الاستومر چیست؟
الاستومر (Elastomer) نوعی پلیمر با خاصیت ارتجاعی بالا است که پس از اعمال نیرو، تغییر شکل داده و پس از حذف نیرو، به شکل اولیه خود بازمیگردد. نام الاستومر از ترکیب دو واژه Elastic (کشسان) و Polymer (پلیمر) گرفته شده است. این مواد بهدلیل ساختار مولکولی زنجیرهای و پیوندهای عرضی بین زنجیرهها، خاصیت انعطافپذیری قابل توجهی دارند. در این مقاله با انواع و کاربردهای لاستیک و اهمیت و فرایند بازیافت الاستومرها آشنا میشویم.
اگر به موضوعات مرتبط علاقهمندید، پیشنهاد ما به شما، نگاهی به مقاله داغ دیافراگم لاستیکی است.
برای استعلام قیمت و خرید اورینگ لاستیکی و دیافراگم لاستیکی در اصفهان و سراسر ایران با کارشناسان ماهان صنعت به شماره 03133686571 – 09136854152 تماس بگیرید.
انواع الاستومر
الاستومرها بهطورکلی به دو گروه عمده الاستومرهای ترموپلاستیک (TPEs) و الاستومرهای ترموست (Thermoset Elastomers) تقسیم میشوند. این دو گروه بهدلیل تفاوت در ساختار شیمیایی، فرآیند تولید و ویژگیهای فیزیکی در کاربردهای مختلف صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار میگیرند. در ادامه به بررسی این دو نوع پرداخته میشود:
الاستومرهای ترموپلاستیک (Thermoplastic Elastomers – TPEs)
دارای ساختار مولکولی خطی یا شاخهای هستند که به آنها قابلیت ذوب مجدد و قالبگیری را میدهد. بهراحتی تحت حرارت نرم شده و با سرد شدن دوباره سخت میشوند (رفتار ترموپلاستیک) و بدون نیاز به فرآیند پخت (Vulcanization) تولید میشوند. همچنین قابلیت بازیافت و استفاده مجدد دارند، که آنها را دوستدار محیطزیست میکند و دارای مقاومت شیمیایی مناسب و انعطافپذیری بالا هستند.
مزایا
- فرآیند تولید سریع و آسان (تزریق یا قالبگیری حرارتی)
- قابلیت بازیافت و کاهش ضایعات تولید
- سبک و انعطافپذیر با استحکام مناسب
معایب
- در برابر حرارتهای بالا مقاومت کمی دارند.
- نسبت به الاستومرهای ترموست مقاومت مکانیکی و شیمیایی کمتری دارند.
کاربرد
- صنایع خودروسازی (عایقها، درزگیرها و سپرها)
- محصولات الکتریکی و الکترونیکی (عایقهای کابلها)
- تولید اسباببازیها، کفشها و لوازم خانگی
- صنایع پزشکی (لولهها و ابزار جراحی)
الاستومرهای ترموست (Thermoset Elastomers)
دارای ساختار شبکهای و پیوندهای عرضی (Cross-linked) هستند که پس از شکلگیری و پخت، غیرقابل ذوب یا بازیافت میشوند. برای تولید آنها فرآیند پخت شیمیایی (ولکانیزاسیون) لازم است که موجب سختی و مقاومت بالاتر میشود.
مقاومت بالایی در برابر دما، مواد شیمیایی و فشار دارند.
خاصیت کشسانی و انعطافپذیری بالا دارند.
مزایا
- مقاومت حرارتی و مکانیکی بسیار بالا
- دوام طولانیمدت در شرایط سخت
- انعطافپذیری فوقالعاده حتی در دماهای پایین
معایب
- فرآیند تولید کندتر و پیچیدهتر نسبت به ترموپلاستیکها
- عدم قابلیت بازیافت و تولید ضایعات بیشتر
- هزینه تولید و قالبگیری بالاتر
کاربرد
تولید لاستیک خودروها و تایرها.
ساخت درزگیرها، عایقها و لولههای مقاوم به مواد شیمیایی.
صنایع هوافضا و نظامی برای تولید قطعات مقاوم در برابر حرارت بالا.
تجهیزات پزشکی و ابزارهای مقاوم به مواد شیمیایی.
بیشتر بدانید : ضربه گیر
مقایسه کلی بین ترموپلاستیک و ترموست
ویژگی | ترموپلاستیک (TPEs) | ترموست (Thermosets) |
ساختار شیمیایی | خطی یا شاخهای | شبکهای با پیوندهای عرضی |
فرآیند شکلگیری | قابل ذوب و بازیافت | نیاز به پخت شیمیایی (غیرقابل ذوب مجدد) |
مقاومت در برابر حرارت | مقاومت کم | مقاومت بالا |
انعطافپذیری | بالا | بسیار بالا |
بازیافت | قابل بازیافت | غیرقابل بازیافت |
کاربردها | محصولات مصرفی و کاربردهای عمومی | کاربردهای صنعتی، سنگین، و مقاوم |
تأثیر بازیافت بر خواص الاستومرها و بهینهسازی استفاده از آنها در صنعت
الاستومرها به دلیل انعطافپذیری و خواص مکانیکی عالی، کاربردهای گستردهای در صنایع مختلف دارند؛ اما چالشهای زیستمحیطی ناشی از ضایعات آنها، نیاز به بازیافت و بهینهسازی فرآیندهای مصرف این مواد را افزایش داده است. در ادامه به بررسی تأثیر بازیافت بر خواص الاستومرها و راهکارهای بهینهسازی در صنعت پرداخته میشود.
اهمیت بازیافت الاستومرها
کاهش ضایعات صنعتی
الاستومرها، بهویژه لاستیکهای مصنوعی، بخش قابلتوجهی از زبالههای صنعتی را تشکیل میدهند. بازیافت به کاهش این ضایعات کمک میکند.
حفاظت از محیط زیست
کاهش دفن زباله و جلوگیری از آلودگی ناشی از سوزاندن لاستیکها
صرفهجویی اقتصادی
کاهش هزینههای تولید با استفاده مجدد از مواد اولیه بازیافتی
کاهش وابستگی به مواد اولیه جدید
تولید الاستومرها به مواد نفتی وابسته است و بازیافت به کاهش مصرف این منابع کمک میکند.
فرآیندهای بازیافت الاستومرها
بازیافت مکانیکی
شامل خرد کردن، آسیاب کردن و دانهبندی الاستومرهای ضایعاتی است. به شکل پودر یا گرانول در تولید محصولات جدید مانند کفپوشها و قطعات خودرویی استفاده میشود.
مزیت: فرآیند ساده و کمهزینه.
عیب: کاهش قابل توجه خواص مکانیکی و الاستیکی.
بازیافت شیمیایی
شامل تجزیه حرارتی (پیرولیز) یا فرآیندهای شیمیایی برای شکستن ساختار شبکهای الاستومرها به ترکیبات پایه است. این فرآیند مواد اولیه ارزشمند مانند روغن، گاز، و کربن سیاه را تولید میکند.
مزیت: تولید محصولات جدید با ارزش بالا.
عیب: هزینههای بالای عملیاتی و پیچیدگی فرآیند.
بازیافت انرژی
سوزاندن الاستومرها برای تولید انرژی.
مزیت: تولید انرژی از زبالهها.
عیب: انتشار گازهای آلاینده و نیاز به تجهیزات تصفیه.
مطالعه بیشتر : کوپلینگ
تأثیر بازیافت بر خواص الاستومرها
- فرایندهای مکانیکی و حرارتی باعث تخریب پیوندهای مولکولی میشوند و مقاومت کششی، انعطافپذیری و دوام الاستومر را کاهش میدهند.
- مواد بازیافتی ممکن است مقاومت کمتری در برابر حلالها و مواد شیمیایی داشته باشند.
- محصول نهایی ممکن است به دلیل ترکیب مواد بازیافتی، دارای کیفیت غیرهمگن باشد.
- تغییرات در خواص حرارتی
- کاهش خواص مکانیکی
- کاهش مقاومت شیمیایی
- کاهش مقاومت حرارتی و افزایش احتمال نرم شدن در دماهای بالا
- کاهش خاصیت ارتجاعی
- کاهش خاصیت برگشتپذیری به دلیل تخریب پیوندهای عرضی (Cross-linking)
- عدم یکنواختی در کیفیت
کاربردهای خاص برای مواد بازیافتی
- استفاده از الاستومرهای بازیافتی در تولید کفپوشهای مقاوم، عایقهای صوتی و قطعات ضربهگیر
- بهکارگیری در صنایع ساختمانی برای تولید بتنهای مقاوم به لرزش و ارتعاش
نمونههای موفق صنعتی
صنعت تایر
شرکتهای بزرگ تولید تایر مانند Michelin و Goodyear از فرآیندهای بازیافت برای تولید مواد اولیه جدید یا محصولات مقاوم استفاده میکنند.کفپوشهای لاستیکی
بازیافت لاستیکهای خودرو برای ساخت کفپوشهای مقاوم در پارکها و سالنهای ورزشی.صنایع ساختمانی
استفاده از الاستومرهای بازیافتی بهعنوان مواد مقاوم در بتنهای ضدارتعاش.
استفاده از الاستومرهای بازیافتی در تولید محصولات جدید
استفاده از الاستومرهای بازیافتی در تولید محصولات جدید به دلیل ویژگیهایی مانند انعطافپذیری، استحکام مکانیکی، و مقاومت شیمیایی، در صنایع مختلف مورد توجه قرار گرفته است. این مواد در صنایعی همچون خودروسازی برای تولید تایر، درزگیر و ضربهگیر در صنعت ساختمان برای کفپوش، عایقهای صوتی و حرارتی و بتن اصلاحشده، و در حوزه ورزشی برای کفپوش زمینهای بازی و تجهیزات ورزشی کاربرد دارند.
همچنین، در کشاورزی برای ساخت لولهها و نوارهای آبیاری و در بستهبندی بهعنوان ضربهگیرها و فومهای محافظ استفاده میشوند. از دیگر کاربردهای آنها میتوان به تولید کف کفشهای ورزشی و ایمنی اشاره کرد. مزایای استفاده از این مواد شامل کاهش هزینهها، کاهش ضایعات صنعتی، حفاظت از محیطزیست و بهبود عملکرد محصولات خاص است. با این حال، چالشهایی مانند افت کیفیت و استحکام، عدم یکنواختی مواد بازیافتی و هزینههای بالای فناوریهای بازیافت نیز وجود دارد.
با توسعه فناوریهای پیشرفته و بهبود فرآیندهای بازیافت، الاستومرهای بازیافتی میتوانند به گزینهای پایدار و مقرونبهصرفه برای تولید محصولات جدید تبدیل شوند.