تجدید علاقه به کامپوزیت‌های طبیعی!
پرکننده‌ها و الیاف طبیعی گیاهی جاذبه جدیدی پیدا کرده‌اند از آنجایی که کاربران خواهانِ کامپاندهای پلاستیکی پایدارتر و اغلب سبک‌تر هستند.
Jennifer Markaria گزارش می‌دهد.
فیلرها و الیاف گیاهی طبیعی یا تجدیدپذیر از ابتدای آغاز صنعت پلاستیک گزینه‌ای برای ترکیبات پلیمری بوده است. اما تمرکز اخیر بر کاهش ردپای کربن جلب توجه جدیدی به آن‌ها است. در حالی که در برخی موارد، مواد گیاهی موجود تا به امروز فاقد خواص مکانیکی بوده تا جای‌گزین مستقیم الیاف شیشه شوند. فرمول‌سازان راههای زیادی برای جبران این موضوع پیدا کردند، چه راههای ترکیب با شیشه یا به‌کارگیری روش‌های جدید برای بهبود خواص پایه مواد گیاهی. بخش خودرو سال‌ها است که در صدر کار برای ترکیب مواد طبیعی قرار گرفته و به دنبال افزایش استفاده از محتوای پایدار با حفظ عمل‌کرد است. Alper Kiziltas کارشناس فنی فورد می‌گوید: چندین بازار، سیاست و عوامل فنی در حال آمدن هستند تا الیاف طبیعی را گزینه‌ای جذاب‌تر برای کاربردهای خودرویی کنند. این شامل تغییر در رفتار مصرف‌کننده، چارچوب‌های سیاست فعلی، افزایش استفاده از پلاستیک در خودروها، نگرانی‌های زنجیره تأمین برای الیاف شیشه و نوآوری‌های تحقیق و توسعه حاصل از تأمین‌کنندگان الیاف طبیعی است. Kiziltas همچنین بیان کرد: این در حال تبدیل شدن به یک استراتژی تجاری اصلی برای صنعت خودرو است تا با آینده منابع محدود مقابله کند. استفاده از الیاف طبیعی پایداری زیست‌محیطی شرکت ما را بهبود می‌بخشد. براساس مطالعات درونی ما و داده‌های شخص ثالث، قطعاً مزایای LCA (ارزیابی چرخه عمر) در مقابل مواد معدنی و الیاف وجود دارد. استفاده از این مواد در حال گسترده‌تر شدن است. Kiziltas اشاره می‌کند که گروه مواد در حال ظهور و پایداری در فورد، تحقیقات کامپوزیت‌های پایدار را از سال ۲۰۰۰ را اجرا کرده است که منجر به استفاده از طیف گستردهای از مواد تجدیدپذیر نظیر کنف، پوست برنج و سلولز می‌شود. برخی از آن‌ها کاندیدهای بدیهی‌تری نسبت به دیگری هستند. آزمایشات اخیر فورد نشان داده است که پوست قهوه پس از فرآیند بیوکربونیزاسیون می‌تواند جای‌گزین تالک در کامپاندهای PP شود. آزمایش پوست قهوه به عنوان روشی برای استفاده از ضایعات کشاورزی جهت ایجاد یک محصول پایدار انجام شد. Kiziltas بیان کرد: در حالی که آزمایشات اولیه مشکلاتی از قبیل بو، جذب آب و کربنی کردن قهوه این نگرانی‌ها را حل کرد و سازگاری بهتر با ماتریس PP را نتیجه داد. سازگاری بهبود یافته همراه با کاهش آب دوستی پر کننده کربنی شده باعث کاهش جذب رطوبت توسط قطعه کامپوزیت می‌شود. تیم فورد فرمول PP را با استفاده از ۲۰ درصد کربن زیستی (پوست قهوه) برای فورد ۲۰۲۰ توسعه داد تا جای‌گزین تالک ۴۰% در چراغ جلو تزریقی شود. Kiziltas می‌گوید: با استفاده از پوست قهوه (کربن زیستی) وزن را ۱۷% و هزینه را ۵% کاهش دادیم، بدون این که فرآیند یا عمل‌کرد قطعه قربانی شود.
فورد همچنین توانست از دمای فرآیند کمتری برای قالب‌گیری بخش بایوکامپوزیت استفاده کند که منجر به چرخه خنک‌سازی کوتاه‌تر و صرفه‌جویی انرژی می‌شود. یک صرفه‌جویی اضافی در حدود ۱۵% در انرژی مصرف شده به هنگام اکسترود کردن مواد حاوی کربن زیستی وجود دارد که دلیل آن روان‌کاری مواد آلی در مقایسه با رئولوژی مواد معدنی است. Kiziltas بیان می‌کند: به طور کلی ما نتایج این ماده کامپوزیت نوآورانه را در صرفه‌جویی کل انرژی ۲۵% تخمین زدیم. تیم تحقیق و توسعه فورد نیز در حال بررسی پرکننده‌های کربن زیستی است. با استفاده از پیرولیز زیست توده جهت دست‌یابی به ماده متخلخل تولید می‌شوند که به عنوان یک راه حل جهت بهبود پایداری گرمایی مواد طبیعی است. الیاف طبیعی دارای پایداری حرارتی کمتری نسبت به بسیاری از الیاف جای‌گزین مصنوعی، محدود شدن کاربرد آن‌ها به دمای فرآیند پایین پلیمر (کمتر از ۲۰۰ درجه) و محیط‌های خودرو با دمای پایین هستند. مطالعات اخیر ما ثابت کرد که می‌توانیم با استفاده از کربن زیستی به عنوان پرکننده در کامپوزیت‌های ترموپلاستیک مهندسی مانند PA6 و PA66 استفاده کنیم.
نانو سلولز
Performance Biofilaments کانادا که با حمایت از ercer International و Resolute Forest Products می‌گوید: تکنولوژی فرآیند اختصاصی با بهره‌گیری از الیاف چوب آن‌ها را به نانوفیبریل سلولز (NFC) با استحکام و خلوص بالا تبدیل می‌کند. مطابق گفته Geoff Fisher مدیر توسعه این شرکت، مواد NFC در ترموپلاستیک‌ها برای طیف وسیعی از کاربردها در حال ارزیابی هستند. عمل‌کرد بیوفیلامنت‌ها اخیراً با یک سری آزمون‌های مرکز تحقیق و توسعه مواد خودرویی شخص ثالث در کانادا تکمیل شد. ما NFC خود را در یک سیستم هیبریدی با الیاف شیشه در آمیزه‌های PP ترکیب کردیم و نتایج امیدوارکننده‌ای به دست آوردیم. Fisher می‌گوید: هدف این سری آزمایش نشان دادن این که بتوانیم پایداری محتوا را در آمیزه PP افزایش دهیم (یعنی افزایش محتوای الیاف طبیعی و کاهش محتوای الیاف شیشه) و سطح بالایی از عمل‌کرد را حفظ کنیم. این شرکت در حال ساخت یک کارخانه تجاری برای تولید NFC است که انتظار می‌رود تا پایان سال ۲۰۲۲ راه‌اندازی شود. Green Dot Bioplastics در ایالات متحده پلیمرهای زیستی و قابل کمپوست را تولید می‌کند. Terratek پلاستیک تقویت شده با الیاف طبیعی آن در خط تولید ۲۰۲۰ تجاری‌سازی شده است. این مواد کامپوزیتی زیستی از الیافی مانند سیزال، بامبو آمریکایی و الیاف جوت احیا شده برای جای‌گزینی الیاف شیشه در PP ،PE و PA استفاده می‌کند. در حالی که الیاف طبیعی جای‌گزینی ۱:۱ برای الیاف شیشه نیستند، آن‌ها یک گزینه پایدار را در بسیاری از کاربردها فراهم می‌کنند که تقویت و سختی فراتر از مواد پر نشده مورد نیاز است. شرکت می‌گوید که هم کامپاند و هم مستربچ الیاف طبیعی را تأمین می‌کند. Mark Remmert مدیر عامل Green می‌گوید: عمل‌کرد و تأمین، دو عامل کلیدی در انتخاب الیاف طبیعی هستند. ما باید بتوانیم از یک محصول تکرارپذیر و عمل‌کرد آن برای مشتریانمان اطمینان حاصل کنیم. بامبوی آمریکایی یک چمن بومی با خواص فیزیکی مطلوب و شیوه‌های رشد پایدار است. سال گذشته Green Dot Bioplastics با توامندترین شرکت در زنجیره تأمین، Mayco International برای حذف اتلاف و ضایعات الیاف جوت از فرآیند Mayco شریک شد، تا یک ماده NFRP جدید ایجاد کند. Sarah Harbaugh مدیر فروش و بازاریابی شرکت می‌گوید: به جای ضایعات و دفن آن، از بهره‌گیری آن‌ها و ترکیب در گرانول بیوکامپوزیت برای کاربردهای دیگر استفاده می‌کنیم. مطابق اظهارات Luis Roca Blay رهبر آمیزه‌سازی، سازمان تحقیقات اسپانیایی Aimplas، بسیاری از الیاف طبیعی را برای استفاده به عنوان افزودنی تقویت‌کننده در پلاستیک‌های کامپوزیتی زیستی را در طول سال‌ها بررسی کرد. نمونه‌های آن شامل: کنف، سیسال، کتان، جوت و … هستند. هنگام توسعه آمیزه از پلاستیک زیستی، او پیشنهاد می‌کند که استفاده از الیاف طبیعی مطلوب‌تر باشد؛ به طوری که بسیاری از اجزا تا حد امکان تجدیدپذیر و در برخی موارد قابل کمپوست باشد.
نگرانی کمپوستسازی
کمپوست‌پذیری ویژگی جذاب رو به رشد در اروپا به ویژه برای بسته‌بندی است. با این حال اقلام بسته‌بندی ساخته شده با استفاده از پلاستیک قابل کمپوست تقویت شده با پایه گیاهی الیاف ممکن است در دست‌یابی به استاندارد EN13432 برای کمپوست‌پذیری صنعتی مشکل داشته باشند، بسته به درصد الیاف استفاده شده و ضخامت بخش. او می‌گوید: آسیاب کردن بسته‌بندی قبل از کمپوستسازی راه حلی برای این مشکل ارائه می‌دهد. استحکام و وزن کامپوزیت عوامل کلیدی در بسیاری از مصارف نهایی هستند. Roca همچنین می‌گوید: الیاف طبیعی جای‌گزین مستقیمی برای الیاف شیشه در راستای خواص تقویت‌کنندگی نیست اما اضافه می‌کند که می‌تواند مواد تقویت‌کننده معدنی را جای‌گزین کند و وزن را کاهش دهد. سایر افزودنی‌ها مانند اصلاح‌کننده‌های ضربه ممکن است برای ایجاد تعادل ویژگی لازم استفاده شود. Aimplas اخیراً تأخیرانداز شعله در فرمولاسیون حاوی الیاف طبیعی را مورد مطالعه قرار داده است. Roca گزارش می‌دهد که در یک فرمول اثر منفی در به تأخیر انداختن شعله یافت نشد. جای‌گزینی پلاستیک با درصدی از الیاف طبیعی سبب کاهش انتشار گرما می‌شود. همچنین مطالعه فرمولاسیون‌های حاوی الیاف طبیعی و بازدارنده شعله مبتنی بر فسفر مورد بررسی قرار گرفت و تأیید شد که برهم‌کنشی مضر بین آن‌ها نیست. انجمن تحقیقاتی نروژی RISE PFI می‌گوید که به پیشرفت در توسعه بیوکامپوزیت‌های تولید شده مبتنی بر پلیمرهای زیستی به عنوان مثال الیاف زیستی، نانوسلولز و لیگنین ادامه می‌دهد. Gary Chinga Carrasco رهبر دانشمند در Biopolymers و Biocoposite منطقه در اتحادیه می‌گوید: این‌ها در حال توسعه و ارزیابی برای طیف وسیعی از کاربردها از جمله زیربنا، خودرو، بسته بندی نوشیدنی و غذا، مراقبت‌های بهداشتی و ساخت افزایشی (چاپ سه‌بعدی) هستند. این انجمن دارای یک آزمایشگاه کاملاً مجهز به چاپ سه‌بعدی جهت حمایت از افزایش تقاضا است. شرکای صنعتی به دنبال زیست پایه و راه حل‌های مواد پایدار برای چاپ سه‌بعدی و همچنین قالب‌گیری تزریقی هستند. چاپ سه‌بعدی امکان خوبی را برای ساخت سازه‌های پیچیده‌ای که ساخت آن‌های با فرآیندهای مرسوم آسان نیست فراهم می‌کند. چاپ سه‌بعدی نه تنها برای نمونه‌سازی استفاده می‌شود بلکه از آن برای ساخت دستگاه‌های کاربردی برای کاربردهای خیلی خاص استفاده می‌شود. Chinga Carrasco می‌گوید: علاوه بر این مصرف مواد کاهش می‌یابد که یک مزیت بزرگ از نقطه نظر اقتصادی و زیست‌محیطی است. او همچنین اضافه کرد: بایوکامپوزیت‌های زیستی تجدیدپذیر هستند و اگر ضروری باشد می‌تواند زیست‌تخریب‌پذیر باشد. این در مقایسه با سایر پلیمرهای فسیلی پر شده سودمند است. این منطقه در حال رشد توسعه مواد پایدار است که همچنین با اقتصاد زیستی و چرخه‌ای مطابق است.
دستاوردهای قالب‌گیری
فراتر از چاپ سه بعدی، پروژه RISE PFI’s BioComp در حال توسعه مواد بایوکامپوزیت جدید و پایدار است تا جای‌گزینی برای پلاستیک‌های پایه نفتی (فسیلی) در بخش قالب‌گیری تزریقی باشد. این پروژه تا حدی توسط شورای تحقیقات نروژ تأمین می‌شود؛ همکاری بین RISE PFI و شرکت‌های alloc نروژی (یک شرکت محصولات ساختمانی)، Norske Skog Saugbrugs (تولیدکننده بایوکامپوزیت) و Plasto (قالب‌گیر تزریقی) است. این پروژه در سال ۲۰۲۱ آغاز شده است و شرکا می‌گویند پیشرفت چشم‌گیری داشته‌اند. مطابق گفته Dag Molteberg مدیر ارشد و توسعه Norske Skog Saugbrugs ساخت کارخانه جدید ارائه بایوکامپوزیت را به پایان رسانده است که دارای خروجی ۱۲۰ کیلوگرم بر ساعت در حداکثر سرعت (حدود ۱ تن در یک روز کاری عادی) است. این شرکت تأسیسات بزرگ مکانیکی حرارتی خمیر کاغذ (TMP) برای تولید کاغذ و بایوکامپوزیت با الیاف TMP از چوب صنوبر را تأمین خواهد کرد. یک قسمت از کارخانه برای خشک کردن، آماده سازی و گرانول سازی الیاف چوب استفاده می‌شود. بخش دوم سیستم ترکیب را در خود جای داده است که الیاف خرد شده (گرانول شده) با پلاستیک‌ها و افزودنی‌ها جهت تولید گرانول‌های بایوکامپوزیتی (با نام تجاری Cebico) ترکیب می‌شوند. سیستم اختلاط شامل مناطق گاززدایی جهت حذف رطوبت و ویژگی کنترل دما به خوبی تنظیم شده است. Molteberg می‌گوید: خط قابلیت خرد کردن هوا خشک شده و در زیر آب را دارد. قطر آمیزه‌های گرانولی بین ۳ تا ۵ میلی‌متر و طول آن‌ها بین ۴ تا ۷ میلی‌متر است. Saugbrugs چندین تن از این مواد را از زمان تولید آزمایشی در دسامبر سال گذشته تولید کرده است. همچنین اضافه می‌کند: آزمایش مواد نشان می‌دهد که الیاف به خوبی در ماتریس پراکنده شده اند. استحکام کششی مطلوب و سختی خمشی بالا می‌دهد. پایداری ابعادی حرارتی از PE و PP پر نشده بهتر است و نتایج، جذب آب بسیار کم حتی در آب جوش را نشان می‌دهد. پارامترهای جریان مذاب نیز برای قالب‌گیری تزریقی قابل قبول هستند. Molteberg می‌گوید: مقدار الیاف در کامپوزیت‌ها می‌توانند بین ۲۰ تا ۶۰% وزنی متغیر باشند، اما به طور معمول بین ۳۰ تا ۴۰% است. جز ترموپلاستیک شامل PE یا PP خام و بازیافت شده و در این پروژه استفاده از مواد ترموپلاستیک مبتنی بر زیستی و زیست‌تخریب‌پذیر بررسی خواهد شد. Plasto قالب‌گیر تزریقی، گرانول‌های بایوکامپوزیتی را با استفاده از تجهیزات قالب‌گیری تزریقی خوکار با سرعت بالا فرآیند می‌کند. Runar stenerud مدیر پروژه Plasto می‌گوید: خط تولید برای تولید روزانه به صورت ۲۴ ساعته و بدون نیاز به اپراتور پیکربندی شده است و خروجی بالا و پایدار اجزای بایوکامپوزیت تولید شده را تضمین خواهد کرد. Stenerud بیان کرد: همکاری با RISE PFI در پروژه BioComp بینش ارزشمندی از خواص مکانیکی و فرآیندی مرتبط با خواص و همچنین چگونگی طراحی برای جابه‌جایی بهینه در پایان طول عمر را به ما اعطا کرد. درگیری توسعه مراحل اولیه مواد جدید نیز این فرصت را به ما می‌دهد تا بر مشخصات مواد تأثیر بگذاریم تا بهترین سازگاری ممکن را با محصول در دست توسعه و فرآیند تولیدمان تضمین کنیم. هدف شرکت محصولات ساختمانی Alloc بازاریابی محصولات امسال پروژه Biocomp است. Leif Kåre Hindersland مدیر تحقیق و توسعه شرکت می‌گوید: ما از تجربه کردن خرسندیم که تیم تحقیق و توسعه Rise PFI انجام داد که در این راستا می‌تواند برای بهبود عملیات ما منتقل شود و در تولید پنل و کف‌پوش دیواری با کیفیت و خلاقانه کمک کند.
لیگنین کاربردی
شرکت فنلاندی UPM Biofore دارای چندین کسب و کار الیاف و زیست توده است و UPM Formi آمیزه پلاستیکی تقویت شده با الیاف سلولز برای قالب‌گیری تزریقی و چاپ سه‌بعدی را برای چندین سال تولید کرده است. این شرکت اکنون در حال توسعه یک پرکننده دیگر و در حال ساخت یک پالایشگاه زیستی در Leuna آلمان است که چوب راش را می‌گیرد و آن را به قندها هیدرولیز می‌کند که برای تولید بیومنواتیلن‌گلایکول و بیومنوپروپیلن گلایکول و لیگنین مناسب برای تبدیل به پرکننده‌های کاربردی تجدیدپذیر (RFF) استفاده می‌شود. یکی از اهداف RFF جای‌گزینی دوده یا سیلیکا رسوبی است. Christian Hübsch مدیر فروش و بازاریابی UPM Biochemicals (گروه UPM مستقر در آلمان) می‌گوید: در ترموپلاستیک و ترموست الاستومرها، RFF ممکن است دارای دو استفاده مختلف باشد. یک کاربرد برای RFF، یک رنگ‌دانه سیاه جای‌گزین دوده است. مورد دوم استفاده از درصد بالای RFF جهت افزایش محتوای تجدیدپذیر و کاهش ردپای کربن است. در حالی که ویژگی‌های مکانیکی قابل قبول حفظ شود. Hübsch می‌گوید: تا الان ما ترکیبات با ۳۰-۴۰% درصد وزنی RFF در PE، PP ، PBAT و… ساخته‌ایم. در حالی که RFF اغلب برای جای‌گزینی پلیمر در فرمولاسیون آمیزه استفاده می‌شود، می‌توان برای جای‌گزینی پرکننده‌های مرسوم جهت سبک‌سازی استفاده کرد. Hübsch می‌گوید: با دانسیته تنها ۱/۳ گرم بر سانتی متر مکعب، RFF 50 تا ۶۰% از بسیاری پرکننده‌های سفید سبک‌تر است. همچنین اضافه می‌کند: RFF با ترکیبات مبتنی بر سلولز یا کامپوزیت‌های چوب-پلاستیک متفاوت است. آمیزه‌های ترموپلاستیک با درصد بالای RFF نشان دهنده یک کلاس جدید از مواد با پتانسیل عظیم آینده است. RFF اساساً بدون ترکیبات آلی فرار (VOC) است و ما در حال جمع‌آوری داده‌های لازم برای صدور گواهینامه تماس با غذا و آب آشامیدنی هستیم. UPM مرکز کاربرد را در سایت Leuna بازگشایی و آزمایش، توسعه و همچنین خدمات آمیزه‌سازی محصول را آغاز کرده است. Hübsch می‌گوید: ما شرکت خود را به عنوان یک شریک مستربچ و آمیزه‌ساز می‌بینیم. با این حال ما توسعه آمیزه‌های خودمان را انجام می‌دهیم. ما هر دو را برای مشتری خاص، برنامه‌های بهینه‌سازی ترکیب و مطالعات بنیادین دیگر به صورت موازی برای طیف گستردهای از پلیمرها و کاربردها اجرا می‌کنیم. انتظار می‌رود پالایشگاه زیستی صنعتی در اواخر سال ۲۰۲۳ راه اندازی شود و اولین مقادیر تجاری در اوایل سال ۲۰۲۴ در دسترس خواهد بود. در حال حاضر نمونه‌های مواد تا چند صد کیلوگرم توسط شرکای منتخب برای اهداف توسعه و تأیید آمیزه در حال آزمایش هستند. UPM می‌گوید که BioMotion RFF دارای CO2 خنثی است و انتظار می‌رود در مقیاس صنعتی CO2 منفی باشد. بر اساس آنالیز چرخه عمر تأیید شده شخص ثالث مطابق گفته Barbara Gall مدیر توسعه بازرگانی، پرکننده عمل‌کردی تجدیدپذیر در UPM Biochemicals فیلر بیش از ۹۴% محتوای کربن تجدیدپذیر خواهد داشت و خلوص بالا خواهد بود (VOC و محتوای گوگرد کم). Nymax Bio خط جدیدی از ترکیبات PA Avient است که دارای ۱۶ تا ۴۷% پرکننده از منابع گیاهی تجدیدپذیر مانند ذرت، کاه و گندم است. پایداری یک اولویت بالا برای برندهای مصرف کننده است. Matt Mitchel بازاریاب جهانی مواد مهندسی تخصصی شرکت می‌گوید: اکثر ابتکارات در راستای محصولات با سازگاری بیشتر با محیط زیست ساخته شده‌اند. Avient می‌گوید: در مقایسه با جای‌گزین‌های پلی‌آمید ۶۶ تقویت شده با الیاف شیشه مرسوم، گریدهای مشتقات زیستی، تابیدگی کمتر همراه با سطح ظاهری و رنگ‌پذیری مطلوب ارائه می‌کنند. فرمولاسیون‌های با جذب کم آب به نمایش پایداری ابعادی بسیار خوب و حفظ ویژگی پس از شرطی‌سازی گفته می‌شود. انتظار می‌رود گریدهای جدید، کاربرد در خودروسازی، صنعتی و ساختمانی پیدا کنند و می‌توان آن را با قالب‌گیری تزریقی و اکستروژن فرآیند کرد. آن‌ها همچنین می‌توانند برای ارائه خواص کاربردی ویژه مانند جوشکاری لیزری یا تأخیر در شعله به صورت سفارشی فرموله شوند. مواد Nymax Bio در آسیا تولید می‌شوند اما در سطح جهانی در دسترس هستند.
کنف مناسب
مقررات در ایالات متحده در سال ۲۰۱۸ تغییر کرد تا اجازه رشد کنف را دهد. از آن زمان شرکت بیوتکنولوژی صنایع Heartland کار کرده است تا یک زنجیره تأمین کنف صنعتی قابل اعتماد ایجاد کند تا افزودنی‌های کربن منفی را برای پلاستیک‌ها فراهم کند. مطابق گفته John ElY CMO در Heartland ریسک‌زدایی و مقیاس‌پذیری دو متغیر کلیدی در خلق زنجیره تأمین قابل اعتماد هستند. ما رویه‌های عملیاتی ساده خلق کردیم که هر کشاورز برای داشتن محصول موفق (مثل ذرت و سویا) می‌تواند از آن پیروی کند. این مهم‌ترین پی‌گیری برای کاهش خطر بانک‌ها و آژانس‌های بیمه است. به علاوه که ما در کنار کشاورزان در مناطق مختلف آمریکا برای بهبود انعطاف‌پذیری یک محصول در مورد حوادث موجود آب و هوایی کار می‌کنیم. Ely می‌گوید: اولین برداشت عمده محصول ایالات متحده امسال پیش‌بینی می‌شود و انتظار دارد که قراردادهای تجاری را در سه ماهه چهارم ۲۰۲۲ برای افزودنی‌های کنف ببیند. Heartland در ماه ژانویه یک توافق توسعه مشترک با Ravago آمریکا را برای مهندسی کردن افزودنی‌های کنف برای کاربردهای آمیزه‌های پلیمری اعلام کرد. کامپاندهای پلاستیک پرشده با کنف گفته می‌شود که سبک‌تر، ارزان‌تر، پایدارتر با خواص گرمایی و آکوستیک افزایش یافته هستند. Ravago که بازیافت‌کننده، آمیزه‌ساز و توزیع‌کننده است Heartland را در فرمولاسیون افزودنی‌ها راهنمایی می‌کند که نیازی به ابزارآلات مجدد برای آمیزه‌ساز و قالب‌گیرها نخواهد داشت. کنترل کیفیت الیاف کنف heartland اندازه استوار، رطوبت و ناحیه سطح را فراهم می‌کند در حالی که فرآیند مهندسی اختصاصی فرآیند و پیوند با پلاستیک را بهبود می‌بخشد. Ely می‌گوید: هدف ارائه جای‌گزینی ۱:۱ به تولیدکنندگان است که هزینه کمتر همراه با دیگر ویژگی‌های کاربردی است که یکسان نگه داشته شده است. به عنوان مثال این شرکت در حال کار بر روی کنف پرشده به عنوان جای‌گزینی برای ترکیبات PP حاوی ۲۰% تالک است. الیاف نیز در پلیمرهایی از قبیل PE، PVC، ABS و PET ارزیابی شده است. به گفته Ravago آمیزه PP حاوی ۲۰% کنف استحکام کششی تقریباً یکسانی با PP حاوی ۲۰% تالک خواهد داشت. به علاوه دارای ۲۰% مدول خمشی کمتر و ۲۰% مقاومت ضربه آیزود بیشتر است. Chuck taylor مدیر فنی و مدیر کسب و کار Ravago Manufacturing Americas می‌گوید: همچنین کاهش وزن قطعه تا حدود ۲۰% را ارائه می‌دهد. Taylor می‌گوید: جای‌گزینی الیاف شیشه با الیاف کنف مطلوب است اما هنوز ممکن نیست. ما باید یک شیمی با دوام جهت اصلاح کنف ایجاد کنیم تا به رزین برای ایجاد تقویت چسبانده شود. او گفت تا آن زمان کنف به عنوان پرکننده عمل خواهد کرد. با این حال مطابق گفته او مشتریان به طور فزاینده‌ای درخواست محصولات تجدیدپذیر و پایدار را می‌کنند و به نظر می‌رسد درک کنند که این راه حل‌ها ممکن است افزایش هزینه را به دنبال داشته باشد. او اضافه می‌کند: این تمایل به پرداخت برای پایداری به طور چشم‌گیری با آنچه که در گذشته دیده‌ایم متفاوت 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
کاربرد پلاستیک‌ها در لوازم خانگی – بخش چهارم: پلیمر پلی‌استایرن انبساط یافته (EPS)
ساختمان شیمیایی و برخی از خواص فیزیکی-مکانیکی پلیمرهای PS در زیر آمده است
پلی‌استایرن (PS)، قریب به یک قرن است که به خوبی شناخته شده است ولیکن ماهیت مولکولی آن تا حدود سال ۱۹۲۰، مشخص نشده بود تا این که در همین سال اشتاودینگر (Staudiger)، ساختار مولکولی این ماده را توصیف کرد. در اواخر دهه ۱۹۳۰، به طور تجاری تولید شد. پلی‌استایرن، یکی از متداول‌ترین رزین‌های ترموپلاستیک آمورف تجاری و اقتصادی است که محدوده وسیعی از خواص متعادل فیزیکی-مکانیکی را داراست و قیمت جذابی هم دارد که نظر فروشندگان و سرمایه‌گذاران را برای تولید به خود جلب می‌کند.
پلی‌استایرن به سه نوع تقسیم می‌شود. ۱) پلی‌استایرن با کاربرد عام (:GPPS: General Purpose Polystyrene)، پلی‌استایرن قابل انبساط (EPS: Expanded Polystyrene)، پلی‌استایرن با مقاومت ضربه‌ای بالا (HIPS: High Impact Polystyrene).
مواد اولیه لازم برای سنتز مونومر پلی‌استایرن، اتیلن و بنزن می‌باشند که در فرآیند سنتز با هم واکنش می‌دهند تا اتیل‌بنزن تشکیل شود که در ادامه فرآیندهای بیشتری (دی هیدروژناسیون) بر روی آن انجام می‌شود تا به مونومر وینیل بنزن یا همان استایرن (Styrene) تبدیل شود، مواد اضافی دیگر، اکریلونیتریل (AN) و لاستیک بوتا‌دی‌ان می‌باشد.
با استفاده از واکنش گرمایی یا کاتالیز شده مونومر استایرن، فرآیند پلیمریزاسیون آن آغاز می‌شود تا پلیمری آمورف تولید شود. برای بخشیدن و ایجاد خواص مطلوب در PS، افزودنی‌های گوناگونی به آن اضافه می‌شود، همانند لاستیک‌ها، نرم‌کننده‌ها، عوامل آزادکننده یا رهاکننده و پایدارکننده‌ها. همچنین در فرمولاسیون‌های بر پایه PS از گروه‌های مختلف افزودنی دیگر همچون رنگین‌سازها، تأخیراندازهای شعله (FRs)، پایدارکننده‌های UV، یا اصلاح‌کننده‌های ضربه، استفاده می‌شود. نوعاً GPPS، به علت شفافیت، صلب و سخت بودن و مناسب بودن با کاربردهای گوناگون انتخاب می‌شود. وقتی که به انعطاف‌پذیری بیشتر یا مقاومت ضربه‌ای زیاد نیاز باشد، از HIPS استفاده می‌شود. این ماده شامل پلی‌بوتا‌دی‌ان به عنوان عامل کوپلیمریزاسیون به منظور افزایش چقرمگی می‌باشد که سبب مات و کدر شدن رنگ محصول می‌گردد.
مزایای پلی‌استایرن
- شفافیت بالا
- جلا و برق بالا
- انواع تأیید شده توسط اداره غذا و داروی آمریکا در دسترس می‌باشند.
- از طریق تمام روش‌های فرآیند نمودن ویژه بسپارهای گرمانرم، می‌توان آن‌ها را فرآیند نمود و شکل داد.
- قیمت پائینی دارند
- پایداری ابعادی خوب
- صلبیت و عدم انعطاف‌پذیری خوب
معایب و محدویدیت‌های پلی‌استایرن
- قابل اشتعال ولی انواع FR از آن در دسترس می‌باشند.
- مقاومت ضعیف در برابر حلال و از طریق بیشتر مواد شیمیایی تحت حمله قرار می‌گیرند.
- هموپلیمرها شکننده می‌باشند.
- در معرض ایجاد ترک‌ها و شکاف‌های ناشی از تنش و محیط عمل قرار دارند
- پایداری حرارتی ضعیف
کاربردهای نوعی پلی‌استایرن
- ظروف مصرفی تنها، همانند بشقاب‌ها، لیوان‌ها، فنجان‌ها
- کالاهای مقاوم مصرفی همانند ظروف خانگی و قوطی‌ها یا مخازن نگه‌دارنده ویژه مواد آرایشی
- ورقه‌های جامد اکسترود شده، ورقه‌های فوم شده یا جهت داده شده در دو سو برای شکل دادن حرارتی، از آمیزه‌های مخلوط شده با کوپلیمر دسته‌ای استایرن‌بوتادی‌ان‌رابر در جاهایی که شفافیت و چقرمگی مطلوب است استفاده می‌شود.
- ورق‌های پلاستیکی در نقش پرده مقابل دوش حمام یا سطح قابل چاپ به راحتی رنگ می‌شود.
- کالاهای بسته‌بندی فوم شده ویژه مواد غذایی همانند سینی‌ها، مخازن قابل تعویض، عایق‌بندی ساختمان و مواد به کار رفته در مصالح ساختمانی و صنعت ساختمان
- کالاهایی که در تماس مستقیم با مواد غذایی هستند و از PS جهت داده شده ساخته شده اند، همانند قوطی‌های نگه‌داری کلوچه و سبدها یا سینی‌های سبزیجات
- قطعات قالب‌گیری شده و اجزای داخلی یخچال‌ها و لوازم خانگی دیگر، کالاهای مقاوم مصرفی همانند ظروف خانگی
پلی‌استایرن انبساط یافته
پلی‌استایرن سلولی ابتدا در سال ۱۹۳۵ توسط Munters و Tandberg معرفی شد. Ray McIntire محقق جوان در شرکت Dow تلاش کرد ماده‌ای شبیه لاستیک تهیه و از این ماده به عنوان نارسانای الکتریکی استفاده کند. پلی‌استایرن عایق الکتریکی خوب، اما بسیار شکننده است. McIntire، استایرن را با ایزوبوتن (مایع فرار) در فشار کم ترکیب کرد. تا پلیمری جدید شبیه لاستیک بسازد. او هنگام ترکیب استایرن و ایزوبوتن به طور تصادفی مقدار اضافی از ایزوبوتن اضافه کرد و با تعجب مشاهده کرد که ایزوبوتن حباب‌های ریزی تشکیل می‌دهد. بنابراین پلی‌استایرن اسفنجی با ساختار ریزسلولی حاصل شد که ۳۰ برابر سبک‌تر از پلی‌استایرن منظم بود. کلمه Styrofoam هنوز نام تجاری به رفته توسط شرکت Dow است و برای نوعی عایق به کار رفته برای مواد ساختمانی استفاده می‌شود.
در اوایل دهه ۱۹۴۰، تولید تجاری پلی‌استایرن سلولی آغاز شد. در سال ۱۹۴۲، شرکت Dow تحقیق روی فرآیند اکستروژن برای تهیه اسفنج پلی‌استایرن را با استفاده از متیلن کلراید (کلرو کربن با دمای جوش کم) به عنوان عامل پف‌زا آغاز به کار کرد. محصول به کنده‌های اسفنج بزرگی اکسترود شد. سپس به تخته‌هایی بریده شدند. این مواد در سال ۱۹۴۳ با تجاری استیروفوم معرفی شدند. این اسفنج به عنوان محیط شناوری و مواد عایق استفاده شد.
در اوایل دهه ۱۹۴۰، شرکت BASF فرآیند تولید پلی‌استایرن اسفنجی را توسعه داد. این فرآیند بعدها به وسیله فرآیند پلیمرشدن تعلیقی اصلاح شد که دانه‌های پلی‌استایرن اسفنجی را تولید کرد. عامل پف‌زا (مثلاً پنتان) حین پلیمر شدن استایرن یا در مرحله آغشته‌سازی جداگانه در فشار گرم می‌شود.
مهم‌ترین عامل برای رشد تجاری سریع پلی‌استایرن قابل انبساط، قابلیت قالب‌گیری بخاری درون اسفنج‌های سبک وزن، سلول بسته با قیمت کم، مناسب برای فنجان‌های آشامیدنی، بسته‌بندی‌ها، سطل‌های یخ، جعبه پیک‌نیک و تخته عایق است. در اواخر دهه ۱۹۶۰، تقاضا برای پلی‌استایرن اسفنجی به دلیل استفاده گسترده در طبق‌های گوشت، جعبه‌های میوه و کارتن‌های تخم مرغ افزایش یافت. در سال ۱۹۶۹، فروش اسفنج پلی‌استایرن به ویژه برای انواع خوداطفایی رشد فزاینده‌ای یافت. کاربردهای عمده این پلیمر شامل تخته عایق در یخچال‌های مخزن سرما و عایق‌بندی خانه‌ها بودند.
دانه‌های پلی‌استایرن اسفنج شدنی به وسیله دو فرآیند پایه‌ای تولید می‌شوند:
- پلیمر شدن تعلیقی استایرن درون دانه‌های کروی حاوی عامل پف‌زا و در نهایت فرآیندی چند مرحله‌ای
- ورود عامل پف‌زا حین فرآیند اکستروژن پلی‌استایرن توده، با رشته‌های پلیمر که برای جلوگیری از پف‌زایی در حمام آب به طور ناگهانی سرد شده‌اند (quenched) و سپس بریدن رشته‌ها.
ماده خام به شکل مهره یا دانه، پلی‌استایرن انبساط‌پذیر نامیده می‌شود. روش معمول برای تهیه مهره‌ها یا دانه‌های پلی‌استایرن انبساط‌پذیر به این ترتیب است که آن‌ها در محلی تولید شده و به مکان دیگری برای انبساط یافتن یا قالب‌گیری درون شکل‌های نهایی انتقال داده می‌شوند. در این فرآیند، هزینه حمل و نقل اسفنج سنگین با کشتی به حداقل می‌رسد و شکل‌های پیچیه قالب‌گیری می‌توانند به طور غیر مستقیم بدون پس‌فرآورش ایجاد شوند.
ذرات اسفنج انبساط‌پذیر بر پایه پلیمرشدن تعلیقی در سه مرحله به اسفنج تبدیل می‌شوند که عبارتند از: پیش‌پف‌زایی، ذخیره‌سازی موقتی و پف‌زایی نهایی. کاربردهای عمده برای ذرات پلی‌استایرن قابل انبساط برپایه پلیمرشدن تعلیقی در عایق گرمایی و در بخش بسته‌بندی است. بر طبق برآوردی در سال ۱۹۹، مصرف جهانی پلی‌استایرن انبساط یافته حدود ۲/۳۵ میلیون تن در هر سال است.
نوع انبساط یافته هموپلیمر استایرن برای ساخت محصولات اسفنجی استفاده می‌شود که معمولاً در جای مصرف اسفنجی می‌شوند. دانه‌های پلی‌استایرن انبساط یافته به وسیله پلیمر شدن تعلیقی مونومر استایرن در مجاورت عامل پف‌زای آلی فرار تهیه می‌شوند. عامل پف‌زا از قبیل پنتان یا هگزان به طور عادی در شرایط پلیمر شدن مایع است. اما پس از گرما دادن فرار می‌شود تا پلیمر را نرم کند و به این ترتیب محصول اسفنجی تولید شود. نیاز برای تولید انواع مختلف محصولات به وسیله تغییر اندازه دانه، مقدار و ترکیب عامل پف‌زا، وزن مولکولی پلیمر و توزیع وزن مولکولی فراهم می‌شود. دانه‌های بزرگ‌تر که کم‌ترین چگالی را دارند در عایق گرمایی استفاده می‌شوند و دانه‌های کوچک‌تر که خواص مکانیکی و اتمام سطح بهتری دارند، در بسته‌بندی‌های مرسوم فنجان‌های نوشیدنی عایق‌بندی شده به کار می‌روند. گستره استفاده از این پلی‌استایرن در حال افزایش است. به عنوان مثال اخیراً در سقف‌های تیرچه بلوک به جای بلوک سیمانی از بلوک‌های پلی‌استایرن انبساط یافته استفاده می‌شود. دانه‌های انبساط‌پذیر پلی‌استایرن را نیز می‌توان به شکل صفحاتی برای نما در ساختما‌ن‌سازی به کار برد.
پلیمر شدن تعلیقی برای تولید پلی‌استایرن انبساط یافته در راکتور ناپیوسته پوشیده شده دارای هم‌زن و دو یا بیشتر مانع انجام می‌شود که حجم ظروف بین ۲۰ و ۱۰۰ متر مکعب است. در شروع فرآیند پلیمر شدن فاز آبی و فاز مونومر در ظرف قرار گرفته و افزودنی‌ها بیش از پلیمر شدن یا حین آن اضافه می‌شوند. این افزودنی‌ها آب و اجزای محلول در مونومر هستند که پیش از شروع واکنش یا حین آن اضافه می‌شوند.
این افزودنی‌ها آب و اجزای و اجزای محلول در مونومر هستند که پیش از شروع واکنش در ظروف جدا حل یا پخش شده‌اند. نسبت فاز متانول به آب معمولاً بین ۴۰/۶۰ و ۶۰/۴۰ است. رآکتور پرشده گرم می‌شود، دما به تدریج افزایش می‌یابد و حین پلیمر شدن رادیکالی عامل پف‌زا در زیر فشار اضافه می‌شود. پس از تبدیل قطره‌های مونومر استایرن به دانه‌های پلی‌استایرن انبساط یافته رآکتور سرد شده و تعلیق به ظرف مخلوط‌کن در حال هم خوردن منتقل می‌شود. دانه‌های قابل انبساط نیز از آب به وسیله سانتریفوژ یا غربال‌های چرخاندن جدا می‌شوند.
از دو نوع پراکسید برای تولید پلی‌استایرن انبساط یافته می‌شود. دی‌بنزوییل پراکسید برای مرحله اول پلیمر شدن در دمای ۹۰ درجه سانتی‌گراد و ترشیوبوتیل‌پروکسی‌بنزوات برای دومین مرحله در گستره دمایی ۱۵ تا ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد کاربرد دارد.
یکی از مهم‌ترین کاربردهای پلی‌استایرن، استفاده از آن به عنوان اسفنج پلی‌استایرن است، دانه‌های ریز پلی‌استایرن اسفنج‌پذیر و قطعات ساخته شده از این دانه‌ها، کاملاً شناخته شده‌اند. مزایای عمده قطعات اسفنج پلی‌استایرن عبارتند از:
- انتقال گرمای کم برای استفاده در عایق‌ها
- جاذب خوب انرژی برای بسته‌بندی مواد ظریف با شناوری زیاد
- زیاد بودن نسبت سفتی به وزن به طوری که قطعات ساخته شده، وزن کم و استحکام خوبی دارند.
- هزینه کم به ازای واحد حجم با توجه به مزایای ذکر شده برای اسفنج پلی‌استایرن
یکی از معظلات پلی‌استایرن، اشتعال‌پذیری آن است که لازم است برای بعضی از کاربردها، مواد آن به حالت کندسوز درآیند. در این پژوهش پس از پلیمر شدن مونومر استایرن به روش تعلیقی تا حدود ۸۰%-۷۰% و تثبیت اندازه ذرات، در مرحله نفوذ پنتان به عنوان عامل اسفنجی‌کننده و افزودنی مناسب انحلال‌پذیر در پنتان استفاده شد. افزودنی کندسوزکننده (ترکیبات برم) پیش از وارد شدن به رآکتور به طور کامل در پنتان در دمای محیط حل شده و محلول یکنواخت به هنگام شروع مرحله نفوذ به رآکنور شارژ شد. با افزایش دما تا ۱۲۰-۱۱۰ درجه سانتی‌گراد در این مرحله ضمن تکمیل پلیمر شدن، عمل نفوذ پنتان و افزودنی حل شده در آن در دانه‌های پلی‌استایرن انجام شد. نتایج آزمایش‌های UL94 و اکسیژن برای ارزیابی خاموش شدن شعله نشان داد که ماده افزودنی به مقدار ۱۰% وزنی پنتان نتایج بسیار مطلوبی را می‌دهد.
پلی‌استایرن انبساط یافته اصطلاح کلی برای پلی‌استایرن و کوپلیمرهای آن است که به انواع مختلفی از محصولات مفید گسترش می‌یابند. این نوع پلی‌استایرن در قالب‌های به شکل دانه پلی‌استایرن تولید می‌شوند. خواص قطعات ضربه‌گیر و سایر مشخصه‌های اسفنج پلی‌استایرن انبساط یافته هم‌زمان با قیمت کم، خواص عایق زیاد، قابلیت قالب‌گیری معمولی و سهولت فرآورش، این پلیمر را به عنوان ماده بسته‌بندی مهمی در صنایع مختلف تبدیل کرده است. بیش از ۵۰ سال است که کارایی پلی‌استایرن انبساط یافته در کاربردهای بسته‌بندی بی‌شمار در صنایع مختلف، کالاهای مصرفی و تولیدکنندگان محصولات ثابت شده است. پلی‌استایرن انبساط یافته سبک وزن به دلیل داشتن خواص فیزیکی ویژه مانند نرمی، پایداری ابعادی و مقاومت گرمایی و رطوبتی برای کاربردهای بسته‌بندی مفید است.
پلی‌استایرن انبساط یافته با قالب‌گیری معمولی برای بسته‌بندی درونی به ویژه در حفاظت از اجزای الکترونیکی حساس، کالاهای مصرفی و تجهیزات دفتری بسیار حائز اهمیت است. قابلیت قالب‌گیری این پلیمر، بسته‌بندی درونی مطمئن و امنی را برای اشیا فراهم می‌کند. خواصی چون عایق بودن زیاد و مقاومت در برابر رطوبت، پلی‌استایرن انبساط یافته را انتخابی مناسب برای صنایع بسته‌بندی غذایی، پزشکی و دارویی کرده است. یک مزیت مهم پلی‌استایرن انبساط یافته، قابلیت بازیافت آن است. اجزای این پلیمر می‌تواند مجددا فرآیند شده و به محصولات بسته‌بندی یا کالاهای بادوام قالب‌گیری شوند.
همان طور که در جدول زیر توضیح داده شده است، خواص مکانیکی اسفنج پلی‌استایرن انبساط یافته به چگالی بستگی دارد. به طور کلی استحکام با چگالی افزایش می‌یابد.
جدول بسته‌بندی‌های قالب‌گیری شده پلی‌استایرن انبساط یافته
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
معرفی فیلم دی الکتریک Elcres HTV150 جدید از شرکت Sabic که با عمل‌کرد در دمای ١۵٠ درجه سانتی‌گراد باعث بهبود کارایی ماژول‌های مبدل در وسایل نقلیه برقی می‌شود.
شرکت سابیک فیلم دی‌الکتریک ۵ میکرونی Elcres HTV150 را برای دمای بالا، ولتاژ بالا و کاربردهای خازنی پیشرفته نظیر: مبدل‌های کششی هیبریدی، پلاگین هیبریدی و باتری وسایل نقیله (xEV) ارائه کرده است. فیلم جدید پلی‌اترایمید (PEI) دارای عمل‌کرد گرمایی بالا تا ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد است که قابلیت ولتاژ و دما از محصولات فعلی پیشی می‌گیرد. فیلم Elcres HTV150 می‌تواند به پشتیبانی انتقال از نیمه هادی‌های رایج مبتنی بر سیلیکون (Si) به نسل بعدی و فناوری‌های شکاف باند گسترده مبتنی بر سیلیکون کاربید (Sic) کمک کند و باعث بهبود کارایی ماژول‌های مبدل شود.
به گفته Scott Fisher مدیر بازرگانی محصولات و افزودنی‌های سابیک، صنایع متعددی از باد و خورشید گرفته تا هوافضا و خودرو به دنبال اقتباس از نیمه رساناهای سیلیکون کاربید با بازده بالا و اتلاف کم برای ماژول‌های مبدل هستند. تاکنون این هدف قابل دست‌یابی نبود چرا که اغلب خازن‌هایی که از فیلم‌های دمای پایین بهره می‌گرفتند، استفاده می‌شد. سرانجام در کاربردهای گرمایش بالا بدون خنک‌‌کننده فعال از کار افتاده و دچار مشکل می‌شد. فیلم دی الکتریک جدید این امکان را می‌دهد تا در حالی که در دمای حداکثر ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد کار می‌کند از قابلیت توان افزایش یافته سیلیکون کاربید استفاده کند. این فیلم نوآورانه می‌تواند به طور چشم‌گیری عمل‌کرد ماژول مبدل بهبود یافته را برای کمک به عمل‌کرد بالاتر در XEV و سایر کاربردهای دشوار پشتیبانی کند. این فیلم دی‌الکتریک می‌تواند از طراحی خازن‌ها با ولتاژ بالا و دمای بالای جریان مستقیم پشتیبانی کند که می‌تواند مقدار زیادی انرژی الکتریکی را برای مدت طولانی بدون نشت قابل توجه جریان یا از دست دادن انرژی ذخیره کند. این فناوری مزایای بالقوه‌ای را برای کاربردهای خازنی فراهم می‌کند. از جمله ویژگی‌های عالی دی‌الکتریک و عایق و همچنین افت کم در فرکانس‌های بالا و دماهای بالا که در آن نیمه رسانا در شکاف باند گسترده عمل می‌کند. فیلم Elcres HTV150 قابلیت اطمینان بالایی را ارائه می‌دهد که برای نسل بعدی xEV بسیار مهم است. بر اساس آزمایش داخلی این فیلم طول عمر ۲۰۰۰ ساعت را در ۵۰۰۰ ولت و ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد نشان داد. به علاوه در صورت خرابی ناشی از ولتاژ بیش از حد، خود ترمیم می‌شود. ترکیب ثبات ولتاژ در دمای بالا، اتلاف دی الکتریک کم در ولتاژ بالا و قابلیت خودترمیم‌شوندگی جهت جلوگیری از خرابی فاجعه بار این فیلم را از فیلم‌های خازنی سنتی متمایز می‌کند.
این فیلم دی‌الکتریک با دامنه عملیاتی ۴۰- تا ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد و کارایی ولتاژ بالا برای کاربردهای سخت‌گیرانه مانند خازن‌های قدرت برای جدیدترین مبدل‌های کششی EV و شارژرهای داخلی مناسب است. این فیلم همچنین برای خازن‌های قدرت در حمل و نقل انبوه، انرژی‌های تجدیدپذیر، هوافضا، راندن موتور و کنترل آن مناسب است.
فیلم دی‌الکتریک Elcres HTV150 شرکت سابیک را می‌توان در فرآیند استاندارد صنعت فلزکاری، سیم پیچ خازن و فرآیند مسطح‌سازی استفاده کرد. این مورد در تجهیزات موجود و با الکترودهای مختلف فلزکاری شده از جمله طرح‌های تخت و مخروطی و همچنین الکترودهای نمونه تأیید شده است. سابیک در حال حاضر برای تولید فیلم Elcres HTV150 با کمپانی ژاپنی Shin-Etsu متخصص در اکستروژن فیلم نازک همکاری می‌کند. Yoshiaki Ono رئیس Shin-Etsu گفت: همکاری طولانی مدت و موفقیت آمیز ما با شرکت سابیک در مورد فیلم دی‌الکتریک Elcres HTV150 وارد مرحله جدیدی شده است. با ترکیب سابیک در نوآوری مواد با مقاومت گرمای بالا و اکستروژن فیلم فوق العاده نازک، تلاش مشترک ما یک راه حل طولانی مدت برای صنایعی است که به دنبال فناوری خازن با عمل‌کرد بالا و ولتاژ بالا هستند.
منبع خبر: www.sabic.com
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
TPE با سختی کم برای کاربرد درزگیر هوا
ترموپلاستیک‌الاستومر یا TPE به ماده‌ای لاستیکی گفته می‌شود که خواص فیزیکی-مکانیکی یک ماده ترموپلاستیک را دارد ولی در عمل همانند یک لاستیک رفتار می‌کند. TPE ها را می‌توان با استفاده از تجهیزات یکسان و روش‌های ویژه ترموپلاستیک‌ها همانند اکستروژن، قالب‌گیری تزریقی و قالب‌گیری بادی فرآیند نمود. رزین‌های TPE، ترکیبی از خواص لاستیک‌ها و ترموپلاستیک‌ها را از خود نشان می‌دهند.
سختی آن‌ها توسط Shore A و Shore D جهت تشریح آن‌ها نشان داده می‌شود.
از مزایای TPEها سهولت فرآیندپذیری است که به طرز قابل توجهی سبب کاهش قیمت محصول نهایی می‌شود.
در همین راستا شرکت PolymaxTPE ترموپلاستیک الاستومر با سختی کم تحت عنوان درزگیر هوا را معرفی کرده است. این شرکت ادعا می‌کند این محصول مقاومت در برابر پارگی بالاتر، مانایی فشاری کمتر و مزایای اقتصادی را ارائه می‌دهد. گرید D6940 برای کاربرد درزگیر هوا با نیاز تنش تغییر شکل کم، رفتار بازیابی رابری مانند، مقاومت در برابر اشعه ماوراءبنفش و مقاومت در برابر لکه‌دار شدن مناسب است. با کاهش سختی به Shore A 40، TPE D6940 هنوز ۱۲% مقاومت در برابر پارگی بیشتر از TPV 60 shore A نشان می‌دهد. در حالی که مانایی فشاری کم %۱۴ در ۲۳ درجه سانتی‌گراد و ۳۶% را در ۷۰ درجه سانتی‌گراد را فراهم می‌کند. به گفته Tom Castile معاون فروش PolymaxTPE ، این TPE جدید مورد نظر ما، الاستومر با استحکام پارگی بالاتر همراه با مانایی فشاری کم در سختی پایین تا Shore A 40 را به دست می‌دهد. گرید جدید آخرین مورد اضافه شده به محصول خط درزگیر هوا شامل سختی Shore A 40 تا ۹۰ است.
منبع خبر
www.polymaxtpe.com
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
پلی‌متیل‌متاکریلات (Polymethyl Methacrylate)
ساختار شیمیایی اکریلیک و خواص عمومی اکریلیک پرنشده (آمیزه‌سازی نشده) در زیر آمده است:
پلیمرهای اکریلیک (پلی‌متیل‌متاکریلات) از خود خواص نوری و مقاوم در برابر آب و هواهای گوناگون بسیار عالی‌ای را نشان می‌دهند یعنی وقتی در معرض تماس با شرایط جوی قرار می‌گیرند مقاومت بالایی دارند و در برابر هوازدگی و شرایط محیطی (دما، فشار و رطوبت یا بخار آب) بسیار مقاوم می‌باشند. همچنین در محدوده رنگی بسیار متنوعی به رنگ‌های شفاف در برابر نور (Transparent) نیم‌شفاف (Translucent) و مات یا کدر (Opaque) می‌باشند.
اکریلیک‌ها از پلیمرها و کوپلیمرهایی تشکیل شده‌اند که مونومرهای اصلی آن‌ها به دو خانواده استر-آکریلات‌ها و متکریلات‌ها تعلق دارند. ورقه‌های اکریلیک شفاف و سخت از متیل متاکریلات تهیه شده‌اند، همچنین رزین‌های اکستروژن و قالب‌گیری در یک محلول پیوسته از متاکریلات که با درصد کمی از اکریلات‌ها یا متاکریلات‌ها کوپلیمریزه شده است، ساخته می‌شوند.
متیل‌متاکریلات از طریق یک فرآیند دو مرحله‌ای که در طی آن استون و هیدروژن سیانید با هم واکنش می‌دهند تا استون سیانوهیدرین به دست آید، تولید شده است. سپس این ترکیب در حضور اسید سولفوریک غلیظ با متانول حرارت داده می‌شود تا مونومر MMA، به دست آید. مونومرهای اکریلیک از طریق فرایندهای پلیمریزاسیون رادیکال آزاد که به وسیله آغازگرهای پروکسیدی شروع می‌شوند پلیمریزه شده و PMMA را به وجود می‌آورند. یک آغازگر مونومری فعال در دماهای بالاتر موجب پیشرفت واکنشی می‌گردد که بسیار شدید و گرمازاست به طوری که گرمای آزاد شده بایستی به نحوی از سامانه خارج و مهار گردد.
فرمولاسیون‌های گوناگون پلاستیک‌ها هم در وزن مولکولی و هم در خواص فیزیکی-مکانیکی اصلی همانند سرعت جریان پلیمر مذاب (MFI)، مقاومت حرارتی و چقرمگی با هم تفاوت دارند. فرمولاسیون‌های ویژه‌ای وجود دارند که سطوح مات و بی‌جلا را پدید می‌آورند و یا این که نور فرابنفش را جذب یا از خود عبور می‌دهند. آن‌ها همچنین در محدوده کاملی از رزین‌های رنگی به صورت‌های شفاف، نیمه‌شفاف و مات و کدر قابل دسترس می‌باشد.
انواع تجاری اکریلیک با مقاومت ضربه‌ای بالا برای قالب‌گیری تزریقی و اکستروژن قابل دسترس می‌باشند این نوع ترکیبات از یک فاز سخت اکریلیک و یک اصلاح‌گر اکریلیک به عنوان فاز نرم تشکیل شده‌اند. پلیمرهای اکریلیک خواص نوری بسیار عالی و مقاومت در برابر هوازدگی و شرایط محیطی بالایی دارند. رزین اکریلک بی‌رنگ می‌تواند نور سفید را تا ۹۲% از خود عبور دهد. ۸% باقی‌مانده کاهش انعکاس و مقادیر کدورت را ۲%-۱% را به دنبال می‌آورد. اکریلیک‌ها مقاومت بسیار بالایی را در برابر تابش نور خورشید و تماس درازمدت و زمان‌دار با عناصر گوناگون از خود نشان می‌دهند.
ضریب نوری کرنش پایین اکریلیک‌ها همراه با توانایی‌شان برای قالب‌گیری تحت تنش بسیار پایین، آن‌ها را برای ساخت دیسک‌های ویدئویی به یک ماده ایده‌آل و بی‌نظیر تبدیل می‌کند. ورقه‌های اکسترود شده از یک نوع تجاری بر پایه اکریلیک که در برابر ضربه اصلاح شده‌اند خواص شکل‌دهی در حرارت بسیار عالی از خود نشان می‌دهند و آن‌ها را می‌توان با استفاده از پلی‌استر تقویت شده با شیشه سفت و سخت نمود به نحوی که قابل استفاده درسطح درونی وان‌های حمام گردند. نوع جریان بالا، بهترین شفافیت را دارد زیرا اکریلونیتریل (AN) ندارد که موجب می‌شود این پلیمر، برای کاربردهای پزشکی که در آن‌ها شفافیت بیش‌ترین درجه اهمیت را دارد مناسب‌ترین باشد.
پلاستیک‌های اکریلیک را می‌توان با محلول‌هایی از اسیدهای معدنی، قلیاها و هیدروکربن‌های آلیفاتیک تمیز کرد و لیکن هیدروکربن‌های کلردار شده و آروماتیک و کتون‌ها، پلاستیک‌های اکریلیک را تحت حکمله قرار خواهند داد.
مزایای اکریلیک
شفافیت نوری عالی، سختی سطح عالی، قابلیت تحمل در برابر شرایط آب و هوایی گوناگون مقاومت عالی در براب هوازدگی و شرایط جوی مقاومت بالا در برابر نور خورشید، صلب و انعطاف‌ناپذیر همراه با استحکام ضربه‌ای خوب، پایداری ابعادی عالی و کاهش حجم و شرینگ یا انقباض درون قالبی پایین، شکل‌دهی گرمایی آن‌ها با چقرمگی دو محوری یا دو بعدی افزایش می‌یابد.
معایب و محدودیت‌های اکریلیک
مقاومت کم در برابر حلال به ویژه به وسیله کتون‌ها، استرها، کلروکربن‌ها، هیدروکربن‌های آروماتیک، قابل احتراق: دمای سرویس پیوسته یا درجه حرارت کاری مداوم به ۱۶۰ درجه فارنهایت محدود شده است. انواع تجاری انعطاف‌پذیر قابل دسترس نمی‌باشند. رطوبت موجب تغییرات ابعادی در قطعات قالب‌گیری شده می‌گردد.
کاربردهای نوعی اکریلیک
خودرو: چراغ‌ها یا نورهای عقب، عدسی‌های نوری پارکینگ، نشانه‌های تزئیناتی، پلاک‌های ماشین یا تابلوهای ویژه نوشتن اسم
لوازم خانگی: نگه‌دارنده‌ها، قالب لامپ‌هآ، قاب عکس‌ها، کالاهای تزئیناتی
کالاهای شفاف: قابل استفاده در رنگین کمانی از رنگ‌های درخشنده، ماده ایده‌آل برای بسته‌بندی جواهرات و نشانه‌ها
وسایل الکترونیکی: برای پوشش دادن تخته مدار چاپی استفاده می‌شود.
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
رشد روزافزون استفاده از TPEها در کاربردهای مرتبط با Covid-19
الاستومر ترموپلاستیک (کشپار گرمانرم) یا Thermoplastic Elastomer به ماده‌ای لاستیکی (Rubbery Material) گفته می‌شود که خواص فیزیکی-مکانیکی یک ماده ترموپلاستیک را دارد ولی در همل همانند یک لاستیک گرماسخت Thermoset رفتار می‌کند. TPEها را در عمل می‌توان با استفاده از تجهیزات یکسان و روش‌های ویژه ترموپلاستیک‌ها همانند اکستروژن، قالب‌گیری تزریقی و قالب‌گیری بادی فرآیند نمود. خانواده‌ها زیر از TPE تجاری در دسترس می‌باشند: ۱) الاستومرهای پلی‌یورتان ترموپلاستیک، ۲) الاستومرهای ترموپلاستیک کوپلیمر دسته‌ای استایرینیک، ۳) آلیاژهای الاستومر ترموپلاستیک [الاستومرهای ترموپلاستیک پلی‌الفینی، آلیاژ الاستومری ترموپلاستیک ولکانیزه شده (TPV) و لاستیک‌های فرآیندپذیر مذاب]، ۴) الاستومرهای ترموپلاستیک کوپلیمر استر دسته‌ای، ۵) الاستومرهای ترموپلاستیک پلی‌آمیدی.
در این راستا شرکت‌هایی از سراسر جهان به درخواست United Soft Plastics به تولید اقلام جهت پاسخ‌گویی به تقاضای مراقبت‌های پزشکی ناشی از همه‌گیری جهانی نزدیک شده‌اند. TPEها در طیف وسیعی از کاربردهای مرتبط با Covid-19 از جمله تجهیزات محافظت شخصی و قطعات ونتیلاتور پذیرفته شده‌اند. Benedict Herbst معاون اجرایی و مدیر مالی USP گفت: USP پیش‌بینی می‌کند که این تقاضا به تدریج تا انتهای ۲۰۲۱ کاهش یابد، اما هنوز پشتیانی بیشتری را نسبت به قبل از همه‌گیری ویروس نیاز دارد؛ به خصوص به دلیل استفاده از ترکیبات ضد میکروبی، ضد ویروس و آنتی بیوتیک. Herbst افزود: ما می‌بینیم که بخش عمده‌ای از مصرف‌کنندگان نسبت به بیماری‌های عفونی و توانایی‌های ما در جهت جلوگیری از شیوع بیماری با انتخاب مواد مناسب آگاه‌تر می‌شوند. همچنین در پاسخ به ادامه رشد بیان کرد: USP کارهای گستردهای را در زمینه توسعه محصول انجام داده و اکنون سبد گستردهای از محصولات را ارائه می‌دهد. خط تولید این شرکت شامل گریدهای استاندارد چسبنده به PP و درجه‌های خاص چسبندگی برای کاربردهای پوششی با بسترهایی مانند: PC، ABS، نایلون، PBT، PS، PPO و PMMA است. سایر مواد ابتکاری برای تأمین نیازهای نظارتی ویژه در FDA، تماس غذایی اتحادیه اروپا، REACH، NSF تولید شده‌اند. طیف وسیعی از محصولات شامل TPEها جدید مبتنی بر آکریلیک است که پروفیلی فوق‌العاده شفاف و سطح صاف با بهبود مقاومت شیمیایی را ارائه می‌دهد. مواد TPE این شرکت برای تولید قطعات قالب‌گیری تزریقی، اکسترود شده و قالب‌گیری بادی استفاده می‌شوند.
منبع خبر:
www.unitedsoftplastics.com
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
شرکت Leistritz در حال اجرای طرح پایلوت بازیافت شیمیایی PET
با توجه به مصرف روزافزون پلی(اتیلن ترفتالات) برای تهیه محصولات متنوع، به ویژه بطری‌ها، پژوهش‌گران به یافتن راه‌کارهایی برای کنترل و بازیافت حجم رو به افزایش زباله‌های PET ترغیب شده‌اند. به همین سبب تاکنون راههای بازیافت گوناگون اعم از اکستروژن مجدد، مکانیکی، شیمیایی و بازیافت انرژی برای این پلیمر توسعه یافته است. روش‌های مختلف بازیافت شیمیایی پلی(اتیلن ترفتالات) که امکان تهیه مواد اولیه سازنده آن را فراهم می کند، معرفی خواهند شد. طی فرآیند بازیافت شیمیایی، با رخ‌داد یک سری واکنش‌های وابسپارش (Depolymerization)، گروه‌های استری موجود بر روی زنجیرهای پلی(اتیلن ترفتالات) در اثر واکنش با یک واکنش‌گر مناسب شکسته شده و به منومرها، الیگومرها یا مواد شیمیایی متنوعی تبدیل می شوند.
این محصولات کوچک مولکولی پس از خالص سازی به عنوان مواد خام برای تولید پلیمر یا محصولات شیمیایی با کیفیت بالا مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله این محصولات می‌توان به ترفتالیک اسید، دی متیل ترفتالات، ترفتالامید، پلی‌ال‌های پلی‌استری قابل استفاده در تهیه پلی‌یورتان‌ها، رزین های پلی استر غیراشباع و الیگومرهای پلی استری با گروه انتهایی اکریلات اشاره کرد. مهم‌ترین روش‌های بازیافت شیمیایی پلی(اتیلن ترفتالات) شامل هیدرولیز (آب‌کافت)، گلیکولیز (گلیکول کافت)، متانولیز (متانول کافت)، آمینولیز (آمین کافت) و آمونولیز (آمونیاکافت) هستند. این مبحث در مقالات بعدی تشریح خواهد شد.
در همین راستا شرکت آلمانی تولیدکننده ماشین آلات و تجهیزات اکستروژن Leistritz، و شرکت Rittec Umwelttechnik، بر سر یک همکاری راهبردی برای راه اندازی و تجاری سازی فن آوری بازیافت PET، توافق کردند. این قرارداد شامل برنامه هایی برای ساخت یک کارخانه آزمایشی با ظرفیت ۱۰۰۰۰ تن در سال تا پایان سال ۲۰۲۱ است. این دو شرکت قبلاً با هم در زمینه توسعه فن آوری RevolPET همکاری داشته اند، فن آوری که با دی پلیمریزه کردن پلیمر PET، ماده اولیه جدیدی را برای استفاده مجدد در همان کاربرد قبلی ایجاد می‌کند. در این مرحله جدید از همکاری، شرکت Leistritz از ماشین آلات اکسترودر دو پیچه خود و نیز تخصصش در مدیریت پروژه استفاده خواهد کرد. Anton Furst مدیرعامل شرکت Leistritz می گوید: “ما سال هاست که به شدت در این بخش متمرکز شده و در این زمینه تلاش می کنیم. ترکیبات پلاستیکی غیر قابل بازیافت و غیر قابل بازیافت بهینه از جمله عوامل محدود کننده در این حوزه به شمار می روند. ما با فن آوری RevolPET در حال برداشتن گامی بزرگ در جهت بازیافت شیمیایی موفقیت آمیز هستیم.”
منبع خبر:
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 📧
شرکت پلیمر آریاساسول موفق شد گرید لوله با نام تجاری +HEX4460 PE80 را برای اولین بار در صنعت پتروشیمی کشور به تولید برساند.
پتروتحلیل-رئیس انجمن تولیدکنندگان لوله و اتصالات پلی اتیلنی کشور خبر داد: محصول جدید پلی اتیلن سنگین گرید لوله PE80 پلاس آریاساسول با نام تجاریHEX4460 ، کلیه آزمون های فنی را با موفقیت پشت سر گذاشت.
صحاف امین، رئیس این انجمن درخصوص محصول جدید پلی اتیلن سنگین گرید لوله PE80 پلاس(PE80+) شرکت پلیمر آریاساسول اظهار داشت: برای نخستین بار در کشور یک محصول PE80، مدت بیش از یک هزار ساعت آزمون رشد آهسته ترک (SCG) را پشت سر گذاشته و به سطح کیفی بالاتری از محصول PE80 موجود در بازار رسیده است.
صحاف امین افزود: پلی‌اتیلن سنگین PE80پلاس شرکت پلیمر آریا ساسول با نام تجاری HEX4460 نوعی پلی اتیلن سنگین گرید اکستروژن با کومونومر ۱-هگزن است که نسبت به محصولات PE80، c بلند مدت و ﻣﻘﺎوﻣﺖ ترک در برابر تنش های محیطی(ESCR) بیشتری از خود نشان می دهد و دارای کیفیت بسیار بالایی برای تولید لوله های شبکه آب رسانی شهری و روستایی، لوله های انتقال آب بین شهری و بین روستایی، لوله های دوجداره کاروگیت، سیستم آبیاری تحت فشار مانند آبیاری قطره ای و در سیستم انتقال مایعات و فاضلاب های صنعتی می باشد.
وی در ادامه ابراز امیدواری کرد که با عرضه قریب الوقوع این محصول، یکی از با کیفیت ترین گریدهای قابل استفاده در لوله های پلیمری تحت فشار در دسترس مصرف کنندگان داخلی قرار گیرد.
رئیس انجمن تولیدکنندگان لوله و اتصالات پلی اتلینی کشور ضمن تبریک به شرکت پلیمر آریاساسول بابت تولید این محصول با کیفیت در سال جهش تولید، ابراز امیدواری کرد که عرضه این محصول منجر به رقابت بیشتر بین تولیدکنندگان و در نتیجه افزایش سطح کیفیت آن در کشور گردد.