خشک کردن پلیمرها در فرآیند تولید بخش مهمی ‌از قالب‌ گیری تزریقی یا اکسترود است. خشک کردن پلاستیک برای به حداقل رساندن یا از بین بردن عوارضی که ممکن است در اثر رطوبت زیاد در یک ماده پلاستیکی ایجاد شود، استفاده می‌شود. میزان تأثیر رطوبت بر کیفیت قطعه ویا میلگرد و ورق، به نوع پلیمر (پلاستیک) در حال قالب‌ گیری ویا اکسترود برمیگردد. در این مطلب از مجله پکیلون pakilon.com به بررسی خشک‌ کردن انواع پلیمرها و مواد پلاستیکی، مزایا و عوامل مربوط به آن پرداخته خواهد شد.

انواع پلیمرها از لحاظ جذب رطوبت

هر نوع پلاستیک دارای مجموعه‌ای از ویژگی‌های منحصر به خود است که میل خاصی به جمع‌آوری رطوبت دارد. در بحث خشک کردن پلیمرها، آن‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:

پلیمرهای رطوبت‌ دوست

این پلیمرها شامل نایلون یا پلی آمیدها PA، ای بی اس ABS، اکریلیک، پت PET، پلی‌ یورتان PU، پلی‌کربنات و بسیاری دیگر هستند. این پلیمر ها رطوبت را به صورت داخلی جذب کرده و از طریق هوا آزاد می‌کنند. هر پلاستیکی که از انبار به دستگاه قالب‌ گیری منتقل می‌شود، اغلب به دلیل خاصیت رطوبت گیری نیاز به خشک شدن دارد. هنگامیکه مواد پلیمری رطوبت دوست توسط محیط گرم و خشک برای مدت زمان کافی احاطه می‌شود، فشار بخار خارج از پلیمر کمتر از فشار بخار درون پلیمر است در نتیجه رطوبت درون گرانول شروع به مهاجرت به سمت منطقه با فشار بخار کم در خارج از گرانول می‌کند. در نهایت، میلگرد، ورق، لوله ویا گرانول بدون رطوبت خواهیم داشت. برخی از بارزترین ویژگی های این پلیمرهای رطوبت دوست را اگر بخواهیم بر شماریم عبارتند از :

• تمایل زیادی برای جذب رطوبت دارند.
• رطوبت داخلی این پلیمرها تنها با هوای گرم حذف شدنی نیست.
• در صورت قرار گرفتن در معرض هوای محیط، رطوبت را به ساختار مولکولی خود جذب می‌کنند و پس از خشک شدن بدون وقفه باید به خط تولید اضافه شوند.

با توجه به اینکه مهمترین متریال های مورد استفاده برای ساخت قطعات صنعتی رطوبت دوست هستند قبل از خرید متریال ها از اصالت و نحوه‌ی تولید آنها اطمینان حاصل کنید. برای مثال قبل از خرید میلگرد ای بی اس ABS در مورد نحوه‌ی تولید و نوع متریال استفاده شده جویا شوید.

پلیمرهای نم‌ناپذیر

این پلیمرها شامل پی وی سی PVC، پلی‌پروپیلن PP، پلی‌ استایرن، پلی‌ اتیلن PE هستند. این پلاستیک‌ها رطوبت را به داخل گرانول جذب نمی‌کنند. با این حال، رطوبت می‌تواند در سطح گرانول، میلگرد، تخته یا ورق، لوله یا بوشن جمع شود. هنگامی‌که این اتفاق می‌افتد، با استفاده از گرما، باید به حذف رطوبت سطح پرداخت. در زیر به ویژگی‌های پلیمرهای نم‌ناپذیر اشاره کردیم:

• رطوبت صرفا روی سطح گرانول جمع می‌شود (جذب سطحی).
• رطوبت جمع شده معمولا به دلیل تراکم (چگالش) جذب می شود.
• با عبور جریان کافی هوای گرم از روی مواد، رطوبت به راحتی از بین می‌رود.

مزایای خشک کردن پلیمر و پلاستیک

رطوبت موجود در پلاستیک ممکن است جنبه کوچکی از کار به نظر برسد، اما اگر کنترل نشود، ساخت قطعات پلاستیکی بدون قالب ویا حتی با روش قالب گیری با کیفیت را تقریباً غیرممکن می‌کند. برخی از مزایای خشک کردن پلیمرها و پلاستیک ها عبارتند از:

• جلوگیری از مشکلات ظاهری: ایجاد حباب در سطح یا رگه‌های نقره‌ای
• جلوگیری از هیدرولیز: یک واکنش شیمیایی که پیوندهای کوالانسی را در زنجیره پلیمر می‌شکند و وزن مولکولی پلیمر را کاهش می‌دهد و خواص مکانیکی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.
• جلوگیری از خرابی قطعه: هنگام خشک شدن، اگر حداکثر رطوبت مناسب برای فرآیند به دست نیاید، خرابی زودرس قطعه و نقص‌های ساختاری ممکن است رخ دهد.

مهمترین پارامتر اساسی خشک کردن برای همه پلیمرها

حرارت

اولین پارامتر اساسی خشک کردن همه پلیمرها، حرارت است. اگر گرانول را گرم نکنیم رطوبت آن آزاد نمی‌شود. پلیمرهای رطوبت‌ گیر به شدت جذب آب دارند. پس از جذب آب توسط پلیمرها، مولکول‌های آب به زنجیره‌های پلیمری متصل شده‌اند. گرما  باعث تضغیف نیروهای متصل کننده مولکول‌های آب به زنجیره‌های پلیمری می شود و در نهایت مولکول‌ها به حرکت در می آیند. اگر درجه حرارت به اندازه کافی بالا باشد، نیروی اتصال مولکول‌ها به زنجیر کاهش می‌یابد، که این امر در به حرکت آمدن مولکول‌های آب به صورت آزادانه می‌شود و در آخر پلیمر بدون رطوبت در دست خواهیم داشت.

نقطه شبنم

دومین پارامتر اساسی خشک کردن، نقطه شبنم است. در فشار معین با سرد شدن دما، به دمایی می‌رسیم که در آن هوا، پلیمرها توسط بخار آب اشباع می‌باشد که به آن نقطه‌ی شبنم می‌گویند. هنگامی‌که گرانول توسط فشار بخار کم هوای خشک احاطه می‌شود، باعث حرکت مولکول‌های رطوبت آزاد شده به سطح آن می‌شود.

استعلام قیمت ورق تفلون نسوز از مرکز فروش متریال‌های پلیمری

زمان خشک شدن

سومین پارامتر اساسی، زمان خشک شدن است. گرانول‌های پلاستیکی بلافاصله خشک نمی‌شوند. ابتدا، آن‌ها باید گرم شوند تا مولکول‌های آب آزادانه حرکت کنند، سپس زمان کافی باید بگذرد تا مولکول‌ها به سطح گرانول‌های رطوبت‌گیر رسانده شوند.

سخن پایان: عوامل و پارامترها دیگری نیز در فرآیند خشک کردن میتواند دخیل و اساسی باشد یکی دیگر از این پارامترها دستگاه های خشک کن است که انواع مختلفی در صنعت وجود دارد که به زودی به معرفی و بررسی این دستگاه ها خواهیم پرداخت.

منابع:

https://www.midstatemold.com/importance-drying-plastics/

https://www.ptonline.com/knowledgecenter/plastics-drying/drying-basics/drying-parameters