फ्लोरोइलास्टोमरस्य न्यूनतापमानस्य भंगुरगुणानां अध्ययनम्

फ्लोरोइलास्टोमरस्य (FKM) उत्कृष्टः दोषः न्यूनतापप्रतिरोधः दुर्बलः अस्ति । द्विचक्रीय FKM इत्यस्य न्यूनतापमानस्य प्रत्याहारतापमानं (TR10) सामान्यतया -18 तः -16 °C पर्यन्तं भवति, तथा च काचसंक्रमणतापमानं (Tg) -20 °C भवति; त्रिगुणीय FKM इत्यस्य न्यूनतापमानप्रतिरोधः द्विचक्रीय FKM इत्यस्य अपेक्षया दुर्बलः भवति । विशेषस्य न्यूनतापमानप्रकारस्य FKM इत्यस्य न्यूनतापमानप्रतिरोधः उत्तमः अस्ति, परन्तु मूल्यं अतीव अधिकम् अस्ति ।

FKM इत्यस्मिन् ASTM D 2000-2012 'मोटोमोटिव रबर उत्पादानाम् मानकवर्गीकरणप्रणाली' इत्यस्य M2, M5, M6 ग्रेड उत्पादानाम् निम्न-तापमान-भंगुरता F15 (-25 °C) परीक्षणं उत्तीर्णं कर्तुं आवश्यकम्, M4 ग्रेड उत्पादाः न्यून-तापमान-भंगुरता F17 (-40 °C) परीक्षणं उत्तीर्णं कर्तुं आवश्यकम् अन्तिमेषु वर्षेषु उच्चतापमानप्रतिरोधस्य (250-275 °C) तथा न्यूनतापमानभंगुरत्वस्य F15 अथवा F17 इत्येतयोः आवश्यकतां पूरयितुं अधिकाधिकं FKM उत्पादानाम् आवश्यकता भवति सर्वोत्तमः उपायः न्यूनतापमानस्य FKM इत्यस्य उपयोगः भवति, यथा -45 ~ -40 °C Viton GLT प्रकारस्य FKM इत्यस्य भंगुरतातापमानः, परन्तु एतत् FKM उच्चतापमानस्य प्रदर्शनं दुर्बलं भवति तथा च मूल्यं विपण्यं स्वीकार्यं कर्तुं कठिनम् अस्ति द्विचक्रीय FKM यौगिकस्य कार्यक्षमतां सुधारयित्वा एकत्रैव न्यून-उच्च-ताप-प्रतिरोधस्य आवश्यकताः पूरयितुं शक्नुवन्ति, तथा च व्ययः अपि उचितः अस्ति, इति शोधस्य उष्णस्थानम् अभवत्

अस्मिन् पत्रे सन्दर्भं प्रदातुं न्यूनतापमानप्रतिरोधी FKM चिपकणस्य निर्माणार्थं द्विचक्रीय तथा त्रिकोणीय FKM चिपकने वाला निम्न तापमान भंगुरता प्रदर्शन पर स्नातकोत्तर छात्राणां, भरावकानां, मिश्रणप्रक्रियायाः इत्यादीनां मध्ये सम्बन्धस्य Tg, TR10 तथा भंगुरतातापमानस्य (Tbri) FKM न्यूनतापमानप्रदर्शनस्य विशेषतायाः विश्लेषणं कृतम् अस्ति!

1. FKM निम्न-तापमान भंगुरता गुणों की विशेषता

रबरस्य प्रतिवर्तनीयविकृतिः भवति, लघुबाह्यबलस्य क्रियायाः अधीनं महतीं विकृतिं जनयितुं शक्नोति, बाह्यबलं निष्कास्य मूलस्थितौ पुनः प्राप्तुं शक्यते, अतः तस्य व्यापकरूपेण उपयोगः भवति परन्तु यथा यथा तापमानं न्यूनीभवति तथा तथा रबरस्य लोचः क्रमेण क्षीणः भवति, यदा सः Tg प्राप्नोति तदा रबरस्य लोचः नष्टः भवति, विफलः च भवति रबरस्य उत्पादानाम् विविधतायाः कारणात् उपयोगप्रक्रियायां आघातः, तनावः, कतरनी, मरोड़ः, निष्कर्षणं, घर्षणम् इत्यादीनां विषयः भवितुम् अर्हति, तस्य न्यूनतापमानस्य भंगुरताप्रदर्शनं तस्य कार्यस्थितेः आधारेण समुचितपरीक्षणविधिं चयनं कर्तुं भवितुमर्हति सामान्यतया प्रयुक्ताः निम्न-तापमानस्य भंगुरता-प्रदर्शन-परीक्षण-विधिषु Tg-परीक्षणं, प्रभाव-भंगुरता-तापमानपरीक्षा, न्यून-तापमान-प्रत्याहार-परीक्षणं, न्यून-तापमानस्य मरोड़-कठोरता-परीक्षणं (Gimen-परीक्षणं), खिंचावस्य प्रतिरोधस्य तथा शीत-गुणांक-परीक्षणस्य, न्यून-तापमानस्य कठोरता-परीक्षणस्य, निम्न-तापमानस्य संपीडनस्य स्थायी विकृतिः तथा तनाव-शिथिलता-परीक्षणम् इत्यादयः सन्ति

FKM इत्यस्य न्यूनतापमानप्रतिरोधस्य विशेषतां Tg, Tbri, TR10 तथा न्यूनतापमानस्य Torsion Temperature (TGem) इत्यादिभिः भवितुं शक्यते एतेषां मापदण्डानां भिन्नाः अर्थाः सन्ति किन्तु परस्परं निश्चितः सम्बन्धः भवति

(1) Tg इति तापमानं यस्मिन् रबरस्य अत्यन्तं लोचदारावस्थातः काचावस्थायां परिवर्तनं भवति तथा च काचावस्थायाः अत्यन्तं लोचनावस्थायां परिवर्तनं भवति, यत् प्रायः रबरस्य आणविकशृङ्खलानां सूक्ष्मदर्शिकगतेः लक्षणं भवति

(2) Tbri इति तापमानं यस्मिन् आघातबलविरूपणस्य निर्दिष्टपरिस्थितौ रबरस्य कोऽपि क्षतिः न भवति, यत् प्रायः न्यूनतापमानस्य उपयोगाय रबरस्य शक्तिं क्षतिं सहितुं तस्य क्षमता च प्रतिबिम्बयति

(3) TR10 इत्यस्य उपयोगः न्यूनतापमानयोः रबरस्य चिपचिपाहटस्य स्फटिकीकरणप्रभावस्य च मूल्याङ्कनार्थं भवति, तथा च सामान्यतया न्यूनतमं तापमानं प्रतिबिम्बयति यस्मिन् रबरसामग्री स्वस्य लोचदारपुनर्प्राप्तिं निर्वाहयितुं शक्नोति

(4) TGem नमूनां बृहत्कोणे विवर्तयितुं ज्ञातविवर्तनस्थिरांकयुक्तस्य मरोड़-इस्पाततारस्य उपयोगं करोति, यदा तु यथा यथा तापमानं न्यूनं भवति तथा तथा रबरस्य मापदण्डः वर्धते, कठोरता वर्धते, मरोड़-कोणः च एतावत् न्यूनः भवति यत्र सः Tg इत्यत्र कष्टेन विवर्तयति तापमानपरिवर्तनानुसारं रबरस्य विवर्तनकोणः तस्य न्यूनतापप्रदर्शनस्य मूल्याङ्कनं कर्तुं शक्नोति, प्रायः न्यूनतमं तापमानं प्रतिबिम्बयति यस्मिन् रबरः स्वस्य लोचं निर्वाहयति

२ FKM Tg, TR10 तथा Tbri इत्यस्य सम्बन्धः

सामान्यतया प्रयुक्ताः FKM न्यूनतापमानस्य भंगुरताप्रदर्शनमापदण्डाः Tg, TR10 तथा Tbri सन्ति, आपूर्तिकर्ता सामान्यतया Tg तथा TR10 इति पैरामीटर् स्वीकरोति, ASTM Tbri पैरामीटर् स्वीकरोति, एतेषां त्रयाणां मध्ये केचन भेदाः सम्बन्धाः च सन्ति

2. 1 Tg तथा TR10 इत्येतयोः सम्बन्धः

FKM इत्यस्य प्रत्येकस्य ग्रेडस्य TR10 Tg इत्यस्य समीपे भवति (अन्तरं 3 °C इत्यस्मात् अधिकं नास्ति), यत् सूचयति यत् Tg तथा TR10 इत्येतौ द्वौ अपि रबरस्य आणविकशृङ्खलायाः न्यूनतापमानस्य गतिं काचावस्थायाः तापमानं च प्रतिबिम्बयितुं शक्नुवन्ति

२.२ एफकेएम फ्लोरीनसामग्रीणां न्यूनतापमानस्य भंगुरगुणानां च सम्बन्धः

सामान्यद्विचक्रीय-त्रिगुणात्मक-एफकेएम-मध्ये फ्लोरीन-सामग्री-वृद्ध्या सह TR10 वर्धते; यदा चतुर्थः मोनोमरः PMVE इति प्रवर्तते तदा तस्य सामग्रीः TR10 इत्यत्र महत् प्रभावं करोति ।

अस्य सामग्रीयाः TR10 इत्यत्र महत् प्रभावः अस्ति । यद्यपि फ्लोरीनसामग्रीवृद्ध्या FKM उपयोगतापमानस्य उपरितनसीमायां सुधारः कर्तुं शक्यते, परन्तु तत्सह, CF बन्धनस्य कारणात् CH बन्धनस्य स्थाने आणविकशृङ्खलायाः मृदुता तथा रबरस्य न्यूनतापमानस्य प्रदर्शनं न्यूनीकरोति

२.३ एफकेएम यौगिकस्य न्यूनतापमानस्य भंगुरगुणेषु भरावकानां प्रभावः

कार्बनब्लैक् N774 चिपकणं सर्वाधिकं न्यूनं Tbri भवति तथा च सर्वोत्तमः न्यूनतापमानप्रतिरोधः भवति; जस्ता-आक्साइड-चिपकने सर्वाधिकं Tbri भवति तथा च सर्वाधिकं न्यून-तापमान-प्रतिरोधः भवति; पञ्चप्रकारस्य चिपकणस्य न्यूनतापमानस्य भंगुरताप्रदर्शने बहु भेदः नास्ति । विश्लेषणानन्तरं भिन्न-भिन्न-पूरक-योजनानन्तरं FKM-आणविकशृङ्खलानां मध्ये अन्तरं संरचना च भिन्ना भवति, तदनुरूपं न्यून-तापमानस्य भंगुरता-प्रदर्शनं च भिन्नं भवति

विश्लेषणानन्तरं भिन्न-भिन्न-पूरक-योजनानन्तरं एफकेएम-आणविकशृङ्खलानां मध्ये अन्तरालाः संरचनाश्च भिन्नाः भवन्ति, तदनुरूपाः न्यूनतापमानस्य भंगुरतागुणाः च भिन्नाः भवन्ति, तथा च अल्पमात्रायां रबरयुक्ते भरावके जेलसामग्री अधिका भवति, न्यूनतापमानप्रतिरोधः च उत्तमः भवति

२.४ एफकेएम यौगिकस्य न्यूनतापमानस्य भंगुरगुणेषु मिश्रणप्रक्रियायाः प्रभावः

मिश्रणप्रक्रियायाः प्रभावः एफकेएम यौगिकस्य न्यूनतापमानस्य भंगुरतागुणेषु अपि भवति । मिश्रणात् पूर्वं प्लास्टिकीकरणेन रबरस्य अणुस्य लचीलतां उत्तमरीत्या प्राप्तुं शक्यते

मिश्रणात् पूर्वं प्लास्टिकीकरणेन यौगिकस्य न्यूनतापप्रतिरोधः सुदृढः कर्तुं शक्यते । यौगिकस्य पार्किङ्गस्य अनन्तरं पतली पास-उपचारः भरावकानां संगतकानां च प्रसारगुणेषु सुधारं कर्तुं शक्नोति, न्यूनतापमानप्रतिरोधं च सुधारयितुं शक्नोति सामान्यतया यावत् दीर्घकालं यावत् ढालनं भवति तावत् रबरस्य मूनी चिपचिपाहटं न्यूनं भवति । ढालसमयानां संख्यां वर्धयित्वा रबरस्य Tg न्यूनीकरिष्यते, परन्तु एषा घटना महत्त्वपूर्णा नास्ति, तथा च ढालसमयानां भिन्नसंख्यायुक्तस्य FKM रबरस्य Tg तथा Tbri इत्येतयोः मध्ये कोऽपि महत्त्वपूर्णः अन्तरः नास्ति

३ उपसंहारः

(1) FKM इत्यस्य Tg TR10 इत्यस्य समीपे भवति, यत् FKM आणविकशृङ्खलायाः न्यूनतापमानस्य गतिं काचावस्थायाः तापमानं च प्रतिबिम्बयितुं शक्नोति, तथा च Tbri Tg तथा TR10 इत्यस्य अपेक्षया न्यूनः भवति

Tg तथा TR10 इत्येतयोः अपेक्षया न्यूनम् अस्ति ।

(2) पेरोक्साइड सल्फरयुक्तस्य उच्चफ्लोरीन FKM इत्यस्य न्यूनतापमानस्य भंगुरतागुणः उत्तमः भवति, तथा च बिस्फेनॉल द्विचक्रीयसल्फरयुक्तस्य FKM इत्यस्य न्यूनतापमानस्य भंगुरतागुणः अधिकः भवति

(३) कार्बनब्लैक् N774 इत्यनेन पूरितस्य FKM रबरस्य न्यूनतापमानप्रतिरोधः उत्तमः भवति; अल्पमात्रायां भरावयुक्ते रबरस्य जेलसामग्री अधिका भवति, न्यूनतापमानप्रतिरोधः च उत्तमः भवति ।

(4) FKM यौगिकस्य न्यूनतापमानस्य भंगुरतागुणस्य उपरि ढालसमयानां संख्यायाः अल्पः प्रभावः भवति ।