بایگانی‌ها مقالات - صفحه 20 از 31

افزودنی های لغزش فیلم های پلی الفینی، مستربچ های اسلیپ – بخش دوم

30 مهر 1399/0 دیدگاه /در فیلم پلی اتیلن, مقالات/توسط کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

بخش قبلی این نوشتار در خصوص معرفی افزودنی های اسلیپ یا همان لغزش صحبت کرد و لزوم استفاده از این افزودنی ها را در حین تولید فیلم های پلیمری بیان کرد. با مراجعه به لینک زیر می توانید مقدمه ای را در خصوص افزودنی های لغزش مطالعه کرده و با این متن در خصوص آشنایی با ساختار این افزودنی ها و نکات کاربری آن ها همراه باشید.

افزودنی هایی برای لغزش فیلم های پلی الفینی، مستربچ های اسلیپ

در گروه افزودنی های اسلیپ مهاجرت کننده پرکاربردترین خانواده اسید آمیدهای چرب هستند. این گروه متشکل از آمیدهای اولیه، ثانویه و بیسامید (Bis-amide)، و یک زنجیره آلیفاتیک هستند. اولئامید (Oleamide) و اروکامید (Erucamide) دو عضو پرکاربرد این گروه هستند. عوامل اسلیپ مورد استفاده در فیلم های چند لایه معمولا زنجیره آلیفاتیک بلندتری، مانند EBO (Ethylene bis-oleamide)، SE (Stearyl erucamide) و OP (Oleyl palmitamide)، به منظور کاهش سرعت مهاجرت دارند. جدول زیر مقایسه کلی را بین عوامل اسلیپ مختلف مورد استفاده در فیلم های پلی الفینی نشان می دهد.

به منظور سهولت در استفاده، جلوگیری از ایجاد ذرات معلق و آلودگی محیطی، افزایش دقت در خوراک دهی و توزین، افزودنی های اسلیپ معمولا به صورت مستربچ تولید و به مصرف می رسند. در حین انتخاب مستربچ اسلیپ مناسب بایستی به نکات زیر توجه کرد:

سازگاری پلیمر حامل افزودنی در مستربچ با پلیمر مورد استفاده در تولید فیلم
توجه به تعداد لایه های موجود در فیلم و جنس هر لایه به منظور بررسی برهمکنش های احتمالی بین افزودنی اسلیپ و سایر اجزای به کار رفته در مستربچ
توجه به ضخامت فیلم و تعداد لایه ها به منظور انتخاب افزودنی با سرعت مهاجرت مناسب
توجه به حضور سایر افزودنی های موجود در فرمولاسیون فیلم و برهمکنش های احتمالی میان این افزودنی ها با عامل اسلیپ به کار رفته در مستربچ
درصد بهینه مصرف مستربچ اسلیپ به منظور کاهش COF (Coefficient Of Friction) تجهیرات تولیدی با فیلم پلیمری ( به صورت معمول با افزایش درصد استفاده از مستربچ، ضریب اصطکاک فیلم با تجهیزات تولیدی کاهش می یابد، اما بایستی مراقب رسوب افزودنی های اسلیپ در درصدهای مصرف بالا روی تجهیزات تولیدی بود.)

به منظور دستیابی به حداکثر بازدهی در استفاده از مستربچ های اسلیپ، علاوه بر دقت در انتخاب نوع مناسب مستربچ، بایستی در نظر داشت که با افزایش ضخامت فیلم تولیدی، عملکرد افزودنی های اسلیپ ضعیف می شود. همچنین بیشترین برهمکنش این افزودنی ها با خانواده افزودنی های آنتی بلاک، آنتی فاگ و آنتی استاتیک است. بایستی در نظر داشت که در فیلم های چند لایه افزودنی های اسلیپ مهاجرتی را در لایه بیرونی قرار داد تا اثر گذاری آن ها سریع باشد.

علاوه بر فیلم های پلی الفینی، مانند انواع فیلم های تک و چند لایه پلی اتیلن و پلی پروپیلنی، مستربچ های اسلیپ در سایر فیلم ها مانند پلی استر و PVC نیز به کار می روند. جدول زیر غلظت های پیشنهادی استفاده از افزودنی های اسلیپ را به منظور دستیابی به خواص لغزشی مناسب برای انواع فیلم های پلیمری نشان می دهد. با توجه به این غلظت ها بایستی درصد بهینه مصرف مستربچ اسلیپ مشخص شود.

روش های ارزیابی ثبات رنگ و کیفیت قطعات تولید شده با PVC

20 مهر 1399/0 دیدگاه /در مقالات/توسط کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

یکی از مهمترین مشخصه های کیفیت سنجی قطعات تولید شده با PVC، ارزیابی ثبات رنگ این قطعات است. رنگی که در اجسام پیرامون خودمان می بینیم در نتیجه برهمکنش های پیچیده ای است که بین نور تابیده شده به جسم، مقدار و امواج جذب شده و در نهایت طول موج ها و مقدار بازتاب شده از جسم رخ می دهد و در نهایت به چشم ما می رسد. به همین دلیل است که قرار دادن معیارهای کیفی برای ارزیابی رنگ قطعات نمی تواند مورد پذیرش واحدهای مهندسی باشد و امروزه برای سنجش رنگ قطعات مختلف از روش های کمی استفاده می شود. در این بخش در ارتباط با جنبه های بصری قطعات تولید شده با PVC و روش های ارزیابی آن ها صحبت خواهیم کرد.

روش کمی که به منظور سنجش رنگ قطعات پلاستیکی استفاده می شود، اندازه گیری مشخصه های رنگی یک قطعه در قالب سه عدد در محورهای مختصات سه تایی است. محور L، بیانگر درخشندگی (Brightness) است و L=0 برای جسم سیاه و L=100 برای جسم سفید تعریف شده است. محور B، بیانگر وضعیت قرارگیری جسم در طیف آبی – زرد است و در واقع اعداد B منفی نشان دهنده آبی بودن طیف رنگی و اعداد بیشتر نشانگر میزان زرد بودن جسم هستند. در نهایت محور A، نشانگر وضعیت قرمز – سبز بودن رنگ جسم است. اگر A برای طیف رنگی جسم منفی باشد، نشان دهنده سبز بودن و اعداد A مثبت قرمز بودن جسم را نشان می دهند. بر اساس این سه پارامتر وضعیت رنگ یک جسم مشخص می شود و میزان سفیدی، زردی و اختلاف رنگ دو جسم قابل اندازه گیری می شود.

این روش برای انواع اجسام شفاف و غیر شفاف قابل استفاده است و در مورد اجسام شفاف از قرار دادن یک پس زمینه در اندازه گیری ها استفاده می شود. سنجش رنگ قطعات مختلف به راحتی و کمک دستگاه های اندازه گیری رنگ (Colorimeter) صورت می گیرد. در این دستگاه ها پس از قرار دادن نمونه در محل مشخص، دستگاه به صورت اتوماتیک پارامترهای سنجش رنگ را گزارش می کند.

اما پس از مشخص شدن رنگ، دومین پارامتر مهم و تاثیر گذار در جذابیت ظاهری یک قطعه تولید شده با PVC، میزان براقیت (Gloss) جسم است. این پارامتر بخصوص در سال های اخیر که توجه به جنبه های زیبایی بصری قطعات نیز معطوف شده است، بیشتر مورد بررسی قرار می گیرد. براقیت نیز از نظر کمی قابل اندازه گیری است. در واقع درصد نوری از جسم که با زاویه 60 یا 85 درجه از سطح جسم منعکس می شود، بیانگر میزان براقیت است. دقت شود براقیت یک خاصیت وابسته به بافت سطح است و در صورت وجود برجستگی و … براقیت می تواند کم شود.

به عنوان جمع بندی می توان گفت در خصوص رنگ قطعات تولید شده با PVC بایستی حداکثر دقت را در انتخاب رنگدانه (Pigment) مناسب به کار برد. این رنگدانه نباید برهمکنشی با سایر افزودنی ها داشته باشد و از طرفی بایستی در شرایط کاربری کاملا پایدار باشد. اما برای دستیابی به براقیت بالاتر می توان موارد زیر را در نظر داشت:

استفاده از کربنات کلسیم های با اندازه ذرات کوچکتر
استفاده از اصلاح کننده های ضربه با وزن مولکولی بالاتر
استفاده بیشتر از OPE Wax به جای انواع آکریلاتی
دقت در انتخاب گرید PVC مناسب، تنظیم دما، گشتاور و زمان فرایند شکل دهی مناسب به منظور دستیابی به درصد ژل کافی

NBR/PVC، آلیاژهایی با رنگ و بوی PVC و NBR

14 مهر 1399/2 دیدگاه /در NBR/PVC, مقالات/توسط علی ابراهیمی

قیمت معقول، خواص مناسب، قابلیت تولید و شکل پذیری آسان به سرعت PVC را به مقام سوم پلاستیک های پر مصرف رساند. از سوی دیگر در دنیای الاستومرها، NBR مدت هاست به عنوان الاستومری با خواص ویژه مورد اعتماد صنعتگران است و در قطعات خودرو و صنعتی بسیاری مورد استفاده قرار گرفته است. سومین عاملی که منجر شد در این بخش به معرفی آلیاژ پلیمری خاص بپردازیم، امتزاج پذیری بسیار خوب ترموپلاستیک PVC با الاستومر NBR می باشد که چند سالی است پای گونه خاصی از آلیاژهای پلیمری را به صنایع مختلف باز کرده است. آلیاژهای NBR/PVC در گستره وسیعی از غلظت ها و خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی مختلف تولید و پاسخگوی الزامات بخش گسترده ای از بازار هستند. در این بخش این آلیاژها را معرفی خواهیم کرد.

در حدود 80 سال پیش برای اولین بار NBR به عنوان نرم کننده و بهبود دهنده ضربه برای ترموپلاستیک PVC به کار گرفته شد. اما امروزه آلیاژهای NBR/PVC در گروه آلیاژهای پلیمری پر کاربرد قرار دارند. مزیت اصلی استفاده از PVC در آلیاژهای NBR/PVC، افزایش مقاومت NBR در برابر ازون و اشعه UV، آتش و شعله است و در برابر NBR منجر به افزایش مقاومت سایشی، ایجاد مقاومت شیمیایی فوق العاده در برابر انواع روغن سوخت و روغن آلیاژ نهایی می شود. همین چند خاصیت برجسته منجر به استفاده از این کامپاند در بسیاری از کاربردهای معمولی و مهندسی شامل لیست زیر در صنایع مختلفی همچون خودروسازی، ساختمان، قطعات صنعتی، دکوراسیون و کفپوش، کفش، برق و الکترونیک شده است:

واشر و کاسه نمدهای روغن/ سوخت
انواع O-Ring
گرومت و گردگیر
دیافراگم ها
روکش غلتک
نوارها و آب بندها
انواع شلنگ خودرویی و صنعتی
روکش سیم و کابل
فوم های عایق سازی
تیوب و شلنگ های سوخت مایع و گاز
کفپوش های صنعتی

یکی از مهمترین مزیت های افزودن PVC به الاستومر NBR بهبود فرایند پذیری این الاستومر است. در واقع گریدهای مختلف NBR به دلیل خاصیت الاستومری و الاستیک خود در گروه پلیمرهای با فرایند پذیری ضعیف قرار می گیرند. با اضافه شدن PVC رفتار فرایند و شکل پذیری آلیاژ نهایی نزدیک به ترموپلاستیک ها می شود و ظرفیت آلیاژ در پذیرش رنگدانه ها افزایش می یابد و امکان تولید قطعات رنگی ممکن می شود. از طرف دیگر اگر به نرم کننده های مختلف در فرمولاسیون نیاز باشد و هدف تولید قطعات نرم باشد، به دلیل حضور NBR مهاجرت نرم کننده به سطح قطعه رخ نمی دهد. به دلیل امکان استفاده از درصدها و گریدهای مختلف NBR و PVC و همچنین استفاده از نرم کننده های مختلف، طیف گسترده ای از خواص مکانیکی در آلیاژهای PVC/NBR بدست می آید. به صورت کلی هر چقدر درصد NBR در این آلیاژها افزایش پیدا کند، ازدیاد طول در پارگی کامپاند نهایی افزایش می یابد و از طرف دیگر با افزایش PVC استحکام مکانیکی قطعات تولیدی بالاتر می رود.

به منظور تولید آلیاژهایی با خواص مکانیکی و حرارتی مناسب، و همچنین با پایداری بالا در برابر شرایط کاربری همچون تابش نور خورشید، در تولید آلیاژهای NBR/PVC بایستی از پایدار کننده های حرارتی مناسب استفاده کرد. گریدهای تجاری NBR/PVC به صورت معمول شامل 70 درصد NBR با درصد آکریلونیتریل 30-35 درصد هستند. در بخش بعدی به صورت مفصل در ارتباط با انتخاب گریدهای مناسب PVC و NBR برای آلیاژ سازی و نکات کاربری مهندسی این آلیاژ بیشتر صحبت خواهیم کرد.

کمک پایدار کننده های حرارتی، راه حلی مقرون به صرفه و موثر در افزایش کیفیت محصولات PVC

11 مهر 1399/0 دیدگاه /در کمک پایدارکننده حرارتی, مقالات/توسط علی ابراهیمی

در آخرین بخش از سلسله مقالات معرفی استابلایزرهای حرارتی PVC (کمک پایدار کننده های حرارتی) به سراغ معرفی هر خانواده رفتیم و مزایا و معایب هر گروه را شرح دادیم.

کمک پایدار کننده های حرارتی ( استابلایزر) PVC، خانواده ای وسیع و متنوع – بخش دوم

اما از آنجاییکه بیش از 20 سال است که تمرکز کمپانی های پیشرو و انجمن های مختلفی همچون سازمان های غذا و دارو، به حذف استابلایزرهای حاوی فلزات سنگین معطوف شده است، مدتی است که گروه جدیدی به لیست افزودنی های مورد استفاده در فرمولاسیون PVC و به منظور افزایش پایداری حراتی این پلاستیک، اضافه شده اند. نام این گروه کمک پایدارکننده های حرارتی یا کو استابلایزر است (Co-Stabilizer) است و شما می توانید با مراجعه به لینک زیر با کلیاتی در مورد این افزودنی ها آشنا شوید و ادامه مطلب را با معرفی ویژه گروه هیدروتالسیت ها در این بخش همراه باشید.

افزایش کارایی استابلایزرهای حرارتی PVC با استفاده از کمک پایدارکننده ها

هیدروتالسیت ها ساختارهای صفحه ای معدنی با فرمول شیمیایی کلی Mg₆Al₂CO₃(OH)₁₆·4(H₂O) هستند و ساختاری شبیه به پرکننده تالک دارند. ساختار صفحه ای در هیدروتالسیت ها با آرایش های مختلفی روی یکدیگر قرار می گیرند و در فضای بین صفحات آنیون های کربناتی قرار می گیرند که اتصالی ضعیفی دارند و به همین دلیل هیدروتالسیت ها به راحتی می توانند در واکنش های تعویض یونی شرکت کنند. همین ویژگی منجر به کاربرد گسترده این مواد در صنایع مختلفی همچون پزشکی، تصفیه پساب، مواد شیمیایی پایدارکننده و جاذب اسید شده است.

پس از این مقدمه با رنگ و بوی علم شیمی، به سراغ کاربردهای جذاب هیدروتالسیت ها در دنیای پلاستیک ها می رویم. هیدروتالسیت ها دو کاربرد مهم در صنعت پلاستیک دارند:

خنثی کننده کاتالیست
پایدارکننده حرارتی

در کاربرد اول و در مقام خنثی کننده کاتالیست، هیدروتالسیت ها به کمک مهندسین پلیمر در مرحله تولید پلی الفین ها می آیند. در واقع بخشی از کاتالیست مورد استفاده در فرایند پلیمریزاسیون پلی الفین ها، مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن، خاصیت اسیدی دارد و وارد محصول تولیدی می شود. این اجزای اسیدی می توانند در مراحل بعدی استفاده از پلیمر مشکلاتی را، از جمله ایجاد برهمکنش های منفی با سایر افزودنی ها، ایجاد خوردگی در دستگاه های تولید و … بروز دهند. به همین دلیل پس از تولید پلی الفین ها افزودنی های جاذب اسید به آن ها اضافه می شود. هیدروتالسیت ها می توانند به عنوان جاذب اسید در تولید پلی الفین ها به کار روند. هیدروتالسیت ها در این کاربری علاوه بر خاصیت جذب اسید بالا، برهمکنش منفی با افزودنی های دیگر مورد استفاده ایجاد نمی کنند.

حال به سراغ دومین کاربرد مهم هیدروتالسیت ها می رویم. هیدروتالسیت ها توانایی بسیار بالایی در جذب یون کلراید دارند. همین مزیت بسیار مهم منجر به ظهور ایده استفاده از هیدروتالسیت ها در پایدارسازی حرارتی PVC شده است. در صنعت PVC هیدروتالسیت ها به کمک پایدارکننده معروف هستند و عملکرد هم افزایی را در استفاده همزمان با دیگر استابلایزرهای حرارتی و به خصوص انواع کلسیم – زینک دارند. استفاده از مقادیر بسیار کم هیدروتالسیت ها، حدود 0.1-2 phr، در کنار استابلایزر اصلی می تواند مقدار استفاده از استابلایزرها را، که معمولا قیمت بالاتری دارند، کاهش دهد.

در دو بخش بعدی این مقاله در ماه های بعد در ارتباط با این کاربردهای هیدروتالسیت ها توضیحات فنی و تکمیلی تری را مرور خواهیم کرد.

استفاده از آلیاژ پلیمری در اصلاح خواص پلیمرهای مورد استفاده در تولید فیلم های بسته بندی

5 مهر 1399/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

صنعت بسته بندی از جمله بخش های مهم و کلیدی است که درصد بالایی از پلیمرهای تولیدی را (حدود 30 درصد کل پلیمرهای تولیدی) به مصرف می رساند. بر خلاف بسیاری از بخش های دیگر صنعت پلیمر که در آن ها آمیزه سازی یا همان کامپاندینگ، روش بسیار رایجی برای اصلاح خواص مختلف پلیمرهای پایه تولید پتروشیمی ها به شمار می آید، صنعت بسته بندی در بیشتر کاربردها از گریدهای خالص تولیدی پتروشیمی ها استفاده می کند و تنها در برخی کاربردها مستربچ های افزودنی به پلیمر پایه اضافه می شوند. با همه توضیحات ارائه شده باید گفت به دلیل اینکه تنظیم خواص مهندسی گریدهای پلیمری به کمک روش کامپاندینگ مهیا است، صنعت بسته بندی نیز هر چند کم از مزایای کامپاندینگ پلیمرها استفاده می کند. این بخش توضیحاتی در خصوص استفاده از روش کامپاندینگ (آلیاژ پلیمری) در اصلاح خواص مختلف گریدهای پلیمری مورد استفاده در صنعت بسته بندی ارائه خواهد داد.

کاهش قیمت و بهبود خواص دو هدف اصلی کامپاند کردن گریدهای مختلف پلیمرها در صنعت بسته بندی است.

مهمترین خواص استفاده از کامپاندینگ در صنعت بسته بندی

از جمله مهمترین خواصی که با استفاده از کامپاند کردن گریدهای مختلف پلیمری در صنعت بسته بندی، امکان بهبود آن ها وجود دارد، می توان به موارد زیر اشاره کرد:

افزایش خواص مکانیکی همچون استحکام، مقاومت پارگی، کشسانی و …
افزایش چسبندگی به سطوح مختلف و دستیابی به خواصی چون آسان باز شو (Easy Open)
بهبود خواص سطحی مانند ضریب لغزش
کنترل شفافیت

به صورت کلی درصد افزودن گریدهای اصلاح کننده خواص به پلیمر پایه در صنعت بسته بندی، مقدار کمی است و به همین دلیل معمولا در این صنعت از تجهیزات خاص کامپاندینگ، مانند اکسترودرهای دو پیچه (Twin Screw Extruder) استفاده نمی شود و مرحله اختلاط کامپاندینگ در همان ماشین آلات تولید نهاده های بسته بندی، مانند انواع اکسترودر های تولید فیلم، انجام می پذیرد. از جمله مهمترین کامپاندینگ های معمول در صنعت بسته بندی می توان موارد زیر را بر شمرد:

اضافه کردن m-LLDPE (Metallocene LLDPE) به LLDPE و LDPE به منظور بهبود خواص مکانیکی LDPE و LLDPE ها
اضافه کردن LDPE به m-LLDPE به منظور بهبود فرایند پذیری گریدهای مختلف LLDPE
اضافه کردن (EVA (Ethylene Vinyl Acetate به پلی الفین ها به منظور افزایش چقرمگی و ضربه پذیری
اضافه کردن (POE (Polyolefin Elastomer به پلی الفین ها به منظور بهبود خواص دوخت پذیری، ضربه پذیری و چقرمگی
اضافه کردن (COC (Cyclic Olefin Copolymer به پلی الفین ها به منظور بهبود سفتی و استحکام
اضافه کردن پلی آمیدهای آمورف به PA6 به منظور افزایش نرخ تولید
اضافه کردن پلی آمیدهای آمورف یا Ionomer ها به EVOH به منظور بهبود خواص ترموفورمینگ

آلیاژ کردن پلیمرهای مختلف با یکدیگر و استفاده از تکنیک کامپاندینگ در بسته بندی های چند لایه، مانند انواع فیلم، بطری و تیوب چندلایه، می تواند تنها برای یکی از لایه ها، بر اساس الزامات استانداردی و کاربری در نظر گرفته شود. همچنین باید در نظر داشت در هر یک از موارد ذکر شده در بالا، به منظور دستیابی به خواص هم افزای هر یک از اجزا و جلوگیری از بروز نقائص در ساختار بسته بندی، بایستی در حین انتخاب گریدهای مختلف برای کامپاندینگ و همچنین شرایط فرایند اختلاط و شکل دهی، حداکثر دقت فنی لازم صورت گیرد و از ابزارهای تحلیلی و مهندسی در انتخاب مواد اولیه و شرایط اختلاط استفاده شود.

افزایش ضربه پذیری پلی پروپیلن، چالش و راهکارها

26 مرداد 1399/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی امیری

پلی پروپیلن یا به اختصار PP ، پس از پلی اتیلن و پی وی سی ، پر مصرف ترین ترموپلاستیک است و در هر سال حدد 80 میلیون تن گریدهای مختلف آن در سراسر دنیا در صنایع بسته بندی، نساجی، خودروسازی و دیگر صنایع به مصرف می رسد. با همین توصیف می توان نتیجه گرفت احتمالا پلی پروپیلن در گروه پلاستیک های معمولی قرار دارد. این نکته کاملا صحیح است و پلی پروپیلن به کمک قیمت معقول، فرایند پذیری راحت و به صرفه کاربرد گسترده ای پیدا کرده است و نکته ای که منجر به کاربرد بیشتر آن در کاربردهای حساس و مهندسی نشده است، مقاومت به ضربه کم آن است. هر چند در این بخش راهکارهای افزایش ضربه پذیری پلی پروپیلن را بررسی خواهیم کرد، اما در همین ابتدا باید بگوییم دلیل این نقطه ضعف پلی پروپیلن، بافت بلورین آن و در واقع ریز ساختار مولکولی آن است.

در طول 30 سال گذشته تلاش های آکادمیک و صنعتی بسیاری برای افزایش ضربه پذیری پلی پروپیلن صورت گرفته است و چندین راهکار تجاری سازی شده است. این راهکارها را می توان در سه گروه اصلی زیر قرار داد و در ادامه مقاله در ارتباط با هر یک از روش ها توضیحات فنی را ارائه خواهیم داد.

اضافه کردن الاستومر یا رابرهای منعطف
اضافه کردن منومرهای دیگر در حین تولید
کنترل بافت بلورین به کمک عوامل هسته زا

به ترتیب توضیحات فنی، مزایا و معایب را از آخرین مورد شروع میکنیم. کنترل بافت بلورین پلی پروپیلن به کمک عوامل هسته زا (Nucleator)، صورت می گیرد. در این روش تمامی تلاش ها به منظور تغییر بافت بلورین از نوع شکننده به منعطف و ضربه پذیر صورت می گیرد. به همین منظور عوامل شیمیایی موسوم به بتا و گاما به پلی پروپیلن اضافه می شوند. از آنجاییکه بلور های پلی پروپیلن پس از ذوب و در حین خنک شدن آن ایجاد می شوند، کنترل بافت ناحیه بلورین قدری دشوار است و در هر فرایند تولید ( مانند تزریق و اکستروژن) می تواند نتایج متفاوتی را ایجاد کند و در نتیجه میزان مقاومت به ضربه یکنواختی ندارد. همچنین این روش هزینه تمام شده تولید را بالا می برد. در روش دوم در حین پلیمریزاسیون پلی پروپیلن در راکتورهای شیمیایی، منومر دومی به آن اضافه می شود. در مقیاس صنعتی بین 2 تا 10 درصد اتیلن به گریدهای پلی پروپیلن اضافه و گونه های جدیدی از آن موسوم به کوپلیمرهای تصادفی (Random PP) و بلوکی (Block PP) تولید می شود. با این کار نیز ریزساختار مولکولی پلی پروپیلن و همچنین بافت کریستالین آن تغییر می کند و مقاومت به ضربه بالا می رود. هر چند این روش کاملا اقتصادی و امروزه فراگیر است، اما دستیابی به گریدهایی با مقاومت به ضربه های بالا با محدودیت هایی در تولید روبرو است. در این حالت بخش های خروجی راکتورهای تولید با انسداد و گرفتگی روبرو می شوند.

اما به سراغ روش اول، اضافه کردن رابرها به پلی پروپیلن می رویم. این فناوری محبوب ترین روشی است که برای افزایش مقاومت به ضربه پلی پروپیلن مورد استفاده قرار می گیرد. مهمترین مزیت این روش امکان استفاده از آن در اکسترودرهای کامپاندینگ در مقیاس تولید کم و همچنین دستیابی به گسترده وسیعی از مقاومت های به ضربه است. در این روش الاستومرهای منعطف به پلی پروپیلن اضافه می شوند و با توجه به نوع الاستومر، درصد استفاده از آن و روش اختلاط، مقاومت به ضربه پلی پروپیلن تنظیم می شود. اگر از مکانیسم های مولکولی که در این روش منجر به افزایش مقاومت به ضربه می شود، صرفنظر کنیم، یکی از مهمترین پارامترهای موثر در این روش، نوع الاستومر مورد استفاده است. الاستومرها با پلی پروپیلن ناسازگار هستند و با اضافه شدن آن ها دو بخش مختلف به صورت ماتریس پلی پروپیلن و قطرات الاستومر تشکیل می شود. اندازه این قطرات و فاصله بین آن ها، و نکته مهمتر سازگاری و چسبندگی بین ماتریس و قطره تعیین کننده بازدهی افزایش مقاومت به ضربه است. این وضعیت به الاستومر انتخابی و روش تولید بستگی دارد. از جمله مهمترین الاستومرهایی که برای بهبود مقاومت به ضربه پلی پروپیلن استفاده می شود می توان به EPDM به عنوان قدیمی ترین عضو، کوپلیمرهای الاستومری اتیلنی و پروپیلنیPOE (Polyolefin Elastomer)، SBS و SEBS اشاره کرد.

نرم کننده های PVC ، خانواده جذاب افزودنی ها

21 مرداد 1399/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

تا همین 20 سال پیش که خبری از TPE و TPV های متنوع امروزی نبود، PVC تنها کاندیدای پلیمری بود که امکان تولید آن با سختی های مختلف وجود داشت، مانند لاستیک ها به فرایند پخت نیاز نداشت و پاسخگوی بسیاری از کاربری ها مانند شلنگ های ساده، کفش و دمپایی، چرم مصنوعی، روکش کابل و … بود. دلیل محبوبیت PVC در این کاربردها، امتزاج پذیری خوب آن با روغن های نرم کننده موجود بود. در ایران نیز به دلیل تولید PVC توسط پتروشیمی ایران – ژاپن سابق یا همان بندر امام فعلی، و همچنین وجود روغن نرم کننده DOP، PVC های نرم جایگاه ویژه ای داشتند و یکی از قدیمی ترین پلیمرهای شناخته شده در ایران هستند. این بخش نرم کننده (Plasticizer) یا همان پلاستی سایزرهای مورد مصرف در تولید PVC های نرم را معرفی و بررسی خواهد کرد.

هر ساله بیش از 8 میلیون تن انواع پلاستی سایزر در سراسر جهان تولید می شود، که از این مقدار 95 درصد آن برای تولید PVC نرم استفاده می شود. DOP (Dioctyl phthalate) هنوز هم بیشترین سهم مصرف را، بالغ بر 87 درصد، بین نرم کننده ها دارد. مهمترین ویژگی های یک نرم کننده خوب مطابق زیر است:

قیمت مناسب
سازگاری کامل با PVC
بی رنگ بودن
بو نداشتن
عدم فراریت
ویسکوزیته مناسب برای فرایند
سمی نبودن و تطابق برای کاربری در تماس با انسان و غذا

از نقطه نظر شیمیایی، نرم کننده ها در طبقه ای میان حلال و روان کننده های PVC قرار می گیرند. اثرات اضافه شدن پلاستی سایزرها به PVC در حین فرایند شکل دهی عبارتند از:

بهبود جریان پذیری و کاهش اصطکاک میان دستگاه شکل دهی
کاهش دمای شکل دهی
کاهش ویسکوزیته
بهبود پخش فیلر و دیگر افزودنی های موجود در فرمولاسیون

و تاثیراتی که نرم کننده ها در کالای نهایی ایجاد می کنند شامل موارد زیر است:

بهبود نرم شدگی و انعطافپذیری ( کاهش مدول و استحکام مکانیکی و از طرفی افزایش ازدیاد طول در پارگی)
بهبود ضربه پذیری و چقرمگی
بهبود خواص آنتی استاتیک
بهبود خواص سطحی و براقیت

بر اساس سختی و دیگر خواص مورد نیاز میزان، مقدار استفاده از پلاستی سایزرها تعیین می شود. این مقدار از حدود 20 phr تا بیش از 100 phr متغیر است. باید در نظر داشت چنانچه پلاستی سایزرها به مقدار کم به PVC اضافه شوند، برای مثال کمتر از 10 phr، ممکن است تاثیر معکوس داشته باشند. در حقیقت در این حالت به دلیل پر شدن فضای خالی موجود بین زنجیره های PVC و عدم نفوذ کامل نرم کننده به درون زنجیره ( به دلیل مقدار مصرف کم)، انعطاف پذیری PVC نسبت به حالت عادی کمتر نیز می شود و قطعه نهایی شکننده می شود. اما با افزایش غلظت و استفاده بیشتر از 10 phr، تاثیرات معرفی شده در بالا در قطعه نهایی ایجاد می شود.

مهمترین گروه شیمیایی نرم کننده ها، خانواده فتالات هستند و سرگروه این خانواده DOP است. اما در بخش بعدی به صورت مفصل تری خانواده های پر مصرف پلاستی سایزرها را معرفی خواهیم کرد و آن ها را در مقام مقایسه با یکدیگر بررسی می کنیم.

تافمر ، پلی الفین الاستومر ژاپنی

16 مرداد 1399/0 دیدگاه /در POE, Tafmer, مقالات/توسط علی ابراهیمی

افزایش ظرفیت واحد تولید پلی الفین الاستومرهای کمپانی معظم و بزرگ میتسویی کمیکال ( Mitsui Chemical Inc )، بهانه ای شد تا در این بخش به صورت مفصل این محصول پر مصرف و با استعداد را معرفی کنیم. Tafmer نام برند پلی الفین الاستومرهای یا همان (POE (Polyolefin Elastomer های شرکت Mitsui است. این خانواده کوپلیمرهای پایه اتیلن، پروپیلن و 1-بوتن با دیگر منومرها از جمله 1- بوتن هستند. به لطف استفاده میتسوئی از کاتالیست های متالوسنی که فناوری تولید آن ها در دست خودش است، ریزساختار این پلیمرها به خوبی کنترل می شود و با کم شدن درصد بلورینگی، ویژگی های خارق العاده ای را ایجاد می کنند که در ادامه به آن ها می پردازیم. Tafmer در نسخه های جدیدش گریدهایی را دارد که حاوی گروه های شیمیایی قطبی هستند و به کمک این ویژگی، کاربردهای جدیدی پیدا کرده اند. یکی از سایت های تولیدی Tafmer کمپانی میتسوئی کمیکال، در کشور سنگاپور قرار دارد که این روزها ظرفیت تولید آن افزایش پیدا کرده است.

Tafmer اولین با در سال 1971 میلادی پای پلی الفین ها را به دنیای الاستومرها باز کرد و متولد شد. درست 26 سال بعد میتسوئی برای اولین بار در دنیا به فناوری تولید کاتالیست های متالوسنی تولید POE ها دست یافت و در سال 2003 سایت دیگر تولید Tafmer در سنگاپور با ظرفیت 200 هزار تن راه اندازی شد.

اما به سراغ کاربردهای Tafmer که برویم باید گفت این پلیمر به دو صورت ماده اولیه و اصلاح کننده دیگر پلیمرها به کار می رود. مهمترین کاربردهای Tafmer در صنایع خودروسازی، بسته بندی، لوازم خانگی، سیم و کابل، قطعات صنعتی و کفش است. Tafmer سری DF و A برای اصلاح PE و EVA به کار می رود و کاملا با آن سازگار هستند. بهبود خواص ضربه پذیری، افزایش استحکام دوخت ضمن کاهش دمای دوخت در بسته بندی ها از جمله مزایای افزودن Tafmer به انواع PE است. هر چند این گریدها با PP نیز سازگار هستند و با اضافه شدن آن ها مقاومت ضربه PP افزایش می یابد. اما میتسوئی به صورت خاص تر Tafmer سری XM را برای اصلاح PP توسعه داده است. این گرید بر پایه پروپیلن است و کاملا با PP سازگار است. از آنجاییکه مهمترین نقطعه ضعف PP مقاومت به ضربه پایین آن است، Tafmer XM گزینه بسیار خوبی برای افزایش ضربه پذیری PP در قطعات خودرو و صنعتی حتی در دماهای منفی است. در سبد Tafmer ها، سری PN نیز وجود دارد که باز هم بر پایه پلی پروپیلن است. اما این بار میتسوئی به شفافیت نیز توجه کرده است و در واقع با اضافه شدن Tafmer PN ضمن افزایش مقاومت به ضربه PP، شفافیت قطعات تولیدی نیز تغییری نخواهد کرد. در واقع باید گفت Tafmer PN شاهکار مهندسی است. از آنجاییکه صنعت بسته بندی برای میتسوئی کمیکال اهمیت بالایی دارد، Tafmer سری BL را خاص این صنعت گسترش داده است. این Tafmer بر پایه 1- بوتن است و با اضافه شدن آن به فیلم های درب پوش های بسته بندی پایه PE و PP، آن ها را به انواع آسان باز شو (Easy Open Lid) تبدیل می کند.

از ترموپلاستیک های معمولی که بگذریم، Tafmer در دنیایی پلاستیک های مهندسی نیز حرف های بسیاری برای گفتن دارد. PA، پلی استرها و PPS (Polyphenylsulfone) کاربرد گسترده ای در تولید قطعات خودرو و صنعتی دارند. با این حال پاسخگوی ضربه پذیری لازم برای برخی قطعات نیستند و نیاز به اصلاح مقاومت به ضربه آن ها وجود دارد. در لینک زیر به صورت مفصل در مورد راه های افزایش مقاومت به ضربه PA صحبت کرده ایم. (PPD – PA Toughening اردیبهشت) Tafmer سری M در واقع الاستومرهای سازگار با پلیمرهای مهندسی هستند که برای بهبود ضربه پذیری آن ها استفاده می شوند.

دنیای پلاستیک های مقاوم در برابر آتش

12 مرداد 1399/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

همین ابتدای کار باید اعتراف کرد که پلاستیک ها با توجه به ذات هیدروکربنی خود در برابر شعله یا همان آتش، مقاومت ناچیزی دارند. این نکته کاربرد این مواد اولیه با ارزش را در برخی کاربری ها با محدودیت روبرو می سازد. تعداد محدودی از پلیمرها به خودی خود مقاومت مناسبی در برابر شعله دارند، اما در بقیه موارد بایستی به کمک افزودنی های مقاوم کننده در برابر آتش یا همان Flame Retardant ها، قطعات پلاستیکی مقاوم در برابر آتش ایجاد کرد. علاوه بر خطر آتش گیری قطعات پلیمری، سمی بودن فرآورده های حاصل از سوختن آن ها یک نگرانی جدی در برخی از کاربردهای در معرض آتش، مانند قطعات برقی و الکترونیکی، خودرو، ساختمان و … است. این بخش در ارتباط با روش های افزایش مقاومت در برابر آتش پلاستیک ها صحبت خواهد کرد.

افزودنی های مقاوم کننده در برابر آتش به دو صورت شیمیایی و فیزیکی به پلیمر پایه اضافه می شوند. در روش شیمیایی عامل ایجاد کننده مقاومت در برابر آتش، توسط واکنش های شیمیایی و در حین تولید پلیمر، به آن اضافه می شود و در روش فیزیکی این عامل از طریق اختلاط مذاب و در مراحل پس از تولید اولیه پلیمر، در فرمولاسیون پلیمر قرار می گیرد. به دلیل سهولت و امکان تولید در مقیاس کوچک، روش فیزیکی محبوب تر و پر کاربردتر است.

سه هدف اصلی از اضافه کردن افزودنی های مقاوم کننده پلاستیک ها در برابر آتش عبارتند از:

کاهش سرعت سوختن و تخریب پلیمر و خاموش شدن شعله
کاهش دود زایی در حین اشتعال
جلوگیری از ریزش بخش های سوخته و داغ

باید دقت داشت افزودنی های ایجاد کننده مقاومت در برابر شعله در کنار سایر نکاتی که باید در طراحی قطعات مورد توجه قرار بگیرند، کارا هستند. برای مثال باید طراحی هندسی قطعه به نحوی باشد که منجر به انتشار سریع شعله نشود و همچنین امکان استفاده از روش های اطفاء حریق برای قطعه مورد نظر وجود داشته باشد.

افزودنی های ایجاد کننده مقاومت در برابر شعله به کمک مکانیسم های فیزیکی و شیمیایی منجر به متوقف شدن یا کاهش نرخ سوختن پلاستیک ها می شوند. گرما می تواند منجر به وقوع واکنش های تخریبی، یا پیرولیز، در پلیمر شود. این واکنش می تواند گازهای اشتعالزا تولید کند و با افزایش غلظت آن ها و وجود اکسیژن در محیط، سوختن قطعه پلاستیکی ادامه می یابد. به منظور ایجاد مقاومت در برابر اشتعال باید از تجمع همزمان گازهای اشتعالزا، اکسیژن و حرارت جلوگیری شود و از آنجایی که حرارت و اکسیژن محیط تحت کنترل ما نیستند، بنابراین افزودنی های ایجاد کننده مقاومت در برابر آتش باید از ایجاد گازهای اشتعالزا جلوگیری کنند. کاهش تولید گازهای اشتعالزا در پلیمر و همچنین ایجاد یک لایه ذغال از طریق تخریب شیمیایی، از جمله مکانیسم های شیمیایی است که این افزودنی ها در برابر اشتعال مقاومت ایجاد می کنند. کاهش تولید گازهای اشتعالزا به کمک جذب کردن ترکیباتی صورت می گیرد که در واکنش های اشتعال شرکت می کنند و همچنین ایجاد یک لایه ذغال می تواند مانع از انتقال بیشتر حرارت و گازهای اشتعالزا شود و در نتیجه از پیشروی شعله جلوگیری کند. اما از جمله مکانیسم های فیزیکی که افزودنی های ایجاد کننده مقاومت در برابر شعله از آن ها استفاده می کنند، می توان به خنک کردن محیط اشتعال و کاهش درصد پلیمر اشاره کرد. تخریب این افزودنی ها می تواند گرماگیر باشد و در نتیجه این کار واکنش اشتعال کند می شود. از طرف دیگر با قرار گرفتن این افزودنی ها در پلیمر پایه، بخشی از پلیمر پایه که مستعد آتش گرفتن است با یک افزودنی مقاوم در برابر آتش جایگزین می شود و همین نکته می تواند حجم اشتعال را کاهش دهد.

مکانیسم های معرفی شده در بالا منجر به تجاری شدن گروه های مختلفی از افزودنی های مقاوم کننده در برابر آتش شده است که در بخش بعدی با آن ها آشنا خواهیم شد.

چه راهکارهایی برای جلوگیری از تجمع الکتریسیته ساکن در قطعات پلاستیکی وجود دارد؟

7 مرداد 1399/4 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

همه ما با پدیده الکتریسیته ساکن و تجمع آن در قطعات مختلف آشنا هستیم و تجربه تخلیه این بار الکتریکی و همچنین مشاهده تجمع گرد و غبار روی سطوحی که دچار این پدیده شده اند را، داریم. ریشه وقوع این مشکل به مقاومت الکتریکی این قطعات بر می گردد. در واقع بر اساس میزان مقاومت الکتریکی، که به ماده اولیه مورد استفاده در تولید قطعات وابسته است، هر یک از قطعات موجود در پیرامون ما در یکی از گروه های زیر قرار می گیرند:

رسانای الکتریسیته ( جریان الکتریکی را از خود عبور می دهند.)
اتلاف کننده الکتریسیته ( جریان الکتریکی را درون خود مصرف می کنند.)
آنتی استاتیک ها ( مانع از تجمع بار الکتریکی در سطح خود می شوند.)
عایق های الکتریسیته ( هیچ جریان الکتریکی را از سطح یا توده خود عبور نمی دهند.)

قطعات پلاستیکی می توانند در هر یک از چهار گروه معرفی شده قرار بگیرند. فقط باید دقت داشت که پلیمرها به خودی خود در گروه عایق های الکتریسیته قرار می گیرند، اما با اضافه کردن افزودنی های مناسب می توان به خواص الکتریکی دیگر گروه ها نیز دست یافت. این نوشتار در خصوص پلاستیک های آنتی استاتیک و افزودنی های مورد استفاده در تولید آن ها صحبت خواهد کرد.

با کشیده شدن قطعات روی یکدیگر تجمع بار الکتریکی ایجاد می شود و با وقوع این پدیده مشکلات زیر در قطعات پلاستیکی رخ می دهد:

افزایش تجمع گرد و غبار و آلودگی در سطح قطعه
وقوع خطراتی چون جرقه و آتش سوزی در مراحل حمل و نقل
وارد شدن آسیب به دیگر قطعات الکترونیکی

با اضافه شدن افزودنی های آنتی استاتیک به پلاستیک ها، مقاومت الکتریکی آن ها کاهش می یابد و بار الکتریکی آن ها تخلیه می شود. آنتی استاتیک ها افزودنی هایی با ساختار ترکیبی قطبی و غیر قطبی، مانند اسیدهای چرب، آمین های اتوکسیله شده، آلکیل فسفات و سولفون ها، هستند. دو روش برای اضافه کردن افزودنی های آنتی استاتیک به پلیمرها وجود دارد:

اختلاط افزودنی با پلاستیک در زمان تولید قطعه از طریق اختلاط مذاب
تولید پوشش آنتی استاتیک و پوشش دادن آن روی سطح پلاستیک

در روش اول پس از مدت زمان معینی افزودنی های آنتی استاتیک به سطح قطعه مورد نظر مهاجرت می کنند ( آنتی استاتیک های موقت) و مانع از تجمع الکتریسیته ساکن می شوند. در نوع دیگری از این گروه، به کمک ایجاد ساختارهای شبکه ای در پلیمر و بدون نیاز به مهاجرت افزودنی، خاصیت آنتی استاتیک دائمی در قطعه ایجاد می شود ( آنتی استاتیک های دائمی). بر اساس مدت زمان کاربری قطعه، سرعت مهاجرت افزودنی تعیین می شود و افزودنی های آنتی استاتیک موقت یا دائمی مورد استفاده قرار می گیرند. اما در روش دوم که هزینه تولید بالاتری نیز دارد، به محض اعمال پوشش حاوی افزودنی، خاصیت آنتی استاتیک در قطعه مورد نظر ایجاد می شود. در واقع در این روش افزودنی های آنتی استاتیک در بستر حلالی قرار می گیرند و به کمک روش های معمول پوشش دهی ( مانند پوشش دهی با غلتک، اسپری، غوطه وری و …)، روی سطح پلاستیک اعمال می شوند. این گروه برای کاربری هایی که نیاز به شفافیت دارند، یا افزودنی آنتی استاتیک مناسب برای اختلاط با پلیمر پایه وجود ندارد، مورد استفاده قرار می گیرند. مزیت دیگر این گروه قابلیت شارژ مجدد آن ها و پوشش دهی مجدد قطعه مورد نظر است.