آشنايي با افزودني هاي صنعت پلاستيك

آيا تا به حال به اين موضوع فكركرده ايد كه :
چرايك پلاستيك زودتغييررنگ داده است اما پلاستيكي ازهمان جنس مدت بيشتري طول ميكشد تاتغييررنگ در آن مشاهده شود؟
چرا برخي پلاستيك ها انعطاف بيشتري دارند وبرخي انعطاف كمتري دارند؟
چرابرخي قطعات پلاستيكي طول عمربيشتري دارند وبرخي طول عمركمتري دارند؟
چرا برخي پلاستيكها مقاومت بهتري نسبت به ضربه دارند وزودتر مي شكنند؟
پاسخ همه اين سئوالات متوجه افزودني هايي است كه زمان تهيه اين محصولات به مواد اوليه آنها اضافه شده است.
درواقع پليمرهاي پايه براي اينكه عملكرد بهتري داشته باشند ميبايست نسبت به عوامل مخرب مثل حرارت و نور فرابنفش و.... مقاوم گردند.بنابراين نياز به استفاده از افزودني ها در مقاديربسيار كم حدود (1%-2%) ميباشد كه همين مقادير كم تاثيرات بسياري روي خواص پليمرها دارد (لوله و اتصالات پلي اتيلن)
اهميت افزودني ها به اندازه اي است كه درواقع بدون افزودني ها پلاستيك ها كارايي ندارند يا در صورت استفاده ممكن است موجب ضررهاي ميلياردي شوند.درايران نزديك به سالانه 6 ميليون تن مواد پتروشيمي توليد ميگردد كه اغلب نياز به افزودني دارند.
انواع افزودني هابر حسب نوع عملكردشان عبارتند از:
1-افزايش طول عمر 8-ضدباكتري و قارچ
2-افزايش پايداري حرارتي 9-محافظ در برابر اشعه راديو
3-ايجادمقاومت دربرابر ازن 10-ضدالكتريسيته ساكن
4-ايجادمقاومت دربرابر حرارت 11-كمك فرايندها
5-ايجادمقاومت دربرابر شعله 12-مقاومت ضربه
6-ضد رطوبت 13-عامل پخت
7-افزايش نرمي 14-غلظت دهنده
15-پركننده 21-عامل اتصال عرضي
16-رنگدانه 22-عامل جفت كننده
17-روان كننده 23-موادعطرزا
18-ضداكسنده 24-موادهسته زا
19-عوامل پف زا 25-عامل بلورينگي.
20-شفاف كننده
دراين ميان رنگدانه ها ،پركننده هاي ميكرو،ماكرو و نانو ، روان كننده ها،تقويت كننده ها،پايداركننده حرارتي ،آنتي uv،ضداكسنده ها،عوامل پف زا،آنتي ميكروبها ،آنتي استاتيك ها بيشترين مقدارمصرف رادارند.افزودني هاي ديگر مانند شفاف كننده ها ،عامل اتصال عرضي،عامل جفت كننده و موادعطرزا، موادهسته زا و عامل پخت كمترمصرف ميگردند.
اين افزودني ها هم به تنهايي به شكل جامد ومايع وهم به شكل مستربچ ويا آميزه و همراه با مواد پايه فروخته ميشوند. برخي شركت ها نيز آميزه خاصي را توليد ميكنندكه 1000 برابر نسبت به ماده اوليه تقويت شده است بنابراين با قيمتي چندين برابر فروخته ميشود.
كاربرد چند افزودني به اختصار
پركننده:يك ماده ارزان قيمت كه دراندازه هاي بسياركوچك براي كاهش هزينه،افزايش سختي،چقرمگي و استحكام ضربه ،به پلاستيك اضافه ميشودكه ميتوانند ازجنس چوب،فلز،شيشه يا رس يا پودري باشد.
آنتي اكسيدانت يا ضد اكسنده:اين افزودني پليمرها را درمقابل تخريب ناشي از هوا مقاوم ميكند.
آنتي ميكروب:براي جلوگيري ازرشد قارچ و باكتري دربسته بندي موادغذايي كاربرد دارد.
آنتي استاتيك:كاهش يا به حداقل رساندن الكتريسيته ساكن در سطح قطعات الكترونيك استفاده ميشود.
پلاسيسايزر:به منظورنرمتر و منعطف كردن محصولات مصرف ميگردد.كه پس از افزودن به پلاستيك ها ،تمايل به جمع شدن دريك قسمت پلاستيك و بخارشدن دارد.معروفترين آن DOP است كه براي پي وي سي مصرف ميگردد.
روان كننده:براي سهولت درقالبگيري وافزايش چسبندگي و ويسكوزيته قطعات قالبگيري شده استفاده ميشود.
ضد آتش يا تاخيراندازنده:اغلب پليمرها آتش گيرندودرهنگام آتش سوزي دودبسيارغليظي توليدميكنند.بنابراين لازم است ازپخش شدن وگسترش آتش جلوگيري كردوآنهارا نسبت به آتش مقاوم كرد.اين افزودني درصنايع ساختمان سازي ،صنايع الكترونيك والكتريكي ،اتومبيل سازي و مبلمان سازي بيشترين مقدارمصرف رادارد.
الياف:براي افزايش استحكام و افزايش چقرمگي درپلاستيك ها استفاده ميشود.بيشترين نوع مصرفي الياف كربن وشيشه ميباشند.پلاستيك هايي كه با شيشه تقويت ميشوند فايبرگلاس يا كامپوزيت ناميده ميشوند.
موادبازيافتي نيز به افزودني هانيازدارند،بلكه به دليل تخريبهاي انجام شده ،موادبازيافتي بيشتربه موادافزودني نيازدارند.اين موادبدون افزودني ها مقاوم و پايدار نيستند و قابليت فرآيندپذيري ندارند.
افزودني ها براي تمام گروه هاي پليمر ازجمله كامپوزيت ،تاير،چسب ورنگ استفاده ميشوند.
اما نميتوان هرنوع افزودني اي را به سادگي به موادپايه اضافه كرد.اين تركيبات براساس نقش يك پليمر يا پلاستيك ومتناسب با كابري آنها انتخاب و مصرف ميشوند.براي انتخاب نوع افزودني بايدازيك متخصص مشاوره گرفت كه بگويدكدام كدام افزودني؟چه مقدار؟وچه زمان اضافه گردد.اين افراد دراغلب موارد افزودني هارا به صورت مستربچ براساس كاربردي كه شمانيازداريدتهيه نموده و دراختيار شماقرارمي دهند.درايران نيز شركت هايي هستند كه ساليان متمادي دراين زمينه فعاليت ميكنند.
بايد دقت داشت زماني كه نيازبه استفاده ازچندافزودني باشدبايدمراقب تاثيرات متقابل آنهانيزبود زيرامعمولا افزودني ها اثرسينوسي دارند يعني ازنظرمقدار اگر از يك ميزاني بيشترمصرف شوندتاثير معكوس روي خواص دارند.درنتيجه نظرمتخصص باتجربه بسيارمهم است . مثلا:دركفپوش ها موادمقاوم به سايش ،نرم كننده و مواد ضدشعله با هم استفاده ميشود.براي فيلمهاي گلخانه اي موادپايدار كننده دربرابرنورو پايداركننده هاي حرارتي مصرف بسياري دارند.در سپر كه نياز به خواص ضد ضربه هست EPDM دركنار PP استفاده ميشود.
به غيرازاين هرافزودني رانيزنميتوان به راحتي به كار برد،مثلا:تهيه كنندگان پلاستيك هاي بسته بندي موادغذايي براي جلوگيري ازمهاجرت موادافزودني به داخل موادغذايي بايد درانتخاب نوع ومقدار مواد افزودني دقت ويژه داشته باشند،همچنين درنظرگرفتن مسائل محيط زيستي براي موادغذايي بسيار حائز اهميت است.
پيدا كردن فرمول يك قطعه پلاستيكي كاربسيا مهمي است و ممكن است روزها و هفته ها نياز به زمان داشته باشد.اماشماميتوانيد بااستفاده از اصول آن فرمول و نوع موادافزودني موجود دريك قطعه پلاستيكي را مشخص نماييد و محصولي توليدنماييد كه حداقل 2برابرارزش افزوده ايجادنمايد.
براي مثال فرمولاسيون يك پليمرموردمصرف درچاپ و تبليغات به شرح ذيل ميباشد:
پليمرپايه 60%
پركننده 20%
پايداركننده آنتي UV 1%
روان كننده 19%

حتما ميبايست پايداركننده انتخاب شده با ساير افزودني ها،و مهمتر ازآن با پليمر پايه همخواني داشته باشد.
گاهي مواقع خود افزودني ها بر يكديگرتاثير ميگذارند و موجب كاهش اثرات يكديگر ميگردند.بنابراين شخصي كه درجستجوي فرمول يك قطعه ميباشد ميبايست ازتاثير اين مواد بايكديگرآشنا باشد.براي مثال آنتي استاتيك كه بار تجمع يافته روي وسايل الكترونيك راكاهش ميدهد موادي مانند پركننده ها و رنگدانه ها همخواني داشته و باعث جذب بيشتر آن ميشوند.درحاليكه افزودني هايي مانند ليزكننده ها باعث مهاجرت موادبه سطح ميشوند.
حتي نوع بلورينگي نيز تاثيرگذار است.اين افزودني درپلي اتيلن با بلورينگي پايين نسبت به پلي پروپيلن بهتر عمل ميكند.
به فرآيندي كه طي آن موادافزودني به پلاستيك ها اضافه ميشوند را ((كامپاندينگ يا آميزه سازي)) گويند.
درحال حاضربيش از 3000 كارخانه در دنيا تركيب موادپليمري راباموادافزودني نظير اصلاح كننده ها,رنگ ها،تقويت كننده و پركننده ها و پليمرهاي ديگر آميزه سازي انجام ميدهند.
درپتروشيمي هاي ايران نيز 6 ميليون تن درسال مواد پليمري توليد ميگرددو تنها بيش از 20 گريدازپلي پروپيلن نوع همو و كو توليد ميشود كه درصورت افزودن افزودني ها بالغ بر 100نوع كامپاند و 1000محصول از آنها توليد ميگردد.
يكي از دستگاههاي آميزه سازي دوپيچه ها ميباشند.براي مخلوط نمودن افزودني ها به صورت پودرجامد و مايع ميبايست از ميكسرهااستفاده نمود.در پي وي سي از توربوميكسر استفاده ميگردداما در پلي پروپيلن و پلي اتيلن كمتر از اين نوع ميكسر استفاده كرد.پس از ميكس كردن و يا مخلوط كردن نياز به گرانول كردن اين مخلوط ميباشد.بالطبع دوپيچه ها در اين خصوص كاربرد ويژه اي مي يابند.درگذشته از تك پيچه ها استفاده مي شده است اما درحال حاضر ازدوپيچه ها بيشتراستفاده ميگردد.
تست خواص مكانيكي ازقبيل مقاومت به ضربه ،استحكام كششي ،پايداري حرارتي،ازديگرمواردي است كه توسط شركت هاي كامپاند ساز مي بايست صورت گيرد.به عبارت ديگر فروش هر كامپاند ميبايست با ديتاشيت همراه باشدتا مصرف كننده از مصرف آن آميزه سازي براي كاربرد خاص اطمينان حاصل نمايد.
برخي شركت ها مستربچ( BATCH MASTER ) تهيه ميكنند يعني ماده افزودني موردنظر رابا درصدمشخص به همراه رنگدانه به پليمر پايه افزوده و سپس به فروش ميرسانند.
برخي شركتها آميزه مشخصي رابراي كاربرد خاصي به فروش ميرسانند،مثلا پلي اتيلن براي مصرف روكش كابل .درهرصورت هرآميزه اي باتست هايي كه براساس استاندارد ASTM ميباشد ميبايست دراختيار مصرف كننده قرار بگيرد.
يكي از آميزه هاي پرمصرف ،آميزه هاي پروپيلن ميباشد كه جايگزين پلاستيك هاي مهندسي و فلزات خصوصا در قطعه هاي خودرويي به منظور رسيدن به وزن كمتر و صرفه جويي درهزينه ها شده است.برهمين اساس آميزه هاي PP بسيارمورد بررسي قرارگرفته است.
از آنجاكه پروپيلن (PP) ارزان است و درعين حال قالبگيري و خواص مكانيكي برجسته اي دارد بيش از نيمي ازموادپلاستيكي مورداستفاده درخودروها را به
خود اختصاص ميدهد.آميزه هاي PP درانواع قطعه ها به كارميروند كه عبارتنداز رويه سپر،صفحه درجه و زهروي در.
در سالهاي اخير سازگاري زيست محيطي PP بسيارمورد توجه قرارگرفته است.بنابراين انتظارمي رودمصرف PP درآينده به افزايش خود ادامه دهد.
در مورد افزودني ها استفاده از پركننده هاي متفاوت و بررسي تاثيرنوع و اندازه ذرات برخواص و اختلاط پذيري موردبررسي قرارگرفته است.
پركننده معدني به منظور بهبود عملكرد اضافه ميشود،هركدام از پركننده هاباتوجه به اندازه و شكل ذرات اثرسفت كنندگي خاصي راميگذارند.چندپركننده متداول عبارتند از:
اكسيدها،هيدروكسيدها،كربناتها،سولفاتها،سيليكاتها وكربن.
اندازه ذرات نيزروي خواص پليمر پايه تاثير ميگذارد.براي مثال با كاهش اندازه تالك استحكام ضربه ازنوع آيزود افزايش مييابد و ميتوان در pp نتيجه گرفت كه باكاهش بيشتر اندازه ذره ،سختي بيشتري بدست مي آيد.
نوع ديگرپركننده ،الياف شيشه ميباشد.اين پركننده مقاومت بيشتري رانيز ايجاد ميكند ومحصولات حاصل از آن درساخت بدنه استفاده ميشوند.طول الياف نيزدرايجادنوع استحكام تاثيرگذاراست.براي مثال pp تقويت شده با الياف بلند مدول خمشي بسياربالايي نشان ميدهد.الياف كوتاه مقاومت حرارتي را افزايش ميدهند ودر ساخت قطعات موتور و الياف بلند درساخت رودري ها در عقب و قاب بندي هاي داخلي استفاده ميشوند.

مرجع مقاله : روتنگران
 

خدمات و محصولات صنعتی

 الکتروپمپ