گرانول-قسمت اول

امروزه در صنعت محصولات بسیاری تولید می‌شوند که برای تهیه آنها از مواد اولیه استفاده می‌شود. مواد اولیه مورد نیاز برخی تولیدات، با قیمت بالایی تهیه می‌شود. زیرا این مواد اولیه به صورت فراوان در طبیعت وجود ندارند و یا برای تهیه آنها به هر دلیلی زحمت زیادی کشیده شده است. رشد صنعت بازیافت یکی از راههایی است که باعث ارزان شدن قیمت مواد اولیه می‌شود.

گرانول نوعی از ساختار است که در پلیمرها وجود دارد. ساختار گرانول به صورت دانه دانه بوده که در تولید بسیاری از مواد پلاستیکی کاربرد دارد. در واقع گرانول ها به شکل دانههای گوله‌ای شکل هستند که برای تولید مواد مختلف به اشکال مختلف در می‌آیند. در واقع جنس مولکولی گرانول ها هر نوع پلاستیکی می تواند باشد اما ساختار گرانول فقط به نوع خاصی اطلاق می‌شود که شکل گوله‌ای داشته باشد.

یکی از مهم‌ترین کاربردهای گرانول سازی در صنعت استفاده مجدد از ضایعات پلاستیکی در تولید محصولات جدید است. مواد پلاستیکی درصد زیادی از حجم زباله های تولیدی در سطح جهان را به خود اختصاص می‌دهند. لاستیک های فرسوده خودرو یکی از مهم‌ترین ضایعات پلاستیکی هستند که در سطح وسیع قابل مشاهده‌اند و حجمی گسترده‌ای با چند هزار تن را نتشکیل می‌دهند. این مواد اگر به صورت مجدد وارد فرایند تولید شوند، هم مشکلات زیست محیطی از بین می‌رود و هم در تامین منابع اولیه محصولات صنعت، صرفه جویی زیادی خواهد شد. همچنین از گرانول برای تولید بخش های پلاستیکی بعضی از دستگاهها مانند تلفن و لوازم‌التحریر استفاده می‌شود. برای تولید بسیاری از محصولات پلاستیکی لزومی برای استفاده از پلاستیک های دست اول که تهیه آنها مستلزم صرف هزینه بالایی است، وجود ندارد.

یکی از نکات مهم برای ساخت گرانول هایی که در هنگام ساخت از کیفیت بالایی برخوردار نباشند، در هنگام تولید محصول ممکن است فرایند تولید را با مشکل مواجه سازند. گرانول در صنعت برق نیز کاربرد دارد.

02432464407-09

خلاصه خواص انواع نایلون

 خواص فیزیکی مکانیکی انواع مختلف نایلون

خواص	Nylon6	Nylon6/ 30% شیشه	Nylon/ 30% کربن	Nylon66	Nylon66/ 30% شیشه	Nylon66/ 30%کربن	Nylon66/ 40% clay	Nylon66/ 50% میکا
نقطه ذوب (oc)	226	215	215	265	265	265	265	215
دمای انحناء تحت بار در Mpa1/82، oc	78	210	215	75	250	260	190	230
حداکثر مقاومت به حرارت مداومoc	65	190	205	100	225	240	150	170
ضریب انبساط خطی cm/cm/oc ˟ 10-5	8	4	5	8	2	2	3	3
استحکام کششی MPa	62	138	205	82	180	227	75	90
درصد ازدیاد طول	30	5	3	60	4	3	9	9
استحکام خمشی MPa	96	275	315	103	275	330	205	400
استحکام فشردگی MPa	96	150	135	103	180	170	160	150
استحکام ضربه‌پذیری Izod شکافدار J/m	55	130	155	55	110	88	50	85
سختی (راکول)	119R	85M	80M	85M	85M	120R	80M	80M
دانسیته	1.13	1.38	1.28	1.14	1.37	1.35	1.4	1.4

 

ادامه جدول خواص فیزیکی مکانیکی انواع مختلف نایلون

خواص	Nylon69	Nylon610	Nylon612	Nylon612/ 35% شیشه	Nylon11	Nylon12	Aramid
نقطه ذوب (oc)	205	220	210	210	192	177	275
دمای انحناء تحت بار در Mpa1/82، oc	55	60	69	216	150	146	260
حداکثر مقاومت به حرارت مداومoc	60	70	75	200	140	135	150
ضریب انبساط خطی cm/cm/oc ˟ 10-5	8	8	8	6	10	8	3
استحکام کششی MPa	58	60	50	145	55	55	120
درصد ازدیاد طول	80	125	200	4	200	225	5
استحکام خمشی MPa	40	40	44	80	40	42	172
استحکام فشردگی MPa	100	90	90	150	80	80	207
استحکام ضربه‌پذیری Izod شکافدار J/m	60	60	60	96	96	110	75
سختی (راکول)	111R	105R	78M	93M	108R	105R	90E
دانسیته	1.09	1.08	1.08	1.35	1.04	1.01	0.5

02432464407-09

خواص پلی فتال آمید

پلی فتال آمید PPA

پلی فتال آمید (PPA) پلی‌آمیدی با مقاومت حرارتی بالا و نیمه آروماتیک است. با توجه به جذب رطوبت پایین ، PPA برای محدوده وسیعی از کاربردها از جمله محیطهای شیمیایی و مصارفی با درجه حرارت بالا کاندید می باشد. این ماده همچنین دارای صلبیت و مقاومت عالی در برابر خزش می باشد. با توجه به داشتن ساختار آروماتیکی ، قطعات تولید شده از PPA نسبت به دیگر انواع پلی آمید دارای ویژگیهای زیر می باشند:

ثبات ابعادی بهبود یافته

مقاومت بهتر نسبت به حلالها و هیدرولیز

برآورده نمودن خواص مکانیکی بهتر در دمای بالا

این پلیمر در مقایسه با PA46 ‌دارای مزیت صرفه اقتصادی بوده و در بسیاری از کاربردها نظیر صنایع خودرو در قطعات محفظه موتور (روکش تزئینی روی سیلندر ، شیر حرارتی ،‌ ژاکت آب موتور) مصرف می گردد. همچنین این ماده اگر با الیاف شیشه تقویت شود می تواند به عنوان آلترناتیو فلزات مصرف گردد.

02432464407-09

خواص پلی آمید 46

پلی آمید 46

پلی آمید 46 برای کاربردهای دمای بالا در محدوده وسیعی از صنایع از قبیل خودروسازی ، برق و الکترونیک و کالاهای مصرفی استفاده می شود. PA46 پلی آمیدی است که دارای بالاترین مقاومت حرارتی است و دمای انحنای تحت بار آن در MPa 1/8 برابر 160 درجه سانتیگراد می باشد. همچنین برای پلیمر تقویت شده با 30% الیاف شیشه ، این دما برابر C° 258 است. مقاومت مکانیکی PA46 از PA66 بیشتر و مقاومت به خستگی آن 50 بار از PA66 بهتر است. PA46 دارای ویژگی هایی به شرح زیر است:

پلی‌آمید 46 اغلب جایگزین خوبی برای فلزات در کاربردهای با دمای بالا می باشد.

با توجه به مقاومت سایشی مناسب این پلیمر ، عمدتا از آن در تولید چرخدنده ها استفاده می شود که لازمه آن داشتن خواص مکانیکی و ثبات ابعادی در دمای بالا و رفتار سطحی خوب و مقاومت به خستگی بالاست.

پلی‌آمید 46را می توان روکش فلز( متالایز) نمود. همچنین قطعات ساخته شده از PA46 قابلیت رنگ کاری دارند. اگرچه مقاومت رنگ بستگی به رفتار رنگدانه در درجه حرارت بالا دارد. با توجه به سیالیت بالا، PA46 می تواند برای قطعات با شکلهای پیچیده و دیواره های نازک ، ماده مناسبی به شمار رود. شکل زیر منحنی مقایسه ای PA46 را نسبت به نایلون 6 نشان می دهد و مزایای بر شمرده شده برای این پلی آمید را به تصویر می کشد.

02432464407-09

خواص پلی آمید 11 و 12

پلی آمید 11 و پلی آمید 12

پلی آمید 11 و پلی آمید 12 از جمله مواد پلاستیکی با منشاء گیاهی می باشند که از منابع تجدید پذیر (روغن کرچک) مشتق شده اند و اگرچه مقاومت حرارتی (HDT ،‌ ماکزیمم دما و ...) بالایی ندارند، اما می توانند کارایی خود را در طولانی مدت حفظ نموده ،‌ ثبات عملکرد داشته باشند و در دامنه وسیعی از شرایط (دما، فشار و شرایط شیمیایی و ...) مورد استفاده قرار گیرند. این مواد دارای مزایای زیر نسبت به سایر پلی آمیدها می باشند:

PA11 و PA12 در تولید قطعاتی که دارای کاربردهای ایمنی ، با ماندگاری بالا و قابلیت اطمینان بالا می باشند ، مصرف می گردند. گرید شفاف این مواد نیز به بازار عرضه شده اند که در طراحی ها و تکوین قطعات، انعطاف پذیری خوبی را به طراحان می دهد. این مواد در کاربردهای زیر مصرف می گردند:

منحنی مقایسه کارایی نایلون های 11 و 12 نسبت به نایلون 6 در شکل زیر رسم شده اند. ملاحظه می گردد که گریدهای نایلونهای 11 و 12 دارای دانسیته کمتری نسبت به نایلون 6 بوده و از نقطه ذوب کمتری نیز برخوردارند. خواص استحکامی نایلون 11 از نایلون 12 ضعیفتر بوده ولی از ضربه پذیری و چقرمگی بهتری برخوردار است.

02432464407-09

مقایسه خواص فیزیکی و مکانیکی پلی آمید 6 و 66

برخی از مزایا و مشخصات پلی آمید 6 در مقابل پلی آمید 66 به شرح زیر می باشد:

ثبات هیدرولیکی بهتر

هزینه های تولید کمتر

عملکرد بهتر در تست حرارتی پیر سازی

دمای انحنای تحت بار کمتر (HDT پلی آمید 6-6 در MPa 1/8 حدود C° 90-80 است)

صلبیت مشابه در دمای زیر C° 180

جدول زیر خواص فیزیکی مکانیکی نایلون 6 و نایلون 6-6 را با هم مقایسه نموده است.

مقایسه برخی خواص فیزیکی مکانیکی نایلون 6 و نایلون 6-6

خواص	نایلون6	نایلون 6-6
دمای ذوب С○	210-220	255-265
دمای فرآیند С○ قالبگیری تزریقی اکستروژن	225-290 225-275	260-325
دانسیته ( gr/cm3)	1.14-1.12	1.15-1.13
استحکام کششی در نقطه تسلیم (%) در ۲۳ درجه سانتیگراد در شرایط خشک برای قالبگیری (0/2% رطوبت) در شرایط 50% رطوبت نسبی	11700 7400	8000 6500
ازدیاد طول (%) در ۲۳ درجه سانتیگراد در شرایط خشک برای قالبگیری (0/2% رطوبت) در شرایط 50% رطوبت نسبی	30-100 300	15-60 150-300
مدول کششی (103 psi) در ۲۳ درجه سانتیگراد در شرایط خشک برای قالبگیری (0/2% رطوبت) در شرایط 50% رطوبت نسبی	380 100	410 180
مدول خمشی(103 psi) در ۲۳ درجه سانتیگراد در شرایط خشک برای قالبگیری (0/2% رطوبت) در شرایط 50% رطوبت نسبی	390 140	410-450 185
ضربه پذیری نمونه شکافدار در دمای اطاق ( ft-lb/in) در۲۳ درجه سانتیگراد در شرایط خشک برای قالبگیری (0/2% رطوبت) در شرایط 50% رطوبت نسبی	1.0-0.6 3.0	1.0-0.55 2.1-0.85
سخنی راکول در شرایط خشک برای قالبگیری (0/2% رطوبت)	119	120
دمای انحنای تحت بار در شرایط خشک برای قالبگیری 66 psi 264 psi	185-190 68-85	230-245 75-88

02432464407-09

بهینه سازی و ضربه پذیری کامپوزیت پلی آمید 6-قسمت دوم

پلی آمید6 به دلیل عدم چقرمگی و شکننده بودن، دارای فرایند پذیری مشکلی است. بدیهی است که با افزودن 30% الیاف شیشه به ماتریس، شکنندگی کامپوزیت حاصل شده بیشتر خواهد شد. آنچه که برای بهبود فرایند پذیری صنعتی کامپوزیت پلی آمید و الیاف شیشه موثر است، تقویت سطح مشترک کامپوزیت و نیز اضافه کردن مقداری نرم کننده برای کم کردن شکنندگی مواد سرد شده می باشد. یکی از روش هایی که در صنعت برای تقویت سطح مشترک و در عین حال بهبود ضربه پذیری کامپوزیت پلی آمید 6 و الیاف شیشه مورد استفاده قرار میگیرد، استفاده از یک کوپلیمر یا ترپلیمر بر پایه اتیلن است که در هنگام پلیمریزاسیون این ماده گروه های قطبی بر روی زنجیره نشانده شده اند. همچنین یک افزودنی دیگری نیز برای ایجاد پایداری حرارتی این پلیمر در واکنش پلیمریزاسیون به آن اضافه می شود. این روش خواص نهایی کامپوزیت را با محدودیت روبرو می کند در عین حال هزینه تمام شده را بالا می برد. 

02432464407-09

بهینه سازی و ضربه پذیری کامپوزیت پلی آمید 6-قسمت اول

پلی آمید 6 یکی از پلیمرهای مهندسی است که خواص مکانیکی و حرارتی خوب این پلیمر استفاده از آن را در شرایط ویژه ممکن ساخته است. در کاربردهایی که به یک پلیمر مستحکم و در عین حال دارای پایداری حرارتی و ابعادی مطلوب دردمای بالا نیاز است، پلی آمید6 یکی از انتخاب های اصلی است(Meincke, 2004:739). علیرغم اینکه پلی‌آمید 6 دارای خواص مکانیکی بسیارخوب مانند مدول و استحکام بالا است، نقطه ضعف عمده این پلیمر چقرمگی کم و مقاومت به ضربه پایین آن است. به همین دلیل، به منظور افزایش چقرمگی در آمیزه های ساخته شده بر پایه پلی آمید 6  معمولا از یک پلیمر ضربه پذیرتر همانند کوپلیمرهای پلی‌پروپلین استفاده می شود(Gonzalez-Montiel, 1995:4587). با وجود اینکه آلیاژ پلی‌آمید 6 با پلی‌پروپیلن باعث افزایش مقاومت به ضربه محصول نهایی می‌شود اما در عین حال ممکن است تاثیر منفی بر سایر خواص مکانیکی مانند مدول و استحکام خمشی و کششی آمیزه نهایی بگذارد. به همین دلیل، معمولا در اهداف طراحی برقرار نمودن تعادل مناسب بین چقرمگی و استحکام کافی در آمیزه نهایی، بسته به کاربردهای مورد انتظار، یکی از چالش‌های بنیادی است(Bai, 2004:3063).   

از سویی دیگر معمولا در مواردی که به دست آوردن مدول بالاتر در کنار حفظ خواص دیگر اهمیت دارد، از تقویت کننده هایی نظیر الیاف شیشه(GF) استفاده می شود و یا پرکننده های معدنی به کامپوزیت افزوده می شوند. با این وجود، بهینه کردن خواص مکانیکی در سامانه‌های سه جزئی بر پایه PA6/PP/GF به منظور تولید یک کامپوزیت با سفتی بالا و چقرمگی کافی با چالش همراه بوده است(Laura, 2003:3347).

چالش دیگر در تهیه آمیزه های پلی آمید6 – پلی پروپیلن ماهیت متفاوت این دو ماده از نظر سازگاری در فرآیند اختلاط است. پلی آمید6 پلیمری با گروه های عاملی قطبی و پلی‌پروپیلن یک پلیمر غیرقطبی است بنابراین این دو پلیمر از نظر ترمودینامکی امتزاج ناپذیر می‌باشند. برای غلبه بر این مشکل معمولا از مواد سازگارکننده در فرمولاسیون آمیزه مورد نظر استفاده می شود. سازگارکننده ها عموما به عنوان الیگومرها یا پلیمرهای دارای ماهیت دوگانه دوستی شناخته می‌شوند. عمده این مواد به صورت زنجیرهای پلی الفینی یا ترموپلاستیک الاستومر های عامل دار شده با مالئیک انیدرید به عنوان بخش قطبی سازگارکننده مورد استفاده قرار می‌گیرند(Chow, W. S., 2003:7427).  

02432464407-09 

مزایا و معایب الیاف شیشه

مزایا و معایب الیاف شیشه

مزایا:

قیمت نسبتا پایین

استحکام کششی بالا

مقاومت شیمیایی بالا و خواص عایق مناسب

معایب:

شکنندگی

مقاومت خستگی نسبتا پایین

مدول نسبتا پایین درمقایسه با دیگر الیاف

حساسیت به سایش و سختی بالا

02432464407-09

فرآیند تولید الیاف شیشه

فرآیند تولید الیاف شیشه

اکسیدهای فلزی مختلف مانند SiO2، Al2O3 ،CaO  ، MgO  بصورت خشک باهم مخلوط می‌شوند. در کوره مخصوص در دمای حدود 1380 درجه سانتی گراد ذوب می‌شوند و سپس روی صفحات پلاتینی که روزنه‌های متعددی روی آن‌ها تعبیه شده ریخته می‌‌شوند. مخلوط مذاب تحت نیروی وزن از این منافذ به صورت فیلامنت‌های باریک و پیوسته خارج می‌شود. فیلامنت‌ها در دسته‌های مختلف (strand) باهم جمع می‌شوند و آهار روی آنها اعمال می‌شود.

02432464407-09