وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 0
  • بازدید امروز: 183
  • بازدید ماه: 67,315
  • بازدید سال: 869,802
  • کل بازدیدکنند‌گان: 187,536
قیمت روز

هیدروکربن‌ها

کاربرد پلاستیک‌ها در لوازم خانگی – بخش دوم: پلیمر پلی‌استال (POM)

ساختار شیمیایی هموپلیمر استال

Untitled

 

Untitled

ساختار شیمیایی کوپلیمر استال

Untitled

 

Untitled

رزین‌های استال، مجموعه‌ای کاملاً متعادل از خواص را ایجاد می‌کنند که شامل موارد زیر می‌باشد: ایجاد سطحی سخت و خودلغزنده و روغن‌کار، مقاومت شیمیایی عالی، استحکام، سفتی و چقرمگی در دامنه وسیعی از دما. هموپلیمر استال، اولین بار در سال ۱۹۶۰ به صورت شکلی نیمه بلورین از فرمالدئید پلیمریزه شده که زنجیر خطی از مولکول‌های اکسی‌متیلن را پدید می‌آورد، به بازار عرضه شد. در فرآیند سنتز هموپلیمر، ابتدا فرمالدئید از آب جدا شده و به صورت گاز CH2O، خالص‌سازی می‌شود که در ادامه به مولکول‌های پلی‌اکسی‌متیلن (POM) پلیمریزه می‌شود. در این حالت، مولکول، از طریق واکنش با انیدرید استیک، گروه‌های پایانی استات را تولید می‌کند. هموپلیمری که با گروه‌های استات شاخه‌دار شده است نسبت به تحت حمله قرار گرفتن از طریق بازها، مقاومت کمی دارد ولیکن نقطه ذوب آن بالاتر است و نسبت به کوپلیمراستال، خواص مکانیکی آن بهینه و بهتر شده است. مثلاً خواص استحکام فیزیکی و مکانیکی، سفتی، چقرمگی، سختی، خزش و خستگی آن بهبود یافته است.

در فرآیند کوپلیمریزاسیون استال، ابتدا فرمالدئید به ساختار حلقوی متشکل از سه مولکول فرمالدئید، موسوم به تری اکسان تبدیل می‌شود. تری‌اکسان جداسازی شده، خالص‌سازی شده و با مونومر کمکی اتیلن اکساید به پلی‌اکسی‌متیلن پلیمریزه می‌شود که در آن گروه‌های -CH2-CH2- به طور تصادفی در طول زنجیر توزیع شده‌اند.

در ادامه بر روی پلیمر خام به دست آمده در محیط بازی، عملیات حرارتی انجام می‌شود تا پایانه‌های مولکول‌های منتهی به گروه یا بلوک -CH2-CH2- در هر طرف تجزیه و تخریب شوند. این امر موجب می‌شود تا مولکولی مقاوم نسبت به تخریب اضافی و بیش‌تر، در محیط‌های بازی به وجود آید.

برای پیش‌گیری از واپلیمریزاسیون برگشت‌ناپذیر اسکلت پلیمری در حین فرآیند ذوب، شاخه‌دار کردن گروه‌های انتهایی زنجیرهای هموپلیمری و کوپلیمری ضروری است. انرژی حرارتی موجب باز شدن گروه‌های انتهایی -H-O-CH2-O-CH2- و تبدیل آن به مونومر فرمالدئید می‌گردد.

انواع تجاری هموپلیمر استال، بالاترین بلورینگی را همراه با استحکام فیزیکی مکانیکی، سفتی و مقاومت در برابر ضربه خوب از خود نشان می‌دهند. نقطه ذوب آن ۳۵۰ درجه فارنهایت می‌باشد. همچنین بلورینگی بالا، مقاومت شیمیایی خوبی را همراه با تأثیر اندک یا بدون تأثیر در ماده، پس از قرارگیری مستقیم در معرض تماس با هیدروکربن‌ها، آلدئیدها، کتن‌ها، الکل‌ها و سوخت‌ها از خود نشان می‌دهد. علاوه بر این هموپلیمر نسبت به محلول‌های آبی با pH بین ۴ تا ۱۰، مقاوم است. هموپلیمر برای دمای سرویس پیوسته در هوا و آب تا ۲۳۰ درجه فارنهایت توصیه شده است.

در انواع تجاری کوپلیمرهای POM، واحدهای اتیلن‌اکسی یا n-بوتیلن اکسی، به طور تصادفی در سرتاسر پیکربندی یا اسکلت پلیمر پخش شده‌اند. واحدهای مونومر کمکی موجب بروز بی‌نظمی اندکی در بلورینگی پلیمر در حالت جامد می‌شوند و در نتیجه خواص فیزیکی و مکانیکی و همانند قدرت و استحکام، سفتی، مقاومت در برابر ضربه را در کوتاه مدت، اندکی کاهش می‌دهند. آن‌ها مقاومت خوبی را در برابر حلال‌، از خود نشان می‌دهند زیرا زنجیرهای پلیمری با یک گروه استری، شاخه‌دار نشده‌اند و دامنه مقاومت در برابر pH محلول آبی در محدوده ۴ تا ۱۴ گسترده‌تر شده است. این کوپلیمر برای استفاده در درجه حرارت‌های کاری و دماهای سرویس تا ۲۰۰ درجه فارنهایت به طور مداوم هم در محیط هوا و هم در محیط آب توصیه شده است.

استال‌ها در گستره وسیعی از دما، قوی سفت و چقرمه می‌باشند. آن‌ها روان‌کنندگی یا لغزنده‌سازی سطحی خوب و ضریب اصطکاک پایینی نسبت به فلزات، سرامیک‌ها و سایر پلاستیک‌ها دارند. آن‌ها در برابر خزش و خستگی مقاوم می‌باشند، چرا که ویژگی‌های جریان‌پذیری در حالت سرد پایینی از خود نشان می‌دهند یعنی وقتی که سرد هستند، خواص مطلوبی ندارند. خواص متعادل و موازنه شده در کنار مقاومت خوب در برابر حلال، که استال از خود نشان می‌دهد، موجب شده است تا پلاستیک جای‌گزین و ایده‌آلی برای جای‌گزینی با موادی همچون فلزات و پلیمرهای ترموست یا گرماسخت، چوب و سرامیک‌ها باشد.

تکنولوژی ویژه‌ای که برای آمیزه‌سازی و ساخت قطعات پلیمری به کار می‌رود منجر به ساخت انواع تجاری هموپلیمر و کوپلیمرهایی شده است که به لحاظ مقاومت در برابر ضربه اصلاح شده اند ولیکن مقاومت در برابر ضربه وقتی افزایش می‌یابد که استحکام فیزیکی و مکانیکی و سفتی پلاستیک افزایش یابد و هنگامی که این دو کمیت کاهش یابد، مقاومت در برابر ضربه افزایش می‌یابد به حد ثابتی می‌رسد و متوقف می‌شود. همچنین بسیاری از انواع پلاستیک‌های مخصوص مواد غذایی از اداره غذا و داروی آمریکا (FDA) برای تماس مکرر با مواد غذایی و استفاده زیاد در صنایع غذایی از بنیاد ملی بهداشت و مجمع استاندارهای کانادایی برای کاربردهای ویژه در اب آشامیدنی و مقیاس‌بندی UL-94 HB از آزمایشگاه‌های مرجع برای اشتعال‌پذیری، تأییدیه رسمی دارند. انواع ویژه‌ای نیز با تأییدیه و گواهی از اداره کشاورزی ایالات متحده آمریکا (USDA) وجود دارند که برای تماس و نگه‌داری با محصولات گوشتی و نیز مرغ و خروس و بوقلمون و ماکیان‌های خانگی، به کار می‌روند. همچنین از پلاستیک‌های چند لایه موسوم به تتراپک با مجوز رسمی از مجمه نگهداری لبنیات و محصولات لبنی و مواد غذایی برای نگه‌داری و تماس با محصولات لبنی استفاده می‌شود.

انواع تجاری زیر از رزین‌های استال به طور صنعتی تولید شده‌اند و دردسترس می‌باشند.

  • انواع پایدار شده در مقابل تابش فرابنفش و مقاوم در برابر آب و هوا
  • انواع با سایش کم و انواع با ضریب اصطکاک پایین
  • انواع چقرمه شده و اصلاح شده در برابر ضربه
  • انوع تقویت شده با الیاف شیشه
  • انواع پرشده با مواد معدنی، پرشده با ریزدانه‌های شیشه و پرشده با شیشه خرد شده
  • انواع با جریان مذاب بالا

ویژگی‌های برجسته این نوع پلیمر، عبارتند از سفتی که امکان طراحی قطعات با سطوح تماس بزرگ و سسطح مقطع‌های عرضی نازک و ظریف با ضخامت کم پدید می‌آورد. استحکام کششی و مقاومت خزشی بالا در دامنه وسیعی از دماها و رطوبت‌های گوناگون، مقاومت خستگی و جهندگی بالا برای کاربردهایی که نیاز به فنریت و چقرمگی دارند.

استال به واسطه داشتن ترکیبی متعادل و موازنه شده از خواص فیزیکی-شیمیایی گوناگون، اهمیت زیادی را در کاربردهای مختلف پیدا کرده است. دو نوع از استال‌ها در دسترس می‌باشند که عبارتند از

  • رزین‌ هموپلیمر (متشکل از فقط یک نوع پلیمر) با خواص مکانیکی تقویت‌شده، بالاتر به هنگام مصرف نهایی و شاخص جریان مذاب بالاتر
  • رزین کوپلیمر (علاوه بر پلیمر اصلی دارای کوپلیمر یا پلیمر کمکی نیز می‌باشند که برای تغییر خواص منظور رسیدن به برخی از خواص مطلوب و بهبود خواص ویژه از آن‌ها استفاده می‌شود) که ویژگی‌های فرآیندی و نیز مقاومت در برابر ضربه بهتری دارد.

 

مزایای استال

  • خواص مکانیکی خوب، استحکام کششی مطلوب و بالا، صلبیت و چقرمگی عالی
  • سطوح قالب گیری شده و جلادار و براق
  • ضرایب اصطکاک استاتیک و دینامیک پائین
  • خواص الکتریکی و مکانیکی خود را تا دمای ۲۳۰ درجه فارنهایت حفظ می‌کند
  • برای استفاده در کاربردهایی که در تماس با مواد غذایی می‌باشد، کاملاً تأیید شده‌اند و مجوز استفاده از آن‌ها در صنایع غذایی، صادر شده است
  • مقاومت شیمیایی عالی در برابر هیدروکربن‌ها، آلدئیدها، کتن‌ها، الکل‌ها و سوخت‌های متداول

 

محدودیت‌های استال

  • مقاومت ضعیف در برابر اسیدها و بازها
  • شرینک یا انقباض درون قالبی بالا
  • اگر از انواع ویژه استال که دارای افزودنی مقاوم در برابر تابش UV می‌باشند، استفاده شود؛ وقتی که در معرض تابش UV قرار می‌گیرند، تخریب نمی‌شوند. ولی انواع معمولی استال وقتی در برابر تابش فرابنفش قرار گیرند، تخریب می‌شوند.
  • قابل اشتعال
  • دماهای مذاب فرآیندی اضافی (بالاتر از ۴۵۰ درجه فارنهایت) می‌تواند منجر به تخریب حرارتی قابل توجه ماده شود که با آزادشدن گازهای فرمادئید همراه است.
  • تخریب حرارتی بسیار شدید شبیه به انفجار، وقتی اتفاق می‌افتد که مذاب استال با PVC آلوده شده باشد.
  • وقتی که سطح استال اصلاح نشده باشد، برقراری پیوند با سطح بسیار دشوار است.


کاربرد پلی‌استال در لوازم خانگی

  • یخچال‌ها: بست‌ها یا گیره‌های قفسه‌بندی، قلاب‌های دیوارکوب داخل یخچال، یاتاقان‌ها و چرخ‌دنده‌ها
  • ماشین‌های لباس‌شویی و خشک‌کن‌ها: دنده‌ها، یاتاقان‌ها، نوارهای ضد سایش، لوازم یدکی و ابزارآلات دستگاه و اتصالات لوله
  • ماشین‌های ظرف‌شویی: غلتک‌های چرخ‌دنده‌دار، سردوشی‌های ویژه پاشیدن، وسایل ویژه پخش مواد شوینده صابونی و حامل‌ها یا پایه‌های صافی
  • وسایل الکترونیکی خانگی که همگی جزء قطعات ظریف پلاستیکی داخل ماشین‌ لباس‌شویی و ظرف‌شویی به شمار می‌روند که تعدادشان نیز بسیار زیاد است.
  • صفحه کلیدها: سرپوش‌های کلید، دوشاخه‌ها یا پلانگرها، میله‌های راهنما و صفحات پایه
  • تلفن‌ها: دگمه‌های فشاری، دنده‌ها، یاتاقان‌ها و فنرها
  • اجزای پیمانه، تنظیمی یا مدولار: گیره‌ها، صفحه ابزارهای ویژه آویزان کردن وسایل مختلف، اتصالات، نوارهای محافظ انعطاف‌پذیر برای کشوها، فنرهای قفل‌کننده و محکم نگاه‌دارنده و گیره‌ها یا انبرک‌ها
  • وسایل DVD Playerهای صوتی و تصویری و ضبط صوت‌ها (Recorders): توپی‌های داخل نوار کاست، غلتک‌های راهنما، بادامک‌ها، چرخ‌دنده‌ها، مقره‌های عایقی مرکب، عایق‌ها یا بوشینگ‌ها و یاتاقان‌ها
  • لوله‌کشی خانه‌ها
  • وسایل اندازه‌گیری و سنجش مقدار آب: ابزارآلات، دندانه‌ها، دنده‌ها، صفحات مدرج و صفحات فشاری
  • شیرهای آب: قسمت‌های زیرین شیر، فشنگ‌ها یا کارتریج‌ها، میله‌ها، مهره‌های پرکننده و آب‌راه‌ها
  • نرم‌کننده‌های آب: ابزارآلات و لوازم خانگی و لوازم یدکی ویژه پمپ، پیستون‌ها، پره‌های دوار و شیرها
  • فیلترها (صافی‌ها): بدنه‌ها، ورقه‌ها و صفحات نمایش مدرج
  • تنظیم‌کننده‌های فشار: بدنه‌ها، میله‌ها، دست‌گیره‌های گرد و صفحات فشاری
  • پخش آب یا دوش‌های آب آشامیدنی: اتصالات، شیرهای تخلیه، شیرهای قطع و آداپتورهای لوله‌ای فلزی
  • کاربردهای ویژه‌ برای مصرف‌کننده:
  • حفاظت‌های شخصی: ریمل ویژه مژه و ابرو، عطر و ادکلن‌، قوطی‌ها یا بدنه‌های اسپری‌های زیر بغل، شانه‌ها، شیرهای آئروسلی (تولید قطرات ریز)، پخش‌کننده‌های مواد شوینده صابونی و دست‌گیره های (اعمال‌کننده) اپلیکاتور آرایشی
  • وسایل کوچک: دنده‌های موتور، بادامک‌ها، یاتاقان‌ها، پمپ‌ها، اعمال‌گرهای چسب، لوازم یدکی و ابزارآلات و فنرها
  • اسباب‌بازی‌ها: پوسته‌ها یا روکش های پلاستیکی، چارچوب‌ها، دنده‌ها، یاتاقان‌ها، دندانه‌ها، فنرها، چرخ‌ها و اتصالات
  • کالاهای ورزشی: چوب‌های اسکی، دنده‌ها، یاتاقان‌ها، میله‌های راهنما، صفحات پوششی انعطاف‌پذیر
  • قطعات تزئینی نصب پرده: پارچه‌های پرده‌ای و میله‌های راهنمای پنجره‌های کرکره‌ای متحرک، آویزها، غلتک‌ها، یاتاقان‌ها، پوشش‌های مبلمان، صفحات اسلاید و قفل‌ها، نگهدارنده‌های ابزار که ابزار بر روی آن‌ نصب و آویزان می‌شود. یاتاقان‌ها، دنده‌ها و لوازم یدکی یا ابزارآلات

 

 

 

 

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

پلی‌پروپیلن Polypropylene

پلی‌پروپیلن ماده‌ای سبک است با جرم مخصوص کم‌تر از آب و از پلیمر شدن گاز پروپیلن به دست می‌آید. پلی‌پروپیلن در برابر رطوبت، روغن‌ها و حلال‌های معمولی مقاوم است و در دمای حدود ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود.

امروز پلی‌پروپیلن انواع متعددی دارد و با وزن‌های مولکولی متفاوت و افزودنی های متنوع همراه می‌شود تا در کاربردهای مناسب مورد استفاده قرار گیرد. پلی‌پروپیلن در دمای معمولی جامد است. برحسب نظم و ترتیبی که مولکول‌ها دارند، خواص متفاوتی از خود نشان می‌دهند.

پلی‌پروپیلن ترمپلاستیک تجاری-اقتصادی خاص با گسترده‌ترین کاربرد است که در جهان رشد و توسعه داشته است. PP، پلیمری با کاربردهای متعدد و گوناگون است که در ساخت الیاف، فیلم‌ها، لوازم خانگی تا ضربه‌گیرهای خودرو مورد استفاده قرار گرفته است. در بسیاری از کاربردها همانند الیاف شیشه گرمانرم‌های تقویت‌شده با مواد معدنی و فلزات، PP جای‌گزین سایر مواد شده است. از طریق پلیمریزه کردن مونومر پروپیلن با یک کاتالیست بر پایه تیتانیوم، پلی‌پروپیلن ساخته و تولید شده است. برای آغاز واکنش پلیمریزاسیون یک کاتالیست کمکی ثانوی (تری اتیل آلومینیوم) با محیط واکنش افزوده می‌شود و از هیدروژن برای کنترل وزن مولکولی پلیمر درون راکتور استفاده می‌شود. این واکنش با استفاده از یک فرآیند دوغابی یا فرآیندی از نوع فاز گازی انجام می‌شود.

سه ساختار از PP وجود دارد: ایزوتاکتیک، سیندیوتاکتیک، اتاکتیک. ساختار اصلی PP، ماده نیمه‌بلوری ایزوتاکتیک در شکل مارپیچی است. این ساختار خواص مکانیکی خوبی  همانند سفتی و استحکام کششی دارد. این خواص را می‌توان با استفاده از عوامل هسته‌زا یا پرکننده‌هایی همانند تالک، کلسیم کربنات یا الیاف شیشه به میزان بیش‌تری افزایش و تقویت نمود. PP سیندیوتاکتیک از طریق واحدهای مونومری پروپیلن که به طور متناوب به صورت سر به دم به یکدیگر وصل شده‌اند تولید می‌شود. این ساختار نسبت به ساختار ایزوتاکتیک انعطاف‌پذیرتر است ولیکن مقاومت ضربه‌ای بهتر و وضوح بیش‌تری دارد. PP اتاکتیک (مونومر بی‌شکل واکس سخت)، محصول جانبی فرآیند ساخت و تولید PP می‌باشد. این محصول در قیراندود کردن سطح پشت بام‌ها و نیز ساخت چسب‌ها در صنعت تولید کفش مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پلی‌پروپلین در خانواده پلاستیک‌های ترموپلاستیک نیمه بلوری طبقه‌بندی می‌شود. پلی‌پروپیلن ایزوتاکتیک و سیندیوتاکتیک قابلیت تبلور دارند. در حالی که پلی‌پروپیلن اتاکتیک ساختاری آمورف دارد.

پارامترهای اصلی تعیین‌کننده خواص این پلیمر وزن مولکولی و توزیع آن، شاخص جریان مذاب پلیمر، درصد ایزوتاکتیسیتی و همچنین فرآیند پلیمریزاسیون، نوع، مقدار و مواد افزودنی هستند.

افزایش درصد ایزوتاکتیسیتی در پلی‌پروپیلن استفاده شده در تولید الیاف در محدوده ۱۵۰۰۰۰ تا ۶۰۰۰۰۰ قرار دارد، برای تولید بخش عمده‌ای از الیاف متداول متوسط وزنی وزن مولکولی در محدوده ۲۰۰۰۰۰ تا ۳۵۰۰۰۰ است.

پلی‌پروپیلن میزان تبلور بالایی دارد که تا ۷۰% نیز می‌رسد. پلی‌پروپیلن نسبت به تابش پرتوی ماوراء بنفش حساس است و تخریب می‌شود. برای جلوگیری از این فرآیند ناخواسته به آن مواد پایدارکننده نوری پرتو ماورای بنفش اضافه می‌شود.

هر سه ساختار PP نسبت با اکسیداسیون ناشی از حضور هیدروژن نوع سوم (Tertiary Hydrogen)، بسیار حساس می‌باشند. پلی‌پروپیلن به وسیله افزودن آنتی‌اکسیدان‌های نوع اول و نوع دوم در برابر تخریب و تجزیه گرمایی پایدارسازی و مقاوم می‌شوند. همچنین از عوامل خنثی‌کننده ویژه برای پایدارسازی مقادیر کم خاکستر کلراید تولید شده در حین فرآیند استفاده می‌شود. از سایر افزودنی‌های خاص نیز همانند عوامل آنتی‌استاتیک و عوامل لغزنده‌ساز و پایدارکننده‌های UV استفاده می‌شود. پلی‌پروپیلن به طور تجاری به صورت هموپلیمرها، کوپلیمرهای تصادفی، یا کوپلیمرهای مقاوم در برابر ضربه به فروش می‌رسد. خواص فیزیکی آن از پلیمری با استحکام بالا و سفتی زیاد تا انعطاف‌پذیر با استحکام پایین‌تر ولی چقرمگی بزرگ‌تر در حال تغییر است. هموپلیمر PP، از بالاترین نقطه ذوب و سفتی همراه با دامنه گسترده‌ای از خواص جریان مذاب برخوردار است.

کوپلیمرهایی که در ساختار آن‌ها مقادیر اندکی اتیلن وارد شده است بلورینگی پایین‌تری دارند، انعطاف‌پذیرند، نقطه ذوب پایین‌تری دارند و از خواص مقاومت ضربه‌ای بهبودیافته و بهتری برخوردارند.کوپلیمرهای مقاوم در برابر ضربه، از طریق افزودن اتیلن در واکنش‌گاه پلیمریزاسیون، کوپلیمریزه شده و تولید می‌شوند. کوپلیمر (اتلین) به عنوان یک نرم‌‌کننده . کمک‌فرآیند عمل می‌کند و به طور یکنواخت و هموار در سرتاسر بستر پایه ماتریس هموپلیمر پاکنده می‌شود تا یک پلیمر هتروفاز یعنی دارای دو فاز ناهمگون به دست آید. این کوپلیمر حتی در دماهای پایین، مقاومت ضربه‌ای بسیار بالایی دارد. کوپلیمرهای با مقاومت ضربه‌ای بالا از طریق آمیزه‌سازی پیش مخلوط کوپلیمر، افزودنی‌ها و لاستیک EPDM تهیه و تولید می‌گردند.

پلی‌پروپیلن یکی از پلیمرهای با کارایی متنوع است که در تولید قطعات مختلف پلاستیکی و همچنین در صنعت الیاف کاربرد دارد. این پلیمر به دلیل تبلور بالا و ساختار آلیفاتیک غیر قطبی که فاقد هر گونه عامل فعال است با روش‌های متداول قابل رنگ‌رزی نیست لذا برای تولید الیاف رنگی از روش رنگ‌رزی توده پلیمر استفاده می‌شود که خود محدودیت‌هایی را از نظر تنوع، شفافیت رنگی، امکان رنگ‌رزی در هر مرحله از تولید کالای نساجی و… به دنبال می‌آورد. از این رو کوشش‌های بسیاری در زمینه تولید الیاف پلی‌پروپیلن اصلاح شده که قابل رنگ‌رزی با روش‌های مرسوم باشند انجام و اختراعات بسیاری ثبت شده‌اند. عمده این اصلاحات بر مبنای افزودن عواملی مانند پلی‌پروپیلن (به صورت ایجاد پیوند بر روی زنجیر مولکولی) برای بهبود جذب مواد رنگ‌زاست. با این وجود هنوز الیاف پلی‌پروپیلن اصلاح شده به بازار عرضه نشده‌اند.

مزایای PP

پایداری سبک‌تر با چگالی پایین

نقطه ذوب بالا

دماهای کاربرد نهایی در حدود ۲۱۲ درجه فارنهایت

مقاومت شیمیایی خوب در برابر هیدروکربن‌ها، الکل‌ها و معرف‌های غیر اکسنده

مقاومت خستگی خوب (درب‌ها یا سرپوش‌های لولادار با طول عمر کامل)

از طریق همه روش‌های فرآیندی ویژه بسپارهای گرمانرم، می‌توان PP را فرآیند نمود و شکل داد: قالب‌گیری تزریقی، قالب‌گیری فشاری، قالب گیری بادی، اکستروژن، فیلم‌های ریخته‌گری شده و شکل‌دهی حرارتی

معایب و محدودیت‌های PP

از طریق UV تخریب می‌شود.

قابل اشتعال، ولیکن انواع تجاری FR (دارای خاصیت به تأخیر انداختن شعله) در دسترس می‌باشد.

به وسیله حلال‌های کلردارشده و آروماتیک تحت حمله قرار می‌گیرد.

به سختی پیوند می‌دهد

چندین فلز، تخریب اکسایشی را سرعت می‌بخشد.

کاربردهای نوعی PP

پلی‌پروپیلن به روش‌های گوناگونی مانند قالب‌گیری تزریقی، دمشی، چرخشی و اکستروژن کل می‌گیرد که بسته به نوع مصرف می تواند حاوی مواد افزودنی، ضد اکسایش، پایدارکننده UV، مواد ضد الکتریسیته ساکن، عوامل هسته‌زا، رنگ‌دانه‌ها، مواد ضد آتش، پرکننده‌ها و… باشد.

پلی‌پروپیلن بیش‌تر در فرآیند قالب‌گیری تزریقی استفاده می‌شود و در صنعت الیاف در مقام دوم قرار دارد. مصرف الیاف پلی‌پروپیلن در یک دهه اخیر افزایش یافته و پس از پلی‌استر دومین لیف مصنوعی پرمصرف است. پلی‌پروپیلن برای مصرف صنعت نساجی به صورت الیاف و نخ‌های یکسره در ظرافت‌های گوناگون به بازار عرضه شده است. الیاف بسیار ظریف آن برای تولید لایی (به ویژه ترموباندینگ) و ریسندگی، الیاف با ظرافت متوسط برای ریسندگی و تولید نخ بافندگی و تریکو و الیاف ضخیم آن برای تولید کف‌پوش‌ها به کار می‌روند. خصوصیات مطلوب و ارزانی این الیاف سبب کاربرد گسترده آن در عرصه منسوجات بی‌بافت در سازه‌ها شده است.

نخ فیلامنتی پلی‌پروپیلن عمدتاً به صورت نخ BCF (Bulk Continuous Filament) تولید می‌شود که در تولیدکف پوش‌ها به کار می‌رود. البته نخ‌های ظریف آن نیز برای کاربردهای گوناگون به ویژهبه عنوان نخ‌های صنعتی، تولید می‌شوند اما استفاده از آن‌ها در نساجی به دلیل عدم امکان رنگ‌رزی و نیز قابلیت تکسچره شدن ضعیف آن‌ها با روش‌های متداول تکسچره کردن نخ‌های ظریف (روش تاب مجازی) محدود است.

این پلیمر در صنعت خودرو، تزئینات داخلی، پروانه‌ها، کف‌پوش خودرو، صنایع بسته‌بندی و الیاف استفاده می‌شود. زیلوها، پوشش‌های چمن مصنوعی، طناب ضد پوسیدگی و تورهای ماهیگیری از دیگر استفاده‌های پلی پروپیلن‌اند.

بسته‌بندی: فیلم‌های بسته‌بندی انعطاف‌پذیر، فیلم‌های بسته‌بندی که به طور دو محوری جهت داده شده‌اند.

پارچه: تک‌رشته جهت داده شده و کشیده شده نوارهای باریک ویژه منسوجات، قالی‌بافی، پارچه‌های طبی ایزوله شده و پوشش‌های پشتی فرش بافته شده.

کاربردهای خودرویی: اجزای داخلی، ضربه‌گیرها، اسپویلرها، سیستم‌های خروج هوا، اجزای زیر کاپوت، خرطومی (فانوسی) محافظ سر چرخ.

مراقبت‌های طبی و شخصی: محصولات بهداشتی، کالاهای خانگی، سینی‌های با کاربرد طبی، صافی‌‌ها با آب‌کش‌ها، و ظروف توخالی.

کالاهای مصرفی: سرپوش‌ها، درپوش‌های فوقانی، اسپری‌ها، بسته‌بندی صلب و نیمه‌صلب، قاب‌های ویدئوکاست، اسباب‌بازی‌ها، سخت‌افزار برقی، بدنه لوازم خانگی و اجزای تشکیل‌دهنده آن‌ها، اسباب‌ واثاثیه گردش صحرایی و بیرون از شهر در هوای آزاد و جمدان سفر و…

بطری‌ها: بطری‌های کشش قالب‌گیری شده به روش قالب‌گیری بادی تزریقی با سفتی، مقاومت ضربه ای و شفافیت عالی.

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

عوامل فوم‌زا (Foaming Agents-Blowing Agents)

هر ماده‌ای که در پلیمر ایجاد تخلخل کند به عنوان عامل فوم‌زا شناخته می‌شود. به طور کلی این عوامل به دو دسته فیزیکی و شیمیایی طبقه‌بندی می‌شوند. عامل حباب‌زای فیزیکی عموماً یک مایع یا گاز (در دما و فشار استاندارد) است که با تغییر شرایط دمایی و فشاری، تغییر حالت فیزیکی می‌یابد. عامل حباب‌زای شیمیایی عموماً یک ماده جامد (در دما و فشار استاندارد) است که در اثر حرارت یا واکنش شیمیایی، گاز آزاد می‌کند. یکی از موارد استثنا در این طبقه‌بندی، آب است که در نتیجه واکنش شیمیایی با ایزوسیانات، دی‌اکسید کربن آزاد می‌کند. عامل حباب‌زا نقش بسیار مهمی در زمینه تولید و نحوه عمل‌کرد فوم ایفا می‌کند، زیرا علاوه بر این که عامل اصلی در کنترل چگالی فوم می‌باشد بر ساختار تخلخل و هندسه حفره‌ها نیز تأثیر می‌گذارد. از نظر ساختار تخلخل، فوم‌های پلیمری به دو دسته حفره باز و حفره بسته قابل طبقه‌بندی هستند. فوم‌های حفره‌باز شامل شبکه‌ای از حفره‌های مرتبط به هم هستند که هوا می‌تواند از میان آن‌ها عبور کند، در حالی که فوم‌های بسته از حفره‌های بسته مملو از گاز تشکیل شده اند. فوم‌های حفره بسته چگالی بالاتر، پایداری ابعادی بیش‌تر، رطوبت‌گیری کم‌تر و مقاومت بیش‌تری نسبت به فوم‌های حفره‌های باز دارند. معمولاً از فو‌های حفره باز جهت عایق‌بندی صوتی و از فوم‌های حفره بسته جهت عایق‌بندی حرارتی استفاده می‌شود. در فوم‌های حفره بسته، ماندگاری عامل حباب‌زا، تعیین‌کننده عمر مفید فوم است، جرا که باید تا زمان پخش شدن به محیط یا فاسد شدن در داخل حفره‌ها باقی بماند. در بعضی کاربردها مانند بسته‌بندی و ضربه‌گیری که از فوم با ساختار سلولی باز استفاده می‌شود لازم است که عامل حباب‌زا پس از تشکیل فوم به سرعت از آن خارج شود. مسلماً عامل حباب‌زا در کاربردهای دیگر همچون شناورسازی، ضربه‌گیری و باربرداری بی‌تأثیر نیست.

کلروفلوئوروکربن به دلیل انحلال‌پذیری بالا از پرکاربردترین عوامل حباب‌زای فیزیکی محسوب می‌شد که استفاده از آن به دلیل آسیب رساندن به لایه اوزون از سال ۲۰۱۰ ممنوع شده است. امروزه گازهای بی‌اثر مانند دی‌اکسید کربن و نیتروژن جای‌گزین کلروفلوئوروکربن‌ها شده اند. ولی حلالیت پایین و ضریب نفوذ بالای این گازها در پلیمر موجب دشواری در کنترل ساختار فوم شده است. دی‌اکسید کربن که از واکنش آب و ایزوسیانات به دست می‌آید، عامل حباب‌زای معمول در تولید فوم پلی‌یورتان است. مایعات با نقطه جوش پایین مانند کلرید متیل و بوتیلن را می‌توان جزء اولین عوامل حباب‌زای مورد استفاده در تولید فوم‌های ترموپلاستیک مانند پلی‌استایرن برشمرد. هم‌زمان با رشد بازار فوم‌های پلیمری از نظر تعداد و تنوع، فناوری تولید عوامل حباب‌زا نیز به پیشرفت‌های چشم‌گیری دست یافت. با وجود رشد تعداد و تنوع عوامل حباب‌زا هم‌زمان با رشد بازار فوم‌های پلیمری، تمام عوامل حباب‌زا را می‌توان بسته به نحوه عمل‌کرد در یکی از دو دسته فیزیکی و شیمیایی جای‌داد.

  • عوامل حباب‌زای فیزیکی

عوامل حباب‌زای فیزیکی با تغییر حالت فیزیکی، گاز لازم برای انبساط پلیمر را تولید می‌کنند. این تغییر می تواند تبخیر یا جوشش یک مایع و یا آزاد شدن گاز فشرده محلول در پلیمر در نتیجه افزایش دما یا کاهش فشار باشد. از عوامل حباب‌زای مایع می‌توان به هیدروکربن‌های آلیفاتیک (چربی‌دار) با زنجیره کوتاه (C5 تا C7) یا هالوژن‌دار (C1 تا C4) اشاره نمود. عوامل حباب‌زای گازی معمول نیز شامل دی‌اکسید کربن، نیتروژن، هیدروکربن‌های آلیفاتیک با زنجیره کوتاه (C2 تا C4) و هیدروکربن‌های هالوژن‌دار (C1 تا C4) می‌باشد. عوامل حباب‌زای فیزیکی در تولید انواع فوم‌های ترموپلاستیک و ترموست با چگالی نسبی دل‌خواه قابل استفاده هستند.

معیارهای انتخاب عامل حباب‌زای فیزیکی

عوامل متعددی باید در زمان انتخاب عامل حباب‌زا مد نظر قرار گیرند. برخی از این عوامل همچون سازگاری با محیط زیست (از جمله میزان تأثیر بر لایه ازن، گرم شدن کره زمین، میزان هالوژن، قابلیت اسیدی کردن و مواد ناشی از تجزیه در دراز مدت)، میزان سمی بودن، اشتعال‌پذیری، سازگاری با دیگر مواد تشکیل‌دهنده فوم و صرفه اقتصادی برای تمام پلیمرها مشترک هستند، در حالی که برخی دیگر همچون وزن مولکولی، نقطه جوش، فشار بخار در دمای مورد استفاده، گرمای تبخیر و میزان انحلال‌پذیری در پلیمر زمینه و محصول نهایی به جنس پلیمر، محل و نوع کاربرد فوم بستگی دارند. هیدروکربن‌های هالوژن‌دار کلروفلوئوروکربن‌ها (CFC)، هیدروکلروفلووروکربن‌ها (HCFC)، هیدروفلوئوروکربن‌ها (HFC) از این دسته‌اند.

هیدروکربن‌ها

بسیاری از هیدروکربن‌های آلیفاتیک با نقطه جوش پایین، خواص یک عامل حباب‌زای مطلوب همچون قیمت پایین، سازگاری با اکثر پلیمرها و سازگاری با محیط زیست دارند. در حال حاضر، هیدروکربن‌ها در تولید انواع فوم‌های پلیمری (به خصوص ترموپلاستیک‌ها به دلیل انحلا‌پذیری بالا) با گستره وسیع چگالی و کاربردهای متعدد استفاده می‌شوند که از این میان می توان به فوم‌های PU، PS و پلی‌الفین‌ها برای عایق کاری، فوم های جاذب انرژی و صوت و فوم‌های پلی‌الفینی جهت بسته‌بندی مواد غذایی اشاره کرد. امروزه پنتان از پرکاربردترین عوامل حباب‌زا در تولید عایق فوم PU و پلی‌استایرن انبساطی (EPS) می‌باشد. همچنین بوتان و پروپان در تولید فوم‌های پلی‌الفینی جهت بسته‌بندی و استفاده در نشیمن صندلی، بیش ترین کاربرد را دارند.

گازهای بی‌اثر

مانند دی‌اکسید کربن و نیتروژن امروژه جزء پرکاربردترین عامل حباب‌زا هستند. نیتروژن ارزان، فراوان و سازگار با محی زیست است. اگرچه CO2 نیز خواص مطلوب مذگور را داراست ولی جزء کازهای گل‌خانه‌ای محسوب می‌شود. دلیل دیگر استفاده گسترده از CO2و N2مقادیر مناسب دما و فشار بحرانی، به خصوص برای CO2 است. CO2 در تمام حالت‌های فیزیکی بزرگ‌ترین عامل حباب‌زا در تولید انواع فوم‌های پلیمری به خصوص ترموپلاستیک‌ها و PU (در نتیجه واکنش آب و ایزوسیانات) محسوب می‌شود. قابلیت انحلال N2 در اغلب پلیمرها کم‌تر از CO2 بوده و لذا فشار بالاتری مورد نیاز است تا تأثیر مشابه CO2 را داشته باشد. عموماٌ از N2 برای فوم‌سازی پلیمرهای با گران‌روی مذاب بالا و نیز فوم‌سازی به روش قالب‌گیری تزریقی استفاده می‌شود.

سایر عوامل حباب‌زای فیزیکی

متیل‌کلروفرم، استون و الکل از دیگر عوامل فوم‌زای فیزیکی هستند که برای تولید فوم‌های غیر عایق به کار می‌روند.

مخلوط عوامل حباب‌زای فیزیکی

ترکیب دو یا چند عامل حباب‌زا معمولاً به منظور بهره‌برداری از خواص مطلوب هر یک از آن‌ها انجام می‌گیرد. به عنوان مثال در فوم PU مخلوطی از عوامل حباب‌زای مایع و گازی برای برقراری تعادل بین سیالیت، پایداری ابعادی و مقاومت حرارتی جهت عایق‌کاری ساختمان استفاده می‌شوند. همچنین تولید فوم PET با استفاده از عوامل حباب‌زایی همچون CO2، HCFC-22 یا بوتان به دلیل فرار سریع گاز، پیش از رسیدن به دمای گذار شیشه‌ای PET، تخریب دیواره‌های حفرات را برای چگالی نسبی کم‌تر از ۶۰% در پی خواهد داشت. در حالی که با ترکیب یک عامل حباب‌زا مانند -nاکتان با نقطه جوش بالا با یک عامل حباب‌زا مانند n-پنتان که نقطه جوش پایین‌تری دارد می‌توان بدون تخریب دیواره‌های حفرات به چگالی نسبی کم‌تر از ۸۰% دست پیدا کرد. زیرا -nاکتان انعطاف‌پذیری مورد نیاز پلیمری برای انبساط را فراهم کرده است و n-پنتان فشار بخار لازم برای جلوگیری از شکستن دیواره‌های حفرات در حین سرد شدن فوم را تأمین می‌کند.

  • عوامل حباب‌زای شیمیایی 

عامل حباب‌زای شیمیایی، ترکیبی است که تحت شرایط فرآیند تولید فوم در اثر تجزیه حرارتی یا واکنش شیمیایی، گاز آزاد می‌کند. عوامل حباب‌زای شیمیایی غالباً در تولید فوم‌های پلاستیکی و لاستیکی با چگالی متوسط و بالا استفاده می‌شوند. قیمت بالا از مهم‌ترین معایب CBA است به طوری که هزینه گاز CO2 یا N2 آزاد شده از CBA تقریباً ۱۰ برابر هزینه گاز خریداری شده به صورت کپسول است. دلیل اصلی استفاده از CBA برای تولید فوم آن است که برخلاف عوامل حباب‌زای فیزیکی نیازی به تغییر اساسی در خط تولید پلیمر نیست و لذا CBA را می توان در تمام روش های تولید ترموپلاستیک ها از جمله اکستروژن، قالب‌گیری تزریقی و چرخشی، ورق‌سازی و ریخته‌گری به کار برد. از دیگر مزایای CBA می‌توان به ابعاد کوچک حفرات فوم در مقایسه با عوامل حباب‌زای فیزیکی اشاره نمود. همچنین اغلب CBAها به حالت جامد بوده و به تجهیزات خاصی برای انبار و حمل و نقل نیاز ندارند. باقی‌ماندن ذرات جامد ناشی از تجزیه CBA را می‌توان از جمله معایب آن‌ها برشمرد.

معیارهای انتخاب عامل حباب‌زای شیمیایی

مهم‌ترین عامل در انتخاب CBA مطابقت دمای تجزیه CBA و دمایی است که فرآیند تولید پلیمر انجام می‌گیرد. در صورت بالاتر بودن دمای تجزیه CBA از دمای فرآیند تولید پلیمر، عمل فوم شدن به طور ناقص انجام می‌گیرد، همچنین کم‌تر بودن دمای تجزیه CBA از دمای فرآیند تولی پلیمر، موجب تخریب و تضعیف ساختار حبابی خواهد شد. نرخ ‌آزادسازی گاز و حجم آن با توجه به چگالی مورد نیاز، از دیگر موارد مؤثر بر انتخاب CBA است. نکته دیگری که باید در هنگام انتخاب CBA مد نظر قرار گیرد آن است که ذرات جامد ناشی از تجزیه باید با دیگر مواد تشکیل‌دهنده فوم‌ سازگار بوده و تأثیر منفی بر خواص و ظاهر نهایی فوم نداشته باشند. به طور مثال برخی از CBA‌ها آب تولید می‌کنند که می‌تواند برای پلیمرهای حساس به رطوبت همچون PC و PA مشکل‌ساز شده و باعث افت خواص آن‌ها شود. این مسأله می‌تواند در مورد CBA‌های که تولید آمونیاک یا گازهای اسدی می‌کنند نیز رخ دهد. عوامل حباب‌زای شیمیایی را می‌توان به دو دسته کلی گرمازا و گرماگیر تقسیم‌کرد.

عوامل حباب زای گرمازا

این دسته از مواد در حین تجزیه شیمیایی تولید حرارت می‌کنند. این امر نه تنها موجب افزایش قابل توجه دمای ذوب پلیمر بلکه متوقف کردن واکنش پیش از تجزیه کامل عامل حباب‌زا را مشکل می‌کند. لذا عوامل حباب‌زای گرمازا در محدوده دمایی کوچکی قابل استفاده هستند. عوامل حباب‌زایی که تولید گاز N2 می‌کنند جزء عوامل گرمازا طبقه‌بندی می‌شوند.

عوامل حباب‌زای گرماگیر

این گروه از مواد در حین تجزیه شیمیایی، حرارت جذب می‌کنند و لذا قابلیت استفاده در محدوده دمایی وسیع‌تری را دارند. اکثر عوامل حباب‌زای گرماگیر تولید گاز CO2 می‌کنند. رنگ آن‌ها و مواد ناشی از تجزیه آن‌ها سفید است. معمولاً مقدار عوامل حباب‌زای گرماگیر لازم برای تولید فوم، دو برابر عوامل حباب‌زای گرمازاست.

 از جمله مهم‌ترین مزایای ساختارهای فومی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • چگالی بسیار کم
  • عایق حرارت
  • عایق صدا
  • استحکام مکانیکی بالا
  • مقاومت خوب در برابر خوردگی

بسیاری از پلیمرها به صورت فوم (سلولی) مورد استفاده قرار می‌گیرند که ممکن است سل بسته یا سل باز باشند. روش های مختلفی جهت تولید پلیمرهای سلولی پیشنهاد شده است که مهم‌ترین روش‌ها تزریق گاز در پلیمر جهت تبدیل آن به صورت فوم عبارتست از

  • تجزیه یک ماده شیمیایی در حین واکنش و تولید محصولات فرار (عوامل پف‌دهنده)
  • وارد نمودن مایع با نقطه جوش پایین
  • وارد کردن گاز به داخل پلیمر تحت فشار و سپس انبساط ماده در دمای بالای بعد از برداشتن فشار
  • وارد کردن دی اکسید کربن جامد به پلیمر که در دمای بالا تبخیر می‌شود.
  • واکنش شیمیایی مواد حد واسط در طول پلیمریزاسیون یا شبکه‌ای شدن
  • برهم‌زدن مکانیکی شدید پلیمر
  • وارد کردن ذرات کروی توخالی یا انبساط‌پذیر از رزین
  • شکستن افزودنی های انحلال‌پذیر

با کنترل شرایط فرایند و استفاده از عوامل هسته‌زدایی سلول و پایدارکننده‌ها و نیز عوامل پف‌زا می توان متغیرهایی مانند اندازه متوسط سلول، توزیع اندازه سلول، درجه ارتباط بین سلولی و استفاده از پوسته‌های غیر سلولی را کنترل نمود. در نتیجه بافت و خواص پلاستیک‌های سلولی قابل کنترل خواهند بود.

جدول زیر تعدادی از عوامل پف‌دهنده و مصارف تجاری آن‌ها را معرفی می‌نماید.

Untitled

 

جدول زیر برخی از تولیدکنندگان منتخب مواد پف‌زا را با توجه به نوع تولیدات معرفی می‌نماید.

Untitled1

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