در صنعت مدرن کفش سازی، مواد اولیه شیمیایی صنعت کفش از اهمیت بالایی برخوردار هستند؛ زیرا مستقیما بر کیفیت، دوام و راحتی محصول نهایی تاثیر می گذارند. یکی از این مواد کلیدی گلوتاریک اسید است که به عنوان یک دی کربوکسیلیک اسید خطی، در فرمولاسیون پلیمرهای پیشرفته نقش اساسی ایفا می کند.
گلوتاریک اسید در پلی یورتان با ایجاد زنجیره های پلی استر و پلی ال، خواص مکانیکی مانند نرمی و جذب ضربه را ارتقا می بخشد. در ادامه این مطلب از کمیسان، به بررسی اینکه گلوتاریک اسید چیست، خواص گلوتاریک اسید و جنبه های علمی آن در صنعت کفش می پردازیم.
گلوتاریک اسید چیست؟
گلوتاریک اسید (Glutaric acid) یک ترکیب آلی دی کربوکسیلیک با ساختار خطی است که در قالب مخلوط AGS (آدیپیک – گلوتاریک – سوکسینیک) وارد خط تولید می شود و به تولید پلی یورتان های انعطاف پذیر برای تولید زیره کفش کمک می کند. این ماده با نام Pentanedioic acid 1.5 نیز شناخته می شود و به طور طبیعی در فرایند متابولیسم بدن انسان و موجودات زنده تولید می شود.
گلوتاریک اسید به صورت پودر کریستالی سفید یا مایع زرد – سبز عرضه می شود و حلالیت بالایی در آب دارد، در حالی که اسیدهای مشابه آن، مانند آدیپیک و سوکسینیک حلالیت کمتری نشان می دهند.
📚 بیشتر بخوانید…
همه چیز درباره رزین پلی اورتان
فرمول شیمیایی و ساختار گلوتاریک اسید
فرمول شیمیایی گلوتاریک اسید برابر با C5H8O4 است که می توان آن را به صورت HOOC-CH2-CH2-COOH نوشت. این ساختار آلفا، امگا – دی کربوکسیلیک با پنج اتم کربن فرد، دو گروه کربوکسیل در انتها دارد که امکان واکنش سریع با ایزوسیانات ها را فراهم می کند. جرم مولی آن ۱۳۲.۱۲ g/mol بوده و زنجیره پنج کربنی آن در مقایسه با آدیپیک (شش کربنی) و سوکسینیک (چهار کربنی)، تعادل ایده آلی بین نرمی و استحکام ایجاد می نماید.
📚 بیشتر بخوانید…
ویژگی ها و خواص فیزیکی و شیمیایی
خواص فیزیکی و شیمیایی گلوتاریک اسید آن را به گزینه ای مناسب برای کاربردهای پلیمری تبدیل کرده است:
- دمای ذوب: ۹۵ تا ۹۸ درجه سانتی گراد
- دمای جوش: ۲۰۰ درجه سانتی گراد در فشار ۲۰ mmHg یا ۳۰۲-۳۰۴ درجه در فشار اتمسفری (با تجزیه آهسته)
- چگالی: ۱.۴۲۹ g/cm3 در ۱۵ درجه سانتی گراد
- حلالیت: بیش از ۶۴۰ g/l در آب (۲۰ درجه)، کاملا محلول در اتانول و حلال های قطبی
- ظاهر: پودر کریستالی سفید تا مایل به سفید
- بو: ملایم اسیدی
- ویسکوزیته: ۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ Pa.s (در گریدهای مایع)
- نقطه اشتعال: ۲۰۰ درجه سانتی گراد
این خواص باعث می شود گلوتاریک اسید در مخلوط با گلیکول ها به راحتی حل شده و پلی ال های یکنواخت تولید کند.
تولید گلوتاریک اسید چگونه انجام می شود؟
تولید صنعتی گلوتاریک اسید معمولا از اکسیداسیون سیکلوهگزانول یا سیکلوهگزانون با اسید نیتریک انجام می گیرد که محصول جانبی آن مخلوط دی اسیدهای AGS است. در این فرآیند، حدود ۴۵ تا ۵۵ درصد گلوتاریک اسید به همراه آدیپیک و سوکسینیک به دست می آید. گریدهای خالص تر از طریق جداسازی یا سنتز اختصاصی تولید می شوند، اما در گلوتاریک اسید در تولید زیره کفش، مخلوط AGS ترجیح داده می شود زیرا هزینه را کاهش داده و خواص هیدرولیز مقام ایجاد می کند.
کاربرد گلوتاریک اسید در صنعت کفش
گلوتاریک اسید در صنعت کفش عمدتا از طریق مخلوط AGS وارد چرخه تولید می شود و قلب فرمولاسیون پلی یورتان برای زیره و کفش را تشکیل می دهد. هر جفت کفش پلی یورتان حدود ۸۰ گرم از این مخلوط مصرف می کند تا فوم یکدست با هیچ حبابی ایجاد شود.
نقش در تولید پلی یورتان برای زیره کفش
گلوتاریک اسید، به عنوان یک دی کربوکسیلیک اسید زنجیری، جایگاه ویژه ای در زنجیره تامین صنعت کفش دارد. این ترکیب به دلیل ترکیب و ساختار خود، یک پیش ماده ایده آل برای سنتز پلی استر و پلی ال محسوب می شود. این پلی ال با دی ایزوسیانات ها (مانند MDI یا TDI) واکنش داده و فوم های پلی اورتان (PU) را تشکیل می دهند که بیش از ۶۰ درصد زیر های مدرن ورزشی، ایمنی و روزمره را شامل می شوند.
📚حتما بخوانید…
گلوتاریک اسید در تولید زیره کفش می تواند به عنوان یک عامل اتصال دهنده در تولید الاستومرها و پلیمرهای ترموپلاستیک به کار رود که از آنها برای ساخت زیره های کفش با ویژگی های مکانیکی و انعطاف پذیری بالا استفاده می شود.
استفاده در چسب های کفشی
این دی اسید در چسب های پلی یورتانی یک جزئی و دو جزئی نقش مهمی دارد. گروه های کربوکسیل آن به عنوان عامل کوپلیمریزاسیون عمل کرده و پیوندهای استری بین رزین پایه و سخت کننده (هاردنر) ایجاد می کند. این ماده به عنوان یک عامل اتصال دهنده قوی در فرمولاسیون چسب ها عمل می کند و به ایجاد پیوندهای قوی و پایدار بین مواد مختلف کمک می کند.
علاوه بر این، گلوتاریک اسید می تواند به عنوان اصلاح کننده در چسب های پایه آب نیز عمل کند که به کاهش اثرات منفی حلال ها روی محیط زیست کمک می کند. یا توجه به تنظیم خواص چسب ها از طریق تغییر غلظت و ترکیب گلوتاریک اسید، تولید کنندگان می توانند چسب هایی با ویژگی های خاص برای کاربردهای مختلف در صنعت کفش طراحی کنند.
مزایای استفاده از گلوتاریک اسید در کفشهای PU
این اسید دی کربوکسیلیک با واکنش پذیری مناسب، به تشکیل شبکه پلیمری متراکم در کفش های PU کمک می کند. در ادامه به مزایای استفاده از گلوتاریک اسید در پلی یورتان می پردازیم:
جذب ضربه
گلوتاریک اسید در تولید زیره کفش ضربه را سه برابر بیشتر از سایر زیره ها جذب می کند. این ویژگی فشار وارده بر مچ پا و زانو را پس از ۱۰۰ قدم کاهش می دهد و برای کفش های ورزشی، ایمنی و روزمره ایده آل است.
کاهش وزن زیره کفش
هر جفت زیره با AGS حدود ۱۷۰ گرم سبک تر می شود. این کاهش وزن، خستگی پا را در شیفت های طولانی مدت (برای کارگران یا پرستاران) به حداقل می رساند و راحتی کفش را بدون افت استحکام افزایش می دهد.
مقاومت لغزشی بالا
استفاده از گلوتاریک اسید در صنعت کفش باعث می شود تا الگوی عمیق زیره حفظ شده و روی سطوح خیس مانند سرامیک لیز نخورد. این مزیت ایمنی کاربر را در محیط های مرطوب تضمین کرده و عمر کفش را افزایش می دهد.
چسبندگی قوی به رویه
چسبندگی با استفاده از چسب پی یو کفش تولید شده با گلوتاریک اسید بسیار بالا و قوی بوده و پس از شش ماه تماس با باران یا تعریق جدا نمی شود. این ویژگی دوام کفش را در شرایط واقعی استفاده بالا می برد و نیاز تعمیر را کم می کند.
هزینه تولید پایین
قیمت محصول نهایی گلوتاریک اسید که به عنوان مواد اولیه شیمیایی در صنعت کفش شناخته می شود، ۲۵ درصد ارزان تر از پلی ال خالص است. تولیدکنندگان ایرانی می توانند کفش های باکیفیت را با نصف قیمت برندهای خارجی عرضه کنند.
سایر کاربردهای گلوتاریک اسید در صنایع مختلف
گلوتاریک اسید یک ماده شیمیایی چند منظوره است که در صنایع مختلف به عنوان واسطه و افزودنی مورد استفاده قرار می گیرد. خواص گلوتاریک اسید، آن را به گزینه ای مناسب برای بهبود کیفیت و عملکرد محصولات در زمینه های گوناگون تبدیل کرده است. در این بخش به کاربرد گلوتاریک اسید در صنایع مختلف می پردازیم:
تولید پلی استر و رزین های آلکید
گلوتاریک اسید به عنوان یک واسطه کلیدی در ساخت پوشش ها، چسب ها و پلاستیک های انعطاف پذیر عمل می کند. این کاربرد گلوتاریک اسید باعث افزایش دوام و انعطاف پذیری مواد شده و در صنایع خودرو و ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد.
📚 بیشتر بخوانید…
پلاستی سایزر پلاستیک
به عنوان نرم کننده، خواص مکانیکی پلاستیک های انعطاف پذیر را بهبود می بخشد. این ویژگی به افزایش قابلیت استفاده و دوام مواد کمک کرده و در تولید لوله ها یا فیلم های پلاستیکی موثر است.
مهارکننده خوردگی
در فرایندهای فلزکاری، گلوتاریک اسید از خوردگی تجهیزات جلوگیری می کند. این خاصیت هزینه نگهداری ماشین آلات صنعتی را کاهش داده و ایمنی عملیات را افزایش می دهد.
عامل طعم دهنده و نگهدارنده غذایی
این ماده طعم ترش را در نوشیدنی ها ایجاد کرده و رشد باکتری را مهار می نماید. این کاربرد باعث افزایش عمر مفید محصولات بسته بندی شده مانند لبنیات یا آبمیوه ه می شود.
تنظیم کننده Ph در آرایشی و دارویی
در کرم ها و سرم ها، گلوتاریک اسید pH پوست را تنظیم کرده و باعث حفظ رطوبت پوست می شود. همچنین در داروها، پایداری مواد فعال را تضمین می نماید.
روش های نگهداری و ایمنی در مصرف گلوتاریک اسید
توجه به روش های نگهداری مناسب، خطر آسیب به کفش های PU با گلوتاریک اسید را در برابر حساسیت های محیطی و رطوبتی کاهش می دهد. در ادامه به برخی از آنها اشاره می کنیم:
نگهداری در محیط مناسب
ظرف را باید در محیط خشک و خنک (زیر ۳۰ درجه) و دور از رطوبت نگهداری کنید. این شرایط ماندگاری را تا ۱۲ ماه حفظ می کند و از زرد شدن یا جذب رطوبت جلوگیری می کند.
تجهیزات حفاظت فردی
حتما هنگام استفاده از این ماده از دستکش نیتریل، عینک ایمنی و ماسک P3 استفاده کنید. این تجهیزات از تحریک پوست، چشم و تنفس جلوگیری می کند.
اقدامات در صورت تماس
پوست را فوری با آب و صابون بشویید و لباس آلوده را عوض کنید. چشم را حداقل ۱۵ دقیقه آبکشی کرده و به پزشک مراجعه نمایید.
تهویه محل کار
در خط تولید فوم، تهویه قوی نصب کنید تا گاز گلوتاریک اسید تشکیل نشود. این اقدام خطر استنشاق را به صفر می رساند و ایمنی کارگران را تضمین می کند.
پایداری شیمیایی
از تماس با بازهای قوی، اکسید کننده ها و رطوبت اجتناب کنید. این احتیاط از واکنش های ناخواسته و تجزیه جلوگیری می نماید.
نکات مهم در خرید گلوتاریک اسید برای صنعت کفش
گلوتاریک اسید در پلی یورتان به عنوان یک عامل اتصال دهنده و نرم کننده در تولید کفش های باکیفیت مورد استفاده قرار می گیرد و می تواند به بهبود دوام و راحتی محصولات کمک کند. در ادامه به نکات هنگام خرید گلوتاریک اسید صنعتی می پردازیم.
انتخاب گریدهای گلوتاریک اسید
گرید AGS با ۴۵-۵۵ درصد گلوتاریک اسید را خریداری کنید، زیرا برای صنعت کفش طراحی شده اند و فوم یکدستی را برای زیره کفش تولید می کنند.
بررسی کیفیت
رنگ این ماده باید سفید خالص باشد؛ زردی نشانه از قدیمی بودن ماده است. مقداری از آن را فشار دهید تا پودر نشود و رطوبت نگرفته باشد.
بسته بندی استاندارد و قیمت مناسب
کیسه ۲۵ کیلویی یا بشکه ۲۵۰ کیلویی را با بسته بندی های محکم انتخاب کنید تا از جذب آلودگی و آسیب به آن هنگام حمل و نقل جلوگیری شود. قیمت گلوتاریک اسید صنعتی را می توانید از سایت های معتبر تولید کنندگان مواد شیمیایی مشاهده کنید.
تست عملی قبل از خرید عمده
به عنوان تولید کننده نمونه ۵ کیلویی از این محصول را تهیه کنید و یک هفته فوم بزنید. اگر زیره نرم تر و سبک تر شد، می توانید تصمیم به خرید عمده بگیرید. این محصول برای صنعت کفش بسیار مناسب است و می تواند کیفیت و راحتی محصولات شما را بهبود بخشد.
سوالات متداول
گلوتاریک اسید، یک اسید آلی دوکاره است که به طور طبیعی در گیاهان و در فرایند متابولیسم در بدن انسان و موجودات زنده تولید می گردد. این ماده دارای نقطه جوش بالا، حلالیت خوب در آب و خاصیت اسیدی قوی است.
تولید صنعتی گلوتاریک اسید معمولا از اکسیداسیون سیکلوهگزانول با اسید نیتریک انجام می گیرد که محصول جانبی آن مخلوط دی اسیدهای AGS است.
گلوتاریک اسید در پلی یورتان به عنوان یک عامل اتصال دهنده و نرم کننده در تولید کفشهای باکیفیت مورد استفاده قرار میگیرد و میتواند به بهبود دوام و راحتی محصولات کمک کند.
جذب ضربه، کاهش وزن کفش، مقاومت لغزشی بالا، چسبندگی قوی به رویه، هزینه پایین و … از مزایای استفاده از گلوتاریک اسید در صنعت کفش هستند.
گلوتاریک اسید یک ماده شیمیایی چند منظوره است که در صنایع مختلف مانند پلاستی سایزر پلاستیک، تولید پلی استر و رزین های آلکید، مهارکننده خوردگی و … کاربرد دارد.
نگهداری در محیط مناسب، تجهیزات حفاظت فردی، اقدامات لازم در صورت تماس با پوست یا چشم، تهویه محیط کار و پایداری شیمیایی از روش های نگهداری و ایمنی در مصرف گلوتاریک اسید هستند.
