هدف از فراورش پلیمرها، تبدیل پلیمر، آمیزه پلیمری یا پیش‌پلیمر به محصولاتی با شکل دلخواه است. برخی مسائل عمومی در فراورش پلیمرها به شرح زیر است:

–        تقریباً 90 درصد از پلیمرهایی که ساخته می‌شوند، گرمانرم هستند و فقط 10 درصد وزنی از پلیمرها را رزین‌های گرماسخت تشکیل می‌دهند.

–        پس از شکل‌دهی به پلیمر در حالت مایع، پایدارسازی آن می‌تواند با سردکردن تا دماهای کمتر از T_g برای پلیمرهای گرمانرم یا T_m برای پلیمرهای با قابلیت بلوری شدن و شبکه‌ای کردن شیمیایی برای پلیمرهای گرماسخت یا لاستیک‌های ولکانش‌یافته انجام شود.

–        گرانروی مذاب پلیمرهای گرمانرم بسیار زیاد و در حدود 10⁶-10⁵  برابر بزرگ‌تر از گرانروی مایعاتی با وزن مولکولی کم است.

–        مذاب‌های پلیمری نظیر مایعات غیرنیوتنی رفتار می‌کنند که در آن‌ها با افزایش سرعت جریان، گرانروی کاهش می‌یابد. این اثر برای پلیمرهایی با توزیع وزن مولی پهن‌تر شدیدتر است و سبب می‌شود که بتوان مذاب را با استفاده از فشارهای کمتری پمپ کرد یا به عبارتی بتوان از دستگاه‌های ارزان‌تری استفاده کرد.

–        به دلیل گرانروی زیاد، اصطکاک درونی در مذاب سبب تولید مقدار زیادی گرما و در نتیجه کاهش مقدار گرمای خارجی مورد نیاز برای ذوب پلیمر می‌شود.

–        اغلب مذاب‌های پلیمری رسانایی گرمایی کمی در حدود ^3- 10 برابر رسانایی گرمایی فلزات نشان می‌دهند. در طول فراورش و هنگامی که زمآن‌های سردکردن و گرم‌کردن بررسی می‌شوند، باید به این نکته توجه داشت.

–        هنگام جریان‌یافتن پلیمرها، زنجیرها در مسیر جریان جهت‌گیری می‌کنند و در اثر سردکردن سریع ممکن است، در همان حالت باقی بمانند. بنابراین، قطعه‌های ساخته‌شده از آن‌ها کم و بیش ساختاری ناهمسانگرد خواهند داشت که می‌تواند منجر به تغییرشکل‌های ناخواسته هنگام استفاده بلندمدت از آن‌ها شود.

–        فراورش پلیمرها می‌تواند به روش پیوسته یا ناپیوسته انجام شود. از آنجا که رزین‌های گرماسخت در اثر شبکه‌ای شدن جامد می‌شوند، فراورش آن‌ها به روش پیوسته مشکل است. فراورش پلیمرها نه فقط در حالت مذاب و با اکستروژن، قالب‌گیری و ریسندگی الیاف امکان‌پذیر است، بلکه در حالت لاستیکی و با استفاده از ورقه‌سازی با غلتک، شکل‌دهی در خلأ و در حالت شیشه‌ای با نیروی مکانیکی مانند چرخش نیز ممکن است.

–        روش جدید، فراورش پیش‌پلیمرهای اولیگومری فعال است که گرانروی مذاب و دمای جریان Tg کمی دارند. در طول شکل‌دهی و برای دستیابی به طول زنجیر دلخواه یا درجه شبکه‌ای شدن در واکنشگرهای چند عاملی نیاز به انجام چند واکنش جزئی دیگر وجود دارد. مثالی معروف در این زمینه قالب‌گیری تزریقی واکنشی است.

افزودنی‌ها

پیش از فراورش پلیمرها یا آمیزه‌های پلیمری، باید آن‌ها را با افزودنی‌هایی مخلوط کرد که فراورش پلیمرها را ساده‌تر می‌کنند یا خواص قطعه ساخته شده را بهبود می‌بخشند. این مخلوط ترکیب یا آمیزه نام دارد و در حالت مذاب و با استفاده از ماشین‌های ویژه آمیزه‌سازی نظیر آسیاب دوغلتکی، مخلوط‌کن بنبوری یا اکسترودر پیوسته ساخته می‌شود. از افزودنی‌های مهم می‌توان به این موارد اشاره کرد:

1-    نرم‌کننده‌ها برای کم‌کردن T_g  محصول استفاده می‌شوند. مانند دی‌اکتیل فتالات (DOP) در PVC .

2-    پرکننده‌ها برای کاهش قیمت (مانند کلسیم کربنات، تالک و …) یا بهبود خواص مکانیکی استفاده می‌شوند. مانند الیاف تقویت‌کننده در کامپوزیت‌ها یا دوده در لاستیک.

3-    پایدارکننده‌ها که برای جلوگیری از تخریب گرمایی یا شیمیایی پلیمرها استفاده می‌شوند، نظیر فنول‌های دارای ممانعت فضایی به عنوان ضد‌اکسنده، ضد ‌ازن‌ها که لاستیک‌ها را از مورد حمله قرار گرفتن به‌وسیله ازن حفاظت می‌کنند، کتون‌های آروماتیک یا دوده به‌عنوان پایدارکننده در برابر UV و برخی نمک‌های فلزات سنگین برای خنثی‌کردن HCl تولید شده در طول تخریب گرمایی PVC.

4-    روانسازها مانند کلسیم استئارات یا استئاریک‌اسید که کاملاً در مذاب پلیمری حل نمی‌شوند و پوششی لغزنده روی آن ایجاد می‌کنند که از چسبیدن مذاب پلیمری به دستگاه فراورش جلوگیری می‌کند.

5-    عوامل کف‌زا که در مذاب پلیمری گاز ایجاد می‌کنند و آن را به اسفنج تبدیل می‌کنند. گاز می‌تواند هم با تبخیر ساده تشکیل شود (فرئون یا پنتان و هپتان که کم‌خطرتر هستند) و نیز از واکنش شیمیایی مثلاً واکنش آب با ایزوسیانات اضافی در پلی‌یورتان‌ها .

6-    رنگدانه‌ها که برای رنگ‌بخشیدن به قطعه‌های پلیمری استفاده می‌شوند و مرحله رنگ‌‌آمیزی نهایی قطعه را حذف می‌کنند. اغلب از دوده به عنوان پرکننده، پایدارکننده و رنگدانه استفاده می‌شود.

7-     عوامل ضد بار ساکن که برای حذف بار ساکن ایجاد شده روی فیلم‌ها یا الیاف پلیمری که در اثر اصطکاک میان سطوح عایقی که دارای ثابت دی‌الکتریک کم هستند، ایجاد شده است، به کار می‌روند.

8-    عوامل پخت که به‌منظور شبکه‌ای کردن شیمیایی زنجیرهای پلیمری برای دستیابی به شبکه‌ای با خواص بهبودیافته استفاده می‌شوند، مانند دی‌کیومیل پراکسید که به پلی‌اتیلن اضافه می‌شود، گوگرد که برای ولکانش لاستیک و استایرن که در پلی‌استرهای اشباع نشده استفاده می‌شود.

9-    عوامل هسته‌زا که برای تقویت سرعت کلی بلوری‌شدن هنگام سردکردن مذاب تشکیل شده و برای کاهش اندازه بلورچه‌هایی که از هر هسته تشکیل می‌‌شود، به‌کار می‌روند.

10-      بازدارنده‌های شعله که برای کاهش اشتعال‌پذیری استفاده می‌شوند، مانند آلومینیم‌هیدروکسیدها که عملکرد آن‌ها با تشکیل بخار‌آب و مصرف گرما هنگام تخریب آن‌هاست.

واحد تحقیق و توسعه شرکت فناوران رنگدانه سپاهان