چگونه مقدار رطوبت را پیش از فرآیند تعیین و کنترل کنیم؟
اگر میخواهید فرایندی پایدار و قطعاتی با عملکرد درست داشته باشید، باید پیش از فرایند قالبگیری، مقدار آب موجود در پلیمر را تعیین کنید. چه تفاوتی بین آزمون کاهش وزن و آزمون خاص رطوبت وجود دارد؟ این سوال مهمی است، زیرا برای ساخت قطعات قابل قبول از بسپارهای حساس به رطوبت، باید پلاستیک را خشک کنید. از این رو درک آزمونهایی که برای تعیین رطوبت استفاده میکنید مهم است.
خشک کردن بسپار، بخش مهمی از اکثر فرایندهای قالبگیری است. بسیاری از مشکلات قطعات تولیدی در نتیجهی خشک کردن نامناسب رخ میدهد. این مشکلات شامل تغییرات فرایندی، وادادگی زودهنگام قطعه، قطعات مرجوعی و غیره است، همچنین همه ی آنها را به ضررهای قابل توجه مالی اضافه کنید.
همانطور که میدانید برخی از بسپارهای نم گیر (hygroscopic) مانند نایلون، PC، و PET باید پیش از فرایند خشک شوند. تولیدکنندگان بسپار به شما میگویند بسپار را خشک کنید و برای داشتن فرایندی درست حداکثر رطوبت گیری را فراهم کنید. متاسفانه گاهی اوقات این مسئله ی مهم نادیده گرفته میشود. دلیل اصلی اینکه شما نیاز به خشک کردن این بسپارها دارید، جلوگیری از تخریب زنجیر بسپار از طریق واکنش آبکافت (هیدرولیز) است.
اگر این بسپارها به درستی خشک نشوند، رطوبت، حتی در مقدار بسیار کم (بیش از حدود ppm 200 برای اکثر بسپارها) میتواند با زنجیرهای بسپار واکنش نشان دهد. زنجیرهای کوتاه بسپار به معنی تخریب ناشی از وزن مولکولی است که باعث مشکلاتی که قبلا گفته شد، میشود.
بنابراین، هنگام تعیین مقدار رطوبت نمونه ی بسپار، به دنبال مقدار بسیار کم آب هستیم. بنابراین روشی که برای تعیین رطوبت استفاده میشود باید برای اندازه گیری مقادیر بسیار کم رطوبت دقیق باشد. یعنی چقدر دقیق باشد؟
برای مثال، ppm 200 معادل 0/02 درصد است، یعنی 9/1 گرم آب در 45،360 گرم از بسپار. برخی ها اگر شتکی (splay) روی قطعات و یا حبابی در تخلیه ببینند میگویند بسپار مرطوب است. اما این مقدار رطوبت، شتکی ایجاد نخواهد کرد، چرا که آب در واکنش آبکافت زنجیرهای بسپار مصرف میشود. از این رو، قطعات به نظر عالی میرسند، اما تحت تنش وامیدهند. نه کاربر و نه کنترل کیفیت هیچ کدام علایم بصری از وجود مشکل نمیبینند. بنابراین، نیاز به تعیین رطوبت داریم، یعنی، آزمایش کردن بسپار پیش از فرایندکاری.
به هر حال، توجه کنید که اگر قطعاتی از بسپار مرطوب ساختید و سپس متوجه شدید، نمیتوانید قطعات را آسیاب کنید و برای رفع این مشکل، بسپار را دوباره خشک کنید. زیرا خواص بسپار از بین رفته و این مواد را باید دور انداخت، سوزاند و یا به سازنده بازگرداند. همچنین نباید برای ساخت قطعات، این مواد را با مواد خام مخلوط کرد. چرا که خواص فیزیکی و شیمیایی را به شدت کاهش میدهند.
متاسفانه، نقطه شبنم (dewpoint) کم در خشککن، خشک کردن بسپار را تضمین نمیکند. به منظور دانستن مقدار رطوبت مناسب پیش از فرایندکاری، باید از روش آزمون خاص رطوبت (نه کاهش وزن) استفاده کنید. اما این آزمونها چه تفاوتی دارند؟
بگذارید با توضیح آزمون کاهش وزن شروع کنیم. آزمون کاهش وزن شامل نمونه گیری بسپار از خشککن یا قیف و قرار دادن آن درون ظرفی است که در طول آزمون گرم میشود. بعد از بارگذاری ظرف حاوی دانه و پیش از شروع گرمادهی، دستگاه، نمونه را وزن میکند. سپس هنگامی که کلید شروع را فشار دهید، ظرف برای هر بسپار معینی تا دمای خاصی گرم میشود. هنگامی که بسپار گرم میشود، رطوبت و هر چیز دیگری که در دمای آزمون قابل تبخیر است، بخار شده و از نمونه خارج میشود. هرچه ترکیبات فرار خارج شوند، نمونه سبکتر میشود.
پس چگونه دستگاه میداند که چقدر از کاهش وزن به خاطر آب است و چه مقدار به خاطر سایر ترکیبات فرار (مانند رهاساز قالب، پایدارکننده، ضدبارساکن (antistats)، و یا هر افزودنی دیگری که ممکن است در بسپار وجود داشته باشد) است؟
اغلب، هنگامی که بسپار را گرم میکنید، میتوانید آن را بو کنید. آب، بو ندارد، بنابراین با بو کردن میتوانید تشخیص دهید که چیز دیگری دارد تبخیر میشود. برای مثال، اگر نمونه، 50 گرم با 0/02 درصد آب وزن شود، فقط 0/01 گرم رطوبت برای تبخیر وجود دارد. مواد افزودنی، در صورت وجود، درصد زیادی دارند. از این رو میتوانید تصور کنید که چگونه وجود سایر ترکیبات فرار به راحتی میتواند نتایج آزمون را تحریف کند.
(ادامه دارد …)