فرآیندهای گازگیری و خشک‌کردن مواد اولیه پلاستیک‌ها

جذب رطوبت در مواد پلیمری یکی از چالش‌های اساسی در صنایع پلاستیک، اکستروژن و قالب‌گیری به شمار می‌رود. وجود رطوبت در مواد اولیه پلاستیکی می‌تواند تأثیرات منفی قابل توجهی بر کیفیت ظاهری، خواص مکانیکی و پایداری قطعات تولیدی داشته باشد.
به‌طور کلی، این موضوع را می‌توان از دو جنبه اصلی بررسی کرد:
نخست مواد بازیافتی که نیازمند فرآیند گازگیری هستند و دوم مواد نو که برخی از آن‌ها به‌طور ذاتی خاصیت جذب رطوبت از محیط را دارند.

تأثیر شرایط محیطی بر جذب رطوبت گرانول‌های پلاستیکی

در برخی شرایط، کنترل جذب رطوبت بسیار ساده است. برای مثال، در شهرهایی از میهن عزیزمان که دارای آب‌وهوای شرجی هستند، دو عامل مهم یعنی رطوبت نسبی بالا و مدت زمان تماس مواد با هوا به‌صورت فعال باعث نفوذ آب به پرک‌ها و گرانول‌های پلیمری می‌شوند. در چنین شرایطی، تنها با رعایت اصول انبارداری صحیح مواد پلاستیکی، استفاده از بسته‌بندی مناسب و نگهداری مواد در محیط‌های بسته و محافظت‌شده، می‌توان از جذب این عوامل مزاحم جلوگیری کرد.

روش‌های مؤثر خشک‌کردن و گازگیری مواد پلیمری

برای حذف رطوبت جذب‌شده و اجرای صحیح فرآیند خشک‌کردن گرانول‌ها، روش‌های متعددی مورد استفاده قرار می‌گیرد که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

• افزایش دمای مواد
• دمش هوای گرم و خشک
• کاهش فشار محیط هم‌زمان با افزایش دما

جذب رطوبت در مقادیر کم معمولاً از نظر ظاهری در رزین‌های پلیمری قابل تشخیص نیست. با این حال، اگر فرآیند خشک‌کردن به‌صورت یکنواخت و کامل برای تمام گرانول‌ها انجام نشود، در مرحله قالب‌گیری و شکل‌دهی پلاستیک مشکلات جدی به وجود خواهد آمد.

تأثیر رطوبت بر گرانروی و رفتار مذاب پلاستیک

در صورت خشک نشدن مناسب مواد، از ابتدای دهانه ورودی خوراک به پیچ دستگاه، تغییراتی در گرانروی مذاب پلاستیک مشاهده می‌شود. در این شرایط، زنجیرهای پلیمری دچار شکست شده و با سهولت بیشتری جاری می‌شوند که این امر باعث ناپایداری جریان مذاب و کاهش کیفیت قطعه نهایی خواهد شد.

عیوب ظاهری و مکانیکی ناشی از رطوبت در قطعات پلاستیکی

قطعات تولیدشده از مواد مرطوب ممکن است در ظاهر کیفیت قابل قبولی داشته باشند و حتی برخی آزمون‌ها را در دمای محیط با موفقیت پشت سر بگذارند، اما معمولاً در دماهای بالا یا پایین دچار شکست زودهنگام می‌شوند.

نشانه‌های وجود رطوبت در حین قالب‌گیری:

• ایجاد خطوط و رگه‌های نقره‌ای روی سطح قطعه
• تشکیل حباب‌های هوا
• ایجاد نواحی براق و جلادار ناهمگون

این عیوب علاوه بر کاهش زیبایی ظاهری، موجب افت شدید استحکام مکانیکی و دوام قطعه نیز می‌شوند.

نقش دما، فشار و جریان هوا در فرآیند خشک‌کردن پلاستیک

افزایش دما باعث کاهش نیروی جاذبه بین بخار آب و زنجیرهای پلیمری می‌شود و در نتیجه، جدا شدن رطوبت از ساختار پلاستیک آسان‌تر انجام می‌گیرد. بالاترین بازده در فرآیند گازگیری مواد پلیمری زمانی حاصل می‌شود که افزایش دما با یکی از شرایط زیر همراه باشد:

• کاهش فشار محیط
• جریان مداوم هوای گرم و خشک

آیا خشک‌کردن گرانول‌ها همیشه ضروری است؟

در مناطق خشک که رطوبت نسبی هوا در بیشتر ماه‌های سال پایین است (به‌جز زمان بارندگی یا پوشیده بودن زمین از برف)، اگر درِ کیسه مواد اولیه دقیقاً پیش از مصرف باز شود و هیچ تماس قبلی با هوا نداشته باشد، معمولاً نیازی به فرآیند خشک‌کردن یا گازگیری وجود نخواهد داشت.

پلاستیک‌هایی با جذب رطوبت کم

برخی از مواد پلیمری به‌طور ذاتی دارای جذب رطوبت پایین هستند، از جمله:

• ABS
• PMMA

در بسیاری از کارگاه‌ها مشاهده می‌شود که این مواد حتی در حالت مرطوب نیز مستقیماً شکل‌دهی می‌شوند. با این حال، باید توجه داشت که رطوبت جذب‌شده در حین فرآیند به بخار آب تبدیل شده و باعث کاهش گرانروی مذاب پلاستیک می‌شود که می‌تواند کیفیت نهایی قطعه را تحت تأثیر قرار دهد.

شرایط پیشنهادی خشک‌کردن مواد پلیمری توسط تولیدکنندگان

هر کارخانه تولیدکننده مواد پلاستیکی، شرایط استاندارد خشک‌کردن محصول خود را از نظر دما و زمان مشخص می‌کند. برای مثال، پلی‌کربنات تولیدی شرکت جنرال‌الکتریک آمریکا با نام و گرید Lexan HFD 4271 دارای شرایط خشک‌کردن زیر است:

Drying temperature: 120°C
Drying time: 3–4 hours

جدول شرایط خشک‌کردن برخی از پلاستیک‌های مهم