چرم مصنوعی
مقدمه:
همانطور كه می‌دانیم چربهای مصنوعی برخلاف چرم‌های طبیعی كه پس از دباغی كردن پوست گوسفند تهیه می‌گردند از مواد پلیمری كه سنجش اعظم آن را پلی‌وینیل كلراید تشكیل می‌دهد تشكیل یافته‌اند.
پلی‌وینیل كلراید (P.V.C) در سال 1835 در یك تحقیق آزمایشگاهی شناخته شد. اما به دلیل اقتصادی یك قرن بود در دهه 1920 وقتی كه صنعت پلاستیك پیشرفت كرد شناخته شد. با وجود این پلاستیك‌های با وزن مولكولی پائین باعث مهاجرت آنها به سطح و سپس تبخیر آنها می‌شد. این اتلاف خود باعث شكنندگی می‌شد كه برای رفع این مشكل سطح P.V.C قالب‌ریزی شده را چرب می‌كند كه بویی شبیه پلاستی سایزر (نرم كننده) داشت و باعث رونیامدن مشتریها به آن می‌شد. ایجاد حالت پلاستیكی بوسیله مخلوط كردن P.V.C با مواد پلیمری به زودی معلوم كرد كه بهترین پاسخ به این مشكل است.
مواد مخلوطی با P.V.C در دهه 1920 معرفی شدند. در سال 1928 اولین اختراعاتی كه ثبت شد ماده ته‌نشین شده بوسیله I.G.Farbenindustrie و كربید و كربنهای شیمیایی برای مخلوط لاتكس PVC با پلی‌وینیل استات (PVAC) و پلی‌وینیل كلراید- CO- وینیل استات) PVCAC با 80 تا 95 درصد وزن VC بود. این مخلوط عایق رطوبتی به عنوان جانشین چرم استفاده می‌شد.
(Voss & Dickhansen, 1930, 1933, 1934, 1936, 1935) این اولین استفاده از پلیمر جهت سازگار كنندگی بود.
ماده اولیه لوله P.V.C را از موادی با نام تجاری Vinolit كه محصول شركت آلمان است تهیه می‌كنند (شركت شاهین پلاستیك) سپس این پودر Vinolit را با روغنی به نام DOP كه مخفف (دی اتیل هگزیل فتالات) است مخلوط می‌نمایند و سپس توسط پره‌هایی آنها را Mix می‌كنند. محصول در بشكه‌های بزرگ و به شكل خمیری مانند درمی‌آید در اینجا می‌توان براساس سفارش مشتری رنگ مورد دلخواه را اضافه نمود. پس از اضافه كردن محلول رنگی دوباره محلول را هم می‌زنند و سپس در بشكه‌هایی نگهداری و سریعاً (حدوداً تا نیم ساعت) استفاده می‌نمایند.
نحوه تولید چرم مصنوعی بدین شكل است كه از كاغذی به نام كاغذ ماموت به عنوان زمینه‌ای كه محلول فوق را روی آن قرار دهند استفاده می‌شود- علت نامگذاری این كاغذ بدین منظور است كه كلمه ماموت به معنای فیل و به علت چین و چروكهای روی پوست فیل و تشابه آن با طرحهای كاغذ فوق می‌باشد- كاغذ ماموت پس از خریداری از زیر غلتك‌هایی عبور كرده تا كاملاً صاف شود (چین و چروكهای فیلی روی كاغذ باقی است) سپس پس از عبور از چند غلتك و صاف شدن سطح كاغذ به زیر یك سینی كه محلول رنگ و مواد پلیمری است هدایت می‌شود نحوه كار بدین شكل است كه مواد مخلوطی پلیمری درون بشكه توسط دستگاه مكش (Suction) كشیده و روی این سینی روان می‌شود. سپس بوسیله یك تیغه در پشت این سینی مواد پلیمری به صورت یك لایه روی كاغذ ماموت پهن می‌گردد (كاغذ ماموت از زیر این سینی عبور می‌كند و سینی دارای سوراخ‌هایی برای عبور مواد پلیمری و انتقال آن روی كاغذ می‌باشد.)
پس از عبور از این مرحله یك لایه مواد پلیمری روی كاغذ روان شده كه وارد یك دستگاه پخت هیتر (استنتر) می‌شود دمای این هیتر حدوداً 170 درجه سانتیگراد است كه توسط روغن داغ می‌شود این استنتر دارای 8 شبكه و 2 Zoon تنظیم می‌باشد.
پس از عبور از استنتر دوم یك لایه دیگر مواد پلیمری به مواد قبلی اضافه و وارد هیتر دوم می‌شود در اینجا هم این هیتر دارای 8 شبكه و 2 Zoon تنظیم است و نهایتاًدر مرحله سوم براساس سفارش مشتری می‌تواند یك لایه پارچه تریكو نیز به پشت چرم اضافه شده و لایه سوم پلیمر به مواد قبلی اضافه شوند- و در هیتر آخر كه دارای 20 شبكه و 4 Zoon و شیر تنظیم است می‌شود- سپس چرم پس از عبور از هیتر تثبیت انتهایی خارج و بوسیله غلتك Calender خنك می‌شود. در انتهای كار یك غلتك جدا كننده برای جدا كردن كاغذ ماموت و چرم تشكیل شده وجود دارد كه طرحهای موجود در كاغذ ماموت را به پشت كار درحقیقت روی كار ما در آینده خواهد بود انتقال داده است و ظاهری زیبا و مشابه چرم طبیعی را به چرم خواهد داد.
همانطور كه قبلاً گفتم در زمان تهیه خمیر پلیمری از رنگ براساس سفارش مشتری استفاده كه این همان رنگهای چاپی بوده و معمولاً از حلالهایی مثل Mek كه عبارت است (Methil Ethil Keton) وسیكوهگزانون و تولوئن استفاده می‌شود.
برای فشار نیاوردن رولها از عصایی استفاده شده تا رولها روی یكدیگر فشار نیاورند و از انتها، رولها جمع و به سالن كنترل كیفی برای انجام آزمایشات ارسال می‌گردند.
حال به منظور كار عملی كاربردی موارد ذیل پیشنهاد می‌گردد:
1- تأثیر افزایش مواد فوم‌زا بر پارامترهای فوم.
2- تأثیر افزایش DOP (نرم كننده) بر پارامترهای فوم.
3- تأثیر افزایش كربنات كلسیم بر پارامترهای فوم.
4- تأثیر افزایش ASUA بر پارامترهای فوم.
فصل اول:
مباحث نظری
Poly vinyl chloride
پلی‌وینیل كلراید (PVC) در سال 1835 در یك تحقیق آزمایشگاهی شناخته شد. اما به دلایل اقتصادی یك قرن بعد در دهه 1920 وقتی كه صنعت پلاستیك پیشرفت كرد شناخته شد. با وجود این پلاستیك‌های با وزن مولكولی پایین، باعث مهاجرت آنها به سطح و سپس تبخیر آنها می‌شد. این اتلاف خود باعث شكنندگی می‌شد كه برای رفع این مشكل سطح PVC قالب‌ریزی شده را چرب می‌كردند كه بویی شبیه پلاستی سایزر (نرم كننده) داشت و باعث رو نیاوردن مشتریها به آن می‌شد. ایجاد حالت پلاستیكی بوسیله مخلوط كردن PVC با مواد پلیمری به زودی معلوم كرد كه بهترین پاسخ به این مشكل است.
مواد مخلوطی با PVC در دهه 1920 معرفی شدند. در سال 1928، اولین اختراعاتی كه ثبت شد ماده ته‌نشین شده بوسیله I.G.Farbenindustrie وكربید و كربنهای شیمیایی برای مخلوط لاتكس PVC با پلی‌وینیل استات (PVAC) و پلی (وینیل كلراید- CO- وینیل استات) PVCAC با 80 تا 95 درصد وزنی VC بود. این مخلوط عایق رطوبتی به عنوان جانشین چرم استفاده می‌شد. (Voss & Dickhanser, 1930, 1933, 1934, 1936, 1935). این اولین استفاده از كوپلیمر جهت سازگار كنندگی بود.
با وجود این مخلوطهای مقدم بر این برای PVC، نیتریل را بر (NBR) بودند. این سیستمها بوسیله یكی از 3 روش زیر آماده می‌شد:
1- تكنولوژی آسیاب لاستیك (rubber milling)
2- مخلوط لاتكس كه با تركیب كردن محلول آبی سوسپانسیون PVC با یكی از الاستومرها بدست آمده.
3- مخلوط كردن پودر خشك با استفاده از پودرهای كوچك و ظریف كه از خشك كردن لاتیس (Latice) بدست می‌آید.
بعد از كشف ABS در سال 1946، این ترپلیمر به عنوان بهبود دهنده مقاومت در برابر ضربه برای PVC بكار گرفته شد. در طول سالهای گذشته PVC به طور پیوسته با بهبود دهنده مقاومت در برابر ضربه مخلوط شده است. در سال 1956 با «متیل متاكریلات- بوتادی‌ان- استیرن» (MBS) و «كلرینیتد پلی اتیلن» (CPE) و یك سال بعد با «كلروسولفونیتو پلی اتیلن» (CSR)، در سال 1959 با «پلی یورتان خطی» (TPU)، در سال 1967 با «ترپلیمر اتیلن كلرینه شده»، پلیمر دی‌ان «ethylene- propylene diene terpolymer chlorinated» و سپس با «پلی‌سیلوكسان» و بهبود دهنده‌های مقاومت در برابر ضربه به آكریلیك و غیر مخلوط شده است. در دهه 1960 مخلوط كننده‌های خشك با تنش برشی بالا و شبیه مخلوط كننده‌های پودری برای تركیب كردن با PVC به عنوان تكنولوژی برتر شناخته شد.
بعد از سالها، چندین نوع از اصلاح كننده‌های پلیمری به طور اختصاصی برای بهبود خواص PVC ارائه شد (Lutz & Dandelberger 1992- Asayeta (1992)) بعضی از اینها به صورت امولسیونی پلیمریزه شده بودند، مخلوط لاتكس آغازگر این روش می‌باشد. در طول دهه 1930 I.G.Farbenindustrie از یك سوی اختراعات ثبت شده به دست آمد كه براساس پلیمریزاسیون در حالت امولسیونی یا كوپلیمریزاسیون وینیلی و مونومر آكریلیك بود مانند: متیل و اتیل آكریلات و با آكریلونیتریل، وینیل استات و كلرواستات، آكریلیك اسید، آكریلیك استرها، آكریلونیتریل و استیون یا وینیل كلراید، وینیل استات، استیون، آكریلونیتریل و آكریلیك استرها. ابتدا به صورت امولسیونی مخلوط می‌شدند سپس بوسیله روش sprag- drying مخلوط خشك می‌شوند و سپس عملیات بعدی روی آن انجام می‌گرفت. این روش طبیعی برای محدوده گسترده‌ای از خواص رزین‌ها و همچنین روش ارزشیابی ساده برای قابلیتهای آنها، استفاده می‌شد. مخلوط لاتكس هنوز هم روش ارجح برای بدست آوردن فرمول رنگ‌ها، چسب‌ها، پلاستی‌سولها، ارگانوسولها (organosols & plastisols) و … می‌باشد. پیشرفت در shawinigan chemicals، با بدست آوردن تكنولوژی رآكتور حلقه بسته (loop- reactor) با بازده بالا برای پلیمریزاسیون یا كوپلیمریزاسیون مونومرهای وینیل، آكریلیك و آلكنیك، ایجاد شد كه در زمان ما هم مخلوط لاتكس استفاده می‌شود.
در حال حاضر، مخلوط كردن در حالت مذاب به عنوان روش اصلی مخلوط PVC مطرح است. با این حال این روش از تكنولوژی ساده‌ای برخوردار نیست
(This is far from Simple technology). در ابتدا نیاز داریم كه شناخت كاملی از مشكل پایداری حرارتی داشته باشیم. این محدودیت باعث می‌شود كه دمای عملیاتی كمتر از باشد (پایداری فرمولها) بعلاوه ذوب PVC به طور یكنواخت نیست. در طول پلیمریزاسیون امولسیونی یا سوسپانسیونی ذرات PVC به صورت چند مرحله‌ای رشد می‌كنند. ساختار رشد ابتدایی، بسیار شبیه جزئی از كریستال زنجیر شكل سینویو تاكتیك (یك در میان منظم) می‌باشد كه اگر در این حالت بماند، دمای ذوب در حدود می‌باشد. با این نتیجه، جریان مخلوطهای PVC (مخصوصاً فرمولهای سخت و محكم، باید با استفاده از مدل سوسپانسیونی تفسیر شود (utracki 1973b, 1974, 1985b) تركیب و عمل مخلوطهای PVC نیاز به كنترل دقیق دما و زمینه‌های استرس دارد. تفاوت در حالتهای عمل، تفاوت در مراحل شكستن زنجیره‌های رشد یافته PVC را نتیجه می‌دهد. كه این تفاوت در حالتهای عمل، در نتیجه تفاوت در شكل مخلوط كردن و نحوه اجرای آن می‌باشد. این مشاهدات اشاره بر این دارد كه تركیب‌پذیری PVC فقط بر قسمتی از پلیمر تأثیر دارد. حتی در بعضی از سیستمهای آمیز‌ش‌پذیر مانند PVC بی‌نظم (آمورف) با «پلی‌متیل متاكریلات» NMR. (PMMA) جزئی نشان می‌دهد كه آن سیستم در رزلوشن یا محدوده nm 20 هموژن است ولی در nm 2 غیرهموژن می‌باشد. (Albert 1985, Mcbriery & Packer 1993).
برای مخلوطهای در حالت مذاب دو پلیمر شروع در بهترین درجه از پخش ماكرومولكولها اهمیت دارد. این مورد اشاره بر این دارد كه گرید امولسیون PVC ارجح می‌باشد. البته پلیمرهای امولسیونی به صورت زننده‌ای كثیف می‌باشند. آنها شامل مقدار زیادی از آلودگیها مثل پس مانده‌های امولسیفایر، آغازگرها و مواد بافری و … می‌باشند. این آلودگیها مناسب برای كاربردهای معین نیستند یا نیاز به پایدار كننده‌های زیادی دارند. بعلاوه تغذیه دستگاه خشك‌كن به شكل ریسندگی (spin- dried) بوسیله پوردهای كوچك و ظریف PVC برای انجام عملیات ماشین، اكسترودر یا میكسر، كار پرزحمتی است. مخلوط كردن تحت تنش برشی زیاد و در حالت خشك ممكن است عمل پر هزینه‌ای باشد، اما این تنها راه حل می‌باشد. بنابراین، بسته به مورد مصرف حالت PVC سوسپانسیونی ارجح است.
در آغاز سال 1971 به تحقیق برای بهبود حالت PVC بوسیله دانش مهندسی منجر به ساخت پلیمرهایی به نامهای PBT, PI, POM, PC, PET، یا كوپلیمر (PC-PSF) PC- Polysulfone شده است. شصت و پنج سال بعد از اولین ثبت اختراع درباره آلیاژهای جدید PVC اختراعات ثبت شده فعلی بر تركیب با Polyamides, Carboxylated NBR، سیلیكون متصل شده به صورت عرضی و آكریلیك رابرها، یا با بلوك‌های كوپلیمر maleimide- base استوار است.
جهت دریافت فایل چرم مصنوعی لطفا آن را خریداری نمایید