रबर सील की उम्र बढ़ने की घटना के बारे में आपको बताने के 7 कारण

कुछ समय के लिए छोड़े जाने या उपयोग किए जाने के बाद रबर उत्पादों की कठोरता में वृद्धि होना एक सामान्य घटना है, खासकर जब वे हवा के संपर्क में आते हैं या बाहरी दबाव और तापमान परिवर्तन के अधीन होते हैं। यह प्रक्रिया मुख्य रूप से रबर के भौतिक और रासायनिक गुणों में परिवर्तन के कारण होती है, जिसे निम्नलिखित पहलुओं के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है: ऑक्सीकरण, बढ़ी हुई क्रॉस-लिंकिंग, सीमित खंड आंदोलन, एडिटिव्स का प्रवासन और पर्यावरणीय कारकों का प्रभाव। आगे, मैं इन पहलुओं से कारणों का विस्तार से विश्लेषण करूंगा।

ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया

रबर सील हवा के संपर्क में आने पर ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के अधीन होती हैं, विशेष रूप से ऑक्सीजन और ओजोन युक्त। ऑक्सीकरण रबर की उम्र बढ़ने के मुख्य कारणों में से एक है, जिसके दौरान रबर की आणविक संरचना बदल जाती है, जिससे कठोरता बढ़ जाती है। ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के मुख्य तंत्र में निम्नलिखित शामिल हैं:

- मुक्त कण श्रृंखला प्रतिक्रिया: रबर सील में ऑक्सीजन की क्रिया के तहत मुक्त कण उत्पन्न होने की संभावना होती है, और मुक्त कण ऑक्सीजन के साथ मिलकर पेरोक्साइड रेडिकल बनाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप श्रृंखला टूट जाती है और क्रॉस-लिंकिंग प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप रबर संरचना में परिवर्तन होता है। जैसे-जैसे क्रॉस-लिंकिंग बढ़ती है, आणविक श्रृंखलाओं की गति प्रतिबंधित हो जाती है, और रबर उच्च कठोरता प्रदर्शित करता है।

- ओजोन का प्रभाव: ओजोन का रबर सील पर अधिक हानिकारक प्रभाव पड़ता है, जिससे न केवल चेन टूटती है, बल्कि रबर के अणुओं में सीधे ऑक्सीकरण उत्पाद भी होते हैं। ये ऑक्सीकरण उत्पाद रबर की भंगुरता को बढ़ाते हैं, जो उच्च कठोरता प्रदर्शित करता है।

क्रॉस-लिंकिंग में वृद्धि

क्रॉस-लिंकिंग से तात्पर्य रासायनिक बंधों के माध्यम से रबर अणुओं के बीच एक नेटवर्क संरचना के निर्माण से है, जो रबर के यांत्रिक गुणों को बढ़ा सकता है और इसे उच्च कठोरता प्रदान कर सकता है। रबर उत्पादों को आमतौर पर वल्कनीकरण जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान क्रॉस-लिंक किया जाता है, लेकिन उपयोग के दौरान क्रॉस-लिंकिंग की डिग्री और बढ़ जाएगी। यह मुख्यतः निम्नलिखित कारकों के कारण है:

- फोटोएक्शन: यूवी प्रकाश रबर अणुओं में मुक्त कणों के निर्माण को बढ़ावा देता है, जो बदले में रबर अणुओं के बीच क्रॉस-लिंकिंग को बढ़ावा देता है। लंबे समय तक सूर्य के प्रकाश के संपर्क में रहने वाले रबर उत्पादों में क्रॉस-लिंकिंग बढ़ने के कारण कठोरता बढ़ जाएगी।

-थर्मल एजिंग: बढ़ते तापमान से रबर के अणुओं की गति तेज हो जाती है, जिससे अणुओं के बीच टकराव की आवृत्ति बढ़ जाती है और नए रासायनिक बंधन बनाना आसान हो जाता है। थर्मल क्रिया न केवल ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया को तेज करती है बल्कि क्रॉस-लिंकिंग प्रतिक्रिया को भी बढ़ावा देती है, जिससे अंततः रबर की कठोरता में वृद्धि होती है।

- ऑक्सीडेटिव क्रॉस-लिंकिंग: जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं से रबर अणुओं की क्रॉस-लिंकिंग भी बढ़ सकती है, खासकर ऑक्सीजन और उच्च तापमान की उपस्थिति में, जहां रबर अणुओं के बीच क्रॉस-लिंकिंग बॉन्ड बनने की अधिक संभावना होती है।

क्रॉस-लिंकिंग में वृद्धि से रबर की कठोरता में काफी वृद्धि होती है, क्योंकि क्रॉस-लिंकिंग रबर अणुओं की गति को प्रतिबंधित करती है, जिससे रबर सामग्री कम लचीली हो जाती है। इसीलिए हम पाते हैं कि रबर उत्पाद कुछ समय के उपयोग के बाद कठोर और भंगुर हो जाते हैं।

सीमित खंड आंदोलन

रबर सामग्री की कोमलता मुख्य रूप से इसकी आणविक श्रृंखलाओं की मुक्त गति से प्राप्त होती है, लेकिन उपयोग की अवधि के बाद, इस खंड की गति निम्नलिखित कारणों से सीमित हो सकती है:

- क्रॉस-लिंकिंग सीमाएँ: क्रॉस-लिंकिंग में वृद्धि सीधे रबर आणविक श्रृंखलाओं की मुक्त गति को सीमित करती है, और क्रॉस-लिंक्ड रबर संरचना एक ठोस संरचना के करीब होती है, और श्रृंखला खंडों की स्वतंत्रता की डिग्री कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप कठोरता में वृद्धि होती है।

- हाइग्रोस्कोपिक और सुखाने वाला: कुछ रबर सामग्री आर्द्र वातावरण में नमी को अवशोषित कर सकती हैं और शुष्क वातावरण में इसे खो सकती हैं। नमी में परिवर्तन के कारण रबर सामग्री के अंदर श्रृंखला खंडों की गति में परिवर्तन होता है, जो इसकी कोमलता को प्रभावित करता है। उदाहरण के लिए, जब नमी कम हो जाती है, तो रबर सामग्री के खंड अधिक बारीकी से संरेखित हो जाते हैं, जो कठोरता में वृद्धि के रूप में प्रकट होता है।

- जमना: कम तापमान पर, रबर आणविक श्रृंखलाओं की गति कमजोर हो जाती है, जो सामग्री के सख्त होने के रूप में प्रकट होती है। कुछ विशेष अनुप्रयोगों में, तापमान परिवर्तन के कारण बार-बार रबर की कठोरता में परिवर्तन हो सकता है।

योजकों का स्थानांतरण

रबर उत्पादों के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए उनकी निर्माण प्रक्रिया के दौरान अक्सर प्लास्टिसाइज़र और एंटीऑक्सिडेंट जैसे योजक जोड़े जाते हैं। हालाँकि, उपयोग के दौरान, ये योजक धीरे-धीरे स्थानांतरित हो सकते हैं या वाष्पित हो सकते हैं, जिससे रबर की कठोरता बढ़ जाती है।

- प्लास्टिसाइज़र का स्थानांतरण या अस्थिरता: प्लास्टिसाइज़र की भूमिका रबर की कोमलता में सुधार करना, इसे अधिक लोचदार बनाना है। हालाँकि, प्लास्टिसाइज़र धीरे-धीरे सतहों पर स्थानांतरित हो सकते हैं या उपयोग के दौरान हवा में अस्थिर हो सकते हैं, विशेष रूप से उच्च तापमान पर, जहां यह प्रवासन या वाष्पीकरण तेज़ होगा। जब प्लास्टिसाइज़र कम हो जाता है, तो रबर का लचीलापन कम हो जाता है, जो कठोरता में वृद्धि के रूप में प्रकट होता है।

-एंटीऑक्सीडेंट का सेवन: एंटीऑक्सिडेंट की भूमिका रबर की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को रोकना है, लेकिन एंटीऑक्सिडेंट धीरे-धीरे विघटित हो जाएंगे और उच्च तापमान, प्रकाश और अन्य परिस्थितियों में विफल हो जाएंगे। एक बार जब एंटीऑक्सीडेंट समाप्त हो जाता है, तो रबर की उम्र बढ़ने का प्रतिरोध करने की क्षमता कम हो जाती है, और ऑक्सीकरण और क्रॉस-लिंकिंग तेज हो जाती है, जिससे कठोरता बढ़ जाती है।

पर्यावरणीय कारकों का प्रभाव

रबर की कठोरता पर्यावरणीय कारकों से भी प्रभावित होती है, जिसमें तापमान, आर्द्रता, प्रकाश, रसायन आदि शामिल हैं, जो रबर के भौतिक और रासायनिक गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकते हैं।

- तापमान: उच्च तापमान रबर सील के ऑक्सीकरण और क्रॉसलिंकिंग को तेज करता है, जबकि कम तापमान रबर आणविक श्रृंखलाओं की गति को धीमा कर देता है, जिससे रबर सख्त हो जाता है। वास्तविक उपयोग प्रक्रिया में, रबर उत्पाद अक्सर बड़े तापमान परिवर्तन वातावरण के संपर्क में आते हैं, जिसका रबर की कठोरता पर प्रभाव पड़ेगा।

- नमी: आर्द्रता रबर सील की कोमलता को प्रभावित कर सकती है, विशेष रूप से कुछ अधिक हाइड्रोफिलिक रबर सामग्री जो आर्द्र वातावरण में नमी को अवशोषित करेगी और शुष्क वातावरण में नमी खो देगी। नमी में यह परिवर्तन रबर की कठोरता को प्रभावित करता है।

- रसायन: उपयोग के दौरान रबर सील तेल, एसिड और क्षार जैसे रसायनों के संपर्क में आ सकती है, जो रबर में गिरावट की प्रतिक्रिया को ट्रिगर कर सकती है, जिससे इसकी कठोरता बदल सकती है। उदाहरण के लिए, कुछ रबर उत्पाद तेल के प्रभाव में सूज जाएंगे, जो बढ़ी हुई कोमलता से प्रकट होता है; अम्ल-क्षारीय वातावरण में, रबर को रासायनिक रूप से निम्नीकृत या कठोर किया जा सकता है।

क्रिस्टलीकरण

कुछ रबर सामग्री लंबे समय तक खड़े रहने या कम तापमान के तहत क्रिस्टलीकृत हो जाएंगी, विशेष रूप से प्राकृतिक रबर और ब्यूटाडीन रबर। इस क्रिस्टलीकरण के कारण रबर सामग्री की कठोरता बढ़ जाती है, जो भंगुर और कठोर हो जाती है।

- खड़े होने के कारण क्रिस्टलीकरण: जब रबर सील को खड़ा छोड़ दिया जाता है, तो आणविक श्रृंखलाओं के बीच धीरे-धीरे एक व्यवस्थित संरचना बनती है, और आंशिक क्रिस्टलीकरण होता है, जिससे सामग्री कठोर हो जाती है। यह विशेष रूप से प्राकृतिक रबर में स्पष्ट है, जहां रबर उत्पाद जो लंबे समय से उपयोग नहीं किए गए हैं वे कठोर हो सकते हैं और यहां तक ​​कि भंगुर भी दिखाई दे सकते हैं।

- कम तापमान क्रिस्टलीकरण: कुछ रबर सामग्री कम तापमान पर क्रिस्टलीकृत हो जाती हैं, और आणविक श्रृंखलाएं कम तापमान पर अधिक व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित होती हैं, जिससे सामग्री की कठोरता बढ़ जाती है। तापमान बढ़ने पर यह क्रिस्टलीकरण धीरे-धीरे ठीक हो जाता है, लेकिन अगर इसे लंबे समय तक कम तापमान पर छोड़ दिया जाए, तो क्रिस्टलीकरण की घटना अपरिवर्तनीय हो सकती है।

थकान का प्रभाव

बार-बार तनाव के तहत रबर पर थकान प्रभाव पड़ेगा, और आंतरिक संरचना धीरे-धीरे खराब हो जाएगी, जिसके परिणामस्वरूप कठोरता में बदलाव आएगा। थकान प्रभाव मुख्य रूप से बार-बार खींचने और संपीड़न में रबर सामग्री की आंतरिक आणविक श्रृंखलाओं के टूटने या पुनर्व्यवस्थित होने के कारण होता है, जो कठोरता में वृद्धि के रूप में प्रकट होता है।

- माइक्रोक्रैक गठन: बार-बार तनाव रबर के अंदर सूक्ष्म दरारें पैदा कर सकता है, और दरारों के फैलने से सामग्री की समग्र संरचना प्रभावित होगी, जिससे यह धीरे-धीरे सख्त हो जाएगी।

- तनाव-प्रेरित क्रॉस-लिंकिंग: तनाव के तहत, रबर अणुओं के बीच एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, जिससे नए क्रॉस-लिंकिंग बिंदु बनते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री की कठोरता में वृद्धि होती है।

उपयोग के कुछ समय बाद रबर उत्पादों की कठोरता में वृद्धि के कई कारण हैं, मुख्य कारकों में ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं, बढ़ी हुई क्रॉस-लिंकिंग, सीमित खंड आंदोलन, एडिटिव्स का प्रवासन, पर्यावरणीय कारक, क्रिस्टलीकरण और थकान प्रभाव शामिल हैं। इन कारकों के संयोजन से रबर की आणविक संरचना में परिवर्तन होता है, जो आणविक श्रृंखलाओं की गति को सीमित करता है, जो अंततः कठोरता में वृद्धि के रूप में प्रकट होता है। कठोरता में इस वृद्धि को धीमा करने के लिए, रबर उत्पादों में अधिक प्रभावी एंटीऑक्सिडेंट, एंटीऑक्सिडेंट जोड़े जा सकते हैं, और उन्हें उच्च तापमान, पराबैंगनी किरणों और मजबूत ऑक्सीकरण वातावरण के संपर्क में लाया जा सकता है।