پلاستیسیته PVC یکی از عوامل مهم در تعیین رفتار این پلیمر هنگام فرایندهایی مانند اکستروژن، تزریق و کلندرینگ است. اگر PVC در زمان مناسب و به اندازه کافی نرم و متراکم نشود، مشکلاتی مانند افزایش گشتاور اکسترودر، فیوژن ناقص، سطح زبر، نوسان ابعادی و حتی تخریب حرارتی رخ خواهد داد. از طرف دیگر پلاستیسیته بیش از حد نیز باعث افت استحکام و برهم خوردن تعادل فرایند می شود. به همین دلیل اگر می خواهید بدانید تأثیر روان کننده داخلی و خارجی بر پلاستیسیته PVC چگونه است و چگونه باید بین آن ها تعادل ایجاد کرد، باید ابتدا تفاوت عملکرد این دو گروه را بشناسید. در ادامه بررسی می کنیم که هر روان کننده چگونه روی اصطکاک، جریان مذاب، فیوژن و در نهایت کیفیت محصول PVC اثر می گذارد.

روان کننده داخلی چه تأثیری بر پلاستیسیته PVC دارد؟

روان کننده داخلی عمدتاً با کاهش اصطکاک بین زنجیره ها و اجزای داخل کامپاند PVC عمل می کند. این مواد تا حدی با ماتریس PVC سازگار می شوند و حرکت زنجیره های پلیمری را آسان تر می کنند. در نتیجه ویسکوزیته مذاب کاهش پیدا می کند و جریان ماده در زمان فرایند راحت تر می شود.

تأثیر روان کننده داخلی و خارجی بر پلاستیسیته PVC به این صورت است که: به زبان ساده روان کننده داخلی تمایل دارد پلاستیسیته و جریان پذیری PVC را افزایش دهد. این موضوع گشتاور اکسترودر را کاهش می دهد، انتقال ماده را بهبود می بخشد و فیوژن را یکنواخت تر می کند. بنابراین اگر PVC به دلیل اصطکاک داخلی زیاد دیر نرم می شود یا گشتاور فرایند بالاست، اصلاح سیستم روان کنندگی داخلی یکی از راهکارهای مؤثر برای آن خواهد بود.

البته افزایش روان کننده داخلی همیشه به معنای پلاستیسیته بهتر نیست. اگر مقدار آن بیش از حد باشد، لغزش داخلی زیاد شده و کنترل فیوژن دشوار می شود. در چنین شرایطی ممکن است زمان یا شدت پلاستیسیزاسیون نامناسب شود و در آخر استحکام مکانیکی و عملکرد محصول کاهش پیدا کند.

روان کننده خارجی چه تأثیری بر پلاستیسیته PVC دارد؟

روان کننده خارجی برخلاف نوع داخلی، بیشتر در مرز تماس PVC با سطوح فلزی دستگاه عمل می کند. این ماده با ایجاد یک لایه لغزنده میان کامپاند و تجهیزاتی مانند سیلندر، مارپیچ، دای و قالب، اصطکاک و چسبندگی را کاهش می دهد. در نتیجه حرکت PVC در داخل دستگاه آسان تر می شود و احتمال چسبیدن ماده به سطوح فلزی کاهش پیدا می کند.

تأثیر روان کننده داخلی و خارجی بر پلاستیسیته PVC با یکدیگر متفاوت است. روان کننده خارجی معمولاً فیوژن PVC را به تأخیر می اندازد؛ زیرا با کاهش اصطکاک میان ماده و تجهیزات، بخشی از انرژی برشی واردشده به کامپاند کاهش می یابد. از این رو مقدار بیش از حد آن ممکن است باعث شود PVC دیرتر به پلاستیسیته مناسب برسد.

این ویژگی در واقع همیشه منفی نیست. در فرایندهایی که فیوژن بیش از حد سریع اتفاق می افتد، روان کننده خارجی در کنترل سرعت پلاستیسیزاسیون تاثیر می گذارد و از ایجاد حرارت و تخریب زودهنگام جلوگیری می کند.

اگر روان کننده داخلی بیش از حد باشد چه اتفاقی می افتد؟

افزایش بیش از اندازه روان کننده داخلی اصطکاک داخلی را بیش از حد کاهش می دهد. در این حالت PVC  ممکن است سریع تر جریان پیدا کند، اما پلاستیسیزاسیون و فیوژن دیگر در نقطه مطلوب اتفاق نیفتد. کاهش بیش از حد گشتاور، افت برخی خواص مکانیکی و ایجاد ناپایداری در فرایند از پیامدهای احتمالی هستند.

به همین دلیل در زمان اصلاح فرمولاسیون نباید صرفاً کاهش گشتاور یا افزایش خروجی اکسترودر را نشانه عملکرد بهتر روان کننده دانست. کیفیت فیوژن و خواص محصول نهایی نیز باید هم زمان بررسی شوند.

اگر روان کننده خارجی بیش از حد باشد چه اتفاقی می افتد؟

تأثیر روان کننده داخلی و خارجی بر پلاستیسیته PVC بدین صورت است که مصرف بیش از حد روان کننده خارجی فیوژن PVC را بیش از اندازه به تأخیر می اندازد. در نتیجه ممکن است ماده پیش از رسیدن به پلاستیسیته مطلوب وارد ناحیه شکل دهی شود. این وضعیت کاهش استحکام جوش، مشکلات سطحی، لغزش بیش از حد، ایجاد رسوب یا پدیده بلومینگ و کاهش بهره وری را در پی خواهد داشت.

در مقابل کمبود روان کننده خارجی موجب چسبندگی PVC به دای و سایر سطوح فلزی، افزایش اصطکاک، ایجاد حرارت برشی و در نهایت تخریب یا زبری سطح محصول می شود.

چگونه تعادل روان کننده داخلی و خارجی را تنظیم کنیم؟

برای دستیابی به پلاستیسیته مناسب، هدف اصلی ایجاد تعادل بین لغزش داخلی و خارجی است، نه استفاده حداکثری از یک نوع روان کننده. نوع محصول، طراحی مارپیچ، دمای فرایند، سرعت اکستروژن، نوع PVC و وجود موادی مانند پایدارکننده، پرکننده و پیگمنت روی نیاز روان کنندگی اثر دارند.

برای مثال در تولید پروفیل و لوله PVC سخت، سیستم روان کنندگی باید به گونه ای تنظیم شود که از یک طرف فیوژن و پلاستیسیزاسیون کافی ایجاد شود و از طرف دیگر ماده به دای نچسبد. از این رو هر تغییر در مقدار روان کننده باید با بررسی هم زمان گشتاور، زمان فیوژن، فشار، دمای مذاب، ظاهر سطح و خواص مکانیکی انجام شود.

جمع بندی

تأثیر روان کننده داخلی و خارجی بر پلاستیسیته PVC بدین شکل است که روان کننده داخلی با کاهش اصطکاک درون کامپاند، جریان مذاب را بهبود داده و معمولاً به کاهش گشتاور و تسهیل فیوژن کمک می کند. در مقابل روان کننده خارجی با کاهش اصطکاک بین PVC و تجهیزات، چسبندگی و سایش را کنترل کرده و معمولاً سرعت فیوژن را کاهش می دهد.

در نتیجه، پلاستیسیته مطلوب PVC حاصل تعادل بین روان کنندگی داخلی و خارجی است. افزایش بیش از حد هرکدام ممکن است به اندازه کمبود آن مشکل ساز باشد. به همین دلیل انتخاب روان کننده باید بر اساس نوع محصول، شرایط دستگاه و سایر اجزای فرمولاسیون انجام شود تا علاوه بر پردازش پایدار، کیفیت و خواص نهایی PVC نیز حفظ شود.