نسبت رزین و هاردنر؛ راهنمای جامع اختلاط، ترکیب و محاسبات تخصصی
چرا رزین در کنار هاردنر باید استفاده شود؟
رزین از کاربریهای خانگی مانند کارهای هنری، زیور آالات، میز و صندلی، تا کاربریهای فنیتر مانند تعمیر قطعات، کفپوشهای ساختمانی، صنعت رنگ و پوشش صنعتی ضدخوردگی و صنایع تخصصیتر مانند صنایع دریایی کاربرد دارد و همین گستردگی کاربرد رزین باعث شده در بسیاری از پروژهها مورد استفاده قرار گیرد.
رزین بهتنهایی معمولاً یک ماده نیمهمایع یا مایع است که هنوز به خواص نهایی موردنظر نرسیده است. انواع هاردنر در بازار موجود است و با افزودن هاردنر مناسب از میان این انواع، فرآیند پخت آغاز شده و ترکیب رزین به مادهای سخت، مقاوم و پایدار تبدیل میشود.
یک نکته خیلی مهم این است که هر هاردنری با هر رزینی قابل استفاده نیست و مقدار هاردنر هم باید مطابق سیستم و مشخصات فنی آن تعیین شود. نسبت نامناسب رزین و هاردنر میتواند باعث پخت ناقص، نرمی، چسبناک ماندن، کاهش مقاومت یا ایجاد مشکلات دیگری در محصول نهایی شود.
نسبت ترکیب رزین و هاردنر چیست؟
اگر به دنبال کار با رزین و هاردنر هستید حتما با سوالاتی از قبیل: نسبت رزین و هاردنر چقدر است؟ نسبت 1:1 یعنی چه؟ نسبت 2:1 یعنی چه؟ نسبت 100:50 یعنی چه؟ و چرا باید مشخص کنیم نسبت وزنی است یا حجمی؟ مواجه شده اید.
نسبت ترکیب رزین و هاردنر یک عدد ثابت برای همه محصولات نیست و باید بر اساس مشخصات فنی همان سیستم تعیین شود و نشان میدهد چه مقدار هاردنر باید با مقدار مشخصی از رزین ترکیب شود. نسبت رزین اپوکسی و هاردنر ممکن است بهصورت وزنی یا حجمی بیان شود و در سیستمهای اپوکسی، پارامترهایی مانند EEW رزین و AHEW هاردنر در تعیین نسبت تئوری نقش دارند.
- نسبت 1:1 یعنی چه؟ 1:1 بهتنهایی مشخص نمیکند که نسبت وزنی است یا حجمی بنابراین هر زمان نسبت اختلاطی مانند 1:1 یا 2:1 اعلام میشود، باید مشخص باشد که این نسبت بر اساس وزن است یا حجم. اما این نسبت یعنی از دو جزء، رزین و هاردنر به مقدار برابر استفاده شود. اگر نسبت اختلاط رزین و هاردنر 1:1 وزنی باشد، یعنی به ازای 100 گرم رزین، 100 گرم هاردنر نیاز است.
- نسبت 2:1 یعنی چه؟ نسبت 100:50 یعنی چه؟ تفاوت 2:1 و 100:50 در مقدار بیانشده است، نه در مفهوم نسبت. نسبت 100:50 از نظر ریاضی دقیقاً معادل 2:1 است؛ یعنی به ازای هر 100 قسمت رزین، 50 قسمت هاردنر استفاده میشود. برای مثال، اگر نسبت 100:50 وزنی باشد، 100 گرم رزین + 50 گرم هاردنر = 150 گرم مخلوط می باشد.
- چرا باید مشخص کنیم نسبت وزنی است یا حجمی؟ چون نسبت وزنی و نسبت حجمی لزوماً یکسان نیستند. رزین و هاردنر معمولاً چگالی متفاوتی دارند؛ بنابراین اگر یک محصول با نسبت 2:1 وزنی عرضه شود، نمیتوان بدون محاسبه آن را به صورت 2:1 حجمی اجرا کرد. نسبت 2:1 بهتنهایی ناقص است و باید نوشته شود 2:1 وزنی یا 2:1 حجمی؛ چون این دو میتوانند مقدار کاملاً متفاوتی از هاردنر را در عمل ایجاد کنند. بنابراین هنگام استفاده از رزین و هاردنر، همیشه باید به دیتاشیت یا دستورالعمل سازنده مراجعه کرد تا مشخص شود نسبت اعلامشده بر اساس وزن است یا بر اساس حجم.
برای مشاهده و خرید رزینهای اپوکسی، به صفحه [قیمت رزین اپوکسی] مراجعه کنید.
برای مشاهده و خرید هاردنرهای اپوکسی، به صفحه [قیمت هاردنر اپوکسی] مراجعه کنید.
نسبت اختلاط وزنی رزین و هاردنر
نسبت اختلاط وزنی: در نسبت اختلاط وزنی، مقدار رزین و هاردنر بر اساس جرم یا وزن تعیین میشود. در فرمولاسیونهای رزین و هاردنر، نسبت وزنی معمولاً برای تعیین مقدار دقیق مواد مورد نیاز برای واکنش و رسیدن به خواص مطلوب استفاده میشود. بهخصوص در سیستمهای اپوکسی، مقدار هاردنر باید متناسب با ظرفیت واکنش رزین و مشخصات هاردنر تعیین شود. مثلاً اگر نسبت اختلاط رزین اپوکسی و هاردنر 100:50 وزنی باشد یعنی 100 گرم رزین و 50 گرم هاردنر، مجموع مخلوط معادل 150 گرم.
نسبت اختلاط حجمی رزین و هاردنر
نسبت اختلاط حجمی: در این نسبت، مقدار هر جزء از یک سیستم بر اساس حجم تعیین می شود، نه وزن. مثلاً اگر نسبت اختلاط حجمی رزین و هاردنر 2:1 باشد یعنی یعنی پیش از اختلاط، 2 لیتر رزین و 1 لیتر هاردنر اندازهگیری میشود. در نسبت اختلاط حجمی، مقدار رزین و هاردنر باید با یک واحد حجمی یکسان مانند لیتر یا میلیلیتر اندازهگیری شود.
تبدیل نسبت وزنی رزین و هاردنر به نسبت حجمی
برای تبدیل نسبت وزنی به حجمی باید چگالی هر دو جزء را در نظر گرفت و به این شکل تبدیل را انجام داد:
حجم = وزن ÷ چگالی
مثال فرضی: اعداد چگالی استفادهشده در این مثال صرفاً برای توضیح روش محاسبه هستند و نباید بهعنوان مشخصات یک محصول خاص در نظر گرفته شوند.
| مرحله | کار | فرمول/توضیح | توضیح ساده |
| ۱. تعیین نسبت اختلاط وزنی | مقدار رزین و هاردنر را مشخص کنید | مثال: رزین : هاردنر = 100 : 50 وزنی | یعنی به ازای هر 100 گرم یا کیلوگرم رزین، 50 گرم یا کیلوگرم هاردنر استفاده میشود. |
| ۲. تعیین چگالی رزین | چگالی رزین را از دیتاشیت یا مشخصات فنی محصول به دست آورید | مثال: 1.10 g/cm³ | چگالی نشان میدهد مقدار مشخصی از رزین، چه حجمی را اشغال میکند. |
| ۳. تعیین چگالی هاردنر | چگالی هاردنر را از دیتاشیت یا مشخصات فنی آن مشخص کنید | مثال: 0.95 g/cm³ | مانند رزین، باید بدانیم هاردنر با وزن مشخص چه حجمی دارد. |
| ۴. محاسبه حجم رزین | وزن رزین را بر چگالی آن تقسیم کنید | حجم رزین = وزن ÷ چگالی → 100 ÷ 1.10 = 90.91 cm³ | یعنی 100 گرم رزین با این چگالی، حدود 90.91 میلیلیتر حجم دارد. |
| ۵. محاسبه حجم هاردنر | وزن هاردنر را بر چگالی آن تقسیم کنید | حجم هاردنر = وزن ÷ چگالی → 50 ÷ 0.95 = 52.63 cm³ | یعنی 50 گرم هاردنر با این چگالی، حدود 52.63 میلیلیتر حجم دارد. |
| ۶. تعیین نسبت حجمی | حجم رزین و هاردنر را با یکدیگر مقایسه کنید | 90.91 : 52.63 | حالا مقدار واقعی رزین و هاردنر را بر اساس حجم داریم و میتوانیم نسبت حجمی آنها را تعیین کنیم. |
| ۷. سادهسازی نسبت | هر دو مقدار را بر مقدار کوچکتر تقسیم کنید | 90.91 ÷ 52.63 : 52.63 ÷ 52.63 = 1.73 : 1 | بنابراین نسبت اختلاط 100:50 وزنی در این مثال، معادل حدود 1.73:1 حجمی است. |
در این مثال:
نسبت اختلاط وزنی = 100 : 50 = 2 : 1
اما با توجه به چگالی متفاوت رزین و هاردنر:
نسبت اختلاط حجمی ≈ 1.73 : 1
آموزش محاسبه نسبت ترکیب رزین و هاردنر
- روش اول: وقتی نسبت اختلاط در دیتاشیت مشخص شده است.
برای مثال: رزین : هاردنر = 100 : 50 وزنی
به این معناست که به ازای هر 100 گرم رزین به 50 گرم هاردنر نیاز داریم.
بنابراین اگر 500 گرم رزین داشته باشیم ، به ازای 500 گرم رزین، 250 گرم هاردنر لازم خواهد بود. - روش دوم: وقتی باید نسبت تئوری را محاسبه کنیم.
اگر مصرفکننده نهایی هستید و نسبت اختلاط محصول شما در دیتاشیت مشخص شده است، نیازی به انجام این محاسبات ندارید. این بخش بیشتر برای فرمولاتورها، واحد تحقیق و توسعه و کارشناسان فنی کاربرد دارد.
پارامترهای درج شده در جدول زیر برای محاسبه نسبت اختلاط تئوری و ترکیب هاردنر و رزین، در سیستمهای رزین اپوکسی (مانند رزین KER ۸۲۸ کومهو، NPEL-۱۲۸ نانیا تایوان) و هاردنر آمینی (مانند: هاردنر تتا توسو، PC۱۱ پوینتر ایتالیا، IPDA اوونیک- BASF) یا هاردنر پلیآمیدی کاربرد دارند. با این حال، نسبت اختلاط نهایی محصول باید بر اساس دیتاشیت سازنده و شرایط فرمولاسیون تعیین شود و لزوماً با نسبت استوکیومتری تئوری یکسان نیست چرا که در یک فرمولاسیون واقعی ممکن است سازنده، بر اساس عواملی مثل (نوع رزین، نوع هاردنر، درصد جامد، مواد رقیقکننده یا اصلاحکننده، سرعت پخت موردنظر، سختی و انعطافپذیری نهایی، چسبندگی، مقاومت شیمیایی و شرایط پخت) نسبتی را پیشنهاد کند که برای عملکرد واقعی محصول مناسبتر باشد.
| پارامتر | نقش در تعیین نسبت اختلاط | رابطه/توضیح |
| EEW رزین | تعیین مقدار گروههای اپوکسی قابل واکنش برای مثال، هنگام بررسی یک رزین اپوکسی مانند رزین LR۱۱۰۰ جانا، مقدار EEW رزین باید در کنار AHEW هاردنر بررسی شود. | مقدار اعلامشده در دیتاشیت |
| AHEW هاردنر | تعیین ظرفیت هاردنر برای واکنش با گروههای اپوکسی | مقدار اعلامشده در دیتاشیت |
| Amine Value | Amine Value میتواند در برخی هاردنرهای آمینی و پلیآمیدی، با توجه به تعریف و مبنای اندازهگیری، برای برآورد AHEW مورد استفاده قرار گیرد. | بسته به مبنای محاسبه |
| AHEW برآوردی | تعیین ظرفیت واکنشی هاردنر برای محاسبه نسبت تئوری در صورتی که در دیتا شیت نیامده باشد. | در مورد هاردنر آمینی یا پلی آمیدی AHEW ≈ 56100 ÷ Amine Value |
| نسبت استوکیومتری / PHR | بیان مقدار هاردنر به ازای 100 قسمت رزین | Hardener PHR = (AHEW ÷ EEW) × 100 |
| چگالی | برای تبدیل نسبت وزنی به حجمی مورد نیاز است | وزن ÷ چگالی |
اول دیتاشیت را بررسی کنیم یا نسبت را محاسبه کنیم؟
اگر سازنده نسبت اختلاط مشخصی برای رزین و هاردنر اعلام کرده است، همان نسبت توصیهشده مبنای استفاده قرار میگیرد. محاسبه EEW و AHEW بیشتر زمانی کاربرد دارد که بخواهیم نسبت تئوری استوکیومتری را بررسی کنیم یا برای یک فرمولاسیون نیاز به محاسبه داشته باشیم.
چگونه نسبت رزین اپوکسی و هاردنر پلیآمید را محاسبه کنیم؟
برای انتخاب هاردنر پلیآمید، علاوه بر نسبت اختلاط، باید پارامترهایی مانند AHEW، Amine Value، ویسکوزیته و سازگاری با رزین نیز بررسی شود.
آیا نسبت اختلاط برای همه هاردنرها یکسان است؟
نسبت مورد استفاده برای یک هاردنر پلیآمید را نمیتوان مستقیماً به هاردنرهای آمینی مانند تتا هانتسمن تعمیم داد.
اهمیت نسبت اختلاط رزین و هاردنر چیست؟ اگر هاردنر کمتر یا بیشتر از مقدار مناسب باشد چه اتفاقی میافتد؟
به دلیل این که کوچک ترین خطا در نسبت اختلاط و ترکیب هاردنر و رزین، می تواند باعث نتیجه نامطلوب شود، محاسبه دقیق نسبت رزین به هاردنر اهمیت ویژه ای پیدا می کند.
اگر هاردنر کمتر از مقدار مناسب باشد چه میشود؟
کم بودن هاردنر منجر به باقی ماندن بخشی از گروههای اپوکسی واکنشنداده، پخت ناقص، احتمال باقی ماندن سطح چسبناک یا نرم، بسته به سیستم و شرایط پخت، مقاومت پایین و کاهش سختی یا استحکام نهایی می شود.
اگر هاردنر بیشتر از مقدار مناسب باشد چه میشود؟
آیا هرچه هاردنر بیشتر باشد، پخت بهتر است؟
خیر. مصرف بیش از مقدار مناسب هاردنر میتواند، بسته به نوع رزین و هاردنر، باعث کاهش مقاومت شیمیایی، افزایش شکنندگی یا کاهش استحکام (بسته به نوع سیستم)، کاهش مقاومت حرارتی، و کاهش دوام پوشش یا چسب شود.
PHR چیست؟ تفاوت PHR با نسبت اختلاط رزین و هاردنر
تفاوت PHR و نسبت اختلاط رزین و هاردنر بیشتر در نحوه بیان مقدار هاردنر است. از نظر مفهومی میتوانند یک مقدار را توصیف کنند، اما شکل بیان آنها متفاوت است. PHR یکی از روشهای بیان نسبت وزنی اجزای فرمولاسیون است، در حالی که «نسبت اختلاط» مفهوم کلیتری دارد و میتواند بهصورت وزنی یا حجمی بیان شود.
PHR = Parts per Hundred Resin یعنی چند قسمت هاردنر به ازای 100 قسمت وزنی رزین استفاده میشود. بنابراین در PHR، مقدار رزین همیشه برابر با 100 در نظر گرفته میشود. برای مثال، 50 PHR هاردنر یعنی به ازای هر 100 قسمت وزنی رزین، 50 قسمت وزنی هاردنر استفاده میشود.
برای درک بهتر ارتباط PHR با نسبت اختلاط، فرض کنید نسبت اختلاط وزنی رزین و هاردنر 2:1 باشد. یعنی به ازای هر 2 قسمت وزنی رزین، 1 قسمت وزنی هاردنر استفاده میشود. اگر مقدار رزین را 100 قسمت در نظر بگیریم، مقدار هاردنر 50 قسمت خواهد بود. بنابراین:
نسبت اختلاط وزنی 2:1 = 100:50 = 50 PHR
به عبارت دیگر، 50 PHR هاردنر و نسبت اختلاط وزنی 2:1 میتوانند دقیقاً یک مقدار اختلاط را با دو روش متفاوت بیان کنند.
البته باید توجه داشت که وقتی از نسبت 2:1 صحبت میکنیم، مشخص کردن وزنی یا حجمی بودن نسبت ضروری است؛ زیرا نسبت اختلاط وزنی 2:1 الزاماً معادل نسبت اختلاط حجمی 2:1 نیست و برای تبدیل این دو باید چگالی رزین و هاردنر در نظر گرفته شود.
اشتباهات رایج در محاسبه نسبت اختلاط رزین و هاردنر چیست؟
- یکی دانستن نسبت وزنی و حجمی
- استفاده از یک نسبت ثابت برای تمام رزینها و هاردنرها
- اشتباه گرفتن EEW و AHEW
- استفاده مستقیم از Amine Value به جای AHEW بدون بررسی مبنای محاسبه و مشخصات هاردنر
- گرد کردن بیش از حد نتیجه محاسبه
- تصور اینکه هاردنر بیشتر همیشه باعث پخت بهتر میشود
- محاسبه نسبت اختلاط فقط بر اساس یک جزء
نقش دیتاشیت در تعیین نسبت اختلاط هاردنر پلیآمید چیست؟
دیتاشیت فنی یا TDS یکی از مهمترین منابع برای تعیین نسبت اختلاط رزین اپوکسی و هاردنر پلیآمید است. اطلاعاتی مانند Amine Value، AHEW در صورت اعلام، ویسکوزیته، چگالی، زمان کارپذیری، شرایط پخت و کاربردهای توصیهشده میتوانند در انتخاب و ارزیابی هاردنر مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، برای محاسبه نسبت استوکیومتری، باید مشخصات رزین اپوکسی نیز در کنار اطلاعات هاردنر بررسی شود؛ زیرا مقدار هاردنر مورد نیاز از رابطه بین AHEW هاردنر و EEW رزین به دست میآید.
تأمین رزین اپوکسی و هاردنر برای صنایع
انتخاب رزین و هاردنر مناسب، تنها به قیمت یا نسبت اختلاط محدود نمیشود و عواملی مانند مشخصات فنی، سازگاری اجزا، کاربرد نهایی و شرایط فرمولاسیون نیز باید در نظر گرفته شوند. به همین دلیل، تأمین مواد اولیه از یک منبع تخصصی میتواند به تولیدکنندگان در انتخاب محصول متناسب با نیاز فنی و حفظ یکنواختی مواد اولیه کمک کند.
ر ایان برتر ایرانیان در زمینه تأمین مواد اولیه شیمیایی مورد استفاده در صنایع رنگ، رزین، چسب و پوشش فعالیت میکند و سبد محصولات آن شامل انواع رزینهای اپوکسی، هاردنر پلیآمید، هاردنرهای آمینی، حلالهای شیمیایی و صنعتی، مونومر و پیگمنت است. این مواد برای کاربردهایی مانند پوششهای صنعتی، چسبهای اپوکسی، کفپوشها و سایر سیستمهای رزینی مورد استفاده قرار میگیرند.
برای تولیدکنندگان و واحدهای تحقیق و توسعه، دسترسی به اطلاعات فنی و امکان انتخاب مواد اولیه متناسب با فرمولاسیون، یکی از عوامل مهم در توسعه و تولید پایدار محصولات رزینی است.
اگر هاردنر کمتر یا بیشتر از مقدار مناسب باشد چه اتفاقی میافتد؟
کم بودن هاردنر منجر به باقی ماندن بخشی از گروههای اپوکسی واکنشنداده، پخت ناقص، احتمال باقی ماندن سطح چسبناک یا نرم، بسته به سیستم و شرایط پخت، مقاومت پایین و کاهش سختی یا استحکام نهایی می شود.