عوامل کلیدی موثر بر مقاومت سایشی TPE های بدون روغن چیست؟

مقاومت سایشی از الاستومرهای ترموپلاستیک بدون روغن (TPEs) تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، شرایط پردازش و ماهیت محیطی که در آن استفاده می شود، می باشد. درک این عوامل می تواند به انتخاب یا مهندسی TPE با مقاومت سایشی بهینه برای کاربردهای خاص کمک کند. در اینجا عوامل کلیدی وجود دارد:

ترکیب شیمیایی
ماتریس پلیمری: پلیمر پایه به طور قابل توجهی بر مقاومت در برابر سایش تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، TPE های مبتنی بر کوپلیمرهای بلوک استایرنی (SBC) یا پلی یورتان های ترموپلاستیک (TPU) اغلب مقاومت سایشی خوبی از خود نشان می دهند.
وزن مولکولی: پلیمرهای با وزن مولکولی بالاتر معمولاً به دلیل استحکام مکانیکی و چقرمگی بهبود یافته، مقاومت سایشی بهتری را ارائه می دهند.
اتصال متقاطع: درجه اتصال عرضی در ماتریس پلیمری می تواند با ایجاد شبکه ای قوی تر که در برابر سایش مقاومت می کند، مقاومت در برابر سایش را افزایش دهد.

پرکننده و محتوای افزودنی
پرکننده‌های تقویت‌کننده: پرکننده‌هایی مانند کربن سیاه، سیلیس یا پرکننده‌های نانو می‌توانند با افزایش سختی و چقرمگی مواد، مقاومت سایشی را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند.
روان کننده ها: افزودنی هایی مانند PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن) ​​می توانند اصطکاک را کاهش دهند و در نتیجه سایش را کاهش داده و مقاومت در برابر سایش را افزایش دهند.
نرم کننده ها: در حالی که TPE های بدون روغن از نرم کننده های سنتی مبتنی بر روغن استفاده نمی کنند، وجود سایر نرم کننده های غیر مهاجر یا نرم کننده های داخلی می تواند بر انعطاف پذیری و به طور غیرمستقیم مقاومت سایشی تأثیر بگذارد.

خواص مکانیکی
سختی: به طور کلی، TPE های سخت تر مقاومت سایشی بهتری از خود نشان می دهند. با این حال، سختی بیش از حد می تواند منجر به شکنندگی شود که ممکن است بر دوام تأثیر منفی بگذارد.
استحکام کششی: استحکام کششی بالا مقاومت در برابر پارگی و تغییر شکل را در شرایط سایشی ایجاد می کند که به حفظ یکپارچگی مواد کمک می کند.
مدول الاستیک: مدول الاستیک بالاتر می تواند توانایی مواد را برای مقاومت در برابر تغییر شکل تحت نیروهای ساینده بهبود بخشد.

ریزساختار و مورفولوژی
جداسازی فاز: TPE ها اغلب دارای ساختاری جدا شده از میکروفاز هستند، که در آن بخش های سخت و نرم مواد متعادلی را ایجاد می کنند که در مقابل سایش مقاومت می کند و در عین حال انعطاف پذیری را حفظ می کند.
بلورینگی: TPE های نیمه کریستالی، مانند آنهایی که بر پایه پلی یورتان های خاص ساخته شده اند، به دلیل ایجاد مناطق کریستالی ساختار سخت تری، تمایل به سایش بهتری دارند.
زبری سطح: سطوح صاف تر اصطکاک کمتر و در نتیجه نرخ ساییدگی کمتری نسبت به سطوح ناهموار دارند.

شرایط محیطی و عملیاتی
دما: دمای بالا می تواند TPE ها را نرم کند و مقاومت سایشی آنها را کاهش دهد. برعکس، دمای پایین می تواند آنها را شکننده تر و مستعد سایش کند.
قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی: مواد شیمیایی می توانند ماتریس پلیمری را تخریب کرده و مقاومت آن را در برابر سایش کاهش دهند. TPE های بدون روغن اغلب به دلیل مقاومت شیمیایی برتر در مقایسه با TPE های حاوی روغن انتخاب می شوند.
رطوبت و رطوبت: جذب آب می تواند خواص مکانیکی TPE ها را تغییر دهد و بر مقاومت سایشی آنها تأثیر بگذارد. برخی از TPE ها به گونه ای طراحی شده اند که آبگریز باشند تا این اثر را خنثی کنند.

شرایط پردازش
دمای پردازش: دمای پردازش در طول تولید بر ریزساختار و کریستالی بودن مواد تأثیر می‌گذارد که به نوبه خود بر مقاومت در برابر سایش تأثیر می‌گذارد.
سرعت خنک‌سازی: خنک‌سازی سریع می‌تواند منجر به ریزساختار ظریف‌تری شود که ممکن است با سخت‌تر کردن مواد و کمتر مستعد سایش، مقاومت در برابر سایش را افزایش دهد.
فشار قالب گیری: فشارهای قالب گیری بالاتر می تواند چگالی را بهبود بخشد و تخلخل TPE ها را کاهش دهد و منجر به مقاومت در برابر سایش بهتر شود.

مکانیسم های پوشیدن
نوع سایش: انواع مختلف سایش (به عنوان مثال، لغزش، غلتش یا ضربه) به طور متفاوتی بر TPE ها تأثیر می گذارد. TPE های بدون روغن باید بر اساس نوع خاصی از سایش که با آن مواجه می شوند ارزیابی شوند.
سطح سایش: زبری و سختی سطح در تماس با TPE نقش مهمی دارد. سطوح سخت تر و ساینده تر، سایش TPE را افزایش می دهند.

عوامل طراحی و کاربرد
هندسه بخش: شکل و طراحی جزء TPE می تواند بر نحوه توزیع نیروها در سطح سطح تأثیر بگذارد و بر نرخ سایش تأثیر بگذارد.
توزیع بار و تنش: توزیع بارهای مکانیکی روی قطعه TPE می تواند بر سایش تأثیر بگذارد. توزیع یکنواخت بار به کاهش سایش موضعی و افزایش مقاومت کلی در برابر سایش کمک می کند.
فرکانس استفاده: کاربردهای با فرکانس بالا ممکن است منجر به سایش سریع شود و به TPEهایی با دوام و مقاومت در برابر سایش بیشتر نیاز داشته باشد.

درمان و اصلاحات سطحی
پوشش های سطحی: استفاده از پوشش های محافظ می تواند با کاهش اصطکاک و سایش مقاومت در برابر سایش را افزایش دهد.
بافت‌سازی: بافت‌دهی سطح یا درمان‌هایی مانند عملیات پلاسما می‌تواند با اصلاح ویژگی‌های سطح، مقاومت سایشی را بهبود بخشد.

با بهینه‌سازی این عوامل، TPE‌های بدون روغن می‌توانند برای برآورده کردن الزامات مورد نیاز برنامه‌هایی که مقاومت در برابر سایش بالا حیاتی است، مهندسی شوند.3