دو محل اصطکاک در یک مذاب
روان کننده های PVC یکی از مهم‌ترین افزودنی هستند که بدون آنها فراوری پی‌وی‌سی غیر ممکن است.
برخلاف پایدارکننده‌ها که با پی‌وی‌سی واکنش شیمیایی انجام می‌دهند، روان‌کننده‌ها بصورت فیزیکی عمل کرده و برای تسهیل فراوری با مقادیر کم به پی‌وی‌سی اضافه می‌شوند.
روان کننده های PVC اغلب برای کاهش چسبندگی پلیمر مذاب به سطوح فلزی ماشین‌ها مصرف می‌شوند. ولی در واقع بر نحوه ذوب شدن، جریان مذاب و فراوری کامپاندهای پی‌وی‌سی نیز تأثیر زیادی دارند.
دانه‌های پی‌وی‌سی توده‌ای از ذرات اولیه پی‌وی‌سی هستند. این ذرات اولیه ریزترین اجزاء پی‌وی‌سی مذاب را تشکیل می‌دهند و نحوه جریان یافتن این ذرات روی یکدیگر و یا سطوح فلزی دستگاه‌ها، میزان سهولت فراوری پی‌وی‌سی را تعیین می‌کند.
شکسته شدن دانه‌های پی‌وی‌سی به ذرات اولیه معمولاً در دمای ۱۶۰ تا ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد اتفاق می‌افتد و ژل شدن یا همان امتزاج یا پخت در دمای ۱۶۰ تا ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد آغاز می‌شود.
یک روان‌کننده بایستی تا حدودی در پی‌وی‌سی حل شود چون در غیر اینصورت بسرعت به سطح می‌آید و اگر کاملاً محلول باشد مانند یک نرم کننده عمل می‌کند و سختی محصول نهایی را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
اغلب روان کننده های PVC هیدروکربن‌های زنجیر بلند با یک یا چند گروه قطبی هستند. این گروه‌های قطبی تعیین کننده میزان سازگاری روان‌کننده‌ها با پی‌وی‌سی هستند. کاربرد اصلی روان‌کننده‌ها در پی‌وی‌سی سخت می‌باشد که حتماً باید چسبندگی مواد مذاب را کاهش دهد تا ماشین‌آلات امکان فراوری با نرخ برش بالا را پیدا کنند. اما در پی‌وی‌سی نرم از روان‌کننده‌ها
صرفاً به دلیل خاصیت ضد چسبندگی آنها به فلز استفاده می‌شود و معمولاً نیازی به روان‌کننده‌های سازگار با پی‌وی‌سی نمی‌باشد زیرا نرم‌کننده‌ها این وظیفه را به عهده دارند. با کاهش مقدار نرم‌کننده‌ها لزوم استفاده از روان‌کننده‌ها بیشتر می‌شود.
روان‌کننده‌ها ممکن است دارای یک یا چند خصوصیت از خواص زیر باشند. ۱) نرم کنندگی ۲) کاهش ویسکوزیته ۳) کاهش حرارت ۴) کاهش اصطکاک ۵) نچسبیدن به فلز ۶) لغزندگی
یک بسته برای یک فرایند
به دلیل کثرت مواد قابل استفاده و همچنین تعدد ماشین‌آلات و روش‌های فراوری ، یک روان‌کننده جامع وجود ندارد و بایستی دقت ویژه‌ای در انتخاب نوع و مقدار روان‌کننده مبذول داشت تا به یک ترکیب مناسبی از جریان مواد، عدم چسبندگی به فلز و قیمت مناسب دست یابیم.
در تجهیزات فراوری پی‌وی‌سی از نسبت‌های گوناگونی از حرارت و برش برای رسیدن به یک محصول استفاده می‌شود. یک بسته از روان‌کننده‌ها که برای ماشین‌آلات با حرارت بالا و نرخ برش پائین طراحی شده است پاسخگوی ماشین‌آلات با حرارت پائین و نرخ برش بالا نخواهد بود. در واقع یک بسته از روان‌کننده‌ها برای یک سری از ماشین‌آلات، شرایط فراوری و اجزای یک کامپاند خاص طراحی می‌شود.
داخلی و خارجی؛ دو گرایش عملکردی
مکانیزم روان‌کنندگی
مکانیزم روان کننده های PVC را می‌توان بر اساس عملکرد روان‌کننده‌ها و بسته به اینکه تا چه حد با ذرات پی‌وی‌سی سازگار باشند در دو دسته مجزا یعنی روان‌کننده‌های داخلی و روان‌کننده‌های خارجی مورد بحث و بررسی قرار داد. این طبقه بندی تقریبی بوده و در واقع هیچ روان‌کننده‌ای کاملاً داخلی یا کاملاً خارجی محسوب نمی‌شود ولی در کل به یکی از این دو نزدیک‌تر است. بسیاری از روان‌کننده‌ها دارای یک سر قطبی و یک دنباله غیر قطبی هستند که میزان جاذبه هر سر بسیار متغیر است. یک روان‌کننده داخلی باعث سهولت لغزش ذرات پی‌وی‌سی روی یکدیگر می‌گردد و یک روان‌کننده خارجی چسبندگی بین ذرات و سطوح فلزی را کاهش می‌دهد.
گزارش شده است که با افزودن ۵ phr روان‌کننده می‌توان دمای تبدیل شیشه‌ای پی‌وی‌سی را به شرح زیر کاهش داد:
- بین ۰ تا ۵ درجه سانتی‌گراد با استفاده از روان کننده‌های خارجی
- بین ۶ تا ۱۰ درجه سانتی‌گراد با استفاده از روان کننده‌های داخلی/خارجی.
- بین ۱۳ تا ۲۶ درجه سانتی‌گراد با استفاده از روان کننده‌های داخلی یا نرم‌کننده‌ها.
غلظت و سازگاری، رفتار را تغییر می‌دهند
همچنین دو پارامتر جدید برای تعیین خواص روان‌کننده‌ها تعریف شده است:
- غلظت اشباع یا Cs.
- ثابت بازدهی یا K1.
غلظت اشباع تعیین کننده مقدار مصرف روان‌کننده است و استفاده بیشتر از آن خصوصیت روان‌کنندگی را از داخلی به خارجی تغییر می‌دهد.
و ثابت بازدهی مشخص کننده میزان دخالت روان‌کننده در تسهیل جریان پلیمر می‌باشد.
هرگاه طول زنجیر کربن یک روان‌کننده داخلی در درون یک گروه شیمیایی افزایش یابد خاصیت روان‌کنندگی داخلی کاهش و اثر روان‌کنندگی خارجی آن افزایش می‌یابد. یک مثال از استرهای فتالات در شکل زیر این مطلب را به خوبی نشان می‌هد.
جریان در مرکز و کنار دیواره
نحوه عملکرد روان‌کننده‌های داخلی و خارجی در مذاب پی‌وی‌سی در شکل فوق نشان داده شده شده است. یک روان کننده داخلی سازگار با پی‌وی‌سی در فشار ثابت سرعت جریان در مرکز قالب را افزایش می‌دهد ولی در کناره‌ها به دلیل چسبندگی مواد به دیواره‌ها سرعت جریان مذاب صفر خواهد بود. در حالیکه روان کننده‌های خارجی با تشکیل یک لایه نازک بین پلیمر مذاب و دیواره‌های قالب یک سطح لغزنده تشکیل داده باعث می‌شود کل توده مذاب با یک سرعت یکنواخت در کناره‌ها و مرکز به سمت جلو حرکت کند.
علاوه بر غلظت روان‌کننده که تعیین کننده عملکرد روان‌کننده به صورت داخلی یا خارجی می‌باشد، دمای فراوری نیز بر نوع عملکرد روان‌کننده‌ها به عنوان داخلی یا خارجی مؤثرند.
برای دریافت مشاوره رایگان در زمینه انتخاب و مصرف پی وی سی میتوانید با ما تماس حاصل فرمایید