کار اموزی رشته شیمی کاربردی فایبرگلاس در pdf دارای 141 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد کار اموزی رشته شیمی کاربردی فایبرگلاس در pdf کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی کار اموزی رشته شیمی کاربردی فایبرگلاس در pdf ،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن کار اموزی رشته شیمی کاربردی فایبرگلاس در pdf :
بخش اول
پلاستیک
پلاستیکها موادی هستند ساخته دست بشر که میتوان آنها را به قالب کالاهای بسیار مفید آورد اولین نوع پلاستیکها در انگلستان و در سال 1862 توسط الکساندر پارکس تولید شد و پارکزین نام گرفت و بعدها پدر سلولوئید گردید.
از آن زمان تا کنون انواع بسیاری از پلاستیکها بطور تجارتی ساخته شده اند که اغلب آنها در 25 سال گذشته بوده است پلاستیکها خواص گسترده و گوناگون دارند . مثلاً فنل فرم آلدئیه (PF) ماده ای سخت و ترموست ، پولی استیرن تر موپلاستیک سخت و شکننده، پولی اتیلین و کلیرید پولی وینیل پلاستیکی مواد ترموپلاستیک محکم و نرم و از این قبیل هستند.
پلاستیکها اشکال فیزیکی گوناگونی نیز دارند بعضی به شکل توده جامد بعضی دیگر به صورت اسفنج سخت انعظاف پذیر ورقه و لایه نازک یافت می شوند.
تمام پلاستیکها یک خاصیت مشترک بسیار مهم دارند و آن ترکیب از میکرو مولکولها دست یعنی مولکول‌های زنجیره ای بزرگ مرکب از تعداد زیادی واحدهای تکرار شده، شیمیدانان این زنجیره‌های ملکولی را پلی مر می‌نامند.
البته تمام پلیی مرها برای تولید پلاستیک بکار نمی روند بلکه بعضی از آنها در ساخت رنگ، بعضی از فایبرهای مصنوعی ، نایلون، ایوان، تری لین و غیره بکار می‌روند و برخی نی در تهیه بستنی کاربرد دارند.
بسیاری از پولی استرها بطور طبیعی یافت می شوند از قبیل سلولز (چوب پنبه)، پروتئین دمو و ابریشم و لاستیک.
پلی مرهای مصنوعی ساخت بشر تا زمانیکه به شکل یا قالبی در نیامده اند به زرین‌های مصنوعی (یا تنها زرین) موسوم هستند ولی سپس پلاستیک نامیده میشوند. اکثر زرین‌های مصنوعی از ترکیبات شیمیایی بدست آمده از نفت و یا ذغال سنگ حاصل می گردند.
پلاستیک مسلح
زرین‌های مصنوعی اغلب بهمراه ماده پراکنده بکار می روند. این مواد پر کننده معمولاً شامل چوب، خاک چینی، پودر کوارتز یا پودر مواد معدنی دیگر و در مورد لاستیک دوده می باشد که به منظور بهتر سازی خواص فیزیکی و گاهی اوقات کاهش هزینه مورد استفاده قرار می گیرند.
پلاستیکهای بسیار محکم را می توان با مسلح نمودن زرین به لویه‌های کاغذ یا پارچه تولید نمود که برای نمونه کاربرد بسیار زیادی در ساخت عایق‌های الکتریکی و ورقه‌های تزئینی دارد. اگر چه در حقیقت این پلاستیک ها مسلح هستند ولی اصطلاح پلاستیک مسلح هیچگاه برای چنین موادی بکار نمی رود بلکه پلاستیک مسلح تنها به پلاستیکی اطلاق می شود که با پشم شیشه مسلح شده باشد. در حقیقت اکثر پلاستیکهای مسلح حاوی زرین پولی استر به پشم شیشه می باشند و به اختصار GRP ، FRP و یا تنها RP نامیده می شوند.
جدول 1ـ مقایسه خواص پلاستیکهای مسلح (فایبرگلاس) با مواد دیگر.
قدرت ویژه ضریب کششی قدرت کششی وزن مخصوص % وزن % حجم ماده
400 30 GP 800 19 70 54 پولی استر/ شیشه تابیده
200 15 300 17 55 38 پولی استر/ پارچه شیشه
70 7 100 14 30 18 پولی استر/ حصیر شیشه
40 200 310 78 ـ ـ آهن نرم (ساختمانی)
150 70 450 28 ـ ـ دور آلومین
150 13 75 05 ـ ـ چوب داگلاس فر
200 15 150 08 ـ ـ چوب گردو
5 17 10 20 ـ ـ سیمان پرتلند
8 20 17 21 43 31 سیمان/ پشم شیشه
جدول 2ـ اشتقاق ترکیباتی که در تولید یک زرین پولی استر نمونه مورد استفاده قرار می گیرد.
پشم شیشه
پشم شیشه از کشش و سرد کردن سریع شیشه فراب ساخته می شود. این ماده از حدود 1500 سال قبل از میلاد یعنی از زمان سلسله هیجدهم مصر شناخته شده بوده است ولی تاریخچه پشم شیشه با استحکام و ظرافت موجود برای استفاده در پلاستیکهای مسلح بطور تجارتی به دهه 1930 بر می گردد.
به طور کلی دو نوع پشم شیشه وجود دارد. نوع رشته‌های زبر پشم شیشه که به طور وسیع در ایزولاسیون حرارت بکار می رود. این نوع از پشم شیشه عموماً برای تولید پلاستیک مسلح مناسب نیست. نوع دیگر از رشته‌های پیوسته ای تشکیل می شوند که بلافاصله پس از کشش دسته شده و بصورت شیشه بافته یا تابیده در می آیند.
پشم شیشه یکی از مستحکمترین مواد است بشکلی که نیروی کشش یک رشته تازه آن (به قطر 10ـ9 میکرون) حدود Gpa 3.5 می باشد و از مواد خاص ساخته می شود که دسترسی به آنها بسیار آسان است، قابل احتراق نبوده و از نظر شیمیایی مقاوم می باشد. بنابراین پشم شیشه ماده ایده: برای مسلح کردن پلاستیک ها دست ولی در گذشته نمی توانست به آسانی مورد استفاده قرار گیرد. اما با این وجود برای مسلح کردن انواع قدیمی تر رزین از قبیل PF بکار می رفت ولی به خاطر تصاعد گازهای جنبی و بخار در طی مراحل
پروراندن می‌بایست این کار تحت فشار بسیار زیاد انجام گیرد که این خود باعث آسیب مکانیکی و از دست دادن استحکام آن می باشد. به محض اینکه رزین‌هایی آمیزی جهت مسلح کردن پلاستیک بکار گرفته شد و این آغازی بود بر صنعت نوین فایبرگلاس (GRP) رزین‌هایی از این نوع برای اولین بار در دهه 1940 تولید شد که در حقیقت پدر رزین‌های پولی استر زمان‌ها می باشند.
پشم کربن
پشم کربن نیز ماده دیگری است که برای مسلح کردن بکار می رود، در مقایسه با پلاستیک مسلح جدیدتر بوده و می توان آنرا یکی از پیشرفت‌های مهم در این زمینه قلمداد کرد.
پشم کربن خود ماده جدیدی نیست و حدود یکصد سال پیش ژوزف سوان و توماس اویسون از آن بعنوان تار در لامپ‌های الکتریکی استفاده کردند. البته آن تارها به نسبت تارهای کربن قوی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند بسیار ضعیف تر بودند و از کربن سازی فایبرهای سلولز غلیظ، پنبه، علف و بامبو ساخته می شدند. در سال 1963 فایبرهای بلند کربن با استحکام و سختی استثنایی بوجود آمدند به این شکل که مؤسسه هواپیمائی سلطنتی فارن بورو موفق به یافتن روشی برای تولید فایبرهای کریستالی شد. فایبر کربن بطور کلی استحکام و برتری بسیاری بر پشم شیشه دارد و اگر چه در حال حاضر گران دست ولی مطمئناً به پیشرفت‌های بیشتری در زمینه تولید پلاستیکهای مسلح در کاربردهای خاص آن مثلاً در ساخت هواپیما و لوازم ورزشی و از این قبیل منجر خواهد شد.
رزین‌های پلی استر
رزین‌های کراستیک رزین‌های پولی استر اشباع نشده هستند، بدین معنی که این رزین‌های قادرند که از حالت مایع با پروراندن در شرایط مناسب به حالت جامه درآیند و بنابراین از پلی استرهای اشباع شده مانند تریلین که نمی توانند به این شکل پرورانده شده متمایز می گردند. و معمولاً منظور از رزین پولی استر یا تنها پلی استر، رزین‌های پولی استر اشباع نشده است.
رزین‌های کراستیک اکثراً به صورت مایع می باشند و شامل یک محلول پولی استریک ضومر که معمولاً استیرن دست هستند. استیرن در پروراندن رزین از حالت مایع به جامه با پیوند عرضی زنجیره‌های ملکولی پولی استر و بدون ایجاد ترکیبات جنبی نقش بسیار حیاتی ایفا می کند.
و بنابراین می توانند بدون استفاده از فشار قالبگیری شوند. زنجیره مولکولی پولی استر می تواند به شکل زیر نشان داده شود.
A_B_A_B_A_B_
اضافه نمودن استیرن ـ Sـ و در حضور کاتالیزور و شتاب دهنده ، استیرن زنجیره‌های پولی مر را پیوند عرضی داده تشکیل شبکه بسیار پیچیده سه بعدی
و بدین ترتیب عمل پروراندن رزین پولی استر صورت می گیرد. این ماده از نظر شیمیایی مقاوم بوده معمولاً جامد و سخت است. پیوند عرضی یا عمل پروراندن را اصطلاحاً پولی مریزاسیون می نامند.
این یک واکنش یکطرفه (غیر قابل برگشت) شیمیایی می باشد.
جدول 3ـ خواص نمونه رزین پولی استر قالبگیری شده بدون ماده پرکننده
128 وزن مخصوص
110 سختی راک وال
45 (1ـ934 GYZY) سختی بارکول
MPa 70 قدرت کششی
MPa 140 مقاومت تراکمی
Gpa 3.5 ضریب کششی
25% قطع شکستگی
Kgk/KJ 2.3 گرمای ویژه
Ink/W 0.2 پدایت گرما
C/ 10*100 ضریب انبساط طولی
02% (24 ساعت در C 20) جذب آب
37 (در SO H2 ) قابلیت پدایت الکتریکی
32 (در SOMH2 ) قابلیت پدایت الکتریکی
0008 (در SO H2 ) ضریب قدرت
9/00 (در SOMH2 ) ضریب قدرت
Mm/KV 22 شکست الکتریکی
TRM 1 مقاومت حجمی
027 ضریب اصطحکاک استاتیک
جدول 4ـ خواص فیزیکی نمونه GRP با انواع گوناگون پشم شیشه
پشم شیشه تابیده (پیوسته) پارچه پشم شیشه پشم شیشه بافته حصیر پشم شیشه خورد شده واحد خواص
70 55 45 30 وزن% مقدار شیشه
19 17 16 14 وزن مخصوص
800 300 250 100 MPa قدرت کششی
40 15 15 8 Gpa ضریب کششی
350 250 150 150 MPa قدرت تراکم
1000 400 250 150 MPa قدرت خمشی
40 15 15 7 Gpa ضریب خمشی
250 150 125 75 M/KJ مقاومت در برابر ضربه (بدون شکاف و بریدگی)
10 12 15 30 C/ 10* ضریب انبساط طولی
029 028 024 020 Mk/W پدایت گرما
جدول 5ـ تولید پشم شیشه
موارد استفاده
رزین‌های پولی استر کراستیک موارد استفاده فراوانی دارند بعضی از انواع آنها برای ساخت قایق‌های GRP اتاق کامیون پوشش بام، مخزن‌ها، ساختمان‌ها و غیره بکار می‌روند.
رزین‌های پولی استر کراستیک بدون رابطه با پشم شیشه موارد استفاده مهم دیگر برای کف سازی سخت و مقاوم از نظر شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیردند. تعداد زیادی نیز برای ریختن دکمه‌ها خصوصاً دکمه‌های صدفی پیراهن، روکش سطح دیوار یا مبلمان چوبی، درزگیری لوله‌های فاضلاب (سفالی) و از این قبیل بکار می روند. بعضی دیگر از رزین‌های کراستیک
برای تعمیر بدنه موتور بعنوان ترکیبات مسدود کننده و برخی پودرهای رزین‌های خاص جهت ایجاد پیوند در حصیرهای پشم شیشه و نیز برای روکش کردن وسائل الکتریکی با بکارگیری تکنیک بسترسیال مورد استفاده قرار می گیرند. یکی دیگر از موارد کاربرد جالب رزین‌های کراستیک بعنوان ملاط پولی استر برای اتصال و پیوند پایه‌ها و ستون‌های سیمانی می باشد. تعداد رزین‌های پلی استر بسیار زیاد است و با وجود چنین محدوده وسیعی از رزین‌های تراستیک صحبت کردن در جزئیات تمامی آنها در اینجا کاری غیر ممکن بنظر می رسد.
بخش دوم
انعقاد و سخت شدن
عمر نگهداری:
رزین‌های پولی استر مایعاتی ناپایدار هستند و پس از نگهداری برای مدت چند ماه یا سال حتی در درجه حرارت معمولی منعقد شده و به صورت ماده ژلاتینی در می‌آیند. این مدت زمان عمر نگهداری نامیده شده و رزین‌های مختلف متفاوت است. اگر درجه حرارت بیشت از 25 درجه سانتیگراد و یا رزین در ظروف شیشه‌ای و در معرض نور قرار داشته باشد عمر نگهداری آن به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد.
عمر نگهداری رزین‌های کراستیک در دمای 20 درجه و در محیط تاریک دست کم 6 ماده است ولی در بعضی موارد این مدت زمان به یکسال هم می‌رسد. عمر نگهداری رزین‌های رنگی سه ماده است.
کاتالیزور شتابدهنده
به منظور تولید یک فرآورده قالبی و یا لویه‌ای رزین پولی استر باید پرورانده شود، این اصطلاحی است که برای تمام مراحل انتعقاد سخت شدن بکار می رود و برای این کار میتوان از یک کاتالیزور بهمراه حرارت و یا از یک کاتالیزور و یک شتابدهنده در درجه حرارت معمولی استفاده کرد.
کاتالیزورهایی که در رابطه به رزین‌های پولی استر بکار می روند معمولاً پراکسیدهای آلی هستند.
کاتالیزورهای خالص از نظر شیمیایی ناپایدار هستند و تجزیه انفجاری میشوند بنابراین بصورت خمیر یا مایع پراکنده در ماده نرم کننده (پلاستیک) و یا بصورت پودر در یک ماده پر کننده خنثی بکار گرفته می شوند.
بسیاری از ترکیبات شیمیائی می توانند نقش شتابدهنده را ایفا کنند و امکان پروراندن رزین حاوی کاتالیزور را بدون استفاده از حرارت بدهند برخی از شتابدهنده‌ها مانند ترکیباب چهارگانه آمونیوم ، نمک‌های وانادیوم، قلع یا زیرکونیوم موارد استفاده خاص و محدودی دارند ولی مهمترین شتابدهنده‌ها آنهایی هستند که از صابون کوبالت مانند شتابدهنده E و یا از آمین نوع سوم مانند شتابدهنده D مشتق میشوند.
برای بدست آوردن رزین پروارنده شده نهائی و با خواص مطلوب لازم است که نوع کاتالیزور و مقادیر آنها بطور صحیح انتخاب شود فرمولهای توصیه شده در اینجا نتیجه سال‌ها تحقیق جامع در این زمینه است و اگر به طرق صحیح بکار گرفته شوند ضامن حداکثر استحکام، دوام، مقاومت شیمیایی و پایداری خواهند بود. کاتالیزور شتابدهنده هرگز نباید مستقیماً با هم مخلوط شوند زیرا واکنش ممکن است انفجار ایجاد کند.
رزین‌های پیش شتابی
بسیاری از رزین‌های کراستیک می توانند از قبل دارای سیستم کنترل شده شتاب دهندگی شوند و برای بدست آوردن مناسب ترین خصوصیات انعقاد و سخت شدن کافی است. رزین‌های پیش شتابی کراستیک با پسوند A یا PA بدنبال شماره نوع رزین مشخص می گردند.
مانند: Crystic 489 PA
واکنش‌های پرواندن
جریان پروراندن رزین پولی استر به محض افزودن کاتالیزور مناسب آغاز می گردد. سرعت واکنش بستگی به رزین و فعالیت کاتالیزور دارد. بدون اضافه کردن شتابدهنده، حرارت و یا اشعه مافوق بنفش عمر نگهداری رزین چند ساعت و گاهی چند روز خواهد بود. این سرعت پروراندن رزین برای منظورهای عملی بسیار کم است و بهمین جهت براس سرعت بخشیدن به واکنش در دمای معمولی از شتابدهنده استفاده میشود. شتابدهنده زمان انعقاد و سخت شدن را کنترل می کند. در بسیاری از موارد محدود بودن عمر نگهداری رزین بهمراه با کاتالیزور ایجاد اشکال می کند بهمین جهت توصیه می شود که قبل از همه مقدار لازم شتابدهنده به رزین افزوده گردد زیرا این عمل باعث قابل استفاده ماندن رزین برای روزها و حتی هفته‌ها
می گردد. در مواقع لازم می توان به مقدار کمی از این مخلوط، کاتالیزور اضافه نموده و آنرا مورد استفاده قرار داد. برای این روش کاتالیزورهای مایع معمولاً بیشتر مناسب هستند. واکنش‌های رزین گرما را بوده و در فرآورده‌های لویه ای این افزایش دما به مراتب کمتر است. این گرما حتی در زمانی که رزین بهمراه کاتالیزور و به کمک حرارت پرورانده میشود و نیز ایجاد می گردد. گرمازائی تولید یک فرآورده قالبی در شکل 1 بطور نمونه نشان داده شده است.
در واکنش پروراندن رزین سه مرحله جداگانه وجود دارد.
از زمان انعقاد، این زمان از هنگام اضافه کردن شتابدهنده تا تبدیل رزین به یک ماده نرم ژلاتینی می باشد.
زمان سخت شدن: این زمان از هنگام ایجاد ماده ژلاتینی تا نقطه‌ای است که رزین به اندازه ای سخت شده است که می توان آنرا از قالب جدا کرد.
3 زمان رسیدن : مدت این زمان ممکن است چند ساعت، چند روز و حتی چند هفته بسته به نوع رزین و سیستم پروراندن آن باشد و مدت زمانی است که رزین به سختی کامل، مقاومت شیمیایی و پایداری خود دست می یابد. این عمل در درجه حرارت معمولی انجام می شود و نیز می توان با پروراندن ثانویه به آن سرعت بخشید.
در صورت امکان در کاربردهای بحرانی بهتر است که برای رسیدن فرآورده آنرا دست کم به مدت 24 ساعت قبل از پروراندن ثانوره در حرارت معمولی نگهداشت مخصوصاً اگر دمای پروراندن ثانویه بالای 50 درجه باشد.
کیفیت و خواص رزین با پروراندن ثانویه بهبود بیشتری می یابد. جدول 6 نشان دهنده کاهش جذب آب در نتیجه بهبود در عمل پروراندن در فاصله زمان های متفاوت پس از انعقاد می باشد. در مواردی که فرآورده باید حداکثر مقاومت در برابر حرارت را داشته باشد لازم است که پروراندن ثانویه ترجیحاً با افزایش درجه حرارت تا دمای عمل انجام گیرد.
شکل 1ـ گرمازائی در قالبگیری یک رزین کراستیک نمونه (100 گرم بدون ماده پر کننده)
شکل 2ـ درجه حرارت و زمان پروراندن ثانویه توصیه شده را نشان می دهد.
جدول 6ـ تأثیر مرور زمان بین انعقاد و پروراندن ثانویه جذب آب
2 روز 3 روز 24 ساعت 12 ساعت 1 ساعت مرور زمان
%016 %017 %019 %022 %022 24 ساعت جذب آب
%132 %135 %149 %160 %166 98 روز جذب آب
پروراندن گرم
پلی استر اغلب بصورت خمیر یا ورق برای قالبگیری گرم مورد استفاده قرار می‌گیرند. اطلاعات کامل درباره روشهای قالبگیری انطباقی در بخش 5 آمده است:
فرمول مواد خمیری یا ورقی قالبگیری پیچیده است و برای پروراندن معمولاً از پربنزوات بوتیل نوع سوم پرکتال استفاده میشود.
بعلت قیمت زیاد پرس‌های فشار و ابزار آلات مخصوص جهت قالبگیری این مواد این روش تنها در مواردی که تولید انبوه بوده و لازم است که فرآورده بطور سریع پرورانده شود مناسب می باشد. برای قالبگیری گرم ساده میتوان از پودر کاتالیزور B استفاده کرد که حاوی 50% پراکسید بنزوئیل که ماده‌ای پایدار است می باشد فرمولهای ساخت باید %2 پورد کاتالیزور B مصرف شود و پیش از آنکه رزین پرورانده شود باید اطمینان حاصل کرد که کاتالیزور B کاملاً در رزین پراکنده و با آن مخلوط شده است. عمر نگهداری اغلب رزین‌های حاوی پودر کاتالیزور B دمای اتاق حدود یک هفته است رزین باید در دمای فرآورده و نوع رزین استفاده شده و ظرفیت واردی قالب ها دارد. حرارت یا زمان ناکافی موجب می شود که عمل پروراندن بطور کامل انجام نگیرد و اگر چه رزین نمی تواند بیش از اندازه پرورانده شود ولی درجه حرارت باید زیر 140 درجه نگهداشته شود، تأثیر دمای قالبگیری روی زمان سخت شدن رزین بطور نمونه در شکل 3 آمده است.
شکل 3ـ پروراندن گرم یک رزین کراستیک نمونه حاوی 2% پودر کاتالیزو ر B
عمل پرواندن نباید در دمای زیر 15 درجه انجام گیرد، چون باعث میشود که پروراندن بصورت کامل انجام نگیرد بهنگام تولید فرآورده‌های لایه ای با استفاده از پشم شیشه دست کم باید 1% شتابدهنده E همیشه مورد استفاده قرار گیرد. اگر چه در بعضی موارد از قبیل قالبگیری سنگین ممکن است مقادیر کمتری مورد لزوم باشد.
جدول شماره 7 نشان دهنده افزایش در سختی بارکول نسبت به زمان با استفاده از بعضی از این کاتالیزورها بهمراه کراستیک 196 و 4% شتابدهنده E میباشد.
جدول شماره 8 نشاندهنده کاتالیزور بکار گرفته شده می باشد و سازنده را قادر به انتخاب مناسب ترین کاتالیزو برای موارد خاص می نماید (همچنین به جدول 9 مراجعه شود) .
درجات مختلف MEKP در جدول 8 امکان انتخال مناسب ترین خصوصیات لازم برای یک کار مشخص بهنگامی که همراه با شتابدهنده E مورد استفاده قرار می گیرند را به ما می دهند.
بهنگام استفاده از رزین‌های پیش شتابی نکته بسیار مهم این است که باید کاتالیزور را به کار برد که مناسب با رزین باشد و این معمولاً درجه راکتیوتیه متوسط کاتالیزور خواهد بود.
MEKP بار اکتیویته یا فعالیت شیمیایی متوسط، کاتالیزور M بهترین ثبات را در میان انواع موجود دارد اما همانند تمام پراکسیدهای مایع بسته به شرایط نگهداری نیروی آن به آرامی کاهش می یابد بنابراین کاتالیزور همیشه باید تازه باشد.
خصوصیات MEKP پس از یک زمان نگهداری طولانی ممکن است کاملاً عوض شود. MEKP با راکتیویته کم، کاتالیزور O نباید در دمای زیر 15 درجه مورد استفاده قرار گیرد.
عمل پروراندن سرد را میتوان با بکارگیری حرارت معتدل مستقیماً در رابطه با فرآورده و یا از طریق قالب سرعت بخشید. درجه حرارت پیش از انعقاد نباید از 35 درجه تجاوز کند ولی زمانی که رزین خود را گرفت می توان درجه حرارت را تا 60 درجه افزایش داد. این عمل باعث تسریع در کار پروراندن میشود.
جدول 7ـ تأثیر کاتالیزور بر زمان سخت شدن کراستیک 198 حاوی 4% شتابدهنده E در حرارت 20 C درجه سختی بارکول (مدل 1ـ934ـGYZJ )
زمان پس از انعقاد ـ ساعت
168 48 24 7 6 5 4 3 2 1
55 43 38 26 24 22 20 17 6 0 4% خمیر کاتالیزور H
55 42 37 23 21 19 15 6 0 0 2% کاتالیزور M
54 44 38 27 26 25 21 16 5 0 2% کاتالیزور L
53 42 36 20 18 14 8 3 0 0 1% کاتالیزور L
جداسازی قالب هنگامی امکان پذیر است که سختی بارکول حدود 15 می باشد.
جدول 8ـ کاتالیزورهای مصرفی در پروراندن سرد که باید به همراه 4ـ 1% شتابدهنده E بکار گرفته شود.
ملاحظات تأثیر بر زمان سخت شدن تأثیر بر زمان انعقاد % وزن رزین
برای کاربردهای با
کیفیت بالا سخت شدن
سریع انعقاد
آرام 4
2 (خمیر) کاتالیزورH
(مایع) کاتالیزور H
ثبات خوب سخت شدن
متوسط انعقاد
متوسط 2 (مایع) کاتالیزور M
ارزان ترین بخاطر
قدرت بالا سخت شدن
متوسط انعقاد
سریع 1 (مایع) کاتالیزور L
برای خواص مطولب
پس از پروراندن ثانویه سخت شدن
متوسط انعقاد
آرام 2 (مایع) کاتالیزور O
فرمول سازی برای سخت شدن سریع:
عمل پروراندن را می توان با استفاده از سیستم مخلوط شتابدهنده صابون کوبالت و آمین نوع سوم بشکل قابل تجهی سرعت بخشید. این روش زمان جدا شدن قالب را تسریع می کند و در مواردی بکار می رود که دکلره شدن (رنگ روی) در نتیجه حضور آمین مسئله‌ای نباشد.
فرمول:
رزین gr100
کاتالیزور gr2
شتابدهنده gr0.5
شتابدهنده gr1_4
افزودن شتابدهنده D تأثیری در پایداری رزین همراه با کاتالیزور ندارد و زمان انعقاد را می توان با افزایش شتابدهنده E کنترل کرد.
سیستم دیگر پروراندن سرد
برای پروراندن بسیار سریع می توان از 2% پودر کاتالیزور B و 4ـ2% شتابدهنده D استفاده کرد و از این روش معمولاً در مواردی استفاده می شود که خواص فیزیکی مطلوب مورد نظر نیست.
شتابدهنده D یک آمین نوع سوم است و از آن برای سخت گردانی سریع استفاده می شود مثلاً مواد پر کننده، قطعات یدکی اضطراری و نیز در مواقعی که پروراندن سریع و عمر نگهداری زیاد مخلوط رزین و کاتالیزور اهمیت دارد.
عوامل مؤثر در زمان انعقاد
عوامل زیر در زمان انعقاد رزین کراستیک و در نتیجه حالت نهائی پروراندن آن مؤثر می باشند.
A) مقدار کاتالیزور: هر چه مقدار مصرفی کاتالیزور و کمتر باشد زمان انعقاد بیشتر خواهد بود. مقدار ناکافی کاتالیزور باعث پرورش نارس رزین می گردد.
B) مقدار شتابدهنده: هر چه مقدار شتابدهنده کمتر باشد زمان انعقاد بیشتر خواهد بود. زمانی که مقدار شتابدهنده برای فعال سازی کاتالیزور ناکافی باشد ممکن است که رزین بطور کامل پرورده نشده و یا بسیار بلندی سخت شود.
C) دمای محیط: هر چه دمال محیط کمتر باشد زمان انعقاد بیشتر خواهد بود. دمای محیط زیر 15 درجه ممکن است به پرورش نارس منجر شود.
D) حجم رزین: هر چه حجم رزین بیشتر باشد زمان انعقاد کوتاهتر خواهد بود مثلاً 25 میلمیتر مکعب رزین مصرفی در قالب ریزی سریع تر از 20 میلیمتر مکعب رزین مصرف شده بصورت لویه ای، منعقد میشود در حالی که فرمول هر دو یکی است.
E) افت منومر بوسیله تبخیر: لازم است که به اندازه کافی مونومر جهت پولی مریزاسیون کافی وجود داشته باشد. زمانی که میخواهیم از رزین در کاربردهای لویه ای برای سطوح بزرگ استفاده کنیم توصیه می شود که انتعقاد رزین سریع انجام گیرد.
F) انتخاب مواد پرکننده : (در صورت استفاده)، اکثر مواد پر کننده زمان انعطاف را طولانی می کنند.
G) مقدار مواد رنگی: بعضی از مواد رنگی زمان انعقاد را زیاد می کنند در صورتی که بعضی دیگر آن را کوتاه می نمایند. بنابراین تأثیر مواد رنگی (بخصوص رنگ دانه‌های نامناسب) باید قبل از مصرف کاملاً مشخص گردد.
H) حد فاصل میان افزودن کاتالیزور شتابدهنده: هر چه مدت نگهداری رزین همراه با کاتالیزور زیادتر باشد زمان انعقاد کوتاهتر خواهد بود.
I) وجود مواد بازدارنده: اینها موادی هستند که مقدار کمی از آنها کافیست تا عمل پلی مریزاسیون را دچار اشکال کنند و از پرورده شدن کامل جلوگیری نمایند.
متداولترین این بازدارنده‌ها فنل‌ها، گرد رزین فنل فرم آلوئید، گوگرد، لاستیک، مس و نمک‌های آن و اکثر اشکال دوده و فنافل می باشند.
جدول 9ـ فرمولهای اساسی پروراندن سرد
شماره فرمول
6 5 4 3 2 1
100 100 85 60 85 100 رزین
ـ ـ 15 40 15 ـ
0 0 0 0 0 0 کاتالیزور
ـ 4ـ2 4ـ2 4ـ2 4ـ1 4ـ1 شتابدهنده E
مقدار کاتالیزور در هر مورد ثابت بوده و بستگی به نوع کاتالیزور مصرفی دارد یعنی:
4% خمیر کاتالیزور H
2% کاتالیزور مایع H
2% کاتالیزور M
1% کاتالیزور L
1CO رزین
2 پودر کاتالیزور B
فرمول 7 پروراندن گرم
فرمول بندی
جدول شماره 9 خلاصه فرمول بندی جهت پروراندن سرد رزین‌های کراستیک را نشان می دهد. در این جدول هر فرمول شماره گذاری شده است. اعداد بر حسب نسبت وزنی میباشند.
مواد رنگی:
نباید بیشتر از مقدار لازم برای بدست آوردن کدری یا عمق رنگ مطلوب از مواد رنگی استفاده شود. تا 10% وزنی خمیر رنگی پولی استر مناسب می تواند مورد استفاده قرار گیرد و بسیاری از رزین‌ها نیز به صورت آماده موجود در دسترس هستند.
مواد پرکننده:
مواد پر کننده معدنی، اولین باری که در صنعت پلاستیک مسلح مورد استفاده قرار گرفتند اعتبار بسیار کمی بدست آوردند و این بیشتر به خاطر استفاده از مواد سنگ آهک خام بود این پر کننده‌ها به مقدار زیاد در ریختگری قالب‌ها و تنها به منظور کاهش هزینه مورد استفاده قرار می گیرند بدون اینکه این مواد باعث کاهش جدی در استحکام و مقاومت شیمیایی شوند.
با این وجود امروزه بسیاری از پر کننده‌های معدنی در دسترس هستند که خصوصاً برای استفاده در قالبگیری GRP مناسب می باشند. در حقیقت در زمان حاضر عقیده بر این است که صرفه جویی در هزینه در مقایسه با پیشرفت هر چه بیشتر خواص، در درجه دوم اهمیت قرار دارد.
امروزه پر کننده‌های کربنات کلسیم خصوصاً انواع کریستالی آنها بطور گسترده در صنعت پلاستیک مسلح مورد استفاده قرار می گیرند و تولید کنندگان بزرگ انواعی از آنها را در کاربردهای بسیاری توصیه می کنند. پر کننده‌های دیگری نیز بهمراه پلی استر بکار گرفته می شوند که عبارتند از ذرات شیشه با اندازه 5000Mmـ 20 آرد چوب در ساخت مبلمان پولی استر بکار گرفته می شود. بعنوان یک قاعده کلی مقدار پر کننده باید حتی الامکان کم باشد و اگر از پر کننده‌های درجه بندی شده استفاده می شود نباید بیشتر از 25% وزن رزین پرکننده معدنی بکار گرفته شود. در سطوح دکوراسیونی می توان از مقدار زیادی مواد پر کننده زبر استفاده کرد مشروط بر اینکه PH آن بیشتر از 85 نباشد.
مواد نرم کننده (پلاستیکها)
در برخی از موارد استفاده خصوصاً در تولید استاپرها و در صنایع الکتریکی لازم است به منظور افزایش سختی و خاصیت ارتجاع هم زمان با کاهش شکنندگی در یک رزین استاندارد، از رزین‌های نرم کننده استفاده می شود. کراستیک 586 که یک رزین پولی است نرم کننده انعطاف پذیر است. مخصوصاً به شکلی ساخته شده است که می تواند، با هر رزین عادی مورد استفاده قرار گیرد در حالیکه افزودن کراستیک 586 سختی و خاصیت ارتجاع را بالا می برد ولی تأثیر معکوس روی مقاومت شیمیایی و خواص دیگر می گذارد (شکل 5). بنابراین ضروری است که هر کاربرد دقیقاً مورد بررسی قرار گیرد و مشخص شود که کاهش در این خواص تا چه حد می تواند بهبود در خواص دیگر را توجیه کند.
شکل 5ـ تأثیر اضافه کردن کراستیک 586 به یک رزین معمولی
مخلوط کردن :
تمام مواد به کار گرفته شده باید کاملاً در رزین پراکنده و با آن مخلوط شوند چون عدم اختلاط کافی ممکن است به قالبگیری ناقص منجر شود. چگونگی مخلوط کردن کاتالیزور و روشتاب دهنده بستگی به کاربرد خاص و سیستم پروراندن دارد. جدول شماره 10 نشان دهنده مقدار مناسب کاتالیزور و شتابدهنده برای مقادیر مختلف رزین می باشد.
تحت هیچ شرایطی نباید کاتالیزور و شتابدهنده مستقیماً با یکدیگر مخلوط شود
کنترل انعقاد
زمان انعقاد باید با تغییر مقدار شتابدهنده E ـ و نه با تغییر مقدار کاتالیزور ـ کنترل شود رزین‌های که از قبل حاوی شتابدهنده‌اند ممکن است یک کاتالیزور با فعالیت پائین مرود لزوم باشد. شکل های 8ـ6 نشاندهنده عمر نگهداری رزین‌های کراستیک گوناگون همراه با کاتالیزور دردهای مختلف و در سطوح مختلف شتاب دهنده می باشند. مرجع مقداری این نمودارها برای قالبگیری GR100 و از آنها تنها بعنوان راهنماهای تقریبی و کلی می توان استفاده کرد. زمان انعقاد عملی هر رزین در درجه حرارت‌های مختلف و مقادیر گوناگون شتابدهنده ممکن است حتی تا دو برابر مقادیر نشان داده شده باشد. زمان دقیق بستگی به ضخامت لایه دارد خواه، قالب از جنس فلز، چوب و یا GRP باشد. زمانی که کاتالیزور W یا کاتالیزور L مورد استفاده قرار می گیرند. عمر نگهداری چند دقیقه‌ای از زمان نشان داده شده کمتر خواهد بود و همچنین باید توجه داشت که هر چه زمان بین افزودن کاتالیزور و افزودن شتابدهنده طولانی تر باشد مقدار کمتری شتابدهنده مورد لزوم خواهد بود.
جدول 10ـ معادل‌های کاتالیزور و شتابدهنده
10 Kg 9 Kg 8 Kg 7 Kg 6 Kg 5 Kg 4 Kg 3 Kg 2 Kg 1 Kg وزن رزین
400 360 320 280 240 200 160 120 80 40 G خمیر کاتالیزور H 4%
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 Ml کاتالیزور مایع H 2%
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 Ml کاتالیزور L یا O 2%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Ml کاتالیزور L 1%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Ml شتابدهنده E 1%
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 Ml شتابدهنده E 2%
300 270 240 210 180 150 120 90 60 30 Ml شتابدهنده E 3%
400 360 320 280 240 200 160 120 80 40 Ml شتابدهنده E 4%
شکل 6ـ عمر نگهداری (در ظرف) یک رزین کراستیک با انعقاد سریع
شکل 7ـ نگهداری (در ظرف) یک رزین کراستیک با انعقاد متوسط
شکل 8ـ عمر نگهداری (در ظرف) یک رزین کراستیک با انعقاد آرام
فرمول بندی در استفاده از اسپری
بهنگام استفاده از اسپری دوبله باید رزین را به دو قسمت مساوی، هر کدام برای یک مخزن فشار تقسیم کرد. مقدار کاتالیزور محاسبه شده برای کلی مقدار رزین باید با نصف رزین مخلوط شده و شتابدهنده محاسبه شده برای کل مقدار رزین با نصف دیگر رزین مخلوط گردد. در نتیجه هر مخزن حاوی دو برابر مقدار عوامل لازم برای پروراندن بوده و در نتیجه موجب کاهش عمر نگهداری می شود. در صورت استفاده از وسیله تزریق، رزینی که از قبل به آن شتابدهنده افزوده شده بهمراه کاتالیزور مایع مناسب (از مخزن جداگانه) پمپ می شوند.
شکل 9ـ عمر نگهداری (در ظرف) یک رزین کراستیک پیش شتابی (دلداری شتابدهنده)
کلمات کلیدی :
