برای حفاظت زیربدنه خودرو در برابر رطوبت، سایش، ضربه و سایر عوامل محیطی، از پوششهایی که در واقع نقش عایق را در مقابل این عوامل مخرب ایفا میکنند، استفاده میشود. برای این منظور در گذشتههای نه چندان دور از قیر استفاده میشد، اما کاربرد آن به تدریج منسوخ و استفاده از پوششهای خمیری پلیمری پی.وی.سی. جایگزین آن شد. مواد اصلی تشکیلدهنده این خمیرهای پی.وی.سی. شامل نرمکننده، پرکننده، پایدارکننده و مواد تکمیلی دیگر است.
استفاده از خمیرهای پی.وی.سی. به عنوان درزگیر و پوشش زیر لایه بدنه خودرو در کارخانههای خودروسازی دنیا متداول است. کاربرد اصلی سیلر، جلوگیری از نفوذ آب، گرد و غبار و گاز و همچنین ایجاد مقاومت در برابر خوردگی و نفوذ صدا به داخل اتاق است. همچنین پوششهای پلیمری باید چسبندگی مطلوب و مقاومت خوبی در برابر اکسیژن هوا، نور فرابنفش خورشید، سایش و درجات حرارت نسبتاً بالا داشته باشند.
سیلرهای به کار رفته در خودرو باید در برابر اثرات قلیایی و اسیدی بعد از مونتاژ بدنه و نیز دمای کوره در سالن رنگ مقاوم باشند و در زمان حرکت خودرو هم در مقابل لرزش و اصطکاک از خود مقاومت نشان دهند.
انواع سیلر خودرو و کاربرد آن
?) سیلر مورد استفاده در سالن بدنه
اسپات سیلر / رزین مرکب / در اتصال پانلها قبل از جوش اسپات اعمال میشوند.
سیلر همینگ / رزین اپوکسی اصلاح شده / در قطعاتی که روی هم قرار میگیرند.
?) سیلر مورد استفاده در سالن رنگ
سیلر نواحی خارجی / رزین پی.وی.سی./ نواحی بیرونی اتاق و در بعضی نقاط رنگ شده دارای ایراد
سیلر نواحی داخلی / رزین پی.وی.سی. / نواحی داخلی اتاق و نواحی اعمال شده غیرقابل دید
سیلر روغنی / رزین پی.وی.سی. / قطعات منحنی و پیچیده که کارکردن با گان سیلر مشکل است.
?) سیلر مورد استفاده در سالن مونتاژ
سیلر پنجره / اورتان، پرپلیمر
? نواحی اعمال
?) محفظه موتور
ضدزنگ / سیلر نواحی بیرونی
?) پانل Dash
ضدآب ـ ضدزنگ / سیلر نواحی بیرونی
?) داخل در صندوق
ضد آب / سیلر نواحی داخلی
خمیر پی.وی.سی. پس از پاشش به زیر بدنه اتومبیل، بر اثر حرارت ?? تا ?? درجه سانتیگراد به صورت ژل درمیآید که پس از سرد شدن سخت میشود و لایه پوششی مقاومی در برابر خوردگی به ضخامت ?/?-?/? میلیمتر تشکیل میدهد.
خصوصیات رئولوژیک یک خمیر پی.وی.سی. به فرمول ترکیب، درصد وزنی مواد، وزن مولکولی و ساختار شیمیایی ماده نرمکننده بستگی دارد.
استفاده از خمیرهای پی.وی.سی. برای پوشش زیربدنه خودرو مشکلاتی را ایجاد میکند، مانند:
?) چسبندگی نامناسب و غیریکنواختی لایه پوششی،
?) ناپایداری ویسکوزیته،
?) بقایای مونومر وینیل کلراید در پی.وی.سی. خطری جدی برای سلامت افراد شاغل در کارگاههای فرآوری این مواد محسوب میشود. معمولاً بقایای مونومر وینیل کلراید در پی.وی.سی. کم و حدود چند قسمت در میلیارد (ppb) است.
?) وقتی خودرویی اسقاط میشود و قطعات غیرقابل استفاده آن بدون کنترل سوزانده میشوند، Hcl آزاد شده از زنجیرهای پلیمری به کلر و دیاکسینها تبدیل میشود که این مواد باعث نازک شدن لایه اوزن اتمسفر و مشکلات ناشی از آن میشود.
خواص رئولوژیکی پی.وی.سی. مورد استفاده در زیر بدنه خودرو تحت تاثیر چند عامل قرار دارد، از جمله: درصد وزنی نرمکننده در خمیر و تاثیر شاخههای جانبی بر خصوصیات نرمکننده. بهبود هرکدام از این عوامل تاثیر بسزایی در بهبود ویسکوزیته، قابلیت انعطاف، کاهش فراریت، افزایش طول عمر، مدت سرویسدهی، کاهش قیمت خمیر و کاهش آلودگی زیستمحیطی دارد.
امروزه با استفاده از نرمکنندههای شاخهدار با نام تجاری جیفلکس میتوان تمام مزایای فوق را به دست آورد. عوامل دیگری که در بهبود خواص رئولوژیکی خمیرهای پی.وی.سی. موثرند عبارتند از:
?) کنترل دمایی فرایند تشکیل خمیر پی.وی.سی: تبخیر نرمکننده از خمیر میتواند تاثیرات نامطلوبی مانند از دست دادن نرمی سطح، کاهش مقاومت مکانیکی و قدرت چسبندگی داشته باشد. تبخیر نرمکننده در طول فرایند ذخیرهسازی و طول عمر طبیعی خمیر پی.وی.سی. نیز انجام میگیرد. با افزایش دما، سرعت تبخیر نرمکننده از خمیر پی.وی.سی. بیشتر میشود. تبخیر نرمکنندههای شاخهدار (جی فلکس) در مقایسه با دی اکتیل فتالات یعنی فتالاتهای بدون شاخه کمتر است.
?) مواد افزودنی از جمله ایمیدها: خمیرهای پی.وی.سی. را که به آنها رزین اپوکسی و اسید انیدرید اضافه شده است میتوان به عنوان عایق زیر بدنه در دمایی حدود ??? درجه سانتیگراد پخت کرد. معمولاً پس از عملیات پوششدهی چسبندگی نسبتاً بالایی از این مواد به دست میآید. این ترکیبات به دلیل استفاده از ایمید (مخلوط رزین اپوکسی و اسید انیدرید)، برای بیش از چهار روز در دمای ?? درجه سانتیگراد در زمان ذخیرهسازی ویسکوزیته ثابتی دارند. این ترکیبات را میتوان به عنوان درزگیر و یا پوششهای سطحی فلزات در صنایع خودروسازی به کار برد.
?) روش پاشش خمیر پی.وی.سی. بر روی بدنه خودرو: روش پاشش خمیر پی.وی.سی. ممکن است با استفاده از هوا یا بدون آن باشد. در روش نخست، پیستوله مورد استفاده باید دارای یک سیستم اختلاط خارجی باشد. در روش پاشش بدون هوا از فشار نسبتاً بالای هیدرولیکی حدود Psia ???? برای خروج خمیر پی.وی.سی. از منفذ کوچک پاشش (به قطر معمول m ???/?) استفاده میشود. مشکلات عملی پوشش دهی خمیر پی.وی.سی. به روش پاششی، مشابه مشکلاتی است که در پاشش رنگ پیش میآید، مانند سطح دانه دانه پوشش و غیریکنواختی لایه پوششی. این مشکلات در نتیجه فشار بالا و یا فاصله زیاد پیستوله هنگام پاشش به وجود میآیند. از طرف دیگر ریزش و شره کردن این مواد به علت ویسکوزیته پایین خمیر و یا فاصله کم پیستوله اتفاق میافتد.
?) بهبود روش خشک کردن پوشش بر روی بدنه خودرو: برای خشک کردن پوشش پی.وی.سی. زیر بدنه خودرو امروزه از لامپهای فرابنفش که حرارت تولید میکنند، استفاده میشود. این روش در مقایسه با روش سنتی پخت کورهای مزایای بسیاری دارد. به علت واکنشهای رادیکالی آزاد و تحت تاثیر نور فرابنفش، پخت پوشش زیر بدنه خودرو در درجه حرارت معمولی صورت میگیرد و در نتیجه در مصرف انرژی و فضای موردنیاز صرفهجویی خواهد شد. همچنین این روش از نظر کنترل آلودگی هوا در واحدهای تولید اتومبیل بسیار مطلوب است. یکی دیگر از ویژگیهای روش مذکور، برطرف شدن نقص در لایه نازک پوشش پلیمری زیر بدنه خودروست که بر اثر تبخیر نرمکننده و حرارت دادن پیش میآید.
?) افزایش میزان چسبندگی پوشش زیر بدنه خودرو با استفاده از پلی آمینوآمیدها: پایداری و طول عمر خمیر پی.وی.سی. بهبود یافته با رزین اپوکسی و اسید انیدرید، در صورت استفاده از یک آمید در ترکیب آن، به طور قابل ملاحظهای بهبود مییابد بدون این که خواص مطلوب حاصل از وجود رزین اپوکسی و اسید انیدرید، مثل چسبندگی و عملیات پخت در دمای کم از بین برود. با استفاده از این مواد در غلظت پایین و حتی در دمای پخت پایین، خاصیت چسبندگی بهبود بیشتری پیدا میکند و پایداری دمایی و هماهنگی بین اجزا افزایش مییابد.
دستاوردهای تجربی
با اندازهگیری تغییرات ویسکوزیته خمیر پی.وی.سی. با گذشت زمان، مشخص میشود که ویسکوزیته به مرور و به دنبال تبخیر نرمکننده، افزایش مییابد. همچنین اگر تغییرات ویسکوزیته خمیر پی.وی.سی. بر اثر تنش وارده قبل و بعد از پمپ اندازهگیری شود، معلوم میشود که ویسکوزیته بعد از پمپ به دلیل اعمال نیروی وارد بر خمیر پی.وی.سی. کاهش مییابد.
نتیجهگیری
براساس مطالعات و آزمایشهای صورت گرفته، برای رفع مشکلات عایق زیر بدنه خودرو موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرد:
?) تعویض ماده نرمکننده دیاکتیل فتالات در خمیر پی.وی.سی
?) استفاده از سیستم کنترل اتوماتیک برای پوشش زیر بدنه خودرو
?) استفاده از خمیرهای پلیمری جدید غیر پی.وی.سی
منابع
US Patent
خواص سیلر و پی.وی.سی. دکتر ایرج رضاییان
کنگره مهندسی شیمی ایران