آرشیو مقالات

آرشیو مقالات

آخرین پیشرفت های پرکننده ­های خویشکار (functional) در آمیزه سازی/ بازار میلیارد دلاری

آخرین پیشرفت های پرکننده ­های خویشکار (functional) در آمیزه سازی/ بازار میلیارد دلاری

شنبه, 10 خرداد,1399

رتبه بندی این مطلب:
5/0

بسپار/ ایران پلیمر پرکننده­های خویشکار (functional) می­توانند کارایی بسپارها را ارتقاء داده، آمیزه ­سازها را قادر سازند حوزه­های کاربردی جدیدی را توسعه دهند. این مقاله، نگاهی به تعدادی از آخرین پیشرفت­ها داشته است.

انواع بسیار متنوعی از پرکننده­ های خویشکار- اعم از پرکننده­ های معدنی تا ساختارهای شیشه ­ای مهندسی- می­توانند به پلاستیک­ها افزوده شوند تا کارایی و کاربردها را در حوزه­ هایی که با مواد اصلاح نشده قابل دست­یابی نیستند، افزایش دهند. این بازار چند میلیارد دلاری روندی رو به رشد دارد و با این­که بعضی از پرکننده ­های خویشکار برای دهه­ها در یک یا چند شکل دیگر وجود داشته­اند، پیشرفت­های جدید در کاربرد و اصلاح و هم­چنین ظهور محصولات پرکننده جدید، هنوز هم با سرعت قابل توجهی رخ می­دهند.

یک کارشناس فنی که توجه زیادی روی این پیشرفت­ها داشته (و در تعداد بسیار زیادی از آن­ها مشارکت دارد) و در زمان­ های مختلف مشاور شرکت­های مهم تولیدکننده پرکننده­ های خویشکار مانند Minerals LKAB، Applied Minerals و Hybrid Plastics بوده است، یکی از حوزه ­های بسیار جالبی که مورد تاکید قرار می­دهد، پرکننده­ هایی با مقادیر کم کوارتز است.

پرکننده­ های معدنی رایج مانند کربنات کلسیم، تالک و میکا به ایجاد رفتگی (wear) حین فرایندکاری معروف هستند، اما این خود مواد معدنی نیستند که مشکل ایجاد می­کنند، زیرا نسبتا نرم هستند. ناخالصی­ های سخت مخصوصا کوارتز است که باعث رفتگی دستگاه می ­شود. به همین دلیل، مقادیر اندک کوارتز همیشه مطلوب می­باشد. با نگرانی­هایی که در ارتباط با اثرات زیان­آور احتمالی کوارتز موجود در پرکننده­ های معدنی بر سلامتی وجود دارد، توجهات فزاینده­ ای در سال­های اخیر روی پرکننده ­های معدنی حاوی کوارتز کم متمرکز شده است.

افزایش ناگهانی در تقاضای پرکننده­ های خویشکار وجود دارد و گونه­ های جدیدی به منظور برآوردن این نیاز به ظهور رسیده ­اند. به عنوان مثال شرکت Artic Minerals، از شرکت­های زیرمجموعه Kish، پرکننده­های پرشماری با مقادیر سیلیکای بلوری کمتر از 1/0 درصد تولید کرده است. این مواد شامل اکسید آهن DenzFlex و FiberFlex، یک لیف معدنی تولید شده با خواصی مشابه ولاستونیت (wollastonite) است. 

سولفات باریم پرکننده­ای استاندارد با چگالی زیاد است که برای کاهش و تعدیل لرزش­ها و ارتعاشات استفاده می­شد. حتی هنگامی که چگالی بیشتری مورد نیاز باشد، اکسیدهای آهن انتخاب می­شوند (چگالی سولفات باریم g/cm3 5/4-4 است در حالی که چگالی اکسید آهن خالص g/cm3 2/5 می­باشد). اکسید آهن سال­های زیادی توسط شرکت­های بزرگ خودروسازی مورد استفاده قرار می­گرفته، اما هزینه آن مانع پذیرش گسترده ­تر آن در کاربردهایی از قبیل ماشین­ لباس­شویی (شکل 1)، شده است. شرکت Artic Minerals امیدوار است که این موضوع با معرفی محصول DenzFlex، اکسید آهن سرخ Fe2O3 با خلوص زیاد، که در اوایل سال 2018 عرضه شده بود، تغییر کند.

اکسید آهن DenzFlex به عنوان محصولی بر پایه هماتیت و با خلوص زیاد توصیف شده و گفته شده است اساسا قیمت کمتری نسبت به اکسیدهای آهن رایج در حال فروش دارد و می­تواند با سولفات باریم رقابت کند. با رسانایی گرمایی W/(m.K) 1250، ممکن است کاربردی در تولید آمیزه­های رسانای گرمایی نیز پیدا کند. هم­چنین می­تواند پرتو ایکس، مهارکننده رادار و گرمایش ریزموج (microwave) را نیز فراهم کند.

 

الیاف ولاستونیت

در حال حاضر ولاستونیت پرکننده معدنی غالب در بازار است، اما مصرف ­کنندگان دنبال جایگزین­های دیگر هستند. شرکت Arctic Minerals انتظار دارد بتواند به زودی محصول جدید آزمایشی خود را که یک لیف معدنی اَریخت (amorphous) به نام FibraFlex است، نشان دهد. گفته می­شود که این محصول نسبت منظر بیشتر از ولاستونیت دارد (که به این معنی است که خواص مکانیکی برتری را ارایه می­دهد)، اما حاوی سیلیکای بلوری قابل­ تشخیص نیست. گفته می­شود که هدف اصلی به ­کارگیری آن به عنوان تقویت­کننده یا ایجاد مقاومت در برابر خراش در قطعات خودرویی پلی ­پروپیلن است.

هم­چنین شرکت Arctic خدمات آسیاب (milling) سفارشی و آمایش سطح ارایه می ­دهد. سطح پرکننده­ های معدنی اغلب با عوامل پراکنش­ (dispersants) یا تخریب­کننده­ها (spoiling) آمایش می­شود تا عملکرد بیشتری میسر شود. به طور مثال، عوامل پراکنش می­توانند به براقیت (gloss) بیشتر، مقاومت در برابر ضربه و افزایش طول در نقطه شکست کمک کنند، در حالی که این امکان را می­دهند که مقادیر پرکننده بیشتری نیز به یک بسپار با گرانروی مذاب مشخص اضافه شود. عوامل اتصال (Coupling) به حفظ خواص الکتریکی و مکانیکی مرطوب و در دمای زیاد مواد چندسازه (composite) کمک می­کنند. شرکت می­گوید گزینه ­های استاندارد در دسترس هستند اما تاکنون گزینه ­های متداول مقرون به صرفه کمی جهت آمایش سطح پیشنهاد شده است.

شرکت یک فرایند درون­خطی جدیدی که سطح جدیدی از انعطاف­ پذیری و مقرون به صرفه بودن را ارایه می­دهد، توسعه داده است. شرکت اکنون می­تواند افزودنی­ها و مواد معدنی را تا رسیدن به مشخصات معین آسیاب کند و سطح را تا اندازه­ای که نیاز است آمایش کند. هم­چنین برای تولید تالک و سایر پرکننده­های معدنی که حاوی مقادیر بسیار کم آب هستند، گزینه آسیاب با رطوبت کم پیشنهاد شده است. این مسئله خصوصا برای پلاستیک­های حساس مانند پلی­استرها و مواردی که رطوبت­گیری حین آمیزه­ کاری امکان­پذیر نیست، مهم است.

 

پیشرفت­ها در زمینه تالک

شرکت Huber Carbonate دیگر تولیدکننده پرکننده خویشکار است که پاسخگوی افزایش تقاضا برای افزودنی­هایی با مقادیر کم سیلیکای بلوری است. تعداد زیادی از انواع کربنات کلسیم صنعتی در سه منطقه راهبردی در آمریکا استخراج و تولید می­شوند: Marble Hill در ایالت جورجیا، Quincy در ایالت ایلینوی و Marble Falls در ایالت تگزاس. این شرکت، پرکننده Hubercarb W325 را که یک گونه آسیابی (ground) از CaCO3 معرفی کرده است

 

 

برگردان: مهندس سپیده آذرمگین

sepideh_azarmgin@yahoo.com


 

(ادامه دارد...)

 

متن کامل این مقاله را در شماره 211 ماهنامه بسپار که در نیمه اردیبهشت ماه منتشر شده است، بخوانید. 

 

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.

 

نوشتن یک نظر

افزودن نظر

x
دی ان ان