قسمت دوم اندازه‌گیری‌های افزودنی‌های ایجاد مقاومت به خراش
در حال حاضر در صنعت خودروسازی تست‌های مختلفی برای ارزیابی میزان مقاومت به خراش وجود دارد. تعدادی از تجهزات مربوط به این کار به شرح زیر است: خراش سنج Erichson، خراش‌سنج پنج انگشتی و آزمونگر سایش PSA. اصول اولیه تمامی روشهایی که میزان مقاومت به خراش سطح را مشخص می‌کنند یکسان است. یک مقدار مشخص از تنش مکانیکی به سطح وارد می‌شود و آسیب حاصل از آن اندازه‌گیری می‌شود که این بدان معناست که اگرچه اعداد مشاهده شده در تست‌های مختلف قابل مقایسه با یکدیگر نیستند اما نتایج برای مواد مختلف به طور نسبی مشابه هستند. در این تحقیق از آزمونگر خراش Erichson که در شکل 3 قابل مشاهده است استفاده شده است.
خراش‌سنج Erichson امکان ارزیابی مقاومت در برابر خراش را در بازه نیروی 5 تا 20 نیوتن میسر می‌سازد در این تست‌ها نیروی 5 و 10 نیوتن با سرعت 1000 میلی‌متر بر دقیقه اعمال می‌شود. این وسیله به واسطه یک جسم کروی شکل نوک تیز با قطر 1 میلی‌متر با سطح در تماس است. یک الگوی 20 خطی (10 خط در یک جهت و 10 خط عمود بر آن جهت) توسط دستگاه ایجاد می‌شود و مقدار مقاومت به خراش بعد از آن به واسطه تفاوت در میزان درخشندگی نواحی خراش داده شده و نشده اندازه گیری می‌شود.
شکل 4 نتایج قابل حصول از دستگاه Erichson را نشان می‌دهد.
تفاوت در میزان درخشندگی به وسیله BYK Gardner اندازه‌گیری می‌شود که مقدار delta L* (سیستم CieLab) را به دست می‌دهد که به عنوان شاخص برای میزان مقاومت به خراش آمیزه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
شکل 5 نتایج کاهش ظاهر خراشها رو با استفاده از سیلوکسان اصلاح آلی شده (OMS) و همچنین ارتباط میان عمق خراش و مقدار delta L* را نشان می‌دهد.
برای تعیین عمق خراش از یک میکروسکوپ با اسکنر لیزر تجمعی (convocal laser scanning microscopy یا CLSM) استفاده شده است. به دلیل اینکه آمیزه‌هایی که در آن‌ها از OMS استفاده شده است سطح صاف‌تری دارند نیروی اعمال شده قادر به عمق خراش یکسانی نیست. هر چه عمق خراش ایجاد شده بیشتر باشد ذرات پرکننده مانند ذرات تالک نور را روشن‌تر منعکس می‌کنند بنابراین سطحی که خراشیده شده درخشان‌تر از سطح نخراشیده است و مقدار delta L* برای آن بیشتر است. همانطور که نمودار مرکزی شکل 5 نشان داده شده است ارتباط معناداری میان عمق خراش و مقدار delta L* وجود دارد. آمیزه پر شده با حدود 40% تالک که تقریباً به رنگ مشکی نیز می‌باشد یکی از پیچده‌ترین آمیزه‌هایی است که آمیزه‌سازان با آن سر و کار دارند. در آمیزه‌هایی که مقدار تالک در آن‌ها از این مقدار کمتر است عمق خراش کمتر بیان شده است و مقدار delta L* نیز به مراتب کمتر است
فناوریهای موجود
هنگام بررسی این مطلب که کدام افزودنی مناسب برای جبران کمبود میزان مقاومت به خراش می‌باشد باید به این نکته دقت شود که افزودنی جدید می‌بایست دو شرط زیر دارا باشد اولاً: مقدار مقاومت به خراش را بلافاصله پس اتمام مراحل قالبگیری به طور قابل ملاحضه‌ای افزایش دهد. ثانیاً ایجاد دائم مقاومت در برابر خراش در تمام طول مدتی که خودرو توسط مصرف‌کننده استفاده می‌شود مدنظر است نه فقط در هنگام فرآیند تولید خودرو. در حال حاضر در این صنعت عمدتاً از افزودنی‌هایی نظیر موادی که گروه شیمیایی آمیدی دارند و یا روغن سیلیکون و یا پلیمرهای پیوندی و یا مخلوطی از این‌ها در آمیزه استفاده می‌شود. جدول 1 به طور خلاصه خواص آمیزه‌های PP شامل افزودنی ضد خراش با فناوریهای مختلف می‌باشد را بیان می‌کند. ستون اول جدول 1 خواص آمیزه PP شامل سیلوکسان اصلاح آلی شده که به تازگی طراحی شده است و نام آن TEGOMER ® AntiScratch 100 است را نشان می‌دهد. این افزودنی جدید مقاومت در برابر خراش را به طور دائم بدون تغییر در براقیت و یا تیرگی را از خود نشان می‌دهد که دلیل آن عدم مهاجرت افزودنی می‌باشد. علاوه بر این هیچگونه تأثیر منفی بر بوی آمیزه ندارد که این از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا در غیر این صورت قادر به گذاردن تست‌هایی که توسط سازندگان خودرو می‌باشد نخواهد بود.
تأثیر تالک
همانطور که پیشتر اشاره شد فیلر نقش بسیار مهمی در میزان مقاومت به خراش بازی می‌کند.
شکل 6 این نکته را برای آمیزه‌ای از پلی‌پروپلین و تالک که در آن از فناوریهای مختلف افزودنی استفاده شده نشان می‌دهد.
تالک مورد استفاده دارای اندازه ذرات 3.0 میکرو‌متر و مقدار آن از 12% تا 20% است. این آمیزه‌ها برای مصارف داخلی نظیر پنل در و داشبورد معمول هستند. TEGOMER ® AntiScratch 100 بسیار بهتر از افزدونی‌هایی که به طور گسترده در این صنعت کاربرد دارند، سطح را در برابر خراش محافظت می‌کند. کاملا واضح است که جلوگیری از رخ دادن خراش با افزایش نیروی وارده دشوارتر می‌شود. نتایج حاصل از اعمال نیروی 5 نیوتن تفاوت چندانی میان آمیزه‌ها نشان نمی‌دهد ولی هنگامی که نیرو به 10 نیوتن افزایش پیدا می‌کند تفاوت آشکاری میان آمیزه‌ها مشاهده می‌شود. به همین دلیل است که در خودرو سازی از نتایج حاصل از دستگاه Erichson و با نیروی 10 نیوتن به عنوان تاییدیه استفاده می‌شود. بر این اساس 10 نیوتن برای ارزیابی تفاوت میان اجزای فرمولاسیون هنگام توسعه یک فرمولاسیون جدید مورد استفاده قرار میگرد. نوع تالک مورد استفاده با توجه به ملاحظاتی نظیر میزان براقیت و یا تأثیر بر خواص مکانیکی آمیزه انتخاب می‌شود و تأثیر بسیار مهمی بر میزان مقاومت به خراش نهایی خواهد داشت. مقادیر d50 و top cut تالک مشخصه‌های معمولی هستند که به آمیزه‌ساز اجازه می‌دهند تا به تنظیم خواص نهایی آمیزه مطابق با نیاز خاصی در صنعت بپردازد.
شکل 7 و 8 نتایج حاصل از اعمال نیروی 10 نیوتن و مقادیر delta L* برای آمیزه‌ای شامل کوپلیمر و 18% تالک را نشان می‌دهد.
نتیجه‌گیری
وابستگی مقاومت به خراش به پارامترهای مختلف مسبب توسعه یک افزودنی جدید شده است که مناسب برای آمیزه‌های پلی‌اولفینی صنعت خودرو باشد. TEGOMER ® AntiScratch 100 یک افزودنی برای آمیزه‌های PP است که به راحتی می‌تواند بر مسائل مختلفی از قبیل مشکلات ایجاد شده توسط سطوح دانه‌دار و انواع و درصدهای مختلف تالک فائق آید. این فناوری جدید علت اینکه پدیده مهاجرت در آن رخ نمی‌دهد می‌تواند در صنعت خودروسازی مقاومت دائم در برابر خراش ایجاد کند.
بررسی تفاوت میان سطح K31 و K09 نشان‌دهنده تأثیر انتخاب طراح را به عنوان یک عامل نشان می‌دهد. اگر چه TEGOMER ® AntiScratch 100 افزایش مطلوبی در مقاومت به خراش از خود نشان می‌دهد که از نحوه عملکرد آمیزه بدون این افزودنی مستقل می‌باشد.
مقاومت بلند مدت
مقاومت در برابر خراش آنی و به طور خاص بعد از 24 ساعت به شدت وابسته به تولیدکننده و خط تولید است. که از اهمیت به سزایی در میزان مقاومت دائمی محصول نهایی دارد. که این مورد معمولاً با انجام یک تست پیرسازی که به صورت قرار دادن محصول در دمای 70 الی 80 درجه سلسیوس به مدت یک هفته مورد آزمون قرار می‌گیرد.
شکل 9 رفتار فناوریهای مختلف پس از پیرسازی را نشان می‌دهد.
جدول 1: فناوری افزودنی که به منظور مقاومت در برابر خراش مورد استفاده قرار گرفته‌اند
TEGOMER ® AntiScratch 100 |
آمیدها |
مستربچ روغن سیلیکون |
پلیمر پیوندی |
|
خراش 1روز/RT |
++ |
++ |
++ |
(+) |
خراش 7روز در 80 |
++ |
0 |
(+) |
(+) |
مهاجرت |
ندارن |
به شدت |
دارد |
جزئی |
رنگ پذیری |
امکانپذیر |
محدود |
معمولاً مشاهده نمی‌شود |
محدود |
بو |
ندارد |
دارد |
ندارد |
جزئی |
مقاومت ضربه به صورت ناچدار |
+ |
0 |
0 |
0 |
استفاده در هنگام آمیزه‌سازی |
+ |
+ |
+ |
+ |
استفاده در فرآیند قالبگیری |
++ |
0 |
– |
0 یا – |
مقدار اضافه شده (%) |
4-2 |
2-0.5 |
4-2 |
بیش از 3 |
کاهش مقاومت به خراش که با افزایش مقدار delta L* معین می‌شود بعد از فرآیند پیرسازی را می‌توان با اشاره به این نکته در حین این فرآیند افزودنی‌ها به سطح مهاجرت می‌کنند توجیه کرد. به طور خاص آمیدهای کوچک مولکول بازده بسیار کمی نشان می‌دهند. علاوه بر آن این مواد به خاطر بویی که در آمیزه ایجاد می‌کنند نامطلوب هستند. روغن سیلکون و پلیمرهای پیوندی که اکثراً همراه با آمیدها مصرف می‌شوند هم افزایش قابل ملاحظه‌ای در مقدار delta L* ایجاد می‌کنند. این افزایش مقدار delta L* و کاهش مقاومت در برابر خراش نیز می‌تواند به رفتار مهاجرت نسبت داده شود. مهاجرت مواد نه تنها برای این اثر نامطلوب است بلکه تأثیراتی روی ظاهر نهایی محصول خواهد گذاشت. اگر چنین موادی در آمیزه استفاده شده باشند که در نهایت توسط چسب به عنوان یک قطعه از خودرو محکم شده باشند اثرات جانبی نامطلوب ممکن است اتفاق بیافتد. علاوه بر این قابلیت رنگپذیری مورد نیاز برای محصول نهایی در سطوح آلوده به روغن سیلیکون و یا چسب در سطوح داخلی پوشش داده شده و قطعه پلاستیکی با اثر پوسته کردن آسیب خواهد دید. همچنین مشکلاتی هنگام ترکیب افزودنی ضدخراش و دیگر افزودنی های آمیزه از قبیل جذب کننده‌های بو رخ بدهد که بعضی اوقات مجبور به استفاده از آن‌ها می‌شویم تا بتوانیم بوی ناشی پیگمنت‌های موجود در مستربچ و یا خود پلی‌اولفین را کاهش دهیم. TEGOMER ® AntiScratch 100 به راحتی می‌تواند با جاذب بوی TEGOSORB ® P.Y. 88 مخلوط شود بی آنکه موجب افت عملکرد ضدخراش بشود
نتیجه‌گیری
وابستگی مقاومت به خراش به پارامترهای مختلف مسبب توسعه یک افزودنی جدید شده است که مناسب برای آمیزه‌های پلی‌اولفینی صنعت خودرو باشد. TEGOMER ® AntiScratch 100 یک افزودنی برای آمیزه‌های PP است که به راحتی می‌تواند بر مسائل مختلفی از قبیل مشکلات ایجاد شده توسط سطوح دانه‌دار و انواع و درصدهای مختلف تالک فائق آید. این فناوری جدید علت اینکه پدیده مهاجرت در آن رخ نمی‌دهد می‌تواند در صنعت خودروسازی مقاومت دائم در برابر خراش ایجاد کند.
تهیه و تنظیم از تیم پلیمرسبز
[is_logged_in]
برای دانلود مقاله به صورت pdf کلیک نمایید.
برای دریافت مقاله به صورت فایل pdf لطفا نام و ایمیل خودرا در فرم زیر وارد نمایید تا برای شما پیامک شود
[/is_logged_in]
[is_guest]
برای دریافت مقاله به صورت فایل pdf لطفا نام و ایمیل خودرا در فرم زیر وارد نمایید تا برای شما پیامک شود و یا اگر عضو سایت هستید وارد شوید و یا ثبت نام نمایید باتشکر.
[/is_guest]
لطفا کمی صبر کنید
لطفا کمی صبر کنید
[ratings]
