طراحی و ساخت دستگاه مطالعه دینامیك فوم شدن پلیمرها

خلاصه اختراع :

مراحل فوم شدن یك پلیمر شامل تشكیل محلول همگن پلیمر- گاز، رشد سلول و به هم چسبیدن سلولها می باشد. هر یك از مراحل فوم شدن می تواند مورفولوژی و در نهایت ساختار فوم نهایی را تحت شعاع قرار دهد. یكی از روش ها برای بررسی مورفولوژی نمونه های فوم نهایی، استفاده از روش میكروسكوپی الكترونی پویشی (SEM) می باشد بطوریكه تشكیل سلول ها ( هسته گذاری) با شمارش تعداد سلول ها در تصاویر امكان پذیر است. اما این روش اطلاعاتی در رابطه با اندازه حباب های اولیه، نحوه رشد و به هم چسبیدن حبابها در اختیار قرار نمی دهد. بنابراین دانستن اینكه در حین فرایند فوم شدن دقیقاً چه اتفاقی می افتد با استفاده از این روش ممكن نیست. بنابراین ابزار جدیدی مورد نیاز است تا به كمك آن بتوان اطلاعاتی راجع به تشكیل سلول، رشد و به هم چسبیدن سلول بدست آورد. برای این منظور در این تحقیق از تكنولوژی تصویر برداری برای مطالعه فرایند ناپیوسته فوم شدن در تولید فوم پلیمری استفاده شده است. با توجه به گسترش روزافزون تولیدات قطعات فوم پلیمری، هزینه های مربوط به تولید صنعتی یك قطعه فومی بسیار بالاست و در صورت استفاده از یك پلیمر و عامل پف زای متنوع كه تاكنون فرایند انبساط و فوم شدن آن بررسی نشده است، امكان بیشتر شدن این هزینه ها در جنبه های مختلف عملیاتی وجود دارد زیرا نخست باید محدوده عملیاتی بهینه فرایند فوم شدن آن پلیمر در حضور عامل پف زا مورد آزمایش و آنالیز قرا بگیرد بطوریكه انجام چنین آزمایشهایی در مقیاس صنعتی متحمل صرف هزینه های گزاف و نیز زمانهای طولانی خواهد بود. با استفاده از سامانه اختراع شده بعنوان نمونه می توان قبل از یك تولید صنعتی، محدوده عملیاتی فوم شدن انواع پلیمر در حضور عامل پف زای مورد نظر ونیز تاثیر شرایط عملیاتی مختلف اعم از دما، فشار و زمان اشباع را روی نحوه فوم شدن ذره یا فیلم پلیمری در مدت زمان كمتر و هزینه های بسیار پایین تر بررسی نموده و شرایط بدست آمده را در فرایند تولید به صنعت دیكته كرد. منظور از محدوده عملیاتی بهینه یافتن شرایط مناسبی از دما، فشار و زمان اشباع است كه در آن اولاً انبساط پلیمر بدون مشكل و در زمان كمتری صورت بگیرد و ثانیاً پلیمر بعد از گذشت زمان دچار حالت چروكیدگی نشود و ثالثاً با توجه به فشار انتخابی از عامل پف زا ترجیحاً مقدار عامل پف زای كمتری نیز مصرف شود. این بدین معناست كه تمامی سه پارامتر دما، فشار و زمان اشباع باید در حد بهینه قرار داشته باشند. پر واضح است كه انجام آزمایشهایی در مقیاس صنعتی كه بتوانند سه مرحله مذكور را پوشش دهند امری بسیار پر هزینه و مستلزم صرف زمان زیادی است. سامانه اختراع شده امكان انجام هر تعداد آزمایش را در كمترین زمان ممكن فراهم می كند. همچنین با استفاده از این سامانه می توان حلالیت و نفوذپذیری یك عامل پف زا را در هر نوع پلیمر تعیین كرده و نیز مقدار دقیق عامل پف زای مصرفی و مشاركت كننده در انبساط پلیمر را محاسبه كرد.