هنگامی که الاستومرهای خام از تولیدکننده صنعتی و یا در مورد لاستیک طبیعی از کشتزارها دریافت میشوند، به علت خواص فیزیکی و شیمیایی ضعیف، کاربرد چندانی ندارند و برای دستیابی به خواص مطلوب، الاستومرهای خام باید با ترکیبات مختلفی مخلوط شده و سپس شکل دهی و پخت شوند.
افزودنی های صنعت لاستیک
هنگامی که الاستومرهای خام از تولیدکننده صنعتی و یا در مورد لاستیک طبیعی از کشتزارها دریافت میشوند، به علت خواص فیزیکی و شیمیایی ضعیف، کاربرد چندانی ندارند و برای دستیابی به خواص مطلوب، الاستومرهای خام باید با ترکیبات مختلفی مخلوط شده و سپس شکل دهی و پخت شوند.
آمیزه های رابری احتمالا یکی از پیچیده ترین و پرمصرف ترین گروه از آمیزه های برپایه پلیمرها هستند. قابلیت لاستیک خام در آمیزه سازی آن با پلیمرهای دیگر و افزودنی هایی مانند سیلیس، دوده، رس و … در درصدهای بالا، سبب دستیابی این دسته از پلیمرها به بازه گسترده ای از خواص گردیده است.
تایر، تسمه و درزگیر مثال هایی از کاربردهای لاستیک ها هستند که برای تولید آن ها بهینه سازی فرمولاسیون آمیزه ها که شامل اجزای متعددی می شود ضروری است. بسته به نوع کارکرد از الاستومرها و افزودنی های مختلفی استفاده می‌گردد.
در میان بخش های مختلف درصنعت که بر پایه رابرها هستند، تایر سازی پر اهمیت ترین صنعت است که حدود 70 درصد رابر طبیعی و سنتزی در این صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. تایر شامل لاستیک طبیعی (NR)، رابرهای سنتزی متفاوت از جمله بوتادی ان رابر (BR)، ایزوپرن رابر (IR)، کوپلیمر استایرن- بوتادی ان (SBR) و افزودنی های متعدد از جمله آنتی اکسیدان ها، تقویت کننده ها، عوامل پخت، کمک فرآیندها و … است.
برای تهیه محصولاتی با کیفیت بر پایه رابرها، آشنایی با افزودنی های متعدد مورد استفاده در این صنعت، دلیل کاربرد هر کدام و میزان مصرفشان امری ضروری است. در ادامه، فهرستی از این افزودنی ها آمده و برای تعدادی از مهمترین آنها توضیحاتی ارائه شده است.
1. شتاب دهنده ها (Accelators)
2. فعال کننده ها (Activators)
3. ضد تخریب کننده ها (Antidegradants)
4. عوامل ضد برگشت (Antireversion Agents)
5. عوامل ضد الکتریسیته ساکن (Antistatic Agents)
6. پادزیست و ضدقارچ (Biocides and Fungicides)
7. عوامل پف زا (Blowing Agents)
8. افزودنی های عامل اتصال (Bonding Additives)
9. بوزداها (Deodorants)
10. خشک کننده ها (Desiccants)
11. عامل غبار و ضد چسبندگی (Dusting and Anti-Tack Agents)
12. پرکننده ها (Fillers)
13. به تاخیراندازنده شعله (Fire Retardants)
14. پراکسیدها (Peroxides)
15. روغن های پایه نفتی (Petroleum Oils)
16. رنگدانه ها (Pigments)
17. نرم کننده ها برای رابرهای سنتزی قطبی (Plasticisers for Polar Synthetic Rubbers)
18. افزودنی های فرآیندی (Process Additives)
19. عامل جداکننده (Release Agents)
20. رزین ها (Resins)
21. عوامل ولکانیزاسیون (Vulcanising Agents)
22. واکس ها (Waxes)
*عامل غبار و ضد چسبندگی (Dusting and Anti-Tack Agents)
عامل غبار و چسبندگی مستقیما به صورت پودری یا به صورت سوسپانسون آبی یا محلول اعمال می شوند. هدف اصلی این عوامل، جلوگیری از چسبندگی صفحات آمیزه های لاستیکی به یکدیگر و تبدیل شدن آن ها به یک توده است. انتخاب نوع عامل ضد چسبندگی به مراحلی که لاستیک قرار است در ادامه طی کند، بستگی دارد.
عوامل غبار خشک می توانند موادی حل نشدنی در لاستیک مانند پودر تالک، نشاسته یا پودر گچ باشند و یا موادی حل شدنی در لاستیک مانند استئارات روی باشند. تعدادی از عوامل غبار خشک، برای سلامتی مضر هستند و باید در استفاده از آن ها با دقت عمل کرد.
عوامل ضد چسبندگی تر، می توانند صابون یا شوینده های محلول یا سوسپانسیونی از عوامل ضدچسبندگی خشک در آب باشند. به عنوان مثال، استئارات منیزیم در آب، دیسپرس استئارات روی و … . استئارات روی یک عامل ضد چسبندگی حل شدنی در لاستیک است و آسیبی به اتصالات عرضی تشکیل شده به واسطه ولکانیزاسیون نمی زند.
*افزودنی های کمک فرآیند (Process Additives)
فرآیندپذیری برخی لاستیک ها در مراحل تولید محصولاتشان تا حدودی دشوار است. بعضی رابرها به شدت سفت هستند، به طوری که آمیزه سازی آن ها با مواد افزودنی بسیار مشکل است.
برخی دیگر از لاستیک ها به جاذبه شدیدی به فلزات روتور و محفظه میکسر دارند و جداکردنشان بعد از آمیزه سازی بسیار مشکل است. جداسازی سخت و به جای ماندن مقداری از رابر در محفظه های قالب، از ویژگی های برخی رابرهاست.
به کمک استفاده از روش های درست و استفاده از افزودنی های کمک فرآیند مناسب، برخی از این مشکلات فرآیندی رابرها حل شده و یا به حداقل می رسد.
افزودنی های کمک فرآیند، موادی هستند که میزان کمی از آن ها به آمیزه رابری افزوده می گردد تا سبب بهبود عملکرد آمیزه در مراحل مختلف فرآیند گردد و همچنین به واسطه کمک به پراکنش بهتر فیلرها، سبب بهبود خواص مکانیکی محصول نهایی می گردد. افزودنی های کمک فرآیند وظایف زیر را دارد:
* کمک به پراکنش بهتر افزودنی ها
* کاهش نِرو (nerve) رابر
* بهبود مشخصات جریان آمیزه رابری
* تاثیر در درصدهای پایین
* عدم تاثیر نامناسب بر خواص نهایی محصول
* کاهش مصرف انرژی
در میان افزودنی های کمک فرآیندی، روان کننده ها بزرگ ترین گروه هستند. از زمان شروع استفاده از رابرها در صنعت، استئاریک اسید و استئارات روی جزء موادی بودند که برای بهبود جریان پذیری آمیزه های رابری مورد استفاده قرار می گرفتند.
به طور کلی روان کننده ها شامل موادی مانند اسیدهای چرب، نمک های اسید چرب، استرهای اسید چرب، آمیدهای اسید چرب و الکل های چرب هستند.
*اسیدهای چرب: در میان اسیدهای چرب، استئاریک اسید به دلیل این که علاوه بر بهبود فرآیندپذیری آمیزه رابری، روی ولکانیزاسیون آن نیز تاثیر مثبتی دارد، به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار میگیرد.
البته سازگاری کم استئاریک اسید در مورد برخی رابرها، محققان و صنعت گران را به استفاده از روان کننده های دیگری نیز سوق داده است. مواد خام اکثر روان کننده ها آمیزه ای از گلیسریدهایی مانند روغن های گیاهی و چربی های حیوانی است.
* صابون های فلزی¹ : مهم ترین و پرمصرف ترین گونه از صابون های فلزی، صابون های روی و کلسیم هستند. اما از آنجایی که صابون های کلسیم تاثیر کمتری بر روی شبکه ای شدن دارد، از آن ها بیشتر برای آمیزه های الاستومرهای حاوی هالوژن مثل CR استفاده می گردد.
1 – به عنوان مثال استئارات های فلزی(استئارات کلسیم ، استئارات روی)