اهميت خشك كردن و رطوبت گيري پلاستيك هاي مهندسي در فرايند توليد

گردآوری: صالحه صنیعی نیا

خشك كردن و رطوبت گيري يكي از عوامل اصلي بهبود فرايند توليد پلاستيكها به خصوص پلاستيكهاي
مهندسي مي باشد.اين نوع مواد در طي فرايند توليد، حمل و نقل و انبارداري رطوبت جذب مي كنند و
به عبارتي بهتر است در نظر داشت كه تمامي پليمرها با توجه به شرايط محيطي بالقوه داراي رطوبت
اضافي مي باشندبنابراين اين رطوبت بايد قبل از توليد بايد از آنها خارج شود. وجود رطوبت اضافي در
پليمر باعث بروز مشكلاتي در طي توليد مي گردد به جز اينكه محصول غير استاندارد توليد ميگرددباعث
تاثير منفي در ظاهر و برخي خواص قطعه توليدي مي شود.
پلاستيكها را در اين خصوص مي توان به دو گروه ذيل تقسيم نمود:
1. رطوبت زدا
2. رطوبت گير
پلاستيكهاي نوع اول رطوبت را فقط بر روي سطحشان نگهداري مي كنند كه اين رطوبت با استفاده از
دمش هواي گرم قابل دفع مي باشد بنابر اين با اين روش مي توان پلاستيك را خشك و مورد استفاده
قرار داد. در نوع دوم يعني پلاستيكهايي كه رطوبت گير مي باشند رطوبت داخل و در هسته گرانول
مواد اوليه جمع شده و در اين خصوص بهترين روش براي خشك كردن استفاده از خشك كننده هاي
رطوبت زدامي باشد (Dehumidifyingdryer) .
قبل از توليد PA،ABS،PET،PC،PS كه تمايل فراواني براي جذب رطوبت دارند وپليمرهاي رطوبت گير مانند
جهت اطمينان از رسيدن به يك محصول نهايي با كيفيت مناسب بايد رطوبت گيري و خشك شوند.
رطوبت گيري نامناسب مي تواند باعث كاهش خواص مكانيكي مانند ؛ مقاومت ضربه اي ، مقاومت
كششي و اثرات نا مطلوب در ظاهر قطعه توليدي گردد.

اهميت خشك كردن پلاستيكها

يكي از مزاياي پلاستيكهاي مهندسي نسبت به فلزات مقاومت مناسب آنها در برابر رطوبت، يا مقاومت
مطلوب آنها در برابر پديده زنگ زدن و خوردگي ميباشد. همه پلاستيكها برخي اوقات با توجه به شرايط
گوناگون رطوبت جذب ميكنند (رطوبت داخل گرانول ها نفوذ مي كند) معمولا اين رطوبت در طي انبار
كردن و توليد، جذب پليمر شده و در صورت خشك كردن نامناسب اين رطوبت در كيفيت محصول نهايي
اثر منفي مي گذارد. البته برخي از پليمرها رطوبت را فقط بر روي سطحشان نكهداري مي كنند كه به
آساني قابل خشك كردن ميباشد.

اثرات منفي رطوبت گيري نامناسب

مشكلات رايج خشك كردن نامناسب اغلب پليمرها مانند پلي آميد، پلي كربنات، پلي سولفون به
شرح ذيل مي باشد:
1. سطح ظاهري
حبابهاي ناشي از رطوبت ميتواند باعث خرابي سطح ظاهري قطعه شود، اين اثرات منفي به صورت
ذيل نمايان مي گردد:

­ رگه هاي براق در سطوح
­ انواع لك
­ حبابهاي داخلي
­ نواقص ظاهري(مانند حفره …)
­
2.خواص فيزيكي و مكانيكي

رطوبت مي تواند باعث افت خواص فيزيكي و مكانيكي در پليمر شود. حبابهاي به وجود آمده از رطو بت
ميتواند باعث ايجاد حفره در داخل قطعه گردد.رطوبت همچنان مي تواند باعث كاهش در وزن مولكولي
بخاطر پديده هيدروليز شود.
كاهش خواص فيزيكي به صورت هاي ذيل رخ مي دهد:
­ كاهش مقاومت ضربه اي
­ كاهش مقاومت كششي و كاهش در ازدياد طول
براي پلاستيكهايي مانند پلي كربنات و پلي استر كه مقاومت ضربه اي بسيار مهم مي باشد رطوبت
گيري و خشك كردن بسيار پر اهميت است.


محتوي رطوبت در پلاستيك

مقدار رطوبتي كه يك پليمر جذب مي كند وابسته به چندين عامل مي باشد. اولين عامل نوع پليمر
بوده به طوريكه هر نوع داراي مشخصات جذب خاص خود مي باشد. برخي از پلاستيك ها تمايل
بيشتري به جذب رطوبت دارند بنابراين رطوبت بيشتري نسبت به بقيه مواد جذب مي كعند.نه تنها هر
پلاستيك مشخصه جذب رطوبت خاص خود را دارد بلكه هر گريدي از يك نوع پليمر هم مي تواند
مشخصات جداگانه اي داشته باشد.
شرايط آب و هوايي يا رطوبت در هوا، همچنين درجه حرارت هواي محيط و گرانول ها مؤثر در ميزان
جذب رطوبت مي باشد.

عوامل مؤثر در خشك كردن

متغيرهايي كه مؤثر در خارج نمودن رطوبت يا خشك كردن مي باشند عبارتند از : طبيعت پليمر، خشكي هوا، درجه حرارت هوا و گرانول ها، مدت زماني كه پليمر در معرض هوا قرار مي گيرد.


رطوبت گيري و خشك كردن مناسب

خشك كردن بر عكس عمل جذب مي باشد يعني خارج نمودن رطوبت از گرانول به حدي كه رطوبت به
حداقل ميزان خود رسيده باشد. خشك كردن مناسب باعث يكنواختي توليد مي گردد.

درآمدی برعلم پلیمر دانستنیهای پلیمر
گردآوری: مرضیه ریاحی نژاد
منبع : مبانی شیمی پلیمر
علم شیمی یک علم پرهیجان است و تعداد شاخه های آن بدون وقفه رو به افزایش است.علم شیمی ماکرومولکولها یکی از پرشور- ترین این شاخه ها می باشد.علم پلیمر که شاخه ای از شیمی آلی به شمار می آید، از علوم بسیار جوانی است که برای اولین بار توسط مطالعات و تحقیقات پرفسوراستادینگر(Stadinger.H) در بین دو جنگ جهانی اول و دوم پا به عرصه ی وجود گذاشت؛ ولی رشد و توسعه ی آن چنان سریع بوده است که آگاهی یافتن از آن ضروری به نظر می- رسد. پلیمرهای مصنوعی در زندگی روزمره ی ما مصرفی چشمگیر یافته و نیز کاربرد های صنعتی گوناگونی پیدا کرده اند.این مواد جانشین شیشه، فلزات، سرامیک، چوب و مقوا شده اند. در پی توسعه ی صنعتی این رشته، وجود مواد اولیه ی در کشورما(که یک کشور نفت خیز است) نیاز به متخصصان کارآزموده ی بسیاری حس می- شود.بسپارها،مولکولهای بسیار بزرگی هستند که از تعداد زیادی اتم تشکیل شده اند. شیمی پلیمرها شاخه ای از شیمی آلی است که به لحاظ ویژگی های خاص خود نسبت به سایر شاخه های آن از رشد بیشتری برخوردار بوده.ریز مولکولها عمدتا ًدارای وزن مولکولی کمی هستند و وزن آنها بین۵٠ تا ۲٥٠است ولی ماکرومولکولها(پلیمرها) محدودیتی برای وزن مولکولی ندارند و تا بیش از چند هزار و در مولکول های سه بعدی، تا بیش از چندین هزارتغییر می کند.واژه پلیمرازکلمات یونانی(Poly) به معنای " بسیار" و (Meros) به معنای " قسمت " گرفته شده است.همچنین در کلمه ی بسپار (بس) به معنای بسیار و (پار) به معنای واحد بسیار تکرار شونده، واژه ی بسپار را می سازند.طبیعت خیلی پیش از آنکه انسان بتواند بسپارهای سنتزی را بسازد، بسپارهایی مانند سلولز را ساخته بود. سلولز جزء اصلی تشکیل دهنده ی الیاف پنبه و چوب است. پروتئین ها، کائوچو و برخی رزین ها از این دسته بسپارها هستند. بدن ما نیز خود از بسپارها تشکیل شده. ماهیچه ها، پروتئین ها، ژن ها و کروموزوم ها همه از بسپار ساخته شده اند. لباسی که بر تن می کنیم از این مولکولهای بلند که به شکل لیف در آمده اند تشکیل شده است. ظروف آشپزخانه که هر روز مصرف می کنیم، لاستیک خودروها- که از الاستومر هستند- روکش کابل- های برق، شیشه ها، چسب ها، رنگ ها، پوشش ها، دریچه های- مصنوعی قلب، تاندون های- مصنوعی عضلات، کامپوزیت هایی که جهت پر کردن دندان به کار می روند، حتی دندان های- مصنوعی، محمل های دارویی، سرنگ های یکبار مصرف وتمام قطعات لاستیکی و پلاستیکی که در ماشین ها کاربرد دارند، همگی پلیمرهستند.به طور خلاصه می توان گفت، محصولات پلیمری در مقایسه با کل مواد مورد مصرف در جهان، از مواد غیر پلیمری (فلزات و استیل)، پیشی گرفته است. در واقع پلیمرها نه تنها جای خود را در میان مواد باز کرده اند، بلکه توانسته اند جایگزین آنها نیز بشوند.ü تاریخچه:انسان به قدمت عمر خود از پلیمرها استفاده کرده است. از گوشت و سبزی ها برای خوراک، چوب و نی برای خانه سازی، چرم و پنبه برای لباس و کاغذ برای ارتباطات استفاده کرده است، که همگی پلیمرهای طبیعی هستند. در دوران باستان(بیش از پنج هزار سال پیش)، سامری ها از آسفالت برای پوشش کف پیاده رو ها استفاده می کردند و در مصر باستان تابوت های حجاری شده را با پلیمرهای طبیعی (مانند وارنیشvarnish) جلا می دادند. این پلیمرها در قرون وسطی نیز برای حفاظت چوب و نقاشی ها
١
کاربرد داشتند. در ابتدای قرن هفدهم استفاده از ترشحات پلیمری کرم ابریشم آغاز شد و با کشف(چارلز گودیر Goodyear )در سال١٨۳٩ میلادی دوره ی موسوم به (عصر جدید) آغاز شد. این دانشمند به چگونگی تبدیل لاستیک به لاستیک ولکانیزه پی برد. لاستیک تقریباً صد سال پیش از آن ازطریق آمریکای جنوبی به اروپا معرفی شده بود و نام آن از اولین کاربردش که مداد پاک کن بود،(Rubber) گذاشته شد.در١٨٦٩ میلادی، سلولوئید از واکنش اسیدها با سلولز و تهیه ی سلولزنیترات حاصل شد. در این سال ها پلیمرها به شکل الیاف و دیگر اشکال تهیه شدند که بسیاری از آنها تا جنگ جهانی اول مورد استفاده قرار نگرفتند.اولین پلیمرهای مصنوعی تجاری پلاستیکهای فنول-فرمالدهید بودند که (آتو باکلند) آنها را در سال١٩٠٧ ساخت و باکلیت نام گرفتند. بسیاری از پلاستیکها در حین تحقیقات، وبسیاری به طور اتفاقی تهیه شده اند. یکی از معروف ترین این تحقیقات برای مواد جدید( که منجر به کشف نایلون شد) کارهای (کاروتز) بود. این کارها در سال١٩٣٩ به منظور تولید الیاف جدید صورت نگرفت، بلکه به هدف فرا گیری بیشتر در مورد پلیمرها انجام شد.
به نقل از کتاب: میانی شیمی پلیمر مولف: فریده خاکی(عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد کرج) انتشارات: دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج
٢

آشنایی با برخی تعاریف واصطلاحات پلیمر
واژگان پلیمر

گردآوری: مرضیه ریاحی نژاد

منبع : مبانی شیمی پلیمر

مر(mer): قطعه، تکه

منومر(monomer): تکپار؛ به مولکولهایی که در ساخت پلیمر بکار گرفته می شود گویند. مثل:-( CH2-CH2)-

دیمر(Dimer): دوپار

تریمر(Trimer): سه پار

پلیمر(polymer): بسپار

پلیمریزاسیون(polymerization): بسپارش

ماکروملکول(Macromolecule): درشت مولکول، پلیمر

درجه پلیمریزاسیون(degree of polymerization DP): تعداد منومرهای موجود در زنجیر یک درشت مولکول یا تعداد مولکولهای به هم چسبیده را گویند.

الیگومر(oligomer): چندپار، مادی با جرم مولکولی کمتر از پلیمرها

هموپلیمر(homo polymer): پلیمری که تنها از یک نوع منومر بوجود آمده باشد را جورپلیمر گویند:

-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-

کوپلیمر(copolymer): پلیمری شامل دو نوع منومر را گویند:-A-B-A-B-A-B-B-A-A-A-A-B-B-

ترپلیمر(terpolymer): پلیمر شامل سه نوع منومر را گویند:-A-B-C-A-A-C-C-B-C-C-B-A-B-C-

هموپلیمر خطی(linear homopolymer): وقتی اتمهای یک منومر به صرت خطی دنبال یکدیگر قرار بگیرند، هموپلیمر خطی ایجاد می شود.

همو پلیمر شاخه ای(branch homopolymer): وقتی اتم های یک پلیمر به صورت شاخه ای قرار گیرند، هموپلیمر شاخه ای ایجاد می شود:

٣

هموپلیمر مشبک یا سه بعدی (tridimentional homopolymer or cross linked homopolymer): پلیمری که در بین زنجیرهای آن اتصالات عرضی وجود دارد:

هموپلیمر زنجیری(homo chain polymer): اگر زنجیرهای پلیمر دارای اتم های یکسان باشند(کربن و هیدروژن) آنها را هموپلیمر زنجیری گویند:

هترو پلیمر زنجیری(hetro chain polymer): گاهی در زنجیر، اتمی غیر از اتم های اصلی(H,C) وجود دارد(مثل Si) اینگونه پلیمرها را هترو پلیمر زنجیری گویند. مانند ترکیبات سیلیکون(دی متیل سیلوکسان):

ترموپلاست(thermoplast): پلیمرهایی هستند که بر اثر گرما نرم می شوند ومی توان آنها را قالب گیری کرد؛ دارای ساختار دو بعدی اند و در حلال حل می شوند.

ترموست(thermoset): پلیمرهایی هستند که بر اثر گرما، نرم نمی شوند و قابلیت قالبگیری مجدد ندارند؛ دارای ساختار سه بعدی اند و در حلال حل نمی شوند.

الاستیسیته(elasticite): تغییر شکل موقتی و برگشت پذیر که بر اثر اعمال نیرو یا تنش بوجود می آید و پس از حذف آن، بازگشت به حالت اولیه صورت می گیرد.

پلاستیسیته(plasticite): تغییر شکل دائمی و بازگشت ناپذیر که بر اثر نیرو یا تنش بوجود می آید و پس از حذف آن، بازگشت به حالت اولیه صورت نمی گیرد.

پلاستومر(plastomer): بسپارهای دارای خاصیت پلاستیسیته

لاستومر(elastomer): بسپارهای دارای خاصیت الاستیسیته

٤

توسعه ی كاربرد مواد كامپوزيتی در خودروکامپوزیت ها

گردآوری: پگاه محمد حسین پور

منبع: سايت تحليل گران تكنولوژی ايران

تحقيق در مورد مواد كامپوزيتی برای ساخـت قطعـات و بـدنـه خودرو چنـديـن دهـه است كـه جريان دارد. در دهه ۱۹۳۰ بنا به درخـواسـت هـنـری فــورد، دانشمندان شركت "فورد موتور" شروع به جسـتجوی راه ‌هـای توسعه قطعات ارگانيكی ( آلی) خودرو كردنـد. در سـال ۱۹۴۰ ماده مناسبی برای اين كار پيدا شد و آن روغن سويا بود.بنا به گفته دانشمندان، روغن سويامی­توانست در داخل پلاستيك تقويت‌ شده با الياف، قالب­گيری شود و به طور شگفت‌انگيزی استحكام داشته باشد. (مقاومت به ضربه آن ۱۰ برابر فولاد بود) و هنری فورد، خود با ضربه زدن با يك تبر به يك قطعه ساخته شده از روغن سويا آن را امتحان كرد. اما روغن سويا دارای دو مشكل عمده بود: زمان زيادی برای خشك شدن نياز داشت و براحتی قالب­گيری نمی­شد.امروزه تحقيقات برای مواد كامپوزيتی ايده­آل ادامه دارد. اما تمركز بر روی مواد بشرساخته­ای است كه قابليت قالب­گيری و شكل­دهی برای بدنه­های سبك و آﺋروديناميك داشته باشند، زيرا اين مشخصه­ها برای خودرو‌های آينده ضروری به نظر می­رسند.كامپوزيت‌ های پيشـرفـته كـه امروزه توسعـه يافـته­اند، مـواد پليمری بشرساخته­ای هستند كه پس از تشكيل، محكم­تروچقرمه­تر (Tougher) و بسيار بادوام­تر از هر دو ماده اوليه می شوند. اين مـواد جديد، تركـيبی از اليـاف محكم كـربن و الياف چقـرمـه "كِولار" با پلاستيك­های مقاوم در برابر خوردگی هستند كه با هم تشكيل كامـپوزيتی می­دهند كـه بسيار بهتر از فولاد و آلومينيوم عمل می كند. اما اصولی كه در پس اين كامپوزيت­های پيشرفته وجود دارد، چيزی غير از آنچه كه هنری فورد در سال ۱۹۴۰ برای دستيابی به آن تلاش می­كرد نيسـت. شايد كامـپوزيـت‌هـای پيشرفته بيشتر در كاربردهـای ويـژه نظامی نظيـر هواپيماهـا شـناختـه شـده باشـد، ولــی در بسياری از اشيای روزمره نظير بدنه قايق­ها، چوب­های ماهی­گيری، اسنوبورد و راكت‌های تنيس نيزمی­توان آنهارا به‌كاربرد. كامپوزيت‌های ساختاری، نوع ديگری از كامپوزيت‌ها هستند كه دارای كارايی كمتری نسبت به كامپوزيت‌های پيشرفته می­باشند و در سـقف خـودرو و قسـمت داخـلی درهـای خـودرو‌هـای امروزی استفاده می‌شوند. داشبوردهای ضد ضربه­ای كه بر روی ماشين­های كوپه، ون­ها و خودرو­های چهاردر ديده می­شوند، ازكامپوزيت‌های ساختاری ساخته شده­اند كه نسبت به قطعات فولادی مشابه، دارای مقاومت در برابر ضربه و خوردگی بهتری می باشند. اگر چه مدل­های ويژه­ای نظير: "شورولت كوروت"، " ساترن" و"داج‌وايپر"، دارای داشبوردهای ساخته شده از كامپوزيتهای ساختاری می­باشند، ولی برای استحكام بيشتر به وسيله يك چارچوب فولادی تقويت شده­اند.كامـپوزيت­هـای پيشرفته­ تر كـه برای خودرو­ها و كاميون­های آينده در حال توسعه هستند، نقشی بيشتـر از يك شـئ تـزئينـی در اتوميبل­های آينده خواهند داشت و آنقدر مستحكم خواهند شد كه كل خودرو از آن ساخته شود.ü استحكام بالا و وزن سبك کامپوزيت‌های پيشرفتهكامپوزيت­های پيشرفته به اين خاطر در خودرو­هـای مسابقه­ای مورد استفاده قرار می­گيرند كـه علاوه بر وزن بسـيار سـبك، در مقـابل فشار زيادی كـه در طول مسابقه خصوصاً هنگام تصادفات ايجاد می شود، مقاوم هستند.ازاوايل دهه ی۸۰ كامپوزيت‌های پيشرفـته به طور مـتداول در اتاق سـرنشـين خودرو­های مسابقـه­ای فرمـول يك، مورد اسـتفاده قـرار می­گيرنـد و به گـونه­ای طـراحی شده­اند كه از جان راننده هنگام تصادفـات با سـرعت‌هـای بالای ۱۰۰ مايل در ساعت، محافـظت كنند.راه‌ حـل كـليدی بـرای كـاهش مصرف سوخـت در خودرو­هـا، بـدون كـاهش فـضای داخـلی و كارايی خودرو استفاده از مواد سبك نظير كامپوزيت‌ها می باشد. مصـرف سـوخت كـم ، شتـاب و كاركـرد بـالای ماشين هـمگی با كـاهش وزن آن قـابـل دسـتيـابـی است.
۵
در سال ۱۹۹۱ جنرال موتورز خودروی به نام" اولترالايت" كه تماماً از كامپوزيت­های پيشرفته تشكيل شده بـود، سـاخت. اين ماشين تقـريباً ۵۰ درصد سبكـتر از خودرو­های چهار سرنشين هم‌اندازه خود بود كه به آن شتاب۸/۷ (برای صفر تا ۶۰ مايل) می­بخشيد و مسافت طی شده، ۶۲ مايل به ازای هر گالن سوخت گازی بود.از زمان آزمايش هنری فورد در دهه ۱۹۳۰، سازندگان خودرو به گران‌قيمت بودن قطعات خودرو كـامپوزيتی پی بـرده­اند و تنهـا برای خـودرو‌های ويژه­ای نظير "كوروت" كه از سال ۱۹۵۳ با داشبوردهـای فايبرگـلاس توليد شده‌اند ، از كامپوزيت‌ها استفاده می­كردند.با اين حال در طی اين سال‌ها، روش­های توليد پيشرفت كرده­اند و اكنون كامپوزيت‌های ساختاری كه ارزانتـر از كامـپوزيت‌هـای پيشـرفته می­باشند در خودرو­های امـروزی بسـيار متداول شده­اند. روش­های ساخـت جديد ماننـد "RTM " (فوق پرسرعت) و "خشـك شـدن سـريع تـوسـط پرتوهای الكترونی" ، قيمت‌ها را تا حدی پايين آورده است كه به زودی استفاده از كامپوزيت‌های پيشرفته در خودرو­های معمولی توجيه اقتصادی خواهد داشت. ü توسعه ی کاربرد كامپوزيتهای پيشرفته در خودروشركت‌های خودرو­سازی نظير "جنرال موتورز" ، " فورد" و "دايملر- كرايسلر" ، تمام تلاش تحقيقاتی خود را بر روی توسعه كـامپوزيت‌های پيشـرفته بـرای مصارف خودرو قرار داده­اند. كرايسـلر در تحـقيقات كامپوزيت پيشتاز است و برنامه تحقيقاتی را از سـال ۱۹۹۴ در دستـور كـار خود قرار داده و هدف آن توليد يك ماشين ارزان‌قيمت برای توليد در كشـورهـای در حـال توسعـه نظير چين بود. نتيجه اين برنامه توليد (CCV) يا (Composite Concept Vehicle) بود كه در سال ۱۹۹۷ در نمايشگاه خودرو، در فرانكفورت به نمايش درآمد. اگـرچـه اين خودرو هرگـز توليد نشد ولی ثابت كرد كـه قـطعـات بزرگ ساخته شده از كامپوزيت، مقاومت لازم در برابر فشارهای حاصل از رانندگی و تصادف را دارنـد. بدنـه سـاخـته شـده از كامپوزيت ساختاری در"CCV" در واقـع چهـار بخـش بـود كـه همگی از PET ( پلی اتيلن­ تری فتالات) تقـويت شـده با الـياف كوچـك شيشـه ساختـه شـده بـود.در حـال حاضـر تـلاش‌هـای "دايملر- كرايسلر" بر توسعه ی فرآيند ساخت قطعات مجزا، مانند سـقـف­های محكـم بـرای" جـيپ- رانگلر"، استوار شده است، به اين اميد كه روزی بدنه ی كامل يك خودرو را با يك قالب توليد نمايد.خودرو‌های تماماً ساخته شده از كامپوزيت­های پيشرفته نيز از اهداف مورد توجه شركت­های خودروسازی هستند. مدل فولكس واگن "Lupu" كه از كامپوزيت‌های پيشرفته ساخته شده است، برای توليد در سال ۲۰۰۴ برنامه­ريزی شده است و ادعا می­شود كه دارای مسافت طی شده ی ۲۳۵ مايل به ازای هر گالن سوخت ديزلی می­باشد.در چند سال آينده ما شاهد توليد انبوه، اولين خودرو­های ساخته شده از كامپوزيت‌های پيشرفته خواهيم بود كه كارايی و مصرف سوخت بسيار بهتری خواهند داشت.

٦

پليمرهای رسانای جريان الكتريسيته

گردآوری : مرتضی کمالیان

منبع: مجله ی تکنولوژی پلیمر

مقدمه:به طور كلی محصولات ساخته شده از پليمرها نارسا نا بوده و مقاومت زيادی در برابر عبور جريان الكتريسيته از خود نشان می دهند. به همين دليل از مواد پليمری درصنعت الكترونيك و الكتروتكنيك استفاده مي شود برای مثال از پليمرها برای عايق كاری كابلهای انتقال الكتريسته، صفحات انتقال الكتريسيته و روكش باطريها استفاده مي شود، اما در بعضي موارد همين مقاومت زياد در مقابل عبور جريان الكتريسيته باعث ذخيره شدن الكتريسيته می گردد كه مجموعه ای از مشكلات ناخواسته را به دنبال دارد. مثلاً ايجاد الكتريسيته ساكن در خود تسمه ها و جعبه های حفاظ دستگاهای الكتريكی، كف پوشها، البسه وغيره كه باعث توليد جرقه الكتريكی می شود و در بعضی موارد ايجاد آتش سوزی می كند . در اين گونه موارد، هدايت الكتريسيته به محيط اطراف مورد نياز است. يكی از روشهای رسانا ساختن پليمرها امتزاج آنها با مواد رسانای الكتريسيته است. با توسعه وتوليد بيشتر اين نوع پليمرها در سالهای اخير استفاده از آنها در زمينه های گوناگون نيز افزايش يافته است برای مثال در دستگاهای استفاده از انرژی خورشيدی، تابلوهای برق، دستگاهای مصرف انرژی و موتورهای مكانيكی و قسمتهای الكتريكی اتومبيل ها از اين پليمرها استفاده می شود .موادی كه جهت امتزاج با موادپليمری مورد استفاده قرار می- گيرند عبارت اند از: دوده رسانا، پودر رسانا، پودر فلزات، الياف شيشه يا الياف فلز ( ۲ و۱) و... ميزان رسانندگی الكتريكی پليمرهايی كه از طريق امتزاج با مواد پيش گفته، رسانا شده اند حد ومرزی دارد كه بيش از آن امكان پذير نيست. علاوه بر آن مصرف بيش از حد اين مواد در پليمر باعث تخريب و تغييرات بسيار زياد خواص فيزيكی و مكا نيكی خود پليمر می گردد. از اين رو جهت رفع اين گونه نواقص، خواص رسانش الكتريكی را می توان به طور مستقيم در خود پليمرها به وجود آورد.اگر از يك زنجير پليمری دارای پيوند π كه لايه های والانس مولكولهايی آن تكميل شده است يك الکترون برداشته شود (اكسايش)، يا به آن يك الكترون اضافه گردد(كاهش )، در آن صورت با ايجاد يك آرايش مناسب شبيه به فلزات می توان خاصيت رسانش الكتريكی را در آن ايجاد كرد .پليمرهايی كه به اين ترتيب رسانای جريان الكتريسيته شده اند را فلزات آلی نيز می نامند. در دماهای معمولی نيز می توان توسط ايجاد حا لت های فضايی مناسب از ماكرومولكولها ابر- رسانا به وجود آورد. البته جهت اثبات اين نظر دليل آزمايشگاهی مورد نياز است.از لحاظ خواص فيزيكی، ساختار مولكولی و ويژگيهای فضايی در فرآيند رسانايی، رابطه نزديكی بين پليمرهای رسانای الكتريسيته و سراميك های ابر رسانا وجود دارد كه اين موضوع در فيزيك مورد بررسی زياد قرار گرفته است.- پليمرهای رسانای الكتريسيته :در اينجا سنتز پلی استيلن را كه يكی از مهمترين پليمرهای رساناست و در مراكز تحقيقاتی وعلمی جهان بيشتر مورد مطالعه وبررسی قرار گرفته است مطرح می كنيم .البته كارهای تحقيقاتی وسيع انجام شده در اين زمينه را می توان در كتب مرجع يافت. پلی استيلن برای اولين بار در اواخر سال ۱۹۵۰ در آزمايشگاه "ناتا" به طور مستقيم از پليمریزه شدن استيلن به دست آمد اما احتمالاً به علت حساسيت پودر سياه رنگ حاصل ، در مقابل اكسايش و نبود تكنو لوژی مناسب جهت بهره- برداری از آن آزمايش های بيشتر روی آن انجام نشد و حتی در اين مورد مطلبی هم نوشته نشد. اما چند سال بعد در سال ۱۹۷۰ در اثر يك اتفاق ساده يكی ازدانشجويان انستيتو تكنولوژی توكيو به نام "شيراكاوا" ، پلی استيلنی را به دست آورد، که حاصل تلاش مشترك " شيراكاوا ، مك دايارميد و هيگر" بر روی پليمر به دست آمده توسط عمل دوپه كردن بود. آنها توانستند برای اولين بار ميزان رسانندگی الكتريكی پلی- استيلن را تقريباً تا ۱۰میلیارد برابر حالت معمولی پليمر افزايش دهند .بعد از كشف اثر دوپه كردن درپلی- استيلن از سال ۱۹۷۷ به بعد توجه مؤسسات تحقيقاتی و مراكز علمی بسياری به اين نوع پليمرها معطوف گرديد و در اين زمينه پيشرف های بسزايی حاصل شد. برای مثال تعداد زيادی از پليمرهای حاوی پيوند های يگانه و دوگانه ی متناوب (سيستم مزدوج) كشف گرديد. از آن تاريختاكنون تعداد نا محدودیكارهاي نظري در اين زمينهصورت گرفته است ولي از نظرتكنولوژي هنوز مشكلات فراواني وجود دارد.- رابطه نظم فضايی وخواص فزيكی در پليمرهای رسانای الكتريسيته :هر جامدی الكترون دارد؛ مسئله مهم در رسانش الكتريكی چگونگی پاسخ الكترونها به ميدان ا لكتريكی اعمال شده است. ناحيه هايی از

٧

انرژی كه برای آنها هيچ اوربيتالالكترونی موج گونه وجود ندارد، نوارهای والانس و رسانش را از هم جدا می كنند. چنين نواحی ممنوعی را شكافهای نواری می نامند. اين نواحی از بر هم كنش امواج الكترونهای رسانش با مغزهای يونی بلور، حاصل می شوند. در شكل۱ ، نوارهای انرژی مجاز و شكافهای انرژی (فاصله بين نوارهای والانس و رسانش) برای (ا لف) نارسانا (ب) نيمه رسانا و(ج) رسانا نشان داده شده است .اگر نوارهای ا نرژی مجاز كاملاً پر يا خالی باشند ماده مانند يك عايق رفتار می كند، زيرا در اين صورت هيچ الکترونی نمی- تواند درميدان الكتريكی حركت كند.اگر كسری مثلاً ۱۰تا ۹۰ درصد از يك يا چند نوار پر باشند، ماده مانند فلز رفتار می كند. ا گر تمام نوارها به استثنای يك يا دو نوار كه اندكی پر يا خالی اند، كاملاً پر باشند، ماده نيمه رسانا خواهد بود. همه پليمرهای رسانا مجموعه ای از واحدهای ساختاری مشابه دارند. جهت شناور ساختن الكترون در طول زنجير پليمر، احتياج به واحدهای ساختاری مناسب با شكاف انرژی كمتر می باشد. به عنوان مثال از پلي استيلن كه فقط دارای پيوندهای يگانه و دو گانه متناوب است و یا سیستم های آروماتيكي می توان نام برد. در شكل (۲) چند مثال از واحدهای ساختاری پليمرهای رسانای الكتريسيته آمده است.

٨

ترانس پلی استیلن trans-polyacetyleneسیس پلی استیلن polyacetylene cis-پلی ۱و۶- هپتا دی اِن poly 1,6- heptadieneپلی پارا فنیلن poly – p – phenyleneپلی بی تیوفن poly bithiopheneپلی۳- آلکیل تیوفن poly – 3 – alkyl thiopheneپلی پیرول poly pyrroleپلی ان آلکیل پیرول poly – N – alkyl pyrroleپلی وینیلن فنیلن poly vinylene phenyleneپلی بنزن تیول poly benzenethiolپلی آنیلین poly anilineپلی بنزوتیوفن poly benzothiopheneپلی ان متیل کربازول poly – N – methylcarbazolبرای دریافت شکل ها و نمودارهای هر مقاله لطفاً آدرس ایمیل و نام مقاله ی درخواستی را به آدرس زیر ایمیل کنید:
POLYMER_MAGAZINE@YAHOO.COM

قوی ترين الياف موجود در جهان

گردآورنده: مهدی حاجی هادی

منبع: مجله ی کامپوزیت

پروتئينی كه عنكبوت را قادر می سازد خود را آويزان كند و همچنين به شكار طعمه كمك می كند، نظر دانشمندان را به خود جلب كرده است . مولكول های اين پـروتئين بسيار كشسان و قـوی هستند ، تقريباً ۲۰ برابر از نايلون كشسان تر و ۹ برابر از فولاد در قطر مساوی قوی تر می- باشد .علاقـه به تـار عنكبوت در حالی است كه زمينه مـواد زيستی، مورد بسيـار قابل توجه و رو به رشــدی در زمينه پـژوهش های مــواد است .دليل توجه ارتش ايالات متحده به اين ماده استفاده از آن در ساخت جليقه های ضد گلوله و محافظ هاست. هدف عمده ی پژوهش های دانشمندان، درك چگونگی چين خوردن اين پروتئين و سازماندهی رشته تار عنكبوت است . پژوهشگران با استفاده از روش ميكروسكوپ نيروی اتمی و يك كشنده مولكولی، با تصويربرداری و كشش اين پروتئين، به سر نخ هائی دست يافته اند.اين مشاهدات به پژوهشگران كمك می كند تا آنچه را در هنگام تشكيل تار عنكبوت در غده تراوش تارعنكبوت رخ می دهد ، شبيه سازی كنند .آنها دريافته اند كه وقتی پروتئين باز می شود به صورت تكه تكه است . در ضمن اين پروتئين دارای پيوندهایی است كه هنگام افزايش بـار ، باز شده و تغيير شكل می دهند ، اين امر از الگوئی پيروی می كند كه در ديگر پروتئين های تحت بار كشف شده است .تار عنكبوت دارای بخش های كريستالی و بخش های شبه لاستيكی كشسانی است.پژوهشگران دريافته اند كه مولكول های منفرد دارای هر دو بخش هستند .پـژوهشگران بر اين باورنـد كه با مطالعه توانمندی عنكبوت ها در تنيدن تــار می توان به راز توليد مواد قوی تر و بهتر پی برد . آن ها بر اين باورند كه می توانند با تقليد از عنكبوت فر آيند طراحی مواد را بهبود بخشند .به اين ترتيب آن ها می توانند كارآیی محصولات گوناگون، از راكت تنيس گرفته تا بمب افكن استلث(stealth) بهبود بخشند . آزمايش های انجام شده نشان می دهد كه تارعنكبوت در برابر تغيير خواص ، فوق العاده مقـاوم است و می توان آن را در هوا يا زير آب تنيد .الياف تار عنكبوت، با ظرافت بسیار (قطری در حدود ۰۲/۰ ميكرون) برتری های فراوانی دارند . ويژگی های ذاتی تار عنكبوت برای مهندسانی كه در حال طراحی مواد برای مشتريان وبازار صنعتی هستند، بسيار جذاب است .آنها می گويند:" بطورمعمول می توان موادی فوق العاده قوی ساخت ولی با اين كار چقـرمگی كاهش می يابد؛ هم چنين می توان موادی با چقرمگی فوق العاده بالا ساخت ولی استحكام كاهش خواهد يافت . تركيب اين دو ويژگی همان گونه كه در تار عنكبوت مشاهده می شود، هدف ماست.

١٢

تاریخچه ی پلاستیک
پلاستيك
گردآوری: پگاه محمد حسین پور
منبع: ویژه نامه انستیتو پلیمر و پتروشیمی ایران

از سال ۱۸۶۹ كه اولين پلاستيك با نام " سلولز نيترات " بدست آمد، تاكنون تحول عظيمی در اين صنعت صورت گرفته- است. رشد توليد انواع پلاستيك و حضور آن در زندگی روزمره، بصورتی است كه تقريباً ادامه زندگی بدون آن ممكن نمی باشد. اين فرض هنگامی تحقق پيدا می- كند كه بدانيم ازخودكار، كابينت‌ ، تلويزيون، ميزتحرير، صندلی، پايه ی چراغ و تلفن گرفته تا حتی قاب عينك، از اين نوع پليمر ساخته می شوند. تنها در ايالت متحده آمريكا در آغاز دهه ۸۰ ميلادی رقمی معادل ۱۴ ميليون دلار، رزين پلاستيكی برای تهيه محصولات مختلف توليد شده است.
پلاســتيكها هـمان پليمرهـای مصنوعی هستند كه تحت فشار و دمای پايين، قابل ذوب بوده و شكل پذير می باشند. طيف وسيع ويژگيها و خصوصيات، جايگاه خاصی برای اين پليمر ايجاد كرده است. بطوری كه بعضی از آنها غيرقابل انعطاف يعنی قابل تراشكاری بوده و برخي ديگر نرم و انعطاف پذير هستند كه در مصارف بسيار ظريف می توان از آن اســتفاده كـرد. ايـن خصوصيت و ويژگی منحصر بفرد باعث شده كه پلاستيكها جايگزين مواد طبيعی مشابه از جمله فلزات، شيشه، چوب، الياف و... شود.
ويژگی پلاستيكها
ويژگی های منحصر اين نوع پليمر، آن را در رده پرمصرف- ترين مواد در جهان قرار داده است. اين ويژگی ها عبارتند از:
- سبكی آنها نسبت به موادی چون فلزات.
- عايق بودن آنها در برابر الكتريسيته كه سبب استفاده فراوان از اين پليمر در صنايع الكتريكی و الكترونيكی مانند روكش انواع سيم ها، كابل ها، وسايل و ابزارالكتريكی،كليدها، سرپيچ ، پريزو... شده است.
- شفافيت برخی از پلاستيكها باعث جايگزينی شيشه توسط آنها شده است؛
- قابليت رنگ پذيری، كه آنها را قابل استفاده در توليد قطعات كرده است.
- مقاومت بالای برخی از اين نوع پليمرها امكان استفاده از آنها را در شرايط جوی مختلف ميسر كرده است.
- مقـاومــت بالا در بـرابـر خوردگی مواد شيميايی باعث كاربرد آنها در صنايع شيميايی، غذايی و بهداشتی شده است.
- ميكـروب ها، باكـتری ها، انگل ها، قارچ ها و جلبك ها توانايی رشد روی پلاستيك ها را ندارند. بنابراين می توان از پلاستيك ها در ساخت وسايل پزشكی وجراحی، دندانپزشكی، صنايع داروسازی و... استفاده كرد.
- عـايـق بـودن در بـرابـر حرارت، كاربرد اين نوع پليمر را افزايش داده است چراكه از آن در ساخت اشيايی كه در مجاورت حرارت قرار گرفته، اما خود نبايد گرم شوند، مانند فرمان اتوموبيل، دسته ظروف، ميز، صندلی و... می توان استفاده كرد.
- و سرانجام، ارزانی، سرعت بالای ساخت و قيمت پايين مواد اوليه است كه باعث استفاده ی گسترده از پلاستيكها می شود.

۱۳

پلیمر به زبان ساده

گردآوری: روزبه طباطبایی

منبع: سایت دانشگاه میسیسپی جنوبی (متن انگلیسی در انتهای مجله)

این نوشته مطلبی توصیفی است که نگاهی عمقی به پلیمرها می اندازد. اولین نکته ای که به نظر می رسد این است که هنگامی که ما از پلیمرها صحبت می کنیم، دقیقاً از چگونه موادی صحبت می کنیم؟ پلیمر چه هست و چه نیست؟ معمولاً واﮋه ی پلیمر هنگامی استفاده می شود که در مورد مواد با جرم مولکولی بسیار بزرگ(در حدود چند هزار یا بیشتر) صحبت شود. کم و بی ساده است؛ اینطور نیست؟به خط شوید!-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-^^^^^^^^^^یک پلیمر خطی ساخته شده از اتم های Aاما معمولاً ما علاقه مندیم تا از این حد فراتر رویم. اکثر اوقات وقتی ا پلیمرها صحبت می کنیم راجع به مولکولهایی حرف می زنیم که جرم مولکولی آنها صدهاهزار یا حتی چندین میلیون است. همچنین ما معمولاً از پلیمرهای خطی صحبت می کنیم پلیمر خطی، یک مولکول پلیمری است که در آن اتم ها کم و بیش یک زنجیر طولانی را تشکیل داده اند. به این زنجیر ((استخوان بندی)) یا ((زنجر اصلی)) می گویند. معمولاً برخی اتم های واقع در زنجیر، خود با زنجیری از اتم ها پیوند دارند. به این زنجیر های کوچک ((زنجیر وابسته)) یا (( زنجیر فرعی)) می گو یند. زنجیر های قرعی معمولاً بسیار کوتاهتر از زنجیر اصلی هستند.زنجیر فرعی معمولاً تعداد کمی اتم دارد در حالیکه زنجیر فرعی شامل چندین هزار اتم است.پلیمرها مانند برنامه های تلویزیون بسیار تکرار می شوند!معمولاً هنگامی که ما از پلیمرها صحبت می کنیم؛ تنها در مورد مولکول های بزرگی که پشت سر هم در یک زنجیر آمده اند حرف نمی زنیم، بلکه در مورد اتم هایی صحبت می کنیم که زنجیر اصلی را می سازند و این بخش بارها و بارها در طول زنجیر تکرار می شود و پلیمر را می سازد. برای مثال در پلی پروپیلن ، زنجیر اصلی تنها دارای دو کربن است که به طور مداوم تکرار می شود. یکی از کربن ها دو اتم هیدروزن به خود متصل دارد و دیگری یک گروه فرعی متیل و یک هیدروزن. این ساختار در طول زنجیر پلی پروپیلن بارها و بارها تکرار می شود. به این گونه ساختارها، واحد مکرر یا ساختار مکرر می گویند.

١٤

ردیف شدن مورد نیاز است:پلیمرها از ابتدا بزرگ بوجود نمی آیند، بلکه ابتدا به صورت ساختار های کوچکی به نام ((مونومر یا تک پار)) موجودند. برای آنکه یک پلیمر تشکیل شود یک توده ی بزرگ از مونومرها کنار یکدیگر قرار گرفته و با بهم چسبیدن زنجیر پلیمر را تشکیل می دهند. مثلاً منومرهای استایرن که پلی استایرن را تشکیل می دهند:نتایج بزرگ بودن:اگر دوباره نظری به پلیمر های خطی بیاندازیم، متوجه خواهیم شد که بسیاری از آنها بر خلاف مولکولهای خطی ساده دارای زنجیر بسیار طولانی و غول آسا هستند؛ از این رو آنها به گونه ای عمل می کنند که با سایر مولکولها متفاوت است.برای آشنایی بیشتر با این عملکردها در شماره ی بعد مطلب ((سه مورد که پلیمرها را متفاوت می سازد)) را دنبال کنید.
١٥

اخبار پلیمر

گردآوری:مهدی و محسن حاجی هادی

منبع:?

بزرگترين خط توليد الياف شيشه در چين

بزرگترين خط توليد الياف شيشه با ظرفيت سالانه ۱۸۰۰۰ تن در تعاونی بين المللی"چونگ كينگ" پلي كامپ راه اندازی شد .اين خط توليد كه يك سرمايه گذاری مشترك بين چين،عربستان سعودی و ايالات متحده است ۶/۳۸ ميليون دلار هزينه داشته است .اين شركت همچنين در نظر دارد يك پارك صنعتی الياف شيشه را با توانایی توليد ۱۰۰,۰۰۰ تن در سال ۲۰۰۵ بنا نهد . اين مجموعه يكی از ده شركت بزرگ توليد الياف شيشه در آسيا خواهد شد . چين ۱۵۰ كارخانه توليد الياف شيشه دارد و ظرفيت توليد آن ۲۳۰,۰۰۰ تن در سال است . اما انتظار می رود تقاضای داخلی (درچين) باسرعت بيشتری نسبت به بازارهای خارجی گسترش يابد و اين مسئله به دليل اجرای پروژه بزرگ انتقال آب از جنوب به شمال و گسترش سريع صنايع خودرو واطلاعات در چين است .

بدنه ی كامپوزيتی آپـاچی شركت بوئينگ برنده ی يك بودجه ی ۱۵/۹ ميليون دلاری برای طراحی ، ساخت و آزمايش بخش مركزی بدنه ی هلی كوپتر آپاچی از مواد كامپوزيت در مدت چهار سال شده است .با ساخت يك بخش بدنه از كامپوزيت ـ كه اين بخش از پشت كابين خلبان تا پشت موتور كشيده می شود ، بدنه سبك تر و در عين حال محكم تر خواهد شد . روش ساخت آن نيز به گونه ی قابل توجهی نسبت به روش ساخت بدنه ی فلزی ساده تر خواهد بود . بردن اين بودجه يك رويـداد مهم برای برنـامه گستـرش سـاخت هلی كوپتر آپــاچی و شركت "فانتـوم و ركس" است . اين توافق نامه به صورت بالقوه مايه ی طولانی شدن عمر هلی- كوپتر آپـاچی مي شـود . هم اكنون شركت بـوئينگ سرگرم بازسازی آپـاچی AH – 64A و تبـديل آن به نوع پيشرفته تری يعنی AH – 64D است . با اين بدنه ی كامپوزيتی نوين و ديگر پيشرفت ها، هلی كوپتـر آپـاچی در قرن جديـد نيز می تواند هم چنان در خدمت ارتـش بـــاقی بمانـد . هم چنين "فانتوم و ركس" از روش های پيشرفته ی شركت بوئينگ در جايگزينی اتصالات فلزی با فرآيند بخيه زنی كه منجر به يكپارچگی ساختاری بيشتر و كاهش هزينه های توليد می شود ، استفاده خواهد كرد .

توليد مخزن های سوخت گاز برای شركت "ولوو"شركت ولوو، صنايع مواد كامپوزيتی هارسكو را برای توليد ۵۰۰ مخزن سوخت خودروهای گازسوز سری ۵۸۰ خود برگزيده است . شرك هارسكو توان تامين بازار رو به رشد اين صنعت را دارد . مديرعامل شركت هارسكو با اعلام اين قرارداد بيان كرد : ما مفتخريم كه در راستای امنيت و عملكرد بهتر خودرو با شركت ولوو همكاری كنيم . او می گويد كه اين قرارداد توانائی ما را برای طراحی امن ترين ، سبك ترين و بهينه ترين مخزن گازی كه تا امروز در بازار وجود داشته افزايش داده و ما را به عنوان تامين كننده ی عمده اين گونه مخازن برای صنايع خودرو مطرح خواهد كرد . اين شركت در سال ۱۹۷۱ تاسيس شده است و هم اكنون به عنوان توليد كننده- ی عمده سيلندرهای كامپوزيتی ساخته شده از روش پيچش الياف، مخازن تحت فشار و سازه های ذخيره كننده گاز فعاليت می كند . گاز طبيعی به عنوان بهترين سوخت جايگزين بنزين برای كاهش آلودگی هوا و دی اكسيد كربن مطرح است . اين در حالی است كه كارآئی خودروهای گازسوز با خودروهای بنزينی تفاوتی ندارد . شمار خودروهای گازسوز در جهان به حدود يك ميليون دستگاه رسيده است . در حالی كه در ايالات متحده نياز به اين سوخت ، با شتاب رو به افزايش است . هم اكنون حدود ۱۰۰,۰۰۰ دستگاه خودروی گازسوز و ۱۳۰۰ ايستگاه سوخت گيری در ايالات متحده وجوددارد.

١٦

مروری بر الياف و كامپوزيت های تقويت شده با آن ها

گردآوری: محسن حاجی هادی

الياف كوارتزالياف كوارتز (سيليس فيوز شده ی خالص) تا دمای ۱۰۵۰ درجه سانتيگراد و در زمانهای كوتاه تا ۱۲۵۰ درجه سانتيگراد قابل استفاده اند . حال آنكه الياف شيشه تا ۷۶۰ درجه سانتيگراد كاربرد دارند . كوارتز در برابر رادار نسبت به شيشه شفاف تر است و شفافيت آن در بسامدهای بالا نيز افزايش می يابد . در ضمن چگالی كمتری از شيشه دارد . كوارتز از نظر شيميائی پايدارتر است و مقاومت الكتريكی بالای آن باعث می شود كه برای كاربردهای استتاری (صنايع نظامی) ايده آل باشد . از كاربردهای الياف كوارتز به موارد زير می توان اشاره كرد : عايق حرارتی ، لوازم ورزشی ، ساينده ها ، محافظ رادار و كابل های ضد آتش ، بهای الياف كوارتز تقريباً بين ۱۲۰ تا ۳۰۰ دلار بر كيلوگرم است . در كاربردهائی چون محافظ رادار هواپيما ـ كه در معرض برخورد ذرات تگرگ و غيره هستند ـ الياف كوارتز را به خاطر مقاومت به ضربه ی بالا به كار می برند و اين امر مايه ی كاهش شديد هزينه های جايگزينی می شود .الياف بازالت الياف پيوسته بازالت در دهه ۸۰ ميلادی در شوروی سابق گسترش يافته اما تا كنون كاربرد آنها به صنايع نظامی محدود شده است . در مقايسه با الياف شيشه ، اين الياف دمای كابری بيشتری برابر با ۱۰۱۰ درجه سانتی گراد ، سفتی بالاتر ، مقاومت بهتر در برابر قليائی ها و استحكامی شبيه به S_glass از خود نشـان می دهند . به خاطر مقاومت بـازالت در برابر قليائی ها ، امكان تقويت بتن با آن مد نظر قرار گرفته است .روش توليد الياف بازالت همانند الياف شيشه است ولی ماده اوليه آن سنگ های بازالتی است . هم اكنون بهای آن حدود ۶ تا ۱۰ دلار بر كيلوگرم است .الياف كربــنالياف كربن عمومی ترين الياف در كامپوزيت های با كارآئی بالا هستند . الياف كربن از پيروليز يك ماده آلی ساخته می شوند ، بدين ترتيب ۹۲ درصد يا بيشتر از ماده آلی تبديل به كربن خواهد شد . سپس عمليات حرارتی با دمای بسيار بالائی روی الياف صورت می گيرد تا الياف بسيار قوی و سفتی توليد شود . از مواد اوليه آلی ، پلی اكريلو نيتريل (PAN) ، قير (Pitch) و رايون (Rayon) را می توان نام برد . رايون جزو قابل دسترس ترين مواد اوليه الياف كربن است ، اما به عمليات حرارتی با دمای بسيار بالائی نياز دارد كه بهای تمام شده محصول نهائی را افزايش می دهد . امروزه پلی اكريلو نيتريل و قير جايگزين رايون شده اند . محصول بدست آمده از اين مواد ، با نام الياف گرافيتی (در آمريكا) يا الياف كربنی (در اروپا) شناخته می شوند . استحكام و سفتی الياف كربن بسيار بالاست . اختلاف در ويژگی های الياف ، از شرائط عمليات حرارتی و نوع ماده اوليه ناشی می شود . استحكام الياف حاصل از PAN در محدوده ی خوب تا عالی (۶۸۹۴/۷Mpa) با سفتی تـا (Mpa ۶۲۰۵۲۸/۲) تغيير مي كنند . الياف حاصل از قير ممكن است سفتی تا (Mpa ۹۶۵۲۶۶) داشته باشند . مدول كششی (سفتی) الياف كربن معمولا" به صورت كم (۳۳-۳۵ Msi) ، متوسط (۴۰-۵۰ Msi) ، بالا (۵۰-۷۰ Msi) يا بسيار زياد (۷۰-۱۷۰ Msi) بيان می شود .الياف با سفتی بالا در جهت طولی ضرايب انبساط حرارتی كم يا منفی دارند . با وجود اين ، الياف با سفتی خيلی بالا به عمليات حرارتی دما بالا (۲۷۶۰ درجه سانتی گراد) نياز دارند و بنابراين بسيار گران هستند . اما به خاطر برخی از ويژگی های منحصر به فرد ، كاربردهای روزافزونی در كامپوزيت های با كارآئی بالا پيــدا كرده اند . مقاومت به خستگی آن ها همانند مقاومت شيميائی شانفوق العــاده است .ويژگی های فشاری خوبـی دارند و هم چنين ويژگی های آن ها در جهاتی غير از جهت اصلی الياف مناسب است . هدايت حرارتی بالائی دارند و انباسط حرارتی آن ها به گونه ای است كه اجازه طراحی

۱۹

سازه هائی را با انبساط كم و يا حتی انبساط صفر می دهد . هم چنين ويژگی های اصطكاكی (سايشی) عالی دارند . با وجود اين كه الياف كربن به طور قابل توجهی گران تر از الياف شيشه اند ، در بيشتر كاربردها، تركيب مناسبی از ويژگی های مورد نظر را با بهائی قابل قبول تامين می كنند .با وجود اين ، الياف كربن مقاومت به ضربه و چقرمگی كمتری نسبت به الياف شيشه و آراميد دارند . در حالی كه اين الياف ، خودشان در برابر خوردگی مقاوم هستند ، خوردگی الكترو شيميائی فلزات را گسترش می دهند . در مورد كامپوزيت های با كارآئی بالا، بايد واقع بين بود . بها، فاكتوری مهم در گزينش نوع الياف است . روش هائی برای كاهش هزينه الياف ، بدون تغيير كامل نوع الياف انتخابی وجود دارد . براي مثال ، الياف كربن معمولی از نوع فضائی آن (برای كاربردهای هوا فضائی) بسيار ارزان تر است . يكی از الياف معمولی كم بها ، الياف با بافت درشت با تعداد بيشينه ی ۳۲۰,۰۰۰ تار است . اين الياف به خاطر ساخت سريع آنها ، به گونه ی قابل توجهی ارزان تر هستند . هم چنين قطر تارهای درون الياف نيز می تواند تاثير مهمی بر بهای آن داشته باشد . بيشتر تارهای كربنی حاصل از PAN ، قطری در حدود ۷ ميكرون دارند ، اما الياف با قطر كمتر ( برای مثال 5 ميكرون) كارآئی بهتری دارند . ولی معمولاً گران تر و شكننده تر هستند و بنابراين استفاده از آنها مشكل تر است . جنبه های اقتصادی نيز روی بهای الياف كربن و ديگر الياف تاثير مهمی دارد . چنانچه حجم توليد افزايش يابد ، بها كاهش خواهد يافت و چنانچه ، الياف كربن در كاربردهای معمول بيشتر به كار رود ، انتظار می رود قيمت ها كاهش يابند .با معرفی الياف آراميد در دهه ی ۷۰ ميلادی توجه بازار به الياف كربنی كاهش پيدا كرد . با وجود اين در اوائل دهه ی ۸۰ ميلادی ، توليد كنندگان الياف كربنی توليد الياف با استحكام و سفتی بالا و مقاوم در برابر ضربه را ـ تقريباً با همان بهای پيشين ـ آغاز كردند . بدين ترتيب حتی سهم بيشتری از بازار را به خود اختصاص دادند . با طراحی مناسب ، كامپوزيت هاي الياف كربنی می توانند ده برابر مستحكم تر و پنج برابر سفت تر از فولاد با دست كم یک پنجم وزن فولاد باشند . هيچ نوع الياف ديگری نمی تواند سفتی كربن را به همراه استحكام زياد و با بهای معقول تامين كند . كاربردهای الياف كربن عبارتند از : لوازم ورزشی (كفش های دو ميدانی ، راكت تنيس و غيره ) ، اندام مصنوعی ، بدنه هواپيما ، سازه های ماهواره ای ، تجهيزات حفاری در دريا ، بدنه موتور موشك ، درهای شاتل فضائی و غيره . كامپوزيت های الياف كربنی در بيشتر هواپيماهای نظامی و هواپيماهای نوين يافت می شوند . هم چنين به كارگيری اين كامپوزيت ها در كاربردهای زيربنائی هم چون تقويت سازه ای يا بازسازی در برابر زلزله مرسوم است . بهای نوع معمول اليـاف كربن حدود ۱۴ دلار بر كيلوگرم است . حال آنكه بهای ارزان ترين نوع فضائی آن حدود ۴۴ دلار بر كيلوگرم است . با وجود اين ، الياف كربن ويژه كه بهائی بالاتر از ۲۰۰۰ دلار بر كيلوگرم دارند ، نيز موجود هستند و گاهی مصرف می شوند .

۲۰

قطعات لاستیکی صنعتی

گردآوری: محمد دواچی
مقدمه :

قطعات لاستیکی بوسیله پرس تولید می شوند که تحت تاثیر حرارت و فشار معین انجام می گیرد.می توان قطعات لاستیکی را با سه نوع پرس تولید نمود: پرس معمولی ، پرس تزریقی و پرس تزریق قالب.این نوع تولیدات دارای مصارف متفاوت و وسیع می باشد و شامل بیش از۵۰ درصد از کلیه تولیدات و مصارف مواد لاستيكی است. از قطعات لاستیکی در صنایع کوچک و بزرگ، استفاده می گردد. مانند انواع واشرها وO- رینگها ، انواع ضربه گیرها و... که در صنایع اتومبیل، کشاورزی و دامداری ، کفش سازی، تایر سازی و غیره کاربرد دارند.واشرهااز این قطعات جهت جلوگیری از ترشح مواد مانند بنزین و روغنهای هیدرولیکی و غیره در درجات متفاوت ، استفاده می گردد.کاربرد واشرهااز انواع قطعات جهت کاربردهای متعدد استفاده می گردد:- مقاومت درجه حرارتهای بالا- مقاومت درجه حرارتهای پایین- مقاومت مواد شیمیایی- مقاومت نیروهای مکانیکی و دینامیکیمواد اولیهمواد اولیه مورد استفاده جهت تولید انواع قطعات به نوع و میدان کاربرد آنها بستگی دارد، مانند:SBR, NR, BR, EPDM , CR Q – F سيليكون و اورتان(U)اورینگ ها( -Oرینگ)اورینگ ها از مهمترین انواع قطعات لاستیکی به شمار می روند و معمولاً از لاستیک نیتریل ، فلور ، اورتان ، اتن یا پروپن ، بر حسب کاربرد آنها جهت تولید اورینگها ، استفاده می گردد.معمولا حفره های دایره ای شكلی جهت قرار دادن اورینگها حین استعمال وجود دارد ، لذا باید در اندازه ، شکل و انتخاب مواد حین تولید دقت کرد.همچنین ترجیح داده می شود از قالب چند حفره ای که درآن تا چندين اورینگ با قطرهای مختلف ، داخل همدیگر قرار داده شده اند استفاده شود.ممبراناین نوع قطعات دارای انعطاف پذیری و قدرت بیشتر از بقیه واشرها می باشند و دو وظیفه انجام می دهند اولی منع ترشح مواد و دومی حرکت نرم؛ آنها باعث تبدیل یا نقل فشار از جهتی به جهت دیگر و بر عکس می شوند. بنابراین میتوان این تولیدات را بر حسب کاربرد آنها با الیاف مسلح و تقویت نمود.معمولاً از لاستيكهای نرم (الاستیسیته بالا) مانند لاستیک طبیعی و استایرن یا بوتادین جهت تحمل حرکتهای مستمر در فشارهای متفاوت و محیط معین استفاده می گردد. همچنین در حلالهای مختلف مثل بنزین و روغنها از لاستیک نیتریل ، یا در حرارت بالا از لاستیک بوتیل استفاده می گردد.تولیدات مَََُضََرَسهاز این تولیدات اورینگ مانند جهت پوشش و جلوگیری از غبار و منع ترشح مواد روی بعضی قطعات متحرک (مانند دنده اتومبیل) استفاده می شود.نوع لاستیک مورد استفاده جهت تولید این نوع قطعات بر حسب کاربرد قطعه انتخاب می شود ، مثلاً در روغن ها یا در حرارتهای بالا یا در آب و هوای معین ، عموماً از لاستیک کلوروپرن و یا گاهی EPDM استفاده می شود؛ همچنین پلی وینیل کلرید(پی وی سی) استفاده های وسیعی دارد.در آوردن قطعه از قالب به علت پیچیدگی شکل قطعه دشوار است لذا از امولسیون سیلیکون جهت چرب کردن قالب قبل از قرار دادن کامپاند و از هوای فشرده جهت بیرون آوردن قطعه پس از پرس ، استفاده می گردد.حفاظهااز انواع متعدد این قطعات جهت حمایت و محافظت اعضاء بدن از مواد مضر و یا سمی مانند گازهای سمی ، میکروب های مضر، مواد سوختنی و یا دیگر مواد خطرناک ، استفاده می گردد.بنابراین باید دقت های لازم در انتخاب نوع و مقدار کلیه مواد کامپاند به عمل آورد تا با دادن حفاظ کامل و منع نفوذ مواد مضر ، هیچ نوع ضرری مانند حساسیت به بدن مصرف کننده وارد نگردد.

١٧

برای مثال ماسک های مورداستفاده در جنگها باید نرم ، مقاومدر برابر حرارت ، عوامل جوی ، اوزون ، نفوذ گازهای سمی یا میکروب ها و همچنین ضد حساسیت برای صورت انسان و مناسب حجم سر و عمر مصرف کننده باشد.جهت تولید ماسک های جنگی در حالت های عادی ، از لاستیک طبیعی ، در عوامل جوی نامساعد و اوزون ، از کلوروپرن ، جهت جلوگیری از نفوذ گازها، از بوتیل ، جهت تولید ماسک های نرم و مقاوم در برابرعوامل جوی و اوزون ، از مخلوط لاستیک طبیعی و کلوروپرن و برای مقاومت در برابر حرارت از EPDM استفاده می گردد.مواد اولیه مانند گذشته به وسیـه ی مخـلوط کن (میکسر) بـه صـورت کامپاند در می آید.١٨

پلیمر و الیاف نساجی

گردآوری: روزبه طباطبایی

منبع: http://textile-no1.persianblog.com

الياف نساجی از لحاظ ساختار به دو دسته تقسيم می شوند:

۱- الياف كوتاه staple fibers
۲- الياف فيلامنتی filament fibers نمره و ظرافت يك ليف را با دنير اندازه گيری می كنيم. دنيرden: وزن ۹۰۰۰ متر از ليف بر حسب گرم تكس tex: وزن ۱۰۰۰ متر از ليف بر حسب گرم دی تكس dtex: وزن ۱۰۰۰۰ متر از ليف بر حسب گرم (دسی تکس) طبقه بندی الياف نساجی بر اساس مواد تشکیل دهنده الف - الياف طبيعی Natural fibers ۱- الياف كوتاه ۲- الياف گياهی:
- سلولزی
- غير سلولزی ۳- الياف حيوانی:عمدتاً پروتئين است. مانند: پشم، كرك بز، موی خرگوش وانواع آن عبارتست از: - الياف كوتاه
- الياف ممتد ب - الياف بشر ساخته Man-made fibers الياف بازيافتی: regendated fibers ۱- گياهی :
الف- سلولزی: ويسكوز- استات-تری استات
ب- غير سلولزی(الجينات):
- پلی ساكاريدی
- پروتئينی ۲- حيوانی:
- پروتئينی: كازئين (از شير)
- غير پروتئينی: پلی ساكاريدی مثل citozan الياف مصنوعی: synthetic fibers الف- پليمرهای تراكمی (Condensed polymers)
- پلی آميدها(نايلون)
- پلی استرها(تريلن) ب- پليمرهای زنجيره ای يا افزایشی ( Addition polymers) - پلی اتيلن(PE) (پارچه های ضد گلوله) - پلی پروپيلن(PP)(كف پوش) - پلی ونيل كلرايد(PVC) - پلی ونيل الكل(PVOH) (در آب محلول است و در بافندگی حلقوی و تريكو بافی و ايجاد طرح در پارچه كاربرد دارد) - پلی اكريليك(پارچه ضد حريق) خصوصیات الیاف نساجی: هر ماده لیفی شکل را نمی توان بعنوان لیف نساجی استفاده کرد، لیف نساجی دارای خصوصیاتی است که در زیر آنها را بررسی می کنیم: ۱- نسبت طول به قطر:
این نسبت باید بیشتر از ۱۰۰ از نظر تئوری و از نظر عملی باید بیشتر از ۱۰۰۰ باشد. بعنوان مثال : پنبه بالای ۱۴۰۰ ، پشم ۳۰۰۰ ، کتان ظریف ۱۲۵۰ و چتایی ۱۷۰ ۲- شکل سطح مقطع الیاف: - سطح مقطع پهن: (Wide section) به طور کلی سطح مقطع پهن سبب افزایش شفافیت و قدرت پوشاندگی الیاف می شود. - سطح مقطع گرد یا دایره ای شکل: (Circular Section) زیر دست الیاف با سطح مقطع گرد یا دایره ای نرم و مطلوب بوده ولی قدرت پوشانندگی در حجم ثابت کمتر از سطخ مقطع پهن می باشد.

۲۰

۳- آرایش یافتگی مولکولهای پلیمر الیاف: شکل ردیف شدن مولکول های الیاف در حالت میکروسکوپیک ۴- درجه آرایش یافتگی: در حقیقت نشان دهنده متوسط زاویه زنجیرها نسبت به محور لیف است متوسط آرایش یافتگی بین ۴۵ تا صفر می باشد .آرایش یافتگی بوسیله فرآیند کشش کنترل می شود. زنجیر های موجودر در یک سیلندر لیفی باید دو خصوصیت را دارا باشد که عبارتند از : ۱- آرایش یافتگی ۲- تبلور(Crystalinity) این دو خاصیت باعث استحکام، انعطاف پذیری و سختی لیف می شود. - آرایش یافتگی: در الیاف طبیعی این آرایش یافتگی در طبیعت به وجود می- آید و بشر دخالتی در آن ندارد اما در الیاف مصنوعی آرایش یافتگی زنجیرها توسط بشر به وجود می آید به طور کلی آرایش یافتگی عبارت است از متوسط زاویه تمایل زنجیرها به محور لیف است. - تبلور: نظم فضایی(درسه بعد) زنجیرها را تبلور گویند. به قسمتی از زنجیرها که در داخل منطقه منظم بلور نیستند، نواحی آمورف گویند هر قدر نواحی آمورف بیشتر باشد انغطاف پذیری لیف بیشتر است. درالـیاف مصنوعی آرایش یافتگی را با کـشش ایجـاد می کـنیم امـا تبلور را در حین فـرآیند به وجود می آوریم.

۲۱