استابلایزر PVC

پایدارکننده های حرارتی – استابلایزر PVC ، خانواده ای وسیع و متنوع

/0 دیدگاه /در , /توسط

اگر هنوز با خانواده های مختلف پایدارکننده های حرارتی PVC و انواع آن ها کاملا بیگانه هستند، به دو مقاله قبلی این موضوع در لینک های زیر رجوع کنید. در این بخش ها سعی شد به صورت مقدماتی انواع پایدارکننده های حرارتی، نحوه انتخاب و تاثیر مقررات زیست محیطی بر توسعه آن ها شرح داده شود.

پایدارکننده حرارتی PVC و هر آنچه باید در حین انتخاب در نظر گرفت

پایدار کننده های حرارتی PVC – بخش دوم : انواع پایدار کننده ها

برای آنکه PVC بتواند در دمای فرایند شکل دهی طاقت بیاورد، حداقل باید با یک پایدارکننده حرارتی مناسب یا همان استابلایزر مخلوط شود. وجود استابلایزرها در فرمولاسیون کامپاند PVC محصولات مختلف از جدا شدن اتم کلر جلوگیری می کند، اسید هیدروکلریک تولیدی را خنثی می کند، مانع از تغییر رنگ محصول می شود و امکان شکل دهی محصول در دماهای بالا را فراهم می کند.

این روزها دو گروه مهم، پر مصرف و پر بازده پایدارکننده ها، شامل پایدارکننده های پایه سرب و کادمیوم، به دلایل محدود کننده زیست محیطی و مخاطرات سلامتی، کمتر مورد اقبال صنایع پیشرو هستند. گروه های جایگزین این استابلایزرها انواع کلسیم/ زینک، باریم/ زینک، منیزیم/ زینک، کلسیم/ منیزیم/ زینک، پتاسیم/ زینک، قلع، پایدار کننده های آلی و … هستند. انتخاب استابلایزر مناسب و جایگزین برای استابلایزرهای سربی و کادمیومی کار سختی است و به شرایط فرایند تولید، الزامات کاربردی محصول ( مانند شفافیت، قرار گرفتن در تماس با مواد غذایی، تابش نور خورشید، حضور دیگر افزودنی ها، نوع PVC پایه و …)، الزامات اقتصادی و محیط زیستی بستگی دارد.

اما این نوشتار و بخش بعدی آن سعی دارد گستردگی و تنوع انواع استابلایزرهای هر گروه را بررسی کند. باید دقت داشت، برای مثال خانواده پایدارکننده های حرارتی سربی خود شامل چند گرید و گونه مختلف هستند و برای کاربری مورد نظر بایستی گونه مناسب را انتخاب کرد.

پایدارکننده های پایه سرب

این پایدارکننده ها به صورت مخلوط ترکیبات پایه سرب با انواع وکس ها و روان کننده ها عرضه می شوند. بخش سربی مخلوط به صورت ترکیبات سرب استئارات، سرب سولفات، سرب فتالات، سرب فسفیت و سرب فومارات ( Lead fumarate) تولید می شوند. درصد سرب در مخلوط نهایی و نوع ترکیب سرب دو پارامتر مهم تعیین کننده کارایی استابلایزر است. برای مثال استابلایزر های سرب فومارات اثر پایدارکنندگی بسیار قوی دارند، یا انواع سرب فسفیت همراه با پایدارکنندگی حرارتی، افزایش دهنده مقاومت نوری محصول در برابر تابش اشعه خورشید نیز هستند. پایدارکننده های سربی در تمامی صنایع مصرف کننده PVC سابقه حضور دارند. گرچه پایدارکننده های سربی در بسیاری از کشورهای جهان با محدودیت هایی برای استفاده روبرو هستند، اما نسبت عملکرد به هزینه بالایی دارند و گزینه های جایگزین آن ها را باید با درصد های بیشتری به مصرف رساند.

استابلایزر PVC

مخلوط های فلزی

گروه مهمی از پایدارکننده های پر رونق امروزی و قابل جایگزین با انواع سربی، گروه مخلوط های فلزی مانند کلسیم/ زینک ها هستند. دیگر انواع مورد استفاده در این بخش، فلزاتی مانند منیزیم، باریم و … هستند. این گروه به صورت پودرهای جامد و مایع وجود دارند و به صورت مخلوط های نهایی همراه با روان کننده ها و وکس ها، اصطلاحا به صورت One pack عرضه می شوند. ترکیبات فلزی موجود در این پایدارکننده های حرارتی انواع استئارات، اولئات (Oleate)، اوکتات (Octotate) یا بنزوات هستند. مانند پایدارکننده های سربی دقت در انتخاب گرید مناسب الزامی است. این پایدارکننده ها اکثر کاربردهای PVC را مانند پروفیل و لوله، کفپوش، سیم و کابل، و … پوشش می دهند.

استابلایزر PVC

در بخش بعدی این نوشتار با جزئیات دیگر گروه های پایدارکننده حرارتی PVC آشنا خواهیم شد.

روان کننده PVC

چگونه عملکرد روان کننده های مورد استفاده در تولید محصولات PVC را ارزیابی کنیم؟

/0 دیدگاه /در , /توسط

در بخش ابتدایی این مقاله با ساختارهای شیمیایی روان کننده ها یا همان لوبریکنت های مورد استفاده در بخش های مختلف صنعت PVC آشنا شدیم. برای آشنایی با عملکرد و ساختار روان کننده ها به لینک زیر مراجعه کنید و جهت آشنایی با روش های ارزیابی عملکرد این افزودنی ها، این بخش را دنبال کنید.

بهبود خواص و شکل دهی راحت تر PVC به کمک روان کننده ها

آزمون های فیزیکی و شیمیایی مختلفی برای ارزیابی عملکرد و انتخاب گرید مناسب روان کننده ها می توان قرار داد. در این میان یک نکته بسیار مهم وجود دارد و این است که هرگز نباید دو گرید مختلف روان کننده را ( چه از نظر پایه شیمیایی و چه گریدهای با ساختار شیمیایی یکسان اما با خواص فیزیکی مختلف) در درصدهای مصرف یکسان ارزیابی کرد. در حقیقت مبنای اصلی درصد استفاده از هر گرید در آزمون ارزیابی، بایستی پیشنهاد و توصیه تولید کننده روان کننده باشد. برای مثال روان کننده های پایه استری در درصد های استفاده بالا می توانند تاثیرات منفی بر محصول و دستگاه تولید ( برای مثال تولید اسید) بگذارند.

مهمترین پارامترهای فیزیکی که می توان در حین انتخاب روان کننده ها بررسی کرد، عبارتند از:

  • دانسیته
  • شاخص پراکنش نور
  • نقطه ذوب
  • نقطه ریزش و جاری شدن
  • نقطه جامد شدن
  • اندازه و توزیع ذرات
  • ویسکوزیته مذاب
  • رنگ
  • فراریت
  • ناخالصی های مشهود
  • خالص بودن شیمیایی
  • وزن مولکولی و توزیع آن

در کنار خواص فیزیکی ذکر شده در بالا، مهمترین خواص شیمیایی که می توان در مورد روان کننده ها اندازه گیری کرد، عبارتند از:

  • میزان اسیدیته و اسید آزاد موجود در ساختار
  • مقدار گروه های استری
  • عدد یدین (Iodin number) که نشانگر تعداد پیوندهای دوگانه موجود در ساختار روان کننده است و تعیین کننده رنگ روان کننده است.
  • عدد هیدروکسیل

اندازه گیری مشخصه های معرفی شده در بالا شاید زمان بر، مشمول هزینه و نیازمند دانش تخصصی برای تفسیر نتایج آن ها باشد. روش های ساده تری که به کمک آن ها می توان کیفیت روان کننده های مورد استفاده در محصولات PVC را بررسی کرد عبارتند از:

  • اندازه گیری درجه ژل ساختار PVC، روان کننده مورد استفاده نه تنها نباید میزان و زمان ژل شدن محصول را تحت تاثیر قرار دهد، بلکه باید فرایند ژل شدن را تسریع کند و همچنین مقدار آن را افزایش دهد. روش های تعیین درجه ژل محصولات PVC را می توانید در لینک زیر مطالعه کنید.

میزان ژل شدن PVC ، تعیین کننده خواص قطعات پلیمری تولیدی

  • اندازه گیری گشتاور لازم برای ذوب و اختلاط کامپاند PVC در دستگاه شکل دهی یا در مخلوط کن داخلی، صرفنظر از نوع روان کننده که می تواند داخلی یا خارجی باشد، گریدهای کارای روان کننده بایستی بتوانند گشتاور لازم برای شکل دهی کامپاند PVC مورد نظر را کاهش دهند.
  • بهبود کیفیت سطح محصول و افزایش براقیت
  • بهبود پخش دیگر افزودنی ها مانند پایدارکننده حرارتی، کمک فرایند، تقویت کننده، رنگدانه، و …

باید دقت داشت روان کننده تنها بخش کوچکی از فرمولاسیون محصول تولیدی است و برای دستیابی به خواص مورد نظر و محصول با کیفیت، بایستی تمامی اجزا به درستی انتخاب شده باشند و شرایط تولید در بهینه ترین حالت ممکن باشد.

فرمولاسیون قطعات خودرویی بر پایه رابر EPDM

فرمولاسیون قطعات خودرویی بر پایه رابر EPDM – بخش دوم

/0 دیدگاه /در , /توسط

در بخش های قبلی در ارتباط با مزیت های EPDM های تولید شده با کاتالیست های متالوسنی و کاربردهای آن ها در تولید قطعات خودرویی صحبت هایی شد. پیشنهاد می شود ابتدا به لینک های زیر مراجعه کنید و این نکات را مطالعه کنید و ادامه فرمولاسیون های قطعات خودرویی مبتنی بر EPDM را در این بخش دنبال کنید.

فرمولاسیون EPDM

EPDM متالوسنی

بخش مهمی از قطعات لاستیکی مورد استفاده در تولید خودروها به دلایل مختلفی همچون سبکی، عایق بودن در برابر صوت و گرما، انعطاف و شکل پذیری خوب و مسائلی از این دست، به صورت فوم و در اصطلاح اسفنجی تولید می شوند. از جمله این قطعات نوارهای اسفنجی حاشیه درب خودروها است که نقش مهمی در عایق سازی کابین خودرو در برابر نفوذ مایعات، صدا، گرما، سرما و همچنین جذب ضربات دارند. مهندسی ترین گزینه لاستیکی برای تولید این قطعات EPDM است و تصویر زیر نمونه ای از این قطعات را نشان می دهد.

فرمولاسیون قطعات خودرویی بر پایه رابر EPDM

علاوه بر الزامات عملکردی ذکر شده در بالا، به دلیل اینکه این قطعات در معرض دید کاربر هستند بایستی سطحی کاملا صاف و بدون برآمدگی و شکفتگی (Blooming) داشته باشند. بنابراین در انتخاب گرید EPDM پایه و مجموعه افزودنی های تقویت کننده، فوم زا و پخت بایستی دقت کافی به کار گرفته شود. مهمترین وجه تمایز این کاربری EPDM با دیگر کاربردهای ذکر شده در قبل، قابلیت گرید انتخابی در میزان بازگشت به شکل اولیه و تغییر شکل ندادن در اثر بار وارده از سوی درب خودرو است و در حقیقت مانایی فشار این قطعات بایستی بسیار کم باشد. معمولا EPDM های حاوی زنجیره های پلیمری با شاخه های بلند برای این کاربری استفاده می شوند. سرعت پخت این قطعات نیز بالا باید باشد و بنابراین از گریدهای EPDM با ترپلیمر بالا (High Norbornene) استفاده می شود.

به صورت کلی فرمولاسیون تولید این قطعات شامل اجزا با غلظت های ذکر شده در زیر است.

  • EPDM (Oil extended (10-20 part)): 100-120 part
  • Zinc oxide: 5 part
  • Stearic acid: 2 part
  • Carbon black: 80-100 part
  • Paraffinic oil: 70-90 part
  • Calcium carbonate: 30-50 part
  • Calcium oxide: 5 part
  • Curing agents:
    • MBT: 2 part
    • ZnEDC: 1 part
    • DPTT: 1 part
    • CBS: 1 part
    • TeEDC: 0.3 part
    • Sulfur: 1.5 part

آخرین گروه مهم قطعات خودرویی که EPDM بخش لاستیکی آن ها را تشکیل می دهد، مجموعه شلنگ ها و جنت های انتقال آب مورد استفاده در قطعات زیر کاپوت خودرو است.

فرمولاسیون قطعات خودرویی بر پایه رابر EPDM

مهمترین الزامات این قطعات که EPDM به خوبی آن ها را برآورده می کند، عبارتند از:

  • انعطافپذیری بسیار عالی در دماهای پایین
  • مقاومت حرارتی بالا به دلیل قرارگیری در معرض دمای موتور
  • فرایندپذیر بودن و شکل پذیری خوب
  • حفظ خواص بالا برای طولانی مدت

EPDM های مناسب برای این کاربری بایستی انعطافپذیری خوبی داشته باشند و بتوان آن ها را با روغن به خوبی کامپاند و شکل دهی کرد. سرعت پخت این قطعات معمولی است و درصد کومنومر بالایی نیاز ندارند.

به صورت کلی فرمولاسیون تولید این قطعات شامل اجزا با غلظت های ذکر شده در زیر است.

  • EPDM (Oil extended (10-20 part)): 110 part
  • Zinc oxide: 5 part
  • Stearic acid: 1 part
  • Carbon black: 130 part
  • Paraffinic oil: 65 part
  • Polyethylene glycol (PEG 4000): 1 part
  • Calcium carbonate: 30 part
  • Calcium oxide: 7 part
  • Curing agents:
    • ZnBDC: 1.5 part
    • EU: 0.5 part
    • CBS: 0.5 part
    • TMTD: 0.5 part
    • Sulfur: 0.3 part
    • Dithiodimorpholine: 1.5 part

سختی چنین شلنگی در حدود 70 shore A خواهد بود و مانایی فشار بسیار کمی باید داشته باشد.

افزایش مقاومت خزشی فیلم گلخانه

پوشش های پلی اتیلنی ارتقاء یافته برای افزایش مقاومت خزشی نایلون گلخانه

/0 دیدگاه /در , /توسط

اگر به نامگذاری برخی گریدهای پلی اتیلن دقت کافی کرده باشید، احتمالا حرف لاتین ام کوچک (m) را در ابتدای آن ها و به صورت mPE دیده اید. همین ام کوچک می تواند تغییرات بزرگ و شگرفی را در خواص مکانیکی محصولات تولیدی با آن ها ایجاد کند. در حقیقت mPE نسل جدید پلی اتیلن ها، موسوم به پلی اتیلن متالوسن هستند، که در فرایند تولید و در واقع پلیمریزاسیون آن ها، از کاتالیست های ویژه متالوسنی استفاده می شود. پلی اتیلن های متالوسنی در برابر پلی اتیلن های عادی، خواص فیزیکی و مکانیکی برتری دارند که در بخش های بعدی به آن پرداخته خواهد شد. اما این بخش قصد دارد کاربرد این پلی اتیلن های ارتقاء یافته را در بهبود مقاومت خزشی نایلون گلخانه ای توضیح دهد.

افزایش مقاومت خزشی فیلم گلخانه

همانطور که در بخش قبلی مطرح شد نایلون گلخانه در زمان کاربری خود دچار پدیده خزش می شود. خزش یا Creep در نتیجه رفتار ویسکوالاستیک پلیمرها است و با اعمال بار ثابت رخ می دهد. در صورت وقوع این پدیده نقصان هایی مانند پارگی در نایلون گلخانه رخ می دهد و می تواند کاربری این پوشش را مختل و بی فایده کند. ما در مقاله‌ای به طور کامل به اثر خزش در پوشش های گلخانه‌ پرداختیم.

 

اهمیت پدیده خزش در نایلون گلخانه آنقدر مهم است که این پارامتر در استاندارد ملی تعیین الزامات پوشش های گلخانه نیز قید شده است.

برای ارزیابی مقاومت خزشی نایلون گلخانه، باریکه ای از نایلون تولید شده در جهت ماشین (Machine Direction – MD) را با ابعاد 10*140 mm، در دمای 23 °C، تحت بار 4 MPa برای مدت زمان 100 ساعت قرار می دهند. میزان خزش یا همان ازدیاد طول نمونه در این شرایط نبایستی بیشتر از 30 درصد طول نشانه گذاری شده روی نمونه باشد.

پلی اتیلن متالوسن افزایش مقاومت خزشی

استفاده از گریدهای مختلف پلی اتیلن های متالوسن مناسب برای تولید نایلون های گلخانه ای می تواند مقاومت خزشی نایلون را تا چندین برابر بهبود دهد. پلی اتیلن های متالوسن می توانند به صورت خالص در یکی از لایه های نایلون های چند لایه به کار گرفته شوند، یا به صورت مخلوط های آلیاژی با پلی اتیلن های سبک و سبک خطی (LLDPE/ LDPE) به کار روند. مهمترین ویژگی پلی اتیلن های متالوسنی که منجر شده است بتوانند مقاومت خزشی نایلون گلخانه را بهبود دهند، ریزساختار مولکولی یکنواخت و تحت کنترل آن ها است. در واقع پلیمریزاسیون اتیلن در حضور کاتالیست های متالوسنی امکان تنظیم ریزساختار را مهیا می کند و برعکس پلی اتیلن های عادی که امکان دست یابی به خواص مکانیکی دلخواه در آن ها وجود ندارد و واکنش پلیمریزاسیون به صورت خودکار متوقف می شود، در پلی اتیلن های متالوسنی مدول و استحکام مکانیکی بالاتری حاصل می شود و همین نکته منجر به افزایش مقاومت خزشی پلی اتیلن های متالوسن در مقایسه با پلی اتیلن های عادی می شود.

پوشش های گلخانه

الزامات پوشش های گلخانه بر اساس استاندارد ملی ایران – بخش دوم

/0 دیدگاه /در , /توسط

در بخش قبلی این نوشتار با کلیات استاندارد ملی پوشش های گلخانه با عنوان “پلاستیک ها – فیلم های چندلایه گرمانرم مورد استفاده در کشاورزی و باغبانی – الزامات و روش های آزمون، شرایط نصب، استفاده و جمع اوری – قسمت 1: فیلم های پوششی گلخانه” آشنا شدیم و بخش های کلی آن را مرور کردیم.

در قسمت اول استاندارد مهمترین پارامترهای ابعادی یک پوشش یا همان فیلم گلخانه، مانند ضخامت، عرض، طول، طول عمر مفید و … معرفی و تعریف شده اند. میزان قرار گیری پوشش در معرض تابش نور خورشید نیز به عنوان مقدار تابش کل در طول مدت قرارگیری در معرض تابش تعریف شده است و بر حسب ژول بر متر مربع اندازه گیری می شود. در ادامه دو گروه از پوشش های گلخانه ای با عملکردهای ویژه، مطابق زیر معرفی شده اند:

  • فیلم های نور پخش (Light diffusing film)
  • فیلم های گرما پخش (Thermal diffusing film)

فیلم های گلخانه ای بر اساس کاربرد مطابق جدول زیر در این استاندارد تقسیم بندی شده اند:

استاندارد پوشش گلخانه

یکی از مهمترین بخش های این استاندارد تعیین دوام پوشش های گلخانه است. این طول عمر بر اساس مدت زمان قرار گیری در معرض هوازدگی (Weathering) با استفاده از لامپ زنون یا دیگر منابع نوری تعیین می شود. معیار تعیین طول عمر پوشش، کاهش 50 درصدی یا کمتر کرنش کششی فیلم در نقطعه شکست نسبت به مقدار اولیه است. دوام پوشش بایستی توسط تولید کننده آن اعلام شود و بر اساس جدول زیر گروه دوام مشخص شود.

استاندارد پوشش گلخانه

اگر طبقه بندی دوام پوشش توسط تولید کننده اعلام شود، می توان به کمک برخی روابط تجربی طول عمر واقعی پوشش را در شرایط کاربری تخمین زد. برای مثال در پیوست “ب” این استاندارد برخی از این رابطه ها و همچنین استفاده از سایر منابع نوری در تعیین دوام پوشش ها قرار داده شده است.

در ادامه و در بخش هفتم این استاندارد مهمترین الزامات این پوشش ها برای هر یک از انواع فیلم ها مطرح شده است. برای مثال رواداری ضخامت و سایر ابعاد، خواص مکانیکی فیلم مانند تنش و کرنش در نقطه شکست، مقاومت به ضربه در محل های تا نخورده و تا خورده، مشخصات نوری مانند عبور پذیری نور مرئی، و نهایتا مقادیر باقیمانده کودها و سمومی که حاوی کلر و گوگرد هستند، در این بخش قرار داده شده است.

در بخش هشتم استاندارد روش ها و استانداردهای مورد استفاده در اندازه گیری کلیه پارامترهای نامبرده شده در بخش هفتم قرار داده شده است. این بخش مهمترین و حجیم ترین قسمت این استاندارد است. از روش های اندازه گیری ابعادی تا تعیین خواص مکانیکی مانند خواص کششی و ضربه در این بخش توضیح داده شده است. در قسمت دیگر این بخش روش های اندازه گیری خواص نوری پوشش مانند عبور پذیری نور مرئی، کدری و اثر بخشی مادون قرمز معرفی شده است. اما مهمترین قسمت این بخش روش های اندازه گیری دوام پوشش و هوازدگی فیلم است.

در نهایت روش های بسته بندی، نشانه گذاری، انبارش، نصب و جمع آوری این پوشش ها در استاندارد معرفی شده است. قسمت انتهایی و مهم این استاندارد پیوست های آن هستند که به ترتیب لامپ های مورد استفاده در هوازدگی و تعیین دوام پوشش، ارتباط بین هوازدگی مصنوعی و طول عمر واقعی پوشش، روش های شیمیایی تعیین کلر و گوگرد باقیمانده در فیلم ناشی از استفاده از سموم، و نهایتا راهنمایی های نصب، استفاده و جمع آوری پوشش را معرفی و به تفصیل توضیح می دهد. این نوشتار سعی کرد کلیات این استاندارد را توضیح دهد، اما برای مطالعه دقیق و کامل هر بخش استاندارد و استفاده از مراجع آن، به لینک زیر مراجعه فرمایید.
استاندارد پوشش های گلخانه