مواد افزودنی کمک فرآیندی
کمک فرآیندها افزودنی هایی هستند که با هدف برطرف ساختن مشکلات فرآیندی به آمیزه افزوده می شوند. طیف عملکرد افزودنیهای فرآیند خیلی وسیع است و همه سطوح فرآیند لاستیک را پوشش می دهد. انواع افزودنی شامل: روان کننده ها، پپتایزرها، هموژنایزرها، چسبناک کننده ها، پراکنده سازها، نرم کننده ها می باشد.
روان کننده ها:
بزرگترین گروه از افزودنی های فرآیندی مدرن شامل روان کننده ها می باشد. اصلی ترین اثرات مثبت استفاده از روان کننده ها که می توان در مراحل مختلف فرآیند بدست آورد در زیر آمده است:
اختلاط:
- ترکیب سریع پرکننده ها
- پراکندگی بهتر
- کمترین اتلاف دمایی
- کاهش ویسکوزیته
- بهبود رهایش
فرآورش:
- اکستروژن و کلندرینگ سریع و آسان تر
- بهبود رهایش
- کمترین مصرف انرژی
قالب گیری:
- سریع تر پر شدن حفره در کمترین فشار عملیاتی
- کاهش یافتن تنش در قطعات قالبگیری از طریق پر شدن آسان حفره
- دوره زمانی کوتاه
- بهبود رهایش
- کاهش آلودگی قالب
در اکثر موارد روان کننده ها در شروع سیکل اختلاط به همراه پر کننده ها برای تاثیر بر روی پراکندگی استفاده می شود. روان کننده ها به علت تاثیر روان سازی ویژه، جریان پذیری را بهبود می بخشند. بنابراین رفتار فرآورشی آمیزه در طول اکسترودینگ، کلندرینگ، قالبگیری و … به طور ویژه بهبود می یابد. این افزودنی ها ویسکوزیته را کاهش، پراکندگی را تسهیل، زمان اختلاط را کوتاه و دما و انرژی مورد نیاز اختلاط را کم می کنند. اغلب جدایش از قالب به دلیل کاهش چسبندگی آمیزه پخت شده راحتتر انجام می شود.
مستیکاسیون و پپتایزینگ از مراحل فرآورش هستند، مستیکاسیون شکست ترمومکانیکی لاستیک را در دمای نسبتا پائین نشان می دهد. پپتایزینگ فیزیکی و مستیکاسیون مربوط به یک فرآیند یکسان است.
پپتایزرها:
پپتایز کردن شیمیایی اکسیداتیو حرارتی، تسریع بخشیدن شکست لاستیک در دمای بالا را توصیف می کند. پپتایز کردن، ترکیب پرکننده ها و دیگر اجزای کامپاندینگ را تسهیل می کند و می تواند پراکندگیشان را بهبود بخشد. بهبود جریان پذیری آمیزه منجر به تولید راحت تر از نیمی از محصولات مانند پروفیل یا قالبگیری
می شود و هم چنین زمان فرآورش کوتاه تر و توان مصرفی پائین نیز بدست می آید.
اغلب همگن سازی آلیاژهای لاستیکی با ویسکوزیته های مختلف سخت است. در این مورد لاستیک با ویسکوزیته بالا می تواند از طریق پپتایز کردن شکسته شود تا توانایی آلیاژ شدن با دیگر الاستومر ها با ویسکوزیته پائین بهبود یابد. از آنجایی که امروز اکثر لاستیک های مصنوعی با سطوح مختلف ویسکوزیته براحتی فرآیند می شوند پپتایز کردن عموما برای لاستیک طبیعی بکار می رود.
استراکتول، که به عنوان یک مولد برجسته عامل پپتایزینگ شناخته شده است، چندین محصول بسیار موثر پپتایزر تهیه کرده است. آنها اجازه می دهند تا لاستیک طبیعی در طول تولید و فرآورش شکسته شود و اطمینان حاصل شود که پراکندگی پپتایزر در لاستیک انجام شده و کاهش ویسکوزیته سریع بدست آید.
اخیرا پپتایزرهای فیزیکی اهمیت زیادی بدست آورده اند. آنها به عنوان روان کننده های داخلی و کاهش دهنده ویسکوزیته بدون شکست زنجیره های پلیمری عمل می کنند. می توان بین پپتایز کردن شیمیایی و شکسته شدن یا کاهش وسیکوزیته از طریق روان کنندگی تمایز قائل شد.
مزایای عوامل پپتایزینگ:
- کاهش زمان اختلاط
- کاهش توان مصرفی
- ارتقا یکنواختی بچ به بچ
- تسهیل آلیاژ کردن الاستومرها
- کاهش هزینه مخلوط کردن
- بهبود پراکندگی
زمان و انرژی ذخیره شده هنگامی که از عوامل پپتایزر استفاده شود می تواند تا 50% در فرآیند اختلاط افزایش یابد. زیرا با توجه به اثر بخشی بالای عوامل در دوزهای خیلی کم و هزینه های آنها تقریبا هیچ اثری در مقایسه با هزینه های تولید ندارد.
هموژنایزرها:
عوامل هموژنایزر محصولاتی هستند که همگن شدن سخت آلیاژهای الاستومری را بهبود می بخشد، آنها همچنین به ترکیب دیگر مواد آمیزه سازی کمک می کنند.
مزایا هموژنایزرها:
در آلیاژهای الاستومری
- همگن بودن آمیزه را بهبود می بخشد
- فشردگی آمیزه را بهبود می بخشد
- کاهش انرژی/ زمان برای تکمیل اختلاط
- بهبود نرمی/ یکنواختی مواد
- نرمال کردن مشخصات فرآیند (اکستروژن، کلندرینگ)
- بهبود چسبندگی
- بهبود پراکندگی پر کننده ها
در کامپاندهای هموپلیمر
- کاهش نرو
- بهبود یکنواختی فرآیند
- بهبود چسندگی
- بهبود پراکندگی پرکننده ها
- نرم کنندگی مواد زبر
هموژنایزرها ترکیبات بر پایه ی رزین هستند که سازگاری خوب با الاستومرهای مختلف نشان می دهند و آلیاژ کردن را از طریق نرم کنندگی و تر شوندگی فصل مشترک پلیمر آسان می کند. از آنجایی که رزین های نرم کننده چسبندگی حتمی پلیمرها را ایجاد می کند که تمایل به خرد شدن و تلفیق شدن آلیاژهای پلیمری براحتی انجام می شود، انرژی داخلی در سطح بالا می ماند. در نتیجه اختلاط بسیار موثرتر و زمان اختلاط اغلب می تواند کاهش یابد. به سبب خواص تر شوندگی عوامل همگن کننده پر کننده ها با نرخ سریع تر و توزیع به طور منظم ترکیب می شوند. اغلب از جمع شدگی پر کننده ها می تواند اجتناب شود.
هموژنایزرها هنگامی که بعنوان روغن فرآیند جایگزین شود باعث افزایش استحکام خام و جریان پذیری آمیزه از طریق بهبود همگن سازی و اثر نرم کنندگی آسان می شود. آنها چسبندگی خام بسیاری از آمیزه ها را افزایش می دهند و عوامل چسبندگی را به طور موثری تقویت می کنند.
چسبناک کننده ها:
اغلب لاستیک های سنتزی نسبت به لاستیک طبیعی چسبندگی کمی دارند و اغلب افزایش استحکام چسبندگی برایشان الزامی است. چسبناک کننده ها باعث بهبود چسبندگی لایه های خام (چسبندگی ساختار) بر روی هم و بهبود درهم رفتگی سطوح در تماس می شود. آنها باید به آمیزه ها درجه ی بالای چسبندگی داده که ذخیره سازی و تهسیل فرآیند از طریق کاهش ویسکوزیته برقرار سازد. حالت چسبندگی نباید توسط مواد آمیزه سازی مانند واکس ها کاهش یابد.
چسبناک کننده ها محصولاتی هستند که در بعضی مواقع به عنوان عوامل هموژنایز نیز عمل می کنند. آنها شامل کالیفون، رزین های کومارون ایندین، رزین های آلکیفنول استیلن و آلکیفنل آلدهید می شوند.
پراکنده سازها:
عوامل پراکنده ساز را می توان به عنوان زیر گروه روان کننده ها دانست. اگر چه خواص اصلی آنها پراکندگی است. آنها پراکندگی مواد جامد آمیزه را بهبود می بخشند. آنها زمان اختلاط را کاهش می دهند و تاثیر مثبتی بر مراحل فرآیندی نیز می گذارند. عوامل پراکندگی دارای خواص تر شوندگی ممتاز است. آنها اغلب استرهای اسید چرب با قطبیت کم هستند. زیرا اغلب اوقات ترکیب خواص پراکندگی و روان شدگی خوب مطلوب است عوامل پراکندگی در بازار بعضی اوقات ترکیبی از اسیدهای چرب با وزن مولکولی بالا و صابون های فلزی در دسترس است.
معمولا عوامل پراکنده ساز همراه با پر کننده ها افزوده می شوند. محصولات آنها تشکیل و نقطه ذوب پائین آنها ترکیب آسان آنها را تسهیل می بخشد. هنگامی که پر کننده ها در دو مرحله افزوده می شوند عوامل پراکندگی باید در مرحله اول افزوده شوند.
نرم کننده ها:
عوامل نرم کننده انعطاف پذیری و رفتار الاستیک (کشسانی) محصول ولکانیزه شده را بهبود می بخشد. آنها اثر مطلوبی بر روی فرآیند پذیری کامپاند می گذارند. گونه های خاصی مقاومت خوبی در برابر هوای گرم ایجاد
می کنند یا رسانایی الکتریکی را افزایش می دهد. اغلب نرم کننده ها ترکیب پرکننده ها میزان بارگذاری بالا را آسان می سازد و پراکندگی را بهبود می بخشد.
تاثیر نرم کننده ها:
بر روی خواص فیزیکی
- سختی پایین
- ازدیاد طول زیاد
- بهبود عمر انعطاف پذیری
- عملکرد بهتر در دمای پایین
- گرایش به تورم
- تاخیراندازی شعله
- عملکرد آنتی استاتیک
حین فرآیند:
- ویسکوزیته پایین
- درهم رفتن سریع پرکننده
- پراکندگی راحت
- انرژی مورد نیاز پایین و حرارت تولیدی کم در طول فرآیند تولید
- بهبود رهایش
- بهبود چسبندگی ساختار
شرکت ولکان صنعت سپاهان به منظور افزایش کیفیت محصولات و بهره گیری از صرفه اقتصادی، توانسته با تکیه بر دانش و با بهره گیری از ترکیبات مذکور شرایط فرآیندی را بهینه و خواص آمیزه های لاستیکی را بهبود بخشد.
مرجع:
Handbook struktol Rubber
