افزودنی ها چه کاربردی دارند؟

افزودنی ها چه کاربردی دارد؟

پلیمرها در حالت طبیعی معمولا در برابر شرایط عملیات فرآوری و شرایط عملکرد مقاومت بالایی از خود نشان نمی دهند. به عبارت دیگر در هنگام شکل دهی یک ماده خام پلیمری به محصول، به علت اعمال حرارت، تنش، فشار باید انتظار تخریب، تغییر رنگ، تغییر خواص فیزیکی و برخی دیگر از مشکلات را داشت. لذا برای تولید یک محصول، از فرمولاسیون خاص از ماده خام پلیمری ماده پایه و برخی از افزودنی ها استفاده می شود.

افزودنی (Additive) چیست؟

افزودنی ها موادی هستند که به منظور بهبود خواص فیزیکی، خواص شیمیایی، شکل پذیری و… اضافه می شوند. بر اساس تعریف IUPAC ، افزودنی ها به مواد خاصی اطلاق می شود که در صنعت به ماده خام (پایه) برای بهبود یک یا چند خاصیت اضافه می شود. افزودنی ها دارای ساختار شیمیایی و فیزیکی بسیار متنوع بوده و بر خواص مختلف محصولات پلیمری تاثیر می گذارند.

در حال حاضر افزودنی ها با بیش از ۱۶۰۰۰ نام تجاری از ۱۸۰۰ شرکت در سراسر جهان به بازار عرضه می شوند. افزودنی ها در صنایع پلاستیک، لاستیک و رزین جایگاه ویژه ای پیدا نموده اند. بیشتر افزودنی ها در فرآیند تولید (اکستروژن، قالب گیری تزریقی و ) به ماده خام اضافه می شوند. ولی برخی از آنها پس از تولید محصول نهایی یا حتی حین کاربرد آن محصول در شرایط مختلف چون پوشش، لعاب و…. بر روی محصول اعمال می گردند. بعضی از این افزودنی ها برای بهبود خواص نهایی محصول بکار می روند.

در هنگام استفاده از افزودنی ها باید توازنی بین خواص مطلوب حاصل از افزودنی و برخی تغییرات در قیمت و کیفیت محصول نهایی ایجاد کرد. ذکر این موضوع نیز لازم است که برخی از افزودنی ها با یکدیگر سازگاری نداشته و خواص مورد نظر و طراحی شده در فرمولاسیون، در محصول نهایی ایجاد نمی گردد. به عنوان مثال آنتی اکسیدانت ها عامل افت و کاهش اثر افزودنی های شبکه ساز و فوم ها می گردند.

شرط استفاده از افزودنی ها

افزودنی ها باید علاوه بر خاصیت و ویژگی مطلوب مورد نظر دارای شرایط زیر نیز باشند تا در هنگام فرآیند تولید یا پس از آن مشکلی ایجاد ننمایند.

• پایدار بودن در شرایط فرآیند اختلاط با پلیمر (همگن سازی با ماتریس آمیزه): عدم پایداری افزودنی درطول فرآیند اختلاط که معمولا در دما و تنش بالا صورت می گیرد منجر به تخریب ساختار شیمیایی و از بین رفتن تاثیر مطلوب آن و احتمالا اثر منفی بر پلیمر می گردد.
• عدم مهاجرت به سطح افزودنی: عامل دیگری است که بجز در تعداد محدودی از این ترکیبات مانند روان کننده ها که بر روی خواص سطحی اثر می گذارند یک ویژگی نامناسب برای افزودنی محسوب می گردد.
• پایدار بودن: در شرایط کار کرد نیز مانند پایداری در هنگام فرآیند اهمیت دارد.
• غیر سمی بودن و عدم داشتن طعم و بو برای افزودنی بخصوص در کاربردهایی که با آب و مواد غذایی سر و کار دارد بسیار مهم است.
• عدم تاثیر منفی بر خواص برجسته و مفید پلیمر.
• قیمت مناسب: افزودنی ها دارای قیمت بالاتری نسبت به پلیمر پایه هستند ( به جز برخی از پرکننده ها). اما این قیمت باید با توجه به درصد استفاده از آنها و تاثیری که بر پلیمر می گذارند توجیه پذیرباشد.

دانستن این نکته قبل از تشریح افزودنی های مختلف لازم است که در صنعت بخصوص صنعت پلاستیک، افزودنی به صورت مستربچ ( افزودنی مخلوط شده با پلیمر) عرضه می شود، که در استفاده از آن باید به دو عامل زیر توجه نمود. اما ابتدا به تعریف مستربچ می پردازیم: مستربچ به معنی نمونه تغلیظ شده ای از ترکیب است، به عبارت دیگر مستربچ به منظور یکنواخت سازی فرآیند اختلاط با ماده اولیه پلیمری و سازگاری بهتر آن با فرآیند های شکل دهی (اکستروژن و تزریق)، بجای مصرف مستقیم ماده به صورت ماده افزودنی (پودر افزودنی) می باشد.

۱. پایه پلیمری مستربچ چیست؟ و همخوانی این پلیمر با پلیمر مورد نظر چگونه است؟

٢. مستربچ شامل چند درصد افزودنی است؟

درباره سوال اول باید اشاره نمود به علت همخوانی پلی اتیلن با اکثر پلیمرها معمولا از این پلاستیک به عنوان مستربچ استفاده می شود. لازم به ذکر است تهیه مستربچ بر پایه مواد دیگر نیز نظیر POM ،PP SAN ،ABS نیز انجام می گیرد که توصیه می شود برای تولید هر محصول از مستربچ با پایه یکسان در فرآیند خود استفاده نمود.

محاسبه افزودنی

آنچه در باره درصد افزودنی نیز باید بدانیم آن است که برای کارکرد مورد نظر ما در فرمولاسیون محصول چند درصد افزودنی مورد نیاز است؟

این درصد برای افزودنی های مختلف، با توجه به اثر بخشی آنها و شرکت های سازنده انتخاب می گردد و سپس از روی میزان افزودنی داخل مستربچ، درصد مصرف مستربچ در فرمولاسیون قطعه محاسبه می گردد. به مثال زیر توجه کنید:

• فرض کنید آنتی اکسیدانت شرکت الف برای تولید یک محصول با فرآیند تزریق انتخاب شده است:

شرکت سازنده آنتی اکسیدانت ذکر نموده برای جلوگیری از تخریب حرارتی در فرآیند تزریق استفاده از ۰/۱درصد (یک در هزار) از آنتی اکسیدانت او کافی است. لذا در صورتی که مستربچی که ما خریداری کرده ایم دارای ۵ درصد آنتی اکسیدانت آن شرکت باشد باید در فرمولاسیون قطعه ۲ درصد از مستربچ تهیه شده را استفاده کرد. (۰/۰۲×۰/۰۵=۰/۰۰۱۰) بعبارت دیگر اگر درصد مورد نیاز افزودنی در فرمولاسیون را A و درصد افزودنی موجود در داخل مستربچ را B بنامیم میزان مستربچ مصرفی با توجه به فرمول زیر محاسبه می گردد.

استفاده از پر کننده به صورت مستقیم در دستگاه های تولید نهایی قطعه چون سیستم تزریق باعث می شود. پرکننده ها به صورت کلوخه ای یا خوشه ای در پلیمر قرار گیرند و توزیع مناسبی از آنها صورت نگیرد. که این امر منجر به شکنندگی قطعه و افت خواص مکانیکی و نوری آن می گردد. به همین جهت توصیه می شود در صورت انتخاب پر کننده درفرمولاسیون، از مستربچ های آن پر کننده که از شرکتی معتبر تهیه شده استاستفاده شود. در این باره بیشتر صحبت خواهیم کرد.

در ادامه به بررسی تعدادی از افزودنی های صنعت پلاستیکه بیشتر در صنعت تزریق مصرف میشوند، خواهیم پرداخت.

کلام آخر

مجموعه شمش پلاستیک آزادی تولیدکننده انوع لوله، بوشن، میله، فوم و… پلاستیکی تولید می شود. از جمله محصولات تولید شده در این مجموعه می توان به زلامید، فایبرگلاس، پلکسی گلس، پلی اتیلن، پلی کربنات، پلی آمید، ای بی اس و… اشاره کرد. برای خرید انواع محصولات مانند ورق پلی اتیلن و… تماس بگیرید.