دانلود مقاله لاستیک با فرمت ورد ودر 19 صفجه قابل ویرایش

قسمتی از متن مقاله

تاریخچه لاستیک

rubber history

 

 

لاستیک به ماده مهم اقتصادی و راهبردی تبدیل شده است. در ایالات متحده ، مصرف سرانه لاستیک تقریبا 8/16 و در هندوستان تنها 22/0 است. صنایع حمل و نقل ، شیمیایی ، برق و الکترونیک و همچنین فضایی همگن از مصرف کنندگان اصلی لاستیک هستند. وقتی تولید لاستیک طبیعی (کائوچو) بدلیل تهاجم ژاپن به مناطق تولید لاستیک سنتزی کرد که به سرعت هم توسعه یافت. بطوری که در حال حاضر 88 درصد لاستیک مصرفی در ایالات متحده منشا سنتزی دارد. صنعت لاستیک موارد زیر را شامل می‌شود. تولید مواد اولیه لاستیک‌های سنتزی ، انواع گوناگون لاستیک ، واردات لاستیک طبیعی ، تولید افزودنیهای لاستیک و نهایتا ساخت فرآورده‌های لاستیکی.

 

در ابتدای جنگ جهانی دوم وقتی تولید لاستیک طبیعی (کائوچو) بدلیل تهاجم ژاپن به مناطق تولید لاستیک متوقف شد. ایالات متحده اقدام به ساخت واحدهای تولید لاستیک سنتزی کرد که به سرعت هم توسعه یافت. به طوری که در حال حاضر 88 درصد لاستیک مصرفی در ایالات متحده منشا سنتزی دارد. بنابراین عموما لاستیکها را به دو نوع لاستیک طبیعی و لاستیک سنتزی طبقه بندی می‌کردند. امروزه لاستیکها را به روشهای مختلف دسته بندی می‌کنند.

 

 

 

 

تاریخچه لاستیک

کریستف کلمب دریافت که بومیان آمریکا با توپهای لاستیکی بازی می کنند. اشیای لاستیکی نیز از چاه مقدس مایا در یوکاتان بدست آمده بود. لاستیک ، تا جایی که می‌دانیم محصول سرزمین آمریکا است ولی تنها از طریق انتقال آن به خاور دور و کشت در آنجا به این حد توسعه یافته است. نام rubber به معنی پاک کن را پریستلی کاشف اکسیژن عنوان کرد. وی اولین کسی بود که قابلیت لاستیک در پاک کردن اثر مواد را مشاهده کرد. مواد لاستیکی تنها نتیجه تلاش در جهت تفلیحی و حفظ موادی چون افتیون ، بوتا‌دی‌ان و ایزوپرن بودند که از تقطیر تخریبی لاستیک طبیعی بدست می‌آمدند، بدین ترتیب راه تولید لاستیک سنتزی گشوده شد.
با آغاز جنگ جهانی اول ، انواع نامرغوب لاستیک از دی متیل بوتا‌دی‌ان در آلمان و روسیه تولید شد. گو دیر با کشف پخت لاستیک توسط گوگرد در سال 1839 به شهرت رسید. این کشف مشکل چسبانکی طبیعی لاستیک را حل کرد و آن را به صورت تجاری در آورد. بیشترین تغییرات به لحاظ تاریخی نتیجه محدودیت واردات لاستیک طبیعی به آمریکا بر اثر تهاجم نیروهای ژاپنی در سال 1941 بوده است. این حرکت سبب پژوهش و ساخت انواع لاستیک‌های سنتزی طی سالهای بعد شد.

 

از ويژگي برجسته لاستيكها مدول الاستيسيته پايين آنها است همچنين مقاومت شيميايي و سايشي و خاصيت عايق بودن آنها باعث كاربردهاي بسيار در زمينه خوردگي ميگردد . مثلا لاستيكها با اسيد كلريدريك سازگارند و به همين دليل لوله ها و تانكهاي فولادي با روكش لاستيكي سالهاست مورد استفاده قرار مي گيرند .

نرمي لاستيكها نيز يكي ديگر از دلايل كاربرد فراوان اين مواد ميباشد مانند شيلنگها، نوارها و تسمه ها ، تاير ماشين.

 

انواع لاستیک ها

1- لاستیکهای طبیعی (naturalrubber)

2- لاستیکهای مصنوعی (syntheticrubber)

 

( لاستیک طبیعی )

گیاهان بیشماری از جمله قاصدک ، گوایل ، گل روبینه و توت آمریکایی به عنوان منبع لاستیک پیشنهاد شده بودند. ولی هیچ یک توفیق درخت شیرابه ساز هیوآ برزیلینسیس و همچنین صمغ درخت ساپوریلا و درخت بالاتا را نداشته است. لاستیک طبیعی عمدتا در کشتزارهای مالزی ، اندونزی ، لیبریا و همساگیانثی تولید شد، احتمالا به این علت که آنها مشکل بیماری‌های قارچی و حشرات را که کشتزاهای بومی در آمریکا را تهدید می‌کرد نداشتند. حدود 7 سال زمان لازم است تا این درختان به سن باروری برسند و پس از آن به مدت چند سال بار می‌دهند. بهره باردهی در طول جنگ دوم افزایش یافت و در حال حاضر از کشف انواع اصلاح شده درخت ، بهره‌ای بیش از 3000 کیلوگرم در هکتار (در سال) بدست می‌آید.

 

ساختار لاستیک طبیعی

لاستیک طبیعی یا کائوچو ، سیس- 1 ، 4- پلی ایزوپرن است و مولکولهای آن بر اثر کشش ، بلوری می‌شوند، بدین ترتیب شکل مطلوبی از تقویت حاصل می‌شود. به عنوان پیش نیاز ساختاری مولکولهای لاستیکهای طبیعی و سنتزی باید طویل باشند. خاصیت مشخصه کشیدگی برگشت‌پذیر به دلیل ترتیب اتفاقی و کلافی زنجیرهای بلند بسیاری است. بر اثر کشش ، زنجیرها بهم می‌خورند ولی مثل یک فلز ، پس از رها کردن تنش به شکل کلافی خود بر می گردند. لاستیک طبیعی 6 تا 8 درصد مواد غیر پلاستیکی دارد و در برابر گرما اندوزی مقاومت زیادی نشان می‌دهد.

 

روش تهیه لاستیک طبیعی

برای بدست آوردن شیرابه ، پوست درخت را طوری برمی‌دارند که مایع در فنجانهای کوچکی جمع شود، فنجانها باید مرتبا جمع‌آوری شوند تا از گندیدگی یا آلودگی شیرابه جلوگیری شود. پس از آن شیرابه به محل جمع آوری برده می‌شود و در آنجا پس از صاف شدن با افزودن آمونیاک محافظت می‌شود. لاستیک از طریق فرآیندی موسوم به انعقاد جدا می‌شود. این کار با افزودن اسیدها یا نمکهای مختلف انجام می گیرد. در طی این عمل ، لاستیک به شکل یک توده سفید خمیری از مایع جدا می شود، و سپس از آن با استفاده از غلتک ورقه‌ای و در نهایت خشک می گردد.

روش جدیدتر این است که با استفاده تیغه‌های دوار یا اعمال برش بین دو غلتکی که با سرعت متفاوت می چرخند ، شیرابه منعقد شده را به دانه تبدیل می‌کنند. دانه‌ها سپس به مدت چند ساعت در خشک کن‌های مکانیکی خشک می‌شوند، این عمل در روش قدیمی که از هوا یا دود چوب برای خشک کردن استفاده می شد چندین روز به طول می‌انجامید. به هر صورت ورقه یا دانه خشک شده متراکم و از آن مدلهایی به وزن 33 کیلوگرم می سازند.

مقداری از لاستیک طبیعی بصورت شیرابه به بازار عرضه می‌شود. پیش از آنکه لاستیک را بتوان با انواع افزودنیهای لازم آمیزه کاری مثل دوده (به عنوان پرکن) گوگرد یا ترکیبات گوگردی ، تسریع کننده و ولکانش ، ضد اکسنده محافظ و روغن بر روی همان غلتکها یا مخلوط‌کن ممکن است به ارتفاع یک ساختمان دو طبقه باشد و در عین حال تنها مقدار کمی لاستیک را در یک زمان می‌توانند عمل آورند. یک نمونه مخلوط‌کن ممکن است به ارتفاع یک ساختمان دو طبقه باشد و در عین حال تنها بسته‌های 250 کیلوگرمی را جوابگو باشد. پس از اختلاط ، لاستیک با روزن رانی یا قالب گیری به شکل محصول دلخواه در می آید و بعد پخت می شود. و ولکانشی به یک پلیمر سخت شبکه‌ای می‌انجامد که با گرمادهی مجدد نرم و یا ذوب نمی‌شود.

 

ضرورت وجود تایر در خودرو

تحمل وزن خودرو

کاهش ضربه ناشی از نیروهای وارده از طرف جاده

امکان ایجاد حرکت در جهت دلخواه

انتقال نیروی ترمز و یا شتابگیری به جاده

 

 

 

تایر خودرو

یکی از بزرگترین اختراعات بشری ساختن چرخ بوده است که با این اختراع حرکت و جابجایی بسیار تسهیل پیدا کرد و انسان توانست از چرخ در ساختن ارابه ها و کالسکه ها استفاده کند اما ساختن چرخ پایان کار نبود و بشر با توجه به رشد و پیشرفت روز افزون خود بر آن شد تا اختراع خود را در چرخه تکامل قرار دهد گویی این ساخته هر روز کاملتر می شود. اما برای بهینه تر شدن حرکت نیاز به لاستیک های بادی بود که توسط آقای جان دیوید دانلوپ (۱۹۲۱ -۱۸۴۰)که اهل بلفاست بود اختراع شد وی این تایر بادی را برای چرخهای سه چرخه پسرش که از جنس کائوچو بود ساخت وی ورقه کائوچویی را بصورت لوله درآورد و دور تا دور چرخ قرار داده و داخل آن را از هوا پر کرد و بعد ها این اختراع توسط برادران میشلین در اتومبیل بکار برده شد.

تایر در چرخ خودرو دارای دو وظیفه مهم می باشد:

۱) تنها نقطه اتکاء واتصال خودرو به سطح جاده می باشد که در عین حال وزن خودرو را تحمل می کند.

۲) کاهش و جذب ارتعاشات ناشی از پستی و بلندی های جاده ها در جهت جلوگیری از انتقال این نوسانات به مجموعه سیستم تعلیق خودرو و سرنشینان.

 

اما تایر ها بر اساس ساختار بدنه به دو تیپ کلی تقسیم بندی می شود.

۱) بایاس پلای

۲) رادیال

۱ - تایرهای بایاس

در این دسته از تایر ها امتداد نخهای لایه با خط مرکزی تایر زاویه مورب می سازد و قرار گیری لایه ها روی یکدیگر به صورت ضربدری می باشد . جنس نخ لایه ها از نایلون است و در بدنه تایر بجز در ناحیه طوقه ها از سیم فولادی استفاده نمی شود.

تایرهای بایاس پلای اگر تحت تأثیر نیروهای عمودی قرار گیرند سطح تماس آج ها تغییر شکل داده و حالت جمع شده پیدا می کند. اما بدلیل انعطاف بیشتر ضربه های منتقل شده از سطح جاده را بهتر جذب می کند ولی همین انعطاف زیاد باعث کاهش مقاومت در برابر سایش ومانور پذیری کمتر و کاهش قابلیت در دستیابی به سرعتهای بالا می شود.

 

 

 

۲- تایر های رادیال

(در تایرهای رادیال نخی ، نخ های منجید (بدنه) از یک طوقه به طوقه دیگر بصورت مستقیم کشیده شده اند . علاوه بر لایه های منجید چند لایه تقویتی اضافی دیگر با عرض کم در ناحیه زیر آج نصب می شود)

در تایر رادیال امتداد نخهای لایه باخط مرکزی تایر زاویه ای در حدود ۹۰ درجه می سازد و به عبارت دیگر امتداد نخها در جهت شعاعی قرار گرفته است . جنس نخ لایه ها عموما از ریون یا پلی استر است در تایر های رادیال به منظور ایجاد پایداری حرکتی از لایه هایی به عرض عاج و زاویه مورب نسبت به خط مرکزی تایر با نام کمربند یا بلت استفاده می شود . الیاف مصرفی در کمربند از جنس نخ یا سیم فولادی است

در صورتی که کمربند نخی باشد تایر را رادیال نخی و در صورتی که سیمی باشد تایر را رادیال سیمی (استیل بلت ) می نامند .

معمولا رویه این تایرها پهن تر ، دیواره آنها کوتاه تر و مقطع آنها به بیضی شبیه است.

تایر های رادیال به دلیل مزایای ویژه ای که نسبت به تایر های بایاس دارند در سالهای اخیر به تدریج جایگزین نوع بایاس شده اند.

بطور خلاصه می توان گفت تایرهای رادیال از نظر تحمل سرعت های بالا ، ایمنی بیشتر و راحتی رانندگی ، تایرهای بهتری محسوب می شوند .

ذکر این مساله ضرورت دارد که در تایرهای رادیال ، لایه های تقویتی لزوما از جنس الیاف نخی ساخته نمی شوند بلکه الیاف تقویت کننده می توانند یکی از سه جنس زیر را داشته باشند :

جنس لایه های بدنه و لایه های تقویتی می تواند هر دو از نخ باشد . نخ مصرفی معمولا از انواع ریون و یا پلی استر است . (رادیال نخی)

جنس لایه بدنه می تواند از نخ پلی استر یا ریون و لایه های تقویتی زیر آج از سیم باشد . (رادیال سیمی/استیل بلت)

در تایرهای باری-اتوبوسی هم لایه بدنه و هم لایه های تقویتی می توانند از جنس سیم باشند . (رادیال تمام سیمی)