صنعت لاستیک
فهرست
|
|
- مقدمه
2- پیدایش و توسعه لاستیکهای سنتزی
3- پیدایش و توسعه لاستیکهای سنتزی
4- آمبزه کاری لاستیکهای
5- روشها و مراحل ساخت لاستیک
6-تکنولوژی لاستیک
7-بازیافت تهیه لاستیک در کشور
8- مصارف جدید برای تابرهای فرسوده
9-خطرات و تبعات زیست محیطی منفعت لاستیک
10- SPC و کاربرد کنترل فرآیند آماری
11- آزمون های معمولی در صنعت لاستیک
12- فرآیند ناتو و ارتباط آن با لاستیک
13- تأثیر فناوری نانو در بازار لاستیک
مقدمه :
از آغاز حیات بشر تا پایان سدة نوزدهم، انسان فقط موادی را مورد استفاده قرار می داد که طبیعت، جهت تحقق منظورهای بسیار متفاوت، در اختیار او گذارده بود. این مواد انسان را قادر می ساخت تا در وهلة نخست نیازهای ضروری از قبیل دفاع، غذا، پوشاک و سپس وسایل آسایش خود را فراهم سازد.
بدین منظور، ابتدا سنگ آتشزنه.چوب شاخ، و عاج را، که به ترتیب از منابع معدنی،نباتی، حیوانی فراهم می شدند. به کار گرفت. استفاده از فلزات اولیه و در رأس آنها طلا، مس، آهن، و سپس فلزات مختلف دیگر، که انسان می توانست به طور پیاپی از منابع زیرزمینی معدنی به دست آورد، در مراحل بعد قرار گرفت.
حدود سالهای 1870، مادة جدیدی به نام سلولویید در بازار تجارت ظاهر شد. این ماده می توانست نرم شود، حالت بخ خود گیرد، وپیچیده ترین شکلها را براحتی به دست آورد. سلولویید محصول آزمایشگاههای شیمیدانها بود و از سنتز دو مادة طبیعی سلولوز و کافور به دست آمد.
طی سی سال، سلولویید تنها نمایندة محصولات سنتزی بود که به عنوان مادة اولیه برای ساخت وسایل به کار گرفته می شد. البته وقتی به عقب بر می گردیم، این امر تا اندازه ای عجیب به نظر می رسد. حدود سالهای 1900، تولید صنعتی گالالیت از کازیین و فرمالدهید پدیدار شد. بهای تما شدة این ماده تا حدود سالهای 1922 بالا بود و بدین ترتیب کاربرد آن را محدود می ساخت.
در سال 1907، باکلند[1] از فنون و فرمالدهید رزین تراکمی به نام باکلیت، (مأخوذ از نام سازندة آن) با خواص مشابه خواص صمغ لاکی، تهیه کرد و با ابهام پیش بینی کرد که سلولویید و گالالیت تنها موادی نیستند که شیمیدان میتواند در آزمایشگاه خود آنها را بسازد و سپس با استفاده از چنین مواد اولیه ای، درمقیاس صنعتی، به مجموعة مواد مناسب برای ساخت محصولا کاملا منتفاوت برسد.
آینده چنین امیدی را تأیید کرد سالهای مدیدی که از پیدایش باکلیت تاکنون گذشته است شاهد به وجود آمدن شمار بسیاری از محصولات جدیدی بوده ایم که از آزمایشگاه بیرون آمده است و کم کم. و گاهی به طور چشمگیر، با مواد طبیعی قدیمی به رقابت برخاسته است و موجب به وجود آمدن عملیات کاملا جدیدی شده است.
در حال حاضر این مواد سنتزی بنا به خواص فیزیکی و مکانیکی و طبعاً بنا به ماهیت کاربرد شان، که ناشی از خواص آنها می باشد، به سه دسته تقسیم می شوند:
1- مواد پلاستیکی، که معمولا با عبارت سادة پلاستیکها مشخص می شوند. یکی از خواص اساسی پلاستیکها سخت و صلب بودن آنها در دمای اتقا است این ماده وقتی به اندازة کافی گرم شود صلابت خود را از دست می دهد و بدین ترتیب برای قالبگیری آماده می شود. همة ما با توسعة شگرفی که تاکنون در زمینة صنعت پلاستیک انجام گرفته است و نیز با عملیات شگفت آن آشنایی داریم. ما در این کتاب چنین مواد پلاستیکی را بررسی نخواهم کرد و خوانندگان علاقه مند به این مواد را به مطالعة کتابی که به این موضوع اختصاص دارد دعوت می کنیم.[2]
2- لاستیکهای سنتزی( به نام کشپارها نیز معروفند ) این مواد کشسان می باشند یعنی، دارای این خصایت هستند که پس از رفع فشار یا انقباضی که بر آنها اعمال شده است مجدداً شکل اولیة خود را به دست آورند.
3- الیاف سنتزی موادی هستند که می توان به آسانی آنها را به صورت نخ قابل ریسیدن در آورد.
در این کتاب تنها دو دستة آخر مواد سنتزی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
برای اینکه خوانندگان بهتر بتوانند مشکلاتی را که هنگام اجرا و به کار بستن این مواد مطرح می شود و نیز راه حلهایی را که برای آنها آورده ایم متوجه شوند به نظر می رسد در ابتدا لازم باشد به صورت فشرده برخی تعریفهای اساسی مربوط به تهیة چنین مواد سنتزی را در اختیار ایشان قرار دهیم.
دو نوع تغییر و تبدیل ضروری که در شکل مولکول یک مادة سنتزی دخالت دارند عبارتد از: بسپارش افزایشی و بسپارش مرحله ای،بسپارش را هنگامی افزایشی ( یا زنجیری) می نامیم که ازیک مولکول پایه به نام تکپار، ماده ای با جرم مولکولی بیشتر به نام بسپار به دست آید و نتیجة آن رشد مناسب مولکول تکپار بدون حذف مادة سوم باشد. طرح نمایشی یک واکنش بسپارش افزایشی به صورت زیر است:
به عنوان مثال،عبور از استیلن به بنزن:
یک نوع بسپارش افزایشی را تشکیل می دهد.
متذکر می شویم که در برخی موارد پدیدة مشابهی می تواند اتفاق افتد. بدین ترتیب که وقتی دو مولکول به طور همزمان بسیپار شوند، درشت مولکولی که مخلوطی از دو نوع تکپار است به دست می آید:
( با فرض اینکه در حالت ساده، مولکولهای M و M به تعداد مساوی در ساخت درشت مولکول شرکت کرده باشند)؛ چنین واکنشی را همبسپارش می نامند.
بسپارش را هنگامی مرحله ای (یا تراکمی ) می نامیم که مادة به دست آمده نتیجة واکنش میان مولکولهای پایه باشد، ولی این بار با حذف یک ماده سوم. معمولا مولکول این ماده بسیار ساده می باشد و اغلب آب است. ولی این ماده می تواند یک اسید، یک نمک، یک الکتل، یک آمین، یا… نیز باشد. عناصر سازندة بسپار از هر دو مولکول، که حالا به کیدیگر متصل شده اند، تشکیل شده است. برای مثال، وقتی طبیعت مولکولهای سلولوز را از مولکولهای گلوکوز به وجود می آورد، برای هر دو مولکول گلوکوزی که به یکدیگر متصل می شوند یک مولکول آب حذف می شود. به چنین واکنشی، بسپارش مرحله ای می گوییم.
شایان ذکر است که چندین نوع مولکول نیز می توانند در یک چنین واکنشی با یکدیر متحد شوند و مادة سومی را حدف کنند. در این حالت به چنین واکنشی همبسپارش مرحله ای می گوییم.
باید متذکر شویم که از نقطه نظر شیمی- فیزیکی، تفاوت اساسی میان بسپارش منرحله ای وجود دارد. بسپارش یک واکنش شیمیای واقعی است که بتدریج و گاهی بسیار کند صورت می گیرد، به طوری که اغلب امکان جداسازی مواد حد واسط تشکیل شده، یتعنی دوپار، سه پار، چهار پار، و…، وجود دارد. برعکس، واکنشهای بسپارش افزایشی بیشتر تغییر و تبدیلهای فیزیکی هستند و حساسیت زایدی در برابر کاتالیزورها از خود نشان می دهند. این واکنشها در شرایط معمولی بسرعت کامل می شوند و نمی توان به دلخواه در مراحل حد واسط، آنها را متوقف کرد.
بالاخره، از نظر مواد تشکیل دهندة شیمیایی باید اشاره کنیم که محصول به دست آمده از یک بسپارش افزایشی دارای همان ترکیبهایی است کمه تکپار اولیه دار است. در صورتی که چنین حالتی برای محصول حاصل از بسپارش مرحله ای وجود ندارد، چرا که در اینجا با حذف مولکولهای سومی مواجه هستیم.
چیزی که پیشاپیش می توان حدس زد این است که مواد سنتز شده اجسامی با مولکولهای بزرگ می باشند. در واقع، این مواد ترکیبهایی با مولکولهای درشتند و به همین دلیل به نام درشت مولکولها نامیده می شوند. وزنهای مولکولی چنین موادی حدود 1000 برابر وزن مولکولی مواد معمولی در شیمی آلی است معمولا این مقدارها از 50000 فراتر می رود و می تواند به 400 تا 500 هزار برسد.
درشت مولکولهایی که لاستیکها و الیاف سنتزی را می سازند از زنجیر بندیهای اتمی، که در یک جهت فضا گسترش یافته اند، تشکیل شده اند. به چنین زنجیر بندی رشته ای، خطی، یا تک بعدی می گویند. برای مثال، یک لیف لاستیک از کنار هم قرار گرفتن موازی یک دسته از این درشت مولکولهای بلند تشکیل شده است.
ولی در برخی موارد ممکن است میان این درشت مولکولهای خطی، اتصالات عرضی، همچون پلی میان زنجیرهای نخی شکل به وجود آورده در این حالت می گوییم شبکه سزای انجام گرفته است. برای مثال، در وولکانش لاستیک، با قرار دادن گوگرد به صورت عرضی، پلی میان درشت مولکولهای ایزوپرنی لاستیک خام به وجود می آوریم.
پیدایش و توسعة لاستیکهای سنتزی
لاستیک طبیعی ( یا کائوچوی طبیعی) ماده ای کشسان است و از تجمع شیرة انواع مختلف گیاهان، بخصوص هوا، حاصل می شود. این ماده مدتهاست که توسط سرخپوستان امریکا شناخته شده است. سرخپوستان، قبل از کشف امریکا توسط کریستف کلمب، از این ماده برای ساخت وسایل مختلف مصارف روزانة خود، و حتی تهیة توپ بازی، استفاده می کردند. لاستیک، حدود سال 1740 توسط ریاضیدان فرانسوی لاکندامین هنگام بازگشت از امریکا وارد اروپا شد ولی به مدت یک قرن استفادة زیادی ار آن نمی شد. این ماده کاملا به صورت طبیعی به کار گرفته می شد و از این جهت دارای عیبهایی بود. گودیر در سال 1840، موفق شد لاستیک طبیعی را با عمل وولکانش توسط گوگرد پایدار کند. سپس، در سال 1850، موری تولید لاستیک سخت یا ابونیت را به مرحلة اجرا درآورد. بدین ترتیب مصرف جهانی لاستیک سال به سال رو به افزایش نهاد به طوری که از 10000 تن در سال 1850، به 50000 در سال 1900 و از 90000 تن در سال 1910، به 300000 تن در سال 1920 رسید. لاستیک به خاطر مصرف زیاد در وسایط نقلیه مانند: دوچرخه، اتومبیل، و هواپیما اهمیت خود را بیشتر نشان داد.