کمک فرآیند (Processing aids) یک اصطلاح کلی از موادی است که  استفاده از آن ها تاثیرات مهمی روی خواص فیزیکی و جابجایی پلیمر ها با وزن ملکولی بالا دارد .

پلی وینیل کلراید (PVC ) جز پرمصرف ترین مواد پلاستیکی در دنیا است. PVCجز ترموپلاستیک ها طبقه بندی می‌شود که به علت مقاومت دمایی پایینی که دارد استفاده از آن را درصنعت دچار محدودیت هایی کرده است، لذا در دنیای صنعت استفاده از PVC ملزم به اضافه کردن افزودنی هامی باشد. افزودنی های بسیار متنوع و جذابی برای عمل  کامپاندینگ PVC   وجود دارد از جمله افزودنی های PVC   می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

1. اصلاح کننده های ضربه(Impact Modifier)
2. پایدارکننده حرارتی و نوری(Light & Heat Stabilizer)
3. کمک فرآیندها(Processing Aid)
4. رنگ دانه ها(Pigment)
5.  پرکننده ها (Filler)
6. روان کننده ها(Lubricant)

از جمله مهم ترین این افزودنی های می‌توان به کمک فرآیند ها اشاره کرد  به طور کلی افزودن کمک فرآیند ها با اهداف زیر انجام می شود :

1. افزایش سرعت فرآیند ذوب
2. افزایش استحکام و چسبندگی مذاب
3. افزایش گرانروی مذاب
4. کاهش تمایل به شکست مذاب
5. بهبود در نفوذ ذرات

نحوه عملکرد مواد کمک فرآیندی بدین صورت است که با افزودن این مواد به فرآیند، ضریب اصطکاک و چسبندگی بین مواد و سطح تماس ماشین آلات افزایش می یابد و موجب می شود انرژی بیشتری به کامپاند منتقل شود و فرآیند ذوب با سرعت بیشتری انجام پذیرد . اگر بتوان استحکام ذوب را به عنوان توانایی ترکیب PVC  ذوب شده تعریف کرد که نیروهای برشی را در جهت جریان جذب می کند، ماده ای که از خود استحکام مذاب کمی نشان دهد، شکست مذاب یا پارگی های کوچکی در راستای سطح و عمود بر جریان یا پارگی در لبه، در صورت کشیده شدن ورق، خواهد داشت. با افزایش سرعت اکستروژن و درصد کشیده شدن در فیلم PVC و در بخش های اکستروژن، تقویت کردن استحکام مذاب مهمتر می شود. خواص استحکام مذاب یک ترکیب وابسته به فاکتور های متعددی است که مهمترین آن ها وزن مولکولی رزین PVC می باشد. رزین PVC با وزن مولکولی بالاتر ، طول زنجیره ی بلندتری خواهد داشت، در نتیجه مقاومت پارگی بیشتر خواهد شد. سختی رزین با وزن مولکولی بالا، تنش برشی و گرمای برشی است که باعث تخریب PVC می شود. چیزی که مورد نیاز است، ماده ای است، با وزن مولکولی بالا که از نظر دما پایدار باشد.

لازم به ذکر است که در روش های مختلف تولید PVC  میزان درصدمصرفی کمک فرآیند ها و همچنین تاثیراتی که بر PVC  میگذارند متفاوت است که در ادامه مروری بر تاثیر کمک فرآیند ها در فرآیند های مختلف تولید PVC  میپردازیم

روش اکستروژن

یکی از مهم ترین روش های تولید PVC  روش اکستروژن می باشد از مشکلات عمده ای که در طی فرآیند تولید PVC  بدین روش به وجود می آیند می توان به بالا رفتن دمای ذوب ، کاهش فشار دستگاه ، وجود ذرات ذوب نشده ، ایجاد سایش و اختلال در میزان دبی خروجی اشاره کرد.  اما افزودن  1 الی 5 درصد از مواد کمک فرآیند به PVC موجب بهبود برخی مشکلات در این فرآیند میشود به طوری که مواد جریان بهتری در قیف دارند ، یکنواختی و جاری شدن مواد مذاب بهبود می یابد، درجه حرارت کمتر میشود و همچنین به دلیل افزایش درجه همگن بودن مواد مذاب استحکام مکانیکی فرآورده نیز افزایش می یابد .

روش تزریق

روش تزریق نیز از  جمله روش های مرسوم تهیه  PVC می باشد این روش هم مشکلات مخصوص به خود را دارد از جمله   بیرون ریختن از قالب ، بالا بودن دمای ذوب و شکست مذاب . لذا در این فرآیند هم افزودن 1الی 3 درصد افزودنی کمک فرآیندی موجب کاهش گرانروي مذاب ، همگني بيشتر در جريان مذاب و سبب افزايش بيشتر سرعت تزريق مي گردد.

روش کلندرینگ

از جمله مشکلات عدیده این روش تولید PVC  تنظیم نبودن ضخامت تولیدی است لذا افزودن کمک فرآیندی ها میتواند در کاهش این مشکل موثر باشد از جمله روان کننده هایی که در این زمینه موثر واقع شده اند می توان به کمک دهنده های  PMMA  پلی متیل متاکریلات  که دارا ی وزن ملکولی متوسط است، اشاره کرد که استفاده از این مواد موجب سرعت بيشتر كلندرينگ ، افزايش همگني در مذاب و مهم تر از همه بهبود رفتار ماده در فرآيند شكل دهي حرارتي می شود .

قالبگیری دمشی

همانطور که از اسم این روش نیز معلوم است محصول نهایی توسط دمیده شدن هوا درون یک لوله حاوی پلاستیک داغ ایجاد می شود و از جمله مشکلات این روش میتوان به یکنواخت نبودن مواد تولیدی و مشکل جدایش از قالب اشاره کرد ولی در این روش هم کمک فرآیند ها نیز موثر واقع شده اند به عبارتی با افزودن بین 0.5  الی 3 درصد از کمک فرآیند با وزن ملکولی متوسط تا بالا،  يكنواختي در مذاب بیشتر می شود، مواد در قیف بهتر جریان می یابند ، ضخامت ها یکسان می شوند و جاری شدن مواد مذاب بهتر صورت میگیرد .

منابع:

[1] William F. Carroll Jr .Richard W .Johnson Sylvia  S .Moore Robert A. Paradis , Applied Plastics Engineering Handbook (Second Edition), Plastics Design Library , 2017, Pages 73-89.

[2] Barry A. Morris, Commonly Used Resins and Substrates in Flexible Packaging, in The Science and Technology of Flexible Packaging, 2017, Pages 69-119.

[3] Michael Tolinski, Processing Aids for Extrusion , Additives for Polyolefins (Second Edition)

2015, Pages 135-144.

[4] VARIOUS PROCESSING METHODS Handbook of Anti blocking, Release, and Slip Additives (Third Edition), 2014, Pages 249-282