مواد و ساختار لوله های پی وی سی

مواد پی وی سی استفاده شده در صنعت لوله سازی خصوصا لوله های خرطومی نسوز و شاخه ای نسوز برقی مشخصات و فرمولهایی دارند. این ساختارها هر روز با توجه به پیشرفت صنایع بروز میشوند. گروه تولیدی صنعتی هرندی با برند آذین پلاست اصفهان روزانه مواد اولیه ساخت لوله های خرطومی و شاخه ای خود را طبق استاندارد های موجود، بروز کرده و با فرمولاسون های معتبر ساخت این محصولات را انجام می دهد.

در ادامه برای آشنایی بیشتر شما عزیزان بررسی مواد تشکیل دهنده و روند ساخت محصولات از مواد پی وی سی را شرح می دهیم.

مواد اولیه و افزودنی های مورد استفاده در تولید محصولات پی وی سی:

پلیمر پی وی سی  PVC به دلیل ماهیت خشک و متزلزل و مقاومت حرارتی بسیار پایین و به منظور بهبود خواص آن، آسان شدن شرایط فرآیند و جلوگیری از تخریب حرارتی از مواد افزودنی های مختلفی استفاده می شود، که در ذیل به توضیح انواع آن میپردازیم:

۱-استابلايزر پی وی سی PVC Stabilizers

استابلایزرها دسته بزرگي از مواد هستند كه مانع از آزاد شدن گاز HCl مي‌شوند كه در حين فرايند سوختن PVC آزاد مي‌شود. اهميت اين ماده زماني مشخص مي‌شود كه بدانيم PVC به راحتي در دماي°c  ۱۰۰ بدون حضور استابيلايزر شروع به سوختن مي‌كند درحاليكه دماي فرايند توليد براي محصولات سخت حدود°c  ۱۸۰می باشد.

تقسيم‌بندي استابالايزرها:

الف –  بر اساس مواد تشكيل‌دهنده: در بسياري از مراجع استابلايزرها و روان‌كننده‌ها در كنار يكديگر بررسي شده‌اند زيرا بسياري از توليدكنندگان استابيلايزر جهت سادگي كار مصرف‌كننده، موادي كه خاصيت پايداري حرارتي ايجاد مي‌كنند را با روان‌كننده‌ها تركيب مي‌كنند. در اين صورت، استابيلايزر كه مي‌تواند تركيبي از مواد موثره پايداري حرارتي، روان‌كننده‌ها، رنگدانه‌ها و … باشد، استابلايزر وان-‌پك (One-Pack) يا تك‌بسته‌اي نام‌گذاري مي‌شود. حالت ديگري نيز وجود دارد كه تنها مواد موثره پايدار‌كننده به صورت ساده عرضه و در اختيار مصرف‌كننده قرار گيرد. قابل ذكر است كه حالت تك‌بسته‌اي يا وان-‌پك مزاياي بسياري دارد.

ب –  بر اساس اجزاي اصلي به كار رفته: اجزايي كه موجب پايدار‌ي حرارتي مي‌شوند، مي‌توانند ساختارهاي مختلفي داشته‌ باشند، به طور مثال پايه سرب، پايه مخلوط فلزي، پايه قلع و….

۲-روان کننده پی وی سی Lubricants

افزودني هستند كه حالت‌هاي ذوب و جريان آميزه‌ي PVC در اكسترودر و يا قالب را كنترل كرده و نهايتاً بر خواص فيزيكي و مكانيكي محصول نهايي تاثير‌گذار هستند.

روان‌كننده‌ها به دو نوع خارجی External و داخلی Internal تقسيم بندي مي‌شوند که نقش هر يك بر اساس عملكرد آن در آميزه مشخص می‌شود.

الف – روان‌کننده‌ی خارجی:

عموماً تركيبات غیرقطبی هستند که باعث جدا شدن مذاب از فلز شده و سطح بین PVC  و فلز را روان کاری می‌کنند، از طرف دیگر تاثیر بسزایی نیز بر براقیت محصول دارند. از جمله متداول‌ترين روان‌كننده‌هاي خارجي مي‌توان به PE WAX   ، PARAFIN WAX  اشاره كرد. باید توجه داشت که استفاده از مقادیر زیاد روان کننده خارجی موجب کاهش شدید پخت و کاهش فشار اکسترودر می گردد.

ب – روان‌کننده‌ی داخلی:

روان‌کاری را در ابعاد مولکولی ما‌بین ذرات رزین انجام می‌دهد و باعث کاهش اصطکاک داخلی و ذوب بهتر آميزه می‌شود.

روان‌کننده‌های داخلي PVC تركيباتي قطبی هستند كه با PVC سازگار مي‌باشند. اسید‌های چرب، استر اسید چرب و صابون‌هاي فلزي مانند استئارات كلسيم  از جمله روان‌کننده‌های داخلي محسوب مي‌شوند.

۳-نرم کننده پی وی سی Plastisizers

نرم کننده‌ها مواد کوچک مولکول روغنی شکل هستند که نقطه جوش بالایی دارند. نقش اصلی آنها کاهش دمای انتقال شیشه‌ای و در نتیجه نرم کردن و انعطاف پذير كردن پلاستیک می‌باشد.

مزایای نرم کننده:

۱- کاهش دمای فرآیند به کمتر از دمای تخریب

۲- ساده‌سازی فرآیند

۳- بهبود خواص نهایی و ایجاد خواص مورد نظر.

انواع نرم‌کننده‌ها:

الف – نرم‌کننده‌های اولیه: موادي هستند سازگار با پي‌وي‌سي كه مهاجرت آنها از رزين محدود مي‌باشد. به عبارت ديگر، این نوع نرم کننده ها پایداری و ماندگاری بیشتری در فرمولاسیون و محصولات دارند و تحت تاثیر حرارت و یا مایعات دیگر از محصول خارج نمی شوند.

ب- نرم کننده ی ثانویه: موادي ارزان قيمت هستند كه از سازگاريشان با پي‌وي‌سي محدود است. در صورتي كه بيش از اندازه در فرمولاسيون استفاده شوند، جذب پي‌وي‌سي نخواهند شد. شناخته شده‌ترين نرم‌كننده ثانويه گازوييل است که باعث کاهش استحکام کشش و آتشگیر شدن PVC خواهد شد.

۴-اصلاح کننده ضربه پی وی سی Impact Modifiers

اصلاح‌كننده‌هاي ضربه  موادی با خاصیت لاستیکي هستند،که با رزین پی‌وی‌سی مخلوط شده و سبب افزایش مقاومت ضربه‌ی آن می‌شوند اما بايد توجه داشت كه بعضي از اين مواد موجب كاهش مقاومت شيميايي PVC مي‌شوند.

PVC اصلاح شده به طور گسترده‌ای در کاربرد‌های ساختمانی مثل لوله، اتصالات و… مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از جمله پليمرهاي مختلفي كه به عنوان اصلاح‌كننده ضربه به همرا پی وی سی  به كار مي‌روند، مي‌توان به CPE، MBS، ABS و اصلاح‌كننده‌هاي آكريليكي ACR اشاره نمود.

۵-کمک فرآیند پی وی سی Processing Aid

کمک فرآیندها، پليمرهايي وي‍ژه هستند كه علاوه بر  بهبود شرایط فرآیند پی‌وی‌سی، تاثير به سزايي بر كيفيت ظاهري محصول نهايي دارند.

اين دسته از مواد، پليمرهاي آكريلاتي با ساختارهاي ويژه هسته- پوسته هستند كه وزن مولكوليشان در مقايسه با ساير مواد بسيار بالا محسوب مي‌شود. به طور كلي يكي از معيارهاي دسته‌بندي آنها نيز وزن مولكوليشان مي‌باشد كه به سه دسته وزن مولكوكي پايين (كمتر از يك ميليون)، متوسط( يك تا دو ميليون) و بالا (دو میلیون به بالا) تقسيم مي‌شوند.

مزایا:

۱- تسهیل فرآیند پذیری فرمولاسیون پی‌وی‌سی

۲- افزایش سرعت پخت  و استحکام مذاب

۳- افزايش يكنواختي مذاب

۴- افزايش الاستيسيته مذاب

۵- افزايش براقيت محصول نهايي

۶- كاهش زمان خواب فرايند

نکته: برخی از کمک فرآیند‌ها می‌توانند نقش روان‌کنندگی نیز داشته باشند.

۶-تاخیر انداز شعله پی وی سی Flame Retardants

هر چند پی‌وی‌سی در میان سایر پلاستیک‌ها به دلیل وجود گاز کلر در ساختار زنجیرخود تا حدی در برابر آتش مقاوم است اما پی‌وی‌سی نرم که بخش گسترده‌ای از صنعت پی‌وی‌سی را تشکیل می‌‌دهد، خاصیت مقاومت در برابر آتش کمتری دارد.بدین منظور از برخی مواد چون تری هیدرات آلومینیوم و آمونیوم اکتا مولیبدات استفاده می شود.

عملکرد اصلی این دسته از مواد همانگونه که از نامشان پیداست ممانعت از ایجاد جرقه و گستردگی آتش در مواد پلاستیکی است. از آنجایی که پلاستیک‌ها استفاده زیادی در کاربردهای ساختمانی و الکتریکی دارند لازم است ماده‌ای جهت براورد الزامات مقاومت در برابر آتش به این مواد افزوده شود. هر چند پی‌وی‌سی در میان سایر پلاستیک‌ها به دلیل وجود گاز کلر در ساختار زنجیرخود تا حدی در برابر آتش مقاوم است اما پی‌وی‌سی نرم که بخش گسترده‌ای از صنعت پی‌وی‌سی را تشکیل می‌‌دهد، خاصیت مقاومت در برابر آتش کمتری دارد.

به طور کلی افزودنی تاخیر انداز شعله‌ای که اغلب در صنعت پی‌وی‌سی استفاده می‌شوند به قرار زیر است:

۱- تری‌هیدرات آلومینیوم (ATH)

۲- آمونیوم اکتامولیبدات (AOM)

۳- اکسید آنتیموان (Sb2O3)

۴- کربنات کلسیم (Ca2CO3)

۵- پارافین کلرینه‌شده (CIPar)

۶- سولفید روی (ZS)

۷- استانات روی (ZnSn)

۸- هیدروکسید منیزیم (MgOH)

 ۷-عامل فوم زا پی وی سی Foaming Agents/Blowing Agents

عامل فوم زا یا (foaming agents/blowing agents) یکی از پرکاربردترین افزودنی‌ها در صنعت پلیمرهای فوم شده در تمام دنیا می باشند. این دسته از مواد می‌توانند جامد یا مایع و از نظر ساختاری آلی یا معدنی باشند. این مواد، تحت شرایط دمایی خاصی تجزیه شده و مقدار زیادی گاز تولید می‌کنند.

به طور کلی عوامل فوم‌زا به دو دسته‌ی فیزیکی و شیمیایی تقسیم بندی می‌شوند:

الف – دسته‌ی فیزیکی در اثر تغییرات شیمیایی گاز آزاد نمی کند بلکه این مواد یا به شکل گاز متراکم شده هستند که در اثر شرایط فرایندی تغییر شکل داده و به صورت گاز در آمده، حالت فوم را در محصول ایجاد می‌کنند یا به صورت مایعاتی با نقطه جوش پایین (مانند دی‌اکسید کربن مایع، هیدروکربن‌هایی مانند پنتان و ایزوپنتان و…) هستند که در اثر حرارت موجود در فرایند به گاز تبدیل می‌شوند.

ب – دسته دوم که در پلاستیک‌ها کاربرد بیشتری دارد عوامل فوم‌زای شیمیایی هستند که از مشتقات هیدرازین مانند آزودی‌کربن آمید تشکیل شده‌اند. گاز آزاد شده به طور نیتروژن، دی‌اکسید کربن، مونوکسید کربن می‌باشد. محدوده دمایی و نرخ آزاد شدن گاز باید با شرایط فرایندی آمیزه‌ی PVC سازگاری داشته باشد.

 ۸-رنگدانه ها Pigments

مزایا:

۱- دستیابی به کدری برای محصولات غیر مقاوم در برابر مقاومت جوي

۲- مقاومت در برابر UV

۳- دستیابی به رنگ مورد نظر

رنگدانه‌ها به دو گروه آلی و معدنی تقسیم می‌شوند:

رنگدانه‌های آلی:

ساختار این مواد می‌تواند به سادگی کربن‌بلک (‌دوده) یا پیچیدگی فتالوسیانین باشد.

مزایای استفاده از رنگدانه‌های آلی:

۱- اندازه ذرات كوچكتر

۲- دوام رنگ بالاتر

۳- شفافيت رنگ بالاتر

معایب:

۱- افزايش قيمت محصول نهايي

۲- ناسازگاري با رزين پلي‌آميد

۹-سفید کننده نوری  Optical Brightener

این ماده در پی وی سی به عنوان سفید کننده و به نظر برخی ها شفاف کننده، جهت مرغوبیت بهتر رنگ محصول نهایی استفاده میشود.

۱۰-آنتی اکسیدانت Anti Oxidant

۱۱-ضد یووی Anti UV (HALS, UV Absorber)

در پایان امیدواریم با خواندن مطالب این مقاله گامی در افزایش آگاهی شما مشتریان گرامی برداشته باشیم.