PET پُرشده با الیاف شیشه برای اجزای بیرونی خودرو
دو گرید جدید تقویت شده با الیاف شیشه از PET گفته می‌شود که خواص مکانیکی، ظاهر و مقاومت در برابر شرایط جوی را برای اجزای بیرونی خودرو ارائه می‌کنند، از گروه پلی‌پلاستیک در دسترس هستند. طبق گزارش، ۳۰% از گریدهای RH030 پُرشده با الیاف شیشه Renatus و ۴۵% از گریدهای RH045 پُرشده از الیاف شیشه، سیاه‌رنگی جت خود را حفظ می‌کنند و سفیدی روی سطح اجناس قالب‌گیری شده را در محیط‌های بیرون کاهش می‌دهند، در حالی که آن‌ها را به طور ایده‌آل برای کاربردهایی مانند آینه‌های جانبی خودرو و بازوها/تیغه‌های برف پاک‌کن عقب مناسب می‌سازد.
از آنجایی که قطعات PET رنگ‌آمیزی نمی‌شوند، تخریب جوی می‌تواند در طول زمان رخ دهد. پرکننده الیاف شیشه می‌تواند شروع به شناور شدن کند و سیاهی جت می‌تواند کاهش یابد. تست مقاومت در برابر شرایط جوی شتاب داده شده نشان می‌دهد که مواد جدید پلی‌پلاستیک Renatus PET مقادیر شاخص کم‌تری را نسبت به رقبا حفظ می‌کنند، بنابراین نشان می‌دهد که سفیدی کاهش می‌یابد. در حالی که رزین‌های پلاستیکی قوی‌تر ساخته می‌شوند هنگامی که با الیاف شیشه تقویت می‌شوند، تأثیر منفی بر ظاهر سطح محصولات قالب‌گیری شده نیز یک اثر منفی است که می‌تواند رخ دهد.
گریدهای RH030 و RH045 نشان داده شده است که به دلیل قابلیت انتقال بهتر قالب در طول قالب‌گیری، محصولات قالب‌گیری شده را با ظاهر سطحی خوب تولید می‌کنند. آزمایش‌های اخیر شرکت نشان می‌دهد که وقتی با PBT گرید استاندارد ۳۰% پُرشده از شیشه مقایسه می‌شود، RH045 PET براقیت سطح بالاتری را نشان می‌دهد، اگرچه مقدار زیادی لیف شیشه دارد که به فرمولاسیون اضافه می‌شود. از نظر عمل‌کرد مکانیکی، PET معمولاً دارای خواص برتر در مقایسه با PBT است. در بارگیری‌های الیاف شیشه مشابه، گریدهای PET RH030 و RH045 دارای خواص مکانیکی بالاتری از جمله استحکام کششی، مدول خمشی و دمای انحراف تحت بار بیشتر در مقایسه با گریدهای PBT هستند.
لینک خبر:
https://www.ptonline.com/products/glass-filled-pet-for-automotive-exterior-components
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
لوله‌های پلی‌وینیل‌کلراید (PVC)
در زمان جنگ جهانی دوم، محققان آلمانی توانستند هنگام کمبود مواد اولیه ساخت لوله‌های معمولی از PVC برای ساخت لوله‌های آب استفاده کنند. در سالیان بعد، از نتایج این تحقیقات برای ساخت انواع محصولات از این ماده استفاده شد و به مرور فناوری تولید مواد اولیه آن از کشورهای پیش‌رفته به کشورهای در حال توسعه مانند ایران انتقال یافت.
امروزه کاربرد لوله‌های PVC در شبکه‌های انتقال آب و سامانه فاضلاب جایگاه خاصی دارد. این لوله‌ها به دلیل ارزان بودن و امکان نصب آسان در سامانه فاضلاب بیش‌ترین مصرف را دارند.
از لوله‌های PVC در شبکه‌های فاضلاب، آب باران، آب آشامیدنی، لوله‌های چاه، شبکه‌های برق و لوله‌های عبور مواد شیمیایی در دمای پایین‌تر از ۷۰ درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شود.
بررسی شیمیایی و مکانیکی حاصل از لوله‌های PVC نشان می‌دهد، گریدهای مختلف PVC کاربردهایی خاص دارند. PVC با گریدهای S68، بیشتر برای لوله‌های تأسیسات ساختمان و گریدهای پایین‌تر برای لوله‌های محافظ کابل‌های مخابراتی به کار می‌روند.
برای اتصال دو لوله PVC می توان از چسب یا اتصالات O-ring استفاده کرد. همچنین برای اتصال لوله‌ها، به ماشین‌آلات نیازی نیست حال آن که برای اتصال دو لوله پلاستیک گرمانرم دیگر باید آن‌ها را به روش جوش لب به لب و یا الکتروفیوژن به هم جوش داد که هر دو روش نیاز به تجهیزات گران‌قیمت دارند. بنابراین نصب و جای‌گذاری لوله‌های PVC در زیر زمین از لوله‌های انعطاف‌پذیر آسان‌تر است.
- لوله و اتصالات PVC تحت فشار
PVC بیش‌ترین محدوده کاربرد را در سامانه لوله‌کشی و از سایر پلاستیک‌ها رشد بالاتری دارد. PVC مقاومت شیمیایی خوبی در برابر طیف وسیعی از سیالات خورنده دارد اما ممکن است در برابر کتون‌ها، آروماتیک‌ها و برخی هیدروکربن‌‌های کلردارشده آسیب ببیند. دو گونه اصلی PVC در تولید لوله و اتصالات به کار می‌رود نوع ۱ و نوع ۲ (ASTM D 1784) نوع ۱ PVC سخت یا UPVC است که شامل حداقل کمک‌فرآیندها و افزودنی‌هاست و با این که شکننده است، حداکثر استحکام کششی، استحکام خمشی، مدول الاستیسیته و مقاومت شیمیایی را دارد. همچنین حداکثر دمای سرویس‌دهی تحت تنش در حدود ۶۵ درجه سانتی‌گراد و انبساط حرارتی پایین‌تر از نوع ۲ دارد. PVC نوع ۲، PVC منعطف است و استحکام کششی و خمشی، مدول الاستیسیته، پایداری و مقاومت شیمیایی پایین‌تری از PVC نوع ۱ دارد.
پلی‌وینیل‌کلراید کلردار شده یا CPVC مشابه با PVC نوع ۱ است اما مزیت آن تحمل دما تا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد است. به خاطر هزینه بالاتر CPVC از PVC نوع ۱ کاربرد آن به انتقال سیالات داغ منحصر می‌شود.
CPVC در دمای ۲۳ درجه سانتی‌گراد خواص فیزیکی مشابهی با PVC دارد ولی مقاومت شیمیایی آن از PVC بهتر است. به خاطر دمای کاربردی بیشتر CPVC از PVC، برای سیالات خورنده گرم، سامانه توزیع آب سرد و گرم و کاربردهای مشابه با PVC البته در دماهای بالا مناسب است.
استاندارد استفاده شده برای لوله و اتصالات UPVC و CPVC تحت فشار استاندارد ASTM D 3915 است. این استاندارد ویژگی‌های مخلوط‌های PVC سخت به کار رفته در سامانه لوله و اتصالات تحت فشار و سایر متعلقات لوله را در برمی‌گیرد.
- لوله و اتصالات PVC بدون فشار
این لوله‌ها در سامانه فاضلاب و آب آشامیدنی ساختمان‌های مسکونی و صنعتی به کار می‌روند. از استاندارد D4396 برای لوله و اتصالات UPVC و CPVC بدون فشار استفاده می‌شود. این استاندارد ویژگی‌های ترکیب‌ها و مخلوط‌های UPVC و CPVC به کار رفته در سامانه لوله و اتصالات بدون فشار و سایر متعلقات لوله را در برمی‌گیرد. از لوله‌های فاضلاب PVC برای تخلیه فاضلاب و آب در بیرون ساختمان، زمانی که چقرمگی، پایداری ابعادی، مقاومت در برابر پیرشدگی و اتصالات بسیار محکم و سفت لازم است، استفاده می‌شود.
در دهه اخیر لوله‌های PVC برای سامانه‌های فاضلاب در اروپا ماده‌ای مناسب شده است به طوری که در سال ۱۹۹۹ بیش از ۱ میلیون تن PVC بیشتر از سایر پلیمرها در سامانه فاضلاب استفاده شده است و سایر کاربردهای لوله‌های PVC را تحت‌الشعاع قرار داده است. لوله و اتصالات PVC بیش از لوله و اتصالات پلی‌پروپیلن در سامانه‌های فاضلاب به کار می‌روند. این لوله‌ها می‌توانند در مناطق شهری شامل بزرگ‌راه‌ها و یا در زمین‌های زراعتی به صورت روباز یا زیرخاکی به کار می‌روند.
- لوله و اتصالات پی‌وی‌سی در سامانه فاضلاب ساختمان
لوله و اتصالات PVC سبک و منعطف‌اند و به راحتی نصب و سر هم می‌شوند و مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر خوردگی عالی دارند. این لوله‌ها در کاربردهای بدون فشار، جایی که دمای عملیاتی بیشتر از ۶۰ درجه سانتی‌گراد نباشد، به کار می‌روند.
استاندارد D2665 برای لوله و اتصالات PVC سامانه فاضلاب استفاده می‌شود و ویژگی‌های لوله و اتصالات مناسب را برای تخلیه سامانه فاضلاب مسکونی دربرمی‌گیرد.
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
کاربرد پلاستیک‌ها در لوازم خانگی – بخش اول: پلیمر ABS و کامپاندهای آن
اکریلونیتریل بوتادی‌ان استایرن (ABS)
ساختار شیمیایی و خواص فیزیکی و مکانیکی ABS به صورت زیر است
خواص عمومی ABS
رزین‌های ABS مجموعه‌ای از خواص کاملاً موازنه و متعادل شده را برای قالب‌گیری قطعات با کنترل ابعادی دقیق فراهم می‌آورد به طوری که آن‌ها پرداخت سطح بسیار عالی و در حد مطلوبی دارند، مقاومت آن‌ها در برابر ضربه و نیز ویژگی‌های آب‌کاری فلزی خوبی دارند. رزین‌های ABS به خانواده بسیار گسترده‌ای از پلیمرهای ترموپلاستیک (بسپارهای گرمانرم) تعلق دارند. ABS از طریق ترکیب سه مونومر تولید می‌شود: اکریلونیتریل (AN)، بوتادی‌ان (BD) و استایرن (S). ساختار شیمیایی این مونومرها ایجاب می‌کند که هر مونومر جزء مهمی از رزین‌های ABS باشد به این معنی که هر مونومر، مسئول تأمین خاصیت ویژه‌ای از رزین‌های ABS است.
پلیمر ABS از نسبت‌های مختلفی از اکریلونیتریل، بوتادی‌ان و استایرن تشکیل می‌شوند. اکریلونیتریل مؤثر بر استحکام کششی، پایداری گرمایی و مقاومت شیمیایی می‌باشد. بوتادی‌ان بر چقرمگی، مقاومت ضربه و خواص دمای پایین تأثیرگذار است در حالی که استایرن مؤثر بر براقیت، صلبیت و فرآیندپذیری می‌باشد. با تغییر نسبت این مؤلفه‌ها، دامنه وسیعی از انواع مواد این مواد به وجود می‌آیند که دارای خواص ضربه‌پذیری بالا و متوسط، و قابلیت آب‌فلزکاری، مقاومت در برابر گرما و براقیت زیاد و کم می‌باشند.
مواد ABS ترکیب متعادلی از چقرمگی، استحکام کششی، پایداری ابعادی، صلبیت و خواص عایق‌کاری الکتریکی را از خود بروز می‌دهند. آن‌ها همچنین خواص ضربه‌پذیری عالی، عمل‌کرد دمایی وسیع و کیفیت سطح فوق‌العاده را دارا می‌باشند. مواد ABS توسط قالب‌گیری تزریقی (قطعات و اجزای یخچال و فریزر)، قالب‌گیری دمشی، اکستروژن (سینی‌های داخل یخچال)، قالب‌گیری اسفنجی و شکل‌دهی گرمایی (آستری در یخچال) فرآیند می‌شوند.
پلاستیک‌های ABS، سامانه‌های دو فازی می‌باشند. استایرن اکریلونیتریل (SAN) فاز پیوسته بستر پایخ یا زمینه (ماتریس) را تشکیل می‌دهد. فاز دوم از ذرات پراکنده شده یا پراکنش یافتته بوتادی‌ان تشکیل شده است که در آن لایه‌ای از SAN بر روی سطح پیوند خورده است. لایه ماتریس اتصال‌دهنده SAN، سبب می‌شود تا دو فاز تشکیل‌دهنده این پلیمر با هم کاملاً سازگار باشند.
تعادل یا موازنه خواص از طریق نسبت مونومرها و به وسیله ساختار مولکولی دو فاز، کنترل می‌شود. پایدارکننده‌ها، روان‌کننده‌ها، رنگین‌کننده‌ها و افزودنی‌های دیگر را می‌توان به سامانه افزود و این مسأله در حالی که تولید ABS را بسیار پیچیده می‌کند ولی از سوی دیگر انعطاف‌پذیری شگرفی را در طراحی خواص محصول پدید می‌آورد. در نتیجه موفولوژی و ریزساختار بینظیر ABS، صدها محصول محتلف از ABS، بسط و توسعه یافته‌اند که به طور تجاری قابل دسترس می‌باشند. ۱- رزین‌های ویژه قالب‌گیری تزریقی و ۲- رزین‌های مخصوص اکستروژن. اختلاف اولیه میان این دو نوع تجاری، ویسکوزیته حالت مذاب آن‌ها می‌باشد که برای رزین‌های قالب‌گیری تزریقی، ویسکوزیته مذاب به طرز قابل توجه‌ای پایین‌تر است. در هر طبقه از پلیمرهای ABS، گروه‌های متناظری از انواع تجاری وجود دارند. انواع تجاری ABS استاندارد را می‌توان براساس استحکام ضربه‌ای به سه دسته استحکام ضربه‌ای متوسط، بالا و اانواع بسیار محکم در برابر ضربه تقسیم کرد. همچنین انواع ABSهای استاندارد را بر مبنای جلای سطح بنیز می‌توان به ۳ دسته طبقه‌بندی کرد ۱) جلای سطح کم ۲) جلای سطح بالا ۳) جلای سطح بسیار بالا. انواع ویژه ABS شامل موارد زیر می‌باشند. ABS با مقاومت حرارتی بالا، ABS ویژه آب‌کاری، ABS شفاف، ABS به تأخیرانداز شعله و ABS با انواع ساختارهای فومی.
انواع استاندارهای ABS معمولاً با سوختن آخسته (UL-94 HB) درجه‌بندی آزمایش‌گاهی مرجع ویژه صدور مجوز کیفیت، ساخت و فروش موسوم به UL را کسب می‌کنند. مواد به تأخیرانداز شعله در ضخامت‌های in 062/0، (UL-94 V0) و در ضخامت‌های in 125/0، (UL-94 5V) را دارند. در انواع ABS شفاف از MMA (متیل اکریلات) برای ایجاد خاصیت عبور معادل ۷۲% و میزان کدورت یا مه (Haze Leve) برابر ۱۰%، استفاده می‌کند. آلیاژهای ABS-PVC در انواع با جلای زیاد و با جلای کم ساخته و تولید شده‌اند که تجاری شده و دردسترس می‌باشند. آلیاژهای ABS-PC در انواع قالب‌گیری تزریقی و انواع ویژه آب‌کاری دردسترس می‌باشند. آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت ABS-SMA در انواع تجاری قالب‌گیری تزریقی، اکستروژن و ویژه آب‌کاری دردسترس می‌باشند. آلیاژهای ABS-PA نیز در انواع تجاری شده ویژه قالب‌گیری تزریقی در دسترس می‌باشند.
ABS انتخابی عالی برای استفاده در آلیاژها (Alloys) و مخلوط‌های چند آمیزه (Blends) می‌باشد. وقتی که پلاستیک‌ها با یک‌دیگر ترکیب می‌شوند، ویژگی‌ها و جنبه‌های مثبت هر یک را می‌توان حفظ و نگه‌داری کرد و حتی افزایش داد. در حالی که خصوصیات نامطلوب هر یک را می‌توان کاهش داد.
آلیاژهای ABS-PC و ABS-PVC آلیاژهایی هستند که به خوبی شناسایی شده و بر روی آن‌ها کار شده است و در عمل هم از آن‌ها استفاده می‌شود. نوآوری‌های اخیر آلیاژهای جدید از ABS را نیز معرفی نموده است که عبارتند از ABS-استایرن-مالئیک انیدرید (ABS-SMA) و ABS-پلیآمید (ABS-PA).
ABS مزایایی همچون توانایی فرآیند نمودن و ظاهر خوب و قیمت پایین را همراه با ترکیبی متعادل از خواص مهندسی مطلوب با خود به ارمغان آورده است. موازنه خواص، مهم‌ترین ویژگی ABS و آلیاژهای مربوطه به آن می‌باشد.
مزایای ABS
- مقاومت در برابر ضربه (چقرمگی) و خواص صلب، سخت و سفت مطلوب
- خزش پایین
- پایداری ابعادی خوب
- خواص فیزیکی و مکانیکی بالا که استحکام و قدرت بالا را به دنبال دارد.
- پوشش‌های فلزی، چسبندگی عالی را به سطح ABS از خود نشان می‌دهند
- با استفاده از روش‌های ترموپلاستیک متداول، قابل تیدیل است و پلاستیکی است که وزن سبکی دارد.
محدودیت‌های ABS
- ABS در برابر اسیدها مقاوم است (به جز اسیدهای اکسیدکننده غلیظ)، همچنین در برابر قلیاها، نمک‌ها، روغن‌های اساسی و ضروری و محدوده گسترده‌ای از محصولات غذایی و دارویی مقاوم است. ولیکن از طریق بسیاری از حلال‌های شامل کتون و استر، به راحتی تحت حمله قرار می‌گیرد و در مجموع مقاومت آن‌ها در برابر حلال‌های آلی کم است.
- استحکام دی‌الکتریک یا عایقی پایینی دارد یعنی مقاومت آن در برابر عبور الکتریسیته کم است، عایق خوبی نیست.
- تغییر طول یا ازدیاد طول پایینی دارد و کشسان نیست.
- درجه حرارت کاری پیوسته پایین
- با این که خاصیت مکانیکی قطعه نهایی نسبت به رطوبت حساس نیست ولیکن وجود رطوبت در حین فرآیند نمودن می‌تواند منجر به ظهور مشکلاتی در ظاهر قطعه گردد. بیش‌ترین مقدار رطوبت مجاز و مناسب برای قالب‌گیری تزریقی ۰/۲% و برای اکستروژن ۰/۰۳% می‌باشد که می‌توان با استفاده از یک خشک‌کن هوایی رطوبت زدا، در عمل به این مقدار رسید.
به طور کلی پلیمر ABS در ساخت قطعات داخلی یخچال، پنل‌های کنترل لوازم خانگی و آشپزخانه، محفظه (جاروبرقی، غذاساز، چای‌ساز)، آسترهای یخچال، بدنه جاروبرقی، لباس‌شویی و قاب تلویزیون کاربرد دارد. کالاهای خانگی و مصرفی عمده‌ترین کاربردهای ABS است.
کاربردهای ABS در لوازم خانگی
- یخچال‌ها: برای درب‌ها و آسترها و فیلم‌های پلاستیکی که برای نگه‌داری مواد غذایی داخل یخچال از ABS استفاده می‌شود. اکستروژن‌های با مقاومت در برابر ضربه متوسط و انواع تجاری قالب‌گیری شامل ABS شفاف، در ظروف تازه نگه‌دارنده مواد غذایی، نوارهای درزگیر دور یخچال، پایه‌های قفسه، سینی‌های قطعات تبخیرکننده و حفاظ‌های پلاستیکی پایین درب یا در محل اتصال در با زمین استفاده می‌شود.
- بدنه‌های لوازم خانگی کوچک و کاربردهای ابزار برقی: این نوع لوازم و ابزارها شامل موارد زیر می‌باشند: سشوارها، اتوهای سنگی مخصوص فردادن مو، مخلوط‌کن‌ها، درب‌بازکن‌های برقی قوطی کنسرو، قهوه‌سازها، فرآیندکننده‌های مواد غذایی، فن‌ها یا پنکه‌های برقی، جاروبرقی‌ها، دریل‌های برقی، بادبزن‌های ورقه‌ای و پایه‌ها یا نگه‌دارنده‌های ماشین چمن‌زنی.
- کالاهای خانگی: فراپیش‌خوان‌های میز (وسایل یا لوازم خانگی رومیزی)، قسمت‌های مربوط به دور سینک و لوله، واحدهای تهویه مطبوع هوا که در پشت بام نصب شده‌اند.
- قطعات الکترونیکی تجاری و مخصوص مصرف‌کننده: نوارهای ویدئویی، تلویزیون‌ها، تجهیزات صوتی تصویری، بدنه‌های کامپیوترها، چاپ‌گرها و دستگاه‌های کپی.
سایر کاربردها
- خروج یا تخلیه: فاضلاب‌ها، لوله‌های تخلیه، اتصالات لوله و بدنه‌های صافی استخر و زوائد تزئیناتی.
- مخابرات: بدنه‌های گوشی تلفن، گوشی تلفن‌های قابل حمل بدنه‌های ماشین تایپ و کلیدهای صفحه کلید کامپیوتر.
- وسایل و لوازم تفریحی: قالب‌گیری‌های موتورسیکلت، قایق‌ها، هواپیماها، چادرهای ویژه اردوگاه‌ها، چمدان با بدنه سخت و آسترهای دستگاه‌های سردکننده ویژه پیک‌نیک.
- کیف‌های اسناد، جعبه‌های ویژه لوازم آرایش، بسته‌بندی‌های خانگی، اسباب‌بازی‌ها و تجهیزات فتوگرافیک (عکاسی).
از آن‌جا که ABS هیچ ماده سرطان‌زای شناخته‌شده‌‌ای ندارد نسبتاً بی‌ضرر است و هیچ اثر سوئی بر سلامتی و در ارتباط با قرار گرفتن در معرض ABS وجود ندارد.
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
کامپوزیت های پلی پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه
خواص مکانیکی کامپوزیت های پلی پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه
پلی پروپیلن (PP) به دلیل دارا بودن خواصی چون مقاومت در برابر خوردگی، فرآیندپذیری آسان و همچنین هزینه کم، جز پرکاربردترین پلاستیک ها به شمار می رود. با این حال، عمل کرد مکانیکی نسبتاً ضعیف PP کاربرد این پلیمر را در بسیاری از حوزه های مهندسی مانند خودرو سازی محدود کرده است. به همین دلیل، امروزه تولید و کاربرد کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) به دلیل بهبود قابل توجه خواص مکانیکی نسبت به هزینه تولیدشان، در بسیاری از حوزه ها در حال توسعه است. تقویت کنندگی با الیاف شیشه، کارآمدترین و اقتصادی ترین روش برای بهبود عمل کرد مکانیکی PP است. به دلیل قابلیت طراحی بالا و سهولت فرآیند قالب گیری، الیاف شیشه در ماتریس PP مورد توجه بسیاری از صنایع مختلف مانند خودروسازان قرار گرفته است. پلی پروپیلن حاوی الیاف شیشه از ۱۰% الی ۴۰% به ویژه در حوزه قطعات خودرو و لوازم خانگی به کار برده می شود. از کاربردهای اصلی این محصول می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- خودروسازی
- لوازم ساختمانی
- لوازم خانگی
- لوازم اداری
- لوازم الکترونیکی
- قطعات با استحکام بالا و…
E-glass و S-glass متداول ترین الیاف مورد استفاده در صنعت پلاستیک های تقویت شده هستند الیاف شیشه نوع E کمترین هزینه را در بین تمام الیاف تقویت کننده تجاری دارند، که همین امر موجب استفاده گسترده از آن ها در صنعت پلاستیک تقویت شده با الیاف شده است. الیاف شیشه نوع S که در اصل برای اجزای هواپیما و محفظه موشک به کار برده می شود، بالاترین مقاومت کششی را در بین تمام الیاف مورد استفاده داراست. با این حال، تفاوت ترکیب و هزینه ساخت بالاتر، آن را گران تر از E-glass کرده است.
پلی پروپیلن معمولاً با الیاف کوتاه شیشه (GF) تقویت می شود تا خواصی مانند سفتی (مدول الاستیک)، استحکام کششی، چقرمگی، مقاومت شیمیایی، و دمای اعوجاج حرارتی شان در مقایسه با نمونه های تقویت نشده بهبود یابد. میزان بهبود این خواص به خواص مکانیکی الیاف، توزیع اندازه طول الیاف، مقدار لیف مورد استفاده، جهت گیری آن ها در ماتریس، میزان تنش بین سطحی بین لیف و ماتریس، و خواص مکانیکی ماتریس بستگی دارد.
با این حال، معمولاً چسبندگی ضعیف الیاف به ماتریس منجر به تضعیف خواص کامپوزیت حاصل می شود. به همین دلیل، در پلی پروپیلن تقویت شده با GF، که ماتریس یک پلی الفین غیر قطبی است، بهتر است از یک سازگارکننده عامل دار شده پلی الفینی برای تقویت کارآمد خواص مکانیکی کامپوزیت استفاده شود. در کامپوزیت های پلی پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه (PPGF) معمولاً از پلی پروپیلن عامل دار شده با مالئیک انیدرید (PP-g-MA) به عنوان سازگار کننده بین سطحی به منظور تقویت چسبندگی بین الیاف و ماتریس استفاده می شود.
در این مقاله به بررسی تأثیر عوامل مختلف بر بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت های تقویت شده پرداخته شده است.
- توزیع طول الیاف: طول الیاف به شدت بر خواص نهایی کامپوزیت تأثیر دارد و الیاف شیشه نیز در طول فرآیند ذوب می توانند دچار شکستگی شوند. بنابراین فرایندهای اکستروژن و تزریق بر طول الیاف و توزیع طول آن ها اثرگذار هستند. در اصل الیاف شیشه در طول فرایند کامپاندینگ گرانول های کامپوزیتی دچار یک شکست اولیه شده و سپس در اثر میدان های برشی و فشاری در حین فرآیند تزریق شکست ثانویه رخ خواهد داد. نتایج تحقیقات حاکی از آن است که در مقایسه کامپوزیت های حاوی سازگارکننده و فاقد آن، در مقدار مساوی الیاف شیشه، طول الیاف در کامپوزیت های حاوی سازگارکننده بیش تر، و پراکندگی اندازه الیاف نیز باریک تر است. که دلیل این امر، استحکام بیشتر فصل مشترک لیف-ماتریس است که منجر به شکست کم تر الیاف در طول فرایند ذوب کردن می شود.
- آرایش یافتگی الیاف: الیاف در ترموپلاستیک های پر شده معمولاً در جهت جریان دچار آرایش یافتگی خواهند شد و در نتیجه کامپوزیت های حاصل موادی ناهمسان گرد هستند. آرایش یافتگی الیاف پارامتر مهمی است که بر رفتار ترمومکانیکی کامپوزیت ها به شدت تأثیرگذار است. معمولاً در آرایش یافتگی در راستای موازی با جهت جریان استحکام و عمل کرد بهتری را شاهد خواهیم بود. همچنین نتایج مطالعات نشان داده که استفاده از سازگارکننده در کامپوزیت های PP/شیشه بر میزان جهت گیری الیاف مؤثر و باعث افزایش آن خواهد شد.
- سازگار کننده: سازگار کننده در کامپوزیت PP/شیشه با افزایش استحکام فصل مشترک لیف/ماتریس، باعث افزایش استحکام ضربه، استحکام خمشی، افزایش تنش و کرنش failure، و بهبود خواص تریبولوژیکی خواهد شد. همچنین با اضافه کردن ۴۰% الیاف شیشه به پلی پروپیلن، ضریب انبساط حرارتی آن تا نصف کاهش می یابد، و هنگامی که از ۳۰% الیاف شیشه در کنار پلی پروپیلن استفاده شود مقاومت کششی تا ۱۸۰% افزایش می یابد.
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
کامپوزیت‌های پلیآمید تقویت شده با الیاف شیشه
امروزه، کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف محبوبیت زیادی کسب کرده اند و به شکل روزافزون در صنایع مختلفی مانند مواد تحمل کننده بار، غلتک ها، چرخ دنده ها، حلقه های پیستون، آب بندهای مکانیکی، کلاچ و… از آن ها استفاده می‌شود. در این کاربردها از خواص خودروان‌کاری کامپوزیت ها در جهت حذف نیاز به استفاده از روان کننده ها بهره برده می‌شود. در دهه گذشته، محققان زیادی در راستای درک بهتر خواص فیزیکی و تریبولوژیکی (خواص مربوط به اصطکاک، سایش، و روان‌کاری) کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با انواع مختلف مواد لیفی تلاش بسیاری انجام داده اند.
در سال های اخیر، کامپوزیت های تقویت شده با الیاف موضوع مورد توجه صنایع مختلفی از جمله هوافضا و صنعت خودروسازی بوده است. این کامپوزیت های پلیمری به طور کلی در مقایسه با فلزات/آلیاژهایی از قبیل استیل و آلومینیوم، دارای سطوح بالایی از سفتی، نسبت استحکام به وزن بالا، مدول بالا، مقاومت سایشی بینظیر و مقاومت به خوردگی و سایش چشمگیری هستند. پارامترهای مختلفی از جمله میزان تقویت کننده، شکل، اندازه، و جهت گیری تقویت کننده، نوع تقویت کننده و ماتریس پلیمری، روش های فرآیند و … می توانند بر خواص کامپوزیت های پلیمری تأثیر بگذارند.
در همین راستا نتایج پژوهش گروهی از محققین نشان داد که خواص مکانیکی کامپوزیت‌های نایلون به طور چشمگیری توسط درصد وزنی الیاف شیشه تحت تأثیر قرار می‌گیرند. نتایج آزمون استحکام نشان داد که نایلون حاوی ۲۰% وزنی الیاف شیشه بالاترین کششی بهبودیافته را دارند. نتایج آزمون ضربه حاکی از این است که نمونه حاوی ۱۵% وزنی الیاف شیشه دارای بالاترین میزان استحکام ضربه یا چقرمگی می‌باشد.
نمودار مربوط به آزمون کشش، استحکام کششی نهایی یا استحکام کششی کامپوزیت نایلون با ترکیب‌درصدهای مختلفی از الیاف شیشه را نشان می دهد. استحکام کششی خاصیت شدتی کامپوزیت است و نشان دهنده حداکثر تنشی است که کامپوزیت در حال کشش با نرخ ۳ میلی متر بر دقیقه تا قبل از پارگی تحمل می کند. نتیجه به دست آمده نشان می دهد که استحکام کششی نایلون خالص ۳۷/۳ مگاپاسکال است و این نقطه تنشی است که باریک شدگی (necking) قبل از شکست آغاز شد. برای ۹۵% پلیآمید و ۵% الیاف شیشه، استحکام کششی ۴۴/۲ مگاپاسکال است که ۱۸/۵% بالاتر از میزان آن برای نایلون خالص است. برای کامپوزیت نایلون حاوی ۱۰% الیاف شیشه، استحکام کششی مقدار بالای ۵۳/۶% را نشان می دهد. در مقادیر بالاتر الیاف شیشه تا ۱۵%، کامپوزیت استحکام کششی بالاتری (۵۷/۸%) را نشان می دهد. در نهایت کامپوزیت حاوی ۸۰% پلی آمید ۶ و ۲۰% الیاف شیشه افزایش چشم گیری را در استحکام کششی تا ۷۹/۵ مگاپاسکال نشان می دهد که حدود ۱۱۳% بیشتر از نایلون خالص است. با افزایش میزان الیاف شیشه، پیوند بین سطحی خوب بین لیف و نایلون منجر به ایجاد استحکام بالاتر می شود.
نمودار مربوط به انرژی ضربه، استحکام ضربه کامپوزیت های نایلون با ترکیب درصدهای مختلف الیاف شیشه را نشان می دهد. انرژی ضربه معیاری از کار انجام شده یا انرژی جذب شده به وسیله کامپوزیت نایلون قبل از شکست است. در حین آزمون ضربه، زمانی که چکش به نمونه کامپوزیتی ضربه می زند، نمونه تا نقطه تسلیم انرژی را جذب می کند، سپس تغییر فرم پلاستیک به وسیله جذب انرژی در نمونه آغاز می شود و در ناحیه پلاستیک سخت شدگی با کار (work hardening) رخ می دهد و پس از آن کامپوزیت قادر به جذب مقدار بیش‌تری انرژی نخواهد بود، و نهایتاً شکست رخ خواهد داد. استحکام ضربه یک معیار نسبی از چقرمگی ضربه ای کامپوزیت های نایلون با ترکیب درصدهای مختلف الیاف شیشه است. بر اساس مشاهدات، کامپوزیت نایلون حاوی %۵ الیاف شیشه می تواند قبل از رخ‌داد شکست ۴/۵ ژول انرژی جذب کند. این عدد در مورد ۱۰% الیاف شیشه به ۵/۴ ژول می رسد که ۲۰% بیش تر از استحکام کامپوزیت حاوی ۵% الیاف شیشه است. اگر میزان الیاف شیشه به ۱۵% افزایش یابد، کامپوزیت استحکام ضربه ۶/۴ ژول را نشان می دهد که ۴۲% بیش تر از مقدار آن برای کامپوزیت حاوی ۵% الیاف شیشه است. در نهایت، نتایج نشان می دهد که زمانی که میزان الیاف شیشه به ۲۰% افزایش می یابد، استحکام ضربه کامپوزیت به ۴/۷ ژول کاهش می یابد که حدود ۲۷% کمتر از کامپوزیت حاوی ۱۵% الیاف شیشه است. بدیهی است که با افزودن میزان زیاد الیاف شیشه (۲۰%) انرژی ضربه به طور چشم گیری کاهش می یابد. این امر حاکی از آن است که در اثر افزایش مقادیر بالای الیاف شیشه، مانند ۲۰% الیاف، استحکام ضربه کامپوزیت کاهش می یابد، به این معنی که رفتار کامپوزیت از چقرمه به شکننده تغییر کرده و چقرمگی ضربه آن کاهش می یابد.
در نهایت انتخاب و بهینه سازی ویژگی‌ها فرصت کنترل پارامترهایی مانند استحکام، چگالی، خصوصیات الکتریکی و هزینه را فراهم می‌سازد. از میان اشکال احتمالی ذرات تقویت کننده، الیاف به خاطر نسبت منظر بالایشان و ماهیت ناهمسان‌شان مورد توجه قرار گرفته اند. در مورد نقش نسبی اجزا در کامپوزیت سه اصل مشاهده می‌شود:
- از مقاومت و سختی بالایی برخوردارند و می بایست ماتریس تنش را از یک لیف به لیف دیگر منتقل کند. این مواردی از کامپوزیت‌های با کارایی بالاست که در آن تقویت کننده با استحکام بالا در کسر حجمی بالا استفاده می‌شود. همچنین جهت‌گیری و میزان پراکندگی آن‌ها برای رسیدن به خواص مکانیکی مطلوب باید سنجیده شود.
- در برخی موارد دیگر ماتریس از نظر فیزیکی، شیمیایی و خواص فرآیندی دارای مشخصات ذاتی مطلوب است و افزودن الیاف برای مقاومت در برابر کشش، خزش یا مقاومت در برابر پارگی در نظر گرفته شده است. معمولاً به صورت پیوسته یا ناپیوسته به کار می‌روند.
- در حالت سوم ماتریس یک ماده با عمل‌کرد بالا است، اضافه کردن الیاف با هدف حفظ عمل‌کرد و اصلاح نقص‌های ماتریس و مقرون به صرفه بودن 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