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.
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.
– 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.
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