اختصاصی بسپار/ مستربچهای لغزش افزا در صنعت پلاستیک
بسپار/ایران پلیمر پلاستیکها به دلیل انعطافپذیری، استحکام و کاربردهای گسترده در صنایع مختلف، یکی از مواد اصلی و ضروری در جهان امروز هستند. با این حال، در فرایند تولید و استفاده از پلاستیکها، برخی مشکلات مانند اصطکاک زیاد، خشک چسبی (blocking) ناخواسته و مقاومت در برابر حرکت، ممکن است رخ دهد. این چالشها میتوانند کیفیت محصول، سرعت تولید و قابلیتهای کاربردی پلاستیکها را تحت تاثیر قرار دهند.
برای رفع این مشکلها، افزودنیهای لغزش افزا (slip additives) بهکار میروند. این افزودنیها، از جمله مواد افزودنی ضروری مورد استفاده در صنعت پلاستیک هستند که نقش کلیدی در بهبود فرایند تولید، ارتقای ظاهر محصول و افزایش کارکرد در طیف وسیعی از کاربردها از بستهبندی تا قطعات خودرو، نقش حیاتی ایفا میکنند، بهویژه زمانی که حرکت سطوح روی یکدیگر یا جداسازی لایهها اهمیت دارد. لذا بهدلیل اهمیت این افزودنیها، در این مقاله، به بررسی کامل مستربچهای لغزش افزا، کاربردها، کارکرد و مزایای آنها در صنعت پلاستیک پرداخته خواهد شد.
2) تعریف افزودنی لغزش افزا
هنگامی که فیلمهای بسپاری روی یکدیگر میلغزند، با مقاومتی مواجه میشوند که بر حسب ضریب اصطکاک (COF:Coefficient of friction) اندازهگیری میشود. فیلمهای پلاستیکی با COF زیاد به جای لغزش روی یکدیگر، تمایل دارند بههم بچسبند. این بههم چسبیدن فیلمهای بسپاری به یکدیگر، استفاده و تبدیل فیلمها را دشوار میکند [1]. برای این منظور از افزودنیهای لغزش افزا بهعنوان راهحلی کارآمد برای کاهش اصطکاک سطحی و بهبود قابلیتهای لغزندگی پلاستیکها و بهبود خواص روانکاری سطوح پلاستیکی، استفاده میشود.
3) انواع افزودنیهای لغزش افزا
مواد افزودنی لغزش افزا را میتوان به دو دستهی اساسی تقسیم کرد:
- مهاجر (Migrating)
- غیرمهاجر (Non-migrating)
مواد افزودنی لغزش افزای مهاجر به مراتب رایجتر میباشند. این نوع افزودنیها، مولکولهایی هستند که از دو بخش مجزا معمولا به صورت سر و دم، تشکیل شدهاند. قسمت سر مولکول عموما به گونهای طراحی میشود که در مذاب بسپاری امتزاجپذیر باشد، در حالی که دم انتهایی آن نامحلول باقی بماند. زمانی که پلاستیک از حالت مذاب، به حالت سرد و جامد تغییر مییابد، این مولکولها به سطح مهاجرت میکنند، به صورتی که انتهای نامحلول بیرون آمده و ضریب اصطکاک را میکاهد. این فرایند در شکل (1) نشان داده شده است.
افزودنیهای لغزش افزای غیرمهاجر تنها در موارد بسیار خاصی استفاده میشوند. این افزودنیها به صورت خارجی اعمال میشوند [1-3].
4) سازوکار کارکرد افزودنیهای لغزش افزا
هنگامی که افزودنی لغزش افزا به بسپار پایه اضافه میشود، این مواد افزودنی به دلیل ناسازگاری با بسپار پایه به سطح محصول پلاستیکی مهاجرت کرده و یک لایهی نازک و لغزنده روی سطح ایجاد میکنند که ایجاد این لایه روی سطح منجر به کاهش اصطکاک میان سطح پلاستیک و اجسام دیگر میگردد (شکل 1).
شکل (1): a: سطح بدون افزودنی لغزش افزا b: مهاجرت افزودنی لغزش افزا به سطح و ایجاد یک لایهی لغزنده [4]
بهلحاظ سازوکار، در ابتدا، افزودنی لغزش افزا بهطور یکنواخت در فیلم توزیع میشود و در نتیجه، غلظت سطحی آن کم (شکل 2؛ مرحله A) و ضریب اصطکاک آن زیاد است. بهدلیل سازگاری محدود افزودنی با زیرآیند آلی، افزودنی لغزش افزا به سمت سطح مهاجرت کرده، و بنابراین غلظت آن در/روی سطح فیلم افزایش (مرحله B) و ضریب اصطکاک کاهش مییابد. در تعادل (مرحله C)، یک پوشش پیوسته از حداقل یک لایه از مولکولهای افزودنی لغزش افزا در/روی سطح فیلم تشکیل میشود و ضریب اصطکاک به حداقل مقدار خود میرسد [2, 3].
افزودن مواد لغزش افزا منجر به ایجاد آثار زیر میگردد:
- کاهش چسبندگی: افزودنیهای لغزش افزا باعث کاهش نیروی چسبندگی بین سطح پلاستیک و سایر سطوح میشوند.
- اثر ضد خشک چسبی (anti-blocking): از چسبیدن لایههای فیلم به یکدیگر جلوگیری میکنند.
- بهبود لغزش: افزودنیهای لغزش افزا باعث آسان شدن حرکت نسبی بین سطوح در تماس میشوند.
- کاهش سایش: با کاهش اصطکاک، سایش سطوح کاهش مییابد.
مواد لغزش افزا باعث کاهش تنش برشی بین سطوح فیلم و سهولت لغزندگی میان آنها شده و در نتیجه لایههای فیلم به آرامی روی یکدیگر لغزیده و از هم باز میشوند. شمای (3) نشان دهنده کارکرد افزودنی لغزش افزا میباشد.
دکتر منیره شکیبا نهاد، دکترای تخصصی شیمی آلیa
دکتر محمود بیات، دکترای تخصصی مهندسی شیمیb
مهندس الهام سادات کیا، کارشناسی مهندسی بسپارc
shakiba.monireh1980@gmail.com a
b پژوهشگاه صنعت نفت،bayatm@ripi.ir
c شرکت بهسا پلیمر پارس،behsaco@ir
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره 276 ماهنامه بسپار که در نیمه آبان ماه 1404 منتشر شده است، می خوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.
