آزمون مقاومت شیمیایی- مقاومت لاستیک در برابر مایعات

لاستیک ها در بسیاری از کاربردهای صنعتی در معرض مایعات مختلفی از جمله روغن ها، گریس ها، سوخت ها، آب، سیالات هیدرولیک و سایر مواد شیمیایی قرار می گیرند. تماس لاستیک با این مایعات می تواند موجب تغییرات قابل توجهی در ساختار و خواص فیزیکی آن شود و در نهایت عملکرد قطعه را تحت تاثیر قرار دهد.

از مهم ترین پیامدهای تماس لاستیک با مایعات می توان به تورم یا انقباض، افزایش یا کاهش جرم، تغییر سختی، افت استحکام کششی، تغییر ازدیاد طول، نرم شدن یا سخت شدن، استخراج برخی از اجزای فرمولاسیون و تغییرات ابعادی اشاره کرد.

استاندارد ASTM D471 یکی از مهم ترین روش های آزمون برای ارزیابی اثر مایعات بر لاستیک و مواد لاستیک مانند است. این آزمون با ایجاد شرایط کنترل شده تماس نمونه با مایع، امکان مقایسه رفتار ترکیبات مختلف لاستیکی را فراهم می کند.

استاندارد ASTM D471 برای نمونه های لاستیک ولکانیزه، لاستیک پوشش داده شده روی منسوجات و همچنین برخی قطعات لاستیکی نهایی کاربرد دارد. این استاندارد همچنین روش های مختلفی را برای ارزیابی تغییر جرم، تغییر حجم، تغییر ابعاد، تغییر خواص کششی و سختی و برخی خواص مکانیکی دیگر در نظر می گیرد.

هدف آزمون ASTM D471

هدف اصلی آزمون ASTM D471 تعیین میزان تغییر خواص لاستیک در اثر تماس با یک مایع مشخص و تحت شرایط کنترل شده دما و زمان است.

در این آزمون، نمونه لاستیکی قبل از قرار گرفتن در مایع، از نظر خواص اولیه مشخصه یابی می شود. سپس نمونه برای مدت مشخص و در دمای تعیین شده در مایع مورد نظر غوطه ور شده و پس از پایان دوره غوطه وری، تغییرات ایجاد شده در خواص آن اندازه گیری می شود.

اثر مایع بر لاستیک نه تنها تابع نوع لاستیک و نوع مایع، بلکه تابع دما و مدت تماس نیز هست.

اهمیت آزمون مقاومت شیمیایی لاستیک

انتخاب الاستومر مناسب برای یک کاربرد صنعتی تنها بر اساس سختی، استحکام کششی یا ازدیاد طول انجام نمی شود. برای مثال ممکن است یک ترکیب NBR از نظر خواص مکانیکی اولیه عملکرد بسیار خوبی داشته باشد، اما در تماس طولانی مدت با یک روغن خاص دچار تورم شدید شود. همچنین ممکن است یک کامپاند EPDM در برابر آب و سیالات قطبی عملکرد مناسبی داشته باشد، اما در تماس با روغن های هیدروکربنی دچار افزایش حجم قابل توجه شود. بنابراین، در طراحی یک قطعه لاستیکی باید عملکرد قطعه در شرایط واقعی سرویس مورد توجه قرار گیرد.

استاندارد ASTM D471 از این نظر اهمیت دارد که امکان مقایسه رفتار لاستیک های مختلف را در برابر یک مایع مشخص فراهم می کند. خود ASTM نیز تاکید می کند که این آزمون می تواند شرایط سرویس را به صورت کنترل شده و شتاب یافته شبیه سازی کند، اما نتایج آن الزاما رابطه مستقیم و قطعی با عملکرد قطعه در تمام شرایط واقعی سرویس ندارد.

دامنه کاربرد ASTM D471

این استاندارد برای ارزیابی اثر مایعات بر موارد زیر کاربرد دارد:

  • لاستیک ولکانیزه تهیه شده به صورت ورق استاندارد
  • نمونه های لاستیکی برش خورده از ورق
  • لاستیک ولکانیزه پوشش دهنده منسوجات
  • برخی از قطعات لاستیکی تجاری و نهایی

با این حال، ASTM D471 به طور کلی برای لاستیک های سلولی، مواد متخلخل و برخی از انواع ورق های آب بندی فشرده طراحی نشده است، مگر در مواردی که خود استاندارد شرایط ویژه ای را برای آن ها مشخص کرده باشد.

اصل آزمون مقاومت شیمیایی مطابق بر استاندارد ASTM D471

اساس آزمون ASTM D471 نسبتا ساده است. نمونه لاستیکی با ابعاد و شکل مشخص آماده می شود و خواص اولیه آن اندازه گیری می گردد. سپس نمونه در مایع آزمون قرار داده شده و در دمای مشخص برای مدت زمان مشخص نگهداری می شود. پس از پایان دوره غوطه وری، نمونه از مایع خارج شده و مطابق روش مربوطه آماده اندازه گیری می شود. سپس خواص نمونه قبل و بعد از تماس با مایع با یکدیگر مقایسه می شوند.

مایعات مورد استفاده در آزمون

یکی از نکات مهم در ASTM D471 انتخاب صحیح مایع آزمون است. مایع مورد استفاده می تواند بر اساس شرایط واقعی کاربرد قطعه انتخاب شود؛ برای مثال:

  • آب
  • روغن های مرجع
  • سوخت ها
  • سیالات هیدرولیک
  • گریس ها
  • حلال ها
  • سایر مایعات مورد نظر در کاربرد صنعتی

استاندارد ASTM D471 همچنین روغن های مرجع IRM را برای آزمون های استاندارد معرفی می کند.

در نسخه های جدید استاندارد، روغن های مرجع IRM ۹۰۵, IRM ۹۰۳, IRM ۹۰۲, IRM ۹۰۱ مورد استفاده قرار می گیرند. برخی روغن های قدیمی ASTM مانند ASTM OIL No.۳, ASTM OIL No.۲, ASTM OIL No.۱ دیگر به عنوان مایعات مرجع تجاری استاندارد مورد استفاده قرار نمی گیرند و به این ترتیب با مواد مرجع جدید جایگزین شده اند.

انتخاب مایع آزمون باید بر اساس کاربرد واقعی قطعه انجام شود. استفاده از یک روغن مرجع استاندارد الزاما به این معنی نیست که رفتار لاستیک در برابر تمام روغن های موجود در بازار یکسان خواهد بود.

ترکیب شیمیایی روغن، ویسکوزیته، میزان آروماتیک ها، نوع افزودنی ها و حتی شرایط کاری می تواند بر برهم کنش لاستیک و مایع اثر گذار باشد.

نمونه آزمون

نمونه باید از ماده ای با ترکیب و شرایط پخت مشخص تهیه شود. در صورت استفاده از ورق لاستیکی، آماده سازی نمونه باید به گونه ای باشد که نمونه نماینده واقعی ترکیب مورد بررسی باشد.

عوامل زیر باید تا حد امکان کنترل شوند:

  • نوع الاستومر
  • فرمولاسیون
  • سیستم پخت
  • شرایط ولکانیزاسیون
  • ضخامت نمونه
  • جهت برش نمونه
  • وضعیت سطح نمونه
  • روش آماده سازی نمونه

برای مقایسه دو فرمولاسیون، تمام این عوامل باید یکسان باشند و تنها متغیر مورد مطالعه تغییر کند.

خواص قابل ارزیابی پس از غوطه وری

استاندارد ASTM D471 تنها یک آزمون “تغییر حجم” نیست. این استاندارد مجموعه ای از روش ها را برای ارزیابی اثر مایع بر لاستیک در نظر دارد. موارد اصلی عبارتند از:

  • تغییر جرم

جرم نمونه قبل و بعد از غوطه وری اندازه گیری می شود. تغییر جرم می تواند ناشی از دو پدیده اصلی باشد:

  • جذب مایع توسط لاستیک

جذب مایع توسط لاستیک معمولا موجب افزایش جرم می شود.

  • استخراج اجزای قابل حل از لاستیک توسط مایع

استخراج اجزای قابل حل از لاستیک توسط مایع، می تواند موجب کاهش جرم شود.

بنابراین تغییر جرم باید با توجه به سایر نتایج تفسیر شود.

فرمول تغییر جرم نسبی:

∆m (%) = [(m2 – m1) / m1] * 100

که در آن:

m1: جرم نمونه قبل از غوطه وری

m2: جرم نمونه پس از غوطه وری

  • تغییر حجم

یکی از مهم ترین پارامترهای آزمون مقاومت لاستیک در برابر مایعات، تغییر حجم است. هنگامی که مولکول های مایع وارد شبکه لاستیک می شوند، فاصله بین زنجیرهای پلیمری افزایش پیدا کرده و در بسیاری موارد شاهد تورم (swelling) هستیم. در مقابل، اگر مایع برخی از اجزای فرمولاسیون را از لاستیک استخراج کند یا با ساختار پلیمر بر همکنش خاصی داشته باشد، امکان کاهش حجم نیز وجود دارد.

تغییر حجم نسبی به صورت زیر محاسبه می شود:

∆v (%) = [(v2 – v1) / v1] * 100

که در آن:

V1: حجم نمونه قبل از غوطه وری

V2: حجم نمونه پس از غوطه وری

∆V مثبت نشان دهنده افزایش حجم یا تورم است و ∆V منفی نشان دهنده کاهش حجم یا انقباض است. هر چه قدر مطلق تغییر حجم بیش تر باشد، اثر مایع بر ماده شدید تر است؛ البته پذیرش یا رد نتیجه باید بر اساس الزامات فنی قطعه و مشخصات محصول انجام شود.

چرا لاستیک متورم می شود؟

تورم لاستیک یک پدیده صرفا فیزیکی نیست و به ساختار شبکه پلیمری و بر هم کنش پلیمر- مایع وابسته است. هنگامی که مایع با الاستومر سازگاری بالایی داشته باشد، مولکول های مایع می توانند وارد شبکه پلیمری شوند.

شدت تورم به عواملی مانند موارد زیر وابسته است:

  • ساختار شیمیایی پلیمر
  • چگالی اتصالات عرضی
  • نوع و میزان فیلر
  • نوع و مقدار نرم کننده
  • نوع مایع
  • دمای آزمون
  • مدت زمان تماس

بنابراین نمی توان صرفا از روی نام الاستومر، میزان دقیق تورم را پیش بینی کرد.

اثر چگالی اتصالات عرضی

یکی از عوامل مهم در رفتار تورمی، چگالی اتصالات عرضی یا Crosslink Density است. افزایش چگالی اتصالات عرضی معمولا حرکت آزادانه زنجیرهای پلیمری را محدود کرده و می تواند میزان تورم را کاهش دهد. اما این موضوع به معنی آن نیست که افزایش سختی یا افزایش چگالی اتصالات عرضی همیشه بهترین راهکار برای بهبود مقاومت شیمیایی است. زیرا تغییر سیستم پخت می تواند هم زمان بر روی موارد زیر اثر بگذارد:

  • سختی
  • مدول
  • استحکام کششی
  • ازدیاد طول
  • مانایی فشار
  • مقاومت حرارتی مقاومت در برابر مایعات

بنابراین مقاومت شیمیایی باید در کنار سایر خواص عملکردی ارزیابی شود.

تغییرات سختی

یکی دیگر از پارامترهای مهم پس از غوطه وری، تغییرات سختی است. جذب مایع می تواند موجب پلاستی سایز شدن نسبی شبکه لاستیک و در نتیجه کاهش سختی شود. از سوی دیگر، استخراج نرم کننده ها یا برخی از اجزای فرمولاسیون ممکن است در بعضی از سیستم ها باعث افزایش سختی شود. بنابراین تغییر سختی می تواند اطلاعات ارزشمندی درباره نحوه بر هم کنش مایه با ترکیب لاستیکی ارائه کند.

تغییر سختی را می توان به صورت:

∆H = H2 -H1

یا در صورت نیاز به گزارش نسبی، بر اساس درصد تغییر بیان کرد.

تغییر استحکام کششی و ازدیاد طول

در بسیاری از کاربردهای صنعتی، تنها دانستن میزان تورم کافی نیست. ممکن است یک نمونه پس از غوطه وری تغییر حجم کمی داشته باشد، اما افت قابل توجهی در استحکام کششی یا ازدیاد طول نشان دهد. بنابراین ASTM D471 امکان بررسی تغییرات خواص کششی و سختی پس از غوطه وری را نیز در نظر گرفته است.

تغییرات استحکام کششی و ازدیاد طول به صورت زیر محاسبه می گردد:

∆TS (%) = [(TS2 – TS1) / TS1] * 100
∆E (%) = [(E2 – E1) / E1] * 100

که در آن:

TS1 = استحکام کششی اولیه

TS2 = استحکام کششی پس از غوطه وری

E1 = ازدیاد طول اولیه

E2 = ازدیاد طول پس از غوطه وری

چرا تغییرات خواص مکانیکی مهم است؟

برای یک اورینگ، تغییر حجم ممکن است از نظر طراحی بسیار مهم باشد.

برای یک شیلنگ، افت استحکام کششی یا چسبندگی ممکن است اهمیت بیش تری داشته باشد.

برای یک گسکت، تغییر سختی و مانایی فشار می تواند تعیین کننده باشد.

بنابراین نمی توان یک معیار واحد را برای تمام قطعات لاستیکی به عنوان شاخص “مقاومت شیمیایی” در نظر گرفت. به همین دلیل، هنگام تفسیر ASTM D471 باید ابتدا مشخص شود که قطعه در شرایط سرویس چه وظیفه ای دارد.

تجهیزات مورد نیاز

تجهیزات مورد نیاز بسته به نوع آزمون و خواص مورد اندازه گیری متفاوت است، اما به طور معمول شامل موارد زیر است:

  • ظروف مناسب برای غوطه وری
  • آون با قابلیت کنترل دما
  • ترازو با دقت مناسب
  • تجهیزات اندازه گیری حجم نمونه
  • ابزار اندازه گیری ابعاد
  • سختی سنج مناسب
  • دستگاه آزمون کشش
  • تجهیزات آماده سازی و برش نمونه
  • تجهیزات ثبت و کنترل دما
  • وسایل ایمنی مناسب برای کار با مایعات شیمیایی

در صورت استفاده از روغن ها یا سوخت های قابل اشتعال، انتخاب تجهیزات و شرایط کاری باید با الزامات ایمنی آزمایشگاه نیز هماهنگ باشد.

شرایط دما و زمان آزمون

یکی از مهم ترین پارامترهای آزمون، دمای غوطه وری است. دما باید مطابق الزامات مشخصات فنی یا روش آزمون انتخاب شود. ترکیب دما و زمان اهمیت ویژه ای دارد؛ زیرا افزایش دما می تواند سرعت نفوذ مایع، انتشار مولکولی و برخی فرآیندهای استخراج یا تخریب را افزایش دهد. بنابراین گزارش یک نتیجه بدون ذکر دما و زمان آزمون از نظر فنی ناقص است.

حداقل اطلاعات شرایط آزمون باید شامل موارد زیر باشد:

  • نوع مایع
  • دمای آزمون
  • مدت غوطه وری
  • وضعیت نمونه
  • روش اندازه گیری
  • خواص اندازه گیری شده

مراحل کلی اجرای آزمون

مرحله ۱: آماده سازی نمونه

نمونه ها از ورق یا قطعه مورد نظر تهیه شده و ابعاد و شکل آن ها مطابق روش آزمون تعیین می شود.

مرحله ۲: شرایط نمونه

نمونه ها قبل از آزمون تحت شرایط مشخص آزمایشگاهی قرار می گیرند تا وضعیت اولیه آن ها پایدار شود.

مرحله ۳: اندازه گیری خواص اولیه

قبل از غوطه وری، خواص مورد نظر مانند جرم، حجم، سختی، استحکام کششی، ازدیاد طول و ابعاد اندازه گیری می شود.

مرحله ۴: غوطه وری

نمونه ها در مایع آزمون قرار گرفته و در دمای تعیین شده برای مدت مشخص نگهداری می شوند. در این مرحله باید اطمینان حاصل شود که شرایط آزمون برای تمام نمونه ها یکسان است.

مرحله ۵: خروج نمونه از مایع

پس از پایان زمان آزمون، نمونه ها از مایع خارج می شوند. مایع اضافی روی سطح نمونه باید مطابق روش مربوطه حذف شود؛ زیرا وجود مایع سطحی می تواند نتیجه اندازه گیری جرم یا سایر خواص را تحت تاثیر قرار دهد.

مرحله ۶: اندازه گیری پس از غوطه وری

خواص مورد نظر مجددا اندازه گیری می شوند.

مرحله ۷: محاسبه تغییرات

مقادیر قبل و بعد از غوطه وری با یکدیگر مقایسه می شوند.

مرحله ۸: تحلیل و گزارش

نتایج باید به همراه شرایط کامل آزمون گزارش شوند.

محاسبات و نحوه گزارش نتایج

نتیجه آزمون باید به گونه ای گزارش شود که امکان مقایسه نتایج وجود داشته باشد.

تغییرات بعد از غوطه وری قبل از غوطه وری پارامتر
m %∆ m2 m1 جرم
V %∆ V2 V1 حجم
H %∆ H2 H1 سختی
TS %∆ TS2 TS1 استحکام کششی
E %∆ E2 E1 ازدیاد طول

در گزارش نهایی باید نوع مایع، دما و مدت آزمون نیز درج شود.

تفسیر نتایج

تفسیر آزمون مقاومت شیمیایی بر اساس استاندارد ASTM D471 نباید صرفا بر اساس یک عدد انجام شود.

برای مثال می توان حالات زیر را در نظر گرفت:

حالت اول: افزایش حجم زیاد + کاهش سختی

این حالت می تواند نشان دهنده جذب قابل توجه مایع و تورم شبکه لاستیکی باشد.

حالت دوم: کاهش جرم + کاهش حجم

این حالت می تواند با استخراج برخی از اجزای محلول ترکیب مرتبط باشد.

حالت سوم: تغییر حجم کم + افت شدید استحکام

این حالت نشان می دهد که بررسی صرفا تورم برای ارزیابی عملکرد ماده کافی نیست و ممکن است تخریب یا تغییرات ساختاری در خواص مکانیکی رخ داده باشد.

حالت چهارم: افزایش سختی + کاهش ازدیاد طول

این حالت می تواند با استخراج برخی مواد نرم کننده یا اجزای قابل استخراج از ترکیب مرتبط باشد.

البته هیچ یک از این تفسیرها را نباید بدون بررسی سایر داده ها به عنوان علت قطعی اعلام کرد.

عوامل موثر بر مقاومت شیمیایی لاستیک

  • نوع الاستومر

ساختار شیمیایی پلیمر نقش اصلی را در سازگاری با مایع دارد. برای نمونه رفتار CR, NBR, EPDM, VMQ, FKM, SBR در برابر یک مایع مشخص می تواند کاملا متفاوت باشد.

  • سیستم پخت

نوع سیستم ولکانیزاسیون و چگالی اتصالات عرضی می تواند بر رفتار تورمی و پایداری لاستیک اثر بگذارد.

  • نوع و میزان فیلر

دوده، سیلیکا، کائولن و سایر فیلرها می توانند بر روی ساختار شبکه و بر هم کنش لاستیک با مایع اثرگذار باشند.

  • نرم کننده ها

نوع و مقدار روغن یا پلاستی سایزر می تواند نقش بسیار مهمی در تغییر جرم و حجم پس از غوطه وری داشته باشد.

  • افزودنی ها

آنتی اکسیدانت ها، شتاب دهنده ها، مواد پخت و سایر افزودنی ها نیز می توانند بر رفتار نهایی ترکیب اثر بگذارند.

  • دما

افزایش دما معمولا سرعت فرآیندهای نفوذ و برهم کنش را افزایش می دهد.

  • زمان تماس

در برخی موارد تغییرات در ساعات اولیه شدید هستند و سپس به یک وضعیت نزدیک به تعادل می رسند؛ در برخی از سیستم ها نیز تخریب با گذشت زمان ادامه پیدا می کند.

نکات مهم برای کنترل کیفیت

برای دستیابی به نتایج قابل اعتماد، موارد زیر باید کنترل شوند:

  • استفاده از نمونه های همگن
  • کنترل دقیق ضخامت نمونه
  • یکنواختی شرایط پخت
  • کنترل دمای مایع
  • استفاده از مایع آزمون با مشخصات مشخص
  • جلوگیری از آلودگی مایع
  • جلوگیری از تماس نمونه ها با یکدیگر در صورت تاثیر گذاری بر آزمون
  • کنترل زمان غوطه وری
  • کالیبراسیون تجهیزات اندازه گیری
  • ثبت دقیق شرایط آزمون
  • انجام آزمون های تکراری در صورت نیاز
  • استفاده از روش یکسان برای آماده سازی نمونه قبل و بعد از آزمون

خطاهای رایج در آزمون مقاومت شیمیایی

خطای شماره ۱: گزارش صرفا “مقاوم” یا “نا مقاوم”

عبارت هایی مانند ” این لاستیک در برابر روغن مقاوم است” بدون ذکر مایع، دما، زمان و معیار پذیرش از نظر مهندسی کافی نمی باشند.

خطای شماره ۲: مقایسه نتایج با شرایط متفاوت

مقایسه نمونه ای که در ۲۳ °C به مدت ۲۴ ساعت آزمون شده با نمونه ای که در ۷۰ °C به مدت ۱۶۸ ساعت آزمون شده، بدون توجه به شرایط آزمون معتبر نمی باشد.

خطای شماره ۳: توجه صرف به تغییرات حجم

ممکن است تغییر حجم قابل قبول باشد اما خواص مکانیکی به شدت افت کرده باشند.

خطای شماره ۴: استفاده از مایع نا مشخص

استفاده از عباراتی مانند “روغن صنعتی” یا “روغن هیدرولیک” بدون مشخص کردن نوع و گرید مایع، قابلیت تکرار پذیری آزمون را کاهش می دهد.

خطای شماره ۵: نادیده گرفتن شرایط پس از خروج نمونه

در برخی مایعات، نمونه پس از خروج از محیط غوطه وری ممکن است همچنان در حال تبادل مایع با محیط یا از دست دادن مایع جذب شده باشد. بنابراین زمان و روش اندازه گیری پس از خروج نمونه اهمیت دارد.

تفاوت مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر روغن

عبارت Oil Resistance تنها یکی از جنبه های مقاومت شیمیایی لاستیک است. مقاومت شیمیایی می تواند شامل مقاومت در برابر آب، روغن، سوخت، گریس، حلال، سیال هیدرولیک، مواد شیمیایی و سیالات فرآیندی باشد. بنابراین انتخاب الاستومر باید بر اساس نوع واقعی محیط سرویس انجام شود.

محدودیت های آزمون ASTM D471

یکی از نکات مهم در استفاده از ASTM D471 این است که نتیجه آزمون را نباید مستقیما معادل عملکرد قطعه در شرایط واقعی سرویس در نظر گرفت. شرایط واقعی ممکن است شامل عوامل متعددی هم چون: فشار، تنش مکانیکی، سیکل حرارتی، تماس متناوب با مایع، جریان سیال، اکسیژن، ازن، تابش، حضور همزمان چند ماده شیمیایی، تغییرات دما و مدت زمان طولانی سرویس باشد. همچنین ASTM نیز تصریح می کند که آزمون، شرایط سرویس را به شکل کنترل شده و شتاب یافته شبیه سازی می کند اما به دلیل تنوع زیاد شرایط واقعی، الزاما رابطه مستقیم با عملکرد واقعی قطعه ایجاد نمی کند. بنابراین نتایج بیش تر برای مقایسه و قضاوت مهندسی درباره کیفیت و عملکرد مورد انتظار استفاده می شوند.

سوالات متداول

آزمون ASTM D471 چیست و چه چیزی را اندازه گیری می کند؟

آزمون ASTM D471 روشی استاندارد برای ارزیابی اثر مایعات بر لاستیک و مواد لاستیکی است. در این آزمون، نمونه لاستیکی برای مدت زمان و در دمای مشخص در یک مایع قرار می گیرد و تغییرات ایجاد شده در خواصی مانند جرم، حجم، ابعاد، سختی، استحکام کششی و ازدیاد طول بررسی می شود. هدف اصلی، مقایسه و ارزیابی رفتار لاستیک در برابر مایع مورد نظر است.

در آزمون ASTM D471 از چه مایعاتی می توان استفاده کرد؟

مایع آزمون باید بر اساس هدف آزمایش و شرایط واقعی کاربرد انتخاب شود. بسته به کاربرد، می توان از آب، روغن های مرجع، سوخت ها، سیالات هیدرولیک، گریس ها، حلال ها و سایر مایعات مشخص شده در الزامات فنی استفاده کرد. انتخاب مایع مناسب اهمیت زیادی دارد چون ترکیب شیمیایی و افزودنی های موجود در یک سیال می تواند رفتار لاستیک را به طور محسوسی تغییر دهد.

مهم ترین پارامترهایی که پس از غوطه وری اندازه گیری می شوند کدام اند؟

بسته به هدف آزمون، پارامترهای مختلفی قابل بررسی هستند. مهم ترین آن ها عبارتند از تغییر جرم، تغییر حجم، تغییر ابعاد، تغییر سختی، تغییر استحکام کششی و تغییر ازدیاد طول. انتخاب پارامترها باید بر اساس عملکرد مورد انتظار قطعه در شرایط سرویس انجام شود؛ زیرا برای مثال، در یک O-Ring ممکن است تغییر حجم اهمیت بیش تری داشته باشد، در حالی که برای یک شیلنگ حفظ خواص مکانیکی اهمیت بالاتری داشته باشد.

افزایش حجم نمونه لاستیکی پس از غوطه وری به چه معناست؟

افزایش حجم معمولا نشان دهنده جذب مایه و تورم (Swelling) لاستیک است. مولکول های مایع می توانند وارد شبکه پلیمری شوند و فاصله موثر بین زنجیره های پلیمری را افزایش دهند. میزان تورم به عواملی مانند ساختار شیمیایی الاستومر، سازگاری پلیمر و مایع، چگالی اتصالات عرضی، نوع و میزان فیلر و نرم کننده، دما و مدت تماس وابسته است. بنابراین افزایش حجم باید در کنار سایر تغییرات خواص تفسیر شود.

آیا کاهش حجم لاستیک پس از آزمون نیز ممکن است؟

بله، کاهش حجم یا انقباض (Shrinkage) نیز ممکن است رخ دهد. یکی از مکانیسم های موثر می تواند استخراج برخی اجزای محلول یا قابل استخراج فرمولاسیون توسط مایع باشد. به همین دلیل، تغییر حجم منفی الزاما به معنای “مقاومت بهتر” نیست و باید همراه با تغییر جرم، سختی و خواص مکانیکی بررسی شود.

آیا هر چه تغییر حجم کمتر باشد، مقاومت شیمیایی لاستیک بهتر است؟

لزوما خیر. تغییر حجم یکی از شاخص های مهم مقاومت در برابر مایعات است، اما به تنهایی نمی تواند عملکرد لاستیک را مشخص کند. ممکن است یک نمونه تغییر حجم بسیار کمی داشته باشد، اما پس از تماس با مایع، استحکام کششی یا ازدیاد طول آن به شدت کاهش پیدا کند. بنابراین ارزیابی مناسب باید بر اساس مجموعه ای از خواص و الزامات عملکردی قطعه انجام شود.

چه عواملی بر نتیجه آزمون ASTM D471 تاثیر می گذارند؟

مهم ترین عوامل عبارتند از نوع الاستومر، فرمولاسیون، سیستم پخت و چگالی اتصالات عرضی، نوع و مقدار فیلر و نرم کننده، نوع مایع، دمای آزمون، مدت زمان غوطه وری و شرایط آماده سازی نمونه. حتی دو ترکیب ساخته شده بر پایه یک الاستومر یکسان می توانند به دلیل تفاوت در فرمولاسیون و شرایط پخت، رفتار کاملا متفاوتی در برابر یک مایع داشته باشند.

آیا نتیجه ASTM D471 می تواند مقاومت یک قطعه لاستیکی را در شرایط واقعی کار پیش بینی کند؟

نتایج ASTM D471 اطلاعات بسیار مفیدی درباره رفتار لاستیک در برابر یک مایع مشخص فراهم می کنند، اما نباید آن ها را به تنهایی معادل عملکرد قطعه در شرایط واقعی سرویس دانست. شرایط واقعی ممکن است شامل فشار، تنش مکانیکی، سیکل های حرارتی، جریان سیال، تماس هم زمان با چند ماده شیمیایی، اکسیژن، اوزن و زمان سرویس طولانی باشد. بنابراین نتیجه آزمون باید همراه با شرایط واقعی کاربرد و سایر آزمون های عملکردی تفسیر شود.

آیا می توان از نتایج ASTM D471 برای انتخاب الاستومر مناسب استفاده کرد؟

بله، این آزمون یکی از ابزارهای مهم برای انتخاب الاستومر و بهینه سازی فرمولاسیون در کاربردهای در تماس با مایعات است. با مقایسه رفتار الاستومرهایی مانند NBR, EPDM, CR, FKM, VMQ در برابر مایع مورد نظر می توان اطلاعات ارزشمندی برای انتخاب ماده به دست آورد. با این حال، انتخاب نهایی باید علاوه بر مقاومت شیمیایی، عواملی مانند دمای کاری، فشار، خواص مکانیکی، مانایی فشار، مقاومت حرارتی، شرایط محیطی و الزامات عمر سرویس را در نظر بگیرد.

همین امروز برای مشاوره و دریافت راهکار سفارشی با تیم ما تماس بگیرید.