اگر در خط تولید PVC با افزایش گشتاور اکسترودر، نوسان فشار، فیوژن نامناسب، زبری سطح یا تغییر کیفیت محصول مواجه شده اید، احتمالاً روان کننده یکی از اولین موادی است که باید بررسی شود. اما مسئله فقط کم یا زیاد بودن روان کننده نیست؛ نوع روان کننده، نسبت روان کننده داخلی و خارجی، دمای فرآیند، نوع رزین، میزان فیلر و حتی طراحی اکسترودر همه و همه تعیین می کنند که یک مقدار مشخص روان کننده چه اثری بر فرآیند دارد.

به همین دلیل افزایش مصرف روان کننده همیشه به معنی کاهش بیشتر گشتاور نیست. مقدار بیش از حد فیوژن را به تأخیر می اندازد و رفتار مذاب را تغییر می دهد. در مقابل مصرف ناکافی اصطکاک و گرمای ناشی از فرآیند را افزایش می دهد. بنابراین هدف اصلی، پیدا کردن نقطه تعادل بین روانکاری، فیوژن، گشتاور و پایداری فرآیند است. در این مقاله بررسی می کنیم تأثیر روان کننده روی گشتاور اکسترودر PVC چگونه است و چگونه می توان مقدار مصرف آن را بدون ایجاد مشکلات جدید بهینه کرد.

گشتاور اکسترودر PVC به چه معناست و چرا اهمیت دارد؟

گشتاور اکسترودر نشان دهنده میزان مقاومتی است که سیستم موتور و مارپیچ هنگام انتقال، فشرده سازی، ذوب و اختلاط کامپاند PVC با آن مواجه می شوند. هرچه مقاومت ماده در برابر حرکت و فرآیند بیشتر باشد، معمولاً نیروی بیشتری برای چرخاندن مارپیچ لازم است و گشتاور افزایش پیدا می کند.

در  PVC، گشتاور تنها به ویسکوزیته مذاب مربوط نیست. فرآیند فیوژن ذرات PVC نیز نقش مهمی دارد. ذرات PVC طی چند مرحله به یک ساختار مذاب پیوسته تبدیل می شوند و روان کننده ها با کنترل اصطکاک و نحوه تعامل ذرات با یکدیگر و سطوح فلزی، روی این فرآیند اثر می گذارند. بنابراین تغییر گشتاور ممکن است نشانه ای از تغییر در فرمولاسیون، میزان روانکاری یا شرایط فرآیند باشد.

روان کننده چگونه گشتاور اکسترودر را کاهش می دهد؟

تأثیر روان کننده روی گشتاور اکسترودر PVC به این شکل است: روان کننده ها به طور کلی به دو گروه داخلی و خارجی تقسیم می شوند. روان کننده خارجی بیشتر در مرز بین PVC و سطوح فلزی اکسترودر و دای عمل می کند و با کاهش اصطکاک، حرکت ماده روی سطوح فلزی را آسان تر می کند. در مقابل روان کننده داخلی بیشتر در داخل ماتریس PVC عمل می کند و با کاهش اصطکاک بین زنجیره ها و بهبود لغزش داخلی، به کاهش ویسکوزیته و بهبود جریان مذاب کمک می کند.

در نتیجه استفاده صحیح از سیستم روانکاری می تواند مقاومت در برابر جریان را کاهش داده و در شرایط مناسب باعث کاهش گشتاور و فشار عملیاتی شود. مطالعات روی واکس های هیدروکربنی نیز نشان داده اند که نوع واکس و مقدار مصرف آن می تواند گشتاور فیوژن PVC را به شکل قابل توجهی تغییر دهد.

البته این رابطه همیشه خطی نیست. برای مثال افزایش روان کننده خارجی ممکن است اصطکاک را کاهش دهد، اما هم زمان شروع فیوژن را به تأخیر بیندازد. بنابراین پایین آمدن گشتاور به تنهایی به معنای بهتر شدن فرآیند نیست؛ باید در کنار آن، زمان فیوژن، پایداری حرارتی و کیفیت محصول نیز بررسی شود.

اگر مقدار روان کننده PVC کم باشد چه اتفاقی می افتد؟

تأثیر روان کننده روی گشتاور اکسترودر PVC به این صورت است: وقتی مقدار روان کننده برای فرمولاسیون کافی نباشد، اصطکاک میان ذرات PVC و همچنین اصطکاک بین کامپاند و سطوح فلزی افزایش پیدا می کند. نتیجه می تواند افزایش مقاومت فرآیند و در بسیاری از شرایط، افزایش گشتاور اکسترودر باشد. اصطکاک بیشتر همچنین گرمای بیشتری ایجاد می کند و در صورت کنترل نشدن شرایط، احتمال تخریب حرارتی PVC افزایش می یابد.

از نشانه های احتمالی کمبود روانکاری می توان به افزایش گشتاور، ناپایداری فرآیند، سطح زبر یا ناهماهنگ، چسبندگی بیشتر به تجهیزات و مشکلات مربوط به فیوژن اشاره کرد. با این حال نباید هر افزایش گشتاوری را مستقیماً به کمبود روان کننده نسبت داد؛ تغییر نوع رزین، افزایش فیلر، تغییر دما یا سرعت اکسترودر نیز نتیجه مشابهی ایجاد می کند.

اگر روان کننده بیش از حد مصرف شود، گشتاور چه تغییری می کند؟

یکی از اشتباهات رایج در دانستن تأثیر روان کننده روی گشتاور اکسترودر PVC این است که تصور کنیم هرچه روان کننده بیشتری اضافه شود، گشتاور همیشه کمتر خواهد شد. در عمل روانکاری بیش از حد ممکن است تعادل فیوژن را بر هم بزند. روان کننده خارجی زیاد ممکن است تماس و اصطکاک لازم برای پیشرفت مناسب فیوژن را کاهش می دهد و زمان فیوژن را افزایش می دهد. روان کننده داخلی بیش از حد نیز رفتار پلاستیک سازی و ویسکوزیته مذاب را تغییر می دهد.

در چنین شرایطی ممکن است گشتاور کاهش پیدا کند؛ اما محصول الزاماً بهتر تولید نشود. کاهش بیش از اندازه گشتاور همراه با فیوژن ضعیف به کاهش کیفیت مکانیکی، تغییر سطح محصول، ناپایداری اکستروژن و حتی مشکلات مربوط به رسوب روی دای منجر می شود. بنابراین کمترین گشتاور ممکن، هدف بهینه سازی نیست؛ گشتاور مناسب در کنار فیوژن و کیفیت پایدار، هدف واقعی است.

رابطه روان کننده داخلی و خارجی با گشتاور PVC

تأثیر روان کننده روی گشتاور اکسترودر PVC به این صورت است که برای کنترل گشتاور نباید فقط مقدار کل روان کننده را در نظر گرفت، نسبت روان کننده داخلی به خارجی نیز اهمیت دارد. روان کننده داخلی عمدتاً به بهبود لغزش درون PVC و کاهش ویسکوزیته کمک می کند؛ در حالی که روان کننده خارجی بیشتر اصطکاک بین PVC و سطوح فلزی را کنترل می کند.

این دو عملکرد باید با یکدیگر هماهنگ باشند. روان کننده داخلی روی پراکندگی روان کننده خارجی در PVC اثر می گذارد و میان اجزای مختلف سیستم روانکاری نیز برهم کنش وجود دارد. بنابراین ممکن است با افزایش یک روان کننده، نتیجه مطلوبی به دست نیاید و لازم باشد به جای افزایش مقدار کل، تعادل بین روان کننده داخلی و خارجی اصلاح شود.

جمع بندی

تأثیر روان کننده روی گشتاور اکسترودر PVC را اینگونه می توان تبیین کرد: روان کننده تأثیر مستقیمی بر رفتار PVC در اکسترودر دارد و با کنترل اصطکاک، ویسکوزیته و فرآیند فیوژن، گشتاور و پایداری فرآیند را تغییر می دهد. کمبود روان کننده معمولاً اصطکاک و مقاومت فرآیند را افزایش می دهد؛ در حالی که مصرف بیش از حد نیز فیوژن را مختل می کند و کیفیت محصول را کاهش می دهد.

بنابراین برای بهینه سازی مصرف، نباید صرفاً به دنبال پایین ترین گشتاور باشید. مقدار مناسب روان کننده مقداری است که میان گشتاور، فیوژن، پایداری حرارتی، سرعت تولید و کیفیت نهایی PVC  تعادل ایجاد کند. کنترل نسبت روان کننده داخلی و خارجی، انجام تست های مرحله ای و مقایسه هم زمان داده های فرآیند و کیفیت محصول، مطمئن ترین روش برای رسیدن به این نقطه تعادل است.