آشنایی با مواد پلیمری – جلسه اول: تفلون

فلوروپلیمرها نوعی از پلیمر‌ها می‌باشند که حاوی اتمهای فلوئور می‌باشد. این نوع پلیمرها در مقابل اسیدها و بازها دارای مقاومت زیادی می‌باشد.


تفلون

فلوروپلیمرها نوعی از پلیمر‌ها می‌باشند که حاوی اتمهای فلوئور می‌باشد. این نوع پلیمرها در مقابل اسیدها و بازها دارای مقاومت زیادی می‌باشد. شرکت دوپوینت ایالات متحده مخترع این نوع پلیمر می‌باشد و تفلون‌ها (شامل PTFE, PFA و بسیاری موارد دیگر) نمونه اصلی این پلیمرها می‌باشد. مزیت اصلی این پلیمرها اصطکاک بسیار پایین آن‌ها می‌باشد.

تاریخچه

تاریخچه پیدایش ظروف تفلون به سال ۱۹۳۸ باز می گردد. در این سال پلانک در شرکت “دوپونت” آمریکا، ماده ای پلیمری به نام پلی تترافلوئوراتیلن  (PTFE) را کشف کرد و این ماده را با نام تجاری تفلون به صنایع غذایی و پزشکی هدیه کرد. این ماده در واقع نوعی پوشش نچسب و عایق الکتریسیته است که هم مقاومت حرارتی بالایی دارد و هم مقاومت شیمیایی خوبی در مقابل اسیدها و بازها دارد. تفلون در مقایسه با پوشش های نچسب دیگر، از بالاترین ضریب نچسبی برخوردار است و اداره نظارت بر غذا و داروی آمریکا تفلون را به عنوان پوشش مجاز در ظروف پخت غذا مورد تایید قرار داده است. اما با این وجود، گاهی برخی از کارشناسان نسبت به استفاده از این ظروف هشدار می دهند

پلیمریزاسیون

از آنجا که میان تمامی پوشش‌های موجود، تفلون از بالاترین ضریب نچسبی برخوردار بود، از آن در ظروف استفاده شد. اداره نظارت بر غذا و داروی آمریکا هم تفلون را به‌عنوان پوشش مجاز در ظروف پخت غذا مورد تایید قرار داده و با این وجود، محققان درباره استفاده از این ظروف هشدار داده‌اند؛ به‌طوری که اگر دقت کنید می‌بینید تا به حال، پشت سر هیچ ظرفی این همه حرف و حدیث نبوده است! ظروف تفلون از آلودگی محیط زیست گرفته تا سرطان‌زایی به هر چیزی متهم شده‌اند اما جالب اینجاست که هنوز هم از پرفروش‌ترین ظروف پخت‌وپز به شمار ‌می‌روند.

تفلون؛ متهم دوست داشتنی

دکتر کشاورز در این زمینه می گوید: «در تهیه ظروف تفلون از کادمیوم استفاده می شود که از فلزات سنگین است. این ماده به مرور وارد غذا می شود و باعث بروز سرطان، کوتاهی قد و ضایعات پوستی می شود. علاوه بر این، کادمیوم در سنتز هموگلوبین دخالت می کند و منجر به کم خونی می شود».

در مقابل این نظر، مهندس رفیعی، کارشناس یک کارخانه تولید ظروف تفلون می گوید: «کادمیوم قبلا برای تولید رنگ قرمز به کار می رفت. این رنگ در قسمت خارجی ظروف استفاده می شد و کادمیوم نمی توانست وارد غذا شود، اما به هر حال در تولید ظروف جدید استفاده از این فلز ممنوع شده است و هیچ نگرانی از این جهت وجود ندارد.»

چندی پیش هم محققان دانشگاه تورنتو بر پایه نتایج یک تحقیق اعلام کردند که تفلون در اثر حرارت تجزیه می شود و گازی که در اثر تجزیه از آن متصاعد می شود برای محیط زیست زیان آور است. این مسئله نگرانی های جدیدی در مورد ظروف تفلون به وجود آورد اما شرکت “دوپونت” در یک اظهار نظر رسمی اعلام کرد پوششهای نچسب این شرکت، کیفیت خود را تا دمای ۲۶۰ درجه سانتی گراد حفظ می کنند و تجزیه پوشش فقط زمانی اتفاق می افتد که درجه حرارت به طور مستمر از ۳۴۰ درجه تجاوز کند. این در حالی است که در طبخ غذا هیچ گاه دما از ۲۵۰ درجه بالاتر نمی رود

راز سطح صیقلی تفلون را باید در گستردگی اتمهای فلوئور در مولکول تفلون دانست . اتم های فلوئور F تقریباً همه ی مواد را از خود دفع کرده ، از چسبیدن آنها به تفلون جلوگیری می کنند . با استفاده از دو تکنیک می توان خود ماده تفلون را به سطوحی نظیرقابلمه و تابه چسباند .

اولین تکنیک رسوب دادن تفلون است که فرایندی شبیه ذوب می باشد .در این روش تفلون را در  دمایی بسیار بالا داغ کرده بر روی سطح مورد نظر  پرس می کنند  . در این روش اگر تفلون به دمای اتاق برسد ممکن است از سطح جدا گردد.

روش۱

روش تغییر شیمیایی در سطحی که می خواهیم  تفلون را به آن بچسبانیم نتــایج بهتری حاصل می کند در این روش با بمباران یونی در یک میدان تخلیه الکتریکی یا  پلاسمـــا می توانیم تعدادی از پیوند های اتم فلوئور با کربن را  بشکنیم وممانعت حاصل از اتمهـای فــلوئور در برقـــراری پیوند بین اتمهای کربن و اتمهای دیگر را از بین ببریم . در این حالت می توانیم به جای پیوندهای شکسته شده ، پیوندهای جدیدی از اتمهای کربن با سایر اتمها یا گروهها مانند اکسیژن برقرار کنیم این گروهها بر خلاف اتمهای فلوئور پیوند های مستحکمی با فلز برقرار می کنند . براین اساس تفلون به عنوان شناخته شده ترین پوشش ظروف ،  دارای بالاترین میزان کاربرد است علاوه بر آن از تفلون برای عایق کردن کابل های ارتباطی ، جلوگیری از زنگ زدگی  ظروف آشپزخانه و ممانعت از نفوذ آب  از منافذ کوچک ، استفاده ی گسترده ای می شود.

روش ۲

روش بعدی را یان گنزر مهندس شیمی از دانشگاه ایالت کارولینای شمالی معرفی می کند.در این روش که تغییر شیمیایی تفلون  نام دارد  ، یک عامل کاهنده (دهنده ی الکترون) می تواند اتمهای فلوئور را از اتمهای کربن جدا کند و  خود با پیوستن به اتمهای فلوئور، از باقیمانده تفلون یک رادیکال کربن دارمی سازد. این رادیکـال ها نیزبه نوبه خود با پیوستن به رادیکالهای دیگر ، تک الکترونهای خود را جفت می کنند و موجب پدید آمدن  هیدروکربن هـــای سیر نشده می شوند ،  این مولکول های بزرگ  هم به دلیل فقدان الکترونی که دارند  به سطوح اشیــــــــایی مانند کف قابلمه یا تابه می چسبند  و به این ترتیب تفلون که هیچ ماده ی غذایی به آن  نمی چسبد ،  خود می تواند از این طریق ، به کف ظروف آشپزخانه بجسبد.

روش۳

سومین پاسخ به این سوال را گریگوری .ر. برادبورن مطرح می کند؛« تفلون یک پلیمر است . این ماده به وسیله واکنش های پلیمری در خود ظرف ایجاد می شود یا به عبارتی این  خود ظرف به عنوان  واکنشگاهی برای تولید تفلون محسوب می گردد . سطح ظرف در این حالت به عنوان پایه و هسته ی تشکیل پلیمر است و یک حالت کاتالیزگری برای شروع واکنش تبدیل مونو مرهـــــا به پلی مرها محسوب می شود . بنابراین سطح ظرف به عنوان پایه و هسته  تشکیل پلیمر است . البته تمــــام مواد این حالت را ایجاد نمی کنند  مثلاَ این واکنش بر روی آلومینیم صورت نمی گیرد و برای شروع واکنش باید آن را ابتدا بـــــــاردار ( مثبت ) کرد تا واکنش پلیمریزاسیون بر روی سطح آلومینیم  صورت گیرد و تفلون بر روی سطح آلومینیم پدیدار شود.»

پکینگ تفلونی

نوار تفلون ptfe :

خصوصیات و کاربرد

۱- نرم و قابل انعطاف.

۲- سازگاری بسیار بالا با مواد شیمیایی و اسیدی .

۳- حفظ کیفیت در زمان طولانی.

۴-  بی بو و مناسب جهت دستگاههای مواد غذایی

۵- آببند بسیار عالی و قابل اطمینان در مقابل فشار  و حرارت بالا.

۶- مقاوم در برابر عوامل خورنده و قابل استفاده در محیطهای شیمیایی ،اسید ها و مواد نفتی

پکینگ تفلونی :

 . مقاوم در برابر سایش

.   مقاوم در برابر چسبندگی

.  مقامت در برابر عوامل شیمیایی و حلالها

.  مقاومت در برابر حرارت تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد

.  عایق الکتریکی خواص دی الکتریک بالا

 کاربرد پکینگ تفلونی :

شیرهای صنعتی-پمپهای سانتریفوژ-پمپهای پیستونی

قابل استفاده در محیط های بخار روغن حلالها اسیدها قلیاها و مواد نفتی

سایز مقطع چهارگوش : ۴-۴ میلیمتر تا ۳۰-۳۰ میلیمتر

و پکینگ تفلونی به صورت نواری در عرض ها و ضخامتهای مختلف

پکینگ تفلون آرامید Aramid PTFE :

پکینگ تفلون آرامید Aramid PTFE با تحمل حرارتی ۳۵۰ درجه سانتیگراد و    با مقاومت میکانیکی بالا و خاصیت ضد اسیدی جهت استفاده در محیطهای حرارتی ومحیطهایی که با مواد نفتی اسیدی وقلیایی تماس دارند مناسب میباشد .

پکینگ روغنی PTFE :

پکینگهای روغنی PTFE با تحمل حرارتی ۳۵۰ درجه سانتیگراد و نداشتن هیچ گونه عوارضی برای سلامتی انسان جهت استفاده در محیطهای حرارتی ومحیطهایی که با مواد غذایی و دارویی تماس دارند مناسب میباشد.

فرآورده های تفلونی

۱٫Powder

۲٫Rod

۳٫Sheet

۴٫Tube

ذغال های صنعتی گرافیت کربن تفلون ورق نخ ها بافته شده از الیاف تفلون همراه با گرافیت می باشد کاربرد نخ های تفلون گرافیت در محیط های اسیدی و قلیایی و روغنی ومواد نفتی وبخار و حرارت می باشد و دارای سایز های مختلف میباشد

رنگ تفلون ، خودتمیز شونده

رنگ های حاوی PTFE مواد اولیه تفلون و هیدروفلون بکار رفته در پوشش ظروف فلزی تفلون و باعث نچسب بودن این ظروف ، اکنون با ترکیبی خاص و مشابه در رنگ های داخل و نمای ساختمان.
این رنگ با ممانعت از چسبندگی دوده ، چربی و گرد وغبار و قدرت تمیز شوندگی بسیار بالا ، به راحتی از هر گونه آلودگی پاک می شود.

ویژگی ها:
محلول در آب ، بدون بو و سازگار با محیط زیست.
حاوی تفلون و دارای خاصیت روغن گریزی (ذرات ریز روغن به سطح رنگ نمی چسبد )
قابل شستشو با آب و حتی اجسام زبر.
قابلیت تنفس سطح رنگ.
تمیز شوندگی با آب باران.

آشنایی با خواص تفلون صنعتی( (P.T.F.E و کاربرد موثر آن در صنایع مختلف

۱- خواص حرارتی تفلون

۲- رفتار در مقابل عوامل  بیرونی

۳- خواص فیزیکی ومکانیکى

۴ – خواص الکتریکی

۵- خواص سطحی

خواص حرارتی تفلون:

۱ – الف) پایداری حرارتی:  تفلون یکی از مواد پلاستیکی با ثبات است که در درجه حرارت  ۲۶۰ C  درجه سانتیگراد هیچگونه اثری از تجزیه  شیمیائی در آن وجودندارد و در این درجه مقدار زیادی از مشخصات خود را حفظ میکند. تـــجزیــه شــیـمــیــایــی قــابـــل ملاحـــظـــــه در درجه حرارت بالای ۴۰۰C درجه سانتیگراد مشاهده  می شود و در حرارت بالای ۵۰۰ C درجه سانتیگراد تجزیه سریعترخواهد بود. کاربرد تفلن در محدوده درجه حرارت ۲۰۰ C –  درجه سانتیگراد  تا+۲۶۰ C درجه سانتیگراد توصیه می شود.

۱- ب)  نقاط گذر: ملکول P.T.F.Eحالت کریستالی دارد که با تغییرات  دما تغییر می کند. نقاط تغییر حالت مختلفند اما نقاط گذر دوعدد می باشند. در ۱۹ C درجه سانتیگراد تغییراتی در ساختمان کریستالی بوجود آمده و برخی خواص فیزیکی تغییر می کند و در ۳۲۷ C  درجه  سانتیگراد حالت کریستالی از بین رفته و یک حالت  همگون و ژلاتینی بدون ذوب شدن  پیدا می کند  که  در این دما نیز شکل هندسی خود را حفظ  می کند.

۱- ج ) انبساط حرارتی: همانگونه که در مورد شماره (۱-ب) توضیح داده شد  ضریب انبساط  خطی تفلون با تغییر دما تغییر می کند بعلاوه  بخاطرجهت  دهی  که  به  هنگام  فرآیند    حادث می شود و قطعات  P.T.F.E  درحالت کلی ناهمسانگرد هستند. به زبان دیگر می توان گفت که ضریب انبساط خطی تابعی از جهت مولکول است.

۱ – د) هدایت حرارتی: ضریب هدایت گرمایی تفلون به تغییر درجه حرارت بستگی ندارد چون ضریب هدایت گرمایی تفلون بالاست. بدین جهت تفلون به عنوان یکی از عایقهای حرارتی مناسب منظور می شود. این مشخصه به طریقه کاربردآن و همچنین استفاده از تفلون مناسب ( منظور تفلون مخلوط است) بستگی دارد – برای توضیح بیشتر به تفلونهای مخلوط مراجعه شود.

۱ – هـ )  حرارت مخصوص: ظرفیت گرمای ویژه مانند گرمای داخلی (آنتالپی) با حرارت افزایش می یابد بافرض اینکه آشکارا دارای مقادیر زیادی در نقاط گذر می باشند.

رفتار در مقابل عوامل  بیرونی

۲- الف) مقاومت در برابر عوامل شیمیایی: تفلون عملا” در مقابل عوامل شیمیایی خنثی است و فقط در مقابل فلزات الکالینی(قلیایی) در حالت عنصر آسیب پذیر است. تفلون در مقابل تری فلوئورکلرو عنصرفلوئور درحرارت و فشار بالا نیز آسیب پذیر است .

۲- ب)مقاومت دربرابر حلالها: تفلون در اکثر حلالهای شیمیایی تا   درجه  حرارت ۳۰۰ C  درجه  سانتیگراد   حل نمی شود.ئیدروکربنهای  فلوئوردار در این شرایط باعث مقداری انبساط در تفلون می شوند اما این حالت برگشت پذیر است ولی در مقابل برخی روغنهای فلوئوردار درحرارت بالای ۳۰۰ C درجه سانتیگراد  بعنوان حلال عمل می کنند .

۲- ج ) مقاومت دربرابرعوامل جوی ونور:  قطعات P.T.F.E  بنابر تجربیات مشهود در شرایط آب  و هوایی نامساعد در طول بیش از بیست سال کمترین تغییری  از خود نشان نداده اند.

۲ – د)مقاومت در برابر اشعه: تشعشع های با انرژی  بالا باعث شکستن مولکول P.T.F.E  می شود بطوریکه  مقاومت در برابر تشعشع  آنان پایین است البته  این  مقاومت  تا مقدار زیادی  به  حضور اکسیژن بستگی  دارد. در هوا  و  در مقابل شدت تشعشعی ۱۰۶  را دو  به چشم نمی خورد. خواص دی الکتریک در مقابل تشعشع کمتر تاثیرپذیر است و تقریبا” مستقل از وزن مولکول است.

 ۲ – هـ ) نفوذپذیری در مقابل گازها: خواص نفوذپذیری P.T.F.E در مقابل گازها کم  و بیش شبیه سایر پلاستیکها می باشد. مقادیری  که  بوسیله  تحقیقات گوناگون بدست آمده است  چندان قابل اعتماد نیستند اما قطعات با ضخامت بالا را می توان غیر قابل نفوذ قلمداد کرد. البته واضح است که نفوذپذیری  در برابر گازها علاوه  بر ضخامت قطعه و فشار  به فرایندی  که در حال انجام است و قطعه P.T.F.E  که در آنجا مورد استفاده قرار گرفته  بستگی خواهد داشت.

خواص فیزیکی ومکانیکى:

۳- الف) مقاومت در مقابل کشش وفشار: این خاصه  به مقدار زیاد بستگی به فرایند ساخت و تهیه  قطعه  و نوع  پودر تفلون دارد  به هرحال در بین  سایر پلیمرها تفلون در حرارتهای  مختلف مقاومت خوبی در این زمینه  دارد و در یک کار مستمر و طولانی تا حرارت ۲۶۰ C درجه سانتیگراد با تغییرات حرارتی  وسیع  حالت  پلاستیکی  خود را حفظ  می کند. (حتی تا نزدیکی صفر مطلق) .

۳- ب) مقاومت در مقابل انعطاف:  تفلون عملا”یک ماده نعطاف پذیر است و حتی در فشار۰٫۷N/MM2 نمی شکند البته مطابق با استاندارد ASTM D790)). فرم پلاستیکی و انعطاف پذیری تفلون در دمای طبیعی حدود ۵۰-۶۵۰N/MM2  می باشد . و در دمای -۸۰ C حدود ۲۰۰۰N/MM2 ،  و نیز تقریبا“ حدود ۲۰۰N/MM2   در دمای ۱۰۰ C درجه  سانتیگراد،  و در حدود ۴۵N/MM2 در دمای ۲۶۰ C  می باشد.

۳- ج) مقاومت درمقابل ضربه: حتی در دمای  بسیار پایین P.T.F.E  ازخاصیت برگشت یاضربه پذیری خوبی برخوردار است.

۳- د) حافظه پلاستیکی: اگر یک  قطعه از  P.T.F.E  تحت فشار یا کشش قرار گیرد (پایین تر از نقطه  پاره گی) پس از آزاد  شدن،  مقداری  از حالت  تحمیل شده    را   حفظ      می کند.  در صورتیکه  قطعه  فوق الذکر دوباره  حرارت داده  شود فشارهای تحمیلی آزاد شده  و قطعه  مجددا”  به حالت اولیه باز می گردد. این خاصیت حافظه پلاستیکی  نام دارد و درکاربردهای مختلف مانند ساخت قطعات با صافی سطح متوسط و فارغ از تنشهای داخلی مورد استفاده قرار می گیرد.

۳- ه) سایش: سایش این ماده بستگی به  شرایط  مختلفی از جمله سطح  سرخورنده  و طبیعتا” سرعت  و بار وارده  بر سطح دارد و با افزایش موادی از قبیل کربن و شیشه  و برنز به  تفلون (که  به آن اصطلاحا” تفلون مخلوط  گفته  می شود) از سایش به مقدار قابل توجهی کاسته می شود.

۳- و) اصطکاک:  تفلون در بین مواد جامد پایین ترین ضریب اصطکاک را دارا می باشد و ضریب اصطکاک بستگی به عوامل زیادی دارد. به هر صورت ضریب اصطکاک بین ۰٫۰۵  تا ۰٫۰۹ می باشد و می توان  موارد ذیل را یادآوری کرد:

– A ضریب اصطکاک استاتیک  و دینامیک برابر هستند و اثری از خراش و اصطکاک نقطه ای دیده نمی شود.

– B با افزایش بار ضریب اصطکاک کاسته می شود و سپس ثابت می ماند.

– Cضریب اصطکاک با افزایش سرعت افزایش می یابد.

– D ضریب اصطکاک با افزایش  حرارت  تغییر   نمی کند و ثابت می ماند.

خواص الکتریکی:

در این زمینه تفلون یکی از مواد بسیار خوب به شمار می رود و  عایق الکتریکی با ارزشی است . قابل ذکراست که تفلون این خاصیت را درشرایط مختلف جوی،  دمایی  و فرکانسهای مختلف حفظ می کند.

۴- الف) مقاومت دی الکتریک: این خاصه با تغییر ضخامت تغییر می کند  ولی با افزایش  فرکانس کاسته  می شود عملا” این خاصیت تا ۳۰۰ C درجه سانتیگراد ثابت می ماند و حتی بعد از مدت طولانی و حرارتهای  بالا این خاصیت  حفظ  می شود. (حدود   ۶ ماه در ۳۰۰ C  درجه سانتیگراد) ضمنا” این اندازه ها به مقدار و شرایط  و مراحل تولید بستگی دارد.

۴- ب) ثابت ضریب دی الکتریک وضریب انتشار:  ثابت دی الکتریک و ضریب انتشار در P.T.F.E  خیلی پایین است و تا  حرارت ۳۰۰ C درجه سانتیگراد تغییر نمی کند و حتی در یک میدان با فرکانس تا۱۰۹ hz   و کار بسیار طولانی در دمای بالا (۶ماه در۳۰۰ C درجه سانتیگراد) تغییری دیده نمی شود. این ضرایب و همچنین مقاومتهای حجمی و سطحی به  فرآیند ساخت بستگی ندارد.

۴- ج ) مقاومت در برابر قوس الکتریکی (ARC (: P.T.F.E   دارای مقاومت خوبی در برابر قوس الکتریکی (ARC) می باشد. بعد از یک کار طولانی  هیچ گونه  اثری از سوختگی سطحی مشاهده  نمی شود. مقاومت در مقابل قوس الکتریکی براساس استاندارد  ASTM d 495 حدود ۷۰۰ ثانیه می باشد.

 ۴- د) مقاومت در برابر اثرکرونا:  تخلیه الکتریکی حاصل از کرونا می تواند فرسایش سطحی ایجاد کند اما P.T.F.E    به عنوان یک عایق بسیار مناسب در شرایطی که اختلاف پتانسیل بالا باشد عمل می کند.

 

خواص سطحی

آرایش ملکولی P.T.F.E    باعث عدم چسبندگی این  ماده  در قسمت سطح می شود. به همین دلیل این  ماده  به سختی مرطوب  می شود. زاویه تماس این ماده با آب تقریبا” ۱۱۰  درجه  است و قابل  ذکر است کهSURFACE TENTION  (تنش سطحی)  این ماده ۲۰ dinE/cm   است  و بدین  جهت سطح  قابل مرطوب شدن نیست  و شما  با  یک سری  واکنشهای  شیمیایی خاص (همانگونه که قبلا” ذکر شد)  می توانید آن را به  سطح دیگری بچسبانید.

تفلون مخلوط

تفلون به دلیل خواص ذکر شده کاربردهای فراوانی دارد. برخی از کاربردها را میتوان با افزا یش موادی ازقبیل کربن، برنز والیاف شیشه به مقدار زیادی بهبود بخشید که به نام تفلون مخلوط شناخته می شود،مواد افزودنی عبارتند از الیاف شیشه – کربن گرافیت – برنز استیل که به صورت پودر به تفلون افزوده شده وبطور کامل و یکنواخت مخلوط می گردند. برای برخی کاربردها موادی ازقبیل سولفور مولبیدان- پودرهای فلزی – آزبست – سرامیک – اکسیدهای فلزی ویا مخلوطی از دو یا چند ماده فوق الذکر نیز به  تفلون  افزوده می شود. افزایش مواد ذکر شده  به تفلون بهبودهایی از جهت کاربرد در موارد ذیل را حاصل می کند:

-aافزایش قابل ملاحظه مقاومت دربرابر سایش

b- کاهش تغییرشکل درزیربار ولغزندگی پلاستیکی

c- کاهش انبساط گرمایی

d- افزایش هدایت گرمایی والکتریکی در برخی از انواع تفلون مخلوط

درمقابل برخی ازخواص ذکر شده برا ی  تفلون ازجمله مقاومت شیمیایی وعایق الکتریکی و…به خاطر افزایش مواد، تغییر می کند. قابل ذکراست که افزایش مواد مختلف به تفلون برای صرفه اقتصادی نیست، برعکس به خاطر شرایط ونحوه تولید و قیمت مواد افزوده شده قیمت آن نیز افزایش می یابد.

خواص تفلون مخلوط:

۱- خواص  فیزیکی  و مکانیکی : سایش –  سختی- تغییرشکل در زیر بارومقاومت در برابر فشار.

 ۲- خواص گرمایی

 ۳- خواص الکتریکی

 

انواع تفلون مخلوط

۱- تفلون مخلوط با الیاف شیشه: تفلون با الیاف شیشه پودرشده مخلوط می شود.درصد وزن بین ۵%تا ۴۰% است، شیشه کیفیت تفلون رادربرابر سایش بهبود می بخشد وتا حدی نیز دربرابر تغییر شکل آن رامقاوم می کند ولی خواص الکتریکی وشیمیایی تغییری می کند. شیشه مقاومت کمی در مقابل برخی عوامل شیمیایی از جمله مواد قلیایی دارد واسیدسولفوریک می تواند برروی آن تاثیر بگذارد. مقدار کمی ضریب اصطکاک افزایش می یابد. اما با اضافه کردن مقدار کمی گرافیت می توان این افزایش را  کنترل کرد.

۲- تفلون مخلوط با کربن: دراین نوع مخلوط تفلون باکربن به نسبت وزنی بین ۱۰% تا ۳۵% به اضافه مقدارکمی گرافیت به هم آمیخته می شود. کربن هم به مقدار قابل توجهی کیفیت تفلون رادرمقابل سایش وعدم تغییر شکل زیربار بهبود می بخشد، هدایت گرمایی را افزایش می دهد. مقاومت شیمیایی تغییر نمی کند اما هدایت الکتریکی کاملا” تغییر می کند.

۳- تفلون مخلوط با برنز: در این نوع، تفلون با برنز به نسبت وزنی ۴۰% تا ۶۰% مخلوط می شود. در این نوع هم مقاومت نسبت به سایش افزایش می یابد کیفیت نسبت به عدم تغییر شکل زیر بار بهبود می یابد. هدایت گرمایی خوبی دارد،  درمقابل ضعف هدایت الکتریکی مشاهده می شود، همچنین مقاومت نسبت به عوامل شیمیایی هم کم می شود.

۴- تفلون مخلوط با گرافیت: در این نوع، گرافیت به نسبت وزنی ۵% تا ۱۵% به تفلون اضافه می شود.گرافیت ضریب اصطکاک تفلون راکاهش میدهد. به همین جهت به سایر انواع مخلوطها نیز مقداری گرافیت اضافه می شود. مشخصه تغییرشکل زیربار را افزایش می دهد. همچنین خواص سایشی نیز بهتر می شود.

۵- دیگر مخلوطها یا  پرکننده ها:  سولفور ملیبدان ضریب اصطکاک را کاهش می دهد وگاها” نسبت به مخلوط گرافیت در این زمینه ترجیح داده می شود. جهت برخی از کاربردهای خاص و به منظور مقاومت بیشتر در مقابل عوامل شیمیایی پودرفلزاتی مانند:فولادضد زنگ، نیکل و تیتانیم اضافه می شودوهرچند مقاومت در برابر سایش نسبت به برنز کمتر می شود، افزایش برخی اکسیدهای فلزی جهت برخی کاربردهای خاص، مقاومت دربرابر سایش را افزایش می دهند. قابل ذکر است که تفلون بابسیاری از مواد دیگر مخلوط شده ولی نتایج قابل توجهی نداشته است.

خواص فیزیکی ومکانیکی تفلونهای مخلوط:

-a سایش: تماس بین دوسطح سرخورنده  بدون شک اصطکاکی در سطح ایجاد می کند، که طبیعتا”با افزایش وزن بار، سرعت وزمان افزایش می یابد. یعنی بین اصطکاک وعوامل ذکر شده رابطه مستقیم وجود دارد. ازنظر تئوری داریم:

r=kpvt

سرعت  سرخوردن{v=m /sec   ، {وزن بار مخصوص } , (p=(n/MM2)سایش {{R=mm ضریب سایش K={mm3 Sec/Nmh } زمان برحسب ساعت T=}

مقدار P.V علاوه برآنکه مشخصه نمودار خطی خود را از دست می دهد، مقدار قابل توجهی است به همین جهت سیستم از شرایط سایش ضعیف یا قوی می گذرد و با حدP.V  معین می شود.بنابراین حدP.V   بادر نظر گرفتن نوع ماده مخلوط، سختی و درجه صافی سطح تماس قابل تغییراست. همچنین به وجودمایعات سردکننده یا چرب کتتده نیز بستگی مستقیم دارد. حد P.V  با افزایش سرعت افزایش می یابد. علاوه بر آن فاکتورهایی مانند شکل هندسی ودرجه حرارت می توانند بر سیستم تاثیر داشته باشند. قابل ذکر است که ارقام ذکر شده  درجداول مربوطه  نتیجه ازمایشات در سطح خشک است و طبیعتا” با تغییر شرایط محیط کار تغییر می کند.عموما” در صورتیکه سطح تماس از شیار کمتری برخوردار باشد، اثرات فرسایش کمتر خواهد شدووجودیک سطح تماس با صافی سطح (Ra./2-/6Micron) بسیار عالی خواهد بود زیرا تقریبا” می توان گفت رفتاراصطکاکی یک بوش، یاتاقان یا ریل را پیش بینی کرد.

درحالت کلی هرچه سختی سطوح سرخورنده بیشتر باشد اثرات سایشی کمتر ظاهرخواهد شد.

bسختی: هرچنداین مورد عملا” مشخصه چندان مهمی به نظر نمی رسد و فقط برای سطح تماس قطعه موردنظر است، نتایج بدست آمده ارتباطی بین این مشخصه وتغییر شکل قطعه زیربار ویا تحت فشار را نشان نمی دهد.

c –  تغییر شکل زیربارومقاومت در برابر فشار : تفلون مانند اغلب مواد پلاستیکی ، الاستیک نیست. یعنی رابطه بار  به تغییر شکل براساس مدل young مقدار ثابتی است. رابطه باربه تغییرشکل بستگی به زمان کاربرد دارد، که این پدیده  (خزش) نامیده می شود. در صورتی که با برداشتن بار قسمتی از تغییرشکل به حالت اول برمی گردد.

(بازیابی الاستیک) وبخشی از آن به عنوان تغییر شکل دائمی باقی می ماند. خزش آشکارا تابع خطی از زمان نیست ونتایجی که بعد از۲۴ ساعت در حالت تغییرشکل بدست آمده به حساب آورده نمی شود. با افزایش دما به راحتی می توان پیش بینی کرد که  خواص تغییر شکل به شدت زیر بار افت می کنند وبه همین ترتیب مقاومت در برابر فشار نیز دردمای  c 100 درجه سانتیگراد به نصف مقدار خود در  c23  درجه سانتیگراد می رسدو درمای  c200  درجه سانتیگراد این مقاومت به۱۰% خود در۲۳ درجه سانتیگراد خواهد رسید. درهرحال p.t.f.e  یکی از مواد پلاستیک است که حتی در دماهای بالا و بار نیز در مقابل تغییر شکل مقاومت می کند. ومی توان گفت که در مقابل ۵۰% تغییر شکل دائمی زیربار، ۵۰% بازگشت به شکل اولیه وجود خواهد داشت.

مشخصات انواع تفلون مخلوط

filled p.t.f.e

 

۶۰% ptfe +40% bronze
۸۵% ptfe + 15% glass fibre

 

۸۰% ptfe + 15% glass fibre+molydenum sulphid
۷۵% ptfe + 25% glass fibre

 

۷۰% ptfe + 30% glass fibre 303% molydenum sulphid
۷۵% ptfe + 25% carbographite

 

۶۰% ptfe + 40% glass fibre
۴۰% ptfe + 60% bronze

 

۴۰% ptfe + 60% bronze and metal oxides
۸۰% ptfe + 20% glass fibre

 

۹۰%ptfe + 10% graphite
۸۲% ptfe + 15% glass fibre + 3% molydenum sulphid

 

۷۵% ptfe + 25% calciu fluorid
۸۷% ptfe + 10% graphite+ 3% molydenum sulphid

 

۷۵% ptfe + 25% calcium fluorid
۴۰% ptfe + 40% bronze + 3% molydenum sulphid

 

۷۵% ptfe + 25% ceramic
۶۰% ptfe + 40% glass fibre

 

۴۰% ptfe + 60% nickel
۵۰% ptfe + 50% inox

 

۷۷%ptfe + 10% graphite+10%glass fibre +3% molydenum sulphid
۷۷%ptfe + 10% graphite+10%glass fibre +3% molydenum sulphid

برای دانلود کامل این قسمت بر روی لینک زیر کلیک نمائید


مطالب بیشتر...

برای دانلود جزوه آموزشی (بررسی ابزار دقیق مهندسی فرآیند) از لینک قرار داده شده در این نوشته استفاده نمایید.

برای دانلود جزوه آموزشی (اصول تعمیر و نگهداری: درس هجدهم) از لینک قرار داده شده در این نوشته استفاده نمایید.

استاندارد پلاستیک Astm سری دهم مجموعه ای از استاندارد های مرتبط و کاربردی با صنایع تولید پلاستیک می باشد. این استادارد ها خارجی را به راحتی دانلود نمایید.

برای دانلود جزوه آموزشی (نم زدایی گاز) از لینک قرار داده شده در این نوشته استفاده نمایید.