براءة اختراع بهندسة مواد بابل عن تحضير مادة مركبة مطاطية تستخدم في تصنيع مساند المحركات
فريق بحثي من كلية هندسة المواد/ جامعة بابل يسجل براءة اختراع جديدة من الجهاز المركزي للتقييس والسيطرة النوعية مكون من:
الاستاذ الدكتور محمد حمزة المعموري (قسم هندسة البوليمرات والصناعات البتروكيمياوية)
الاستاذ الدكتور احمد فاضل حمزة (قسم هندسة البوليمرات والصناعات البتروكيمياوية)
الدكتور احمد عبد الامير صبح / جامعة الفرات الاوسط التقنية / المعهد التقني كربلاء
اسم الاختراع:
تحضير مادة مركبة مطاطية تستخدم في تصنيع مساند المحركات ذات الاحمال والاهتزازات العالية في شركة اسمنت الجنوب
Preparation of a rubber composite material used in the manufacture of engine mounts with high loads and vibration In Southern Cement Company
موجز الاختراع:
ان فكرة هذا البحث والهدف منه هو دراسة تحضير عجنات مطاطية متراكبة تستخدم في صناعة مساند المحرك للأحمال والاهتزازات العالية في شركة الاسمنت باستخدام مواد رخيصة الثمن ومتوفرة في الاسواق.
ان تطوير الصناعات المطاطية يتم بواسطة اضافة مواد جديدة تخلط بنسب مختلفة مع واحد او اكثر من أنواع المطاط وبعض المضافات للحصول على متراكبات تمتلك خواص تقترب من القيم القياسية العالمية او المحلية عند التصنيع.
المكون الأساسي للمسند هو خليط من المطاط الصناعي والمطاط الطبيعي (SBR/NR), المطاط الطبيعي, اسود الكاربون بنوعيه, السليكا النانوية المصنعة من سليكات الصوديوم وبنسب متغيرة بعد تثبيت الحجم الحبيبي لها, بالإضافة الى المضافات الثانوية الأخرى.
اجري البحث عل عدة مراحل بعد تثبيت المواصفات القياسية واجراء الهندسة العكسية للحصول على النتائج الواجب الوصول اليها. ومن ثم تحضير مادة السليكا النانوية بطريقة (الترسيب الكيميائي) مختبريا. واجراء الفحوصات المختبرية مثل X-Ray SEM, EDX, AFM, TEM, للتأكد من ان المواد المحضرة هي بالحجم او المقياس المطلوب.
المرحلة الاولى تضمنت مجموعتين وهي الاولى تتكون من المطاط الصناعي والمطاط الطبيعي (SBR/NR) مع تغيير في نسب السليكا (0.2, 0.4, 0.8, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 pphr) وحسب الخواص والاختبارات الميكانيكية والفيزيائية تم اختيار نسبة 0.8 pphr من المادة المعالجة بمادة ال (TMSPM) للحصول على توزيع منتظم داخل المادة الاساس والتقليل من تكتل الجسيمات النانوية, حيث تم حصول زيادة في قيم الشد والاستطالة والصلادة والارتدادية وغيرها. وتم اجراء فحص الحالة المورفولوجية باستخدام SEM لمعرفة تجانس وتوزيع المواد المالئة داخل العجنة المطاطية.
واظهرت نتائج الاختبارات بأن السيليكا النانوية المعالجة الناتجة ذات شكل كروي غير منتظم بمساحة سطحية عالية مع حجم نانوي اقل من ال 100 نانومتر وهذا ما اكده فحص المجهر الالكتروني الفاحص( SEM) والاشعة السينية (XRD) بالإضافة الى نقاوة السليكا النانوية بنسبة 100% وكثافة 0.2817 غم / سم3 مع تركيب شبه متبلور عند الزاوية (2? = 23?) والتي تم الحصول عليها من فحص الاشعة السينية.
والمجموعة الثانية استخدم فيها المطاط الطبيعي الماليزي المنشأ (SMR20) مع تغيير نسب ونوع الكاربون المستخدم في المجموعة اعلاه باستخدام نوع N220 بدلا من N660 للوصول الى افضل النتائج بنفس الفحوصات المستخدمة في المجموعة اعلاه. اي تم تحضير عجنه من المطاط الطبيعي فقط مع المفلكنات والمعجلات والمنشطات, ثم طورت بتقويتها بمادة اسود الكاربون نوع (N – 220) بنسبة (46, 56, 66, 76, 86 pphr) لإعطاء صفة ميكانيكية جيدة للمادة المطاطية المركبة المنتجة, حيث تمت عملية جدولة نتائج الفحوصات المختبرية ودراسة المنحنيات البيانية لها وتم اختيار النسبة 66 pphr حيث كانت قيم الخواص مثل الصلادة وقوة الشد والاستطالة هي , 18.95 Mpa , 64 ShA 376 % على التوالي.
الهدف من استخدام هذه المجاميع هو للوصول الى افضل نتائج اولية وحرية استخدام افضلها كذلك التنوع بالمواد المركبة منها استخدام مالئات نانوية لتقوية المطاط المركب واخرى استخدام مالئات مايكروية لتقوية المطاط الطبيعي وكذلك تغيير بنوع المطاط ونسبة كل نوع للحصول على متراكبات مطاطية جديدة.
والمرحلة الثانية هي اجراء فحوصات ديناميكية مثل الاهتزاز والالتصاق وفحوصات اخرى على 4 انواع من العجنات من المجموعتين.
والمرحلة الثالثة هي اختيار افضل عجنات مرحلة الفحوصات الديناميكية, لأجراء التعتيق وتصنيع المسند واختباره عمليا لتحديد العجنة المطاطية النهائية المعتمدة كمسند مطاطي في معمل الاسمنت وبعدها يتم اجراء التحليل العددي لتحديد شدة الاجهادات والتشوهات
علما انه قبل التحليل العددي لتحديد شدة الاجهادات والتشوهات تم تثبيت وزن المادة لحجم القالب وعامل الشكل للقالب المستخدم لتصنيع المسند المستخدم في المعمل.
كذلك البحث تطرق الى اجراء فحص قوة التصاق المسند النهائي مع وبدون لاصق من اجل المقارنة مع المسند القياسي.
وعند حساب الكلفة وجدنا ان تكلفة المسند المصنع من العجنة المطاطية الاخيرة اقل تكلفة من الموجود بالأسواق المحلية.
ولمعرفة نجاح المساند المطاطية ومدة عملها تم اجراء اختبار كل المساند المصنعة في معمل اسمنت الكوفة. وكانت النتائج جيدة وافضل من المستخدمة حيث ان كل مسند كانت مدة عمله مختلفة عن الاخر, وتم تثبيت وصفات مطاطية ناجحة لكل مجموعة وهي (G1SiO2 , G2R2) وافضلها هي الوصفة المطاطية G2R2.
جنان العبيدي