چرم مصنوعی و تاثیر فرمولاسیون در خواص فیزیکی چرم به انضام تست کدر شدن بخار گرفتگی روی منسوجات

موضوع : مقاله چرم مصنوعی و تاثیر فرمولاسیون در خواص فیزیکی چرم به انضام تست کدر شدن بخار گرفتگی روی منسوجات و چرم

توضیح: این فایل به صورت ورد و آماده ی پرینت می باشد


مقدمه:
همانطور كه مي‌دانيم چربهاي مصنوعي برخلاف چرم‌هاي طبيعي كه پس از دباغي كردن پوست گوسفند تهيه مي‌گردند از مواد پليمري كه سنجش اعظم آن را پلي‌وينيل كلرايد تشكيل مي‌دهد تشكيل يافته‌اند.
پلي‌وينيل كلرايد (P.V.C) در سال 1835 در يك تحقيق آزمايشگاهي شناخته شد. اما به دليل اقتصادي يك قرن بود در دهه 1920 وقتي كه صنعت پلاستيك پيشرفت كرد شناخته شد. با وجود اين پلاستيك‌هاي با وزن مولكولي پائين باعث مهاجرت آنها به سطح و سپس تبخير آنها مي‌شد. اين اتلاف خود باعث شكنندگي مي‌شد كه براي رفع اين مشكل سطح P.V.C قالب‌ريزي شده را چرب مي‌كند كه بويي شبيه پلاستي سايزر (نرم كننده) داشت و باعث رونيامدن مشتري‌ها به آن مي‌شد. ايجاد حالت پلاستيكي بوسيله مخلوط كردن P.V.C با مواد پليمري به زودي معلوم كرد كه بهترين پاسخ به اين مشكل است.
مواد مخلوطي با P.V.C در دهه 1920 معرفي شدند. در سال 1928 اولين اختراعاتي كه ثبت شد ماده ته‌نشين شده بوسيله I.G.Farbenindustrie و كربيد و كربنهاي شيميايي براي مخلوط لاتكس PVC با پلي‌وينيل استات (PVAC) و پلي‌وينيل كلرايد- CO- وينيل استات) PVCAC با 80 تا 95 درصد وزن VC بود. اين مخلوط عايق رطوبتي به عنوان جانشين چرم استفاده مي‌شد.
(Voss & Dickhansen, 1930, 1933, 1934, 1936, 1935) اين اولين استفاده از پليمر جهت سازگار كنندگي بود.
ماده اوليه لوله P.V.C را از موادي با نام تجاري Vinolit كه محصول شركت آلمان است تهيه مي‌كنند (شركت شاهين پلاستيك) سپس اين پودر Vinolit را با روغني به نام DOP كه مخفف (دي اتيل هگزيل فتالات) است مخلوط مي‌نمايند و سپس توسط پره‌هايي آنها را Mix مي‌كنند. محصول در بشكه‌هاي بزرگ و به شكل خميري مانند درمي‌آيد در اينجا مي‌توان براساس سفارش مشتري رنگ مورد دلخواه را اضافه نمود. پس از اضافه كردن محلول رنگي دوباره محلول را هم مي‌زنند و سپس در بشكه‌هايي نگهداري و سريعاً (حدوداً تا نيم ساعت) استفاده مي‌نمايند.
نحوه توليد چرم مصنوعي بدين شكل است كه از كاغذي به نام كاغذ ماموت به عنوان زمينه‌اي كه محلول فوق را روي آن قرار دهند استفاده مي‌شود- علت نامگذاري اين كاغذ بدين منظور است كه كلمه ماموت به معناي فيل و به علت چين و چروكهاي روي پوست فيل و تشابه آن با طرح‌هاي كاغذ فوق مي‌باشد- كاغذ ماموت پس از خريداري از زير غلتك‌هايي عبور كرده تا كاملاً صاف شود (چين و چروكهاي فيلي روي كاغذ باقي است) سپس پس از عبور از چند غلتك و صاف شدن سطح كاغذ به زير يك سيني كه محلول رنگ و مواد پليمري است هدايت مي‌شود نحوه كار بدين شكل است كه مواد مخلوطي پليمري درون بشكه توسط دستگاه مكش (Suction) كشيده و روي اين سيني روان مي‌شود. سپس بوسيله يك تيغه در پشت اين سيني مواد پليمري به صورت يك لايه روي كاغذ ماموت پهن مي‌گردد (كاغذ ماموت از زير اين سيني عبور مي‌كند و سيني داراي سوراخ‌هايي براي عبور مواد پليمري و انتقال آن روي كاغذ مي‌باشد.)
پس از عبور از اين مرحله يك لايه مواد پليمري روي كاغذ روان شده كه وارد يك دستگاه پخت هيتر (استنتر) مي‌شود دماي اين هيتر حدوداً 170 درجه سانتيگراد است كه توسط روغن داغ مي‌شود اين استنتر داراي 8 شبكه و 2 Zoon تنظيم مي‌باشد.
پس از عبور از استنتر دوم يك لايه ديگر مواد پليمري به مواد قبلي اضافه و وارد هيتر دوم مي‌شود در اينجا هم اين هيتر داراي 8 شبكه و 2 Zoon تنظيم است و نهايتاًدر مرحله سوم براساس سفارش مشتري مي‌تواند يك لايه پارچه تريكو نيز به پشت چرم اضافه شده و لايه سوم پليمر به مواد قبلي اضافه ‌شوند- و در هيتر آخر كه داراي 20 شبكه و 4 Zoon و شير تنظيم است مي‌شود- سپس چرم پس از عبور از هيتر تثبيت انتهايي خارج و بوسيله غلتك Calender خنك مي‌شود. در انتهاي كار يك غلتك جدا كننده براي جدا كردن كاغذ ماموت و چرم تشكيل شده وجود دارد كه طرحهاي موجود در كاغذ ماموت را به پشت كار درحقيقت روي كار ما در آينده خواهد بود انتقال داده است و ظاهري زيبا و مشابه چرم طبيعي را به چرم خواهد داد.
همانطور كه قبلاً گفتم در زمان تهيه خمير پليمري از رنگ براساس سفارش مشتري استفاده كه اين همان رنگ‌هاي چاپي بوده و معمولاً از حلالهايي مثل Mek كه عبارت است (Methil Ethil Keton) وسيكوهگزانون و تولوئن استفاده مي‌شود.
براي فشار نياوردن رولها از عصايي استفاده شده تا رولها روي يكديگر فشار نياورند و از انتها، رولها جمع و به سالن كنترل كيفي براي انجام آزمايشات ارسال مي‌گردند.
حال به منظور كار عملي كاربردي موارد ذيل پيشنهاد مي‌گردد:
1-    تأثير افزايش مواد فوم‌زا بر پارامترهاي فوم.
2-    تأثير افزايش DOP (نرم كننده) بر پارامترهاي فوم.
3-    تأثير افزايش كربنات كلسيم بر پارامترهاي فوم.
4-    تأثير افزايش ASUA بر پارامترهاي فوم.

 فصل اول:
مباحث نظري
 
Poly vinyl chloride
پلي‌وينيل كلرايد (PVC) در سال 1835 در يك تحقيق آزمايشگاهي شناخته شد. اما به دلايل اقتصادي يك قرن بعد در دهه 1920 وقتي كه صنعت پلاستيك پيشرفت كرد شناخته شد. با وجود اين پلاستيك‌هاي با وزن مولكولي پايين، باعث مهاجرت آنها به سطح و سپس تبخير آنها مي‌شد. اين اتلاف خود باعث شكنندگي مي‌شد كه براي رفع اين مشكل سطح PVC قالب‌ريزي شده را چرب مي‌كردند كه بويي شبيه پلاستي سايزر (نرم كننده) داشت و باعث رو نياوردن مشتريها به آن مي‌شد. ايجاد حالت پلاستيكي بوسيله مخلوط كردن PVC با مواد پليمري به زودي معلوم كرد كه بهترين پاسخ به اين مشكل است.
مواد مخلوطي با PVC در دهه 1920 معرفي شدند. در سال 1928، اولين اختراعاتي كه ثبت شد ماده ته‌نشين شده بوسيله I.G.Farbenindustrie وكربيد و كربنهاي شيميايي براي مخلوط لاتكس PVC با پلي‌وينيل استات (PVAC) و پلي (وينيل كلرايد- CO- وينيل استات) PVCAC با 80 تا 95 درصد وزني VC بود. اين مخلوط عايق رطوبتي به عنوان جانشين چرم استفاده مي‌شد. (Voss & Dickhanser, 1930, 1933, 1934, 1936, 1935). اين اولين استفاده از كوپليمر جهت سازگار كنندگي بود.
با وجود اين مخلوطهاي مقدم بر اين براي PVC، نيتريل را بر (NBR) بودند. اين سيستمها بوسيله يكي از 3 روش زير آماده مي‌شد:
1-    تكنولوژي آسياب لاستيك (rubber milling)
2-    مخلوط لاتكس كه با تركيب كردن محلول آبي سوسپانسيون PVC با يكي از الاستومرها بدست آمده.
3-    مخلوط كردن پودر خشك با استفاده از پودرهاي كوچك و ظريف كه از خشك كردن لاتيس (Latice) بدست مي‌آيد.
بعد از كشف ABS در سال 1946، اين ترپليمر به عنوان بهبود دهنده مقاومت در برابر ضربه براي PVC بكار گرفته شد. در طول سالهاي گذشته PVC به طور پيوسته با بهبود دهنده مقاومت در برابر ضربه مخلوط شده است. در سال 1956 با «متيل متاكريلات- بوتادي‌ان- استيرن» (MBS) و «كلرينيتد پلي اتيلن» (CPE) و يك سال بعد با «كلروسولفونيتو پلي اتيلن» (CSR)، در سال 1959 با «پلي يورتان خطي» (TPU)، در سال 1967 با «ترپليمر اتيلن كلرينه شده»، پليمر دي‌ان «ethylene- propylene diene terpolymer chlorinated» و سپس با «پلي‌سيلوكسان» و بهبود دهنده‌هاي مقاومت در برابر ضربه به آكريليك و غير مخلوط شده است. در دهه 1960 مخلوط كننده‌هاي خشك با تنش برشي بالا و شبيه مخلوط كننده‌هاي پودري براي تركيب كردن با PVC به عنوان تكنولوژي برتر شناخته شد.
بعد از سالها، چندين نوع از اصلاح كننده‌هاي پليمري به طور اختصاصي براي بهبود خواص PVC ارائه شد (Lutz & Dandelberger 1992- Asayeta (1992)) بعضي از اينها به صورت امولسيوني پليمريزه شده بودند، مخلوط لاتكس آغازگر اين روش مي‌باشد. در طول دهه 1930 I.G.Farbenindustrie از يك سوي اختراعات ثبت شده به دست آمد كه براساس پليمريزاسيون در حالت امولسيوني يا كوپليمريزاسيون وينيلي و مونومر آكريليك بود مانند: متيل و اتيل آكريلات و با آكريلونيتريل، وينيل استات و كلرواستات، آكريليك اسيد، آكريليك استرها، آكريلونيتريل و استيون يا وينيل كلرايد، وينيل استات، استيون، آكريلونيتريل و آكريليك استرها. ابتدا به صورت امولسيوني مخلوط مي‌شدند سپس بوسيله روش sprag- drying مخلوط خشك مي‌شوند و سپس عمليات بعدي روي آن انجام مي‌گرفت. اين روش طبيعي براي محدوده گسترده‌اي از خواص رزين‌ها و همچنين روش ارزشيابي ساده براي قابليتهاي آنها، استفاده مي‌شد. مخلوط لاتكس هنوز هم روش ارجح براي بدست آوردن فرمول رنگ‌ها، چسب‌ها، پلاستي‌سولها، ارگانوسولها (organosols & plastisols) و … مي‌باشد. پيشرفت در shawinigan chemicals، با بدست آوردن تكنولوژي رآكتور حلقه بسته (loop- reactor) با بازده بالا براي پليمريزاسيون يا كوپليمريزاسيون مونومرهاي وينيل، آكريليك و آلكنيك، ايجاد شد كه در زمان ما هم مخلوط لاتكس استفاده مي‌شود.
در حال حاضر، مخلوط كردن در حالت مذاب به عنوان روش اصلي مخلوط PVC مطرح است. با اين حال اين روش از تكنولوژي ساده‌اي برخوردار نيست
(This is far from Simple technology). در ابتدا نياز داريم كه شناخت كاملي از مشكل پايداري حرارتي داشته باشيم. اين محدوديت باعث مي‌شود كه دماي عملياتي كمتر از   باشد (پايداري فرمولها) بعلاوه ذوب PVC به طور يكنواخت نيست. در طول پليمريزاسيون امولسيوني يا سوسپانسيوني ذرات PVC به صورت چند مرحله‌اي رشد مي‌كنند. ساختار رشد ابتدايي، بسيار شبيه جزئي از كريستال زنجير شكل سينويو تاكتيك (يك در ميان منظم) مي‌باشد كه اگر در اين حالت بماند، دماي ذوب در حدود   مي‌باشد. با اين نتيجه، جريان مخلوطهاي PVC (مخصوصاً فرمولهاي سخت و محكم، بايد با استفاده از مدل سوسپانسيوني تفسير شود (utracki 1973b, 1974, 1985b) تركيب و عمل مخلوطهاي PVC نياز به كنترل دقيق دما و زمينه‌هاي استرس دارد. تفاوت در حالتهاي عمل، تفاوت در مراحل شكستن زنجيره‌هاي رشد يافته PVC را نتيجه مي‌دهد. كه اين تفاوت در حالتهاي عمل، در نتيجه تفاوت در شكل مخلوط كردن و نحوه اجراي آن مي‌باشد. اين مشاهدات اشاره بر اين دارد كه تركيب‌پذيري PVC فقط بر قسمتي از پليمر تأثير دارد. حتي در بعضي از سيستمهاي آميز‌ش‌پذير مانند PVC بي‌نظم (آمورف) با «پلي‌متيل متاكريلات» NMR. (PMMA) جزئي نشان مي‌دهد كه آن سيستم در رزلوشن يا محدوده nm 20 هموژن است ولي در nm 2 غيرهموژن مي‌باشد. (Albert 1985, Mcbriery & Packer 1993).
براي مخلوط‌هاي در حالت مذاب دو پليمر شروع در بهترين درجه از پخش ماكرومولكولها اهميت دارد. اين مورد اشاره بر اين دارد كه گريد امولسيون PVC ارجح مي‌باشد. البته پليمرهاي امولسيوني به صورت زننده‌اي كثيف مي‌باشند. آنها شامل مقدار زيادي از آلودگيها مثل پس مانده‌هاي امولسيفاير، آغازگرها و مواد بافري و … مي‌باشند. اين آلودگي‌ها مناسب براي كاربردهاي معين نيستند يا نياز به پايدار كننده‌هاي زيادي دارند. بعلاوه تغذيه دستگاه خشك‌كن به شكل ريسندگي (spin- dried) بوسيله پوردهاي كوچك و ظريف PVC براي انجام عمليات ماشين، اكسترودر يا ميكسر، كار پرزحمتي است. مخلوط كردن تحت تنش برشي زياد و در حالت خشك ممكن است عمل پر هزينه‌اي باشد، اما اين تنها راه حل مي‌باشد. بنابراين، بسته به مورد مصرف حالت PVC سوسپانسيوني ارجح است.


فهرست مطالب

عنوان                                                صفحه
تقدير
پيشگفتار
مقدمه (چكيده)    1
- فصل اول (مباحث نظري)
پلي‌وينيل كلرايد (P.V.C)    6
مخلوط‌هاي PVC-NBR    10
مخلوط‌هاي PVC-ACRYLIC    16
مخلوط‌هاي PVC-ELATOMER    25
مخلوط‌هاي PVC-POLYALKENE    27
مخلوط‌هاي PVC-CPE, PVC-CSR    30
مخلوط‌هاي PVC-poly urethane    37
مخلوط‌هاي PVC-EVAC,PVC/EVAC-VC    39
مخلوط‌هاي PVC-ABS    43
مخلوط‌هاي رزين مهندسي و PVC
آلياژ با PVC    48
آلياژ با COPO    49
عنوان                                                صفحه
آلياژ با PC    51
آلياژ با POM    52
آلياژ با PI    52
آلياژ با PVP    54
- Reasons for benefits and problems of blending    55
- فصل دوم (مباحث عملي)
يك فوم از چه اجزائي تشكيل شده است؟    59
عناوين آزمايشات صورت گرفته روي فوم    59
آزمايش اول (اگر افزايش مواد فوم‌از با پارامترهاي فوم Dop= 65gr)    61
آزمايش دوم (اثر افزايش Dop بر پارامترهاي فوم)    62
آزمايش سوم (اثر افزايش مواد فوم‌از بر پارامترهاي فوم Dop= 85 gr)    62
آزمايش چهارم (اثر افزايش كربنات كلسيم بر پارامترهاي فوم)    63
آزمايش پنجم (اثر افزايش ASUA بر پارامترهاي فوم)    64
فرمول ماده فوم‌از و درصد تركيبات آن    64
- فصل سوم (تست كدر شدن- بخارگرفتگي (fogging) روي منسوجات و چرم
موضوع و زمينه كاربرد    66
مبناي آزمايش    66
عنوان                                                صفحه
تعريف عبارات و علائم    67
تجهيزات و شناساگرها    67
آماده‌سازي نمونه‌ها    72
روش انجام آزمايش    73
تشريح نتايج    79
گزارش آزمايش    83