کامپاندینگ پلی وینیل کلراید (PVC) حساس به حرارت

پلی ونیل کلراید یا پی وی سی از طریق پلیمریزاسیون رادیکال آزاد وینیل کلراید سنتز می‌شود و این ماده در دسته‌ی پلیمرهای گرمانرم قرار می‌گیرد و به عنوان سومین پلیمر معروف جهان شناخته شده است. عموما بیش از ۵۰٪ از پی وی سی در ساختمان‌سازی استفاده می‌شود؛ زیرا پی وی سی سبک و ارزان بوده و به سادگی سر هم‌بندی می‌شود. این پلیمر در کنار خواص مطلوب، از ثبات حرارتی بسیار ضعیفی برخوردار است و به همین دلیل معمولاً در دماهای بالا از افزودنی‌های تثبیت‌کننده در فرآیند تولید استفاده می‌گردد تا از تخریب پلیمر جلوگیری شود و هنگام سوختن یا ذوب شدن بخارهای سمی آزاد می‌کند. پس با توجه به حساس بودن این پلیمر، فراورش آن دارای شرایط و تجهیزات خاصی است که در ادامه به تفصیل مورد بررسی قرار می‌گیرد.
پیش اختلاط پودر PVC با سایر افزودنی ها معمولا در مخلوط کن های با سرعت زیاد انجام می شود. این فناوری کاملا شناخته شده است و تقریبا بدون تغییر در سال های متمادی استفاده می شود. از نظر سازوکار کارکرد این مخلوطکن ها به دو گروه مخلوط کن سرد (کمتر از 50 درجه) و داغ (حدود 100 درجه) دسته بندی می شوند.
در مخلوط کن سرد بطور کلی همه اجزا آمیزه شکل فیزیکی خود را حفظ می کنند، به جز نرم کننده که به مقدار زیادی جذب پودرهای PVC می شود. در مخلوط کن های داغ معمولا سرعت چرخنده زیاد است و دمای آمیزه تا حدود 100 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. در این حالت پایدارکننده ها، روان کننده ها و نرم کننده ها به مقدار زیادی جذب پودر PVC می شوند. باید توجه داشت آمیزه پس از فرآورش در این مخلوط کن باید تا حدود 50 درجه سانتی گراد سرد شود تا از بهم چسبیدن و کیکی شدن آن جلوگیری شود. در بسیاری از موارد از ترکیب مخلوط کن سرد و داغ به این ترتیب استفاده می شود که خروجی از مخلوط کن داغ به مخلوط کن سرد منتقل می شود تا افزون بر سرد شدن از اختلاط نیز برخوردار شود.
در بسیاری از مواقع بطور مثال در تولید لوله های PVC سخت، اضافه کردن مستقیم پیش مخلوط PVC به حالت پودر به اکسترودرهای شکل دهی ارجح است. در سایر مواقع آمیزه PVC گرانول شده بهتر است که از این نوع می توان به تولید محصولاتی مانند تخت کفش، کابل یا بطری و مخازن PVC سخت نام برد.
طراحی ماشین های آمیزه ساز درباره PVC با پلی اتیلن تفاوت زیادی دارد و معمولا شامل مراحل زیر است:
• ذوب شدن
• اختلاط توزیعی و پراکنشی افزودنی ها
• جداسازی مواد فرار (گاز HCL)
• فیلتر کردن مذاب
• گرانول سازی یا خوراک دهی مستقیم به کلندر
واحدهای آماده سازی PVC در مقایسه با پلی اولفین ها سرعت تولید بسیار کمتری دارند. نکته اساسی در طراحی این خطوط کنترل دما و زمان اقامت مواد در دستگاه فراورش است. زیرا با اعمال تنش و دمای بیش از حد به آمیزه، PVC تخریب می شود. در مراحل اولیه تخریب این ماده زرد رنگ می شود و با پیشرفت تخریب به رنگ قهوه ای و با تخریب کامل به رنگ سیاه تبدیل می شود. با وقوع هرکدام از این حالت ها از کیفیت مواد کاسته شده و معمولا به عنوان مواد خارج از رده و ضایعات تلقی می شوند.
ماشین های زیر برای فرایند PVC پیشنهاد می شود:
• اکسترودرهای دومارپیچ ناهمسوگرد درهم فرورونده
• پلاستی فیکیتور به عنوان ماشینی ویژه برای فراورش PVC نرم
• اکسترودرهای خمیرساز رفت و برگشتی همراه با یک اکسترودر تک مارپیچ در بخش تخلیه
• اکسترودرهای سیاره ای همراه با یک اکسترودر تک مارپیچ در بخش تخلیه
• اکسترودرهای دو مارپیچ همسوگرد درهم فرورونده همراه با یک اکسترودر تک مارپیچ در بخش تخلیه (موسوم به کمبی پلاست)

در دستگاه های نام برده در مواقعی که خروجی اکسترودر به عنوان خوراک برای یک خط کلندر مطرح است، بخش گرانول سازی این دستگاه ها حذف می شود.
اکسترودرهای دومارپیچ ناهمسوگرد درهم فرورونده بطور گسترده برای تولید لوله و پروفیل با موادی که از پیش اختلاط تهیه می شوند، بکار می روند.
اکسترودرهای دومارپیچ همسوگرد و خمیرساز رفت و برگشتی به علت سازوکار متفاوت، سرعت تولید بیشتری دارند و بطور چشمگیری سرعت خطی پیچ بیشتری در مقایسه با اکسترودرهای دومارپیچ ناهمسوگرد دارند.
سرعت های بیشتر پیچ فقط زمانی میسر است که بخش خروجی پیچ فاقد دای باشد و تخلیه مواد به شکل باز انجام شود. برای ایجاد فشار به منظور گرانول کردن استفاده از اکسترودر تک مارپیچ کوتاه همراه با اکسترودرهای دومارپیچ همسوگرد، اکسترودرهای خمیرساز رفت و برگشتی و اکسترودرهای سیاره ای لازم است.
در دستگاه¬های فراورش PVC عملکرد ذوب شدن باید دقیق و تکرارپذیر باشد. بدین منظور در سامانه های ترکیبی با اکسترودر تک مارپیچ از تمهیدات ویژه ای استفاده کرده اند. به عنوان مثال، در واحدهای اکسترودر خمیرساز رفت و برگشتی از یک پیچ عمودی کنترل کننده در بخش اتصال این دستگاه به اکسترودر تک مارپیچ استفاده می شود. با تغییر سرعت این پیچ برگشت مواد PVC به اکسترودر اصلی تنظیم شده و انرژی داده شده به آمیزه PVC کنترل می شود.
به عنوان مثال دیگر به سامانه های کومبی پلاست می توان اشاره کرد که متشکل از یک اکسترودر دومارپیچ همسوگرد همراه با یک اکسترودر تک مارپیچ در بخش تخلیه است. در این واحدها مجموعه ای از شیر گلویی کنترل کننده در انتهای اکسترودر دومارپیچ تعبیه می شود، با تغییر طول پیچ ها نسبت به سیلندر سوراخ خروجی به اکسترودر تک مارپیچ افزایش یا کاهش می یابد. این تغییر باعث تغییر در مقدار آمیزه ای می شود که در معرض تنش و اختلاط قرار می گیرد. با استفاده از این فناوری انرژی ویژه ورودی به آمیزه تا 25% تغییر می کند.
واحد گرانول ساز PVC معمولا با برش مواد مذاب در سطح دای و خنک کردن دای به وسیله هوا انجام می گیرد.

واحد تحقیق و توسعه شرکت فناوران رنگدانه سپاهان