همانطور که قبلا اشاره شد پلاستيک هايي نظير پلي استايرن (کريستال) , پت، پلي متيل متاکريلات و پلي کربنات پلاستيک هاي شفافي هستند و بنابراين ظروفي نيز که از آنها توليد مي گردد شفاف است.اما پلاستيک هايي نظير پلي پروپيلن( PP) که ذاتا مات هستند نيز مي توان از آنها ظروف شفافي براي مصارف بهداشتي و دارويي توليد کرد.
پاسخ اين مسئله در استفاده از افزودني خاصي است به نام عوامل شفاف کننده يا هسته ساز.
اضافه کردن ماده افزودني شفاف کننده يا هسته ساز به آميزه پلاستيک نيمه بلوري باعث افزايش شفافيت پلاستيک مي شود.
پلاستيک هاي دسته اول از نظر عبور نور در علم مهندسي پليمر آمرف هستند و پلاستيک هاي دسته دوم بلوري مي باشند.به طور کلي ساختمان پلاستيکهاي آمرف از نظر چيدمان مولکولي نامنظم است,بخشي از مولکولهايي که بين دو سلول کريستال قرار گرفته اند آمورف هستند,اين دو ساختار نقش بسيار مهمي را در تعيين خواص فيزيکي پلاستيکها به عهده دارند.
عوامل هسته ساز ترکيباتي هستند که درجه بلورينگي پليمر هاي نيمه بلوري را کاهش مي دهند,مکانيسم اين عمل را مي توان در عبور ساده تر نور مريي از طريق تشکيل تعداد زيادي ميکروکريستال هموژن ,هنگامي که رزين مذاب در حال سرد شدن است ايجاد نمود.بنابراين همانطور که عرض شد پلي پروپيلن بوسيله اين مواد نه تنها شفاف مي گردد بلکه اين مواد تاثير قابل ملاحظه اي بر ارتقاء ساير خواص مکانيکي آن، پايداري ابعادي ,خواص مکانيکي مانند HDT و مقاومت به ضربه دارند.
نحوه عملکرد شفاف ساز ها چگونه است؟
مبناي عملکرد عوامل شفاف ساز استوار است بر کنترل بلورينگي پليمرها در مرحله هسته گذاري,به اين صورت که با اضافه کردن افزودني هاي هسته گذار زمان هسته زايي که اولين مرحله استقرار بلورينگي است کوتاه ميشود.
اجراء مرحله اول موجب سرعت ايجاد هسته هاي تشکيل دهنده بلورها مي گردد, حضور تعداد بسيار زياد هسته که همزمان با سرد شدن پلاستيک و کم شدن فعاليت زنجيرها متقارن مي گردد, رشد اندک بلورهاي ايجاد شده را به دنبال دارد,اين روش سال ها است که براي رسيدن به اين هدف در صنايع پلاستيک اجرا مي شود.
در کرسيتال هاي ريز کروي( کريستال اسفروليت) ساختمان هاي بلوري از نظر نظم و چيدمان ملکولي از مر کز هسته کريستال به سوي خارج آرايش يافته اند, ملکول هاي تا خورده و به يکديگر چسبيده حالت کروي را پديد مي آورند, اگر يک عامل هسته ساز به آميزه يک ماده پلي الفيني نيمه بلوري اضافه شود, اين ترکيب موجب کاهش رشد و اندازه ي سلول بلوري آن پلاستيک مي شود و خواص اپتيکي و برخي از خواص مکانيکي آن را بهبود مي بخشد.
هر قدر اندازه سلول هاي بلوري کوچکتر باشند عبور نور از داخل پليمر با سهولت بيشتري انجام مي شود و از پراکنده شدن جلوگيري به عمل مي آيد. لذا شفاف تر و تميز تر به نظر مي آيد.
خواص محصولات پلاستيکي مانند پلي اتيلن PEو پلي پروپيلن PPبستگي مستقيم به تعداد,اندازه و کيفيت رشد بلورها (اسفروليت)دارد.
عوامل هسته ساز از نظر ماهيت شيميايي چند دسته هستند؟
عوامل هسته ساز از نظر ماهيت شيميايي ,به دو گروه معدني و آلي تقسيم مي شوند:
موادافزودني معدني مانند تالك،سيليكا،كائولن،كربن بلك.نتايج علمي نشان داده است كه اين مواد از تاثير هسته گذاري ضعيفي برخوردارند.
ترکيبات آلي مانند نمک هاي اسيدهاي يک يا دو ظرفيتي سوکسينات سديم, گلوتارات سديم,کاپروات سديم,آلومينيم فنيل استات داراي فعاليت هسته گذاري متوسطي هستند.
ترکيباتي مانند آلومينيم بنزوات , سديم بنزوات , پتاسيم بنزوات , ليتيم بنزوات از فعاليت هسته گذاري بالايي برخوردار هستند.
?و? بيس دي متيل بنزيليدين سوربيتول که از سرعت هسته گذاري زيادي بهره مند است،براي پروپيلن بسيار مناسب ميباشد،اين تركيب به نام تجاري دربازار ارائه ميشود. Milliken Millad 3940
اين مواد به حالت پودري يا معلق در محلول هستند, همچنين به صورت مستربچ که در آن ذرات در کل ترکيب کاملا پراکنده شده اند و از لحاظ کمي بندرت ميزان آن در آميزه از ??? درصد بيشتر مي شود.
اين مواد کرسيتال هاي ريز کروي( کريستال اسفروليت ) بوجود مي آورند که موجب خواص بهتر محصول و سرعت بيشتر توليد مي گردد.
اروسيل را مي توان به عنوان يک ترکيب چند عامله پذيرفت, که يکي از ويژگي هاي آن عامل هسته گذار براي پلي آميد است.
ترکيبات جديد عوامل هسته ساز(شفاف كننده) علاوه بركاهش هزينه هاي توليد و بهبود خواص بهداشتي در جايگاه پلاستيك زيست محيطي شده اند و همين امردربرابر پلاستيك هاي رقيب مانند PVC،PET بازار وسيعي رابراي آن مهيا كرده است.
آيا اين افزودني روي خواص ديگر نيز تاثير مي گذارد؟
استفاده از افزودني شفاف شرينکيج يا جمع شدگي در قالب پس از سرد شدن استيفنس مذاب را كم ميكند.مقاومت به ضربه و سختي استحكام را افزايش ميدهد ومقاومت شيميايي و سدكنندگي دربرابر گاز راافزايش ميدهد (لوله و اتصالات پلي اتيلن)
اين افزودني براي چه موادي استفاده مي گردد؟
براي پلي پروپيلن ,فيلمهاي پلي اتيلن سبک و سنگين.
براي مثال براي شفافيت پلي اتيلن سنگين و پلي اتيلن سبك خطي ،به آنها پلي اتيلن سبك اضافه ميكنند.پلي اتيلن سبك موجب تخريب ميگردد.امروزه از يك مستربچ شفاف ساز(IP1810) استفاده ميشود كه به ميزان 2% به LLDPE ميزنند كه ماتي را تا 8-18% كاهش ميدهد.اما اگر همين ميزان LDPE به LLDPE بزنيم ،ماتي به ميزان محسوسي كاهش نمي يابد.
اين مستربچ نه تنها ماتي را کاهش مي دهد بلکه ساير خواص مکانيکي نظير انتقال بخار رطوبت و افزايش زمان فرايند پذيري را كاهش ميدهد.
اين ماده يک نمک کربوکسيليک اسيد است که نام تجاري آن Hyperform HPN-20Eو بوسيله شرکت شيميايي Milliken توسعه يافته است.
مهندس نعمتي
تيم پليمر سبز