Plate-out و عوامل موثر بر آن
Plate-out: پدیده ای شایع که در حین اکسترود کردن PVC سبب مشکلات گوناگونی در محصول نهایی می شود. این پدیده با نشست و رسوب ناخواسته مواد در قالب، Venting و یا کالیبراتور باعث ایجاد خراش و رگه رگه شدن در سطح محصول نهایی می شود.
تشکیل Plate-out در مکان های مستعد در اکستروژن
1 قرارگیری ذرات معدنی مانند فیلرها، پیگمنت و co-stabilizer های معدنی
2 قرارگیری مواد غیر قطبی ناهمگون مانند پارافین و یا پلی اتیلن وکس نامحلول
3 تشکیل فیلمی از ذرات معدنی به همراه مواد محل [#2] و مهاجرت به مرز میان پلیمر مذاب و سطح داغ فلز
4 رسوب ذرات در Compression zone
5 رسوب ذرات در Decompression zone
6 حرکت به سمت جلو مواد محل [#2]
عوامل موثر بر ایجاد Plate-out
- افزایش ناچیز رطوبت
- اختلاط نامناسب
- کیفیت نامناسب تجهیزات اکسترودر
- شرایط فرآیندی نامناسب
- فرمولاسیون
Troubleshooting برای جلوگیری از Plate-out
- ابتدا ازکیفیت مناسب مواد مصرفی اطمینان حاصل کنید.
- کیفیت نامناسب پایدارکننده سبب تخریب زودهنگام PVC شده و گاز HCl آزاد می شود. واکنش های احتمالی میان HCl و دیگر افزودنی ها سبب ایجاد رطوبت و به دنبال آن پدیده Plate-out می شود.
- رطوبت مواد و مکان قرارگیری دستگاه به حداقل برسانید.
- بلاک شدن فیلترها و عملکرد venting zone در میزان رطوبت موثر است.
- شرایط فرآیندی خود را جهت اختلاط هرچه بهتر بهینه سازی کنید.
- احتمال رخ دادن پدیده Plate-out در دماهای بالا و دور مارپیچ پایین، بیشتر می شود.
- شرایط نامناسب اختلاط و سردسازی ممکن است به رخ دادن این پدیده کمک کند. این مورد در اکسترودرهای Double-batching محتمل تر است. در صورت چینش و عملکرد نامناسب تجهیزات اختلاط، زمان اختلاط افزایش یافته و فیلترها زودتر بلاک می شوند و رطوبت حبس می شود. سرد بودن بیش از حد محل سرد سازی باعث شکل گیری رطوبت و درنهایت Plate-out می شود.
- گشتاور پایین و فشار بالا به کاهش Plate-out کمک می کند.
- فرمولاسیون خود را بهینه کنید.
- افزیش میزان فیلر تا phr20 ، سبب کاهش این پدیده می شود. ترکیباتی از قبیل Chalk، تیتانیوم دی اکسید (TiO2) و سیلیکا (SiO2) به دلیل خاصیت سایندگی جهت رفع پدیده Plate-out مورد استفاده قرار می گیرند.
- تنظیم روان کننده خارجی و داخلی یکی از ملزومات فرمولاسیون به منظور جلوگیری از Plate-out می باشد. روان کننده خارجی بیش از حد سبب Plate-out می شود.
- پایدارکننده های سرب و همچنین اورگانو قلع، احتمال رخ دادن Plate-out را افزایش می دهند.
- ترکیبات کریستالی با اختلال در venting zone باعث ایجاد Plate-out می شوند.
استئارات روی نیز یکی از محبوب ترین افزودنی هایی است که در صنایع پلیمری عمدتا به عنوان روان کننده خارجی مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله به بررسی اثر استئارات روی در تخریب حرارتی پلی اتیلن وکس پرداخته شده است. نتایج نشان دادند که تخریب پارافین واکس خالص در دمای حدود 317درجه سانتی گراد رخ می دهد در حالی که با افزایش استئارات روی این دما به دماهای پایین تر شیفت پیدا می کند گرچه تغییری در نقطه ی ذوب آن به وجود نمی آورد. گروه الکیل موجود در استئارات روی، حلالیت آن را در پارافین واکس مذاب افزایش می دهد و یون های روی که دارای اوربیتال d خالی هستند می توانند موجب تسهیل تخریب و واکنش اکسیداسیون شود. با توجه به نتیجهد های بدست امده شاید بتوان به این برداشت کلی دست یافت که استفاده همزمان از پارافین وکس و استئارات روی به عنوان روان کننده در سیستم های پلیمری بهینه نمی باشد.