افزودنی شفاف کننده
همانطور که قبلا اشاره شد پلاستیک هایی نظیر پلی استایرن (کریستال) ,پت ,پلی متیل متاکریلات و پلی کربنات پلاستیک های شفافی هستند و بنابراین ظروفی نیز که از آنها تولید می گردد شفاف است.
اما پلاستیک هایی نظیر پلی پروپیلن PP که ذاتا مات هستند. از آنها نیز می توان ظروف شفافی برای مصارف بهداشتی و دارویی تولید کرد.
پاسخ این مسئله در استفاده از افزودنی خاصی است به نام عوامل شفاف کننده یا هسته ساز.
اضافه کردن ماده افزودنی شفاف کننده یا هسته ساز به آمیزه پلاستیک نیمه بلوری باعث افزایش شفافیت پلاستیک می شود.
پلاستیک های دسته اول از نظر عبور نور در علم مهندسی پلیمر آمرف هستند و پلاستیک های دسته دوم بلوری می باشند.
به طور کلی ساختمان پلاستیکهای آمرف از نظر چیدمان مولکولی نامنظم است, بخشی از مولکولهایی که بین دو سلول کریستال قرار گرفته اند آمورف هستند, این دو ساختار نقش بسیار مهمی را در تعیین خواص فیزیکی پلاستیکها به عهده دارند.
عوامل هسته ساز ترکیباتی هستند که درجه بلورینگی پلیمر های نیمه بلوری ا کاهش می دهند, مکانیسم این عمل را می توان در عبور ساده تر نور مریی از طریق تشکیل تعداد زیادی میکروکریستال هموژن ,هنگامی که رزین مذاب در حال سرد شدن است ایجاد نمود.
بنابراین همانطور که عرض شد پلی پروپیلن بوسیله این مواد نه تنها شفاف می گردد بلکه این مواد تاثیر قابل ملاحظه ای بر ارتقاء سایر خواص مکانیکی آن پایداری ابعادی ,خواص مکانیکی مانند HDT و مقاومت به ضربه دارند.
نحوه عملکرد افزودنی شفاف کننده چگونه است؟
مبنای عملکرد افزودنی شفاف کننده استوار است بر کنترل بلورینگی پلیمرها در مرحله هسته گذاری, به این صورت که با اضافه کردن افزودنی های هسته گذار, زمان هسته زایی که اولین مرحله استقرار بلورینگی است کوتاه می شود.
اجراء مرحله اول موجب سرعت ایجاد هسته های تشکیل دهنده بلورها می گردد, حضور تعداد بسیار زیاد هسته که همزمان با سرد شدن پلاستیک و کم شدن فعالیت زنجیرها متقارن می گردد, رشد اندک بلورهای ایجاد شده را به دنبال دارد, این روش سال ها است که برای رسیدن به این هدف در صنایع پلاستیک اجرا می شود.
در کرسیتال های ریز کروی( کریستال اسفرولیت ) ساختمان های بلوری از نظر نظم و چیدمان ملکولی از مر کز هسته کریستال به سوی خارج آرایش یافته اند, ملکول های تا خورده و به یکدیگر چسبیده حالت کروی را پدید می آورند, اگر یک عامل هسته ساز به آمیزه یک ماده پلی الفینی نیمه بلوری اضافه شود, این ترکیب موجب کاهش رشد و اندازه ی سلول بلوری آن پلاستیک می شود و خواص اپتیکی و برخی از خواص مکانیکی آن را بهبود می بخشد.
هر قدر اندازه سلول های بلوری کوچکتر باشند عبور نور از داخل پلیمر با سهولت بیشتری انجام می شود و از پراکنده شدن جلوگیری به عمل می آید لذا شفاف تر و تمیز تر به نظر می آید.
خواص محصولات پلاستیکی مانند پلی اتیلن PEو پلی پروپیلن PPبستگی مستقیم به تعداد,اندازه و کیفیت رشد بلورها (اسفرولیت)دارد.
عوامل هسته ساز از نظر ماهیت شیمیایی چند دسته هستند؟
عوامل هسته ساز از نظر ماهیت شیمیایی ,به دو گروه معدنی و آلی تقسیم می شوند:
مواد افزودنی معدنی مانند تالک , سیلیکا , کائولن, کربن بلک,نتایج عملی نشان داده است که این مواد از تاثیر هسته گذاری ضعیفی برخوردارند.
ترکیبات آلی مانند نمک های اسیدهای یک یا دو ظرفیتی سوکسینات سدیم, گلوتارات سدیم, کاپروات سدیم,آلومینیم فنیل استات ,دارای فعالیت هسته گذاری متوسطی هستند.
ترکیباتی مانند آلومینیم بنزوات , سدیم بنزوات , پتاسیم بنزوات , لیتیم بنزوات از فعالیت هسته گذاری بالایی برخوردار هستند.
۲و۴ بیس دی متیل بنزیلیدین سوربیتول که از سرعت هسته گذاری زیادی بهره مند است برای پلی پروپیلن PPبسیار مناسب می باشد, این ترکیب به نام تجاری Milliken Millad 3940,در بازار عرضه می شود.
این مواد به حالت پودری یا معلق در محلول هستند, همچنین به صورت مستربچ که در آن ذرات در کل ترکیب کاملا پراکنده شده اند و از لحاظ کمی بندرت میزات آن در آمیزه از ۰٫۱ درصد بیشتر می شود.
این مواد کرسیتال های ریز کروی( کریستال اسفرولیت ) بوجود می آورند که موجب خواص بهتر محصول و سرعت بیشتر تولید می گردد.
اروسیل را می توان به عنوان یک ترکیب چند عامله پذیرفت, که یکی از ویژگی های آن عامل هسته گذار برای پلی آمید است.
ترکیبات جدید عوامل هسته ساز (شفاف کننده) علاوه بر کاهش هزینه های تولید و بهبود خواص بهداشتی در جایگاه پلاستیک زیست محیطی شده اند و همین امر در برابر پلاستیک های رقیب مانند PET ,PVC بازار وسیعی را برای آن مهیا کرده است.
آیا این افزودنی روی خواص دیگر نیز تاثیر می گذارد؟
استفاده از افزودنی شفاف شرینکیج یا جمع شدگی در قالب پس از سرد شدن مذاب را کم می کند,مقاومت به ضرب و سفتی (stiffness) را افزایش می دهد.مقاومت شیمیایی و سدکنندگی در برابر گاز یا gas barrier ,استحکام کششی و سختی را افزایش می دهد.
این افزودنی برای چه موادی استفاده می گردد؟
برای پلی پروپیلن ,فیلمهای پلی اتیلن سبک و سنگین.
برای مثال برای شفافیت LLDPE ,HDPE به آن LDPE مخلوط می کنند. LDPE موجب تخریب می گردد.
امروزه از یک افزودنی شفاف کننده - IP1810 استفاده می شود که به میزان ۲% به LLDPE می زنند و ماتی را تا ۸-۱۸% ماهش می دهد.اما اگر همین میزان LDPE به LLDPE بزنیم ماتی به میزان محسوسی کاهش نمی یابد.این مستربچ نه تنها ماتی را کاهش می دهد بلکه سایر خاص مکانیک نظیر کاهش انتقال بخار رطوبت و افزایش زمان فرایند پذیری است.
این ماده یک نمک کربوکسیلیک اسید است که نام تجاری آن Hyperform HPN-20Eو بوسیله شرکت شیمیایی Milliken توسعه یافته است.
نوشته: سعید نعمتی
