کنترل اکسايش قطعات پلی اتیلن با دانسیته بالا

کنترل اکسايش قطعات HDPE
برای قطعات HDPE ساخته شده با قالب‌گیری دمشی، یک موضوع همیشه آشنا از اول هر هفته کاری وجود دارد: خارج ساختن پس‌مانده‌های مواد درون ماشین. این پس‌مانده‌ها بسپار اکسید شده‌اند که به نام‌های دیگری از جمله سوخته، ژل و لکه های سیاه یا قهوه‌ای نیز خوانده می‌شوند. مواد ضایعاتی این چنینی در بهترین حالت به بازیافت می‌روند ولی بیشتر اوقات به زباله‌دانی منتهی می‌شوند.
طبیعت مشکل همانند دیگر مواد آلی، HDPE نیز پس از مقدار مشخصی تحت حرارت بودن، زغال مانند سیاه می‌شود. بعد از یک بار اکسید شدن، ماده در مسیر جریان تمایل به چسبیدن به فلز دارد که منجر به اکسايش بیشتر و در نهایت سوختن ماده می شود. بنابراین، اولویت اول جلوگیری از وقوع اكسايش است. HDPE های با گونه قالب‌گیری دمشی جزء بیشترین مواد پایدار شده د ر برابر اكسايش هستند چرا که معمولا تا 35% از مواد خرد شده و بازیافتی در این فرآیند استفاده می‌شود. استفاده از مواد خرد شده بازیافتی برای فرآیند قالب‌گیری دمشی یک فرصت محسوب می‌شود. اما شرایط ضعیف عملیاتی و نگهداری می‌تواند منجر به کاهش محافظت ضد اكسايشی و متعاقب آن سوختن شود.
شکل: یک بطری ترکیده شده به دلیل آلوده شدن به مواد سوخته را نشان می‌دهد که توسط آشکارسازی درز شناسایی شده است. مشکل گیج کننده‌ی دیگر تبدیل بطری HDPE به حتی در هنگام انبارداری آن است. این نوع مشکلات با بکار بردن تکنیک‌های ویژه‌ی نظارت و طرز کار فرآیند قابل اجتناب هستند تا به کنترل اکسايش کمک کنند.
طرز کار عملیاتی از آنجایی‌که زمان‌های سرد شدن، زمان کلی یک چرخه قالب‌گیری را تعیین می‌کنند. از دید اقتصادی کم کردن مقدار حرارت داده شده به مذاب به صرفه‌تر است که علاوه بر آن یک مذاب سردتر باعث کاهش نرخ اكسايش هم می‌شود. اما برای این کاهش یک سری محدودیت‌هایی مانند آمپراژ بیش از اندازه بر موتور محرکه و فشار پشت داي بیش از حد وجود دارند. کاهش مفرط دمای مذاب می‌تواند منجر به جوش خوردن ضعیف مذاب در خط و به هم چسبیدن آن شود. از بین رفتن جلوه‌ی ظاهری و گوشه‌های نازک (بدلیل کش آمدن ضعیف مذاب) نیز از جمله محدودیت‌های کاهش دمای مذاب هستند. مذاب نه تنها با گرم‌کن‌های موجود در خارج، بلکه با نیروهای برشی درون ماشین حرارت می‌گیرد. فشار پر شدن برای ماشین‌های انباره‌ای و فشار پشت‌داي برای اجزاء ماردان رفت و برگشتی باید برای کاهش حرارت ناشی از برشی تا حد امکان کم نگه داشته شوند. یک سناریوی آشنای موجود در کارخانه نیز چگونگی وقوع اكسايش را شرح می‌دهد: خدمه‌ی تعویض قالب به‌دلیل موضوع دیگری یک شروع با تاخیر دارند و بعد از آن یک پيچ را سفت مي‌كنند. ساعت 7:30 شب است و همه خسته‌اند. بنابراین تصمیم گرفته می‌شود که خط را در طول شب رها کنند و صبح به سراغ آن بیایند. همه فراموش می‌کنند تا حرارت را قبل از خروج قطع کنند و دستوری برای خالی کردن متناوب ماشین در طول شب وجود ندارد. زمان استراحت طولانی برای این دستگاه باعث اكسايش می‌شود.

راه اندازی و نگهداری یک دای حدود 25 كيلوئي، نمی تواند به سرعت یک اکسترودر 120 mm یا mm 150 به دما برسد، پس چرا حرارت دهی را برای هر دو به طور هم زمان شروع می‌کنید؟ حرارت‌دهی هم‌زمان تنها باعث می‌شود تا هنگام گرم شدن داي مواد مذاب درون اکسترودر پخته شوند. به طور تناوبی از یک راهكار افزایش دو مرحله‌ای برای تنظیم دمای اکسترودر استفاده کنید. یک‌بار که دماهای عملیاتی حاصل شدند، به سرعت ماشین را راه‌اندازی کنید. اگر نمی‌توانید قالب‌گیری را به سرعت شروع کنید، از تخلیه‌های متناوب برای حفظ بسپار تازه در سیلندر و داي استفاده کنید. کنترل‌كننده‌های دما را به صورت تنظیم شده نگهدارید. اگر یک سامانه‌ي سرد‌کننده‌ی سیلندر موجود است، اطمینان حاصل کنید که به صورت طراحی شده کار می‌کند. مراقب سایش ماردان و سیلندر از طریق ثبات آزمایش برای مواد خروجی هر ماشین باشید. جریان برگشتی باعث فرسایش بیشتر پره‌هاي ماردان شده که این فرسایش باعث نیاز به دور بالا برای انتقال مواد در سرعت برونداد یکسان شده و موجب مقادیر بسیار زیادی ا زحرارت موضعی ناشی از برش می شود. افزايش دماي نواحی حرارتی نیز یک نشانه ی معمول برای ماردان سایش یافته است. به هنگام بيرون كشيدن ماردان، قطر پره‌ها را ثبت کنید. یک امتحان ساده برای سایش سیلندر توسط یک شی استوانه‌ای با قطر کمی کوچک‌تر از قطر داخلی استوانه، همانند یک بوشن 0.75 اینچی با یک منبع نور قوی در يك انتهای سيلندر است. هر افزایش آشکار در نفوذ نور از اطراف شی درحین بيرون‌كشي آهسته‌ی آن، نشان از سائيدگي دارد. نسبت به ایجاد سایش در داي دقت کافی داشته باشد. هنگامی‌که برای تمیز کردن باید بشود، به جفت شدن دقیق ، لبه های تیز و سطح جلا داده شده آن باید توجه شود و از برس های سیمی موتوری نباید استفاده کرد.
توقف مسئولیت دار هنگامی‌که تولید متوقف می شود، احتمالا بدترین چیزی که می توانید انجام دهید این است که ماشین را خاموش کنید و پا به فرار بگذارید که این حالت غیر متداول نیست. اگرچه گونه های قالب گیری دمشی به خوبی با افزودنی‌های ضد اكسايش پایدار شده‌اند، اما افزودنی به تدریج و با قرارگیری در معرض حرارت مصرف می شود. بنابراین مواد دوباره خردشده و بازیافتی، بدلیل این‌که در چندین فرايند حرارتی بودند، مقدار ماده‌ی ضد اكسايشی کمتری نسب به رزین مواد اولیه دارد. بنابراین، منطقی است که پیش از توقف فرآیند از تغذیه با مواد دوباره خرد شده جلوگیری شده و فقط سیستم با بسپار خالص تغذیه شود. وضعیت مشابهی برای مستربچ رنگدانه وجود دارد. بسپار حامل برای رنگدانه معمولا گونه قالب‌گیری دمشی با سطح ضد اكسايش بالا نیست. معمولا بسپار با گونه فیلم به عنوان حامل بکار می رود که محافظت در برابر اكسايش کمتری دارد. در صورت امکان، به هنگام توقف ناگهانی میزان حرارت را 5 تا 70 درجه فارنهایت کاهش دهید و سیستم سرمایش را روشن کنید. خارج کردن مواد در دور پایین گرمای نهان را از سیستم خارج خواهد کرد، اما مراقبت آمپراژ دستگاه اکسترودر هم باشید تا بیش از اندازه بالا نرود. نگه داشتن دما در حدود 100 درجه فارنهایت زیر دمای عملیاتی برای سرد شدن کامل سیستم ترجیح داده می شود. حفظ مذاب در حال نیمه سیال از نفوذ اکسیژن به ویژه در داي جلوگیری می کند. وقتی که داي سرد شود ، بسپار جامد شده و دچار جمع‌شدگي می‌شود و در نتیجه یک مسیر ورودی را فراهم می کند و یک فضای خالی هوا را ایجاد می‌کند. اگر قصد سرد کردن را دارید، باید داي و ماردان را در حالت پر از بسپار رها کنید تا از ورود هوا جلوگیری کند و از برنامه دهنده‌ی روده (parison) برای بستن فضای داخلی دای استفاده کنید. در انتها ، احتمال اكسايش تنها به فرآِند قالب گیری دمشی محدود نمی شود. تولید کننده ی بسپار نیز در حین گرانول سازی حرارت اعمال می کند و در این مرحله سوختن ماده می تواند رخ دهد. پس حتما رزین ورودی را هم بررسی کنید (شکل4). و قسمت‌های بیرون ریخته شده را در صورت داشتن لکه های سیاه و یا دیگر حالت های تخریب شده ، دوباره خرد نکنید. لکه ها و ژل ها در قطعه ی دیگری دوباره بر نخواهند گشت.

برگردان: مهندس کاوه ساریخانی

منبع: مجله بسپار