وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 1
  • بازدید امروز: 2,151
  • بازدید ماه: 70,604
  • بازدید سال: 370,792
  • کل بازدیدکنند‌گان: 139,239
قیمت روز

استرها

کمک‌فرآیندها Processing Aids

در زمینه پلاستیک‌های گرمانرم، روان‌کننده‌ها در نقش کمک فرآیند عمل می‌کنند. رزین‌های گرما نرم در دماهای بالا فرآیند می‌شوند. با این حال ویسکوزیته مذاب اغلب به اندازه‌ای نیست که اجازه فرآیند کردن آسان را بدهد بنابراین کمک فرآیند (روان‌کننده‌ها) افزوده می‌شوند.

روان‌کننده‌ها می‌توانند فعال باشند. آن‌ها همچنین می‌توانند ویسکوزیته مذاب پلیمری را کاهش داده یا کاهش اصطکاک ناهمگن پلیمر با سطح ثابت یا در حالت حرکت تجهیزات فرآیندی را باعث شود.

یک روان‌کننده سطح رزین نهایی تولید شده را نرم می‌کند بنابراین توانایی فرآیندپذیری آن بهتر خواهد شد. هر دو روان‌کننده داخلی و خارجی می‌توانند استفاده شوند .

روان‌کننده داخلی در داخل پلیمر اقامت دارد تا ویسکوزیته رزین را کاهش دهد. بدین وسیله خاصیت جریان‌پذیری آن بهبود می‌یابد.

روان‌کننده خارجی فشار اکستروژن که بین سطح مذاب پلیمری و سطح فلزی تجهیزات اکسترودر است را کاهش می‌دهد.

پروفایل جریان پلیمر بدون روان‌کننده و همراه با روان‌کننده در شکل زیر نشان داده شده است.

Untitled

اثر روان کننده بر پروفایل سرعت مذاب

شکل سمت چپ مربوط به مذاب پلیمر بدون روان‌کننده، شکل وسط مربوط به مذاب پلیمر همراه با روان‌کننده داخلی و مربوط به مذاب پلیمر همراه با روان‌کننده خارجی است.

روانکننده

از دیدگاه شیمی روان‌کننده‌ها اصولاً واکس‌ها یا چربی‌ها فرض می‌شوند. این مفهوم را می‌رساند که زنجیره اصلی کربن در محدوده ۱۰ تا ۷۰ اتم کربن متداول است. انواع روان‌کننده‌ها در زیر خلاصه شده است :

-الکل‌ها

-صابون فلزات

-آمیدها

-استرها

-واکس پارافین

-واکس پلی‌اتیلن

عمل‌کرد روان‌کننده‌های افزوده شده به پلیمرها متفاوت بوده و باعث می‌شود تا آن‌ها را به سه تنوع اصلی تقسیم‌بندی کنند:

  • موادی که باعث کاهش اصطکاک مواد قالب‌گیری با دیگر محصولات تمام شده می‌شوند. نمونه این مواد عبارتند از گرافیت و سولفید روی مولیبدن که به میزان ۱% تا ۲%، در نایلون‌ها و دیگر ترموپلاستیک‌های دارای کاربرد چرخ‌دنده و یاتاقان، اضافه می‌شوند.
  • روان‌کننده‌های بیرونی: این مواد حین فرآیند از آمیزه پلیمری خارج شده و در سطح مشترک پلیمر مذاب و سطوح فلزی دستگاه‌های فرآیندی که با آن‌ها در تماس هستند، قرار گرفته فیلمی نازک ایجاد می‌کنند که مانع از چسبندگی آمیزه پلاستیکی با دستگاه‌ و در پلیمر متفاوت باشد. این مواد، عمدتاً قطبی بوده و با توجه به نوع پلیمر مورد استفاده و دمای فرآیند انتخاب می‌شوند. برخی روان‌کننده های بیرونی در مورد pvc عبارتند از: اسید استئاریک و نمک‌های استئارات (کلسیم، سرب، کادمیم و باریم)، پارافین، واکس، پلی‌اتیلن سبک و برخی استرها نظیر اتیل پالمیتات.
  • روان‌کننده‌های درونی: این روان‌کننده‌ها، موادی سبک هستند که جریان پلیمر در حالت مذاب را افزایش داده و بر خلاف نرم‌سازها، تأثیری ناچیز بر خواص حالت جامد پلیمر دارند. مثلاً در مورد PVC می‌توان با واکس‌های آمینی، مشتقات استری واکس مونتان، گلیسیریل استرها و استرهای زنجیر بلند اشاره کرد. این مواد عموماً از پارامتر انحلال‌پذیری مشابه با پلیمر پایه برخوردارند اما در دمای فرآیند، ویسکوزیته‌ای به مرتب کم‌تر دارند.

مهم‌ترین تأمین‌کنندگان این مواد در جدول زیر معرفی شده‌اند.

Untitled

بهبود دهنده‌های سطح

این دسته از آمیزه‌ها جزء کمک فرآیندهای پلیمری محسوب می‌شوند. همانند روان‌کننده‌ها، عامل لغزش و… در تولید پلیمرهای اکسترودر شده نقص‌های سطحی همواره وجود دارد از قبیل پوست پرتقالی شدن و شکست مذاب که همه این موارد به طور خاص به رئولوژی مذاب پلیمری برمی‌گردد.

شکست مذاب یک پدیده جریانی است که برای جریان مذاب پلیمری در سراسر دای رخ می‌دهد. این پدیده از دهانه دای شروع می شود به صورت بی‌نظمی‌های زمخت روی شکل سطح دیده می‌شود.

Untitled

پدیده شکست مذاب در فرایند اکستروژن

نرخ تنش برشی روی سطح مذاب پلیمری بسیار بالاست که باعث شکستن سطح مذاب پلیمری می‌شود. همچنین باعث لغزش سطح مذاب نسبت به توده مذاب پلیمری می‌شود.

به طور کلی سطح مذاب نمی‌تواند به اندازه کافی سریع جریان‌‌ بیابد چرا که با تنش زیادی مواجه است. این امر باعث گرادیان سرعت نسبت به توده مذاب می‌شود و نهایتاً شکست مذاب رخ خواهد داد.

این بی‌نظمی‌ها روی شکل سطح ناخواسته و نامطلوب است. برای مثال در فرآیند تولید فیلم دمشی شاهد الگوی غیر جذابی از بی‌نظمی‌ها و زخمتی روی سطح هستیم.

با توجه با پدیده‌هایی که در بالا بررسی شد کمک فرآیندها به پلیمر اضافه می‌شوند و به سطح مذاب مهاجرت می‌کند. باعث روان‌کنندگی، افزایش خروجی اکسترودر و کاهش شکست مذاب می‌شود.

کمک فرآیند اصطلاحی است که به برخی موارد اشاره می‌شود که به منظور بهبود فرآیندپذیری و مدیریت وزن مولکولی بالا به کار می‌روند. مزایای آن عمدتاً در مرحله ذوب شدن پلیمر است. دو گروه اصلی کمک فرآیندها روان کننده‌ها و فلوروپلیمرها هستند. هرکدام تأثیر مشخصی بر روی مذاب پلیمری دارند. روان‌کننده‌ها در فرآیند پلیمرها برای کاهش ویسکوزیته مذاب یا جلوگیری از چسبندگی پلیمر به سطوح فلزی استفاده می‌شوند. روان‌کننده‌های داخلی بین مولکولی عمل می‌کنند و لغزش زنجیرهای پلیمری را آسان‌تر می‌کنند. کاهش ویسکوزیته سبب بهبود جریان پلیمر می‌شود. روان‌کننده‌های مورد استفاده شامل صابون‌های فلزی، واکس‌های هیدروکربنی، پلی‌اتیلن، واکس پلی‌آمید، اسیدهای چرب، الکل‌ها و استرها هستند. کمک فرآیندهای مبتنی بر فلوروپلیمر بیش‌تر کوپلیمرهای وینیلیدین فلوراید و هگزا فلوروپروپیلن هستند. این مواد تحت عنوان فلورو الاستومر شناخته می‌شوند حتی اگر کراسلینک نشده باشند. بنابراین خواص الاستومری ندارند. بارزترین اثر این کمک فرآیندها حذف شکست مذاب در حین اکستروژن پلیمرها است.

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com

عوامل لغزش و ضد لغزش Slip Agents/AntiSlip Agents

ترکیبات لغزش مسئول کاهش قابل توجه ضریب اصطکاک سطح یک پلیمر هستند. علاوه بر تأمین روان‌کننده برای سطح فیلم، از آن‌ها برای تقویت پلیمر با خواص ضد استاتیکی، امکان آزاد سازی بهتر قالب، کاهش ویسکوزیته مذاب و خاصیت ضد چسبندگی نیز استفاده می شود. برخی از ترکیبات لغزنده‌ای که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند، آمیدهای اسید چرب (اروکامید اولیه و اولآمید ( primary erucamideوoleamide ))، استرهای اسید چرب، استئارات‌های فلزی (به عنوان مثال، استئارات روی) و واکس‌ها هستند.

عوامل لغزش در فیلم‌ها و ورق‌های پلاستیکی جهت فراهم کردن روان‌کاری سطحی در حین و بلافاصله پس از فرآیند استفاده می‌شود. این مواد سازگاری محدودی دارند و به سطح مهاجرت می‌کنند. این مواد پوششی را فراهم می‌کنند که باعث کاهش ضریب اصطکاک می‌شود. عوامل لغزش باعث کاهش چسبندگی پلاستیک‌ها به خود شده و فرآیند بسته بندی پر سرعت را تسهیل می‌کند. این مواد همچنین می‌توانند خواص ضد الکتریسته ساکن و انعطاف‌پذیری کم را بهبود ببخشند و به عنوان رهاساز قالب عمل کنند. عوامل لغزش معمولاً استرهای اسید چرب اصلاح شده اند و به میزان ۱ تا ۳ قسمت به ازای ۱۰۰ قسمت پلیمر (Phr) استفاده می‌شود.

اسیدها

A

اسید استئاریک به خصوص در بسیاری از کاربردهای PVC به طور مکرر به عنوان روان‌کننده خارجی استفاده می‌شود.

می‌توان آن را به عنوان یک عامل مشترک مشاهده کرد، که در همکاری با سایر افزودنی‌های ضد لغزش و ضد انسداد، به یک اثر نهایی کمک می کند و غلظت مورد نیاز سایر مواد افزودنی را کاهش می‌دهد.

استرها

b

انواع عمومی

آمیدهای اسید چرب

C

این فرآیند از تابش مایکروویو به عنوان عنصر گرم کننده برای واکنش بین اسیدهای چرب و آمونیاک گازی آزاد شده توسط اوره در حضور یک کاتالیزور لوئیس در فشار جو و دمای بالا استفاده می کند.

واکس طبیعی و جای‌گزین‌هایش

D

نمک‌ها

E

پلیمرها

Untitled

سایر

f

بخش قبلی نشان داد که عمل‌کرد اصلی افزودنی لغزش، کاهش ضریب اصطکاک است.

همچنین، گروه شیمیایی آمیدهای چرب که در بخش قبلی به طور مختصر در مورد آن بحث شد، متشکل از محبوب‌ترین مواد افزودنی لغزش است که توسط صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مکانیسم عمل‌کرد آن‌ها قابل درک است.

شکل‌های زیر مهم‌ترین جنبه‌های این ساز و کار را نشان می دهند.

Untitled

توزیع عامل لغزش

شکل بالا نشان می‌دهد که هنگامی که یک عامل لغزنده با مذاب پلیمر مخلوط می‌شود، به مناطق آمورف پلیمری که در آن قرار دارد جذب می‌شود تا زمانی که مواد پلیمری به شکل مذاب درآید. با خنک شدن ، افزودنی لغزشی به دلیل انرژی متفاوت سطح، ناسازگار می‌شود و مهاجرت خود را به سطح مواد آغاز می‌کند. سرعت انتقال به تفاوت بین انرژی سطح پلیمر و مواد افزودنی بستگی دارد (هرچه اختلاف بیش‌تر باشد، سرعت انتقال نیز سریع‌تر است). ابتدا یک لایه در سطح پلیمر تشکیل می شود، به دنبال آن رسوب لایه‌های بعدی با رسیدن مولکول‌های جدید ماده ضد لغزش به سطح، تشکیل می‌شود.

Untitled

شکل بالا نشان می‌دهد که آرایش مولکول‌ها در سطح بی‌نظم نیست اما ساختاری دارد که از تمایل دو سگمنت حاصل می‌شود که عامل لغزش را دربردارد. آمیدهای چرب که توسط این ساز و کار دو جزء ساختاری دارد، تشریح می‌شود. یک گروه آمیدی و یک زنجیر هیدروکربنی. زنجیر هیدروکربن تمایل زیادی به پلی‌اتیلن دارد که خواص خیلی مشابه دارد، و به این دلیل زنجیره‌های هیدروکربن در لایه اول در پلیمر با گروه‌های آمیدی‌شان که رویه مقابل هوا را تشکیل می‌دهند، قرار می‌گیرند.

زمانی که مولکول‌های عامل لغزش به سطح می‌رسند، لایه دوم رو تشکیل می‌دهند. مولکول‌های لایه دوم خودشان را با گروه‌های آمیدی رو به یکدیگر آرایش می‌دهند. این امر کاملاً طبیعی است، با توجه با این که گروه‌های عاملی مشابه تمایل به یک‌دیگر دارند مخصوصاً به این دلیل که آن‌ها  هر دو گروه اکسیژن و هیدروژن را دارند که به راحتی پیوند هیدروژنی ضعیف ایجاد می‌کنند.

نمودار بالا نشان می‌دهد که تا شروع به تشکیل یک لایه دوتایی، ضریب اصطکاک کاهش نمی یابد. فهم این مطلب آسان است، این را در نظر بگیرید که پیوندهای ضعیف به راحتی شکسته می‌شوند (به انرژی قابل توجهی برای شکستن آن‌ها نیاز نیست) و سطح فیلم‌ها لایه‌های روان‌کننده‌ای دارند که به راحتی روی هم سُر می‌خورند و این امر منجر به ارائه خواص لغزشی می‌شود که از این مواد انتظار داریم.

علاقه‌مندی بیش‌تر به ساز و کار به اطلاعات در مورد وضعیت عامل لغزش تراوش شده در حین عملیات تولید و فرآورش دارد که در آن فیلم‌ها با یاتاقان‌های راهنما و غلتک‌های فلزی بسیار تماس دارند که می‌توانند بر روی توزیع عامل لغزش روی سطح تأثیر بگذارند.

Untitled

سازوکار بازپرسازی پوشش در حین تماس سطح فیلم پلیمری با اجزای مکانیکی خط تولید

 

این سازوکار پیشنهادی در شکل بالا نشان داده شده است. تماس فیلم با دستگاه قسمتی از عامل لغزش را از سطح فیلم حذف می­ کند اما تجمع عامل لغزش بر روی سطح قطعات فلزی در نهایت منجر به انتقال عامل لغزش به سطح فیلم می شود و از بین رفتن عامل لغزش به تدریج کاهش می­ یابد. فیلم­ ها در حین تولید و انبارداری تحت فشارهای پیچ در پیچ قرار می ­گیرند. تأثیر فشار بر مهاجرت عامل لغزش یکی از عناصر اصلی سازوکار عمل‌کرد آن است. نتایج مطالعات در این زمینه هنوز قطعی نیست. مشاهده شده است که زمانی که فشارهای زیادی بر روی یک فیلم اعمال شود، مقدار عامل لغزنده موجود در سطح کاهش می یابد. اگر فیلم­ ها روی هم انباشته می ­شدند و به فیلم­ ها فشار وارد می­ شد، مقدار عامل لغزش روی سطح فیلم­ها در مقایسه با سطح فیلم­ های جدا از هم افزایش می­ یافت. هم­چنین مشخص شده است که در مقایسه با سطوح مشترک فیلم/هوا و فیلم/تفلون، ترجیحاً به سطح مشترک فیلم/ فیلم مهاجرت می ­کند. این مطابق با مشاهدات صورت گرفته روی فیلم­های انباشته بر روی هم و تکی است اما هنوز هم توضیح اینکه چرا با افزایش فشار عامل لغزش کم‌تری به سطح مهاجرت می­کند دشوار است. به نظر می رسد یک فشار بحرانی وجود دارد که در فشارهای بیشتر از آن نفوذ عامل لغزش کاهش می­ یابد. در زیر این فشار بحرانی، فشار هیچ تأثیری بر فرآیند نفوذ را نشان نداده است. اختلاط مواد افزودنی منجر به توزیع یکنواخت آن در بالک ماده می­ شود اما ممکن است ماده افزودنی به طور مؤثری به سطح مهاجرت کند و در نتیجه توزیع یکنواختی در سطح فیلم ایجاد شود.

نرخ مهاجرت یک عامل اساسی است و به موارد متعددی از جمله ساختار شیمیایی ربط دارد. با طیف سنجی XPS مشخص شد که غلظت سطحی اولئامید به مدت ۳۰ روز افزایش یافت تا ثابت شد. در همین بازه­ زمانی، غلظت استئارامید در سطح ۳ برابر کم‌تر از اولئامید بود. اولئامید به دلیل وجود پیوندهای دوگانه در ساختار خود، تحت اکسیداسیون سطح قرار می ­گیرد. لازم به ذکر است که سازوکار فوق مبتنی بر مطالعات آمیدهای اسید چرب است در حالی که از سایر عوامل لغزش نیز برای اهداف مختلفی در ارتباط با کاهش ضریب اصطکاک استفاده می‌شود. به عنوان مثال، از افزودنی ­های فلوئورپلیمر برای بهبود اکستروژن فیلم استفاده می ­شود و در حین فرآیند به همان روشی عمل می ­کنند که آمیدها در فیلم نهایی عمل می­ کنند. افزودنی فلوروپلیمر با ماتریس پلیمر نیز سازگار نیست. در هنگام اکستروژن، به سطح فلز مهاجرت کرده و یک فیلم تشکیل می­ دهد که تأثیر قابل توجهی بر پارامترهای تولید دارد. کسر مذاب، گران‌روی، سرعت برش و فشار گلویی (gate) را کاهش می ­دهد. این امر باعث تولید سریع‌تر و مصرف انرژی کم‌تر می­ شود. برخی از این افزودنی ­ها به گونه ­ای تولید می­ شوند که فقط در حالت مذاب مهاجرت می ­کنند اما پس از جامد شدن در داخل مواد بی­ حرکت می ­شوند. این موضوع باعث می­ شود این مواد به طور کلی از سطح فیلم پاک شوند که این عدم حضورشان در سطح در برخی از عملیات­ های پساتولید یکی از نیازمندی­ های مهم به شمار می­ رود.

با توجه به توضیحات فوق، بدیهی است که عمل‌کرد افزودنی ­های لغزش به سازگاری آن‌ها با ماتریس و پدیده­ نفوذ بستگی دارد. هر دو مورد از نظر تئوری کاملاً خوب درک شده­ اند اما از لحاظ کاربرد این تئوری­ ها در سیستم ­های پیچیده که در آن­ ها از افزودنی­ ها استفاده شده باشد درک عملی بسیار کم‌تری وجود دارد. چنین سیستم­ هایی حاوی مواد افزودنی مختلفی هستند که با یکدیگر رقابت می­ کنند و عمل‌کرد یک‌دیگر را تحت تأثیر قرار می ­دهند (از جمله سازگاری و نفوذ که در عمل‌کرد عوامل لغزش بسیار مهم هستند).

عوامل ضد لغزشUntitled

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com