تصنيع المطاط المقاوم للإرتداد والصدمة

Abstract

هدف البحث تصنيع أجزاء مطاطية تملك صفة النابضية والرجوعية للوضع الأصلي بعد تسليط إجهاد عليها . تتلخص طريقة البحث باختيار البوليمرالمناسب الذي يوفر للنابض المراد تصنيعه صفة الرجوعية والانضغاطية , وتصميم خلطة مطاطية بحيث توفر للمنتج مقاومة للظروف الجوية مثل مقاومة الأوزون , الإشعاع , الأكسدة والتصميم الميكانيكي للمنتج المطلوب . يكون التصميم بحسابات هندسية خاصة وفق معلومات فنية تُستلم من قبل الجهة المستفيدة لضمان عمل النابض بأطول عمر ممكن وأكثر كفاءة . تضمنت التجارب إنتاج عدة خلطات مطاطية باستخدام عدة مواصفات فنية ورمز للخلطات بالرموز) K ,G, A) أظهرت نتائج الفحص المختبري أفضلية العجنة (K,G) عن سابقتها (A) من حيث صفتي الانضغاطية والنابضية الموضحة في جداول النتائج . ففي جدول رقم (1) الإنضغاطية بلغت ) %(30 يعني ثلاث أضعاف الإنضغاطية في العجنتين (G,K) الموضحة في جدول ( 2 ،3 ) , وكذلك تدني في المرونة وزيادة كبيرة في الاستطالة . أُنتجت مجموعة كاملة من مطاط هزاز من العجنات (K,G) وخضعت للتطبيق الميداني واثبتت التجربة نجاح الهزاز الجديد .

الكلمات المفتاحية :- النابضية , مانع اهتزاز, مانع صدمة . المقدمة يعتبر المطاط من المواد متعددة الاستخدام في العديد من المجالات والتطبيقات الهندسية. المطاط أو النوابض المطاطية تستخدم بصورة واسعة في مجالات مثل : مانع أهتزاز( Anti- vibration) أومانع صدمةShoke) absorber ) . يمكن وصف المطاط النابضي (المقاوم للاهتزاز ) بصورة مبسطة كالتالي : لو أخذت قطعة مطاطية ووضعت بين صفيحتين معدنيتين وسلط عليها حمل , يُلاحظ إن كمية الطاقة المتراكمة (الممتصة ) من قبل القطعة تعتمد بصورة رئيسة على مقدار التلامس بين المطاط والمعدن , اي مقدار مقاومة الاحتكاك على سطحي القطعة المطاطية , فاذا كان مقدار الاحتكاك كافيا لأحداث الانزلاق بين المطاط والمعدن ولا يحدث في هذه الحالة صدمة للمطاط إي أنه ينقل الحمل بسهولة بعملية الانبعاج للمطاط والانزلاق بسهولة على سطحي الصفيحتين لذلك فهو يعتبر ذو خاصية نابضية جيدة . في عملية التصميم يكون النابض المطاطي متعرضا للضغط ولذلك يجب الأخذ بنظر الاعتبار عامل التغير في شكل النابض المطاطي. ويمكن أن يُفهم ويُحلل من خلال معامل التغير بالشكل نسبة تأثير ضغط السطح إلى الانضغاط الحر لسطح المطاط وهذا يكون تبعا للإعاقة. إن خواص النوابض المطاطية تتأثر بصورة رئيسة بتركيب العجنة المطاطية ونوع المواد الأولية الداخلة في العجنة ,عادة تتألف هذه العجنات من البوليمر الأساس والمواد الحشوية مثل أسود الكاربون ومقومات الفلكنة والكبريت وكذلك تحوي العجنة على مواد مساعدة أخرى مثل المواد المقاومة للأكسدة .

الجانب العملي الخطوة الأولى : اختيار البوليمر المناسب في توفير خاصية الرجوعية والانضغاطية , وكذلك المتطلبات المحددة للمنتج مثل (الزحف creep)) ), التصلب عند درجة الحرارة الواطئةstiffening at low temp.Tg) ) التعتيق الحراري (heat aging ) وكذلك الظروف الجوية التي يعمل بها المنتج مثل مقاومة الأكسدة بالأوزون (resistance to ozone.). (علما إن (Tg) هي درجة الحرارة الزجاجية ) .

وتشتمل الطريقة على : 1- تحضير الخلطات المطاطية وفق مواصفات فنية (تدرج أدناه) أُعتمدت لهذا الغرض في هذا البحث وذلك باستخدام العجان المختبري والعصارة المختبرية . 2- فلكنة العجنات بأخذ عينات منها وتعريضها للضغط والحرارة وضمن أوقات محددة . 3- إجراء الفحوصات المطلوبة (FLEXING TEST) , الفحوصات الفيزياوية ( قوة الشد , المرونة , الأستطالة) . 1- العجنة الأولى : المواصفة الفنية ويرمز لها بالرمز A)) :

Pphr Material 100 Butyl rubber 50 HAF carbon black 20 Paraffinic oil 5 Zinc oxide 0.5 MBTS 1 SULFUR

2- العجنة الثانية : المواصفة الفنية ويرمزلها بالرمز G)) :

Pphr Material 100 Natural rubber 9 Dutrex oil 54 Carbon black 4.03 Zinc oxide 2.018 Stearic acid 0.75 Anox HB 2.018 IPPD 3.05 Wax 1.5 Sulfur 0.2 CBS 0.2 OBTS

3- العجنة الثالثة المواصفة الفنية ويرمز لها بالرمز K)) :

Pphr Material 100 Butyl rubber 56 GPF BLACK 14 PARAFFINC OIL 5 ZINC OXIDE 1 STEARIC ACID 0.70 CBS 0.08 DPG 1.16 SULFUR 0.07 Retarder

الخطوة الثانية : التصميم الميكانيكي وشكل المنتج (النابض) والتي تكون بحسابات هندسية خاصة لضمان عمل النابض بأطول عمر واكثر كفاءة , حيث تم العمل على نموذج نابض من الشركة المستفيدة واجراء قياسات القالب بطريقة الهندسة العكسية . شكل (1) يوضح النابض المطاطي المنتج والصور الأخرى تمثل شكل القالب الذي تم تصنيعه داخل شركتنا علما ان فكرة البحث تتركز على الجانب الكيمياوي للعجنة وما عداه من قياسات هندسية لم نتطرق لها كونها خاصة بالشركة المستفيدة ولا يمكن العمل على تغيرها .

النتائج والمناقشة 1- تم التوصل الى تحضير العجنات K,G)) وبينت نتائج الفحوصات التي حصل عليها تحسن بالمواصفات إذ بلغت الصلابة shore A) 40,50) (shore A وحدة فحص الصلابة ) والفحوصات الفيزياوية الأخرى كالشد والاستطالة . كما لوحظ أن الحصول على قيمة انضغاطية COMPRESSION SET). ) واطئة في العجنتين دليل على حصول تحسن واضح في خاصية الأرتدادية المطلوبة في عجنات النابضية (8 ,10 ) , للعجنتين K,G)) على التوالي ولوحظ ان العجنة K أفضل أيضا من العجنة (G) حسب مقدارالانضغاطية : الجدول ((2) و(3)). 2- أجري فحص الأنثناء (FLEXING TEST) للعجنتين K,G)) فقط بعد الحصول على قيمة إنضغاطية جيدة جدول رقم (4) . 3- عرضت العجنتان للفحص الأخير واجتازت بنجاح وأنتجت مطاط هزاز باستخدام العجنتين ((K,G واثبت نجاح التجربة الميدانية تم تجربة المنتج في الشركة العامة للإسمنت في الكوفة واُرفقت شهادة الفحص مع متن البحث . 4- العجنة ((A تعتبر تجربة فاشلة بسبب تدني المواصفات والموضحة في جدول رقم (1) , الملاحظ على نتائج الفحص تدني في المرونة والصلابة وارتفاع بالاستطالة والانضغاطية . الجدول رقم (1) نتائج الفحوصات للعجنة (A ) ت الفحص وحدة القياس النتيجة 1 الصلابة shore A 33 2 قوة الشد (MPA) 11.7 3 الاستطالة عند الشد % 890 4 المرونة عند الاستطالة (%300 ) (MPA) 1.14 5 الانضغاطية % 30

جدول رقم (2) نتائج الفحوصات للعجنة (G) ت الفحص وحدة القياس النتيجة 1 الصلابة shore A 50 2 قوة الشد (MPA) 15 3 الاستطالة عند الشد % 500 4 المرونة عند الاستطالة ( %300 ) (MPA) 7 5 الانضغاطية % 10

جدول رقم (3) نتائج الفحوصات للعجنة (K )

ت الفحص وحدة القياس النتيجة 1 الصلابة shore A 40 2 قوة الشد (MPA) 11 3 الاستطالة عند الشد % 400 4 المرونة عند الاستطالة ( %300 ) (MPA) 4 5 الانضغاطية % 8

جدول رقم (4) يوضح نتائج فحص) ( Flexing Test للعجنات (K , G , A) ت رقم العجنة Cycle NO.عدد الدورات

1 التجربة رقم 1(A) بسبب تدني المواصفات الفيزياوية جدول (1) لهذه العجنة لا يوجد مبرر لإجراء الفحص أعلاه 2 التجربة رقم 2 (G ) 20700 3 التجربة رقم 3 (K ) 60450

المصادر 1-Dr.R.K MATHAN,C Chairman, Rubber Engineering 1998, Educational Committee, Indian Rubber Institute . 2- RUBBER MATERIALS AND DYNAMIC SPACE APPLICATION ,Tony DEMERVILLE-tony.demerville@smac.fr.(1980) . 3-Vibration , Noise And Shock Control Product .KE KITGAWA GmbH ,WWW.Kitagawa.de e-mail:sales@Kitagawa.de.(2014).