نوشته‌ها

روان کننده PVC

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

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.

روان کننده PVC

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

یکی از مهمترین افزودنی های مورد استفاده در فرمولاسیون محصولات مختلف PVC، خانواده روان کننده ها یا همان لوبریکنت ها هستند. نام دیگر این خانواده، البته به اشتباه، وکس نیز می باشد. می توان گفت هیچ کاربری برای PVC نمی توان متصور شد که به لوبریکنت نیازی نداشته باشد. در برخی اوقات لوبریکنت ها به صورت ترکیب شده با استابلایزر و به اصطلاح، One pack، به کار می روند و در دیگر موارد به صورت جداگانه به فرمولاسیون اضافه می شوند. با توجه اهمیت انتخاب لوبریکنت مناسب و همچنین متنوع بودن ساختار این گروه از افزودنی های PVC، در سلسله مقالاتی با لوبریکنت ها آشنا خواهیم شد.

مهمترین مزایای استفاده از لوبریکنت ها در کامپاندهای PVC عبارتند از:

  • افزایش محدوده دمایی فرایند شکل دهی
  • بهبود فرایند ذوب و ژل شدن PVC
  • بهبود خواص فیزیکی – مکانیکی محصولات تولیدی
  • بهبود رفتار چسبندگی به دیواره اکسترودر
  • بهبود جدا شدن از قالب
  • کاهش گشتاور و تنش برشی لازم برای اختلاط اجزا
  • کاهش فشار عملیاتی در فرایند شکل دهی
  • کاهش ویسکوزیته مذاب
  • بهبود یکنواختی و اختلاط اجزا
  • بهبود کیفیت سطح قطعات تولیدی، مانند براقیت
  • کاهش رسوب افزودنی ها و مشکلات رهایش آن ها (Plate out)
  • بهبود پایداری ابعادی قطعات و تورم دای
  • بهبود آب رفتگی و یکنواخت تر شدن آن

همانطور که از لیست بالا بر می آید مشخص است که لوبریکنت ها با اضافه شدن مقدار بسیار کمی به فرمولاسیون مورد نظر، اثرات بسیار مهمی می توانند ایجاد کنند و در حقیقت در مقایسه با دیگر افزودنی ها می توان گفت اثر پروانه ای دارند. به همین دلیل انتخاب مجموعه لوبریکنت ها بسیار مهم است.

همانطور در ابتدا گفته شد در برخی موارد به خانواده لوبریکنت ها به اشتباه وکس نیز اطلاق می شود. اما باید گفت وکس ها خانواده محدودی از لوبریکنت ها هستند و دارای ویژگی های زیر و متمایز با لوبریکنت ها می باشند:

  • در دمای پایین، برای مثال ۲۰°C قابلیت شکل دهی دارند.
  • شکننده و جامد هستند.
  • ساختار بلورین دارند.
  • کدر یا شفاف هستند، اما درخشنده نیستند.
  • ویسکوزیته بسیار کمی دارند.

روان کننده PVC

خانواده لوبریکنت ها بسیار بسیار متنوع است و تقریبا می توان گفت هیچ لوبریکنتی را نمی توان یافت که به صورت خالص و از یک پایه شیمیایی و مشابه با نوع دیگر باشد. برای مثال اکثر لوبریکنت ها از منابع طبیعی مانند چربی ها و روغن ها به دست می آیند. بنابراین ساختار آن ها به شدت به منبع استخراج بر می گردد. همچنین در مورد وکس های پلی اتیلن که گروهی از لوبریکنت ها هستند، وزن مولکولی و توزیع آن ها در گونه های مختلف متفاوت است و کمتر می توان دو وکس مشابه پیدا کرد.

مهمترین گروه های روان کننده ها به لحاظ ساختار شیمیایی عبارتند از:

  • الکل های چرب (Fatty alcohols)، مانند Stearyl alcohol
  • اسید استرها (Dicarboxylic acid ester)، مانند Distearyl phthalate
  • اسیدهای چرب (Fatty acid)، مانند اسید استئاریک و Montanic acid
  • اسید – آمیدها، مانند EBS (Ethylene Bis Stearamide)
  • صابون های فلزی، مانند کلسیم استئارات، زینک استئارات، منیزیم استئارات
  • استرها مانند Pentaerythritol adipate stearate
  • وکس های پلی اتیلن اکسیده شده (Oxidized PE wax)
  • وکس های پلی اتیلن (PE wax)
  • پارافین وکس ها (Paraffin wax)

در بخش های بعدی با هریک از گروه ها بیشتر آشنا خواهیم شد.