بررسی کمک فرآیند پی وی سی

14 اسفند 1399 ساعت 10:44

برخی افزودنی های مورد استفاده در پی وی سی ماهیت پلیمری دارند. اصلاح کننده های پلیمری از این نوع افزودنی ها هستند. به طور کلی اصلاح کننده پلیمر مورد استفاده در فرمولاسیون پی وی سی به دو دسته کمک فرآیند و اصلاح کننده‌های ضربه تقسیم می‌شوند. تفاوت عمده این دو افزودنی در ماهیت پلیمر و همچنین دوز مصرف آنها در پی وی سی می‌باشد. در این مقاله به بررسی کمک فرآیند پی وی سی پرداخته می‌شود.

 

 

کمک فرآیند pvc سبب بهبود فرآیند پذیری کامپاند پی وی سی می‌شود ولی اثر اساسی بر روی خواص محصول نهایی ندارد، درحالی هدف اصلی استفاده از اصلاح کننده ضربه pvc  بهبود مقاومت ضربه در محصول نهایی می‌باشد. البته این تعریف بسیاری کلی می‌باشد چرا که برخی از اصلاح کننده‌های ضربه نیز بر روی فرآیند پذیری تاثیر میگذارند.(هر چند ممکن است اثر خود را در دمایی متفاوت اعمال کنند.)

انواع کمک فرآیندهای مورد استفاده به شرح ذیل می‌باشند.

 

کمک فرآیند اکریلات و متاکریلات

کمک فرآیند کو پلیمر استایرن/متاکریلات

کمک فرآیند اکریلونتیریل/بوتادی ان/استایرن یا ABS

کمک فرآیند استایرن/اکریلونیتریل یا SAN

کمک فرآیند پلی  الفا-متیل استایرن یا PAMS

 

کمک فرآیندها به طور معمول در فرمولاسیون پی وی سی سخت استفاده می‌شوند، دوز مصرف این افزودنی ها در PVC  حدود ۱ تا ۶ phr  می‌باشد.

از جمله پارمترهای فرآیندی که تحت تاثیر حضور کمک فرآیند قرار می‌گیرند می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

۱-رفتار ژل شدن وکمک به بهبود فیوژن و ایجاد آن در دمای پایین تر ( روان کننده‌ها سبب افزایش زمان فیوژن می‌شود ولی کاهش فشار ترک و فشار برگشتی می‌شوند.)

۲-ویکسوزیته مذاب (در بعضی موارد سبب افزایش ویسکوزیته مذاب می‌شود.( به جز کمک فرآیند PAMS  که سبب کاهش ویسکوزیته می‌شود و کمک فرآیند اکریلیک که اثر چندانی ندارد.)

۳-یکنواختی مذاب (سبب پیوستگی و استحکام مذاب پی وی سی می‌شود.)

۴-جریان پذیر در اکسترودر و قالب

۵-استحکام مذاب (سبب کاهش مدول مذاب- تورم دای-و کاهش تمایل به شکست مذاب)

۶-الاستیسیته مذاب

۷-تورم دای

۸-دانسیته فوم در مورد استفاده کمک فرآیند در فوم پی وی سی

۹-شیرینکیج

۱۰-افزایش فشار ترک هنگام فیوژن در اکستروژن و کامپاندینگ-مذاب

 

نکته: مورد ۱ و ۶ حساس به حضور و نوع روان کننده مورد استفاده در فرمولاسیون پی وی سی هستند.

 

اثر کمک فرآیند در خواص محصول نهایی پی وی سی

کمک فرآیندها از جمله کمک فرآیندهای اکریلیک سبب بهبود خواص مختلفی در پی وی سی از جمله موارد ذیل می‌شوند.

۱-بهبود سطح محصول و براقیت پی وی سی

۲-پایداری رنگ بهتر

۳-بهبود شفافیت محصول

۴-در بعضی موارد سبب بهبود استحکام ضربه pvc  نیز می‌شوند.

 

کمک فرآیند در پی وی سی نرم و نیمه سخت:

اگر چه کمک فرآیند بیشتر در پی وی سی نرم استفاده می‌شود. اما استفاده برخی گریدهای کمک فرآیند در محصولات پی وی سی نیمه سخت و نرم می تواند سبب بهبود قابل توجه نرخ فیوزن و همچنین استحکام مذاب می‌شودبه طور مثال استفاده از کمک فرآیند/روان کننده هایی از جمله  Aery/oid K175 به جای روان کننده‌هی معمولی سبب جلوگیری از plate-out  در فرآیند نیز می‌شود.

 

وزن مولکولی کمک فرآیند PAMS  نسبت به سایر کمک فرآیندهای PVC  پایین است در نتیجه به جهت فراریت این ماده از کاربرد آن در فرآیندهایی که در دمای بالا انجام می‌شود اجتناب می‌شود.

 

استفاده از اصلاح کننده‌های پلیمر در دوز بالا:

استفاده از کمک فرآیند در دوز بالا ( به طور مثال کمک فرآیند SAN) می‌تواند سبب بهبود دمای اعوجاج حرارتی-افزایش دمای Vicat و کاهش انبساط حرارتی خطی ( اگر چه ممکن است استحکام ضربه کاهش یابد که نیاز به اصلاح کننده‌های ضربه می‌باشد.)

این ویژگی برای محصولاتی بخصوص ظروف غذایی که ماده غذایی داغ در آنها پر می‌شود و برخی لوله ها و قطعات تزریقی – اتصالات – و پروفیل های اکسترودرشده پی وی سی اهمیت بالایی دارد.

کمک فرآیند در پی وی سی سخت

 

کمک فرآیندهای بر پایه متیل متاکریلات از پر کاربرد انواع کمک فرآیند در پی وی سی سخت هستند.این نوع پلیمرها طی فرآیند پلیمریزاسیون امولوسیونی یا سوسپانسیونی حاصل شده و انواع مختلف آکریلات و همچنین استایرن را می‌توان طی این فرآیند با متیل متاکریلات کوپلیمر کرد.

 

تقسیم بندی انواع کمک فرآیند بر پایه  متیل متاکریلات

کمک فرآیند متیل متاکریلات بر اساس طول زنجیره پلیمری تقسیم بندی می‌کنند. طول زنجیره از این جهت اهمیت دارد که در میزان جریان پذیری پلی متیل متاکریلات را مشخص می‌کند. از این نظر این کمک فرآیند را به سه گروه اصلی تقسیم می‌کنند.

۱- کمک فرآیند با وزن مولکولی پایین (طول زنجیره پلیمر کوتاه است.)

۲-کمک فرآیند با وزن مولکولی متوسط (طول زنجیره پلیمر متوسط است.)

۳-کمک فرآیند با وزن مولکولی بالا (طول زنجیره پلیمر بلند است.)

 

تاثیر کمک فرآیند به روی پی وی سی در فرآیند را می‌توان از جنبه ‌های مختلف بررسی کرد، در این بین تاثیر کمک فرآیند در جریان پذیر و رفتار ژل شدن پی وی سی دو خاصیت مهمی است که تحت تاثیر حضور کمک فرآیند می‌باشد. اثر کمک فرآیند بر جریان پذیری بیشتر تحت تاثیر طول زنجیره پلیمری آن می‌باشد این در حالی است که اثر کمک فرآیند بر رفتار ژل شدن بیشتر تحت تاثیر دوز مصرف آن است تا طول زنجیره پلیمری!

 

در ادامه به بررسی نحوه عملکرد و عواملی که تحت تاثیر کمک فرآیند قرار میگرند پرداخته می‌شود.

 

بررسی تاثیر کمک فرآیند بر چسبندگی پی وی سی به دیواره دستگاه!

پی وی سی یک پلیمر دیواره سرنده یا wall-slipping به بیان ساده تر تمایل کمتری به چسبیدن به دیواره دستگاه دارد این عامل باعث می‌شود تا حرارت کمتری به آن برسد و زمان پخت زیاد شود. این درحالی است که کمک فرآیندهایی مانند پلی متیل متاکریلات دیواره چسبنده یا wall-adhering هستند. از طرفی این کمک فرآیند سازگاری بالایی با پی وی سی داشته و در واقع در آن محلول است و در نتیجه این کمک فرآیند با پی وی سی مخلوط می‌شود تمایل پی وی سی را برای چسبیدن به دیواره بیشتر می‌کند.

 

اثر دما انتقال شیشه کمک فرآیند

یکی از عوامل دیگر در اثرگذاری میزان تاثیر کمک فرآیند بر خواص پی وی سی دما انتقال شیشه ای یا Tg  می‌باشد. در واقع کمک فرآیندهایی با دما انتقال شیشه ای پایین تر امکان درهم آمیختگی با پی وی سی در دما پایین تری را دارند در نتیجه انتقال انرژی به پی وی سی در زود تر انجام خواهد شد.

 

کمک به بهبود تنش برشی

معمولا طول زنجیره کمک فرآیند پلیمری ۲۰ تا ۳۵ برابر زنجیره پی وی سی می‌باشد. بالا بودن طول زنجیره در کمک فرآیند سبب افزایش اصطکاک داخلی می‌شود. به بیان ساده تر با افزایش طول زنجیره پلی متیل متاکریلات (PMMA) در هم تنیدگی پی وی سی و پلی متیل متاکریلات افزایش یافته و در نتیجه سبب ایجاد تنش برشی می‌شود.

 

تاثیر در ژل شدن پی وی سی

به طور کلی کمک فرآیندها افزودنی مناسبی برای تاثیر بر روی رفتار ژل شدن پی وی سی در فرآیند اختلاط خشک یا dry blend بدون اثر بر روی گشتاور می‌باشد.

 

تاثیر بر روی ویکسوزیته مذاب

ویکسوزیته مذاب پلیمر تحت تاثیر هر دو فاکتور دوز مصرف و طول زنجیره پلیمری می‌باشد.

 

الاستیسته مذاب

خواص الاستیسته مذاب با افزایش وزن مولکولی کمک فرآیند به شکل چشم گیری افزایش خواهد یافت.

 

اثر کمک فرآیند بر روی تورم دای

افزایش وزن مولکولی کمک فرآیند و همچنین دوز مصرف آن هر دو در افزایش تورم دای موثر خواهند بود. اگر تورم دای شدید باشد، محصول اکسترود شده هنگام ورود به کالیبراتور با مشکل رو به رو خواهد شد. اگر چه این مشکل ممکن است با افزایش سرعت کشنده تا حدی بر طرف شود اما این موضوع سبب افزایش اوریتنده شدن زنجیره مذاب می‌شود که خود سبب افزایش مقاومت ضربه ولی در مقابل افزایش شیرینکیج خواهد شد.

 

 

در شکل زیر اثر کمک فرآیند پی وی سی در خواص پی وی سی نشان داده شده است.

تاثیر کمک فرآیند در استحکام کششی-processing aid

استفاده از کمک فرآیند در انواع مختلف روش تولید پی وی سی

کمک فرآیند در اکستروژن پی وی سی

استفاده از این افزودنی در فرآیند اکستروژن سبب جریان بهتر مواد در قیف، جریان مذاب بهتر، یکنواختی مذاب، کاهش درجه حرارت فرآیند، افزایش بازدهی، سطح اکسترودر صاف و براق و افزایش استحکام مکانیکی محصول نهایی می‌شود. همچنین در اکستروژن پی وی سی کمک فرآیند اثر متوسطی بر روی تورم دای خواهد داشت در نتیجه باید از کمک فرآیند با وزن مولکولی مناسب استفاده شود. معمولا از کمک فرآیند با طول زنجیره متوسط در این فرآیند استفاده می‌شود.

 

کاربرد کمک فرآیند در فوم پی وی سی

استفاده از کمک فرآیند با طول زنجیر بالا در PVC  فومیزه از جمله پروفیل، ورق و لوله  سبب کاهش اندازه و افزایش پایداری ساختار سلولی فوم می‌شود. این اثر در واقع سبب کاهش دانسیته فوم می‌شود. جهت پایداری حباب در فوم پی وی سی معمولا از کمک فرآیند با طول زنجیره بالا استفاده می‌شود.

 

کمک فرآیند در فرآیند کلندرینگ پی وی سی

استفاده از کمک فرآیند در فرآیند کلندرینگ پی وی سی سبب جریان پذیری بهتر مذاب پی وی سی در ناحیه نیپ بین رول‌ها می‌شود و در نتیجه یکنواختی بهتر فیلم یا ورق را به دنبال خواهد داشت. از طرفی بهبود استحکام مذاب امکان تولید محصول با سرعت بالاتری را به دنبال خواهد داشت. بدین منظور از کمک فرآیندهایی با طول زنجیر کوتاه یا متوسط استفاده می‌شود.

نکته: در صورتي كه شفافيت در محصول مورد نظر نباشد، كوپليمرها استايرن/متاكريلات به كار مي روند. 

 

کمک فرآیند در تزریق پی وی سی

کمک فرآیند در تزریق پی وی سی سبب جریان مذاب بهتر، همگنی مذاب بهتر، افزایش سرعت تزریق سطح هموار و صاف در محصول، استحکام مکانیکی بهتر محصول همچنین امکان استفاده پی وی سی با  شاخص k  بالاتر را فراهم می کند. به طور کلی در فرآیند تزریق پی وی سی، ژل شدن سریع و ویسکوزیته مذاب پایین نیاز است همچنین الاستیسته مذاب بهینه جهت جلوگیری از ایجاد ترک های ریز مورد نیاز است. موارد ذکر شده می‌تواند تحت تاثیر کمک فرآیند قرار گیرد. معمولا از کمک فرآیند با طول زنجیره کوتاه در این فرآیند استفاده می‌شود.

 

کمک فرآیند در قالبگیری دمشی

تاثیرکمک فرآیند در این نوع فرآیند تولید مشابه فرآیند اکستروژن است .همچنین  استفاده از کمک فرآیند در اکستروژن دمشی بهبود جریان پذیری را در قالب به دنبال خواهد داشت. همچنین استحکام مذاب بالاتر کشش روده در اثر وزن آن را کاهش خواهد دارد. همچنین ضخامت روده یا parison  یکنواخت تر خواهد بود. در این مورد بیشتر از کمک فرآیندهایی با وزن مولکولی متوسط استفاده می‌شود.

 

کمک فرآیند در فرآیند ترموفرمینگ

در فرآیند کلندرینگ پی وی سی استفاده از کمک فرآیند سبب جلوگیری از ترک های ناخواسته می‌شود. همچنین امکان افزایش عمق قطعه را فراهم کرده و سبب یکنواخت شدن دیواره قطعه می‌شود. در این مورد بیشتر از کمک فرآیند با طول زنجیر کوتاه یا متوسط استفاده می‌شود.

 

تهیه و تنظیم: سایت پلینو

ثبت نظر


( نظر خود را درباره این مقاله ثبت نمایید )