زباله های الکترونیکی و آینده ی پیش رو (2)

روش

تحقیقات اولیه‌ی ماتحت نظر هیأت تحقیقات (EPSRC) در مورد امکان پذیری تؤسعه‌ی فرآیندهای میکروویو و بهینه سازی رزین انتخابی وسیستم هم سازکننده‌ی بچ (وسپس سیستم مداوم) و استفاده‌ی مجدد از PCB ها متمرکز شده بود. این تحقیقات براساس بردهای PCB تک سطح مورد مطالعه قرارگرفت همچنین استفاده از زباله های آسیاب شده رانیز مورد بررسی قرارداده شده است این روش احتمال ترکیب مکانیکی مواد آسیاب شده باانواع مختلف رزین بررسی شده است. این رزین ها براساس نیازهای کاربردی در بازارهای کنونی وآینده بررسی شده است.
دراصل یک منبع ازمواد بازیافت شده‌ی PCB باکیفیت هنگامی که باتعدادی ازرزین های ترموست صنعتی مخلوط شود می تواند برای تولید انواع متنوعی از محصولات مصرف شود. این تطبیق مواد با نیازهای بازار باعث مرتفع شدن بسیاری از مشکلات ومسائل پیش روی بازیافت مواد پلیمری می شود. درواقع این تطابق باعث می شود تا تنگناهای موجود درراه رسیدن به بازیافت باکیفیت بالای رزین های ترموست وکامپوزیت هارا رفع می کند. علاوه براین هنگامی که محصولات دارای مواد بازیافت شده به پایان عمر مفیدشان می رسند دوباره می توان آنهارا به همان روش اولیه بازیافت کرد. این مسئله باعث می شود تا امکان ایجاد یک چرخه‌ی بسته بازیافت واستفاده دراین دسته از مواد می شود.
این حلقه‌ی بسته در بازیافت واستفاده مجدد می تواند دریک شرکت ویا داخل یک بخش صنعتی انجام شود. دراین بخش ها اطلاعات در مورد
موادبازیافت شده وجود دارد وازاین رو قابلیت استفاده‌ی مجدد از آنها برای ساخت همان محصول ویایک محصول باکیفیت پایین تر وجود دارد. تولید محصول از مواد بازیافتی چه در حالت اول وچه در حالت دوم دارای مزایای محیط زیستی واقتصادی است. دراصل آگاهی از جوانب بازیافت یکی ازمسائل ضروری برای تولیدکنندگان است وآگاهی داشتن بسیاربهتر ازحالتی است که تولیدکننده آگاهی لازم رااز خواص مواد بازیافت شده نداشته باشد وازاین رو اطمینان نداشته باشد تاازآنها استفاده کند. وجودآگاهی گسترده دربین تولیدکنندگان وبازیافت کنندگان ممکن است نیازمند میزان بالاتری ازکسب مهارت است تا اطمینان از استفاده ازاین مواد بالا رود.
یک چنین حلقه‌ی بسته دربازیافت واستفاده‌ی مجددنیازمند محاسبه‌ی دقیق میزان افزودنی ها وناخالصی های موجوددر مواد بازیافت شده است. درمورد PCB ها وسایر کامپوزیت ها، مواد ضدشعله‌ی پیوندی وغیرپیوندی (وسایر افزودنی ها) در فرآیند بازیافت اسید می شوند. مسئله‌ی بازیافت این مواد میزان درمعرض قرارگرفتن انسان دربرابر این مواد ومسائل زیست محیطی را به طور چشمگیری کاهش می دهد. مطالعات امکان پذیری نشان دادند که هیچ اثر مضری درطی فرآیند بازیافت PCB های ضدشعله‌ی FR-4 بوجود نمی آید. به طور مشابه حضور آلودگی های فلزی باعث بالارفتن میزان پیوند میکروویو می شود. این مسئله مدنظر است که بااستفاده از فرآیند های جداسازی بهبود یافته (مخصوصا فرآیندهای فلوتاسیون، هیدروسیکلون وجداسازی های الکترواستاتیک) میزان ناخالصی های فلزی موجود درمواد غیرفلزی بازیافتی ازاین بردها کاهش یابد. این مسئله پتانسیل استفاده ازاین مواد رادر کاربردهای عایق الکتریکی ولتاژ پایین وعایق های ساختاری EEE و غیر EEE را افزایش می دهد.
بازارتغذیه کننده‌ی PCB های فرسوده عمدتا شامل زباله های الکتریکی والکترونیکی می شود. این زباله ها معمولا درمراکز تولید، فروش واستفاده ازاین بردها وجود دارند. اطلاعات موجود درزمینه‌ی این بازها بسیار کم است وبه دلیل حساسیت اطلاعات دراین زمینه‌ی صنعتی بدست آوردن این اطلاعات بسیارمشکل وتاحدی غیرقابل دسترسی است. ازاین رو روش ارزیابی منابع تأمین کننده‌ی این زباله ها براساس آمار منتشر شده در زمینه‌ی تولید وسایر مطالعات وابسته مانند مطالعات ICER (انجمن صنعتی وسایل الکترونیکی) و... بدست آمده است. این مسئله باید مدنظر قرارگیرد که این مطالعات می توانند به سرعت ازرده خارج شوند زیرا این اطلاعات برپایه‌ی فروش وعمرمفید تخمین زده بدست آمده اند. مثلا پیشرفت سریع تکنولوژی سبب کاهش عمرمفید این وسایل می شود. حجم زباله های الکتریکی والکترونیکی هرساله رشدی برابر 3 -5 درصد دارد. بخشی از این رشد به دلیل سرعت بالای تغییر تکنولوژی دراین بخش وسرعت بالای جایگزینی محصولات جدید الکترونیکی اتفاق می افتد.
روش کلی انجام این پروژه شامل 7 مرحله است:

آ.خرید وسایل وراه اندازی آنها
ب.انتخاب وتهیه‌ی رزین اپوکسی مناسب که بااکثر انواع PCB های FR-4 معمولی همخوانی داشته باشد.
ج.طراحی وساخت قالب های ترانسپرنت میکروویو برای قالب گیری ساده وبافشار
د.تعیین میزان جذب میکروویو، انرژی جذب شده- شدت مجاز برق/ روابط زمانی
ذ.انجام آزمایش میزان عمل آوری بهینه بااستفاده از ترکیبی از
تشعشعات گرمایی ومیکروویو.
ر.محاسبه واندازه گیری برخی از خواص فیزیکی کلیدی زمینه‌ی اپوکسی که بوسیله‌ی میکروویو عمل آوری شده است.
ز.بدست آوردن خواص مورفولوژیکی مواد اپوکسی قالب گیری شده، کیفیت چسبندگی داخلی اجزای کامپوزیتی ومحاسبه‌ی میزان خلل وفرج بوجود آمده در فرآیند تولید.
س.ارزیابی بازار منابع تأمین کننده‌ی زباله های PCB ها که شامل تکنولوژی های جداسازی وتخمین مقادیر منابع موجود ازاین زباله ها
ش.ارزیابی اندازه‌ی بازار برای کاربردهای باحجم بالا وتخمین میزان زباله‌ی موردنیاز برای این کاربردها
ط.تدوین یک استراتژی برای تؤسعه‌ی فرآیندهای مداوم وغیرمداوم برای نیازهای موجود بازار

بدست آوردن وسایل وتؤسعه‌ی آنها
وسایل مورد نیاز برای بخش عملی این پروژه عبارتند از:

1) آماده ساز باحجم کوچک وظروف مخلوط کن.
2) میکسر بانیروی برشی بالا برای تهیه‌ی حجم بالایی ازمواد (Thermo Parism)
3) آون باامکان ترکیبی حرارت دهی – میکروویو (Maestroware Combi IV)
4) اکسترودر کوبشی – ماشین Polylab Universal Moulding
5) قالب های PTFE ترانسپارنت دربرابر اشعه‌ی میکروویو (طراحی شده وساخت شده در Unis)
6) استفاده ازامکانات PRC موجود برای درجه بندی میزان عمل آمدن واندازه گیری خواص فیزیکی.

به دلیل افزایش قیمت وسایل نسبت به پروپزال ابتدایی که به Onyx Envivonmental Trust ارائه شده بود، قیمت وسایل ازبودجه‌ی اختصاص داده بیشترشد. این هزینه‌ی افزوده شده بوسیله‌ی PRC پرداخت شده است تابدین وسیله پروژه ادامه پیدا کند. به همین شیوه نصب وسرویس های مربوطه برای راه اندازی این وسایل دربودجه‌ی اولیه درنظرگرفته شده بود وازاین رو PRC این هزینه ها رانیز پرداخت کرد.

میکسر بانیروی برشی بالا

یک میکسر باسرعت بالا بامارک Thermo Prism خریداری شد که ظرفیت اسمی آن دولیتر است ومی توان باآن نیم لیترمایع رامخلوط کرد. این مخلوط به خاطراین خریداری شدکه انتظار می رفت که مخلوط های رزین اپوکسی- PCB بامقادیر فیلر بالا ویسکوزیته‌ی بالایی دارند وازاین رو برای مخلوط کردن نیازاست تاازمیکسرهای قوی استفاده کرد. واحد ما نیازمند برق سه فاز است. هزینه‌ی نصب این برق بوسیله‌ی PRC پرداخت شد (شکل 1).
محفظه‌ی مخلوط کن همچنین دارای یک سرپوش درقسمت بالا ویک ورودی فیلر دربخش پایین است. سرپوش به گونه ای طراحی شده است که می توان عمل مخلوط کردن رادر اتمسفر کنترل شده ویا خلع نسبی انجام داد. این مسئله باعث می شود تابتوان مخلوط های بدون حباب هوا تهیه کرد. ورودی فیلررامی توان برداشت وآن رابایک رابط تخلیه جایگزین کرد. وجود این رابط تخلیه ماراقادر می سازد تایک خط تصفیه بدان اتصال دهیم این بخش اتصال دهنده می تواند به یک واحد
فشرده سازی گاز ویاواحد جمع آوری مواد فرار متصل شود ومیزان بخارات مضرهوا راکاهش می دهد. این بخش همچنین می تواند به دستگاه خلع جزئی متصل شود. قبل از اینکه این دستگاه خریداری گردد برای مخلوط کردن ظرف شیشه ای خریداری شده بود وبرای مخلوط کردن مقادیر کم ازدوموتور همزن استفاده می شد.

آون میکروویو – حرارتی

یک آون بامارک Maestrowave Combichet IV برای ایجاد امکانات ارزان برای تابش میکروویو ویاتابش گرمایی بعلاوه‌ی میکروویو تهیه شد. این آون برای حرارت دهی کامپوزیت های رزینی استفاده شده است. حرارت بوجودآمده بوسیله‌ی حرارت دهی یاتابش پرتوی میکروویو بوسیله‌ی یک ترموستات کنترل می شود. این دما دارای نوسان است اما به خوبی آون های آزمایشگاهی نمی توان دمارا کنترل کرد. اگربخواهیم دمارا به صورت بهتر کنترل کنیم بااین دستگاه نمی توانیم کنترل دقیقی ازدماداشته باشیم وازاین رو باید ترموستات آن رابایک دستگاه کنترل دقیق تردماجایگزین کنیم (به عنوان مثال یک کنترل کننده‌ی Eurotherm PID). این آون ترکیبی قادر است تامقادیر بچ کوچکی ازکامپوزیت های رزین – زباله‌ی PCB راتحت عملیات گرم کردن میکروویو وحرارتی قرار دهد (شکل 2).
افت وخیز دمایی این آون میکروویو (بدون بار) c° 50 است. به هرحال هنگامی که آون با کامپوزیت ها پرباشد، این نوسان دراتمسفر آون کمتراز c°10 است. نوسانات دمایی در دمای c° 100-500 کمتراز c° 10 است. این محدودیت درکنترل دما یک مسئله‌ی جدی دربرابر رسیدن به شرایط عمل آوری مناسب نیست. به هرحال درکارهای آینده
که ادامه‌ی این کار است این کارباید بهبود یابد.
ماشین قالب گیری Polylab Universal
انتخاب این ماشین به دلیل نیاز به قالب گیری تزریقی فشاری انجام شده است. وسایل اکستروژن این ماشین برای تولید کامپوزیت های رزین- زباله‌ی PCB باویسکوزیته بالا مناسبند. پاتیل این دستگاه را می توان حرارت دهیم. این وسایل درابتدا برای قالب گیری واکستروژن مواد ترموپلاستیک استفاده می شده است (شکل 3).
این دستگاه شامل وسایل زیراست:

1) ماشین-اکسترودر RAM مجهزبه پاتیل RAM باقابلیت کنترل دما
2) بخش کامپیوتر وپرینتر/بخش های نرم افزاری آنالیز
3) سیلندر قالب گیری اکستروژن
4) ابزارآلات قالب – استوانه‌ی تزریق
5) اتاق های نمونه – استحکام فشاری

این وسیله برای تولید مواد قالب گیری شده‌ی تزریقی استفاده می شود. این وسیله همچنین برای فازدوم پروژه استفاده شده است. درفازدوم قابلیت اکستروژن بایک رآکتورمیکروویوادغام شد تابتوان فرآیندرابه صورت مداوم درآورد.
طراحی وساخت قالب های PTFE ترانسپارنت دربرابر تابش میکروویو
قالب های PTFE ترانسپارنت دربرابر تابش میکروویو در Unis وبرای این پروژه طراحی وساخته شد. شکل 4 قالب ساخته شده در اشکال 4 و 5 نشان داده شده است.
نوع I که بوسیله‌ی نیروی وزن مواداولیه پرمی شود، برای قالب گیری
حجم بالا (ماکزیمم ظرفیت مواد g120) استفاده می شود. درواقع این نوع قالب هنگامی استفاده می شود که مقدار فیلر استفاده شده کم (تا 35% وزنی) باشد. این نوع از قالب ها ممکن است برای مخلوط های کامپوزیتی باویسکوزیته‌ی پایین استفاده شود که به راحتی قالب را پرمی کنند. این قالب ها به گونه ای طراحی شده اند که در حالت عمودی ازآنها استفاده شود. همچنین ابعاد این قالب ها بافضای داخل آون نیز هم خوانی دارد. بانظارت برروی توزیع دما دربیرون ودرون قالب این مسئله مشخص شد که دریک دمای کارکرد 60 درجه سانتیگراد، زمان کلی قرارگیری که برای این کار مناسب است 50 دقیقه است. این زمان لازم است تادمای داخل وخارج قالب برابر شود. 60 درجه سانتیگراد دمای بهینه مورد استفاده دربسیاری ازنمونه هاست.
درمقادیر بالای فیلر (بیشتراز 40% وزنی)، ویسکوزیته‌ی مخلوط به صورت نمایی افزایش می یابد که این مسئله باعث پدیدآمدن مشکلاتی در فرآیند قالب گیری می شودمثلا مخلوط خمیری شده و نمی توان آن را در قالب ریخت. برای چیره شدن براین مشکل قالب نوع II ساخته شد (این قالب که به قالب بلوک معروف است درشکل 4 دیده می شود). این قالب دارای ظرفیت g7 می باشد ودر فضای دستگاه Polylab به خوبی جای می گیرد. (شکل 5 و 6 راببینید.) قالب ها برای تولید صفحات صاف ونمونه های دمبلی شکل مناسب برای ماشین تست طراحی وساخته شده اند. ماشین تست این مرحله از استاندارد کنونی بریتانیا برای تست کششی تبعیت می کرد. دراین روش نمونه ها بوسیله‌ی جدایش قطعات کوچک ماده از قطعه‌ی ریخته گری بوسیله‌ی اره بوجود می آیند.
نوآوری این روش برای مواد حاوی اپوکسی فیلردار، استفاده از
اکسترودر چکشی (ماشین Polylab- شکل 7-5) برای تغذیه‌ی بافشار مخلوط اپوکسی به داخل قالب مناسب است.

مقدمه ای بررزین های اپوکسی

اطلاعات عمومی

متداولترین رزین اپوکسی گلیسیدیل اترهای الکلها یا فنولیک ها هستند. رزین اپوکسی مایع وجامد دی گلیسیدیل اتر بی فنل نوع A (DGEBA) نوعی ازاین رزین هاست که بیش از 75% ازتمام رزین های اپوکسی مورداستفاده در کاربردهای صنعتی راتشکیل می دهد. ساختار ملکولی این رزین درشکل 8 نشان داده شده است که بخش های قرمزرنگ گروه های فعال اپوکسید هستند.
برای n≥1 ملکول DGEBA همچنین شامل n تا گروه هیدروکسیل (OH) هستند که این گروه ها قابلیت شرکت درواکنش ها رادارند وبا عوامل تشکیل دهنده‌ی پیوند عرضی وسایر DGEBA واکنش می دهند.
این رزین ها ممکن است غلظت (ویسکوزیته) مشابه آب داشته باشند (وقتی n=0). هنگامی که 4 تا n=2 باشد ویسکوزیته ای مشابه عسل دارد (دردمای اتاق). هنگامی که n≥4 باشد این ماده ممکن است مانند شیشه‌ی جامد باشند. گروه اپوکسید درآخر این ملکولها باعث پدیدآمدن مکان های فعال برای پدید آمدن پیوندهای عرضی دراین پلیمرهای ترموست می شود. عامل شیمیایی که برای ایجاد واکنش این اپوکسید ها استفاده می شود را سخت کننده می نامند واین عوامل به طور نمونه وار دارای هیدروژن فعال بوده که به اتم نیتروژن، اکسیژن یا سولفور متصل اند. انتخاب عامل سخت کننده به بسیاری پارامترها بستگی دارد. وبه طورقابل ملاحظه ای برروی خواص فیزیکی وکاربرد پلیمر
ترموست نهایی تأثیر دارد. ایندرید ها معمولی ترین نوع سخت کننده ها هستند. این نوع از سخت کننده ها متداولترین سیستم های اشباع کننده‌ی مورداستفاده درساخت PCB هاست. این سخت کننده ها ممکن است از نوع آلیفاتیک،آروماتیک ویا سیکلوآلیفاتیک باشند. آمین ها به طور نمونه وار دارای بیش از 3 مکان فعال برروی هرملکول هستند که این مسئله تشکیل شبکه‌ی پلیمری سه بعدی رادرهنگام مخلوط کردن آنها بارزین اپوکسی آسان می کند (همانگونه که درشکل 9 می بینید).
درحالی که واکنش آمین ها واپوکسید ها دردمای اتاق ودماهای کم تر ازآن نیز رخ می دهد باید به انتخاب نوع عامل سخت کننده توجه کنیم تا مطمئن شویم واکنش به طورکامل رخ می دهد. این مسئله به عنوان نتیجه ای از واکنشی است که درآن فاز رابری تشکیل می شود وسپس یک فاز آمورف تشکیل می شود که سرعت واکنش وقابلیت حرکت ملکول های فعال ازمیان زمینه راکاهش می دهد. آمین ها برای کاربردهایی تهیه شدند که در دمای محیط تولید می شوند. آمین ها برای واکنش عمل آوری حرارتی مناسبند که درعمل آوری بوسیله‌ی آنها میزان پلاستیسایزر بسیاراندک است ویااصلا وجود ندارد وپلیمرهای ترموست بدست آمده ازآنها استحکام بالاتری داشته ودرکاربردهای حرارتی استفاده می شوند.
انتخاب عامل سخت کننده وعدد والو رزین DGEBA بایدمدنظر باشد زیرا بسیاری ازخواص وکارکردهای پلیمرترموست نهایی وکامپوزیت تولیدی ازآن به این عوامل بستگی دارد.
علاوه برخواص شبکه ای مربوط به پیوند عرضی، ویسکوزیته‌ی رزین باید به میزان کافی کم باشد تا سیستم را به طور کامل تر کند. این مسئله به طورمختصری به میزان مواد فیلر بستگی دارد. درواقع ترشوندگی فاز فیلر به دلیل آن ضروری است که ازتشکیل میانکنش
صحیح میان رزین وذرات فیلر اطمینان حاصل شودتا ازتشکیل حباب های هوادرداخل مخلوط اجتناب شود. حباب های هوا در محصولاتی که به طور کامل عمل آوری شده اند مناطق تمرکز تنش الکتریکی و مکانیکی محسوب می شوند. این تمرکز ها باعث شکست پیش ازموعد نمونه درهنگام مواجهه بابارمکانیکی ویا تنش های ولتاژی می شود. ویسکوزیته های مناسب برای ترشدن الیاف بین 2000-600cp است. مخلوط های رزین اپوکسی وعوامل سخت کننده که دارای ویسکوزیته ای بالاترازاین گستره هستند ممکن است بیشتر حرارت داده شوند تا عدد ویسکوزیته یشان کاهش یابد. به هرحال حرارت دهی ممکن است زمان کارکردن را کاهش دهد که این کار باتسریع فعالیت سخت کننده (بسته به نوع آن) اتفاق می افتد.
ایجاد پیوندعرضی به محض مخلوط شدن سخت کننده ورزین اتفاق می افتد. عامل های سخت کننده که واکنشی آهسته بااپوکسیدها دارد (مانند آمین های آروماتیک وایندریدها) ویسکوزیته‌ی پایین تری را حفظ می کنند.
بیشتر آمین های فعال، آمین های سیکلوآلیفاتیک وآمید وآمین ها به سرعت باعث تغییر ویسکوزیته می شوند. این مسئله در فرآیند تولید مسئله‌ی حیاتی است برای مثال فیلامنت ها در هنگام کشش فیلر پیچش پیدا می کنند وپیوندعرضی می دهند.
همانگونه که اشاره شد، دماهای فرآیند نقش مهمی رادرخواص کامپوزیت های نهائی ایفا می کنند. زمان ها ودماهای مورداستفاده به نوع عامل سخت کننده بستگی دارد.

اپوکسی رزین/انتخاب زمینه

موادبازیافتی موردنظر دراین مطالعه مواد حاصل از بردهای الکتریکی

(ازنوع FR4) هستند که به صورت پودردرآمده اند. همکاران صنعتی همچنین برروی PCB های تولیدی ازرزین فنولیک (FR2-FR3) و رزین های اپوکسی قالب گیری شده به عنوان دیگرمنابع موجود برای بازیافت نیز کارکرده اند. همچنین ما بایددرنظر داشته باشیم که این منابع ضایعاتی راباید در کارهای آینده موردتوجه قراردهیم. زباله های PCB از PMILtd تهیه شده است.
انتخاب سیستم های رزین اپوکسی براساس ویژگی های تولید ازنوع FR4 از PCB ها انجام شده است زیرا این نوع از موادمورد استفاده دربردها نوع متداولتر است. انتخاب این بردها همچنین به دلایل زیر انجام شده است:
1) حضور گروه های جاذب میکروویو درآنها
2) فعالیت این گروه ها وقابلیت آنها جهت دریافت
3) خواص پایانی وقیمت
Araldite MY750 و MY753 به خاطرمباحث انجام شده با Vantico انتخاب شده است. MY750 یک دی گلیسیدیل اتر مایع اصلاح نشده از بیسفنول (یک رزین اپوکسی) است. درحالی که MY753 یک ورژن پلاستیسیزر از MY750 است وعمده ترین تفاوت میان این دو درویسکوزیته (ویسکوزیته‌ی MY753 ده بارکمتر ازنوع دیگراست) وظرفیت اپوکسی آنهاست. (عدد اپوکسی به ترتیب 5.30 و 4.40 می باشد) انتخاب سخت کننده بوسیله‌ی ملاحظات مربوط به ویسکوزیته‌ی سیستم تعیین می شود. دونوع سخت کننده‌ی MY951 و MY956 هردو پلی آمیدهای مناسب هستند که MY951 ویسکوزیته‌ی بسیارکمتری نسبت به MY956 دارد.
روی هم رفته انتخاب سخت کننده براساس چندین کمیت اتفاق می افتد:

1) سرعت وسهولت عمل آوری دردمای بین c°25-100 با سخت کننده‌ی انتخاب شده
2) شیرینکیچ پایین
3) رزین خوب- وهم خوانی بین رزین و pcb تا بتوان اطمینان داشت که فصل مشترک خوبی میان رزین وفیلر وجود داشته باشد.
4) خواص مکانیکی خوب
5) خواص الکتریکی خوب
6) خواص پایداری گرمایی خوب
7) مقاومت شیمیایی خوب
8) سهولت استفاده وقیمت پایین

عموما این کمیت های فنی رابسیاری ازرزین های اپوکسی دارا هستند اماانتخاب یکی ازآنها باتوجه به گستردگی استفاده در تولید PCB ها ترجیح داده می شود.

روش های تجربی کلی

تکنیک های تجربی به خدمت گرفته برای تولید قطعه

اولین هدف کلیدی تعیین شرایط عمل آوری تجربی رزین اپوکسی استفاده شده برای تابش میکروویو است. برای نیل به این هدف رزین اپوکسی باانواع متنوعی اززباله های PCB(به عنوان فیلر) مورد عملیات عمل آوری قرار گرفته اند. این فرآیندهای عمل آوری شامل تابش حرارتی ویاتابش میکروویو است. میزان عمل آوری درتمام موارد بوسیله‌ی کالریمتری افتراقی (DSC) مورد ارزیابی قرارگرفت. همچنین تخریب حرارتی نیزبوسیله‌ی آنالیز ثقل سنجی گرمایی (TGA) موردارزیابی قرارگرفت.
DSC میزان انرژی (حرارت) جذب شده یا آزادشده بوسیله‌ی نمونه رادرهنگام حرارت دیدن، سرد شدن ویانگهداری نمونه دریک دمای ثابت اندازه گیری می کند. کاربردهای ویژه این روش شامل تعیین دمای ذوب وگرمای لازم برای ذوب موادجامد کریستالی، اندازه گیری نقطه‌ی انتقال به حالت شیشه ای (برای آمورف ها وپلیمرهای شبکه ای)، مطالعات برروی میزان عمل آوری ومطالعات انجماد وتشخیص استحاله های فازی است.
دمای انتقال به حالت شیشه ای (Tg) دمایی است که درآن رزین ازیک حالت سخت وشیشه ای به حالت رابری (شبیه حالتی که در استحاله‌ی ذوب یاانجماد اتفاق می افتد) تبدیل می شود. این فرآیند یک استحاله‌ی گرماگیر ثانویه است ونیازمند انرژی اکتیواسیون است. ازاین رودر DSC این استحاله به صورت یک استحاله‌ی مرحله ای است وبه صورت یک پیک نیست. (درحالت ذوب استحاله به صورت پیک است). (شکل 14- 10).
آنالیز DSC به گونه ای طراحی شده که درآن از نمونه های 5 میلی گرمی استفاده می شود. (این نمونه ها بوسیله‌ی چاقوی جراحی ایجاد می شوند). این نمونه ها برروی یک بخش به نام TA برروی ماشین DSC مدل 2920 قرار داده می شود. این ماشین ازیک کفه‌ی استاندارد از جنس آلومینا استفاده می کند. آنالیز ترموگراویمتری بااستفاده ازنمونه های g10 برروی ماشین TGA2950 انجام می شود. هردو این وسایل تحت اتمسفر نیتروژن کارمی کنند. وبه یک کامپیوتر متصل اند. که بانرم افزار ورژن 3-4 TAInstrument Universal Analysis کار می کنند.
رزین اپوکسی عمل آوری شده بوسیله‌ی فیلر تولیدی از زباله های PCB برروی دستگاه آنالیز مکانیکی قرارداده شده وبدین وسیله استحکام فشاری نهائی محاسبه شده وبارزین اپوکسی عمل آوری شده‌ی بدون رزین مقایسه می شود.
برای این تست مااز نمونه های دنبلی شکل استفاده کردیم. این نمونه ها با استاندارد بریت نیا تطابق دارند و ازنمونه‌ی اصلی جداشده اند. (درحالتی که نمونه بوسیله‌ی قالب بلوک شکل دهی شده اند). در حالتی که نمونه بوسیله‌ی قالب نوع I تولید شده بود نمونه های تست فشاری بوسیله‌ی دستگاه فرزکاری Deckel CNC تولید شده است. این دستگاه که مدل FP4ATC است مجهز به نرم افزار CAD/CAM ورژن 9 می باشد.
میزان به هم آمیختگی رزین وپرکننده را می توان بوسیله‌ی آنالیز سطوح شکست نمونه ها (درهنگامی که نیروی کششی برنمونه ها وارد شده باشد، تعیین کرد) برای این کار ازیک میکروسکوپ الکترونی روبشی (S3200 NSEM) بایک آنالیزور تفرق الکترونی اشعه‌ی – X (EDX) استفاده شده است. ترکیب شیمیایی ترکیب دونوع از زباله های PCB مورداستفاده نیز بوسیله‌ی آنالیزور EDX تعیین شد.
EDX یک تکنیک میکروآنالیز شیمیایی است که بوسیله‌ی میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام می شود. دراین تکنیک از اشعه های ایکسی استفاده می شود که از نمونه ساتع شدند. درواقع این اشعه های X درهنگام بمباران نمونه به وسیله‌ی باریکه‌ی الکترونی ساتع می شوند که می توان از آنها به نوع عناصر وترکیب عنصری نمونه‌ی موردآنالیز پی برد. بااین روش خصوصیات و فازهایی که تا یک میکرون هستند رامی توان مورد آنالیز قرارداد.
دیتکتور اشعه‌ی X EDX تعداداشعه های X انتشاریافته نسبت به انرژی آنها راشناسایی واندازه گیری می کند. گستره‌ی طیفی از انرژی در برابرمیزان نسبی اشعه های X بدست می آید وازآن برای ارزیابی کیفی وکمی عناصر موجوددر حجم نمونه استفاده می شود. به طور نمونه برروی یک سیستم EDX می توان آنالیزهای زیررا انجام داد:

1) آنالیز کیفی

عناصر بااعداد اتمی از برلیوم تا اورانیوم را می توان بااین روش شناسایی کرد. شناسه‌ی حداقل از 0.1 درصدوزنی تاچند درصد متغیر است که این حداقل به عناصر وزمینه بستگی دارد.

2) آنالیز کمی

این کمیت ها به سهولت وبدون نیاز به استاندارد بدست می آیند. دقت آنالیز کمی بدون استاندارد به طور زیادی به نمونه بستگی دارد. دقت بیشتر بااستفاده از استاندارد شناخته شده ازجنس وساختار ماده‌ی نمونه بدست می آید.

3) آنالیز مقطع عرضی خطی

باریکه‌ی الکترونی حاصله از SEM درامتداد یک خط مشخص درنمونه اسکن انجام می دهد. این درحالی است که اشعه های X از همه جای نمونه دریافت می شوند ودر مسیریک خط نیستند آنالیز گستره‌ی انرژی اشعه‌ی X درهرحالت طرحی به وجود می آورد که بستگی به غلظت هرعنصر درمؤقعیت قرارگرفته دارد.

4) ترسیم عنصری

شدت اشعه‌ی x ویژه به صورت نسبی ونسبت به حالت عرضی سطح

نمونه اندازه گیری می شود. تغییرات شدت اشعه x به وجود آمده نشان دهنده‌ی غلظت عنصری نسبی درمقطع نمونه است. نقشه ها بااستفاده از شدت نور تصاویر ضبط می شود. این نقشه ها نشان دهنده‌ی تمرکز غلظتی نواحی از عناصر موجود است. رزولوشن عرضی این نقشه ها درحدود یک میکرون است.

روش های عمومی برای آنالیز گرمایی ونتایج حاصله

جزئیات یک دیاگرام گرمایی DSC برای یک ماده‌ی قالب گیری شده‌ی اپوکسی در شکل 10 نشان داده شده است. برای این آنالیز ماباید سیکل گرمایی رااز منفی C°50 شروع کنیم ودما را تا C°250 بالا بیاوریم. (سرعت حرارت دهی C°15 بردقیقه است). برای این بخش از کار مابه دنبال راه کاری بودیم که تنها الگوی عمل آوری باقیمانده را به ارضاء میزان متفاوت فیلر وتابش میکروویو بدست آوریم. یک دیاگرام گرمایی یک چنین آنالیز DSC در شکل 11 نشان داده شده است.
گرمای کلی مورداستفاده دریک مخلوط استوکیومتریک از MY753 و HY951، 348.1 ژول برگرم است. پس ارقام مربوط به عمل آوری باقیمانده ممکن است برای هرنمونه بوسیله‌ی تقسیم کردن باقیمانده 348.1 ژول برگرم باشد. عمل آوری کلی برای MY753+HY951 در شکل 12 نشان داده شده است که عمل آوری کلی نمونه های MY753+HY951 به ترتیب در شکل 13 نشان داده شده است.
آنالیز عمل آوری باقیمانده ویژه (نشان داده شده در شکل 11 برای نمونه‌ی MY753+HY951 با 25 درصد ذرات PCB آسیاب شده (W1)) نشان می دهد که شروع عمل آوری دردمای C°99.2 بوده است وحرارت کلی این کار 9.34 ژول برگرم است. دمای رسیدن به عمل آوری ماکزیمم درحدود C°145 است. عمل آوری باقیمانده در این حالت 2.7% است.
عموما دمای تبدیل شدن به حالت شیشه ای (Tg) توصیف کننده‌ی نقطه ای است که افت قابل توجهی درجدول رزین (به صورت ناگهانی) بوقوع می پیوندد. وماده از حالت شیشه ای به حالت لاستیکی تبدیل می شود. وجود حالت لاستیکی دربالای دمای Tg یکی از دلایلی است که ازمواد ترموست استفاده می شود. یکی از اهداف این است که شبکه‌ی پلیمر دارای بیشترین پیوند عرضی باشد که این مسئله باعث مدول مکانیکی واستحکام کششی بالا درمحصول نهایی می شود. جزئیات تعریف دمای Tg در شکل 14 نشان داده شده است. عدد واقعی Tg دراین مورد درنقطه‌ی میانی (C) تغییر شیب قرار دارد وبه دمای C°51.4 نزدیک است.
در شکل 12 مانتایج یک آنالیز ترموگراویمتری رانشان دادیم. تجزیه‌ی واقعی به صورت سبزنشان داده شده است اما برای ساده تر شدن مااز بخش یکپارچه ساز نرم افزار استفاده کرده ایم تابتوانیم مشتق نمودار گرمایی رابه عنوان مراحل تجزیه‌ی واقعی محاسبه کنیم. این خطوط به شکل آبی در شکل 13 نشان داده شده. جزئیات آنالیز طرح در شکل 13 نشان داده شده است. این مسئله به طورواضح نشان داده شده است که شروع اولین مرحله‌ی تجزیه دردمای C°137.7 اتفاق افتاده وماکزیمم این تجزیه دردمای C°215.3 است. مرحله‌ی تجزیه‌ی ثانویه دردمای C°368.2 شروع شده است ودر حالت ماکزیمم تادمای C° 401.8 رسیده است.