چرا به یک فرمولاسیون نویسی دقیق نیاز داریم؟
همانگونه که گفته شد خواص قطعات نهائی به شدت وابسته به ترکیب درصد اجزا است.
در طراحی قطعات اعم از عمومی، مهندسی، نظامی و... فرمولاسیون یکی از مهم ترین نکات در تولید کامپاند است.
از طریق فرمولاسیون می توانیم خواص فیزیکی مکانیکی، دینامیکی، حرارتی و... نمونه را کنترل کرده و آن ها را بهبود دهیم. فرمولاسیون در کاهش هزینه های تولید، یکنواختی قطعات تولید شده، ضایعات کمتر خط تولید، سرعت تولید بالاتر و... موثر است.
با داشتن فرمولاسیون مهندسی شده می توان رفتار طولانی مدت قطعات را نیز پیش بینی کرده با ارائه ضمانت نامه، توان رقابتی محصولات را نیز افزایش داد.
هر فرمولاسیون وابسته به کاربرد می تواند از مختلفی شکیل شود ولی این مواد در دسته بندی های زیر گرد آوری می شوند :
۱. پایه لاستیکی : مهمترین جزء در تعیین فرمولاسیون و خواص نهائی نمونه است و می تواند ترکیبی از یک یا چند لاستیک طبیعی با مصنوعی باشد.
۲. عامل پخت : از ابتدای کاربرد های الاستومر ها، رایج ترین عامل پخت لاستیک ها گوگرد بوده است. امروزه پخت های پراکسیدی، ایزوسیاناتی و... نیز در کاربرد های خاص استفاده می شوند.
۳. شتاب دهنده : سرعت واکنش پخت لاستیک را از چندین ساعت به چندین دقیقه کاهش می دهند. به دلیل سرعت پایین پخت گوگردی استفاده از شتاب دهنده ها در لاستیک ها الزامی است.
شتاب دهنده ها به چندین دسته تقسیم می شوند؛ ترکیب اکسید روی و استئاریک اسید به عنوان بهبود دنده سرعت واکنش در اغلب سیستم های پخت گوگردی ضروری به شمار می آید.این ترکیب به دلیل تاثیر بسیار مهم بر روی سرعت پخت، جزء جدا نشدنی سیستم پخت بوده و به عنوان فعال کننده واکنش شناخته می شوند .
شتاب دهنده های دیگری مانند TMTD.MBT,ZDBC و دیگر افزایش دهنده های سرعت پخت وابسته به کاربرد مورد استفاده قرار می گیرند.
همچنین مواردی مانند CBZ به عنوان شتاب دهنده تاخیری شناخته می شوند. این گونه شتاب دهنده ها در مواردی که قالب پیچیده باشد، با افزایش دما جریان یابی ماده افزایش می یابد و تمامی حفرات را پر می کند؛ پس از آن این شتاب دهنده فعال شده و واکنش پخت لاستیک تسریع و تکمیل می شود.
۴. آنتی اکسیدان ها : لاستیک های به دلیل داشتن پیوند های دوگانه و همچنین توانایی تولید رادیکال آزاد در اثر نور و حرارت نیاز به استفاده از آنتی اکسیدان ها با هدف افزایش طول عمر نمونه و زمان انبارداری دارند.
مهم ترین نکته راجع به آنتی اکسیدان ها فراریت آن هاست.
۵. پرکننده ها : بسیاری از لاستیک ها خواص خود را مدیون فیلر ها هستند و با استفاده از فیلر مناسب است که می توانند خواص خوبی را از خود نشان دهند. پرکاربرد ترین فیلر ها به ترتیب دوده، سیلیکا، کربنات کلسیم و تالک هستند. هرچه اندازه ذرات فیلر کوچکتر باشد پخش بهتر و بهبود خواص بالاتری را به ماده خواهد داد.
۶. نرم کننده ها : کاهش قیمت، کاهش ویسکوزیته، افزایش پخش پرکننده ها و... دلایل استفاده از نرم کننده ها در صنعت لاستیک است. روغن ها مهم ترین گونه های نرم کننده هستند.
۷. تقویت کننده ها: با استفاده از موادی با خواص بالا درون ماده می توان خواص نهائی ماده را افزایش داد. برای مثال دمای کاربردی نانوذرات گرافن بالا تر از ۸۰۰ درجه سانتی گراد معرفی شده است، با استفاده از این نانو ذره می توان مقاومت حرارتی قطعات تولیدی را افزایش داد.
۱. پایه لاستیکی :
پایه لاستیکی را در فرمولاسیون نویسی معمولاً ۱۰۰ بخش در نظر می گیرند. معمولاً پس از تکمیل فرولاسیون نویسی بین ۳۰تا۷۰ درصد وزن کل نمونه را پایه الاستومر تشکیل داده است.
۲. عامل پخت :
عامل پخت به دت وابسته به خواص مد نظر از نمونه و نوع عامل مورد استفاده است. میزان پخت های گوگردی معمولاً بین ۱ تا ۳ بخش برای لاستیک های نرم و ۳۰تا ۴۵ بخش برای نمونه های سخت است.
۳. شتاب دهنده :
در شتابدهنده های اکسید روی استئاریک اسید، معمولا بین ۳تا ۷ بخش اکسید روی و حدود یک سوم آن استئاریک اسید افزوده می شود.
استفاده از دیگر شتاب دهنده ها وابسته به خواص نهایی محصول تولیدی، میزان زمان انبار داری و شرایط قالب تعینن می شود.
شتاب دهنده هایی مانند TMTD به دلیل آزاد سازی گوگرد باعث بهبود خواص مکانیکی و حرارتی ماده می شوند.
۴. آنتی اکسیدان ها :
میزان استفاده از آنتی اکسیدان ها وابسته به کاربرد و شرایط نگهداری نمونه متفاوت است و می توان از ۳ تا ۱۵ بخش آنتی اکسیدان های متفاوت اضافه نمود.
۵. پرکننده ها :
پرکننده ها معمولاً همزمان با هدف افزایش خواص نمونه، هدف کاهش هزیه هار ا نیز دارند. پرکننده هایی مانند دوده می تواند حدود ۳۰ درصد افزوده شوند در حالی که پرکننده های نظیر کربنات کلسیم در محصول نهائی کمتر از ۵ بخش وجود دارد
۶. نرم کننده ها :
نرم کنندده ها انواع بسیار متفاوتی دارد و میزان استفاده از آنها به شدت تابع واکنش آن هاست. از ۰.۵ تا ۱۰ بخش می تواند از نرم کننده ها با اهعداف متفاوت استفاده کرد.
۷. تقویت کننده ها:
تقویت کننده ها معمولاً موادی گران قیمت بوده و افزایش خواص آن ها در مقادیر کم نیز چشمگیر است؛ به همین دلیل معمولاً مابین ۱ تا ۵ پخش از تقویت کننده ها استفاده می شود.
