آموزشی  

بررسي نحوه ي فرايند توليد و كيفيت لوله هاي پليمري:

1-      نگهداري و خشك كردن

*مواد اوليه در كيسه هايي كه در برابر رطوبت نفوذ ناپذير هستند حمل مي شوند .

* جذب رطوبت توسط پليمر ها باعث افت ويژگي هاي  مكانيكي  ، ظهور حباب و لكه هاي سطحي  در آن مي گردد.

* رطوبت اضافي بايد قبل از شكل دهي لوله و يا حداقل در مرحله مذاب از مواد خارج گردد .

* گرانول ها به طور پيوسته يا پيمانه اي توسط خشك كن ها ي هواي داغ خشك مي شوند ، خشك كردن ناكافي مواد باعث باد كرد كردن مذاب بعد از خروج از ماشين و ظهور حباب در آن مي گردد  كه انواع اثر ايجاد شده بسته به مقدار رطوبت دارد .

     2-   طرح هندسي ماردون اكسترودر :

          *يك اكسترودر به علت شرايط دما و فشار همانند يك راكتور عمل مي كند . عمل اختلاط ، فامتور بسيار مهمي است . براي واكنش هاي پليمري بايد ملاحظات خاصي را در رابطه با اختلاط  طولي( Longitudinal Mixing)  موجود در اكسترودر مورد نظر داشت ، همچنين اختلاط به عقب (Back Mixing) كه در اين اكسترودر توسط مارپيچ راكتور اتفاق مي افتد ، مي تواند در توزيع زمان اقامت تاثير گذاشته و در نتيجه توزيع وزن مولوكولي محصول نهايي را تحت تاثير قرار دهد .

* در ساخت لوله هاي پليمري دو نوع اكسترودر تك مارپيچه و دو مارپيچه براي فرايند RX(Reaction extruder) اكسترو ژن واكنشي براي لوله هاي پلي اتيلن مشبك (PEX) و اكسترودر لوله هاي ديگر بكار مي رود .

يادآوري: لوله هاي پلي اتيلن مشبك ( Cross Linked Polyethylene)  شبكه اي كردن يعني ايجاد اتصال عرضي مابين زنجير هاي پليمري ، به گونه اي كه ساختار خطي تبديل به ساختار شبكه اي شود . لوله هاي پلي اتيلن مشبك نسبت به لوله هاي پلي اتيلن  داراي مقاومت مكانيكي بالا ، سختي زياد ، مقاومت شيميايي و فيزيكي بالا در دماي بيش از 95 درجه سلسيوس  PEX ها داراي خواص منحصر به فردي است كه به پلاستيك هاي گرماسخت نزديك است .

فرايند صورت گرفته در فرايند شبكه اي شدن دو مرحله دارد : 1- افزودن تركيبات پراكسيد ( پروپيلن بنزن – داي پرواكسيد) به داخل ماتريس پليمر در حالت مذاب تا دماي 180 در جه سلسيوس در اكسترودر

2- تكميل شبكه اي شدن پليمر به وسيله ي بخار آب پس از اكسترودر ها  كه در استاندارد هاي اروپا اين روش PEX-A  ناميده مي شود .

* اگر در استفاده از نوع اكسترودر دقت نكنيم به علت اختلاف در دور ، فشار كاري مواد جلورونده  و توزيع دما و گراديان تغييرات آن در كانال مارپيچ  عموما يكنواخت نمي شود كه خود اين عامل باعث مي شود مقداري از مواد از وسط كانال اكسترودر به صورت ذوب با محصول خارج شود . همين عامل به عنواننقاط متمركز كننده كنش ، عمل نموده و موجب تغيير رفتار از چقرمگي به سمت شكنندگي مي شود .

3-  اثر قسمت هاي مختلف حرارتي مارپيچ :

توزيع دما وزمان  اقامت مواد در اكسترودر مهمترين عامل پليمري بلورين است ، اين امر باعث تامين گرماي نهان ذوب  ماده پليمري مي شود به طوري كه هرگونه تغيير و بلا و پايين بودن ، عامل و عدم يكنواختي  ، باعث متمركز شدن تنش در اين نقاط شده و موجب تغيير رفتار چقرمگي به شكنندگي پليمر مي شود . اين توزيع دما و زمان اقامت براي مواد پليمري مختلف متفاوت است :

ناحيه ي 1  دما بين 170- 180  و ناحيه 2 دما بين 175-185 و ناحيه 3 دما بين 180-190 و ناحيه 4 دما بين 190-200 بر حسب درجه سانتي گراد است .

4- اثر دور مارپيچ :

اگر سرعت چرخش مارپيچ از حد دلخواه پايين تر باشد . زمان افامت ماده در طول مارپيچ افزايش يافته و باعث تخريب پليمر مي شود كه خود مي تواند منجر به تغيير رفتار محصول از چقرمگي به شكننده  شود .از طرفي اگر سرگ سرعت چرخش مارپيچ زياد باشد ، با اثر مكانيكي  اعمال شده  بر روي زنجير هاي پليمري مي توان به موازات تاثير دما ، تخريب پليمر را تشديد  نمايد . اگر  طول مار پارپيچ دقيقا طراحي نشده باشد  افزايش بيش از حد دور مارپيچ  و اندازه اكسترودر مي توانند از طريق ايجاد نقاط داغ ( Hot Spot)  به صورت موقتي تخريب را تشديد نمايد .  سازندگان براي برطرف كردن مشكلات بالا اكسترودر هاي با گشتاور بالا را معرفي مي كنند ، چون مقدار بيشتري از پليمري را مي توان وارد اكسترودر كرد و در نتيجه  مقدار كار انجام شده روي مخلوط مواد اوليه پليمري را كاهش مي دهد .

*براي افزايش گشتاور اكسترودر ها مي توان :

- از جعبه دنده مستحكم استفاده كرد.

- ضخامت شفت را افزايش دادو

- ضخامت المان هاي مارپيچ  را كاهش داد .

5- اثر خنك سازي :

از آنجايي كه لوله ها از نوع پليمر هاي بلورين هستند سرعت خنك سازي نقش سازنده اي را در تعيين ميزان بلورينگي در نتيجه ي نوع رفتار و خواص محصول نهايي ايجاد مي كند . بلورينگي بيش از حد باعث مي شود تا رفتار چقرمگي به سمت شكنندگي تغيير كند.

دماي حمام آب ، همچنين طول حمام و مكانيزم خنك سازي و دماي مذاب و سرعت توليد و ابعاد محصول از جمله ي مهمترين پارامتر هاي اين قسمت هستند . طوري كه در طول فرايند خنك سازي يك گراديان دمايي بين  سطح داخل و خارج تشكيل مي شود .به گونه اي كه سطح داخلي با سرعت كمتري خنك مي شود كه باعث تمايل بلورينگي بيشتر سطح داخلي  مي شود.

6- اثر سرعت كشش :

با افزايش سرعت كشش ، آرايش مولكوليحبس شده در جهت طولي  لوله افزايش يافته  كه با توجه به گرم بودن محصول ، اين موضوع باعث برگشت حرارتي مي گردد . اين تاثير و شدت تغيير آرايش مولكولي منجر به تغييرات رفتار چقرمگي به سمت شكننده شدن مي شود.

·         در رابطه با كنترل شرايط فرايند توليد به صورت بهينه تجهيزات كنترل كننده ي اتوماتيك ايجات شده اند كه عبارتند از : 1- سيستم گراويمتريك  ( سيستم كنترل وزني محصول ) 2- سيستم التراسونيك جهت كنترل توزيع دما  و اندازه ي  ابعاد

مزايا سيستم گراويمتريك :

-          ثبات كيفيت ( وزن بر واحد ثابت مي ماند ، يعني حلقه اول 300 كيلوگرم و حلقه آخر هم 300 كيلوگرم – ضخامت لوله در مقاطع مختلف  يكسان خواهد بود . )

-          با استفاده از اين تكنولوژي اضافه وزن نداريم  و اكثر واحدهاي توليدي كه از اين تكنولوژي استفاده نمي كنند معمولا اضافه وزن در ارسال محموله دارند كه صرفه اقتصادي ندارد ، معمولا 35 درصد از كل ضايعات در زمان راه اندازي بوجود مي آيد كه مي توان با استفاده از اين تكنولوژي آن را كاهش داد.

-          هزينه هاي پرسنلي و خطاياي آن كمتر مي شود

-          امكان توليد با سرعت بالا و دقت و كيفيت مطلوب را فراهم مي كند .

-           امكان ثبت اطلاعات پارامتر هاي توليد و گزارش گيري از آن حتي در زمان هاي بعدي وجود دارد .

-          مشكلات تغييرات ضخامت در اثر تغييرات دبي اكسترودر كه منجر به :

·         شكست حلقه ها در زمان باز كردن آن ها

·         افت فشار اسمي لوله به حد پايين تر

·         كاهش طول عمر

·         ايجاد محصول نامنطبق

·          برگشت محصول به كارخانه  و ... مي شود را كاهش مي دهد .

تذكر : اگر فشار كاربردي از فشار اسمي بالا تر رود طئل عمر لوله حدود 25 سال كاهش مي يابد .

-          امكان تخفيف براي مشتري را فراهم مي كند

-          با كنترل وزن و ضخامت همخواني سرهاي لوله جهت جوش لب به بل با فلنچ ها بيشتر شده و از افت فشار عملكردي در خط توليد جلوگيري مي كند .

-          در كل با رسيدن به ثبات كيفيت هم توليد كننده و هم مصرف كننده منتفع مي گردند.

عواملي كه منجر به عدم ثبات در كيفيت مي شوند عبارتند از :

-          مواد اوليه

-          دانسيته ي ظاهري

-          شاخص جريان مذاب

-          تغيير در ساير پارامتر ها

-          تغييرات دبي در مرحله راه اندازي خط توليد

-          نرسيدن به حالت پايداري براي اكسترودر

سيستم  التراسونيك نيز كه در آن كنترل ضخامت صورت مي گيرد  مزاياي  بالا را دارد  كه اين دستگاه در پشت وان وكيوم نصب مي شود.

تخريب ساختار لوله هاي پليمري :

1)      عوامل محيطي  : تابش خورشيد ، نفوذ اكسيژن، دما ، رطوبت و وزش باد

2)      عوامل كاربري : به ميزان تنش اعمال شده ، نوع لوله، مكان بكارگيري و جهت گيري لوله  بستگي دارد.

3)      عوامل ساختاري : حجم آزاد، دماي انتقال شيشه اي، بلورينگي، وزن مولكولي و توزيع آن ، وجود پيوند هاي هيدروژنيو آرايش بافتي

4)      عوامل ديگري مثل نوع مواد افزودني از قبيل پايدار كننده ها 0

PE  (پلي اتيلن)  ماده قابل احتراقي است كه آهسته مي سوزد و شعله ي زرد رنگي متصاعد مي شود و مواد مذاب هنگام سوختن ازآن  مي چكد . كه گاز CO_{2  و}CO  بخار آب و هيدرو كربن آزاد مي گردد.

در انبارداري شاخه هاي لوله PE نبايد با ارتفاع بيش از 5/1 متر بيشتر روي هم چيده شوند.

اجزاي خط توليد PE  : مواد اوليه ، مخلوط كن ، هاير اكسترودر ، اكسترودر قسمت دوم ، لوله ساز ، كشش اوليه ، خنك كن ، كشش دوم ، برش ، پيچش ، دستگاه تزريق  ، بسته بندي

نسبت ماده كربن يا دوده در PE   3 به 97 مي باشد .

لوله هاي( Poly vinyl  chloride) PVC :

PVC يك پليمر از نوع وينيلي است كه ساختاري مشابه PE دارد با اين تفاوت كه به جاي يكي از اتم هاي هيدروژن كلر جايگزين شده است . اين تغيير ساختاري آن را آمورف شكل نموده است .  اين تركيب توسط راديكال آزاد كلريد وينل در معرض پليمريزاسيون قرار مي گيرد . 

در اين فرايند استيلن طي تركيب با اسيد كلريدريك تبديل به مينل كلرايد مي شود و طي پلي مريزاسيون تبديل به پلي وينل كلرايد مي گردد.

فرايند پليمريزاسيون در قالب دو نوع پليمر شدن  ، همگن و ناهمگن طبقه بندي مي شوند . كه پليمر وينل كلرايد از روش ناخمگن استفاده مي شود . از ويژگي هاي آن افزايش شديد گرانروي با پيشرفت واكنش است . محيط اوليه ي واكنش يك مايع با گرانروي كم است كه كم كم به دغاب تغثيير شكل مي دهد.

 PVC   در مونومر خود نامحلول است و رسوب مي كند يا بيشتر مونومر تبديل به يك توده ي خميري شكل  مي شود كه سرانجام پودر جامدي در مي آيد .

 گرمانرم ها و گرما سخت ها در اندازه ي ذرات پليمر متفاوتند .

مفهوم کدهایی که به پودر PVC اطلاق می گردد چیست?

عموماً کارخانجات تولیدی PVC ،کدهایی را که مختص خود شرکت است به این محصول اطلاق می کنند.با این حال بعضاً در این کدها اشاره ای به میزان k-value پودر PVC شده است مانند پتروشیمی آبادان و پتروشیمی بندرامام که در زیر مشاهده می کنید

لوله هاي pvc  :

بطور کلی این نوع لوله ها
         الف : به علت سبکی وزن ، مقاومت در برابر ضربه و امکان حلقه شدن تا سایز 125 میلی متر ، امکان حمل آسانی را خواهند داشت .
         ب: در برابر اشعه مخرب خورشیدی مقاوم هستند ( البته در صورتی که قوانین و میزان پخش دوده در آن رعایت شده باشد .)
         ج: قابلیت استفاده از اتصالات رزوه ای تا سایز 125 و اتصالات جوشی تا سایز 500 میلی متر را دارند .
         د: قابلیت انعطاف در زمینهای ناهموار بدون شکست در لوله را دارند .
         هـ :این لوله ها مقاومت در برابر فشارهای ناشی از زمین لرزه هستند .
         و : عدم کاهش سایز داخلی لوله در اثر رسوب ، خوردگی و بطور کلی ثابت بودن دبی سیال درون آن طی دوره ی کاری از جمله دیگر خصوصیات بارز آنهاست .
        ز: مقاومت در برابر ساییدگی داخلی ، خورگی ، پوسیدگی ، جذب آب و تاثیرات عوامل شیمیایی در شرایط متعارف از دیگر مزایای این لوله هاست 
        ح: قابلیت ردیابی این محصولات به دلیل توانایی نوع نشانه گذاری بروی آنها نیز قابل تامل است .
         ط : این لوله ها هزینه پاینی در نصب و سرعت عمل در آن دارند .
         ی : و در نهایت طول عمر مفید 50 ساله در شرایط متعارف کار کرد از خصوصیت بارز آنهاست .