افزودنی های پی وی سی
مواد افزودنی پی وی سی
بایستی با افزایش مواد افزودنی، اصلاح گردد تا فرآیند آن میسر شود و ویژگی‌های مورد نیاز در محصول نهایی، پدید آید. در این بخش، به چکیده ای از نقش هر یک از این موارد اشاره می کنیم و توضیح کامل را به فصل های آتی وا می گذاریم.
در اثنای فرایند، پی وی سی تحت حرارت و تنش مکانیکی قرار می گیرد؛ در نتیجه، برای جلوگیری از دگرشوی حرارتی در جریان فرایند، لازم است مواد پایدار کننده حرارتی به آن اضافه شود.
برای جلوگیری از تغییر رنگ و کاهش ویژگی های مورد نظر در محصول نیز، مواد پایدار کننده نوری به پلیمر افزوده می شود، تا از دگرشوی ناشی از تابش پرتو فرابنفش جلوگیری گردد.
مواد و انواع فرآورده های ساخته شده از پی. وی. سی، به گروه های دوگانه: “پی. وی. سی سخت” و “پی. وی. سی نرم”، بخش می شوند. در گروه اخیر، آمیزه ای که دارای مواد نرم کننده به مقدار اندک باشد را، “پی. وی. سی نیمه سخت” می نامند.
در ساخت آمیزه پی. وی. سی نرم، ضروری ترین و عمده ترین جزء تشکیل دهنده ترکیب، ماده نرم کننده است که افزودن بر پی. وی. سی و همچنین پایدارکننده حرارتی، به آمیزه افزوده می‌شود. مواد نرم کننده، بر اثرگذاری در ویژگی های محصول (نرمی، انعطاف پذیری، قابلیت کشش، و چقرمگی)، نقشی عمده در فرایند حرارتی از نظر کمک دهی به فرایند و روان کنندگی دارد.
در ترکیبات پی. وی. سی سخت، مواد کمک دهنده فرآیند، به منظور بهبود ویژگی‌های گداز آمیختگی (همجوشی) و سیلان مذاب، به آمیزه افزوده می شوند و مواد اصلاح کننده ضربه پذیری نیز، مقاومت پی. وی. سی سخت در مقابل ضربه را افزایش می دهند.
روان کننده‌ها سیلان آمیزه مذاب پی. وی. سی در حین فرآیند را آسان تر می سازند و از چسبیدن مواد مذاب داخل دستگاه جلوگیری می کنند. این نوع مواد افزودنی را به دو گروه: روان کننده های درونی و روان کننده های بیرونی، بخش می کنند. گروه نخست، گرانروی آمیزه مذاب با کاهش می دهند و گروه دوم، مانع از چسبندگی ماده مذاب به جدار فرایند می گردند.
پرکننده ها و رنگینه ها، مواد افزودنی دیگری هستند که به آمیزه ها افزوده می‌شوند.
استفاده از پرکننده ها، در بیشتر موارد انگیزه اقتصادی دارد که همان کاهش دربهای فرآورده نهاییست- گرچه، ویژگی‌هایی چون: کاهش و همرفتگی (چروکیدگی در فیلم ها) و افزایش سختی و سفتی را نیز به دنبال دارد.
پرکننده‌هایی چون: کربنات کلسیم دانه ریز و الیاف شیشه خرد شده، ترکیبات پی. وی. سی سخت را مقاوم می سازند.
با استفاده از برخی موارد بازدارنده آتش، می توان موجبات جلوگیری از آتش گیری یا گسترش آن در پ. وی. سی را فراهم آورد (این پلیمر، به تنهایی، میزان آتش گیری اندکی دارد، اما نرم کننده ها- در بیشتر موارد- اینگونه نیستد).
به کمک نرم کننده های فسفاته و انواع پارافین کلرینه، می توان مقاومت در برابر آتش پذیری را بهبود بخشید. به منظور پیشگیری از متصاعد شدن ناخواسته رایحه ناخوشایند (مانند بوی برخاسته از چرم مصنوعی) و یا بخشیدن رایحه مناسب و بوی خوش به بعضی آمیزه های پی. وی. سی، می توان از مواد کنترل کننده بو بهره جست. شورتی نوزاد و انواع کیف دستی مورد استفاده بانوان، نمونه هایی از کاربرد مواد کنترل کننده بو در فرآورده‌های تولید شده از پی. وی. سی است.
شماری بسیار از نرم کننده ها، محیطی دلخواه برای رشد و نوع باکتری ها می باشند؛ در حالی که پی. وی. سی، در برابر رشد انواع میکروارگانیسم ها (باکتری،…) پایدار است. بنابراین، استفاده از مواد ضد باکتری، برای مقابله با این عوامل تخریب کننده، مناسب ترین شیوه به شمار می آید.
به هنگام تولید و یا استفاده از پاره ای محصولات مانند قطعات قالب گیری شده از پی. وی. سی سخت و تسمه نقاله، بارهای الکتریکی ساکن تشکیل می گردد. در این صورت، استفاده از مواد ضد الکتریسیته ساکن برای جلوگیری از کثیف شدن سطح قطعه در اثر جذب ذرات موجود در هوا- که در بسیاری موارد به علت وجود بارهای الکتریکی ساکن در سطح قطعه است -و یا جلوگیری از ایجاد جرقه و آتش سوزی در موارد حساس ضرورت می یابد.
نرم کننده ها
انواع مواد افزودنی که در ترکیبات گوناگون پی. وی. سی به کار می رود، بسیار است و به تناسب نوع فراورده، شرایط فرایند، و همچنین کاربرد، انتخاب می شود. در ادامه این بخش، به معرفی و بررسی این مواد و چگونگی کاربرد آنها در محصولات گوناگون ساخته شده از پی. وی. سی خواهیم پرداخت.
مواد نرم کننده، رزین سخت و شکننده پی. وی. سی را به ماده ای نرم و انعطاف‌پذیر مبدل می سازند. نوع و مقدار نرم کننده، اهمیتی خاص در ترکیب آمیزه و تاثیری مستقیم بر خواص آن، و نیز ویژگی های فرایند دارد. نسبت مقدار نرم کننده به دیگر مواد در در آمیز پی. وی. سی، اهمیت فراوان دارد و در برخی فراورده ها به مقدار زیاد مورد استفاده قرار می گیرد. به همین دلیل، انتخاب نرم کننده از نظر قیمت، حایز اهمیت است. چنانچه در تولید یک محصول، تامین مشخصه‌هایی ویژه، ضرورت نداشته باشد، نرم کننده ای از نوع ارزان و دارای مصارف همگانی انتخاب می گردد که در بیشتر موارد از نوع “فتالات” خواهد بود. “دی (2-اتیل هگزیل) فتالات” یا وجه مشهور آن “دی اکتیل فتالات –D.O.P”، خوتص همگانی و مناسب به آمیزه می دهد. برخی از انواع فتالات (مانند D.O.P) در گروه “نرم کننده های اولیه” جای دارند.
موادی که با پی. وی. سی سازگار باشند و به نسبت ۲۵ -100 در صد( نرم کننده/ پی. وی. سی =25/75-50/50) به کار روند،”نرم کننده های اولیه” نامیده می شوند. این مواد، برای ژل کردن و آمیختن با پی. وی. سی توان کافی دارند.
نرم کننده استاندارد این گروه –D.O.P- از ویژگی هایی چون: ژل کردن، سازگاری با پی. وی. سی و فراریت- نسبتا- اندک برخوردار است و تنها با استفاده از آن، می توان به بسیاری ویژگی های دلخواه و مورد نظر دست یافت.
در موارد استثنایی (مانند کمک به ژل شدن یا تولید اسفنج به روش شیمیایی)، از مخلوط “آلکیل آریل فتالات” (مانند بوتیل بنزیل فتالات-B.B.P) با سایر نرم کننده ها استفاده می شود. از آنجا که درجه فراریت “B.B.P” به طور نسبی زیاد است، درنتیجه نبایستی از آن به عنوان نرم کننده اصلی استفاده شود.
نرم کننده هایی که میزان سازگاری شان با پی. وی. سی کم است، “نرم کننده های ثانویه” نام گرفته اند. این مواد به طور معمول به همراه نرم کننده های اولیه مورد استفاده قرار می گیرند. افزون بر “استراسیدهای دی کربوکسیلیک الیفاتیک” و “الکل های الیفاتیک سنگین”، “استراسیدهای اروماتیک دی کربوکسیلیک” و “الکل های الیفاتیک با زنجیر طویل” نیز، در گروه نرم کننده های ثانویه قرار دارند.
به دلیل قطبیت اندک و ضعف در احاطه ذرات پی وی سی و حل کردن آنها، این نرم کننده ها به حرارت بیشتر و زمان ژل شدن طولانی تر نیاز دارند.
گروهی دیگر از نرم کننده های پی. وی. سی، “نرم کننده های پلیمری” هستند، که از مهمترین نرم کننده های ثانویه به شمار می آیند و چون میزان سازگاری آنها با پی. وی. سی کم است، به شکل رایج به همراه نرم کننده های اولیه مورد استفاده قرار می گیرند. میزان گرانروی نرم کننده های پلیمری زیاد است و به تبع آن گرانروی آمیزه ساخته شده از آنها نیز، بسیار خواهد بود.
پارافین کلرینه مایع نیز، در گروه نرم کننده های ثانویه جای دارند. فراورده هایی که با استفاده از این نرم کننده تهیه می شوند، در برابر زبانه آتش و مواد نفتی مقاوم می باشند. پارافین کلرینه مایع اگر حاوی 60-50 درصد کلر باشد، با پی. وی. سی بهتر سازگار است. اگر مقدار کلر در پارافین کلرینه کم باشد، بایستی به مقدار کمتر در آمیزه پی. وی. سی به کار رود؛ زیرا در صورت کم بودن مقدار کلر، سازگاری این نرم کننده نیز، اندک خواهد بود. از این پس، به شناسایی مهم ترین انواع مواد نرم کننده می پردازیم.
انواع فتالات
مهم ترین و متنوع ترین گروه نرم کننده ها، “استرهای اسید فتالیک” می باشند که کاربرد عمده آنها در ساختن آمیزه‌ای وینیلی است. این مواد از سازگاری مطلوب، رفتار فرآیندی مناسب، فراریت اندک، پایداری حرارتی و نوری دلخواه، و سرانجام، بهای ارزان -نسبت به سایر مواد همتا- برخوردارند.
“بوتیل”، “هگزیل”، “اکتیل”، “نونیل”، “دسیل” و “بنزیل”- الکل ها، رایج ترین انواع الکل مورد مصرف در تولید استرفتالات ها می باشند. ساختار الکل های الیفاتیک ممکن است به شکل زنجیره مستقیم و یا زنجیره شاخه‌ه ای باشد. به طور معمول از مخلوطی از انواع ایزومرها و مجموعه ای از الکل های گوناگون، به جای یک الکل واحد، استفاده می شود.
به طور کلی افزایش وزن مولکولی الکلی که در تولید استر به کار می رود، این ویژگی ها را پدید می آورد: فراریت کم، سازگاری ضعیف، میزان حلالیت اندک در رزین، و فزونی استخراج روغن.
کاهش وزن مولکولی نیز تغییرات زیر را موجب می گردد:
فراریت زیاد نرم کننده، سازگاری دلخواه، میزان حلالیت بیشتر در رزین، و بهبود خواص نرم کننده در دمای اندک.
انواع فسفات
چنانچه تولید آمیزه‌ای از پی. وی. سی با پایداری در برابر زبانه آتش (شعله) مدنظر باشد، استفاده از انواع “استراسید فسفریک” مطرح می شود. مهم ترین و متداول ترین فسفات ها عبارتند از: “تری بوتیل فسفات”، “تری (2- اتیب هگزین)فسفات”، “کریزیل دی فنیل فسفات”، “تری فنیل فسفات” و “تری کریزیل فسفات”.
ویژگی هایی چون: فراریت کم و بازدارندگی آتش به میزان دلخواه، “تری آریل فسفات” ها را برای ساخت انواع تسمه نقاله مقاوم در برابر گسترش آتش از آمیزه های پی. وی. سی حاوی این ماده، مناسب ساخته است.
در صورتی که نوع نرم کننده از “تری آریل اروماتیک” به “تری آلکیل آلیفاتیک” تبدیل گردد، انعطاف پذیری در دمای اندک افزایش خواهد یافت که در این حالت، از پایداری شیمیایی و مقاومت در برابر زبانه آتش نیز کاسته خواهد شد.
یادآوری: به هنگام استفاده از این گونه نرم کننده ها، بایستی تاثیر منفی آنها برای استحکام پایدار کننده های باریم/کادمیوم در نظر داشت، و با تقویت سیستم پایدار کننده، این کاستی را جبران نمود؛ یا از پایدار کننده ای دیگر استفاده کرد.
انواع اپوکسی
نرم کننده های اپوکسی، پایداری حرارتی و نوری آمیزه را به مقدار فراوان افزایش می‌دهند و به عنوان پایدار کننده کمکی، مورد استفاده قرار می گیرند.
این نوع مواد همراه با بسیاری از پایدار کننده های فلزی (مانند کادمیوم و روی) اثر مشدده ایجاد می‌کنند. روغن های اپوکسی سمی نیستند و میزان فراریت آن ها کم است. “مونو استر الکیل اپوکسی استئارات و تالئات”، موجب دستیابی به انعطاف پذیری دلخواه در دمای اندک می گردند.
نرم کننده های پلیمری
از واکنش میان یک “الکل دی هیدریک” (گلیکول) و یک “اسید دی کربوکسیلیک”، پلی استری با وزن مولکولی زیاد تولید می گردد. اقسام این نوع پلی استر با یک اسید مونوکربوکسیلیک، “نرم کننده پلیمری” را به وجود می آورند.
فراریت اندک و پایداری در برابر استخراج به وسیله حلال، از جمله ویژگی‌های مثبت، و گرانروی بسیار، سرعت کم حلالیت، نرم‌کنندگی ضعیف در دمای کم، و سرانجام، قیمت گران از خصوصیات منفی این نوع نرم کننده می باشند.
انواع نرم کننده پلیمری، در ترکیبات مقاوم در برابر روغن و نیز در فرمولاسیون وسایل الکتریکی نارسانا (در دمای زیاد) مورد استفاده قرار می گیرند.
نرم کننده های ویژه
افزون بر موارد یاد شده، در حال حاضر انواع گوناگون نرم کننده در دسترس قرار دارد که کاربرد آنها به ویژگی های مورد انتظار از فراورده، بستگی دارد:
استرهای تری ملیتات و پنتا اریتریتول (برای کاربرد محصول در دمای زیاد) و استرهای بنزوآت با حلالیت بسیار (برای ساخت کفپوش)، نمونه هایی از نرم کننده های ویژه می باشند.
پایدار کننده ها
ویژگی های آمیزه پی. وی. سی، در اثر تماس با حرارت و تابش نور، دگرگون می گردد و از مشخصات مثبت فیزیکی آن نیز کاسته می‌شود. در اثنای فرایند و دمای زیاد، مولکول های پی. وی. سی شکسته می شوند؛ پیوند دوگانه پدید می آید، و کلرید هیدروژن آزاد می گردد؛ ماده نیز خود، تغییر رنگ می دهد.
برای جلوگیری از دگرشوی پی. وی. سی و محافظت آن از اثرات دمای بالا در جریان فرایند، و همچنین مصونیت آن از اثرات منفی امواج نور در شرایط مصرف، سیستم پایدار کننده به آمیزه افزوده می‌گردد؛ تا پیشروی تجزیه را متوقف سازد. به این ترتیب، پلیمر، دمای بالا در جریان فرایند را بدون از دست دادن ویژگی های مهم -به ویژه تغییر رنگ- تحمل می‌کند و به هیچ دشواری، فرایند می شود.
صدها نوع پایدار کننده -و ترکیبات آنها- در آمیزه های پی. وی. سی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در گزینش پایدارکننده، مهم ترین عامل، تناسب و هماهنگی، میان قیمت و تاثیر ماده بر پایداری آمیزه است.
ویژگی های عمده و مشخصات مهم فرایند همچون: لعاب دهی، رفتار سیلان، روان کنندگی، امکان واکنش با سایر ترکیبات موجود در آمیزه، و سرانجام، چگونگی و میزان پایداری فرآورده نهایی، بایستی در بررسی و گزینش مواد، مورد توجه قرار گیرد و پاسخ مناسب برای پرسش های زیر یافت شود:
آیا پایدار کننده، آمیزه را تیره و کدر یا شفاف خواهد ساخت؟؛ آیا موجب رنگ‌دهی خواهد شد؟؛ و یا پایداری نوری، میزان سمیت، بو و ویژگی های الکتریکی آن چگونه خواهد بود؟.
اطلاع از ویژگی های مهم ترین انواع پایدار کننده های مورد استفاده در آمیزه های پی. وی. سی که در پی می‌آید، می‌تواند در یافتن پاسخ مناسب، یاری بخش باشد.
پایدار کننده های قلع
این نوع پایدارکننده ها، به دو گروه “مرکاپتایدهای قلع” و “کربوکسیلات های قلع” تقسیم می‌شوند. مرکاپتایدهای آلی قلع، موثرترین پایدارکننده های حرارتی ترکیبات وینیل به شمار می‌آیند. در روش های رایج صنعتی برخی از کشورها مثل آمریکا، این ماده به تنهایی در آمیزه سازی پی. وی. سی نرم مورد استفاده قرار می‌گیرد. برتری های عمده و مهم انواع این پایدارکننده؛ مقاومت حرارتی دلخواه در درازمدت و پایداری و شفافیت رنگ اولیه می باشد. ویژگی های منفی از جمله: پایداری نوری ضعیف، بوی ناخوشایند آمیزه، گرانی قیمت و نیز، تمایل به رنگ دهی (تشکیل رنگهای سولفید فلزی) در تماس با نمک های سرب، آنتیموئن و یا کادمیوم، برتری های این ماده را کمرنگ جلوه گر می سازد؛ با این حال، استفاده از برخی پایدارکننده های قلع دار، برای ساخت فراورده هایی که در تماس با مواد غذایی قرار می گیرند، مجاز شناخته شده است.
اما در گروه دوم یعنی کربوکسیلات های قلع تنها مشتقات دی الکیل قلع از ارزش تکنیکی و اهمیت کاربردی برخوردارند. تفاوت عمده و برتری کربوکسیلات قلع نسبت به نوع مرکاپتاید، پایداری نوری مناسب آنست. همین ویژگی، این مواد را برای کاربرد های خارجی (در هوای آزاد- نور خورشید) مانند تولید پروفیل پنجره مناسب ساخته است.
پایدار کننده های باریم/ کادمیوم و باریم/ کادمیوم/ روی
صابون های باریم/ کادمیوم به طور معمول حاوی مخلوط نمک های باریم/ کادمیوم با اسیدهای چرب:لورات ها، استئارات ها و مایرستات ها می باشند. در سیستم حاوی روی، معمولا نمک آلی فلز (در بیشتر موارد، اکتئات روی) شرکت دارد. هر دو سیستم، به شکل رایج و فراوان در ترکیبات پی. وی. سی نرم و سخت مورد استفاده قرار می گیرند. کاربرد این پایدار کننده ها در آمیزه، در بسیاری موارد با پایدارکننده های کمکی (مانند فسفیت آلی یا یک ترکیب اپوکسی) همراه است. این دو سیستم، چنانچه دارای پایدارکننده کمکی باشند، نه تنها پایداری حرارتی را افزایش می‌دهند، بلکه مقاومت ترکیب در برابر عوامل جوی را نیز بهبود می بخشند .
آمیزه های شفاف، با پایدارکننده باریم/کادمیوم مایع ساخته می شوند و سیستم صابونی و دارای روی، برای کاربرد های بسیار شفاف، مناسب نیستند.
سیستم های یاد شده، گرچه متنوع و موثر اند، اما در عین حال محدودیت هایی دارند که استفاده از آنها را با احتیاط همراه می سازد:
به دلیل وجود کادمیوم و تشکیل سولفات کادمیوم زرد رنگ(در اثر تماس با ترکیبات گوگرددار) رنگ دهی پدید می آید، که با وجود مقابله پایدار کننده های دارای روی با این پدیده، رنگ دهی می تواند به لعاب دهی در جدار دستگاه های فرایند منجر گردد.
به دلیل سمیت، پایدار کننده های کادمیوم در تولید کالاهایی که با مواد خوراکی در تماس می باشند، مورد استفاده قرار نمی گیرند، و به مرور کاربرد آنها با محدودیت‌های جدی مواجه شده است.
پایدار کننده های سرب
ترکیبات سرب، به طور گسترده در تولید فراورده های مورد استفاده در صنایع برق و الکترونیک و قطعه هایی که به پایداری حرارتی در دراز مدت نیاز دارند، به کار می روند. در ابزارهای نارسانای الکتریکی، کلرید سرب ناشی از فعل و انفعال پلیمر و پایدار کننده سربی، نامحلول و غیر قابل یونیزه شدن است و در نتیجه، پس از عمل پایدار کنندگی، مقاومت الکتریکی همچنان به قوت خود باقی می ماند.
“فسفیت سرب 2 بازی” از پایداری دلخواه در برابر نور نیز برخوردار است و به همین دلیل، برای تولید محصولاتی که در فضای باز قرار می گیرند، کاربرد دارد.
سمیت،کدورت رنگ محصول و رنگ دهی (در اثر تشکیل سولفید سرب) به هنگام تماس با مواد گوگرددار، عمده ترین محدودیت های موجود در استفاده از پایدار کننده های سربی می باشند.
پایدار کننده های غیر فلزی (آلی)
این مواد، همان پایدار کننده های کمکی می باشند که پیشتر، با عنوان های: ترکیبات اپوکسی و فسفیت های آلی به آنها اشاره کردیم. این گروه، بر روی پایدار کننده های فلزی، اثر مشدده دارند. این ترکیبات، هیچ گاه به تنهایی کاربرد ندارد و همواره به همراه سایر پایدار کننده های فلزی به منظور افزایش بازدهی آمیزه مورد استفاده قرار می گیرند.
در نمودار 1-2، میزان زردشدگی در پند آمیزه- با استفاده از پایدارکننده کمکی و نیز بدون استفاده از آن – مقایسه شده است.
به حکایت نمودار، میزان زردشدگی در آمیزه بدون پایدارکننده کمکی در زمان های متفاوت، به مراتب بیشتر است- یعنی، دگرشوی حرارتی به مقدار بیشتری صورت گرفته است.
در این آزمون، آمیزه در داخل کوره ای که ۱۸۰ درجه سانتی گراد حرارت دارد، قرار داده می شود؛ سپس با استفاده از روش آزمون استاندارد “ASTM-D1925-70″، میزان زرد شدگی، در زمان های مختلف، اندازه گیری می گردد.
میزان زرد شدگی یا دگر شوی حرارتی در آمیزه حاوی هردو پایدارکننده (اصلی، کمکی) به مراتب کمتر از آمیزه ایست که تنها، پایدار کننده اصلی را در خود دارد.
به حکایت نمودار “فنیل دی دسیل فسفیت” -نسبت به سایر پایدار کننده های کمکی فسفیت- پایداری حرارتی آمیزه را می افزاید.
پایدار کننده های غیر سمی
این نوع پایدارکننده، در آمیزه های ویژه ساخت ظروف بسته بندی مواد غذایی و نیز در ساخت قطعات و ابزار برای کاربردهای متنوع پزشکی، مورد استفاده قرار می گیرد؛ مانند فیلم پی. وی. سی (نرم و سخت) در مصارف بسته بندی، انواع بطری تولید شده از پی. وی. سی، و لوله های منعطف، که از کاربردی گسترده در شاخه های گوناگون مهندسی پزشکی برخوردارند.
مهم ترین انواع پایدار کننده های غیر سمی، مخلوط نمک های آلی کلسیم و منیزیم، کلسیم و روی، یا کلسیم/ منیزیم/ روی می باشند که به طور عمده با مواد آلی -مانند ترکیبات اپوکسی- نیز همراه می گردند. به طور کلی، تعیین نوع و مقدار مصرف پایدار کننده، به مقررات و استانداردهای ملی کشورها- که بر تولید کالاهای بهداشتی نظارت دارند- ارتباط دارد. نقش موثر پایدار کننده های غیر رسمی، به مراتب از سیستم های باریم/ کادمیوم و یا سرب، کمتر است.
روان کننده ها
نقش و نوع روان کننده ها در آمیزه های پی. وی. سی را می توان به این صورت خلاصه نمود:
روان کننده بیرونی، از میزان اصطکاک بین آمیزه و سطح فلزی ماشین های فرایند می کاهد و از چسبیدن آن به سطوح دستگاه های فرایند -در اثنای فرایند- جلوگیری می کند.
روان کننده درونی، شدت اصطکاک بین مولکولی و بین ذره ای، و نیز گرانروی مذاب و حرارت ایجاد شده به هنگام فرایند آمیزه را کاهش می دهد.
موادی که از مجموعه ویژگی های یاد شده برخوردارند “روان کننده درونی/ بیرونی”، و گروهی که بخشی از خصوصیات مورد اشاره را تامین می کنند، بر حسب مورد، “روان کننده درونی” یا “روان کننده بیرونی” نامیده می شوند.
مهم ترین عامل در تعیین نوع عملکرد روان کننده، میزان سازگاری آن، با پی. وی. سی است.
یک روان کننده بیرونی مناسب و دلخواه، دارای سازگاری اندک، و یک روان کننده درونی مطلوب، دارای سازگاری زیاد با رزین پی. وی. سی می باشد.
پارافین، روغن پارافین،واکس پلی اتیلن، اسید چرب، آمیدها و استراسیدهای چرب، الکل و صابون فلزی، از نوع ترکیبات شیمیایی می باشند که به عنوان روان کننده مورد استفاده قرار می گیرند. انتخاب نوع و مقدار روان کننده در فرمولاسیون، به گونه‌ای پیچیده، به عوامل زیر بستگی دارد:
- اجزای تشکیل دهنده آمیزه
- نوع فرایند، که در این مورد، گزینش روان کننده مناسب در آمیزه های کلندری، اهمیت بسیار دارد.
- عملیات تکمیلی که پس از فرایند بر روی فراورده انجام می گیرد. (به عنوان نمونه، در آمیزه های ویژه تولید فیلم هایی که بر روی آنها کار چاپی انجام می شود، بایستی از روان کننده هایی استفاده شود که به سطح رخنه نمی کنند.)
- متفاوت بودن و یا یکسانی عملکرد روان کننده، با سایر مواد تشکیل دهنده آمیزه –به ویژه با پایدارکننده ها.
به عنوان مثال، برخی پایدارکننده ها، خود اثر روان کنندگی نیز دارند؛ یا از ویژگی تقویت‌کنندگی بعضی روان کننده ها تاثیر می پذیرند. همچنین در شماری از روان کننده ها، اثر پایدارسازی دیده می شود.
در یک آمیزه وینیل، مقداری از نرم‌کننده، جذب پرکننده می‌شود؛ به همین دلیل در فرمولاسیون هایی که دارای پرکننده به مقدار زیاد و با ذرات ریز می باشند، به مقدار نرم کننده افزوده می‌شود؛ اما پارکننده هایی که سطح ذرات آنها با استئارات پوشیده شده، به نرم کننده کمتری -در مقایسه با ذرات بدون پوشش- نیاز خواهند داشت.
در آمیزه های پی. وی. سی سخت، میزان سازگاری روان کننده با مواد کمک کننده فرایند و نیز اصلاح کننده های ضربه پذیری، از اهمیت ویژه برخوردار است. در این مورد، مهم ترین شیوه گزینش نوع و مقدار روان کننده، روش “حدس و خطا” می باشد.
در بین رایج ترین مواد که به شکل عمده، به عنوان روان کننده پی. وی. سی سخت، مورد استفاده قرار می گیرند، می توان به: استئارت های فلزی و لوارت ها، اسید استئاریک، الکل های چرب، واکس های پارافینه، واکس های استری مونتان، پلی اتیلن با وزن مولکولی پایین، روغن‌های معدنی، و استئارات های آلی اشاره نمود.
پرکننده ها
پرکننده ها، موادی جامد و نسبتاً بی اثراند که به منظور بهبود برخی ویژگی‌ها و نیز کاهش قیمت، به آمیزه پی. وی. سی افزوده می‌شوند. چنانچه مقداری پرکننده اندک باشد، میزان بهبود خواص فیزیکی ناچیز خواهد بود. کاربرد مواد پرکننده -به مقدار زیاد- منجر به افزایش سختی محصول می گردد؛ اما از استحکام کششی و ازدیاد طول در نقطه پارگی، می‌کاهد. استفاده از شماری بسیار از پرکننده ها، کاهش بهای فرآورده را به دنبال دارد؛ چراکه وزن مخصوص این مواد، از تمامی انواع رزین پی. وی. سی و نرم کننده ها بیشتر است و در اثر استفاده از آنها، وزن مخصوص آمیزه نیز افزایش می یابد؛ در نتیجه، از قیمت نهایی محصول -قیمت وزنی- کاسته می شود.
بررسی قیمت، فرایند پذیری، خواص فیزیکی (استحکام تا حد پارگی، استحکام کششی، دوام جنس، کیفیت سطح، …) عوامل موثر در تعیین مقدار و نوع پرکننده، در آمیزه می باشند.
ضمن اشاره به این نکته که کربنات کلسیم با وزن مخصوص نزدیک به 7/2، مهم ترین ماده پرکننده برای آمیزه های پی. وی. سی به شمار می آید، با این ماده و سایر پرکننده ها آشنا می شویم.
کربنات کلسیم
همان گونه که یاد شد، کربنات کلسیم -به هر دو شکل پوشش شده و پوشش نشده- از مهم ترین پرکننده ها در آمیزه های گرمانرم می باشد و از کاربردی گسترده در ساخت آمیزه های پی. وی. سی برخوردار است. نوع پوشش این پرکننده، در فرایند پذیری و خواص الکتریکی آمیزه، تاثیری مثبت دارد و در صنایع کابل سازی به شکل رایج مورد استفاده قرار می گیرد.
کربنات کلسیم پوشش شده، در تماس با پایدار کننده موجود در آمیزه، اثر مشدده را در پی دارد که در صورت استفاده، به دلیل افزایش پایداری حرارتی آمیزه، مصرف مواد پایدار کننده را کاهش می دهد.
به طور کلی، استفاده از کربنات کلسیم در آمیزه پی. وی. سی نرم، این ویژگی ها را به همراه دارد:
- توزیع خوب -به ویژه در مورد نوع پوشش شده
- فرایند آسان و نداشتن تاثیر منفی به صورت سایش اندک ماشین و ابزار و دستگاه های فرایند
- جذب کمتر نرم‌کننده و دیگر افزودنی های آمیزه -در نوع پوشش شده
- کاهش استفاده از رنگدانه های سفید
- بهبود خواص الکتریکی و دی الکتریکی
- کاهش میزان همرفتگی (چروک شدن در مورد فیلم ها و ورق ها) و لعاب دهی- در نوع پوشش شده
- کاستن از بهای فرآورده نهایی (در بخش مربوط به بررسی اقتصادی، چگونگی برآورد قیمت حجمی آمیزه، آمده است، که با مطالعه آن، به تاثیر قسمت وزنی، جرم حجمی، و نیز قیمت وزنی هر یک از اجزا در قیمت واحد محصول، پی خواهید برد).
همانند آمیزه های پی. وی. سی نرم، کربنات کلسیم به عنوان پرکننده در آمیزه های پی. وی. سی سخت نیز به کار می‌رود -البته از نوع پوشش شده و با اندازه ذرات ریز.
به حکایت بررسی ها و پژوهش های جدید، استفاده از مواد مقاوم ساز آمیزه در برابر ضربه، امکان افزایش مصرف پرکننده در آمیزه را فراهم می سازد.
استفاده از کربنات کلسیم پوشش شده در آمیزه پی. وی. سی سخت، افزایش سفتی و کاهش همرفتگی و لعاب دهی را به دنبال دارد و فرایند اکستروژن- در صورت کاربرد این پرکننده- آسان تر انجام می گیرد.
کربنات کلسیم رسوبی، به طور عمده در آمیزه پی. وی. سی سخت مورد مصرف قرار می گیرد و به دلیل برخورداری از اندازه ذرات ریز و درجه خلوص بیشتر -در مقایسه با دیگر مواد پرکننده- فرسایشی کمتر در دستگاه ها و ماشین ابزار فرایند ایجاد می‌کند. این پرکننده، مدول کشسانی را افزایش می‌دهد؛ اما بر دیگر خواص مکانیکی، چندان اثری ندارد. سنگ آهک طبیعی آسیاب شده، که نوعی دیگر از پرکننده‌های کربنات کلسیم می باشد، به دلیل داشتن ویژگی هایی چون میزان دلخواه توزیع اندازه ذرات و جذب روغن مقدار اندک، به شکل رایج در دو فرایند: تولید اسفنج پی. وی. سی و پوشش دهی و غوطه وری به کار می رود.
دوده
دوده به عنوان پرکننده و نیز رنگ در آمیزه پی. وی. سی کاربرد دارد و فرآورده را در برابر تابش پرتو فرابنفش محافظت می کند.
خاک اره
این پرکننده، در ساخت فرآورده های پی. وی. سی سخت (مانند پروفیل و ورق) کاربرد دارد.
اصلاح کننده های ضربه پذیری
در شیوه های گوناگون ساخت آمیزه پی. وی. سی سخت، گزینش رزین مناسب، پایدارکننده، و روان کننده، از اهمیت ویژه برخوردار است؛ اما در صورت استفاده از این مواد نیز، فراورده ای که به دست خواهد آمد، ضعیف و شکننده خواهد بود. بنابراین، ضرورت دارد محصول را به طریقی در برابر ضربه مقاوم و مستحکم نمود. مواد اصلاح کننده ضربه پذیری، به این منظور مورد استفاده قرار می گیرد.