هستی کالر - کربی پلیمر

بهسا پلیمر پارس

پایون پلیمر، مستربچ های رنگی و خاص

تولید پروفیل UPVC/ آشنایی با مراحل، مواد و بهینه سازی (قسمت اول)
پروفیل UPVC شامل مواد تشکیل دهنده مختلفی است. در حدود 85 درصد ماده تشکیل دهنده اصلی پلی وینیل کلراید است.

برای تولید یک پروفیل UPVC با کیفیت بالا 4 مرحله را بترتیب می توان نام برد که در ادامه به طور کامل مورد بحث قرار خواهد گرفت:

1- انتخاب مواد اصلی تشکیل دهنده: دانش انتخاب مواد لازم برای ترکیب با پلی وینیل کلراید برای بدست آوردن محصولی که نیازهای مورد نظر را برآورده نماید.

2- ترکیب کردن مواد: که شامل سنجش، اندازه گیری و ترکیب همه مواد برای بدست آوردن مخلوطی یک دست و هموژن است.

3- فرآیند اکستروژن و شکل دهی: تولید یک محصول کاربردی از یک فرآیند که شامل نرم کردن پودر ترکیب شده جامد تغذیه شده، شکل دهی این پلاستیک به وسیله قالب های مخصوص، خنک کردن شکل نهایی توسط قالب های کالیبره شده و حمام های آب سرد و میزهای کالیبراسیون است.

4- طراحی: استفاده از تکنولوژی های اکستروژن و ساخت برای تولید پنجره در مدل های گوناگون.

1. انتخاب مواد اصلی تشکیل دهنده:

پروفیل شامل مواد تشکیل دهنده مختلفی است. در حدود 85 درصد ماده تشکیل دهنده اصلی پلی وینیل کلراید است (شکل 1).

پلی وینیل کلرید مورد استفاده برای تولید پروفیل عموماً از نوع سوسپانسیون (K value: 65-68) است که در حالت خالص آن پارامترهایی مانند دوام و مقاومت در برابر شرایط جوی که از فاکتورهای ضروری برای پروفیل های در و پنجره است را دارا نمی باشد.


برای افزایش کارایی آن در محصول نهایی، عوامل و موادی که بتواند کارایی خاصی را به پروفیل بیافزاید را به PVC اضافه می کنند ( جدول زیر را مشاهده نمایید).

پایدار کننده های حرارتی:

اگر استابلایزر حرارتی وجود نداشته باشد، PVC در تماس با دمای بالا و حرارت زیاد اکسترودر دو مارپیچه حتماً خواهد سوخت و حالتی زغالی به خود خواهد گرفت.

با استفاده از مقادیر کافی پایدار کننده مناسب از تخریب ترکیب می توان جلوگیری کرد که این امر تضمین می کند که خواص کاربردی ترکیب به وسیله تغییرات گرمایی شدید در حین نرم شدن متاثر نخواهد گشت.

در سیستم پنجره به عنوان محصول نهایی که در آن از مقادیر کم یا نامرغوب استابلایزر حرارتی استفاده شده باشد بوسیله تابش اسعه خورشید تحت تاثیر قرار خواهد گرفت و روند تخریب و تغییر رنگ آن تسریع خواد گشت.

در صورت عدم استفاده از استابلایزرهای مناسب، PVC می خواهد از حالت جامد برگردد، حالت سخت به نرم، که از لحاظ ساختاری نامرغوب است.

در نتیجه قابها (Sash) کج و تغییر شکل یافته و فریم ها با کارکرد نامطلوب خواهد بود. این نقصان توسط خرابی یا ناهمترازی قفل، حرکت های قاب ثابت، نقص در نگهدارنده شیشه و افزایش فضای نفوذ بین قاب و فریم نمایان می شود.

برخی از شرکت های تولید کننده با اضافه کردن مقداری از دی اکسید تیتانیوم ارزان در ترکیب اولیه مواد خود می خواهند ثابت کنند که نور خورشید انعکاس بهتر و بیشتری پیدا خواهد کرد.

این سناریو با این وجود به گچی شدن منجر می شود. گچی شدن زمانی رخ می دهد که TiO2 مانند یک باقیمانده پودری از پروفیل خارج شده و بر رویی سطح فریم یا قاب باقی خواهد ماند.

عوامل جوی مانند باران و باد این پودر را خواهد شکست و بر روی نمای پنجره و ساختمان تشکیل لکه های بدنما خواهد کرد.

بر اساس فرمولاسیون های ارائه شده توسط Baerlocher و Treffler می توان از پایدار کننده های پایه سرب به میزان 5 phr و پایدار کننده های بر پایه کلسیم- روی به میزان 2.5-3.5 phr به ازای 100 phr PVC استفاده کرد. این مقدار برای پایدار کننده های حرارتی بر پایه قلع بین 1.2-1.6 phr گزارش شده است.

کدری و لکه گذاری شیمیایی گوگرد، محدودیت فنی برای استفاده از پایدار کننده های سربی هستند. در پروفیلهایی که از پایدار کننده های سربی استفاده می کنند کدری در محصول در مقایسه با محصولات مشابه با استابلایزر متفاوت، بیشتر است.

سمیت آنها نیز برای کارگرانی که در تماس با آن هستند باعث افسردگی می شود. همچنین مقدار استفاده از پایدار کننده حرارتی پایه سرب در مقایسه با پایدار کننده های دیگر بیشتر است.

پایدار کننده های بر پایه کلسیم- روی جایگزینی مناسب برای پایدار کننده های سربی هستند که هم سمیت کمتر و قیمت مناسب دارند و همچنین برای رسیدن به خواص مطلوب از مقدار کمتری در فرمولاسیون استفاده می شود. مشکل کدری در استابلایزرهایی که پایه سربی نیستند کمتر می باشد.

مواد اصلاح کننده ضربه:

UPVC اصلاح نشده در دمای محیط و پایین تر از آن مقاومت ضربه پایینی دارد.  با وارد کردن یک فاز لاستیک در داخل ماتریس پلیمر می توان مقاومت پروفیل را در برابر ضربه بهبود بخشید که این امر مستلزم پخش خوب این فاز در ماتریس و چسپندگی بین این دو فاز است.

بدون استفاده از مواد اصلاح کننده ضربه، محصول نهایی (پنجره) بسیار شکننده خواهد بود. پنجره بدون مقدار کافی اصلاح کننده ضربه در ساختار خود بوسیله ضربات وسایل نصب (مانند دستگاه میخ زنی) آسیب خواهد دید یا بصورت ترک و شکستگی در برابر عوامل جویی مانند تگرگ خود را نشان خواهد داد.

انواع متفاوتی از اصلاح کننده های ضربه وجود دارند: پلی اتیلن کلردارشده (CPE)، کوپلیمر آکریلات پلی متیل آکریلات، ترپلیمر متاکریلات- بوتادی ان- استیرن (MBS)، آکرینیتریل- بوتادی ان- استیرن(ABS) و کوپلیمر اتیلن وینیل استات (EVA) که هر کدام می توانند به محصول خواص متفاوتی ببخشند.

در این میان اصلاح کننده های ضربه اکریلاتی به علت تورم بعد از دای کم و چسپندگی با ماتریس و خواص مکانیکی خوبی که دارند بیشتر مورد توجه هستند. MBS و ABS برای کاربردهای بیرون مناسب نیستند و بیشتر در ترکیبات شفاف کاربرد دارند. مقدار استفاده برای مواد اصلاح کننده ضربه بر پایه اکریلاتی بین 5-7 phr گزارش شده است.

پایدار کننده های UV

نور فرابنفش (UV) یک جزء طبیعی از نور خورشید است (شکل 2). این طول موج از نور باعث سوختگی و ایجاد تومر سیاه رنگ در اعماق پوست (نوعی از سرطان) می شود.

همچنین این اشعه ها باعث تغییر رنگ و از بین رفتن آن در پارچه ها و الیاف که در وسایل منزل استفاده می شود و سایر وسایل خانه و ساختمان می شود.

این اشعه ها همچنین باعث تغییر رنگ مواد تشکیل دهنده پروفیل در و پنجره می شود. برای به مینیمم رساندن اثر نور خورشید باید از پایدار کننده های نور UV در فرمولاسیون استفاده کرد که این مواد از تغییر رنگ محصول در برابر نور خورشید برای مدت طولانی جلوگیری خواهد کرد.


سیستم پنجره که در آن از پایدار کننده نور UV استفاده نشده باشد یک تغییر رنگ فاحش در مدت زمان کوتاهی که در معرض نور آفتاب قرار گیرد را شاهد خواهیم بود.

پنجره های سفید، کدر می شوند که گاهی زرد و یا حتی قهوه ای سوخته نیز به نظر خواهند رسید. پروفیلهایی که به رنگ قهوه ای سوخته در آمده اند یک سطح کدر را نشان خواهند داد و در حقیقت تابش نور بر روی اینچنین سطحی بسیار ناخوشایند و بدنما خواهد بود.

به علت قیمت بالای این جزء ترکیب بسیاری از تولید کنندگان از آن استفاده نمی کنند. در فرمولاسیون های ارائه شده استفاده از این جز بین 0-0.3 phr  گزارش شده است.

دی اکسید تیتانیوم

دی اکسید تیتانیوم یک ترکیب معمول شیمیایی است که در بسیاری از محصولات که رنگ سفید براق مورد نیاز است استفاده می شود. بعلت اضافه شدن TiO2 به محصول رنگ پروفیل سفید خواهد بود.

جدا از جنبه زیبایی شناسی، TiO2 نقش مهمی در کارکرد نهایی و عملی پنجره دارد. به علت رنگ براق آن اشعه های خورشید را منعکس می کند و مانع از تمرکز حرارت ناخواسته بر روی سطح خارجی و داخل و خارج chamber ها می شود (شکل3).

تجمع حرارتی پیوستگی ساختار پنجره را کاهش می دهد و باعث تخریب آن می شود. با این وجود مقدار مورد استفاده با توجه به شرایط کاربردی اقلیمی تعیین می شود و مقدار زیاد آن تغییرات ناخواسته زیادی را بوجود می آورد. فرمولاسیون های متفاوت مقدار 3-9 phr را برای دی اکسید تیتانیوم پیشنهاد داده اند. استفاده از مقادیر مختلف دی اکسید تیتانیوم می تواند شدت سفیدی متفاوتی ایجاد کند.


روان کننده ها
روان کننده ها به عنوان کاهش دهنده اصطکاک بین سطح فلزی اکستروژن، قالب، کالیبراتور و پلیمر به کار می رود. این جزء جریان صاف و پیوسته را بدون چسپندگی به سطوح فلزی را برای پلیمر مهیا می سازد که باعث ایجاد یک سطح صاف و غیر کدر در محصول نهایی می شود.

روان کننده ها به دو دسته روان کننده خارجی (کاهش اصطکاک بین PVC و سطوح فلزی) و روان کننده داخلی (کاهش اصطکاک درون پلیمر به منظور کاهش ویسکوزیته در حین فرآیند) تقسیم می شود.

پارافین ها و واکسهای پلی اتیلنی از جمله این روان کننده ها هستند. بر طبق نسخه های ذکر شده مقدار 0.1 – 1.2 phr استفاده از روان کننده ها به عنوان مقدار بهینه توصیه شده است.

کمک فرآیندها

این جزء باعث بهبود خواص ذوب می گردد و  مورفولوژی مذاب ترکیب مورد تاثیر قرار خواهد داد ( برای مثال پایداری ترکیب زمانی که به حالت پلاستیک تغییر می کند).

مقدار مناسب این جزء برای اطمینان از اینکه ذوب پلاستیک و خنک شدن در یک سرعت یکسان است، ضروری است زیرا باعث همگن شدن و بهبود استحکام مذاب می شود.

بدون استفاده از کمک فرآیند یک ناپیوستگی در کیفیت یا در حین کاربرد بوجود می آید. استفاده از آن باعث افزایش شفافیت و براقیت پروفیل نیز می گردد. مقدار مورد نیاز کمک فرآیند در فرمولاسیون بین 0.5- 1.5 phr است.

پرکننده

در PVC سخت استفاده از پرکننده محدود به افزایش چقرمگی که بوسیله قرار گرفتن ذرات در داخل زنجیرهای پلیمری است می شود و کاهش قیمت در درجه بعدی قرار دارد.

کربنات کلسیم پوشش داده شده با اندازه ذرات کوچکتر از 100 نانومتر کاملاً مطلوب تشخیص داده شده است. پوشش دادن کربنات خیس شدن آن توسط پلیمر را افزایش می دهد که این باعث ایجاد چسبندگی بهتر و در نتیجه پیوستگی بیشتر مذاب و در نهایت خواص بالاتری خواهد بود.

استفاده از کربنات بر روی براقیت محصول نهایی نیز تاثیر گذار خواهد بود بدین ترتیب که کربنات با اندازه ریزتر براقیت بیشتری ایجاد می کند. استفاده از مقدار 4-10 phr کربنات کلسیم در فرمولاسیون ها توصیه گشته است.

در نهایت باید ذکر کرد که نوع PVC مورد استفاده، نوع خام آن بود که سابقه مذاب نداشته باشد، بعبارتی از پودر پلی وینیل کلراید خام استفاده می شود.

  تولید کنندگانی که از پروفیل بازیافتی که آن را بسیار ریز کرده اند برای تولید محصول استفاده می کنند این ریسک را می پذیرند که محصولی با کیفیتی پایین که پایداری، استحکام، مقاومت در برابر شرایط جوی و سطحی ناهموار دارد را تولید کنند. در شکل 4 نمایی از مطالب گفته شده در بالا را مرور خواهیم کرد:



نویسنده: سامان خسروی/ مهندس پلیمر و فرآیند
 


ویکی پلاست | مرجع بازار صنعت پلاستیک

امتیاز مطلب: 100%
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟ بلی خیر
گزارش مشکل

دیدگاه خود را بنویسید

فرستادن دیدگاه

این مطالب را از دست ندهید

پربازدیدترین شرکت ها

درج کارت ویزیت شرکت من

پربازدیدترین محصولات

ویدیوهای آموزشی

ثبت شرکت ها پروفایل مدیران محصولات شرکت ها لیست شرکت ها نیازمندیها قیمت مواد اولیه
همه حقوق این سایت متعلق به ویکی پلاست می باشد
طراحی و اجرا: نگاه حرفه ای
ثبت رایگان آگهی ویدیو آموزشی کانال تلگرام تماس با ما
به کانال ویکی پلاست بپیوندید