com

ارسال شده در مقالات | برچسب‌شده agricultural films, Anti-fogging, quartz cuvette, wetting, zwitter-wettable, انواع عوامل ضد مه‌گرفتگی, ترشوندگی, خیس شدگی, رزین‌های پلی‌اتیلن, سورفکتانت, ضد بخارگرفتگی, عبورپذیری, عوامل ضد مه, فیلم پلاستیکی, فیلم گلخانه, فیلم‌های کشاورزی, گروه‌های آب‌دوست | پاسخ دهید:

افزودنی ضد مه (آنتی فاگ)

منتشر‌شده ۱۳۹۹/۱۱/۰۶ | توسط فرا پلیمر شریف

بخار گرفتگی می تواند بسیار خطرناک باشد برای افرادی مثل رانندگان، آتشنشانان و موتورسیکلت سواران، وضوح دید بسیار ضروری است. در واقع دید ضعیف می‌تواند کشنده باشد.

بخارگرفتگی زمانی اتفاق می افتد که قطرات ریز آب بر روی یک سطح تشکیل شود. این قطره ها بر روی سطوح نوری، همانند لنزهایی کوچک عمل نموده که باعث پخش شدن پرتوهای نور در جهات مختلف می گردد. عامل ضد بخار این قطرات را مسطح نموده بطوریکه آب دیگر پرتوهای نور را پخش نمی نماید.

ظاهر مواد غذایی در بسته‌بندی از مهم‌ترین نکات برای مصرف‌کننده است. در صورتی که در فرآیند تولید این ماده از ترکیبات ضد مه استفاده شود، لایه نازک آب روی فیلم تشکیل می‌شود و در نتیجه موجب شفافیت فیلم پلاستیکی می‌شود. به این فیلم اصطلاحاً آنتی فاگ (ضد بخار و ضد رطوبت) گفته می‌شود. تمایل به این است که در بسته‌بندی، زیر لایه فیلم، بخار تجمیع نگردد تا ماده غذایی به خوبی رویت شود.

یکی از مشکلاتی که در صنعت بسته‌بندی وجود دارد، جمع شدن آب به صورت قطرات کوچک بر سطح فیلم پلیمری یا به اصطلاح تشکیل مه است. این مه زمانی رؤیت می‌شود که دمای فیلم پلیمری تا نقطه شبنم سرد شود و در نتیجه بین لایه داخلی و خارجی اختلاف دما وجود داشته باشد. میزان بروز این پدیده به رطوبت نسبی هوای اطراف و دمای فیلم پلیمری بستگی دارد. وقوع مه در بسته‌بندی مواد غذایی عمدتاً زمانی مشاهده می‌شود که در یخچال و فریز با دمای پایین و رطوبت نسبی بالا نگهداری شوند. قطرات آب در لایه داخلی بسته‌بندی، علاوه بر این که موجب از بین رفتن شفافیت بسته‌بندی و در نتیجه کاهش دید محتویات داخل آن برای مصرف‌کننده می‌شود. بر کاهش کیفیت غذا نیز مؤثر است. در صنعت کشاورزی نیز تشکیل مه مانع دریافت نور کافی به گیاهی و در نتیجه کاهش رشد گیاهان و کیفیت محصول می‌شود. در بعضی موارد حتی از بین رفتن بافت گیاهان مشاهده شده است. امروزه مواد مختلف با خاصیت ضد مه‌گرفتگی، جهت تولید فیلم و جلوگیری از ایجاد بخار و رطوبت در لایه داخلی بسته بندی مواد غذایی و پوشش‌های گل خانه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. در صورتی که از ترکیبات ضد مه استفاده شود، انرژی سطحی فیلم تا جایی افزایش می‌یابد که با انرژی سطحی قطرات آب به تعادل برسد و منجر به کاهش زاویه تماس مایع و سطح جامد (لایه)، تسهیل ادغام قطرات آب مجاور با هم‌دیگر و در واقع تشکیل لایه پیوسته و نازک آب روی فیلم شود. وجود این لایه مانع چکه کردن قطعات بزرگ به پایین می‌شود. همچنین کاهش بازتاب نور برخوردی در داخل قطرات آب موجود در این لایه، موجب شفافیت فیلم پلاستیکی می‌شود. بررسی خاصیت مه‌گرفتگی در فیلم‌های تولیدی در آزمون مه سرد (cold fog) در دمای ۲۳ درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ۵۰% صورت می‌گیرد. از نکات مهمی که در استفاده از افزودنی‌های با خاصیت مذکور در نظر گرفت قابل استفاده بودن روی ظرف بسته‌بندی آن در انواع پلیمرها است. از دیگر مشخصات فیلم بسته‌بندی ایده‌آل می‌توان به شفافیت بسته‌بندی و رؤیت مواد داخل آن، تاریخ انقضاء و همچنین سهولت باز کردن انواع بسته‌بندی و پوشش خوارکی اشاره کرد.

به طور اساسی، عوامل آنتی فاگ زاویه تماس بین آب و سطح پلیمر را کاهش می‌دهند. اگه ترشوندگی کامل رخ ندهد منجر به تشکل مایع به صورت قطره روی سطح می‌شود. اگر زاویه تماس به اندازه کافی کم شود، سپس ترشوندگی کامل رخ می‌دهد.

افزودنی‌های آنتی فاگ معرف گلیسرول مونولئات، پلی (گلیسرول استرها)، سوربیتان استرها، استرهای سوربیتان اتوکسیله شده، نونیل‌فنل‌اتوکسیلات یا الکل‌های اتوکسیله شده، هستند.

مواد افزودنی ضد مه می‌توانند در ماتریس پلیمر به عنوان افزودنی‌های خالص یا به عنوان مستربچ یا کنسانتره ترکیب شوند. غلظت های افزودنی ضد مه زدایی معمولی بین ۱ تا ۳٪ است.

این مواد افزودنی خاصیت مهاجرت به سطح فیلم را دارند.

در یک فیلم تک لایه، افزودنی ضد مه در هر دو جهت، به سمت داخل فیلم کشاورزی که اثر ضد مه در آن مطلوب است، مهاجرت می کند ، اما در موارد غیر ضروری نیز به خارج از فیلم منتقل می شود.

در قسمت بیرونی فیلم پلیمر، مواد افزودنی ضد مه در اثر شستشو توسط باران از بین می‌رود.

مواد افزودنی ضد مه همچنین می‌تواند با پوشش روی سطح اعمال شود.

پوشش‌های مولکول‌های سورفاکتانت خاصیت نامطلوب تشکیل پیوند ضعیف به فیلم های پلیمری یا فویل، به ویژه فیلم‌های پلی‌(اتیلن) دارند و با اعمال گرما و رطوبت شسته می شوند.

اما فیلم‌های آنتی‌فاگ حاصل شده از پوشش فیلم پلاستیک نرم با عامل آنتی‌فاگ هنوز به طور گسترده به عنوان فیلم کشاورزی استفاده نشده اند.

به دلیل انرژی سطحی پایینشان، به طور کلی فیلم‌های پلاستیک نرم برای مصارف کشاورزی خاصیت ترشوندگی و چسبندگی ضعیفی دارند زمانی که با عوامل فعال سطح یا مواد پلیمری با خاصیت آب‌دوستی بالا پوشش داده می‌شوند هنگامی که به عنوان عامل آنتی فاک به کار می‌روند.

این تمایل به ویژه با فیلم‌های رزین اتیلن نرم دارای قطبیت پایین برای مثال LDPE، EVA و LLDPE مشهود است.

بنابراین، زمانی که یک عامل آنتی‌فاگ با اسپری پوشش داده می‌شود به عامل آنتی‌فاگ نیاز دارد که به مقدار زیاد استفاده شود که هزینه‌ها را افزایش می‌دهد، به دلیل آن که زمان زیادی لازم است برای عملیات پوشش‌دهی اسپری لازم است. به علاوه پوشش اسپری را نمی‌تواند به طور یکنواخت مؤثر واقع شود بنابراین اثرات آنتی فاگ نیز یکنواخت نیستند.

جایی که آنتی‌فاگ با استفاده از پوشش‌دهنده و… اعمال می‌شود، مقدار زیادی از پوشش مصرف می‌شود و سرعت پوشش‌دهی نمی‌تواند افزایش یابد، در حالی که منجر به افزایش هزینه می‌شود.

در هر صورت، عامل آنتی‌فاگ پوشش‌داده شده شسته می‌شود با قطرات آب روان به دللی چسبندگی ضعیف شسته می‌شود که منجر به عمر خیلی کوتاه برای خواص آنتی فاگ می‌شود.

علاوه بر این فیلم پوشش داده شده به دلیل چسبندگی عامل آنتی فاگ دست خوش انسداد (blocking) قرار می‌گیرند. در نتیجه، حفظ اثرات آنتی‌فاگ در حالت پایدار برای مدت طولانی در حین حداقل یک سال، مطلوب‌تر چند سال، غیر ممکن است.

بیش‌ترین فیلم‌های کشاورزی خواص آنتی‌فاگ را از افزودنی های پوشش‌دهی شده برای مدت زمان فقط حدود یک ماه نشان می‌دهند.

عوامل آنتی‌فاگ معمولاً با فیلم‌های شامل عوامل فعال سطحی غیر یونی، آنیونیک و کاتیونیک ترکیب می‌شوند.

روش‌های دیگر برای ارائه خواص آنتی فاگ برای فیلم‌های کشاورزی، علاوه بر روش پوشش‌دهی و روش اختلاط، شامل اصلاح شیمیایی رزین برپایه اتیلن یا سطح فیلم رزین اتیلن توسط معرفی یک گروه قطبی نظیر گروه آب‌دوست است. اما این روش هزینه بالایی در حال حاضر به همراه دارد و به سختی قابل استفاده است. مواد کلوئیدی هیدروفیلی معدنی شامل سیلیکا کلوئیدی، آلومینا کلوئیدی، Fe(OH)₂ کلوئیدی، Sn(OH)₄ کلوئیدی، TiO₂ کلوئیدی، BaSO₄ کلوئیدی، سیلیکات لیتیم کلوئیدی، با سیلیکا کلوئیدی و آلومینا کلوئیدی بیش‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ترکیبات آلی آب‌دوست مناسب شامل عوامل فعال سطحی کاتیونیک، آنیونیک، غیر یونی/ کوپلیمرهای پیوندی با عمدتاً یک واحد مونومر وینیل که حاوی یک بخش هیدروکسیل و از ۰/۱% ۰تا ۴۰% وزنی از یک واحد مونومر وینیل حاوی کربوکسیل/ رزین‌های پلی‌استر حاوی سولفور.

info@fara-ps.com

ارسال شده در مقالات | برچسب‌شده Anti-fogging, BaSO4 کلوئیدی, Fe(OH)2 کلوئیدی, Sn(OH)4 کلوئیدی, TiO2 کلوئیدی, آلومینا کلوئیدی, آنتی فاگ, استرهای سوربیتان اتوکسیله شده, الکل‌های اتوکسیله شده, بخار گرفتگی, پلی (گلیسرول استرها), پوشش‌دهی اسپری, ترشوندگی, سوربیتان استرها, سیلیکا کلوئیدی, سیلیکات لیتیم کلوئیدی, عوامل فعال سطحی غیر یونی، آنیونیک و کاتیونیک, کربوکسیل/ رزین‌های پلی‌استر حاوی سولفور, کنسانتره, گلیسرول مونولئات, مستربچ, نونیل‌فنل‌اتوکسیلات | پاسخ دهید:

قیر

منتشر‌شده ۱۳۹۹/۱۱/۰۴ | توسط فرا پلیمر شریف

قیر ماده‌ای است سیاه‌‌رنگ و خمیری‌شکل که در عایق‌کاری رطوبت و ساخت آسفالت کاربرد دارد. قیر انواع گوناگون دارد که هر یک از انواع آن، دارای کاربرد خاصی است. قیر از مشتقات نفت است.

قیر جسمی هیدروکربنی است که از به هم پیوستن تعدادی اتم کربن و هیدروژن به صورت زنجیره‌ای ساخته می‌شود. قیر به رنگ سیاه است که در سولفید و تتراکلرید کربن کاملاً حل می‌شود. قیر در دمای محیط، جامد است. اما با افزایش دما، به حالت نیمه خمیری درمی‌آید و پس از آن مایع می‌شود. کاربرد مهم قیر به علت وجود دو خاصیت مهم این ماده است؛ غیر قابل نفوذ بودن در برابر آب و چسبنده بودن.

قیر استخراج شده از نفت یا سنگ‌های معدنی مخصوص، قیر خالص نام دارد که با توجه به منشأ تشکیل، طبقه‌بندی می‌شود. قیرهای خالص همچنین برای این که مورد نظر برای کاربردهای مختلف را پیدا کنند، تحت فرآیندهای دیگر قرار می‌گیرند و انواع مختلف قیر را (از جمله قیر دمیده، قیر محلول، قیر امولسیون، قیر پلیمری و…) تشکیل می‌دهند. اما برخی از انواع قیر در طبیعت و در اثر تبدیل تدریجی نفت خام و تبخیر مواد فرار آن در اثر گذشت سال‌های بسیار زیاد به دست می‌آید. چنین قیری، قیر طبیعی نامیده می‌شود. این قیر ممکن است به صورت خالص در طبیعت وجود داشته باشد یا ازمعادن استخراج شود.

قیر از تعداد زیادی مولکول‌های هیدروکربوری که به صورت کلوئیدی در یک‌دیگر معلق هستند، تشکیل می‌شود. هیدروکربورهای موجود در قیر را می‌توان به یکی از سه دسته آسفالتین‌ها، رزین‌ها و روغن‌ها تقسیم‌بندی کرد. آسفالتین‌ها اسکلت ساختمانی قیر را تشکیل می‌دهند، رزین‌ها در میزان چسبندگی و شکل‌پذیری قیر مؤثرند و روغن‌ها برکندروانی آن‌ها تأثیر گذارند.

انواع قیرها

قیر طبیعی: قیرهای طبیعی وقتی که مواد فرار نفت خام در اعماق زمین به مرور زمان و در برابر عوامل جوی تبخیر شود، ماده سیاهی از آن بر جای می‌ماند که قیر طبیعی نام دارد. قیرهای طبیعی شامل قیر سنگ‌ها و قیرهای دریاچه‌ای می‌باشند.

قیر نفتی (قیر خالص، قیر دمیده، قیر محلول، قیر امولسیون): قیرهای نفتی یا پالایشگاهی از پالایش نفت خام در برج‌های تقطیر به دست می‌آید و نهایتاً آن‌چه که در ته برج تقطیر باقی می‌ماند، قیر خالص نفتی است. قیرهای با درجه سفتی متفاوت برای مصارف مختلف راه‌سازی را می‌توان با تنظیم درجه حرارت و فشار داخل برج‌های تقطیر و نیز هوادهی تولید نمود.

قیرهای خالص

قیرهایی که مستقیماً در برج تقطیر در خلاء پالایشگاه به دست می‌اید و یا مختصری در جریان فرآیند هوادی قرار می‌گیرد، قیرهای خالص نامیده می‌شود. این قیرها بایید همگن و فاقد آب بوده و در دمای ۱۷۶ درجه سانتی‌گراد کف نکند. قیرهای خالص در اثر حرارت ببه صورت مایع غلیظ و آب‌گون تغییر شکل می‌دهد و در حرارت کم حالت الاستیک و فنری دارد. در حین تقطیر نفت خام، روغن‌های سبک‌تر در درجه حرارت‌های پایین تبخیر شده و با بالارفتن درجه حرارت روغن‌های سنگین‌تر جدا می‌شوند. آن‌چه در ته این برج‌ها باقی می‌ماند، قیر خالص است.

مشخصات درجه نفوذ و ویسکوزیته می‌تواند قیرهای مختلف با درجه یکسان را طبقه‌بندی نماید. چون در حقیقت امکان دارد این قیرها خصوصیات عمل‌کرد و دمای متفاوتی را دارا باشند. خواص رئولوژیک و خصوصیات مکانیکی قیرها و تأثیر حرارت بر این خواص مهم‌ترین نقش را ایفا می‌کند. درجه نفوذ یا ویسکوزیته قیر صرف نظر از نوع، کیفیت و خواص ناهمگون فیزیکی و شیمیایی منابع مختلف نفت خام و فرآیندهای متنوع پالایش، یا کاهش یا افزایش درجه حرارت تغییر می‌کند. در دمای بالا، قیر رفتار یک سیال نیوتنی را از خود نشان می‌دهد. با کاهش دما قیر رفتار کشسان یا الاستیک، همچنین با کاهش بیش‌تر دما قیر یک رفتار شکننده را از خود به نمایش می‌گذارد.

مشخصات قیرها

درجه نفوذ: آزمایش درجه نفوذ برای تعیین سختی قیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این آزمایش از یک سوزن تحت اثر بار ۱۰۰ گرمی در مدت ۵ ثانیه به داخل در دمای ۲۵ درجه نفوذ می‌کند. مقدار نفوذ بر حسب دهم میلی‌متر درجه نفوذ نامیده می‌شود. هر چه درجه نفوذ کم‌تر باشد قیر سخت‌تر است.

سیستم درجه‌بندی نفوذی برای مشخص کردن قوام و پایداری قیرهای نیمه جامد به کاربرده شد. این درجه‌بندی به طور معمول برای قیر حاصل از باقی‌مانده برج‌های تقطیر اتمسفریک یوده که بعداً تحت فرآیندهای مثل تقطیر در خلاً، تبدیل یا شکست حرارتی، کسیداسیون جزی با روش‌هایی مثل هوادهی و رسوب‌گذاری از طریق حلال قرار می‌گیرد. ترکیبی از این فرآیندها نیز می‌تواند گریدهای مختلفی از درجه‌بندی نفوذی را ارائه دهد. قیرهای درجه نفوذ براساس نتایج آزمون‌های درجه نفوذ و نقطه نرمی دسته‌بندی می‌شوند.

برای مثال قیر ۴۰/۶۰ درجه نفوذی بین ۴۰ تا ۶۰ و نقطه نرمی بین ۴۸ تا ۵۶ درجه سانتی‌گراد را دارد. بخش عمده قیرهای نفوذی در راه‌سازی مصرف می‌شوند. در دو دهه اخیر در اغلب پروژه‌های راه‌سازی استقبال بیش‌تری نسبت به استفاده از قیرهای سفت به دلیل تولید شدن آسفالت‌های با خواص بالاتر با قیر‌های نرم به وجود آمده است.

به این ترتیب قیری که درجه نفوذ بالایی داشته باشد قیر نرم نامیده می‌شود و در مناطق سرد به کار می‌رود و برعکس قیری که درجه نفوذ پایین داشته باشد، قیر سخت نامیده شده و برای شرایط آب و هوایی گرم به کار می‌رود.

گران‌روی: هرچه کندروانی قیر بیش‌تر باشد، خواص جامد بیش‌تری از خود نشان می‌دهد. واضح است در دماهای بالاتر کندروانی کم‌تر است. این مشخصه قیر با دستگاه سی‌بولت فیورل و به روش کینماتیکی اندازه‌گیری می‌شود.
درجه اشتعال: دمایی است که اگر قیر به آن دما برسد، گازهای متصاعد شده از ان با نزدیک شدن شعله، مشتعل می‌شوند و در سطح آن شعله به وجود می‌آید. حداکثر دمایی که می‌توان قیر را در کارگاه گرم کرد به درجه اشتعال محدود می‌باشد.
افت وزنی: افت وزنی قیر در دمای بالا، در اثر تبخیر قسمتی از روغن‌ها و ترکیبات نفتی ان می‌باشد. این مشخصه نیز از خواص مهم قیر است. افت وزنی قیر رد اون در دمای ۱۶۳ درجه سانتی‌گراد و در مدت ۵ ساعت (شرایط پخت آسفالت) اندازه گیری می‌شود.
شکل‌پذیری: اگر نمونه‌ای از قیر با سطح مقطح ۱ سانتی‌متر مبرع را با سرعت ۵ سانتی‌متر/دقیقه بکشیم، مقدار افزایش طول نمونه را قبل از پاره شدن خاصیت شکل‌پذیری گویند.
درجه خلوص: حلال قیر تتراکلرورکربن و سولفور کربن است. بنابراین اگر نمونه‌ای از قیر را در هر یک از این مواد حل کنیم، ناخالصی‌های آن باقی می‌ماند و از آن جا درجه خلوص قیر را می‌توان تعیین کرد.
درجه نرمی: درجه نرمی دمایی است که با رسیدن قیر به آن دما، قیر از حالت جامد به حالت روان درمی‌آید. هرچه درجه نرمی قیر بیش‌تر باشد، حساسیت کم تری نسبت به تغییرات دما دارد. درجه نرمی قیرهای معمولی حدود ۶۰ تا ۷۰ می‌باشد.

قیر از جمله اجزای اصلی روسازی‌های آسفالتی و تنها بخشی از آن است که خواص آن تحت تأثیر عوامل جوی تغییر می‌یابد. به گونه‌ای که عملاً دوام و پایایی روسازی آسفالتی تا حدود زیادی وابسته به خصوصیات قیر به کار رفته و هم‌گونی آن با محیط است. حال اگر در کنار ضعف تکنولوژی و یا کمبود امکانات و مواد اولیه برای ساخت روسازی از قیر نامتناسب با شرایط محیطی نیز استفاده شود از عمر آسفالت به طور قابل ملاحظه‌ای کاسته شده و عملاً روسازی در معرض خرابی‌ها مختلف از جمله تغییر شکل‌های دائمی و ترک‌های ناشی از دمای پایین قرار می‌گیرد.

درجه نفوذ و یا کندروانی قیر، صرف نظر از نوع، کیفیت و خواص ناهمگون فیزیکی و شیمیایی منابع مختلف نفت خام و فرآیندهای متنوع پالایش، با کاهش یا افزایش درجه حرارت تغییر می‌کند. در درجه حرارت زیاد قیر مایع روانی است که بعد از سرد شدن در دمای محیط، نیمه سخت، کشسان و در درجه حرارت خیلی پایین، سخت و شکننده می‌شود. به طور کلی تغییرات حاصله در غلظت قیر که از تغییر وضعیت در شرایط حرارتی آن به وجود می‌آید، حساسیت حرارتی قیر نامیده می‌شود که برای قیرهای گوناگون متفاوت است. دو پارامتر اساسی که در روش‌های کنونی برای کنترل حساسیت حرارتی و تعیید خواص فیزیکی قیرها و نیز انتخاب آن‌ها در بتن آسفالتی به کار گرفته می‌شود نتایج آزمایشات درچه نفوذ و نقطه نرمی است. این آزمایشات ضمن تعیین خصوصیات فیزیکی نمونه قیرهای مربوطه، با به کارگیری روابط موجود، پارامتر حساسیت قیرها را نیز تعیین می‌کنند که با مجموع این داده‌ها می‌توان جای‌گاه قیر مربوطه را مشخص نمود.

انواع قیر و درجه نفوذی آن‌ها

شکل زیر نمودار شماتیک فرآیند تقطیر را نشان می‌دهد.

تجزیه و تحلیل اولیه قیر تولید شده از انواع روغن های خام نشان می‌دهد که اکثر قیرها حاوی موارد زیر هستند:

Carbon 82–۸۵%
Hydrogen 8–۱۱%
Sulphur 0–۶%
Oxygen 0–۱٫۵%
Nitrogen 0–۱%

info@fara-ps.com

ارسال شده در مقالات | برچسب‌شده Bitumen, آسفالتین‌ها, افت وزنی, درجه اشتعال, درجه خلوص, درجه نرمی, درجه نفوذ, رزین‌ها, روغن‌ها, شکل پذیری, قیر, قیرهای خالص, گرانروی | پاسخ دهید:

نکات مربوط به انتخاب مواد هسته زا و شفاف کننده ها برای پلی‌پروپیلن (قسمت دوم)

منتشر‌شده ۱۳۹۹/۱۰/۲۹ | توسط فرا پلیمر شریف

هسته زاها و شفاف کننده ها: گروهی غنی از مواد افزودنی

برخی از متداول ترین عوامل هسته زا برای پلی پروپیلن عبارتست از:

عوامل هسته زای ذره ای
عوامل هسته زای محلول
عوامل شفاف کننده محلول یا شفاف سازها

عوامل هسته زای ذره ای

عوامل هسته زای ذره ای معمولاً ترکیباتی با نقطه ذوب بالا هستند که از طریق ترکیب با مذاب پلیمر در آن پراکنده می شوند. این ذرات به عنوان “هسته های نقطه ای” متمایز عمل می کنند و رشد کریستال پلیمر بر روی آن ها آغاز می شود.

غلظت بالای هسته منجر به تبلور سریع تر (زمان های سیکل کوتاه تر) و بلورینگی بالاتر می شود که در نتیجه باعث بهبود مقاومت، سفتی و HDT پلی پروپیلن می شود.
همچنین، اندازه کوچک تجمعات بلوری (اسفرولایت) منجر به کاهش پراکندگی نور و بهبود شفافیت می شود.

عوامل هسته زای ذره ای معمولاً شامل نمک ها و مواد معدنی مانند تالک، بنزوات سدیم، استرهای فسفات و سایر نمک های آلی هستند.

تالک و بنزوات سدیم به عنوان هسته زاهای با کارایی و قیمت کم در نظر گرفته می شوند و بهبود متوسطی را در استحکام، سختی، HDT و زمان سیکل ایجاد می کنند.
هسته زاهای با کارایی و قیمت بالا، مانند استرهای فسفات و نمک های بی سیکلوهپتان، خواص فیزیکی بهتری را ارائه داده و باعث بهبود شفافیت نیز می شوند.

عوامل هسته زای قابل انحلال

عوامل هسته زای محلول، که به آن ها هسته زاهای “حساس به ذوب” نیز گفته می شود، به طور معمول دارای نقطه ذوب کم هستند و در PP مذاب حل می شوند.

با خنک شدن مذاب پلیمر در قالب، این هسته زاها متبلور شده و در ابتدا یک شبکه کاملاً توزیع شده با مساحت سطح بسیار بالا تشکیل می دهند.
همچنان که درجه حرارت کاهش می یابد، فیبریل های متشکل از این شبکه به عملکرد خود به عنوان هسته برای شروع تبلور پلیمر ادامه می دهند.
غلظت فوق العاده زیاد هسته ها منجر به کوچک شدن تجمعات بلوری در PP شده و در نتیجه کمترین میزان تفرق نور و بهترین حالت از نظر شفافیت را به همراه دارد.

برخی از هسته زاهای متداول، مانند بنزوات سدیم و تالک، اندازه اسفرولایت ها را به میزان کافی برای داشتن یک قطعه قالبگیری شده با کدری کم و شفافیت زیاد کاهش نمی دهند. به طور کلی شفافترین حالت زمانی حاصل می شود که از هستهزاهای محلول استفاده شود.

اگرچه این هسته زاها عمدتاً برای دستیابی به شفافیت بالا و پایین آوردن کدری مورد استفاده قرار می گیرند، اما همچنین باعث بهبود خواص فیزیکی و کاهش زمان سیکل نیز می شوند.

هسته زاها و شفافکننده ها همچنین می توانند بر اساس خانواده شیمیاییشان نیز دسته بندی شوند.

عوامل هسته زای آلی و غیرآلی

عوامل هسته زای غیر آلی به عنوان مثال تالک یا سولفات باریم هستند. نانوکلی ها مانند مونتموریلونیت نیز دارای اثر هستهزایی بر روی پلی پروپیلن، پلی استرهای ترموپلاستیک، و پلی آمید هستند که منجر به افزایش سرعت هسته زایی و نیز افزایش درجه کلی تبلور می شوند. اکسیدهای فلزی مانند دی اکسید تیتانیوم یا اکسید منیزیم، فسفات ها، کربنات ها یا سولفات ها، از فلزات ترجیحاً قلیایی خاکی (گروه دوم جدول تناوبی)، نیز جز این دسته قرار می گیرند.

مواد افزودنی آلی از مشتقات سوربیتول گرفته تا اسیدهای مونو یا پلی کربوکسیلیک و نمک های آن مانند اسید -tert-4بوتیل بنزوئیک، بنزوات های سدیم یا لیتیوم، استرهای ارگانوفسفات یا فسفات، اسید آدیپیک، دی فنیلاستیک اسید، سوکسینات سدیم یا بنزوات سدیم، بسیار متنوع هستند.

طبقه بندی با توجه به نوع کریستال: α، β، γ …

به عنوان مثال، مؤثرترین عوامل هسته زای α، مشتقات مبتنی بر سوربیتول و فسفات های آلی هستند در حالی که عوامل هسته زای β، از جمله تری فنودیتیازین، اسید پیملیک همراه با استئارات کلسیم و… هستند.

عوامل تأثیرگذار بر عمل کرد عوامل هسته زا و شفاف کننده ها

شکل ذره و نسبت منظر آن

ذرات هسته زا با اشکال سوزن مانند (مثل NA-11) می توانند منجر به ایجاد مقادیر مختلفی از جمع شدگی در جهت دستگاه و جهت های عرضی شوند. این ناهمسان گردی در جمع شدگی می تواند منجر به تاب خوردگی در قطعه نهایی شود. ذرات هسته زا با هندسه صفحه ای، مانند HPN-68L، می توانند از هر دو جهت جمع شدگی یکنواخت تری داشته باشند و در نتیجه تاب خوردگی کمتری نیز نشان می دهند.

اندازه و توزیع اندازه ذرات

اندازه ذرات کوچک تر منجر به بهبود هسته زایی می شود، اما از طرفی، پراکنش ذرات کوچک تر نیز دشوارتر است. برخی از ذرات هسته زا مانند بنزوات سدیم تمایل به تجمع مجدد دارند.

اسید جاروب کننده مورد استفاده

برخی از جاروب کننده های اسیدی مانند نمک های اسید چرب (به عنوان مثال استئارات کلسیم) ممکن است با برخی هستهزاهای خاص مانند استرهای فسفات و بنزوات سدیم ناسازگار باشند. با این هسته زاها باید از دی هیدروتالسیت (DHT-4A) استفاده کرد.

درجه پراکنش و حضور تجمعات پراکنده نشده

بنزوات سدیم غالباً تجمعاتی تشکیل می دهد که به سختی قابل پراکنش هستند.

دمای ذوب

سوربیتول ها برای داشتن بالاترین شفافیت، به دمای ذوب بالاتری نیاز دارند، زیرا باید کاملاً در مذاب پلیمر حل شوند. شفاف کننده های محلول دیگر مانند XT 386 در دمای پایین در PP حل شده و حساسیت کمتری به دمای ذوب دارند.

چگونه عوامل هسته زا اضافه می شوند؟

شرکت های تولیدکننده رزین اغلب عوامل هسته زا را در PP ترکیب می کنند. اگر پودر هسته زای خالص در PP ترکیب شده باشد، بهترین روش، استفاده از پرک یا پودر PP و یا مستربچ های هسته زا است.

اثرات هم افزایی و همزدایی عوامل هسته زا با دیگر افزودنی ها

جاروب کننده های اسیدی می توانند هم افزا و یا هم زدا باشند. نمک های اسید چرب بر روی مدول PP دارای عامل هسته زای استر فسفات تأثیر منفی می گذارد. (دی هیدروتالسیت) مدول PP دارای عامل هسته زای NA-11 را بهبود بخشیده و این امکان را فراهم می آورد که از سطوح کمتری از هسته زا استفاده شود.
در PP تقویت شده با تالک، NA-27 بالاترین مدول را می دهد.
در PP رنگی، HPN-68L اثر تغییرات رنگدانه را بر روی مدول کاهش داده و تاب خوردگی و جمع شدگی را کاهش می دهد.

انتخاب عامل هسته زا و شفاف کننده مناسب برای PP

قبل از انتخاب عامل هسته زا یا شفاف کننده مناسب برای PP، ابتدا باید مشخص شود که بهبود کدام یک از خواص اهمیت بیشتری دارد:

اگر شفافیت بالا و کدری کم مهم است، یکی از شفاف کننده های محلول را انتخاب کنید.
برای کدری کمتر، می توان از استرهای فسفات استفاده کرد.
اگر مدول بالا از اهمیت بیش تری برخوردار است، یکی از استرهای فسفات را انتخاب کنید.
اگر کم ترین هزینه از اهمیت بیشتری برخوردار است، بنزوات سدیم را انتخاب کنید.
اگر کم ترین تاب خوردگی و نیز حساسیت کم به رنگدانه از اهمیت بیشتری برخوردار است، نمک بی سیکلوهپتان را انتخاب کنید.

همچنین تصمیم گیری در مورد نحوه ترکیب عامل هسته زا در رزین PP نیز ضروری است. همیشه آزمایش های مناسب را انجام دهید تا اطمینان حاصل کنید که پراکنش و هسته زایی خوبی حاصل شده است.

به طور معمول باید از اکسترودرهای دوپیچه استفاده شود، مگر اینکه ابتدا مستربچ هایی که عامل هسته زا کاملاً در آن پراکنده شده است، تهیه شود.
آزمون DSC را نیز برای رزین PP دارای عامل هسته زا انجام دهید. چراکه بهبود در زمان سیکل به طور کلی با افزایش دمای تبلور (Tc) ارتباط دارد.

کاربردها: از خودرو تا کالاهای مصرفی

عوامل هسته زا بسیاری از خواص فیزیکی و مکانیکی پلی پروپیلن را از جمله سفتی، استحکام ضربه، سختی، درجه حرارت اعوجاج گرمایی و … را افزایش می دهند، که منجر به موارد زیر می شود:

کاهش ضخامت و کاهش وزن قطعات نهایی
کاهش زمان سیکل و افزایش بهره وری
بهینه سازی ثبات ابعادی در حل مسائل جمع شدگی و تاب خوردگی

در بین کاربردهای PP، برخی از حوزه هایی که در آن ها PP هسته زایی شده و شفاف محبوبیت بالاتری دارد عبارتند از:

محصولات مصرفی مانند مبلمان، اسباب بازی ها، وسایل ورزشی، گلدان های گل، آویزهای لباس، جعبه ابزار، لوازم منزل / اداره / صنایع دستی، چمدان، لوازم التحریر …
لوازم خانگی مانند روتختی و قطعات یخچال و ماشین ظرفشویی، ماشین لباسشویی، وسایل کوچک مانند میکسر، آون توستر، غذاسازها، سشوار، ظروف زباله، ظروف ذخیره مواد غذایی، لباس، آسترهای کولر، ظروف غذاخوری، ظروف نگهداری لباس و غیره
خودرو و حمل و نقل مانند پانل های درب، دستگیره ها، پانل های بدنه، سپر، باتری، محافظ فن و رادیاتور، ظروف مایع و سایر موارد
پزشکی مانند سرنگ، وسایل آزمایشگاهی، و سایر وسایل و تجهیزات پزشکی

عوامل هسته زا و شفاف کننده ها سرعت کریستالیزاسیون را افزایش داده و تنظیم می کنند تا امکان تنظیم خواص نهایی پلیمرهای نیمه بلوری مطابق با کاربرد مورد نظر فراهم شود. فارغ از نسبت جامع کیفیت به قیمت، هسته زاها و شفاف کننده ها به سمت بهره وری بهتر پیش می روند که امکان صرفه جویی در هزینه، افزایش بازدهی، بهبود خواص ارگانولپتیک، سازگاری با فرآیندهای بایوپلاستیک ها، بهینه سازی همو و کوپلیمرهای پلیپروپیلن را برای رقابت با سایر محصولات فراهم می کنند.

info@fara-ps.com

ارسال شده در مقالات | برچسب‌شده انتخاب مواد هسته زا و شفاف کننده ها برای پلی‌پروپیلن, عوامل تأثیرگذار بر عمل کرد عوامل هسته زا و شفاف کننده ها, عوامل شفاف کننده محلول یا شفاف سازها, عوامل مواد هسته زا, عوامل هسته زای ذره ای, عوامل هسته زای آلی و غیرآلی, عوامل هسته زای محلول, هسته های نقطه ای | پاسخ دهید:

نکات مربوط به انتخاب مواد هسته زا و شفاف کننده ها برای پلی‌پروپیلن (قسمت اول)

منتشر‌شده ۱۳۹۹/۱۰/۲۷ | توسط فرا پلیمر شریف

پلی پروپیلن به دلیل ترکیب عالی خواص، از جمله پلیمرهای پرکاربرد به حساب می آید. خواص فیزیکی، مکانیکی و نوری پلیپروپیلن را می توان با استفاده مناسب از عوامل هسته زا و شفاف کننده ها بیش تر افزایش داد. این مواد افزودنی به تبلور PP در حین فرایند کمک می کنند و در نتیجه منجر به ارتقای بیشتر خواص اولیه می شوند.

در این مقاله به بررسی نحوه استفاده از عوامل هسته زا و شفاف ساز و همچنین بیان نکات مهم در انتخاب این عوامل جهت افزایش مؤثر نرخ تولید، اصلاح ساختار و مورفولوژی و کاهش کدری در فرمولاسیون های پلی پروپیلن پرداخته شده است.

نقش عوامل هسته زا و شفاف ساز در پلی پروپیلن

تبلور پلیمرهای نیمه بلوری منجر به ایجاد بسیاری از خواص مانند پایداری ابعادی، شفافیت و چقرمگی است. برای یک قطعه و فرآیند مشخص، بلورینگی توسط ساختار پلیمر، فرمولاسیون، و شرایط فرآیند کنترل شده و منجر به ایجاد تعادلی ویژه بین تجمع گرما و خنک سازی می شود. در نتیجه، تبلور اغلب ناهمگن بوده و تاریخچه ی حرارتی در پوسته و هسته قطعات متفاوت است. عوامل هسته زا و شفاف کننده ها منجر به افزایش و نیز تنظیم سرعت بلورینگی می شوند تا بدین وسیله امکان تنظیم خواص نهایی پلیمرهای نیمه بلوری با نیازهای عمل کردی فراهم شود.

در فرمولاسیون های پلی پروپیلن، افزودن عوامل هسته زا باعث بهبود عمل کرد و خواص فرآیندی از جمله:

بهبود استحکام و سفتی
بهبود دمای نرمشدگی حرارتی (HDT)
کاهش زمان سیکل
کاهش تاب خوردگی و یکنواخت تر کردن جمع شدگی
کاهش حساسیت به رنگدانه (در ارتباط با تغییر خواص با رنگ های مختلف)
بهبود فرآیندپذیری در برخی کاربردهای مشخص

بنابراین، هسته زایی روشی قدرتمند برای بهبود خصوصیات فیزیکی، مکانیکی و نوری پلی پروپیلن به شمار می آید. وضوح، پایداری ابعادی، تاب خوردگی، جمع شدگی، CLTE ، HDT، خصوصیات مکانیکی و اثر ممانعتی را می توان با انتخاب دقیق هسته زاها یا شفاف کننده ها بهبود بخشید.

تبلور در پلی پروپیلن

پلی پروپیلن یک پلیمر نیمه بلورین و پرکاربرد است که از پلیمریزاسیون مونومر پروپن ساخته می شود. در طول پلیمریزاسیون، PP می تواند بسته به موقعیت گروه های متیل سه ساختار زنجیرهای اصلی (اتاکتیک، ایزوتاکتیک، و سیندیوتاکتیک) را تشکیل دهد.

بلورینگی یک پلیمر به وسیله موارد زیر ارزیابی میشود:

شکل و اندازه بلورها
نرخ بلورینگی و در نهایت،
جهت گیری بلورها

پلی پروپیلن ایزوتاکتیک (iPP) یک پلیمر نیمه بلوری است که مشخصه مهم آن نسبت عالی قیمت به عمل کرد بوده و در طیف گسترده ای از کاربردها مانند خودرو، لوازم خانگی، لوله کشی، بسته بندی و غیره قابل استفاده است.

شاخص ایزوتاکتیسیته iPP مستقیماً با درجه تبلور ارتباط و تأثیر عمده ای بر عملکرد پلیمر دارد. ایزوتاکتیسیته سینتیک تبلور، مدول خمشی، سختی و شفافیت را افزایش داده و منجر به کاهش مقاومت در برابر ضربه و نفوذ پذیری می شود.

در جدول زیر، خواص دو هموپلیمر پلی پروپیلن که دارای شاخص ایزوتاکتیسیته متفاوت هستند مقایسه شده است.

بسته به شرایط، پلی پروپیلن ایزوتاکتیک می تواند در چهار فاز مختلف که با نام های α ، β ، γ و مورفولوژی میان گونه ای اسمکتیک مشخص می شوند، متبلور شود. که از این بین فازهای α و β مهم تر هستند.

فرآیند هسته گذاری در پلی پروپیلن

می دانیم که نقطه آغاز فرآیند تبلور هسته های کوچک (ذرات بسیار ریز) هستند که عموماً در بقایای کاتالیست های مذاب، ناخالصی ها، گرد و غبار و غیره وجود دارند. بنابراین، می توان مورفولوژی بلور را به وسیله وارد کردن هسته های مصنوعی به مذاب پلیمر اصلاح و کنترل کرد. به این فرآیند هسته گذاری می گویند.

عوامل هسته زا به این دلیل استفاده می شوند که مکان هایی برای شروع بلورها فراهم آورند.
شفاف سازها زیرمجموعه عوامل هسته زا به شمار می آیند که بلورهای کوچک تری را فراهم می کنند و نور کم تری را متفرق کرده و در نتیجه، منجر به بهبود شفافیت دیواره قطعه با همان ضخامت قبل می شوند.

نقش این عوامل هسته زا بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی قطعات نهایی است.

عوامل هسته زای PP چگونه کار می کنند؟

یک عامل هسته ساز به طور معمول یک ذره نامحلول است (در ادامه بحث خواهد شد) که منجر به افزایش سرعت تبلور میشود. هنگامی که پلیمرهای نیمه بلوری از مذاب متبلور می شوند (به طور معمول در طول مرحله خنک کاری یک فرآیند)، لاملاها از یک هسته اولیه تشکیل می شوند و ساختارهای پیچیده ای به نام اسفرولایت ایجاد می کنند. این اسفرولایت ها تا زمانی که به اسفرولایت مجاور در حال رشد برخورد نکنند به رشد خود ادامه می دهند.

خواص پلیمرها از جمله خواص نوری و فیزیکی آنها به:

اندازه نهایی ساختارهای اسفرولایتی
آرایش یافتگی بلورها در ماتریس

بستگی دارد.

در پلی پروپیلن هسته گذاری شده، تبلور در فرآیند خنک سازی زودتر و با سرعت بیش تری اتفاق می افتد. در نتیجه این امکان فراهم می آید تا زمان خنک شدن پلیمر کاهش یابد. همچنین، چگالی هسته گذاری بسیار بیش تر و اندازه کروی بلورها بسیار کوچک تر خواهد بود.

شکل زیر تصویری از فرآیند هسته گذاری ناهمگن را در مقابل رزین بدون عامل هسته زا جهت مقایسه نشان می دهد:

پلی پروپیلن به عنوان مادهای شناخته می شود که هسته گذاری در آن نسبتاً آسان است. دلیل این امر آن است که سرعت تبلور در آن به اندازه کافی پایین بوده و به عامل هسته زا اجازه می دهد تأثیر مستقیمی بر دانسیتهی هسته گذاری داشته باشد. به علاوه، تأثیر عامل هسته زا به پارامترهای زیادی از جمله:

ماهیت پلی پروپیلن (هموپلیمر، کوپلیمر تصادفی، کوپلیمر بلوکی)
شاخص ذوب
شاخص پراکندگی
شرایط فرآیندی و حتی
فرآیند پلیمریزاسیون

بستگی دارد.

از فرمولاسیون های قالب گیری PP هسته گذاری شده اغلب برای تولید قطعات تزریق با دیواره نازک (کمتر از ۰٫۴ میلی متر) استفاده می شود که نیازمند سفتی هستند. در بعضی موارد، زمان چرخه می تواند تا ۳۰٪ کاهش یابد. عوامل هسته زا همچنین به عنوان شفاف ساز برای فیلم ها، ورق ها و قطعات قالب گیری شده، به ویژه برای کوپلیمرهای تصادفی PP نیز استفاده می شوند.

info@fara-ps.com

ارسال شده در مقالات | برچسب‌شده HDT, iPP, MFI, PDI, اتاکتیک، ایزوتاکتیک، و سیندیوتاکتیک, پلی‌پروپیلن, تبلور, تبلور در پلی پروپیلن, ساختارهای اسفرولایتی, شاخص پراکندگی, شاخص ذوب, شرایط فرآیندی, شفاف کننده ها, فرآیند پلیمریزاسیون, فرآیند هسته گذاری در پلی پروپیلن, مواد هسته زا | پاسخ دهید:

عوامل هسته زا

منتشر‌شده ۱۳۹۹/۱۰/۲۳ | توسط فرا پلیمر شریف

پلیمرها تحت شرایط ذیل از حالت مذاب متبلور می‌شوند:

ساختار مولکولی پلیمر باید به اندازه کافی منظم باشد تا اجازه نظم بلورین را فراهم کند.
دمای تبلور می‌بایست زیر دمای ذوب و با فاصله از دمای انتقال شیشه‌ای باشد.
هسته سازی می‌بایست قبل از تبلور رخ دهد.
نرخ تبلور باید به اندازه کافی بالا باشد.

به دلیل اتصال زنجیرها، تنها تبلور مشروط به دست می‌آید. بنابراین اغلب به پلیمرها مواد نیمه بلورین گفته می‌شود. این اتصال زنجیرها دلیل اصلی تبلور پلیمرها در دمای پایین‌تر از دمای ذوب است. هنگام تبلور پلیمرها از حالت مذاب، بلورهای پلیمری (لاملا) از هسته‌ی اولیه سازماندهی می‌شوند و ماکروساختارهای کروی پیچیده را تشکیل می‌دهند که اسفرولایت نامیده می‌شود. اسفرولایت‌ها حاوی لاملا و همچنین مناطق آمورف بین آن‌ها است. اسفرولایت‌ها به شرد خود ادامه داده تا رشد آن‌ها تحت تاثیر جبهه‌ی اسفرولایت همسایه قرار گیرد. شروع تحول فاز با ظهور ذرات بسیار کوچک فاز جدید نشان داده می‌شود. سرانجام هسته اولیه تشکیل خواهد شد و رشد بلور را به دنبال خواهد داشت. هسته زایی وابستگی شدیدی به دما دارد. تعداد و اندازه اسفرولایت‌های تشکیل شده، تخمین زده می‌شوند تا میزان همگونی هسته مشخص شود. تشکیل هسته‌ها با افزودن ماده خارجی تحت عنوان عامل هسته زا افزایش می‌یابند. از آنجا که هسته‌های بیشتری در حضور عامل هسته زا تشکیل می‌شوند، تحت شرایط خنک سازی مشابه اسفرولایت‌های حاصل به طور قابل توجهی نسبت به حالت عدم استفاده از عامل هسته زا کوچکتر است. این پلیمرها به دلیل هسته‌های تشکیل شده دارای ساختار دانه‌ای ریزتر هستند؛ این موضوع در خواص فیزیکی و مکانیکی منعکس می‌شود. بنابراین در درصد بلورینگی یکسان پلاستیک‌های دارای اسفرولایت درشت، شکننده‌تر و دارای شفافیت کمتر نسبت به پلاستیک‌های با اسفرولایت ریز هستند. هسته سازی باعث افزایش دمای تبلور و سرعت آن می‌شود. بنابراین قطعات را می‌توان در دمای بالاتر از قالب خارج کرد و به این ترتیب سیکل زمانی قالبگیری کاهش می‌یابد. همچنین این مواد دارای مقاومت کششی، سختی، مدول خمشی، دمای HDT بالاتر هستند. اما به طور کلی مقاومت ضربه آن‌ها کمتر است. وضوح با افزایش سرعت خنک سازی افزایش می‌یابد و کاهش اندازه اسفرولایت باعث کاهش تفرق نور هنگام عبور نور از مواد می‌شوند.

عوامل هسته زا را تقریباً می‌توان به سه دسته تقسیم کرد:

مواد افزودنی غیر آلی مانند تالک، سیلیس، خاک رس
ترکیبات آلی مانند نمک‌های مونور اسیدهای پلی کربوکسیلیک ( مانند بنزوات سدیم) و برخی رنگدانه‌ها
پلیمرها مانند کوپلیمرهای استری آکریلیک و کوپلیمرهای اتیلن

مقدار استفاده معمول از این مواد هسته زا تا ۰/۵ است و معمولاً مقادیر بالاتر پیشرفت بیش تری ایجاد نمی‌کند. این مواد به صورت پودر، سوسپانسیون، محلول و یا به صورت مستربچ ترکیب می‌شوند. صرف نظر از روش مورد استفاده پراکنش مناسب عامل هسته زا برای ایجاد یک اثر مطلوب لازم است.

info@fara-ps.com

ارسال شده در مقالات | برچسب‌شده اسفرولایت, عوامل هسته زا, متبلور | پاسخ دهید:

روان کننده‌ها Lubricants

منتشر‌شده ۱۳۹۹/۱۰/۱۹ | توسط فرا پلیمر شریف

روان کننده‌ها معمولاً با تغییر ویسکوزیته مذاب توسط ورود انرژی‌های مختلف سطح در فصل مشترک عمل می‌کنند. اما چسبندگی ساده بین مذاب و ماشین آلات فرآیند (ماریپچ، سیلندر و دای) نیز می‌تواند ترمز قابل توجهی برای توان عملیاتی باشد (نیاز به ذکر نیست که برای تمیزکاری نیاز به توقف‌های مکرر است)

اغلب اوقات می‌توان از همین ماده برای روانکاری داخلی (با افزودن کم) و آزاد ساز قالب (در مقدار بالاتر) استفاده کرد. با این حال اضافه کردن سیستم‌های چند منظوره که با استفاده از روان سازی با قیمت بالا انجام می‌شود، بیشتر از هزینه منجر به تغییرات خواص ذیل می‌شود:

مقاومت ضربه
کارایی در دمای پایین
بهبود توزیع سایر افزودنی‌ها
خواص مربوط به رطوبت و سدگری

مقدار استفاده از آن معمولاً وابسته به دستورالعمل‌ها و فرآیند‌های مختلف در حدود ۰/۵ تا ۳ درصد است، اما یک افزودنی با کارایی بالا می‌تواند در حداقل دوز ۰/۱ درصد نیز مؤثر باشد.

استفاده از روان ساز کم می‌تواند باعث تخریب و ویسکوزیته بالاتر شود؛ اما استفاده بیش از حد می‌تواند باعث لغزش بیش از حد و کاهش تولید شود. عدم تعادل روان کننده و پایدار کننده می‌تواند باعث ورقه شدن یا مهاجرت پبگمنت (رنگ دانه) از مذاب شود. بنابراین داشتن دانش عمیق در مورد روان کننده‌ها قبل از شروع فرمولاسیون مهم است.

خواص مورد نظر روان کننده‌ها:

خواص فیزیکی و شیمیایی روان کننده‌ها بسیار متنوع است. استفاده از مواد آرایشی و شیمیایی به کنترل دقیق خواص نیاز دارند. کاربردهای فلزکاری و مایع حفاری نیاز کمتری به خلوص کلی و خصوصیات شیمیایی دارند.

رنگ:

رنگ نشان دهنده خلوص روان کننده‌ها ( به ویژه مواد مصنوعی) است. فراتر از رنگ APHA، وجود ناخالصی‌های نامطلوب در روان کننده‌ها بالاتر است. منسوجات به رنگ‌های روان کننده بسیار حساس هستند؛ چرا که ممکن است بر روی سفیدی اثر بگذارند. روان‌کننده‌ها ممکن است برای مدت طولانی پس از تولید با این سطح تماس داشته باشند و تحت تاثیر شرایط شرایط ذخیره سازی و حمل و نقل قرار گیرند. فلزات تمایل به استفاده از روان کننده‌ها به صورت گذرا را دارند، روان کننده ممکن است فقط برای مدت کوتاهی وجود داشته باشد. بنابراین، وجود و خواص روان کننده ممکن است برای کیفیت مهم باشد یا نباشد. از منابع رنگی کیفیت APHA در بررسی کیفیت بصری استفاده می‌شود. رنگ بررسی خوبی در کیفیت روان کننده است.

نمودار زیر یک مقایسه کلی رنگ در مقابل عمل کرد و نیازهای کیفی را نشان می‌دهد، جایی که رنگ یک شاخص جزئی از ناخالصی‌ها است.

ویسکوزیته:

ویسکوزیته برای بررسی خواص اصطکاک بسیار حیاتی است. با این حال طبیعت سطح روغن کاری شده ممکن است به خوبی ویسکوزیته مورد نیاز را دیکته کند. سطوح پلیمری نرم ممکن است بیشتر به روان کننده‌های با ویسکوزیته کم متکی باشد در حالی که فلزات به راحتی می‌توانند از روان کننده‌های با ویسکوزیته بسیار بالا استفاده کنند. بنابراین انتخاب ویسکوزیته به یکی از متعدد متغیرهایی تبدیل می‌شود که می‌بایست توسط محقق بررسی شود.

پایداری حرارتی:

پایداری حرارتی تابع مهم وزن مولکولی است. هرچه وزن مولکولی بیشتر باشد، به طور معمول پایداری گرمایی روان کننده بیشتر است. پایداری حرارتی را می‌توان از طریق شاخه‌ای شدن ساختار شیمیایی به دست آورد. همانطور که قبلاً اشاره شد وزن مولکولی و شاخه‌ها (انشعابات) مستقیما با اثرات ویسکوزیته در ارتباط است. می‌توان با دستکاری در ساختار شیمیایی یعنی انشعابات جهت ثبات حرارتی در راستای افزایش وزن مولکولی و متعادل سازی اثرات ویسکوزیته دست یافت. برخی از خانواده‌های روان کننده مانند پلی اترها ذاتا در جرم مولکولی بالا از نظر حرارتی ناپایدارتر هستند.

خواص شیمیایی:

عدد اسید شاخص اصلی اسید آزاد باقی مانده است. اسید‌های باقی مانده ممکن است با ماده‌ای که روغن کاری می‌شود تداخل داشته باشد. اثر اسیدی بر روی مواد روان کاری باید قبل از انتخاب روان کننده و مقدار اسید مربوط آن بررسی شود.

نمودار زیر یک مثال ساده از رابطه خواص مختلف روان کننده با استفاده در صنعت مربوطه است. برای هرکدام مقدار اهمیت تقریبی به پنج عامل اولیه در انتخاب روان کننده در هر صنعت اختصاص داده شده است.

صنایع آرایشی، دارویی و هوافضا به خلوص بسیار بالایی نیاز دارند. شفافیت (بدون مه، رسوب و…) و فراریت اسیدی کم از معیارهای شروع برای انتخاب است. هزینه ملاکی با اهمیت کمتر است.

مایعات حفاری و کاربردهای روغن گرمایشی به کیفیت بسیار کمتری در اطراف رنگ نیاز دارند، اگرچه به هزینه‌ها بسیار حساس هستند.

منسوجات و خودرو به طور گسترده‌ای متغیر هستند زیرا بسیاری از فرایندها، نیازها و استفاده نهایی قابل اجرا هستند و انتخاب، بسیار وابسته به ارزیابی مورد به مورد است.

تئوری روان کاری

هیدرودینامیک (Full Film Lubrication)

منطقه اصطکاک با سرعت بالا که در حرکت دو جسم در کنار یکدیگر با یک فیلم کامل از مایع جدا می‌شود.

روغن کاری مرزی

رژیم کم سرعت و با فشار بالا که حرکت توسط روان کننده‌ها از نظر شیمیایی یا فیزیکی کنترل می‌شود و به سطوح جسم متصل می‌شود.

بسته به میزان بار و سرعت به چه نوع روانکاری نیاز دارید؟

info@fara-ps.com

ارسال شده در مقالات | برچسب‌شده Lubricants, پایداری حرارتی, تئوری روان کاری, خواص شیمیایی, روان کننده‌ها, ویسکوزیته | پاسخ دهید:

کمک‌فرآیندها Processing Aids

منتشر‌شده ۱۳۹۹/۱۰/۱۸ | توسط فرا پلیمر شریف

در زمینه پلاستیک‌های گرمانرم، روان‌کننده‌ها در نقش کمک فرآیند عمل می‌کنند. رزین‌های گرما نرم در دماهای بالا فرآیند می‌شوند. با این حال ویسکوزیته مذاب اغلب به اندازه‌ای نیست که اجازه فرآیند کردن آسان را بدهد بنابراین کمک فرآیند (روان‌کننده‌ها) افزوده می‌شوند.

روان‌کننده‌ها می‌توانند فعال باشند. آن‌ها همچنین می‌توانند ویسکوزیته مذاب پلیمری را کاهش داده یا کاهش اصطکاک ناهمگن پلیمر با سطح ثابت یا در حالت حرکت تجهیزات فرآیندی را باعث شود.

یک روان‌کننده سطح رزین نهایی تولید شده را نرم می‌کند بنابراین توانایی فرآیندپذیری آن بهتر خواهد شد. هر دو روان‌کننده داخلی و خارجی می‌توانند استفاده شوند .

روان‌کننده داخلی در داخل پلیمر اقامت دارد تا ویسکوزیته رزین را کاهش دهد. بدین وسیله خاصیت جریان‌پذیری آن بهبود می‌یابد.

روان‌کننده خارجی فشار اکستروژن که بین سطح مذاب پلیمری و سطح فلزی تجهیزات اکسترودر است را کاهش می‌دهد.

پروفایل جریان پلیمر بدون روان‌کننده و همراه با روان‌کننده در شکل زیر نشان داده شده است.

اثر روان کننده بر پروفایل سرعت مذاب

شکل سمت چپ مربوط به مذاب پلیمر بدون روان‌کننده، شکل وسط مربوط به مذاب پلیمر همراه با روان‌کننده داخلی و مربوط به مذاب پلیمر همراه با روان‌کننده خارجی است.

روان‌کننده

از دیدگاه شیمی روان‌کننده‌ها اصولاً واکس‌ها یا چربی‌ها فرض می‌شوند. این مفهوم را می‌رساند که زنجیره اصلی کربن در محدوده ۱۰ تا ۷۰ اتم کربن متداول است. انواع روان‌کننده‌ها در زیر خلاصه شده است :

-الکل‌ها

-صابون فلزات

-آمیدها

-استرها

-واکس پارافین

-واکس پلی‌اتیلن

عمل‌کرد روان‌کننده‌های افزوده شده به پلیمرها متفاوت بوده و باعث می‌شود تا آن‌ها را به سه تنوع اصلی تقسیم‌بندی کنند:

موادی که باعث کاهش اصطکاک مواد قالب‌گیری با دیگر محصولات تمام شده می‌شوند. نمونه این مواد عبارتند از گرافیت و سولفید روی مولیبدن که به میزان ۱% تا ۲%، در نایلون‌ها و دیگر ترموپلاستیک‌های دارای کاربرد چرخ‌دنده و یاتاقان، اضافه می‌شوند.
روان‌کننده‌های بیرونی: این مواد حین فرآیند از آمیزه پلیمری خارج شده و در سطح مشترک پلیمر مذاب و سطوح فلزی دستگاه‌های فرآیندی که با آن‌ها در تماس هستند، قرار گرفته فیلمی نازک ایجاد می‌کنند که مانع از چسبندگی آمیزه پلاستیکی با دستگاه‌ و در پلیمر متفاوت باشد. این مواد، عمدتاً قطبی بوده و با توجه به نوع پلیمر مورد استفاده و دمای فرآیند انتخاب می‌شوند. برخی روان‌کننده های بیرونی در مورد pvc عبارتند از: اسید استئاریک و نمک‌های استئارات (کلسیم، سرب، کادمیم و باریم)، پارافین، واکس، پلی‌اتیلن سبک و برخی استرها نظیر اتیل پالمیتات.
روان‌کننده‌های درونی: این روان‌کننده‌ها، موادی سبک هستند که جریان پلیمر در حالت مذاب را افزایش داده و بر خلاف نرم‌سازها، تأثیری ناچیز بر خواص حالت جامد پلیمر دارند. مثلاً در مورد PVC می‌توان با واکس‌های آمینی، مشتقات استری واکس مونتان، گلیسیریل استرها و استرهای زنجیر بلند اشاره کرد. این مواد عموماً از پارامتر انحلال‌پذیری مشابه با پلیمر پایه برخوردارند اما در دمای فرآیند، ویسکوزیته‌ای به مرتب کم‌تر دارند.

مهم‌ترین تأمین‌کنندگان این مواد در جدول زیر معرفی شده‌اند.

– بهبود دهنده‌های سطح

این دسته از آمیزه‌ها جزء کمک فرآیندهای پلیمری محسوب می‌شوند. همانند روان‌کننده‌ها، عامل لغزش و… در تولید پلیمرهای اکسترودر شده نقص‌های سطحی همواره وجود دارد از قبیل پوست پرتقالی شدن و شکست مذاب که همه این موارد به طور خاص به رئولوژی مذاب پلیمری برمی‌گردد.

شکست مذاب یک پدیده جریانی است که برای جریان مذاب پلیمری در سراسر دای رخ می‌دهد. این پدیده از دهانه دای شروع می شود به صورت بی‌نظمی‌های زمخت روی شکل سطح دیده می‌شود.

پدیده شکست مذاب در فرایند اکستروژن

نرخ تنش برشی روی سطح مذاب پلیمری بسیار بالاست که باعث شکستن سطح مذاب پلیمری می‌شود. همچنین باعث لغزش سطح مذاب نسبت به توده مذاب پلیمری می‌شود.

به طور کلی سطح مذاب نمی‌تواند به اندازه کافی سریع جریان‌‌ بیابد چرا که با تنش زیادی مواجه است. این امر باعث گرادیان سرعت نسبت به توده مذاب می‌شود و نهایتاً شکست مذاب رخ خواهد داد.

این بی‌نظمی‌ها روی شکل سطح ناخواسته و نامطلوب است. برای مثال در فرآیند تولید فیلم دمشی شاهد الگوی غیر جذابی از بی‌نظمی‌ها و زخمتی روی سطح هستیم.

با توجه با پدیده‌هایی که در بالا بررسی شد کمک فرآیندها به پلیمر اضافه می‌شوند و به سطح مذاب مهاجرت می‌کند. باعث روان‌کنندگی، افزایش خروجی اکسترودر و کاهش شکست مذاب می‌شود.

کمک فرآیند اصطلاحی است که به برخی موارد اشاره می‌شود که به منظور بهبود فرآیندپذیری و مدیریت وزن مولکولی بالا به کار می‌روند. مزایای آن عمدتاً در مرحله ذوب شدن پلیمر است. دو گروه اصلی کمک فرآیندها روان کننده‌ها و فلوروپلیمرها هستند. هرکدام تأثیر مشخصی بر روی مذاب پلیمری دارند. روان‌کننده‌ها در فرآیند پلیمرها برای کاهش ویسکوزیته مذاب یا جلوگیری از چسبندگی پلیمر به سطوح فلزی استفاده می‌شوند. روان‌کننده‌های داخلی بین مولکولی عمل می‌کنند و لغزش زنجیرهای پلیمری را آسان‌تر می‌کنند. کاهش ویسکوزیته سبب بهبود جریان پلیمر می‌شود. روان‌کننده‌های مورد استفاده شامل صابون‌های فلزی، واکس‌های هیدروکربنی، پلی‌اتیلن، واکس پلی‌آمید، اسیدهای چرب، الکل‌ها و استرها هستند. کمک فرآیندهای مبتنی بر فلوروپلیمر بیش‌تر کوپلیمرهای وینیلیدین فلوراید و هگزا فلوروپروپیلن هستند. این مواد تحت عنوان فلورو الاستومر شناخته می‌شوند حتی اگر کراسلینک نشده باشند. بنابراین خواص الاستومری ندارند. بارزترین اثر این کمک فرآیندها حذف شکست مذاب در حین اکستروژن پلیمرها است.

info@fara-ps.com

ارسال شده در مقالات | برچسب‌شده Processing Aids, آمیدها, استرها, اسید استئاریک, الکل‌ها, بهبود دهنده‌های سطح, پارافین, پلاستیک های گرما نرم, پلی‌اتیلن سبک, روان کننده ها, روان‌کننده های بیرونی, روان‌کننده‌های درونی, صابون فلزات, فشار اکستروژن, فلوروپلیمرها, کاهش اصطکاک, کمک‌فرآیندها, کوپلیمرهای وینیلیدین فلوراید, گرادیان سرعت, مذاب پلیمری, نرخ تنش برشی, نمک‌های استئارات, هگزا فلوروپروپیلن, واکس, واکس پارافین, واکس پلی‌اتیلن, ویسکوزیته مذاب | پاسخ دهید:

عوامل لغزش و ضد لغزش Slip Agents/AntiSlip Agents

منتشر‌شده ۱۳۹۹/۱۰/۱۶ | توسط فرا پلیمر شریف

ترکیبات لغزش مسئول کاهش قابل توجه ضریب اصطکاک سطح یک پلیمر هستند. علاوه بر تأمین روان‌کننده برای سطح فیلم، از آن‌ها برای تقویت پلیمر با خواص ضد استاتیکی، امکان آزاد سازی بهتر قالب، کاهش ویسکوزیته مذاب و خاصیت ضد چسبندگی نیز استفاده می شود. برخی از ترکیبات لغزنده‌ای که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند، آمیدهای اسید چرب (اروکامید اولیه و اولآمید ( primary erucamideوoleamide ))، استرهای اسید چرب، استئارات‌های فلزی (به عنوان مثال، استئارات روی) و واکس‌ها هستند.

عوامل لغزش در فیلم‌ها و ورق‌های پلاستیکی جهت فراهم کردن روان‌کاری سطحی در حین و بلافاصله پس از فرآیند استفاده می‌شود. این مواد سازگاری محدودی دارند و به سطح مهاجرت می‌کنند. این مواد پوششی را فراهم می‌کنند که باعث کاهش ضریب اصطکاک می‌شود. عوامل لغزش باعث کاهش چسبندگی پلاستیک‌ها به خود شده و فرآیند بسته بندی پر سرعت را تسهیل می‌کند. این مواد همچنین می‌توانند خواص ضد الکتریسته ساکن و انعطاف‌پذیری کم را بهبود ببخشند و به عنوان رهاساز قالب عمل کنند. عوامل لغزش معمولاً استرهای اسید چرب اصلاح شده اند و به میزان ۱ تا ۳ قسمت به ازای ۱۰۰ قسمت پلیمر (Phr) استفاده می‌شود.

اسیدها

اسید استئاریک به خصوص در بسیاری از کاربردهای PVC به طور مکرر به عنوان روان‌کننده خارجی استفاده می‌شود.

می‌توان آن را به عنوان یک عامل مشترک مشاهده کرد، که در همکاری با سایر افزودنی‌های ضد لغزش و ضد انسداد، به یک اثر نهایی کمک می کند و غلظت مورد نیاز سایر مواد افزودنی را کاهش می‌دهد.

استرها

انواع عمومی

آمیدهای اسید چرب

این فرآیند از تابش مایکروویو به عنوان عنصر گرم کننده برای واکنش بین اسیدهای چرب و آمونیاک گازی آزاد شده توسط اوره در حضور یک کاتالیزور لوئیس در فشار جو و دمای بالا استفاده می کند.

واکس طبیعی و جای‌گزین‌هایش

نمک‌ها

پلیمرها

سایر

بخش قبلی نشان داد که عمل‌کرد اصلی افزودنی لغزش، کاهش ضریب اصطکاک است.

همچنین، گروه شیمیایی آمیدهای چرب که در بخش قبلی به طور مختصر در مورد آن بحث شد، متشکل از محبوب‌ترین مواد افزودنی لغزش است که توسط صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مکانیسم عمل‌کرد آن‌ها قابل درک است.

شکل‌های زیر مهم‌ترین جنبه‌های این ساز و کار را نشان می دهند.

توزیع عامل لغزش

شکل بالا نشان می‌دهد که هنگامی که یک عامل لغزنده با مذاب پلیمر مخلوط می‌شود، به مناطق آمورف پلیمری که در آن قرار دارد جذب می‌شود تا زمانی که مواد پلیمری به شکل مذاب درآید. با خنک شدن ، افزودنی لغزشی به دلیل انرژی متفاوت سطح، ناسازگار می‌شود و مهاجرت خود را به سطح مواد آغاز می‌کند. سرعت انتقال به تفاوت بین انرژی سطح پلیمر و مواد افزودنی بستگی دارد (هرچه اختلاف بیش‌تر باشد، سرعت انتقال نیز سریع‌تر است). ابتدا یک لایه در سطح پلیمر تشکیل می شود، به دنبال آن رسوب لایه‌های بعدی با رسیدن مولکول‌های جدید ماده ضد لغزش به سطح، تشکیل می‌شود.

شکل بالا نشان می‌دهد که آرایش مولکول‌ها در سطح بی‌نظم نیست اما ساختاری دارد که از تمایل دو سگمنت حاصل می‌شود که عامل لغزش را دربردارد. آمیدهای چرب که توسط این ساز و کار دو جزء ساختاری دارد، تشریح می‌شود. یک گروه آمیدی و یک زنجیر هیدروکربنی. زنجیر هیدروکربن تمایل زیادی به پلی‌اتیلن دارد که خواص خیلی مشابه دارد، و به این دلیل زنجیره‌های هیدروکربن در لایه اول در پلیمر با گروه‌های آمیدی‌شان که رویه مقابل هوا را تشکیل می‌دهند، قرار می‌گیرند.

زمانی که مولکول‌های عامل لغزش به سطح می‌رسند، لایه دوم رو تشکیل می‌دهند. مولکول‌های لایه دوم خودشان را با گروه‌های آمیدی رو به یکدیگر آرایش می‌دهند. این امر کاملاً طبیعی است، با توجه با این که گروه‌های عاملی مشابه تمایل به یک‌دیگر دارند مخصوصاً به این دلیل که آن‌ها هر دو گروه اکسیژن و هیدروژن را دارند که به راحتی پیوند هیدروژنی ضعیف ایجاد می‌کنند.

نمودار بالا نشان می‌دهد که تا شروع به تشکیل یک لایه دوتایی، ضریب اصطکاک کاهش نمی یابد. فهم این مطلب آسان است، این را در نظر بگیرید که پیوندهای ضعیف به راحتی شکسته می‌شوند (به انرژی قابل توجهی برای شکستن آن‌ها نیاز نیست) و سطح فیلم‌ها لایه‌های روان‌کننده‌ای دارند که به راحتی روی هم سُر می‌خورند و این امر منجر به ارائه خواص لغزشی می‌شود که از این مواد انتظار داریم.

علاقه‌مندی بیش‌تر به ساز و کار به اطلاعات در مورد وضعیت عامل لغزش تراوش شده در حین عملیات تولید و فرآورش دارد که در آن فیلم‌ها با یاتاقان‌های راهنما و غلتک‌های فلزی بسیار تماس دارند که می‌توانند بر روی توزیع عامل لغزش روی سطح تأثیر بگذارند.

سازوکار بازپرسازی پوشش در حین تماس سطح فیلم پلیمری با اجزای مکانیکی خط تولید

این سازوکار پیشنهادی در شکل بالا نشان داده شده است. تماس فیلم با دستگاه قسمتی از عامل لغزش را از سطح فیلم حذف می کند اما تجمع عامل لغزش بر روی سطح قطعات فلزی در نهایت منجر به انتقال عامل لغزش به سطح فیلم می شود و از بین رفتن عامل لغزش به تدریج کاهش می یابد. فیلم ها در حین تولید و انبارداری تحت فشارهای پیچ در پیچ قرار می گیرند. تأثیر فشار بر مهاجرت عامل لغزش یکی از عناصر اصلی سازوکار عمل‌کرد آن است. نتایج مطالعات در این زمینه هنوز قطعی نیست. مشاهده شده است که زمانی که فشارهای زیادی بر روی یک فیلم اعمال شود، مقدار عامل لغزنده موجود در سطح کاهش می یابد. اگر فیلم ها روی هم انباشته می شدند و به فیلم ها فشار وارد می شد، مقدار عامل لغزش روی سطح فیلمها در مقایسه با سطح فیلم های جدا از هم افزایش می یافت. همچنین مشخص شده است که در مقایسه با سطوح مشترک فیلم/هوا و فیلم/تفلون، ترجیحاً به سطح مشترک فیلم/ فیلم مهاجرت می کند. این مطابق با مشاهدات صورت گرفته روی فیلمهای انباشته بر روی هم و تکی است اما هنوز هم توضیح اینکه چرا با افزایش فشار عامل لغزش کم‌تری به سطح مهاجرت میکند دشوار است. به نظر می رسد یک فشار بحرانی وجود دارد که در فشارهای بیشتر از آن نفوذ عامل لغزش کاهش می یابد. در زیر این فشار بحرانی، فشار هیچ تأثیری بر فرآیند نفوذ را نشان نداده است. اختلاط مواد افزودنی منجر به توزیع یکنواخت آن در بالک ماده می شود اما ممکن است ماده افزودنی به طور مؤثری به سطح مهاجرت کند و در نتیجه توزیع یکنواختی در سطح فیلم ایجاد شود.

نرخ مهاجرت یک عامل اساسی است و به موارد متعددی از جمله ساختار شیمیایی ربط دارد. با طیف سنجی XPS مشخص شد که غلظت سطحی اولئامید به مدت ۳۰ روز افزایش یافت تا ثابت شد. در همین بازه زمانی، غلظت استئارامید در سطح ۳ برابر کم‌تر از اولئامید بود. اولئامید به دلیل وجود پیوندهای دوگانه در ساختار خود، تحت اکسیداسیون سطح قرار می گیرد. لازم به ذکر است که سازوکار فوق مبتنی بر مطالعات آمیدهای اسید چرب است در حالی که از سایر عوامل لغزش نیز برای اهداف مختلفی در ارتباط با کاهش ضریب اصطکاک استفاده می‌شود. به عنوان مثال، از افزودنی های فلوئورپلیمر برای بهبود اکستروژن فیلم استفاده می شود و در حین فرآیند به همان روشی عمل می کنند که آمیدها در فیلم نهایی عمل می کنند. افزودنی فلوروپلیمر با ماتریس پلیمر نیز سازگار نیست. در هنگام اکستروژن، به سطح فلز مهاجرت کرده و یک فیلم تشکیل می دهد که تأثیر قابل توجهی بر پارامترهای تولید دارد. کسر مذاب، گران‌روی، سرعت برش و فشار گلویی (gate) را کاهش می دهد. این امر باعث تولید سریع‌تر و مصرف انرژی کم‌تر می شود. برخی از این افزودنی ها به گونه ای تولید می شوند که فقط در حالت مذاب مهاجرت می کنند اما پس از جامد شدن در داخل مواد بی حرکت می شوند. این موضوع باعث می شود این مواد به طور کلی از سطح فیلم پاک شوند که این عدم حضورشان در سطح در برخی از عملیات های پساتولید یکی از نیازمندی های مهم به شمار می رود.

با توجه به توضیحات فوق، بدیهی است که عمل‌کرد افزودنی های لغزش به سازگاری آن‌ها با ماتریس و پدیده نفوذ بستگی دارد. هر دو مورد از نظر تئوری کاملاً خوب درک شده اند اما از لحاظ کاربرد این تئوری ها در سیستم های پیچیده که در آن ها از افزودنی ها استفاده شده باشد درک عملی بسیار کم‌تری وجود دارد. چنین سیستم هایی حاوی مواد افزودنی مختلفی هستند که با یکدیگر رقابت می کنند و عمل‌کرد یک‌دیگر را تحت تأثیر قرار می دهند (از جمله سازگاری و نفوذ که در عمل‌کرد عوامل لغزش بسیار مهم هستند).

عوامل ضد لغزش

info@fara-ps.com

ارسال شده در مقالات | برچسب‌شده Slip Agent, آمیدهای اسید چرب, استئارات‌های فلزی, استرها, استرهای اسید چرب, اسیدها, پلیمرها, خاصیت ضد چسبندگی, خواص ضد استاتیکی, روان‌کننده, ضریب اصطکاک, عوامل لغزش, کاهش ویسکوزیته مذاب, نمک‌ها | پاسخ دهید: