انتخاب رزین پلیمر مناسب جهت ساخت ترموپلاستیک‌ها و محصولات پلیمری

برخی کاربردهای پلیمرهای ترموپلاستیک در صنعت خودرو عبارتند از:

قاب‌های صندلی

سینی باتری

سپر

انواع کفی خودرو

جلو پنجره

روکش‌های شیر و ولو

روکش موتور

چراغ‌ها

داشبورد و فرمان

کنترلرها و …

در بسیاری موارد، انواع رزین ترموست پلیمری مانند اپوکسی‌ها، الزامات مورد نیاز در خودرو را برآورده نمی‌کند و استفاده از رزین‌های ترموپلاستیک در این خصوص راضی‌کننده است.

مزایای ترموپلاستیک‌ها نسبت به ترموست‌ها در ساخت محصولات

ترموپلاستیک‌ها در مقایسه با انواع رزین ترموست دارای دو مزیت عمده هستند: اول این که ترموپلاستیک‌ها دارای مقاومت ضربه بهتری در مقایسه با مواد ترموست هستند. در برخی موارد، این برتری استحکام ضربه در ترموپلاستیک‌ها گاهی به مقدار 10 برابر می‌رسد.

دومین برتری ترموپلاستیک‌ها، قابلیت اصلاح خواص آن‌ها می‌باشد. مثلاً افزودن الیاف یا افزودنی‌هایی به ترموپلاستیک‌ها با واکنش‌های فیزیکی تحت دما و فشار، بدون نیاز به انجام واکنش‌های شیمیایی می‌تواند سبب بهبود خواص آن شود و بنابراین می‌توانند پس از استفاده، بازیافت شوند و با تقویت و اصلاح خواص، به چرخه مصرف بازگردند.

انتخاب پلیمر درست در کامپوزیت‌های ترموپلاستیک

یکی از فاکتورهایی که بر کامپوزیت‌های ترموپلاستیک تأثیر می‌گذارد، این است که پلیمر پایه‌ای که در این ترکیب انتخاب می‌شود بسیار مهم و تأثیرگذار است.

انتخاب ماتریس اصلی پلیمر در یک کامپوزیت به منظور اهداف مد نظر، کار ساده‌ای نیست، و باید بین پارمترها تعادل برقرار شود. به عنوان مثال، ممکن است یک پلیمر، ارزان قیمت باشد و مقاومت در برابر خوردگی خوبی داشته باشد، ولی دمای انتقال شیشه‌ای بسیار پایینی داشته باشد و به خزش حساس باشد.

یا ماده دیگری ممکن است دمای انتقال شیشه‌ای بالایی داشته باشد، ولی گران باشد و از مقاومت در برابر حلال نسبتاً ضعیفی برخوردار باشد. ترموپلاستیک‌هایی که دارای خواص مکانیکی خوبی هستند و می‌توانند در محیط‌های متنوع‌تری کار کنند، قیمت بیشتری دارند.

انواع رزین ترموپلاستیک پرمصرف

ترموپلاستیک‌های زیر جزء پر مصرف‌ترین پلاستیک‌ها هستند:

• پلی‌اتیلن PE (پلی‌اتیلن 0035)
• پلی‌پروپیلن PP (پلی‌پروپیلن MR230)
• پلی‌اتیلن ترفتالات PET (پت 821)
• پلی‌آمید PA
• پلی‌فنیلن سولفید PPS
• پلی‌اتر اتر کتون PEEK

هر یک از رزین‌ها، مزایا و معایب خاصی را محصول نهایی ایجاد خواهند کرد.

قبل از بحث در مورد خصوصیات رزین‌ها، می‌توان پلیمرهای ترموپلاستیک در کامپوزیت‌ها را به دو دسته کلی تقسیم کرد:

• ترموپلاستیک‌های مقاوم به دمای بالا
• ترموپلاستیک‌های مهندسی

طبقه‌بندی، بر اساس حداکثر دمای کاربری پلیمرها می‌باشد که در واقع به دمای انتقال شیشه‌ای بر می‌گردد. دمای انتقال شیشه‌ای یا Tg، دمایی است که در آن بخش‌های آمورف یا بی‌شکل پلیمر در اثر گرما، از حالت شیشه‌ای به رابری تغییر فاز می‌دهد. پلیمرهای نیمه بلوری ممکن است در دمایی بالاتر از Tg به این حالت برسند و پلیمرهای بلورین یا کریستاله، تا رسیدن به دمای ذوب جامد باقی می‌مانند.

پلی‌اتیلن را نیز می‌توان به روش‌های مختلف نظیر قالب‌گیری تزریقی، قالب‌گیری دمشی، اکستروژن، قالب‌گیری دورانی و … شکل‌دهی کرد.

رایج‌ترین فرایند شکل‌دهی پلی‌اتیلن سبک LDPE اکستروژن است. البته که LDPE را می‌توان به روش‌های تزریق و دورانی نیز شکل‌دهی کرد.

پلی‌اتیلن (پلی‌اتیلن 0190) با وزن مولکولی بالا UHMWPE با روش قالب‌گیری فشاری، رام اکستروژن و… فرایند می‌شود. و نمی‌توان آن را با روش‌هایی مانند تزریق، اکستروژن معمولی یا دمشی فرایند کرد زیرا حتی در دماهای بالاتر از نقطه ذوب خود نیز جریان پیدا نمی‌کند و جاری نمی‌شود. مهم‌ترین شاخص تشخیص مواد درجه روانروی یا همان MFI می‌باشد.

دستگاه تعیین نرخ جریان جرمی مذاب MFI یا MFR چگونه کار می‌کند؟

عملکرد سیلندر و دای

سیلندر انجام آزمون که محفظه‌ای است در بدنه اصلی دستگاه، بر روی آن نصب شده و آماده روشن کردن دستگاه در دمای انتخابی می‌باشد. به‌عنوان مثال اگر قصد اندازه‌گیری MFI یا MFR پلیمر پلی‌پروپیلن را دارید، دما را از طریق کنترل پنل روی 230 درجه تنظیم کنید، دمای سیلندر به این دما خواهد رسید. پلیمر وارد شده به سیلندر در این دما ذوب و آماده پاییین رفتن از دای می‌باشد.

دای دستگاه MFI یا MFR از جنس تنگستن کار باید می‌باشد که باید در محل خود قرار می‌گیرد. دسته مخصوص را تا انتها بیرون بکشید، دای را در از بالای سیلندر روی آن قرار داده و به داخل هل بدهید تا در محل خود قرار گیرد.

وقتی دای را قرار داده و دمای مورد نظر در دستگاه تنظیم شد، مطابق دستورالعمل‌های گفته شده در مقاله آزمون اندازه‌گیری MFI یا MFR مطابق استاندارد، مواد را داخل سیلندر بریزید. برای این منظور از قیف تعبیه شده استفاده کنید و مواد را با سمبه مخصوص در سیلندر پر کنید.

پس از پرکردن مواد داخل سیلندر، مطابق استاندارد قرار داده و آزمون را انجام دهید.

زمان‌های برش را نیز مطابق استاندارد انتخاب کرده و در دستگاه ست کنید. پس از انجام آزمون برش‌های مواد را که شرایط مناسبی دارند را جدا کرده و وزن کنید. در مدل دستگاه دارای چاپ‌گر می‌توانید میانگین اعداد وزن شده را وارد دستگاه کرده و دستگاه پس از محاسبه MFI، نتیجه آزمون را با ثبت تاریخ و دیگر شرایط آزمون چاپ می‌کند.

منبع: پانیذا پلیمر