دانلود گزارش کارآموزی کارخانجات شیمی صنعت حقیقت

رشته شیمی کاربردی فایبرگلاس

مقدمه

ما درباره ماده ای بحث می کنیم که اصطلاحاً فایبرگلاس  نامیده می شود. که عبارتست از پلاستیک مسلح به پشم شیشه و یا پولی استر مسلح به پشم شیشه که در حقیقت اساس بهتری نیز برای این ماده می باشند (GRP).

GRP ماده ای است سبک، با دوام و بسیار سخت که می تواند در تولید فرآورده‌های گوناگون بکار رود. این ماده را می توان به اشکال مختلف از قبیل رنگی، کدر و نیمه شفاف، نازک یا ضخیم بکار گرفت.

امروز عملاً حدی برای اندازه محصولات تولیدی از GRP وجود ندارد و برای مثال تا کنون قطعاتی به طول 60 متر برای کشتی ساخته شده است .

GRP ماده ای بی نظیر در میان مواد ساختمانی است که عملاً توسط سازنده آن شکل می گیرد. این شکل گیری می تواند در پوشش بام، مخازن شیمیایی، لوله ها ، سیلوها، ساختمانها و بدنه وسائط نقلیه یا قایق ها مورد استفاده قرار گیرد و در این مسیر سازنده از ترکیبات پیش ساخته استفاده نمی کند بلکه خود مواد را در محل می سازد.

GRP چیست: GRP ترکیبی است از زرین قابل ارتجاع و بادوام با پشم شیشه بسیار سخت زرین تشکیل و پسنده اصلی و معمولاً یک زرین پولی استر است. این زرین بهنگام بکارگیری حالت چسبنده دارد که وقتی به شکل صحیح مورد استفاده قرار گیرد به ماده ای جامه و سخت تبدیل می گردد که در ریخته گری و تولید فرآورده‌هایی از قبیل دکمه و غیره بکار گرفته می شود. و اما همانطوریکه سیمان را می توان به میله‌های آهنی مسلح که در زرین‌های پولی استر را نیز می توان به پشم شیشه مسلح نمود تا GRP بدست آید و این درست کاری است که سازنده فایبر گلاس انجام می دهد. و از یک قالب سطحی استفاده کرده و با قراردادن لویه‌های پشم شیشه و زرین مایع، ضخامت لازم را بدست می آورند و یا اشکال دیگری از قالبگیری را انجام می دهد و بهمین ترتیب پس از جداسازی محصول از قالب میتوان تعداد زیادی در بخشهای مختلف GRP با خانواده پلاستیک مورد بررسی قرار می گیرد و همچنین تکنیک ها و مسائل تولید GRP مورد بحث قرار می‌گیرد.

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 زرین‌ های 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.

پلاستيك‌هاي بسيار محكم را مي توان با مسلح نمودن زرين به لويه‌هاي كاغذ يا پارچه توليد نمود كه براي نمونه كاربرد بسيار زيادي در ساخت عايق‌هاي الكتريكي و ورقه‌هاي تزئيني دارد. اگر چه در حقيقت اين پلاستيك ها مسلح هستند ولي اصطلاح پلاستيك مسلح هيچگاه براي چنين موادي بكار نمي رود بلكه پلاستيك مسلح تنها به پلاستيكي اطلاق مي شود كه با پشم شيشه مسلح شده باشد. در حقيقت اكثر پلاستيك‌هاي مسلح حاوي زرين پولي استر به پشم شيشه مي باشند و به اختصار GRP ، FRP و يا تنها RP ناميده مي شوند.

جدول 1ـ مقايسه خواص پلاستيكهاي مسلح (فايبرگلاس) با مواد ديگر.

جدول 2ـ اشتقاق تركيباتي كه در توليد يك زرين پولي استر نمونه مورد استفاده قرار مي گيرد.

پشم شيشه

پشم شيشه از كشش و سرد كردن سريع شيشه فراب ساخته مي شود. اين ماده از حدود 1500 سال قبل از ميلاد يعني از زمان سلسله هيجدهم مصر شناخته شده بوده است ولي تاريخچه پشم شيشه با استحكام و ظرافت موجود براي استفاده در پلاستيك‌هاي مسلح بطور تجارتي به دهه 1930 بر مي گردد.

به طور كلي دو نوع پشم شيشه وجود دارد. نوع رشته‌هاي زبر پشم شيشه كه به طور وسيع در ايزولاسيون حرارت بكار مي رود. اين نوع از پشم شيشه عموماً براي توليد پلاستيك مسلح مناسب نيست. نوع ديگر از رشته‌هاي پيوسته اي تشكيل مي شوند كه بلافاصله پس از كشش دسته شده و بصورت شيشه بافته يا تابيده در مي آيند.

پشم شيشه يكي از مستحكمترين مواد است بشكلي كه نيروي كشش يك رشته تازه آن (به قطر 10ـ9 ميكرون) حدود Gpa 3.5 مي باشد و از مواد خاص ساخته مي شود كه دسترسي به آنها بسيار آسان است، قابل احتراق نبوده و از نظر شيميايي مقاوم مي باشد. بنابراين پشم شيشه ماده ايده: براي مسلح كردن پلاستيك ها دست ولي در گذشته نمي توانست به آساني مورد استفاده قرار گيرد. اما با اين وجود براي مسلح كردن انواع قديمي تر رزين از قبيل PF بكار مي رفت ولي به خاطر تصاعد گازهاي جنبي و بخار در طي مراحل پروراندن مي‌بايست اين كار تحت فشار بسيار زياد انجام گيرد كه اين خود باعث آسيب مكانيكي و از دست دادن استحكام آن مي باشد. به محض اينكه رزين‌هايي آميزي جهت مسلح كردن پلاستيك بكار گرفته شد و اين آغازي بود بر صنعت نوين فايبرگلاس (GRP) رزين‌هايي از اين نوع براي اولين بار در دهه 1940 توليد شد كه در حقيقت پدر رزين‌هاي پولي استر زمان‌ها مي باشند.

پشم كربن

پشم كربن نيز ماده ديگري است كه براي مسلح كردن بكار مي رود، در مقايسه با پلاستيك مسلح جديدتر بوده و مي توان آنرا يكي از پيشرفت‌هاي مهم در اين زمينه قلمداد كرد.

پشم كربن خود ماده جديدي نيست و حدود يكصد سال پيش ژوزف سوان و توماس اويسون از آن بعنوان تار در لامپ‌هاي الكتريكي استفاده كردند. البته آن تارها به نسبت تارهاي كربن قوي كه امروزه مورد استفاده قرار مي گيرند بسيار ضعيف تر بودند و از كربن سازي فايبرهاي سلولز غليظ، پنبه، علف و بامبو ساخته مي شدند. در سال 1963 فايبرهاي بلند كربن با استحكام و سختي استثنايي بوجود آمدند به اين شكل كه مؤسسه هواپيمائي سلطنتي فارن بورو موفق به يافتن روشي براي توليد فايبرهاي كريستالي شد. فايبر كربن بطور كلي استحكام و برتري بسياري بر پشم شيشه دارد و اگر چه در حال حاضر گران دست ولي مطمئناً به پيشرفت‌هاي بيشتري در زمينه توليد پلاستيك‌هاي مسلح در كاربردهاي خاص آن مثلاً در ساخت هواپيما و لوازم ورزشي و از اين قبيل منجر خواهد شد.

رزين‌هاي پلي استر

رزين‌هاي كراستيك رزين‌هاي پولي استر اشباع نشده هستند، بدين معني كه اين رزين‌هاي قادرند كه از حالت مايع با پروراندن در شرايط مناسب به حالت جامه درآيند و بنابراين از پلي استرهاي اشباع شده مانند تريلين كه نمي توانند به اين شكل پرورانده شده متمايز مي گردند. و معمولاً منظور از رزين پولي استر يا تنها پلي استر، رزين‌هاي پولي استر اشباع نشده است.

رزين‌هاي كراستيك اكثراً به صورت مايع مي باشند و شامل يك محلول پولي استريك ضومر كه معمولاً استيرن دست هستند. استيرن در پروراندن رزين از حالت مايع به جامه با پيوند عرضي زنجيره‌هاي ملكولي پولي استر و بدون ايجاد تركيبات جنبي نقش بسيار حياتي ايفا مي كند.

و بنابراين مي توانند بدون استفاده از فشار قالبگيري شوند. زنجيره مولكولي پولي استر مي تواند به شكل زير نشان داده شود.

A_B_A_B_A_B_

اضافه نمودن استيرن ـ Sـ و در حضور كاتاليزور و شتاب دهنده ، استيرن زنجيره‌هاي پولي مر را پيوند عرضي داده تشكيل شبكه بسيار پيچيده سه بعدي

و بدين ترتيب عمل پروراندن رزين پولي استر صورت مي گيرد. اين ماده از نظر شيميايي مقاوم بوده معمولاً جامد و سخت است. پيوند عرضي يا عمل پروراندن را اصطلاحاً پولي مريزاسيون مي نامند.

اين يك واكنش يكطرفه (غير قابل برگشت) شيميايي مي باشد.

جدول 3ـ خواص نمونه رزين پولي استر قالبگيري شده بدون ماده پركننده

جدول 4ـ خواص فيزيكي نمونه GRP با انواع گوناگون پشم شيشه

جدول 5ـ توليد پشم شيشه

موارد استفاده

رزين‌هاي پولي استر كراستيك موارد استفاده فراواني دارند بعضي از انواع آنها براي ساخت قايق‌هاي GRP اتاق كاميون پوشش بام، مخزن‌ها، ساختمان‌ها و غيره بكار مي‌روند.

رزين‌هاي پولي استر كراستيك بدون رابطه با پشم شيشه موارد استفاده مهم ديگر براي كف سازي سخت و مقاوم از نظر شيميايي مورد استفاده قرار مي‌گيردند. تعداد زيادي نيز براي ريختن دكمه‌ها خصوصاً دكمه‌هاي صدفي پيراهن‌، روكش سطح ديوار يا مبلمان چوبي، درزگيري لوله‌هاي فاضلاب (سفالي) و از اين قبيل بكار مي روند. بعضي ديگر از رزين‌هاي كراستيك براي تعمير بدنه موتور بعنوان تركيبات مسدود كننده و برخي پودرهاي رزين‌هاي خاص جهت ايجاد پيوند در حصيرهاي پشم شيشه و نيز براي روكش كردن وسائل الكتريكي با بكارگيري تكنيك بسترسيال مورد استفاده قرار مي گيرند. يكي ديگر از موارد كاربرد جالب رزين‌هاي كراستيك بعنوان ملاط پولي استر براي اتصال و پيوند پايه‌ها و ستون‌هاي سيماني مي باشد. تعداد رزين‌هاي پلي استر بسيار زياد است و با وجود چنين محدوده وسيعي از رزين‌هاي تراستيك صحبت كردن در جزئيات تمامي آنها در اينجا كاري غير ممكن بنظر مي رسد.

بخش دوم

انعقاد و سخت شدن

عمر نگهداري:

رزين‌هاي پولي استر مايعاتي ناپايدار هستند و پس از نگهداري براي مدت چند ماه يا سال حتي در درجه حرارت معمولي منعقد شده و به صورت ماده ژلاتيني در مي‌آيند. اين مدت زمان عمر نگهداري ناميده شده و رزين‌هاي مختلف متفاوت است. اگر درجه حرارت بيشت از 25 درجه سانتيگراد و يا رزين در ظروف شيشه‌اي و در معرض نور قرار داشته باشد عمر نگهداري آن به مقدار قابل توجهي كاهش مي يابد.

عمر نگهداري رزين‌هاي كراستيك در دماي 20 درجه و در محيط تاريك دست كم 6 ماده است ولي در بعضي موارد اين مدت زمان به يكسال هم مي‌رسد. عمر نگهداري رزين‌هاي رنگي سه ماده است.

كاتاليزور شتابدهنده

به منظور توليد يك فرآورده قالبي و يا لويه‌اي رزين پولي استر بايد پرورانده شود، اين اصطلاحي است كه براي تمام مراحل انتعقاد سخت شدن بكار مي رود و براي اين كار ميتوان از يك كاتاليزور بهمراه حرارت و يا از يك كاتاليزور و يك شتابدهنده در درجه حرارت معمولي استفاده كرد.

كاتاليزورهايي كه در رابطه به رزين‌هاي پولي استر بكار مي روند معمولاً پراكسيدهاي آلي هستند.

كاتاليزورهاي خالص از نظر شيميايي ناپايدار هستند و تجزيه انفجاري ميشوند بنابراين بصورت خمير يا مايع پراكنده در ماده نرم كننده (پلاستيك) و يا بصورت پودر در يك ماده پر كننده خنثي بكار گرفته مي شوند.

بسياري از تركيبات شيميائي مي توانند نقش شتابدهنده را ايفا كنند و امكان پروراندن رزين حاوي كاتاليزور را بدون استفاده از حرارت بدهند برخي از شتابدهنده‌ها مانند تركيباب چهارگانه آمونيوم ، نمك‌هاي واناديوم، قلع يا زيركونيوم موارد استفاده خاص و محدودي دارند ولي مهمترين شتابدهنده‌ها آنهايي هستند كه از صابون كوبالت مانند شتابدهنده E و يا از آمين نوع سوم مانند شتابدهنده D مشتق ميشوند.

براي بدست آوردن رزين پروارنده شده نهائي و با خواص مطلوب لازم است كه نوع كاتاليزور و مقادير آنها بطور صحيح انتخاب شود فرمول‌هاي توصيه شده در اينجا نتيجه سال‌ها تحقيق جامع در اين زمينه است و اگر به طرق صحيح بكار گرفته شوند ضامن حداكثر استحكام، دوام، مقاومت شيميايي و پايداري خواهند بود. كاتاليزور شتابدهنده هرگز نبايد مستقيماً با هم مخلوط شوند زيرا واكنش ممكن است انفجار ايجاد كند.

رزين‌هاي پيش شتابي

بسياري از رزين‌هاي كراستيك مي توانند از قبل داراي سيستم كنترل شده شتاب دهندگي شوند و براي بدست آوردن مناسب ترين خصوصيات انعقاد و سخت شدن كافي است. رزين‌هاي پيش شتابي كراستيك با پسوند A يا PA بدنبال شماره نوع رزين مشخص مي گردند.

مانند: Crystic 489 PA

واكنش‌هاي پرواندن

جريان پروراندن رزين پولي استر به محض افزودن كاتاليزور مناسب آغاز مي گردد. سرعت واكنش بستگي به رزين و فعاليت كاتاليزور دارد. بدون اضافه كردن شتابدهنده، حرارت و يا اشعه مافوق بنفش عمر نگهداري رزين چند ساعت و گاهي چند روز خواهد بود. اين سرعت پروراندن رزين براي منظورهاي عملي بسيار كم است و بهمين جهت براس سرعت بخشيدن به واكنش در دماي معمولي از شتابدهنده استفاده ميشود. شتابدهنده زمان انعقاد و سخت شدن را كنترل مي كند. در بسياري از موارد محدود بودن عمر نگهداري رزين بهمراه با كاتاليزور ايجاد اشكال مي كند بهمين جهت توصيه مي شود كه قبل از همه مقدار لازم شتابدهنده به رزين افزوده گردد زيرا اين عمل باعث قابل استفاده ماندن رزين براي روزها و حتي هفته‌ها مي گردد. در مواقع لازم مي توان به مقدار كمي از اين مخلوط، كاتاليزور اضافه نموده و آنرا مورد استفاده قرار داد. براي اين روش كاتاليزورهاي مايع معمولاً بيشتر مناسب هستند. واكنش‌هاي رزين گرما را بوده و در فرآورده‌هاي لويه اي اين افزايش دما به مراتب كمتر است. اين گرما حتي در زماني كه رزين بهمراه كاتاليزور و به كمك حرارت پرورانده ميشود و نيز ايجاد مي گردد. گرمازائي توليد يك فرآورده قالبي در شكل 1 بطور نمونه نشان داده شده است.

در واكنش پروراندن رزين سه مرحله جداگانه وجود دارد.

از زمان انعقاد، اين زمان از هنگام اضافه كردن شتابدهنده تا تبديل رزين به يك ماده نرم ژلاتيني مي باشد.

زمان سخت شدن: اين زمان از هنگام ايجاد ماده ژلاتيني تا نقطه‌اي است كه رزين به اندازه اي سخت شده است كه مي توان آنرا از قالب جدا كرد.

3 زمان رسيدن : مدت اين زمان ممكن است چند ساعت، چند روز و حتي چند هفته بسته به نوع رزين و سيستم پروراندن آن باشد و مدت زماني است كه رزين به سختي كامل، مقاومت شيميايي و پايداري خود دست مي يابد. اين عمل در درجه حرارت معمولي انجام مي شود و نيز مي توان با پروراندن ثانويه به آن سرعت بخشيد.

در صورت امكان در كاربردهاي بحراني بهتر است كه براي رسيدن فرآورده آنرا دست كم به مدت 24 ساعت قبل از پروراندن ثانوره در حرارت معمولي نگهداشت مخصوصاً اگر دماي پروراندن ثانويه بالاي 50 درجه باشد.

كيفيت و خواص رزين با پروراندن ثانويه بهبود بيشتري مي يابد. جدول 6 نشان دهنده كاهش جذب آب در نتيجه بهبود در عمل پروراندن در فاصله زمان هاي متفاوت پس از انعقاد مي باشد. در مواردي كه فرآورده بايد حداكثر مقاومت در برابر حرارت را داشته باشد لازم است كه پروراندن ثانويه ترجيحاً با افزايش درجه حرارت تا دماي عمل انجام گيرد.

شكل 1ـ گرمازائي در قالبگيري يك رزين كراستيك نمونه (100 گرم بدون ماده پر كننده)

شكل 2ـ درجه حرارت و زمان پروراندن ثانويه توصيه شده را نشان مي دهد.

جدول 6ـ تأثير مرور زمان بين انعقاد و پروراندن ثانويه جذب آب

پروراندن گرم

پلي استر اغلب بصورت خمير يا ورق براي قالبگيري گرم مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اطلاعات كامل درباره روش‌هاي قالبگيري انطباقي در بخش 5 آمده است:

فرمول مواد خميري يا ورقي قالبگيري پيچيده است و براي پروراندن معمولاً از پربنزوات بوتيل نوع سوم پركتال استفاده ميشود.

بعلت قيمت زياد پرس‌هاي فشار و ابزار آلات مخصوص جهت قالبگيري اين مواد اين روش تنها در مواردي كه توليد انبوه بوده و لازم است كه فرآورده بطور سريع پرورانده شود مناسب مي باشد. براي قالبگيري گرم ساده ميتوان از پودر كاتاليزور B استفاده كرد كه حاوي 50% پراكسيد بنزوئيل كه ماده‌اي پايدار است مي باشد فرمول‌هاي ساخت بايد %2 پورد كاتاليزور B مصرف شود و پيش از آنكه رزين پرورانده شود بايد اطمينان حاصل كرد كه كاتاليزور B كاملاً در رزين پراكنده و با آن مخلوط شده است. عمر نگهداري اغلب رزين‌هاي حاوي پودر كاتاليزور B دماي اتاق حدود يك هفته است رزين بايد در دماي فرآورده و نوع رزين استفاده شده و ظرفيت واردي قالب ها دارد. حرارت يا زمان ناكافي موجب مي شود كه عمل پروراندن بطور كامل انجام نگيرد و اگر چه رزين نمي تواند بيش از اندازه پرورانده شود ولي درجه حرارت بايد زير 140 درجه نگهداشته شود، تأثير دماي قالبگيري روي زمان سخت شدن رزين بطور نمونه در شكل 3 آمده است.

شكل 3ـ پروراندن گرم يك رزين كراستيك نمونه حاوي 2% پودر كاتاليزو ر B

عمل پرواندن نبايد در دماي زير 15 درجه انجام گيرد، چون باعث ميشود كه پروراندن بصورت كامل انجام نگيرد بهنگام توليد فرآورده‌هاي لايه اي با استفاده از پشم شيشه دست كم بايد 1% شتابدهنده E هميشه مورد استفاده قرار گيرد. اگر چه در بعضي موارد از قبيل قالبگيري سنگين ممكن است مقادير كمتري مورد لزوم باشد.

جدول شماره 7 نشان دهنده افزايش در سختي باركول نسبت به زمان با استفاده از بعضي از اين كاتاليزورها بهمراه كراستيك 196 و 4% شتابدهنده E ميباشد.

جدول شماره 8 نشاندهنده كاتاليزور بكار گرفته شده مي باشد و سازنده را قادر به انتخاب مناسب ترين كاتاليزو براي موارد خاص مي نمايد (همچنين به جدول 9 مراجعه شود) .

درجات مختلف MEKP در جدول 8 امكان انتخال مناسب ترين خصوصيات لازم براي يك كار مشخص بهنگامي كه همراه با شتابدهنده E مورد استفاده قرار مي گيرند را به ما مي دهند.

بهنگام استفاده از رزين‌هاي پيش شتابي نكته بسيار مهم اين است كه بايد كاتاليزور را به كار برد كه مناسب با رزين باشد و اين معمولاً درجه راكتيوتيه متوسط كاتاليزور خواهد بود.

MEKP بار اكتيويته يا فعاليت شيميايي متوسط، كاتاليزور M بهترين ثبات را در ميان انواع موجود دارد اما همانند تمام پراكسيدهاي مايع بسته به شرايط نگهداري نيروي آن به آرامي كاهش مي يابد بنابراين كاتاليزور هميشه بايد تازه باشد.

خصوصيات MEKP پس از يك زمان نگهداري طولاني ممكن است كاملاً عوض شود. MEKP با راكتيويته كم، كاتاليزور O نبايد در دماي زير 15 درجه مورد استفاده قرار گيرد.

عمل پروراندن سرد را ميتوان با بكارگيري حرارت معتدل مستقيماً در رابطه با فرآورده و يا از طريق قالب سرعت بخشيد. درجه حرارت پيش از انعقاد نبايد از 35 درجه تجاوز كند ولي زماني كه رزين خود را گرفت مي توان درجه حرارت را تا 60 درجه افزايش داد. اين عمل باعث تسريع در كار پروراندن ميشود.

جدول 7ـ تأثير كاتاليزور بر زمان سخت شدن كراستيك 198 حاوي 4% شتابدهنده E در حرارت 20 C درجه سختي باركول (مدل 1ـ934ـGYZJ )

زمان پس از انعقاد ـ ساعت

جداسازي قالب هنگامي امكان پذير است كه سختي باركول حدود 15 مي باشد.

جدول 8ـ كاتاليزورهاي مصرفي در پروراندن سرد كه بايد به همراه 4ـ 1% شتابدهنده E بكار گرفته شود.

فرمول سازي براي سخت شدن سريع:

عمل پروراندن را مي توان با استفاده از سيستم مخلوط شتابدهنده صابون كوبالت و آمين نوع سوم بشكل قابل تجهي سرعت بخشيد. اين روش زمان جدا شدن قالب را تسريع مي كند و در مواردي بكار مي رود كه دكلره شدن (رنگ روي) در نتيجه حضور آمين مسئله‌اي نباشد.

فرمول:

رزين gr100

كاتاليزور gr2

شتابدهنده gr0.5

شتابدهنده gr1_4

افزودن شتابدهنده D تأثيري در پايداري رزين همراه با كاتاليزور ندارد و زمان انعقاد را مي توان با افزايش شتابدهنده E كنترل كرد.

سيستم ديگر پروراندن سرد

براي پروراندن بسيار سريع مي توان از 2% پودر كاتاليزور B و 4ـ2% شتابدهنده D استفاده كرد و از اين روش معمولاً در مواردي استفاده مي شود كه خواص فيزيكي مطلوب مورد نظر نيست.

شتابدهنده D يك آمين نوع سوم است و از آن براي سخت گرداني سريع استفاده مي شود مثلاً مواد پر كننده، قطعات يدكي اضطراري و نيز در مواقعي كه پروراندن سريع و عمر نگهداري زياد مخلوط رزين و كاتاليزور اهميت دارد.

عوامل مؤثر در زمان انعقاد

عوامل زير در زمان انعقاد رزين كراستيك و در نتيجه حالت نهائي پروراندن آن مؤثر مي باشند.

مقدار كاتاليزور: هر چه مقدار مصرفي كاتاليزور و كمتر باشد زمان انعقاد بيشتر خواهد بود. مقدار ناكافي كاتاليزور باعث پرورش نارس رزين مي گردد.

مقدار شتابدهنده: هر چه مقدار شتابدهنده كمتر باشد زمان انعقاد بيشتر خواهد بود. زماني كه مقدار شتابدهنده براي فعال سازي كاتاليزور ناكافي باشد ممكن است كه رزين بطور كامل پرورده نشده و يا بسيار بلندي سخت شود.

دماي محيط: هر چه دمال محيط كمتر باشد زمان انعقاد بيشتر خواهد بود. دماي محيط زير 15 درجه ممكن است به پرورش نارس منجر شود.

حجم رزين: هر چه حجم رزين بيشتر باشد زمان انعقاد كوتاهتر خواهد بود مثلاً 25 ميلميتر مكعب رزين مصرفي در قالب ريزي سريع تر از 20 ميليمتر مكعب رزين مصرف شده بصورت لويه اي، منعقد ميشود در حالي كه فرمول هر دو يكي است.

افت منومر بوسيله تبخير: لازم است كه به اندازه كافي مونومر جهت پولي مريزاسيون كافي وجود داشته باشد. زماني كه ميخواهيم از رزين در كاربردهاي لويه اي براي سطوح بزرگ استفاده كنيم توصيه مي شود كه انتعقاد رزين سريع انجام گيرد.

انتخاب مواد پركننده : (در صورت استفاده)، اكثر مواد پر كننده زمان انعطاف را طولاني مي كنند.

مقدار مواد رنگي: بعضي از مواد رنگي زمان انعقاد را زياد مي كنند در صورتي كه بعضي ديگر آن را كوتاه مي نمايند. بنابراين تأثير مواد رنگي (بخصوص رنگ دانه‌هاي نامناسب) بايد قبل از مصرف كاملاً مشخص گردد.

حد فاصل ميان افزودن كاتاليزور شتابدهنده: هر چه مدت نگهداري رزين همراه با كاتاليزور زيادتر باشد زمان انعقاد كوتاهتر خواهد بود.

وجود مواد بازدارنده: اينها موادي هستند كه مقدار كمي از آنها كافيست تا عمل پلي مريزاسيون را دچار اشكال كنند و از پرورده شدن كامل جلوگيري نمايند.

متداولترين اين بازدارنده‌ها فنل‌ها، گرد رزين فنل فرم آلوئيد، گوگرد، لاستيك، مس و نمك‌هاي آن و اكثر اشكال دوده و فنافل مي باشند.

جدول 9ـ فرمولهاي اساسي پروراندن سرد

شماره فرمول

مقدار كاتاليزور در هر مورد ثابت بوده و بستگي به نوع كاتاليزور مصرفي دارد يعني:

فرمول 7 پروراندن گرم

فرمول بندي

جدول شماره 9 خلاصه فرمول بندي جهت پروراندن سرد رزين‌هاي كراستيك را نشان مي دهد. در اين جدول هر فرمول شماره گذاري شده است. اعداد بر حسب نسبت وزني مي‌باشند.

مواد رنگي:

نبايد بيشتر از مقدار لازم براي بدست آوردن كدري يا عمق رنگ مطلوب از مواد رنگي استفاده شود. تا 10% وزني خمير رنگي پولي استر مناسب مي تواند مورد استفاده قرار گيرد و بسياري از رزين‌ها نيز به صورت آماده موجود در دسترس هستند.

مواد پركننده:

مواد پر كننده معدني، اولين باري كه در صنعت پلاستيك مسلح مورد استفاده قرار گرفتند اعتبار بسيار كمي بدست آوردند و اين بيشتر به خاطر استفاده از مواد سنگ آهك خام بود اين پر كننده‌ها به مقدار زياد در ريختگري قالب‌ها و تنها به منظور كاهش هزينه مورد استفاده قرار مي گيرند بدون اينكه اين مواد باعث كاهش جدي در استحكام و مقاومت شيميايي شوند.

با اين وجود امروزه بسياري از پر كننده‌هاي معدني در دسترس هستند كه خصوصاً براي استفاده در قالبگيري GRP مناسب مي باشند. در حقيقت در زمان حاضر عقيده بر اين است كه صرفه جويي در هزينه در مقايسه با پيشرفت هر چه بيشتر خواص، در درجه دوم اهميت قرار دارد.

امروزه پر كننده‌هاي كربنات كلسيم خصوصاً انواع كريستالي آنها بطور گسترده در صنعت پلاستيك مسلح مورد استفاده قرار مي گيرند و توليد كنندگان بزرگ انواعي از آنها را در كاربردهاي بسياري توصيه مي كنند. پر كننده‌هاي ديگري نيز بهمراه پلي استر بكار گرفته مي شوند كه عبارتند از ذرات شيشه‌ با اندازه 5000Mmـ 20 آرد چوب در ساخت مبلمان پولي استر بكار گرفته مي شود. بعنوان يك قاعده كلي مقدار پر كننده بايد حتي الامكان كم باشد و اگر از پر كننده‌هاي درجه بندي شده استفاده مي شود نبايد بيشتر از 25% وزن رزين پركننده معدني بكار گرفته شود. در سطوح دكوراسيوني مي توان از مقدار زيادي مواد پر كننده زبر استفاده كرد مشروط بر اينكه PH آن بيشتر از 8.5 نباشد.

مواد نرم كننده (پلاستيك‌ها)

در برخي از موارد استفاده خصوصاً در توليد استاپرها و در صنايع الكتريكي لازم است به منظور افزايش سختي و خاصيت ارتجاع هم زمان با كاهش شكنندگي در يك رزين استاندارد، از رزين‌هاي نرم كننده استفاده مي شود. كراستيك 586 كه يك رزين پولي است نرم كننده انعطاف پذير است. مخصوصاً به شكلي ساخته شده است كه مي تواند، با هر رزين عادي مورد استفاده قرار گيرد در حاليكه افزودن كراستيك 586 سختي و خاصيت ارتجاع را بالا مي برد ولي تأثير معكوس روي مقاومت شيميايي و خواص ديگر مي گذارد (شكل 5). بنابراين ضروري است كه هر كاربرد دقيقاً مورد بررسي قرار گيرد و مشخص شود كه كاهش در اين خواص تا چه حد مي تواند بهبود در خواص ديگر را توجيه كند.

شكل 5ـ تأثير اضافه كردن كراستيك 586 به يك رزين معمولي

مخلوط كردن :

تمام مواد به كار گرفته شده بايد كاملاً در رزين پراكنده و با آن مخلوط شوند چون عدم اختلاط كافي ممكن است به قالبگيري ناقص منجر شود. چگونگي مخلوط كردن كاتاليزور و روشتاب دهنده بستگي به كاربرد خاص و سيستم پروراندن دارد. جدول شماره 10 نشان دهنده مقدار مناسب كاتاليزور و شتابدهنده براي مقادير مختلف رزين مي باشد.

تحت هيچ شرايطي نبايد كاتاليزور و شتابدهنده مستقيماً با يكديگر مخلوط شود

كنترل انعقاد

زمان انعقاد بايد با تغيير مقدار شتابدهنده E ـ و نه با تغيير مقدار كاتاليزور ـ كنترل شود رزين‌هاي كه از قبل حاوي شتابدهنده‌اند ممكن است يك كاتاليزور با فعاليت پائين مرود لزوم باشد. شكل هاي 8ـ6 نشاندهنده عمر نگهداري رزين‌هاي كراستيك گوناگون همراه با كاتاليزور دردهاي مختلف و در سطوح مختلف شتاب دهنده مي باشند. مرجع مقداري اين نمودارها براي قالبگيري GR100 و از آنها تنها بعنوان راهنماهاي تقريبي و كلي مي توان استفاده كرد. زمان انعقاد عملي هر رزين در درجه حرارت‌هاي مختلف و مقادير گوناگون شتابدهنده ممكن است حتي تا دو برابر مقادير نشان داده شده باشد. زمان دقيق بستگي به ضخامت لايه دارد خواه، قالب از جنس فلز، چوب و يا GRP باشد. زماني كه كاتاليزور W يا كاتاليزور L مورد استفاده قرار مي گيرند. عمر نگهداري چند دقيقه‌اي از زمان نشان داده شده كمتر خواهد بود و همچنين بايد توجه داشت كه هر چه زمان بين افزودن كاتاليزور و افزودن شتابدهنده طولاني تر باشد مقدار كمتري شتابدهنده مورد لزوم خواهد بود.

جدول 10ـ معادل‌هاي كاتاليزور و شتابدهنده

شكل 6ـ عمر نگهداري (در ظرف) يك رزين كراستيك با انعقاد سريع

شكل 7ـ نگهداري (در ظرف) يك رزين كراستيك با انعقاد متوسط

شكل 8ـ عمر نگهداري (در ظرف) يك رزين كراستيك با انعقاد آرام

فرمول بندي در استفاده از اسپري

بهنگام استفاده از اسپري دوبله بايد رزين را به دو قسمت مساوي، هر كدام براي يك مخزن فشار تقسيم كرد. مقدار كاتاليزور محاسبه شده براي كلي مقدار رزين بايد با نصف رزين مخلوط شده و شتابدهنده محاسبه شده براي كل مقدار رزين با نصف ديگر رزين مخلوط گردد. در نتيجه هر مخزن حاوي دو برابر مقدار عوامل لازم براي پروراندن بوده و در نتيجه موجب كاهش عمر نگهداري مي شود. در صورت استفاده از وسيله تزريق، رزيني كه از قبل به آن شتابدهنده افزوده شده بهمراه كاتاليزور مايع مناسب (از مخزن جداگانه) پمپ مي شوند.

شكل 9ـ عمر نگهداري (در ظرف) يك رزين كراستيك پيش شتابي (دلداري شتابدهنده)

بخش سوم

رزين كراستيك غير مسلح

در ابتدا رزين‌هاي پولي استر براي روكش كردن سطوح و ريختگري بوجود آمدند و تا دهه 1940 در آن از پشم شيشه استفاده نميشد. اگر چه بيتشر متن اين پايان نامه درباره كاربرد رزين‌هاي كراستيك در رابطه با پلاستيك‌هاي مسلح مي باشد ولي موارد استفاده بسيار ديگري نيز دارند كه بعضي از آنها از نظر اقتصادي از اهميت ويژه‌اي برخوردارند. در اينجا به خلاصه‌اي از اين كاربردها اشاره ميشود.

مواد پركننده

تركيبات پركننده پوليتري به شكل گسترده در تعميرات بدنه موتورها، تعمير قالب‌هاي پلاستيك مسلح و بسياري ديگر از تعميرات شخصي كه سرعت تكميلي در آن اهميت دارد بكار مي روند. اين تركيبات مخلوطي از رزين‌هاي پولي استر و پركننده‌ها هستند و خواص اصلي آنها سهولت مصرف، پرورش سريع و عمر نگهداري طولاني مي باشد بسياري از رزين‌هاي كراستيك به شكلي طراحي شده اند كه بتوانند با سيستم‌هاي كاتاليزوري مختلف و انواع پر كننده بكار گرفته شوند.

خاصيت انعطاف پذيري در تركيبات پر ورده شده از اين نظر حائز اهميت است كه آميزش صحيح و امكان پرداخت و خصوصيات صيقلل كاري را تضمين مي‌نمايد.

ماده اي بنام كراستيك استاپر نيز وجود دارد كه شامل باز استاپر و پودر استاپر مي باشد و هنگامي كه اينها به نسبت هاي توصيه شده با هم مخلوط شوند بتونه حاصله در درجه حرارت معمولي (دماي اتاق) پرورده مي گردد كراستيك استاپر را به خوبي مي توان ماله كشي كرد و به سرعت پرورده مي‌شود. ماده سخت حاصل را مي توان بطور مكانيكي سنباده كاري كرد.

روكش كردن سطوح

رزين‌هاي پولي استر بطور وسيع در روكش كردن چوب مصرفي در مبلمان بكار مي روند. و در اين رابطه روش هاي مختلف پرداخت سطح بكار گرفته مي شوند. كراستيك 196 از نظر ظاهر و دوام نتايج بسيار خاص مي دهد.

دكمه ريزي

در عمل تمام دكمه هاي صرفي پيراهن ها، بلوزها و بسياري دكمه هاي ديگر از رزين هاي پولي استر ساخته مي شوند. هيچ، ماده پلاستيكي ديگري نمي تواند مورد استفاده قرار گيرد كه هم از نظر اقتصادي بصرفه بوده و هم در برابر شستن و اطو كردن هاي مكرر، مقاوم باشد.

در اين رابطه روشهاي متعددي وجود دارند كه آنها در مواردي بسيار جزئي با هم متفاوتند. رزين را مي توان با استفاده از اسانس مرواريد مصنوعي و يا طبيعي بصورت رنگي درآورد و براي اطمينان از داشتن رنگ صحيح از قله‌‌هاي مختلف مربوط بهره گيري كرد. ريختن ورقه ها، در بين دو سطح شيشه‌اي و يا معمولاً ، بيشتر به كمك شبكه مخصوص ريختگري گريز از مركز كه براي منظور طراحي شده است انجام مي گيرد. دكمه‌ها قبل از اينكه كاملاً پرورده شوند از ورقه جدا مي شوند و گاهي اوقات دكمه ها در ورقه متد شده و سپس پوليش مي گردند.

متد ديگر كه در توليد دكمه هاي ساده، از قبيل دكمه هائي كه در كت و شلوار بكار مي رود به اين شكل است كه رزين را در تيوب اي (لوله اي) پولي اورتان مي ريزند. پس از خارج كردن، آنرا به ضخامت هاي لازم بريده و سپس سطح برش را پوليش مي كنند. دكمه هاي با شكل لاك پشتي، دو يا بيشتر رزين هاي رنگي مورد استفاده قرار مي گيرند.