علت تغییر رنگ PVC با استابلایزر ارگانوتین را در این مقاله جست و جو می کنیم. در مجموع تغییر رنگ  PVC، به خصوص زردشدن، یکی از مشکلاتی است که ممکن است حتی در فرمولاسیون هایی که از استابلایزر ارگانوتین (Organotin Stabilizer) استفاده می کنند، نیز اتفاق بیفتد. این موضوع ممکن است در زمان اکستروژن و شکل دهی دیده شود یا محصول در ابتدا رنگ مناسبی داشته باشد؛ اما پس از حرارت، تابش نور یا گذشت زمان تغییر رنگ دهد. بنابراین اگر با وجود استفاده از ارگانوتین، PVC  زرد، قهوه ای، خاکستری یا کدر می شود، نمی توان مشکل را صرفاً به ضعیف بودن استابلایزر نسبت داد.

علت تغییر رنگ معمولاً به مجموعه ای از عوامل شامل تخریب حرارتی  PVC، مقدار و نوع استابلایزر، دمای فرایند، زمان ماند، تنش برشی، تعادل روان کننده ها، کیفیت رزین و سایر افزودنی ها مربوط است. در این مقاله بررسی می کنیم علت تغییر رنگ PVC با استابلایزر ارگانوتین چیست و برای کنترل آن باید کدام بخش های فرمولاسیون و فرایند تولید را بررسی کرد.

استابلایزر ارگانوتین چه نقشی در جلوگیری از تغییر رنگ PVC دارد؟

PVC در برابر حرارت حساس است و هنگام فرآوری در دماهای بالا مستعد دهیدروکلرینه شدن (Dehydrochlorination)  است. در این فرایند HCl  از ساختار PVC جدا می شود و با پیشرفت تخریب، ساختارهای پلی ان مزدوج در زنجیره پلیمر شکل می گیرند. افزایش این ساختارها باعث جذب متفاوت نور مرئی و در نتیجه ایجاد تغییر رنگ از سفید و کرم تا زرد، قهوه ای و در مراحل شدیدتر تیره شدن PVC می شود.

استابلایزرهای ارگانوتین با کمک به مهار واکنش های تخریب حرارتی و کاهش اثر  HCl، پایداری حرارتی PVC را افزایش می دهند. یکی از مزیت های مهم این خانواده، کنترل مناسب رنگ اولیه و پایداری رنگ در حین فرآوری است؛ به همین دلیل در برخی کاربردهای شفاف و محصولات PVC که ظاهر و رنگ اهمیت زیادی دارد، مورد استفاده قرار می گیرند.

اما ارگانوتین نمی تواند به تنهایی تمام عوامل مؤثر بر رنگ PVC را کنترل کند. اگر شرایط فرآوری نامناسب باشد یا اجزای فرمولاسیون با یکدیگر سازگار نباشند، حتی یک استابلایزر باکیفیت نیز ممکن است نتواند از تغییر رنگ جلوگیری کند.

مهم ترین علت تغییر رنگ PVC با استابلایزر ارگانوتین

مهم ترین علت تغییر رنگ PVC با استابلایزر ارگانوتین را از موارد ذکر شده در ادامه می توان جست و جو کرد.

۱. ناکافی بودن مقدار استابلایزر

یکی از اولین مواردی که باید بررسی شود، مقدار مصرف ارگانوتین است. اگر میزان استابلایزر نسبت به گرید  PVC، دمای فرآوری، زمان ماند و شرایط تولید کافی نباشد، بخشی از رزین در طول فرآیند دچار تخریب می شود.

در چنین شرایطی ممکن است محصول در ابتدای تولید ظاهر قابل قبولی داشته باشد؛ اما با افزایش دمای فرآوری، توقف خط یا قرار گرفتن در معرض حرارت، تغییر رنگ آن بیشتر شود. بنابراین مقدار مصرف استابلایزر باید بر اساس کل فرمولاسیون و شرایط واقعی تولید تعیین شود و نمی توان یک دوز ثابت را برای همه کاربردهای PVC مناسب دانست.

۲. دمای بالای فرآوری

حتی اگر استابلایزر ارگانوتین عملکرد مناسبی داشته باشد، افزایش بیش از حد دمای اکستروژن می تواند سرعت تخریب PVC را بالا ببرد. دمای زیاد باعث افزایش احتمال آزاد شدن HCl و تشکیل ساختارهای مزدوج رنگ زا در زنجیره PVC می شود و به نحوی علت تغییر رنگ PVC با استابلایزر ارگانوتین به شمار می رود.

به همین دلیل اگر تغییر رنگ با افزایش دمای سیلندر، دای یا بخش پلاستیسیته خط بیشتر می شود، باید قبل از تغییر استابلایزر، پنجره دمایی فرآیند بررسی شود. در برخی موارد حتی افزایش چند درجه ای دما می تواند تفاوت قابل توجهی در رنگ محصول ایجاد کند.

۳. زمان ماند بیش از حد PVC در اکسترودر

PVC  نباید مدت طولانی در محیط داغ اکسترودر باقی بماند. توقف خط، سرعت پایین تولید، راه اندازی مجدد یا وجود نقاط مرده در دستگاه باعث می شود بخشی از مواد برای مدت طولانی تحت حرارت قرار می گیرند.

این مواد تخریب شده ممکن است بعداً وارد جریان اصلی مذاب شوند و به شکل رگه های زرد، نقاط تیره یا اختلاف رنگ در محصول ظاهر شوند. بنابراین اگر تغییر رنگ پس از توقف و راه اندازی مجدد خط شدیدتر می شود، زمان ماند و وضعیت نقاط مرده دستگاه باید بررسی شود.

۴. تنش برشی و افزایش حرارت واقعی مذاب

یکی دیگر از دلایل مهم تغییر رنگ، تنش برشی بیش از حد است. دمایی که روی کنترلر دستگاه مشاهده می شود الزاماً برابر با دمای واقعی مذاب نیست. اصطکاک و برش شدید حرارت اضافی ایجاد می کنند و دمای واقعی PVC را افزایش می دهند.

سرعت بالای پیچ، طراحی نامناسب پیچ، شرایط نامناسب خوراک دهی یا تعادل نادرست روان کننده ها افزایش این تنش را به دنبال خواهد داشت. در نتیجه ممکن است اپراتور با وجود مشاهده دمای تنظیم شده مناسب، همچنان با زردشدن PVC مواجه شود. تنش های برشی و کششی در مراحل اختلاط و اکستروژن نیز در تخریب حرارتی نقش خواهند داشت.

۵. عدم تعادل بین استابلایزر و روان کننده ها

استابلایزر ارگانوتین باید در کنار سایر اجزای فرمولاسیون عملکرد مناسبی داشته باشد. روان کننده داخلی و خارجی با کنترل اصطکاک، جریان مذاب و زمان فیوژن روی سابقه حرارتی PVC اثر می گذارند.

کمبود روان کننده اصطکاک و تولید حرارت را بیشتر می کند. از طرف دیگر مقدار بیش از حد روان کننده خارجی ممکن است فیوژن را به تأخیر بیندازد و باعث ذوب و همگن شدن نامناسب شود. هر دو حالت می توانند کیفیت سطح و ثبات رنگ را تحت تأثیر قرار دهند.

بنابراین اگر پس از تغییر نوع یا مقدار روان کننده، رنگ محصول نیز تغییر کرده است، بهتر است عملکرد سیستم استابلایزر، روان کننده PVC  به صورت یک مجموعه بررسی شود.

جمع بندی

علت تغییر رنگ PVC با استابلایزر ارگانوتین را نمی توان فقط در کیفیت یا مقدار استابلایزر جست و جو کرد. تخریب حرارتی  PVC، دمای بیش از حد، زمان ماند طولانی، تنش برشی، عدم تعادل روان کننده ها، کیفیت رزین و تداخل سایر افزودنی ها همگی می توانند در ایجاد زردی یا تغییر رنگ نقش داشته باشند.

ارگانوتین زمانی می تواند بهترین عملکرد خود را نشان دهد که با گرید مناسب  PVC، مقدار مصرف صحیح، سیستم روان کننده متعادل و شرایط فرآوری کنترل شده همراه باشد. بنابراین برای رسیدن به ثبات رنگ مطلوب، باید کل فرمولاسیون و سابقه حرارتی ماده بررسی شود، نه اینکه تنها مقدار استابلایزر افزایش پیدا کند.