اخبارمقالات

اختصاصی بسپار/ نکات تنش‌زدایی برای پلیمرها (بخش دوم: بسپارهای نیمه بلوری)

بسپار / ایران پلیمر برای بسپارهای نیمه‌بلوری، تنش‌زدایی برای ایجاد درجه‌ای از بلورینگی انجام می‌شود که عملا با پارامترهای یک چرخه قالب‌گیری معمول حاصل نمی‌شود. در مورد تنظیم زمان و دمای تنش‌زدایی، برخی از نکات در این مقاله آورده شده است.

تنش‌زدایی بسپارهای اَریخت (آمورف) معمولا برای کاهش تنش داخلی قطعه تا کمتر از مقادیر قابل دستیابی در طی فرایند قالب‌گیری انجام می‌شود. با این‌حال، در بسپارهای نیمه‌بلوری هدف از تنش‌زدایی ایجاد درجه‌ای از بلورینگی است که عملا با پارامترهای یک چرخه قالب‌گیری معمول حاصل نمی‌شود.
هر بسپار نیمه بلوری قابلیت بلورینگی تا حد معینی را دارد که به ساختار شیمیایی زنجیر بسپار بستگی دارد. پلی‌اتیلن پرچگالی (HDPE) دارای زنجیری ساده و منعطف است که بلورینگی را تا درصد بسیار زیادی امکان‌پذیر می‌سازد، درحالی‌که ماده‌ای مانند پلی‌اتراترکتون (PEEK) حتی در شرایط فرایندی به دقت کنترل شده به درجه‌ی متوسطی از بلورینگی می‌رسد.
مقادیر بهینه بلورینگی، دامنه وسیعی از خواص را مانند استحکام، مدول، مقاومت در برابر خزش و خستگی و پایداری ابعادی را تقویت می‌کند. خاصیت آخری در کاربردهایی که رواداری بسیار کم باید در قطعاتی که در دماهای زیاد استفاده می‌شوند، حفظ شود، بسیار مهم است. بلورینگی با آهنگ سرمایش کنترل می‌شود و با آهنگ زیاد در طی فرایند ساخت رخ می‌دهد. برای دستیابی به آن‌چه که به عنوان درجه بهینه بلورینگی در نظر گرفته می‌شود، دمای قالب باید بیش از دمای گذار شیشه‌ای (Tg) بسپار باشد. این دما، حدی از تحرک مولکولی را ایجاد می‌کند تا امکان تشکیل بلورها فراهم شود.
بلورینگی فقط در محدوده دمایی کمتر از دمای ذوب بلور و بیش از دمای گذار شیشه‌ای رخ می‌دهد. پلی‌فنیلن سولفید (PPS) را به عنوان نمونه در نظر بگیرید. دمای ذوب این بسپار ۲۸۰ درجه سانتی‌گراد است، درحالی‌که دمای گذار شیشه‌ای تقریبا ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد دارد که از آزمون مکانیکی-دینامیکی تعیین شده است. بنابراین، راهنمای تنظیم دمای قالب برای اطمینان از بلورینگی مناسب، حداقل ۱۳۵ درجه سانتی‌گراد است. فرایندکارانی که به این محدوده دمایی توجه می‌کنند، معمولا دمای قالب را بین ۱۳۵ تا ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد انتخاب می‌کنند. اما حتی در صورت کنترل صحیح این پارامتر، آهنگ سرمایش نسبتا سریع در فراورش مذاب و مدت زمان محدودی که قطعه درون قالب می‌گذراند، دستیابی به ساختار بلوری تا حدود ۹۰ درصد از آن‌چه به لحاظ نظری قابل دستیابی است را محدود می‌کند.
می‌دانیم که آهنگ بلورینگی در تمام محدوده دمایی بین دمای ذوب و دمای گذار شیشه‌ای ثابت نیست. در بسیاری از بسپارها، بلورها با آهنگ بسیار سریع‌تری در دمای تقریبا وسط این دو دما تشکیل می‌شوند. بنابراین برای دستیابی به کارآمدترین آهنگ بلورینگی درPPS، از دمای قالب ۲۰۵ درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شود. این یک موضوع چالش‌برانگیز برای حفظ دمای قالب است و تفاوت در خصوصیات مکانیکی بین قطعه تولیدشده در دمای قالب بیشتر و تولیدشده در دمای قالب کمتر، نسبتا کم است. بنابراین، روش معمول استفاده از دمای قالب کمتر است.
با این‌حال، اگر قطعه قالب‌گیری شده نیاز به کارکرد در دمای ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد داشته باشد، قرار گرفتن در معرض این دمای کاربردی باعث بلورینگی بیشتر هنگام استفاده از محصول خواهد شد. می‌دانید که با بلورینه شدن مواد، آن‌ها دچار جمع‌شدگی می‌شوند. بنابراین، قطعه‌ای که در ابعاد مناسب قالب‌گیری شده و سپس در معرض دماهای کاربردی بسیار زیاد قرار می‌گیرد، ممکن است در حین استفاده تغییر ابعاد دهد. اگر این تغییر ابعادی، مشکل عملکردی را برای محصول ایجاد کند، لازم است قبل از استفاده، ابعاد قطعه را تثبیت کنید. این کار از طریق تنش‌زدایی انجام می‌شود.

 

برگردان: دکتر فاطمه خودکار
f.khodkar@gmail.com

 

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله  را در شماره ۲۱۷ ماهنامه بسپار که در اواسط آبان ماه منتشر شده است بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.

نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا