بررسی عوامل اثرگذار برکیفیت رنگ قطعه نهایی در پلیمرها

بررسی عوامل اثرگذار برکیفیت رنگ قطعه نهایی در پلیمرها

بی شک به همان اندازه که در طراحی و تولید یک قطعه مهندسی رعایت الزامات فنی شامل خواص مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و… امری ضروری است، توجه به کیفیت ظاهری و پرداخت نهایی قطعه نیز مهم می باشد.در این مقاله به بررسی عوامل اثرگذار بر کیفیت ظاهری و به ویژه رنگ قطعه و روش های کنترل و اصلاح کیفیت ظاهری خواهیم پرداخت.

بی شک به همان اندازه که در طراحی و تولید یک قطعه مهندسی رعایت الزامات فنی شامل خواص مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و… امری ضروری است، توجه به کیفیت ظاهری و پرداخت نهایی قطعه نیز مهم می باشد.

در این مقاله به بررسی عوامل اثرگذار بر کیفیت ظاهری و به ویژه رنگ قطعه و روش های کنترل و اصلاح کیفیت ظاهری خواهیم پرداخت. بصورت کلی نور مرئی در محدوده ی طول موج 700-400 نانومتر تعریف می شود. از طرفی اجسام مختلف با توجه به سطوح انرژی مخصوص به خودشان در اثر تابش یک نور با طول موج معین، بخشی از آن را جذب کرده و بخش دیگر را ساطع (بازتابش) می کند.

رنگی که ناظر از یک جسم درک می کند بسته به ماهیت بازتابش ماده در ذهن او طبقه بندی می شود. برای مثال به خودی خود با اشعه فرابنفش(UV)که طول موجی به مراتب کمتر از طول موج مرئی دارد نمی توان با چشم عادی اجسام را مشاهده نمود در صورتی که ماده ای ماهیتا خاصیت جذب اشعه فرابنفش (UV-Absorbtion) را داشته باشد در اثر برخورد اشعه فرابنفش به آن ماده و سپس بازتابش آن، در ناحیه مرئی جسم قابل مشاهده خواهد شد.

در صنعت پلیمر برای ایجاد شید های رنگی مختلف مطابق با نیاز مشتری و شرایط کاربری آن از رنگدانه ها، درخشان کننده های نوری (optical-brightener) و پایدار کننده های نوری (Light stabilizer) استفاده می شود. شکل دهی و فرایند کردن ترموپلاستیک ها همراه با اعمال حرارت (ذوب کردن) و برش مکانیکی به مذاب جهت همگون سازی آمیزه نهایی می باشد. بنابراین در اثر اعمال حرارت ممکن است واکنش های جانبی و ناخواسته درون مذاب پلیمر اتفاق بیافتد که منجر به تغییر سطح انرژی محصول نهایی و در نتیجه تغییر شدت باز تابش نور مرئی و در نهایت تغییر رنگ گردد.

بطور خلاصه عوامل زیر باعث تغییر شید رنگی محصول نهایی می شوند :

  • عوامل شیمیایی
  • عوامل فیزیکی
  • خطای دید

1-عوامل شیمیایی

برای شکل دهی ترموپلاستیک ها می بایست حرارت و برش را به پلیمر اعمال کرد. در اثر نیرو های ترمومکانیکی ممکن است تخریب شیمیایی (chemical degradation) برای پلیمر و رنگدانه ها اتفاق بیافتد که باعث تغییر رنگ و به اصطلاح سوختگی محصول نهایی می شود.

بطور کلی انتخاب یک رنگدانه برای یک پلیمر به عوامل زیر بستگی دارد :

1-سازگاری رنگدانه با ماتریس پلیمری :

جهت انتخاب یک رنگدانه برای یک ماتریس پلیمری باید به سازگاری الکترواستاتیکی (قطبیت) و امتزاج پذیری انها توجه کرد. برای مثال رنگدانه هایی با ساختار غیر قطبی را نباید در پلیمرهای قطبی مانند پلی وینیل الکل استفاده نمود.

2-سازگاری حرارتی رنگدانه و پلیمر

رنگدانه بسته به ماهیت آلی یا معدنی شان دارای دمای تجزیه (decomposition temperature) خاصی هستند. بنابراین با توجه به دمای فرایندی می بایست از رنگدانه مناسب استفاده کرد. برای مثال پیگمنت های مورد استفاد در پلی اتیلن به هیچ وجه قابل استفاده در پلی کربنات یا پلی آمید 66 که دارای دمای فرآیندی بالای 280 درجه هستند نمی باشند.

3-الزامات کاربری محصول نهایی :

با توجه به اتمسفری که محصول نهایی مورد استفاده قرار می گیرد عواملی چون خوردگی شیمیایی، مقاومت در برابر uv  و مقاومت در برابر حلالها برای انتخاب رنگدانه اهمیت دارد. برای مثال رنگدانه هایی که دارای گروه های آروماتیک می باشند از مقاومت در برابر uv پایینی برخوردار هستند.

2-عوامل فیزیکی

پس از تولید یک محصول پلیمری رنگی و با فرض حذف عوامل مخرب شیمیایی می توان رنگ قطعه نهایی را به کمک عوامل فیزیکی تا حدودی تغییر داد.

از این جهت که پلیمرها ماهیت نیمه بلوری دارند و نیز تاثیر مستقیم بلورینگی بر شفافیت و عبوردهی نور، کلیه عواملی که بر بلورینگی پلیمرها تاثیرگذار است، بر رنگ قطعه نهایی نیز تاثیر دارد.

عوامل زیر بر شفافیت یا مات شدن قطعه موثرند :

1-نرخ خنک کاری :

با افزایش سرعت خنک کاری یا به عبارتی سریع خنک کردن قطعه، تعداد گویچه های بلوری (spherolite) به ماکزیمم رسیده اما اندازه این گویچه ها به حداقل مقدار می رسد. در نتیجه عبوردهی نور و در واقع شفافیت به بیشترین مقدار خود می رسد بنابراین نرخ خنک کاری به ویژه در پلیمر های نیمه بلورین بر رنگ قطعه نهایی اثرگذار است.

2-عوامل هسته زا :

برخی مواد به علت نقش هسته زایی در بلورینگی، فرآیند بلور شدن پلیمرها را تسریع می بخشند. عوامل  هسته زا انواع مختلفی داشته و هر کدام اثر خاصی بر بلورینگی دارند.

3-گرید پلیمر مورد استفاده :

با افزایش وزن مولکولی (کاهش MFI)، افزایش توزیع وزن مولکولی (MWD) و افزایش شاخه های جانبی که منجر به تغییر نرخ بلورینگی می شود، در حضور مقدار مشخصی از یک نوع رنگدانه در گرید های مختلف از یک پلیمر، رنگ های مختلفی مشاهده خواهیم کرد.

4-فیلرها :

فیلرها مانند کلسیم کربنات، تیتانیم دی اکسید، تاک و… به علت اثر پوشش دهی بر سطح قطعه، شید رنگی متفاوت خواهند داشت.

5-جهت گیری القا شده زنجیره های پلیمری (Orientation) :

در حین شکل دهی یک پلیمر برای مثال در صنعت فیلم سرعت کشش حباب تولید شده (drawing rate) باعث جهت گیری زنجیره ها در یک جهت و افزایش نرخ بلورینگی و مات شدن قطعه می شود.

صرفنظر از اثر بلورینگی عواملی مانند ضخامت یا عمق قطعه، کیفیت پخش رنگدانه (dispertion) و جذب رطوبت ماتریس پلیمری، بر رنگ قطعه تاثیرگذار هستند.

3خطای دید

بصورت کلی عواملی چون درصد رطوبت هوا، گازهای سنگین، گرد و غبار و کور رنگی منجر به ایجاد خطای دید در ناظر می گردد بنابراین برای رفع این خطا از تجهیزات استاندارد رنگ سنجی استفاده می شود.

بر اساس این مقاله نتیجه می گیریم برای رسیدن به کیفیت رنگی مطلوب پس از انتخاب رنگدانه مناسب با توجه به پارامتر های توضیح داده شده، می بایست تکرار پذیری فرآیندی، شرایط یکنواخت تولید قطعه و رنگ سنجی از روش های استاندارد را رعایت نمود.

دیدگاه شما

 استانداردها

کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به شرکت رازین پلیمر است | 1400  |  طراحی و اجرا : آژانس تبلیغاتی هور