રબર સંયોજનો અને તેમના જરૂરી પ્રવેગકો અને એડહેસિવ્સનું વર્ગીકરણ

રબર સંયોજનો એ ફોર્મ્યુલેટેડ રેસિપી છે જેમાં બેઝ ઇલાસ્ટોમરને ક્યોરિંગ એજન્ટ્સ, ફિલર્સ, સ્ટેબિલાઇઝર્સ અને અન્ય ઉમેરણો સાથે ભેળવવામાં આવે છે જેથી ચોક્કસ એપ્લિકેશનો માટે બનાવેલ ચોક્કસ યાંત્રિક અને ભૌતિક ગુણધર્મો પ્રાપ્ત થાય. રબર સંયોજનની કળા અને વિજ્ઞાન આ ઘટકોને પસંદ કરવા અને સંયોજિત કરવામાં રહેલ છે જેથી કઠિનતા, સુગમતા, સ્થિતિસ્થાપકતા અને ઘસારો, ગરમી અથવા રસાયણો સામે પ્રતિકારનું ઇચ્છિત સંતુલન પ્રાપ્ત થાય. આ લેખ રબર સંયોજન વર્ગીકરણ, વલ્કેનાઇઝેશન માટે જરૂરી પ્રવેગકો અને રબરને સબસ્ટ્રેટ સાથે જોડવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા એડહેસિવ્સની વ્યવસ્થિત સમીક્ષા પ્રદાન કરે છે.

રબર સંયોજનોનું વર્ગીકરણ

રબર સંયોજનોને ઉપયોગમાં લેવાતા બેઝ પોલિમર અનુસાર વ્યાપક રીતે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. મુખ્ય પ્રકારોમાં શામેલ છે:

કુદરતી રબર (NR) સંયોજનો — હેવિયા બ્રાઝિલિએન્સિસ વૃક્ષોના લેટેક્ષમાંથી મેળવેલા, NR સંયોજનો ઉત્તમ સ્થિતિસ્થાપકતા, તાણ શક્તિ અને આંસુ પ્રતિકાર પ્રદાન કરે છે. તેનો ટાયર, કન્વેયર બેલ્ટ અને વાઇબ્રેશન આઇસોલેશન ઘટકોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

સ્ટાયરીન-બ્યુટાડીન રબર (SBR) સંયોજનો — સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા કૃત્રિમ રબર તરીકે, SBR સારી ઘર્ષણ પ્રતિકાર અને પોષણક્ષમતા પ્રદાન કરે છે, જે તેને ટાયર, ફૂટવેર અને ઔદ્યોગિક સીલ માટે યોગ્ય બનાવે છે.

EPDM (ઇથિલિન પ્રોપીલીન ડાયેન મોનોમર) સંયોજનો — આ સંયોજનો હવામાન, ઓઝોન અને ગરમી સામે ઉત્કૃષ્ટ પ્રતિકાર દર્શાવે છે, અને તેથી ઓટોમોટિવ સીલ, છત પટલ અને આઉટડોર એપ્લિકેશનો માટે પસંદ કરવામાં આવે છે.

નાઈટ્રાઈલ રબર (NBR) સંયોજનો — ઉત્તમ તેલ અને બળતણ પ્રતિકાર માટે જાણીતા, NBR નો ઉપયોગ નળીઓ, ગાસ્કેટ, ઓ-રિંગ્સ અને બળતણ-હેન્ડલિંગ ઘટકોમાં થાય છે.

નિયોપ્રીન (CR) સંયોજનો — તેલ, રસાયણ અને હવામાન પ્રતિકારનું સંતુલિત મિશ્રણ પ્રદાન કરતા, નિયોપ્રીનનો ઉપયોગ વેટસુટ, ઔદ્યોગિક ગાસ્કેટ અને રક્ષણાત્મક કોટિંગ્સમાં થાય છે.

બ્યુટાઇલ અને હેલોજેનેટેડ સંયોજનો — આ સામગ્રી વાયુઓ માટે અત્યંત અભેદ્ય અને રાસાયણિક રીતે પ્રતિરોધક છે, હવા રીટેન્શન એપ્લિકેશન્સ અને વાઇબ્રેશન ડેમ્પિંગ માટે આદર્શ છે.

સિલિકોન અને ફ્લોરોઇલાસ્ટોમર સંયોજનો — આ વિશિષ્ટ સંયોજનો અતિશય તાપમાન અને આક્રમક રસાયણોનો સામનો કરે છે, તબીબી ઉપકરણો, એરોસ્પેસ અને ઓટોમોટિવ એપ્લિકેશનોમાં સેવા આપે છે.

બેઝ પોલિમર ઉપરાંત, રબર સંયોજનોમાં ફિલર્સ (કાર્બન બ્લેક અથવા મજબૂતીકરણ માટે સિલિકા), વલ્કેનાઇઝિંગ એજન્ટ્સ (સલ્ફર અથવા પેરોક્સાઇડ), પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ અને એન્ટીઑકિસડન્ટો હોય છે.

વલ્કેનાઇઝેશન એક્સિલરેટર્સ

વલ્કેનાઇઝેશન એ રબર મેક્રોમોલેક્યુલ્સ વચ્ચે ક્રોસલિંક્સ બનાવવાની પ્રક્રિયા છે જેથી ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક બને. એક્સિલરેટર એ રસાયણો છે જે વલ્કેનાઇઝેશનની ગતિ વધારવા માટે ઉમેરવામાં આવે છે, જે પ્રક્રિયાને નીચા તાપમાને વધુ કાર્યક્ષમતા સાથે આગળ વધવા દે છે, જ્યારે જરૂરી સલ્ફરની માત્રા પણ ઘટાડે છે.

પ્રાથમિક અને માધ્યમિક પ્રવેગક

પ્રવેગકોને પ્રાથમિક અને ગૌણ પ્રકારોમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. થિયાઝોલ્સ અને સલ્ફેનામાઇડ્સ જેવા પ્રાથમિક પ્રવેગકો, વલ્કેનાઇઝેશનના દરમાં સીધો વધારો કરે છે અને સામાન્ય રીતે 0.5 થી 1.5 પીએચઆર (પ્રતિ સો રબર ભાગો) પર ઉપયોગમાં લેવાય છે. ગૌણ પ્રવેગકો (જેને બૂસ્ટર અથવા અલ્ટ્રા-પ્રવેગકો પણ કહેવાય છે) - જેમાં ગુઆનિડીન્સ, થ્યુરામ્સ અને ડાયથિઓકાર્બામેટ્સનો સમાવેશ થાય છે - ઉપચારની ગતિને વધુ વધારવા માટે પ્રાથમિક પ્રવેગકોને સક્રિય કરે છે.

રાસાયણિક વર્ગ દ્વારા વર્ગીકરણ (ASTM D4818)

ASTM D4818 માનક વલ્કેનાઇઝેશન એક્સિલરેટર્સનું વ્યવસ્થિત વર્ગીકરણ પૂરું પાડે છે:

વર્ગ 1 — સલ્ફેનામાઇડ્સ: આ આજે રબર ઉદ્યોગમાં ઉપયોગમાં લેવાતા મુખ્ય સલ્ફર વલ્કેનાઇઝેશન એક્સિલરેટર છે. તેઓ પ્રોસેસિંગ તાપમાને વિલંબિત ક્રિયા (સ્કોર્ચ સલામતી) પૂરી પાડે છે, મિશ્રણ અને એક્સટ્રુઝન દરમિયાન અકાળ ક્રોસલિંકિંગને અટકાવે છે, જ્યારે સંયોજન વલ્કેનાઇઝેશન તાપમાને પહોંચ્યા પછી ઝડપી ઉપચારને પ્રોત્સાહન આપે છે. સામાન્ય ઉદાહરણોમાં CBS (N-cyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamide) અને TBBS શામેલ છે.

વર્ગ 2 — થિયાઝોલ્સ: થિયાઝોલ ડેરિવેટિવ્ઝ, જેમ કે MBT (2-મર્કેપ્ટોબેન્ઝોથિયાઝોલ) અને MBTS (ડાયબેન્ઝોથિયાઝિલ ડાયસલ્ફાઇડ), બહુમુખી પ્રવેગક છે જેનો ઉપયોગ એકલા અથવા અન્ય પ્રવેગક સાથે સંયોજનમાં થાય છે. તેઓ મધ્યમ ક્યોરિંગ ગતિ અને સારી સ્કોર્ચ સલામતી પ્રદાન કરે છે.

વર્ગ 3 — ગુઆનાઇડિન્સ: આ સંયોજનો, જેમ કે DPG (ડાયફેનાઇલ ગુઆનાઇડિન), ધીમા વલ્કેનાઇઝેશન દર ધરાવે છે અને જાડા-વિભાજિત માલ સિવાય પ્રાથમિક પ્રવેગક તરીકે ભાગ્યે જ ઉપયોગમાં લેવાય છે. તેઓ થિયાઝોલ્સ સાથે સંયોજનમાં ગૌણ પ્રવેગક તરીકે વધુ મહત્વપૂર્ણ છે, જે ઝડપી અને ઉચ્ચ સ્તરના વલ્કેનાઇઝેશન ઉત્પન્ન કરે છે.

વર્ગ 4 — ડાયથિઓકાર્બામેટ્સ: આ અલ્ટ્રા-એક્સિલરેટર્સ છે જે થ્યુરામ્સ કરતા વધુ ઝડપી વલ્કેનાઇઝેશન ગતિ ધરાવે છે. ઝિંક ડાયથિલ્ડિથિઓકાર્બામેટ (ZDEC) અને ઝિંક ડાયબ્યુટિલ્ડિથિઓકાર્બામેટ (ZDBC) સામાન્ય ઉદાહરણો છે, જેનો ઉપયોગ સામાન્ય સલ્ફર સ્તર સાથે થાય છે.

વર્ગ 5 — થુરામ્સ (ડાયસલ્ફાઇડ્સ): થુરામ ડિસલ્ફાઇડ્સ, જેમ કે TMTD (ટેટ્રામેથિલથિયુરામ ડિસલ્ફાઇડ), નો ઉપયોગ એલિમેન્ટલ સલ્ફર વિના વલ્કેનાઇઝેશન માટે થઈ શકે છે, જે કોઈ રિવર્ઝન, ઓછી કમ્પ્રેશન સેટ અને સારી વૃદ્ધત્વ લાક્ષણિકતાઓ વિના સંયોજનો ઉત્પન્ન કરે છે. સામાન્ય સલ્ફર સ્તર સાથે, તેઓ અલ્ટ્રા-એક્સિલરેટર તરીકે કાર્ય કરે છે.

સક્રિયકર્તાઓ

એક્ટિવેટર્સ એ આવશ્યક સહ-એજન્ટ છે જે એક્સિલરેટર સાથે સહસંયોજક રીતે કાર્ય કરે છે. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી એક્ટિવેટર સિસ્ટમ ઝીંક ઓક્સાઇડ છે જે સ્ટીઅરિક એસિડ સાથે જોડાયેલી છે. ઝીંક ઓક્સાઇડ ગરમીના વિસર્જનને સુધારે છે, મોલ્ડેડ ઉત્પાદન સંકોચન ઘટાડે છે અને મોલ્ડ સ્વચ્છતા જાળવી રાખે છે.

રબર બોન્ડિંગ માટે એડહેસિવ્સ

વાઇબ્રેશન આઇસોલેટર, બોન્ડેડ બુશિંગ્સ અને સ્ટ્રક્ચરલ એસેમ્બલી જેવા એન્જિનિયર્ડ ઘટકોમાં ધાતુ, કાપડ અને અન્ય સબસ્ટ્રેટ સાથે રબરને જોડવા માટે એડહેસિવ્સ અને એડહેસિયન પ્રમોટર મહત્વપૂર્ણ છે.

રબર-થી-ધાતુ બોન્ડિંગ સિસ્ટમ્સ

બોન્ડિંગ સિસ્ટમ્સને પ્રબળ સંલગ્નતા પદ્ધતિ અનુસાર વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:

રાસાયણિક બંધન (એડહેસિવ-મધ્યસ્થી સહ-વલ્કેનાઇઝેશન): માળખાકીય અને લોડ-બેરિંગ એપ્લિકેશનો માટે આ સૌથી વિશ્વસનીય પદ્ધતિ છે. ધાતુની સપાટીને સાફ અને પ્રાઇમ કરવામાં આવે છે, પછી વલ્કેનાઇઝેશન દરમિયાન ઇલાસ્ટોમર સાથે પ્રતિક્રિયા કરવા માટે રચાયેલ કવર એડહેસિવથી કોટ કરવામાં આવે છે. પ્રાઇમર (દા.ત., કેમલોક 205) ધાતુના સબસ્ટ્રેટ સાથે સંલગ્નતા સુધારે છે, જ્યારે કવર કોટ રબર સંયોજન સાથે બંધાય છે. ક્યોરિંગ દરમિયાન, રબર આંતરિક રીતે ક્રોસલિંક થાય છે જ્યારે વારાફરતી એડહેસિવ ઇન્ટરફેસ પર રાસાયણિક બંધન બનાવે છે.

યાંત્રિક બંધન (ભૌમિતિક ઇન્ટરલોકિંગ): આ પદ્ધતિ ધાતુના ભાગમાં ખાંચો, અંડરકટ અથવા છિદ્રો દ્વારા ભૌતિક રીટેન્શન પર આધાર રાખે છે. મોલ્ડિંગ દરમિયાન ક્યોર્ડ ન થયેલ રબર આ સુવિધાઓમાં વહે છે અને ક્યોર્ડ થયા પછી સ્થાને બંધ થઈ જાય છે. કોઈ એડહેસિવ સિસ્ટમની જરૂર નથી, પરંતુ રાસાયણિક બંધનની તુલનામાં બોન્ડ મજબૂતાઈ મધ્યમ છે.

ડાયરેક્ટ બોન્ડિંગ (રિએક્ટિવ એડહેસિવ-ફ્રી બોન્ડિંગ): ખાસ ફોર્મ્યુલેટેડ રબર સંયોજનો વલ્કેનાઇઝેશન દરમિયાન અલગ પ્રાઇમર અથવા કવર એડહેસિવ વિના સીધા ધાતુની સપાટી સાથે જોડાય છે. રબર નિયંત્રિત તાપમાન અને દબાણ હેઠળ મેટલ ઓક્સાઇડ સ્તર સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

સંલગ્નતા પ્રમોટર્સ

ધાતુના મજબૂતીકરણો સાથે બંધન વધારવા માટે સંલગ્નતા પ્રમોટરોને સીધા રબર સંયોજનોમાં સમાવિષ્ટ કરવામાં આવે છે. મુખ્ય વર્ગોમાં શામેલ છે:

કોબાલ્ટ સંયોજનો: કોબાલ્ટ નેપ્થેનેટ અને કોબાલ્ટ સ્ટીઅરેટ જેવા કોબાલ્ટ ક્ષારનો ઉપયોગ ટાયર, કન્વેયર બેલ્ટ અને નળીઓમાં રબર અને સ્ટીલ કોર્ડ વચ્ચે સંલગ્નતા સુધારવા માટે વ્યાપકપણે થાય છે. કોબાલ્ટ સંયોજનો સ્થિર અને ગતિશીલ સંલગ્નતા ગુણધર્મો બંનેમાં સુધારો કરે છે.

રેસોર્સિનોલ-ફોર્માલ્ડિહાઇડ રેઝિન સિસ્ટમ્સ: આ સિસ્ટમ્સ, જેનો ઉપયોગ ઘણીવાર હાઇડ્રેટેડ સિલિકા સાથે થાય છે, તે મિથિલિન સ્વીકારનાર-દાતા રસાયણશાસ્ત્ર દ્વારા સંલગ્નતાને પ્રોત્સાહન આપે છે.

સિલેન કપ્લિંગ એજન્ટ્સ: સિલેન્સ, જેમ કે Si-69, રબર અને અકાર્બનિક સબસ્ટ્રેટ વચ્ચે સંલગ્નતા પ્રમોટર અને કપ્લિંગ એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે.

સંશોધિત ફેનોલિક રેઝિન: આ રેઝિન, ઘણીવાર હેક્સામેથિલેનેટેટ્રામાઇન (HMMM) જેવા મિથિલિન દાતાઓ સાથે જોડવામાં આવે છે, તેનો ઉપયોગ ટેક્સટાઇલ કોર્ડ-રબર કમ્પોઝિટમાં થાય છે.

નિષ્કર્ષ

રબર સંયોજનોને તેમના બેઝ ઇલાસ્ટોમર દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જેમાં દરેક પ્રકાર ચોક્કસ એપ્લિકેશનો માટે વિશિષ્ટ પ્રદર્શન લાક્ષણિકતાઓ પ્રદાન કરે છે. વલ્કેનાઇઝેશન એક્સિલરેટર્સ - ASTM D4818 ધોરણ દ્વારા સલ્ફેનામાઇડ્સ, થિયાઝોલ્સ, ગુઆનિડાઇન્સ, ડાયથિઓકાર્બામેટ્સ અને થ્યુરામ્સમાં વર્ગીકૃત - ક્યોર સ્પીડ, સ્કોર્ચ સલામતી અને અંતિમ વલ્કેનાઇઝેટ ગુણધર્મોને નિયંત્રિત કરવા માટે આવશ્યક છે. એડહેસિવ્સ અને એડહેસિવ પ્રમોટર્સ, જેમાં પ્રાઇમર-કવર કોટ સિસ્ટમ્સ, કોબાલ્ટ સંયોજનો, રેસોર્સિનોલ-ફોર્માલ્ડિહાઇડ રેઝિન અને સિલેન કપલિંગ એજન્ટ્સનો સમાવેશ થાય છે, રબર અને ધાતુ અથવા કાપડ સબસ્ટ્રેટ વચ્ચે ટકાઉ બંધન સક્ષમ કરે છે. બેઝ પોલિમર, એક્સિલરેટર સિસ્ટમ અને એડહેસિવ રસાયણશાસ્ત્રની સંકલિત પસંદગી ઓટોમોટિવ, એરોસ્પેસ અને ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનો માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન રબર ઘટકોનું ઉત્પાદન કરવા માટે મૂળભૂત છે.