info@fanchem.ir   |    02166565700   |   آدرس دفتر مرکزی : تهران,ستارخان,کوثر سوم,پلاک24   |    کارخانه شماره 1 : شمس آباد تهران  |    کارخانه شماره 2: شکوهیه قم

فرمولاسیون اقتصادی

shape
shape
shape
shape
shape
shape
shape
shape
1710241977946 فن آوران شیمی

مقدمه

فرمولاسیون اقتصادی کامپاند  پلی وینیل کلراید، حاوی پلیمر، تثبیت کننده ها، روان کننده داخلی، روان کننده خارجی، پرکننده ها، رنگدانه ها، کمک های فرآیند پلیمری، اصلاح کننده های ضربه است. تغییرات جزئی در مواد افزودنی، نرم کننده و ترکیب پرکننده به شدت بر خواص ترکیب تأثیر می گذارد. با این حال، وجه مشترک همه فرمولهای پی وی سی این است که برای جلوگیری از پلاستیفیکاسیون بیش از حد یا حتی تخریب، به فرآیند ملایمی نیاز دارند. طبیعتاً علاوه بر ضرورت ایجاد محصولات با کیفیت بالا، تمرکز اصلی در فرآوری پی وی سی بر روی کارایی اقتصادی نیز است. از طرفی فرمول ها را به طور کلی در دو گروه شفاف و پرشده با فیلر میتوان تقسیم بندی نمود.

در فرمول های شفاف، محتوا و نوع نرم کننده، عامل تثبیت بر روی ویژگی های چگالی، سختی ، ازدیاد طول در هنگام شکست و مقاومت در برابر شکست، و همچنین قیمت (فرمول نهایی) تاثیر میگذارد. بهینه سازی مبتنی بر مطلوبیت مقادیر آن انجام میگیرد.

در فرمول های پرشده، افزایش درصد کربنات و انتخاب گرید و دانه بندی مناسب میتواند در کاهش هزینه ه موثر باشد. در این مقاله به بررسی مشخصات کربنات کلسیم در فرمول های پی وی سی پرداخته شده است.

چرا تولیدکنندگان پلاستیک ترجیح می دهند از کربنات کلسیم به عنوان پرکننده پلاستیک استفاده کنند؟

1.     کربنات کلسیم فراوان است و به راحتی بدست می آید

2.     بهبود خواص فیزیکی پلاستیک

3.     منافع اقتصادی زیادی به ارمغان بیاورد

4.     ایمن و سازگار با محیط زیست

کربنات کلسیم به دلیل در دسترس بودن، قیمت پایین و تاثیر مثبت بر خواص محصولات پلاستیکی، یک ماده پرکاربرد در صنعت پلاستیک است. سختی و دوام محصولات پلاستیکی را افزایش می دهد که باعث کاهش هزینه های تولید و بهبود عملکرد محصول می شود. به عنوان افزودنیهای مفید برای ترموپلاستیکها و بهویژه در پی وی سی برای بسیاری از کاربردها شناخته شدهاند. در طیف گستردهای از اندازههای ذرات در دسترس است، بهعنوان پرکنندههای کمهزینه عمل میکند. کربنات کلسیم معدنی  به طور کلی به عنوان پرکننده با نسبت عملکرد به قیمت مناسب استفاده می شود. امروزه در بازار، کربنات کلسیم معدنی مهمترین پرکننده ای است که در بسیاری از صنایع به ویژه به عنوان یک ترکیب افزودنی پلاستیکی استفاده می شود. این پرکننده از خرد کردن سنگ آهک خام به صورت ذرات کوچک عمدتاً به صورت پودر تولید می شود که سپس بر اساس اندازه آنها درجه بندی می شوند.

هر دو کربنات کلسیم و کربنات کلسیم پوشش داده شده به خواص عملکرد نهایی در طیف گسترده ای از کاربردهای کمک می کنند. برای تاثیرگذاری بیشینه در فرمول نهایی، کربناتهای کوت شده پراکندگی بهتری همراه در ماتریس پلیمری ایجاد میکنند. اگرچه قیمت کربنات کوتد بالاتر از قیمت کربنات غیرکوتد است (در سال 1402 شمسی ایران، قیمت کربنات کوتد حدود 6 هزار تومن و کربنات ساده 4 هزار تومن) اما با توجه به کارایی بالاتر آن، این تفاوت قیمت قابل پوشش است.

1710241977946 1 فن آوران شیمی
اثر کربنات کلسیم بر خواص کششی و مقاومت تنشی

کربنات کلسیم رسوبی، با این حال، اندازه ذرات بسیار کوچکتری را نشان می دهد. عملکرد بهتری از یک پرکننده دارند. ساختار خاص و گرانولومتری رسوبی به آن اجازه می دهد تا عملکردهای مانند کمک فرآیند، اصلاح ضربه (تقویت کننده)، عامل مقاوم در برابر آب و هوا را نشان دهد. بنابراین، به عنوان عملکرد چند منظوره طبقه بندی میشود که فرصت هزینه / عملکرد فوق العاده ای را برای کاربر نهایی فراهم کند. شکل کریستالی منظم و کنترلشده و اندازه ذرات فوقالعاده ریز آن به همراه پوشش سطح آبگریز، ترکیب میشوند تا هم برای فرایند پلیمر و هم خواص فیزیکی بعدی مفید باشند. کربناتهای کلسیم رسوبشده با پوشش بسیار ریز با پنج ویژگی مهم مشخص میشوند که در زیر ذکر شده است:

§        اندازه ذرات اولیه (20-70 نانومتر)

§        منظم بودن شکل

§        باریکی توزیع اندازه ذرات

§        پوشش سطحی استئارات کلسیم

§        خلوص بالا

هنگامی که کربنات رسوبی پوشش داده شده،  بسیار ریز در پی وی سی سفت و سخت ترکیب می شود، ویژگی های قابل مشاهده است همچون: زمان همجوشی/ژل شدن کوتاهتر، قابلیت انبساط مذاب، افزایش خروجی، بهبود سطح و براقیت. و از بین بردن عیوب سطحی، یعنی پوست کوسه که در شرایط تنش برشی بالا، مانند قالب گیری تزریقی دیده می شود.

درجه ژل شدن معیاری برای تجزیه ساختار پودر پی وی سی و تبدیل آن به یک ماتریس همگن است. ژل شدن بهینه می تواند به خواص فیزیکی نهایی تاثیر بگذارد. کربنات رسوبی کوتد به دلیل اندازه ذرات بسیار کوچک و پوشش سطحی خود، همجوشی سریع و کارآمد در فرمولاسیون ایجاد می کند.

دلیل این رفتار سازگاری اندازه ذرات اولیه کربنات رسوبی در حدود 70 نانومتر با ذره اولیه پی وی سی است. این سازگاری اجازه می دهد تا تماس خوبی ایجاد شود که در ایجاد گرمای اصطکاکی مؤثر است. به دلیل وجود تعداد زیادی ذرات کربنات، این اثر به طور مساوی در سراسر ماتریس پلیمر توزیع می شود که منجر به گرم شدن کارآمدتر و همجوشی نهایی گرانول های پی وی سی می شود، بنابراین ژل شدن زودتر انجام می شود.

کربنات رسوبی عملکرد خوبی حتی در حذف کمک فرآیند نیز نشان میدهد.

1710241977946 2 فن آوران شیمی
تاثیر کربنات رسوبی بر خواص کمک فرایند

مزایای فوم پی وی سی سخت

استفاده از کربنات رسوبی در فرمولاسیون فوم پی وی سی سخت باعث ایجاد ساختار سلولی منظم و یکنواخت می شود . الاستیسیته مذاب و ازدیاد طول بهبود می یابد که امکان بهینه سازی در استفاده از سایر افزودنی های لازم برای تولید موفق فوم را فراهم می کند. به نظر میرسد کربنات رسوبی می تواند به دلیل اندازه ذرات بسیار کوچک خود به عنوان یک “عامل هسته زا” عمل کند.

ترکیبات حاوی کربنات رسوبی در کاربردهای اکستروژن و قالب گیری تزریقی براقیت بسیار خوبی از خود نشان می دهند

بهبود عملکرد ضربه

بهبود عملکرد ضربه در ترکیبات پی وی سی سخت بدون افزودن هیچ گونه اصلاح کننده ضربه آلی مشاهده می شود. در حضور هر دو اصلاح کننده اکریلیک و نوع پلی اتیلن کلردار شده، این بهبود در خواص ضربه از سطوحی که تنها با اصلاح کننده دیده می شود. در حالی که ترکیبات اصلاح شده با پلیمر می توانند کاهش شدید مقاومت ضربه را در دماهای پایین نشان دهند، سامانه حاوی کربنات رسوبی کوتد حتی در دماهای پایین دارای مقاومت ضربه است.

1710241977946 3 فن آوران شیمی
اثر کربنات رسوبی بر خواص مقاومت ضربه ی

این رویکرد به ویژه در کاربردهای سخت مانند فرمولاسیون اتصالات لوله و لوله زهکشی موجدار با قطر بزرگ مفید است. رابطه بین اندازه ذرات کربنات کلسیم و استحکام ضربه بخش پی وی سی سخت در مورد لوله های اکسترود شده و اتصالات قالب گیری تزریقی موثر است. ایده آل این است که استفاده از اصلاح کننده ضربه را حذف کنید. در لوله های با قطر بزرگتر با استفاده از فرمولاسیون حاوی کربنات کلسیم 2-3 میکرون میتوان اصلاح کننده ضربه را حذف نمود. تعیین مشخصات ضربه معمولاً در یک لوله با قطر کوچک دشوارتر است، بنابراین باید از کربنات کلسیم ریزتر استفاده شود – معمولاً در محدوده 1-2 میکرون. در کاربردهایی که به یک اصلاح کننده ضربه نیاز دارند، میتوان با استفاده از کربنات کلسیم بسیار ریز با پوشش زیر میکرون، مقدار اصلاح کننده را به حداقل رساند.

مقاومت در برابر شرایط هوایی

مقاومت پی وی سی سخت در برابر تخریب ناشی از قرار گرفتن در معرض عناصر به عوامل مختلفی بستگی دارد که شامل:

ماهیت سیستم تثبیت کننده

رنگدانه استفاده شده

گرید پی وی سی

سایر افزودنی های موجود در فرمولاسیون

 واضح است که همه این ترکیبات در فرمولاسیون نقش دارند. فرمولاسیون پی وی سی سخت که حاوی کربنات کلسیم رسوب شده مصنوعی است دوام رنگ عالی و حفظ خواص مکانیکی به ویژه مقاومت ضربه ای را نشان می دهد. این اثر مثبت بر روی مقاومت در برابر شرایط اب و هوایی نیز وجود دارد که سبب میشود کربنات کلسیم رسوبی را در فرمولهای مورد مصرف در فضای بیرونی گنجانده شده است. ماهیت بسیار ریز کربنات های کلسیم رسوبی به عنوان یک تله رادیکال کارآمد برای گاز کلر ازاد شده، عمل کند و در نتیجه از باعث کاهش زردی پیشگیری میکند.

1710241977946 4 فن آوران شیمی
اثر کربنات کلسیم معدنی بر مقاومت در برابر شرایط محیطی

حجم بالای فیلر

برای فرمولاسیون های حاوی مقادیر زیادی فیلر (بیش از100PHR) ، فرآیند اختلاط به دلیل حجم زیاد مخلوط کن، زمان اختلاط طولانی تر و مقدار بیشتر نرم کننده برای غلبه بر جذب توسط میکسر، بیش از پیش ناکارآمد می شود. بنابراین مطابق راهکاری به ازای قسمت معین از نرم کننده استفاده میشود. برای اختلاط بهتر است از  اکستردور دو پیچ استفاده شود. عمق کانال پیچ بزرگتر امکان مصرف خوراک را بهبود داده، کاهش ورودی برشی، دمای محصول پایین تر و تنش محصول را کاهش می دهد.

حضور کربنات کلسیم قیمت محصول را کاهش میدهد اما افزایش دانسیته در محصول نهایی سبب میشود مقدار بهینه ی برای حضور فیلر در نظر گرفته شود. به عنوان مثال برای پرکردن قالب برای حجم معینی از قطعه نهایی، سنگین تر شدن فرمول نهایی نه تنها سبب کاهش تولید (تعداد قطعه در ساعت) شده بلکه افت خواص مکانیکی (نمودار اول همین مقاله) نکاتی است که بایستی در نظر گرفته شود. در جدول زیر، مقدار اندازه ذرات و مقدار کربنات مجاز برای کاربرد مورد نظر آورده شده است. البته که در بازار ایران، در سال های اخیر، مقادیر کربنات مورد استفاده در دوزهای بالاتری روتین شمرده میشود.

1710241977946 5 فن آوران شیمی
مقدار دوز و اندازه ذرات مناسب برای کاربردهای مختلف

جمع بندی

کربنات کلسیم در فرمول های رنگی و مات علاوه بر بهبود خواص مکانیکی سبب کاهش قیمت محصول نهایی می شود. در بین دو گرید متداول بازار (معدنی و رسوبی) گریدهای معدنی محبوبیت بیشتری دارند. گریدهای کوت عملکرد بهتری در دیسپرشن و یکنواختی محصول دارند و با اینکه قیمت بالاتری دارند میتوان با تنظیم سایر افزودنی ها همچون لوبریکنت ها، قیممت نهایی را همچنان ثابت نگه داشت. گریدهای رسوبی با توجه به اندازه ذرات ریزتر کیفیت و خواص بالاتری به خصوص در گریدهای ریجید نشان میدهند.  

برای خرید لوبریکنت و یا دریافت مشاوره با شماره ۶۶۵۶۵۷۰۰ داخلی ۱۰۱ الی ۱۰۴ تماس حاصل نمایید و یا برای دریافت اطلاعات بیشتر محصول وارد لینک شوید.

 

منبع : خانم معصومه سادات ایازی