تحقیق علت نواقص خط تولید لوله های upvc



چکیده
از جمله مهمترین پلیمرهای با کاربرد وسیع ، PVC است که در صنعت لوله کارآیی دارد.PVC به دلیل پذیرش نرم کننده به میزان 0 تا 100 درصد، تنوع محصولی زیادی دارد ولی از طرفی مشکل اصلی محصولات آن مربوط به تخریب است. PVC می تواند سختی لوله پروفیل و یا نرمی رومیزی را داشته باشد. مشکل اصلی این پلاستیک بر اثر عوامل تخریب (گرما،تنش،فرابنفش) می باشد و باید برای جلوگیری از تخریب آن را با مواد افزودنی فرموله کنند.
ساخت و کار تخریب به آن صورت است که بر اثر گرما، تنش یا نور ، زنجیر پلیمر یک مولکول HCL از دست می دهد و به جای آن پیوند دوگانه بوجود می آید. پیوند دوگانه با کلر بعدی مزدوج می شود و همین امر سبب آماده شدن بیشتر کلر برای حذف مولکول بعدی HCL خواهد شد. از طرفی HCL حاصل خود کاتالیزور واکنش تخریب است و عمل تخریب را سریع می کند.
در صنعت لوله،آزمایش های بسیاری از لوله هایی که در زمان سرویس دهی شکست خوردند ، نشان داد که بسیاری از شکست ها می تواند منسوب به خستگی باشد. ترک ها توسط آسیب دیدن مکانیکی دیواره ی داخلی لوله و یا ایجاد نقص در پروسه ی تولید لوله ایجاد می شوند. معمولا فاکتورهای موثر دیگری نیز وجود دارد که به وضعیت خاک محلی بستگی دارد، همانند فشار نقطه ای، خمش و یا بار فشاری روی لوله.
پیرو نخستین شکست ها در لوله های U-PVC معلوم شد که عوامل گوناگونی که بر روی شکست تاثیر می گذارد هنوز کامل مشخص نیست. اما بسیاری از گزارشات تحقیقاتی جنبه های گوناگون موثر بر روی شکست لوله را بررسی نموده اند که برخی از این عوامل عبارتند از : تاثیر فرآیند، ضربه ،خستگی،شکستگی مکانیکی و پسماند تنش.
بنابراین در این پژوهش در صدد هستیم که مشکلاتی نظیر تغییر رنگ لوله ، تغییر ضخامت لوله،ترک خوردن و شکست لوله ، برآمدگی پیدا کردن و دانه دانه شدن را بررسی کنیم .

مقدمه
صنعت لوله های سخت PVC در اوایل در کشورهایی نظیر انگلستان شروع به پیشرفت کرد و تا به حال به کشورهایی نظیر هند هم ورود پیدا کرده است. هر چند صنعت آب انگلستان بیش از 25 سال بر روی استفاده ی لوله های تحت فشار U-PVC تحقیق کرده است اما هنوز این امر مورد توجه بسیاری از مهندسین می باشد . در سال 1968 موسسه استاندارد انگلستان از صنعت آب این کشور که از لوله های U-PVC استفاده می کردند خواست که طرح تنش و مقاومت پارگی 50 ساله ی مواد را ارتقاء بخشند. نتیجه ی مفید آن این این بود که لوله های با ضخامت کمتر می توانستند تحت این استاندارد ارتقاء یافته ، قرار گیرند و این امر سبب پیشی گرفتن قابل توجه لوله های U-PVC نسبت به لوله های قدیمی شد.
PVC در مقابل اسیدها و بازهای قوی مقاوم بوده و در نتیجه بیش از 40 سال بطور گسترده به عنوان لوله کشی آب سرد و مواد شیمیایی استفاده می شده است. گر چه در طراحی ساختار لوله، ضریب انبساط حرارتی خطی و ضریب الاستیک ناچیز این ماده باید در نظر گرفته شود.
UPVC یا پلی وینیل کلراید مدرن یک تنوع از مواد ترموپلاست مدرن متشکل از مشتقات اصلی نفت خام و نمک طعام محسوب می شود. در فرآیند تولید UPVC با افزودن موادی چون ضربه گیرها، مواد ضد احتراق، پرکننده ها ،کمک کننده ها، روان کننده های داخلی و خارجی و رنگ های صنعتی به ماده فوق ترموپلاست UPVC بدست می آید که ترکیب جدیدی از ماده اولیه PVC بوده، ولی به علت خواص فیزیکی متفاوت این ماده جدید اصطلاحا به آن یک ماده غیر پلاستیک اطلاق می شود.

فصل اول
مروری بر PVC و افزودنی های خط تولید

1-1 پلی وینیل کلراید (PVC)

1-1-1 مقدمه
پلی وینیل کلراید که عموما به صورت مخفف PVC نشان داده میشود، یک پلیمر ترموپلاستیک است. PVC یک پلیمر وینیلی است که از گروههای تکرار شونده وینیلی (اتیلنی) ساخته شده و در آن یک هیدروژن توسط کلر جایگزین شده است. PVC سومین پلاستیک متداول تولیدی (پس از PE و PP) است. PVC یک ساختار متداول مورد استفاده است، چرا که ارزان است، پایدار است و تولید آن آسان است. پیش بینی می شود تولید PVC متجاوز از 40 میلیون تن در سال 2016 خواهد بود. با توجه به نامگذاری IUPAC ، PVC میبایست پلیکلرو اتن دیل نامگذاری شود اما این نام استفاده نمیشود.
PVC میتواند با استفاده از نرم کننده، نرمتر و منعطفتر شود (متداولترین آنها فتالاتها هستند). در این حالت در پوشاک، مبلمان، عایق کابلهای الکتریکی، محصولات قابل تورم و بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده می شود که اصولا با رابر جایگزین میشود.
PVC یک ماده بحث برانگیز در حین تولید است و دارای عمر مفید و قابلیت سوزاندن است،
به خصوص در موارد تصادفی و غیر کنترل شده ممکن است سموم موجود را آزاد کند، به طوری که تولید، استفاده و تخریب پلاستیکهای مناسب مختلف همچون PP این گونه نیست.
رزین PVC در دامنه گسترده ای از وزن مولکولی در دسترس می باشد. در ایالات متحده آمریکا وزن مولکولی به صورت ویسکوزیته ذاتی بیان می شود (I.V.) و در اروپا به صورت مقدار Kبیان می شود. رزین های PVC تجاری با طیف I.V. از 5/0 تا 15/1 (میزان K از 47 تا 76) در دسترس می باشند.

جدول 1-1 : پلی وینیل کلراید[3]
ازدیاد طول در شکست
%40-20
آزمون ناچ
kJ/m2 5- 2
دمای انتقال شیشهای
˚C 82
نقطه ذوب
˚C 260 – 100
گرمای موثر احتراق
MJ/Kg 95/17
گرمای ویژه (c)
kJ/(Kg . K) 9/0
جذب آب (ASTM)
4/0 – 04/0

1-1-2 روش تهیه

شکل 1-1 : واحد تکراری پلی وینیل کلراید

شکل 1-2 : مدل فضایی قسمتی از یک زنجیر پلی وینیل کلراید[2]
PVC به وسیله پلیمریزاسیون مونومر وینیل کلرید (VCM) تولید میشود، به طوری که نشان داده شده است. حدود 75% از جرم آن کلر است.

تاکنون رایجترین فرآیند مورد استفاده تولید، پلیمریزاسیون سوسپانسیونی است. در این فرآیند VCM و آب در یک رآکتور پلیمریزاسیون و با یک آغازگر پلیمریزاسیون با هم ترکیب میشوند و در حین آن دیگر افزودنیهای شیمیایی افزوده میشوند تا واکنش پلیمریزاسیون آغاز شود. محتویات مخازن واکنش دائما مخلوط میشوند تا سوسپانسیون باقی بماند و سایز یکنواخت ذرات PVC حاصل شود.
این واکنش گرمازاست و بنابراین نیازمند یک مکانیسم سرمایش است تا محتویات رآکتور در دمای مناسبی باقی بماند. با توجه به اینکه حجم نیز در حین واکنش کم میشود (PVC از VCM متراکمتر است) آب به طور پیوسته به مخلوط اضافه میشود تا سوسپانسیـون باقی بماند. هنـگامی که واکنش به مسیر خود ادامه می دهد، دوغاب PVC حاصل گاز گیری می شود و برای تخلیه VCM اضافی پاک میشود (که VCM ها بازیافت می شوند) سپس از یک سانتریفوژ عبور میکنند تا آب آن دفع شود. این دوغاب در یک بستر هوای داغ خشک میشود و پودر حاصل قبل از ذخیره سازی یا خرد کردن غربال می شود. به طور طبیعی، PVC حاصل دارای مقدار VCM کمتر از ppm 1 است.
دیگر فرآیندهای تولید، نظیر پلیمریزاسیون میکرو سوسپانسیونی و امولسیونی منجر به تولید PVC با اندازه ذرات کوچکتر می شوند (μm10 در مقایسه با μm150-120 برای PVC سوسپانسیونی). که خواص متفاوت اندکی دارند و تا حدودی دارای کاربردهای متفاوت می باشند.
دیگر فرآیندهای پلیمریزاسیون تولید PVC اصلاح نشده است. قبل از اینکه PVC به محصول نهایی تبدیل شود، تقریبا همیشه نیازمند تبدیل به یک ترکیب به وسیله افزودن افزدنیهایی چون پایدار کنندههای حرارتی، پایدار کننده UV ، روان کننده، نرم کننده، کمک فرآیندها، اصلاح کننده ضربه، اصلاح کننده حرارتی، فیلر، تاخیر دهنده شعله، بیواسیدها، عوامل پف زا و موانع دود و رنگدانههای انتخابی میباشد.
1-1-3 تاریخچه
PVC به صورت تصادفی حداقل 2 بار در قرن 19 کشف شد، ابتدا در 1835 توسط Henri Vector Regnault و سپس در سال 1872 توسط Eugen Baumann کشف شد. در هر دو موقعیت، به صورت جامدی سفید درون یک مخزن وینیل کلرید ظاهر شدند که در معرض نور آفتاب قرار گرفتند. در اوایل قرن 20، شیمیدان روسی Ivan Ostromislensky و Fritz Klatte از کمپانی شیمیایی آلمانیGriesheim Elektron تلاش کردند تا از PVC در محصولات تجاری استفاده کنند، اما مشکلاتی در فرآیند پلیمرهای سخت و گاهی اوقات شکننده تلاش آنها را متوقف میکرد. Waldo Semon وB.F Goodrich Company روشی را در سال 1926 گسترش دادند تا PVC را به وسیله آمیزه کردن با افزودنیهای مختلف نرم کنند. نتیجه یک ماده منعطفتر بود که فرآیند آن آسان بود و خیلی زود به صورت گستردهای استفاده شد.

1-1-4 خصوصیات
خواص PVC معمولا بر اساس PVCهای منعطف و سخت تقسیم بندی میشود.
(جدول 1-2): خواص پلی وینیل کلراید
خواص
PVC سخت
PVC منعطف
دانسیته (g/cm3)
3/1 – 45/1
1/1 – 35/1
هدایت حرارتی (W/m.K)
14/0 – 28/0
14/0 – 17/0
استحکام تسلیم (MPa)
31 – 66
10 – 25
مدول یانگ (Psi)
490000

استحکام پیچشی (تسلیم) (Psi)
10500

استحکام فشاری (Psi)
9500

ضریب انبساط حرارتی (خطی) (mm/mm. ˚C)
5-10 ×5

وایکات B (˚C)
65 -100
پیشنهاد نشده
مقاومت (Ωm)
1016
1012 – 1015
مقاومت سطح (Ω)
1013 – 1014
1011 – 1012

1-1-5 کاربردها
تعداد خواص PVC آن را برای گسترهای از کاربردها پیشنهاد میدهد. این ماده از نظر زیستی و شیمیایی مقاوم است که آن را گزینهای مناسب برای لولههای فاضلاب منازل و لولههای با کاربردهای دیگر، میسازد، جاهایی که خوردگی استفاده از فلزات را محدود میکند.با افزودن اصلاح کننده ضربه و پایدار کننده، این یک ماده معروف برای جداره در و پنجره میباشد. با افزودن نرم کننده میتواند به اندازه کافی منعطف باشد تا در کاربردهای کابلی، همچون عایق سیم ها استفاده شود. همچنین برای ساختن تجهیزات وینیلی استفاده میشود.

پوشاک
PVC به طور گستردهای در پوشاک و تولید مواد چرم مانند استفاده میشود. پوشاک PVC در مدهای Goth، Punk و … متداول است. PVC از رابر، چرم و لاتکس ارزانتر است و بنـابرایـن در دستـرستر می باشد و بیشتر پوشیده میشود. پارچه PVC دارای درخشندگی و ضد آب است. به همین علت عموما در کتها، تجهیزات اسکی، کفش، ژاکت، دامن و کیف استفاده میشود.

سیمهای الکتریکی
PVC به طور معمول به عنوان عایق سیمهای الکتریکی استفاده میشود؛ پلاستیکی که برای این منظور استفاده میشود، میبایست نرم شود. درون آتش سیمهای روکش شده با PVC میتوانند بخارات HCl را شکل دهند. کلر، رادیکالهای آزاد را محبوس میکند و منبع تاخیر انداز شعله است. ولی بخارات HCl باعث به خطر انداختن سلامت می شوند، HCl در رطوبت حل میشود و روی سطح شکسته میشود، به ویژه در نواحی که هوا به اندازه کافی برای نفس کشیدن سرد است و برای استنشاق مهیا نیست. اغلب در کاربردهایی که دود خطر بزرگی است (به ویژه در تونلها و نواحی اجتماعی) عایقهای کابلها که فاقد PVC هستند ترجیح داده میشود، همچون عایقهای LSZH (Low Smoke Zero Halogen).

لولهها
تقریبا نیمی از رزین PVC تولید شده به صورت سالیانه برای تولید لولهها برای کاربردهای مختلف شهری و صنعتی استفاده میشود. تقریبا فروش لوله های PVC برای توزیع آب 66% و در کاربردهای لولههای فاضلاب 75% گزارش میشود. وزن سبک آن، استحکام بالا و واکنشپذیری کم آن را برای این هدف مناسب میسازد، به علاوه لولههای PVC با استفاده از چسب های حلالی مختلف با هم متصل میشوند و یا با حرارت با هم جوش می خورند (فرآیند Butt- fusion، مشابه اتصال لولههای HDPE)، که اتصالات ثابتی را ایجاد میکند که به طور مجازی در برابر نشتی غیر قابل نفوذ است. در فوریه 2007، California Building Standard Code به روز رسانی شد تا استفاده از لولههای پلی وینیل کلرید کلرینه شده (CPVC) برای استفاده در سیستم لولهکشی آب مناطق مسکونی تایید شود. CPVC یک ماده پذیرفته شده در ایالات متحده از 1982 میباشد. کالیفرنیا با این وجود اجازه استفاده محدود را از سال 2001 داده است. در ایالات متحده آمریکا و کانادا لولههای PVC برای لولههای مورد استفاده در کاربردهای دفن شدهی شهری برای نوشیدن، توزیع آب و باقی مانده آب زائد در نظر گرفته می شود.
PVC نرم نشده (uPVC)
uPVC یا PVC سخت اغلب در صنایع ساختمانی که به عنوان مادهای با پایداری کم استفاده میشود، به ویژه در ایرلند، انگلیس و آمریکا که در آنجا به نام وینیل یا vinyl siding شناخته میشود. این ماده به عنوان جایگزینی برای چوبهای رنگ آمیزی شده میباشد. به ویژه برای دیواره پنجرهها، هنگامی که شیشه دو جداره در ساختمان نصب میشود. استفادههای زیاد دیگری نیز دارد که شامل نوار های درزگیر می باشد و تقریبا به طور کلی جایگزین استفاده از آهن ریخته گری برای لوله کشی و زهکشی میشود که برای لوله های مواد زائد، لولههای زهکشی، ناودانها و راه آبها استفاده میشود. به علت نگرانیهای زیست محیطی استفاده از PVC به وسیله بعضی از قوانین محلی در کشورهایی همچون آلمان و هلند تبلیغ منفی شده است.
در صنعت لوله های فشار قوی و نیمه فشار قوی از pvc سخت استفاده می کنند که موضوع همین پایان نامه می باشد و در این راستا از شرکت ماهران ساحل جنوب ماهشهر که دارای خط تولید لوله های UPVC است، کمک گرفته شده است.
1-1-6 سلامتی و ایمنی
نرم کنندههای فتالاتی
بسیاری از محصولات وینیلی شامل مواد شیمیایی اضافی برای تغییر ماهیت شیمیایی محصولات میباشند. بعضی از این مواد شیمیایی اضافی که افزودنی نامیده میشوند، میتوانند از محصولات وینیلی خارج شوند و خطراتی را به دنبال داشته باشند. نرم کنندهها که میبایست برای منعطف کردن PVC استفاده شوند افزودنی هایی با نگرانیهای خاص میباشند.به علت اینکه اسباب بازیهای PVC نرم چندین سال است برای کودکان ساخته می شود، نگرانیهایی وجود دارد که این افزودنیها از اسباب بازیها خارج شوند و وارد دهان کودکانی شوند که آنها را میجوند. فتالاتها هورمونهای بشر را تغییر میدهند. در ژانویه 2006 اتحادیه اروپا، ممنوعیتی را برای 6 نوع نرم کننده فتالاتی شامل دی اتیل هگزیل فتالات (DEHP) مورد استفاده در اسباب بازیها اعلام کرد. در آمریکا، اغلب کمپانیها داوطلبانه تولید اسباببازیهای PVC ساخته شده از نرم کنندههای مختلف از جمله DINP (دی ایزونانیل فتالات) را رد کردند. در آوریل 2006 کمیته مواد شیمیایی اروپا یک ارزیابی از DINP منتشر کرد که آن را برای کودکان خطرناک دانست. در یک مقاله منتشر شده در سپتامبر 2002، FDA آمریکا یادآور شد که بسیاری از ابزارهای پزشکی با PVC حاوی DEHP در روشهایی که منجر به در معرض مواد شیمیایی قرار گرفتن میشود، استفاده نمیشود. FDA با این وجود نشان میدهد که تولید کنندهها تصمیم بر حذف DEHP در ابزارهای مشخصی دارند که در تماس با بیماران حساس همچون نوزادان است. دیگر محصولات وینیلی شامل موارد داخلی ماشین، پرده های نمایشگر و فرشها نیز ممکن است گازهای شیمیایی در هوا آزاد کنند. بعضی از مطالعات مشخص می کنند که این خارج شدن گازهای افزودنی ممکن است بر روی سلامتی اثر بگذارند و منجر به یادآوری ممنوعیت استفاده از DEHP در پردههای نمایشگر می شود. کمپانی های اتومبیل سازی ژاپنی تویوتا، نیسان و هوندا PVC را در موارد داخلی ماشین از سال 2007 حذف کردهاند.

در سال 2004 یک تیم تحقیقاتی سوئدی- دانمارکی یک ارتباط آماری بین آلرژی در کودکان و سطح DEHP هوا و BBzP (بیوتیل بنزیل فتالات) که در فرشهای وینیلی استفاده میشود، کشف کردند. در دسامبر 2006، کمیته مواد شیمیایی اروپا یک ارزیابی نهایی از BBzP ارائه کرد و اعلام کرد که هیچ نگرانی برای در معرض قرار گرفتن مصرف کنندگان از جمله کودکان وجود ندارد. در نوامبر 2005 یکی از بزرگترین شبکههای بیمارستانی در آمریکا، Catholic Health Care West مخففی را با B.Braun برای کیفهای درون وریدی و لولههای فاقد وینیل تعیین کردند

در سال 2008 کمیته علمی اتحادیه اروپا ایمنی DEHP را در ابزارهای پزشکی بررسی کردند. آنها حالاتی را بیان کردند که روشهای پزشکی ویژهای که در بیماران با ریسک بالا استفاده میشود منجر به تماس قابل توجه با DEHP میشود. کماکان دلیلی برای نگرانی درباره تماس کودکان پسر متولد شده به صورت نابهنگام نسبت به ابزارهای پزشکی شامل DEHP وجود دارد. این کمیته اعلام کرد که نرم کننده های مختلفی وجود دارند که از نظر سم شناسی خطر کمتری دارند (نسبت به DEHP) اما عاملیت این نرم کنندهها میبایست قبل از اینکه به جای DEHP در ابزارهای پزشکی PVC استفاده شوند، ارزیابی شود.

مونومر وینیل کلرید
در اوایل دهه 1970، Dr. John Creech و Dr. Maurice Johnson اولین کسانی بودند که ارتباط سرطان زایی مونومر وینیل کلرید را به بشر، زمانی که کارگرها در بخشهای پلیمریزاسیون PVC به بیماری کمیاب تومور سرطانی کبد مبتلا شدند، تشخیص دادند. از آن زمان، بررسی کارگران PVC در استرالیا، ایتالیا، آلمان و انگلیس همگی با انواع مشخصی از سرطانهای مربوط به وینیل کلرید همراه بوده است. ارتباط بین تومور سرطانی کبد و تماس طولانی مدت با وینیل کلرید تنها موردی است که توسط International Agency for Research on Cancer تایید شده است. همه موارد تومور سرطانی که از تماس با مونومر وینیل کلرید گسترش مییابد، در کارگرانی بود که با سطح بالایی از VCM به طور منظم و برای چندین سال تماس داشتند. این کارگران رسوبات را در رآکتورها تمیز می کردند که این کار هم اکنون توسط جت آب با فشار بسیار بالا به طور اتوماتیک انجام میشود. گزارش CDC در آمریکا در سال 1997 حاکی از این بود که گسترش و پذیرش صنعت PVC از یک فرآیند پلیمریزاسیون حلقه بسته در اواخر 1970 تقریبا به طور کامل تماس کارگران را حذف کرده و اینکه موارد جدید تومور سرطانی کبدی در کارگران پلیمریزاسیون وینیل کلرید نیز حذف شده است.
با توجه به گزارش EPA خارج شدن وینیل کلرید از واحدهای PVC، EDC و VCM منجر به آلودگی هوا میشود که ممکن است به طور منطقی منجر به افزایش مرگ و میر یا افزایش جدی بیماریهای برگشت ناپذیر یا بیماریهای بازگشت پذیر ناتوان کننده شود. وینیل کلرید به عنوان مولد سرطان زایی بشر شناخته شده است که منجر به سرطان کمیابی از کبد میشود. ارزیابی سال 2001 ارائه شده توسط EPA درباره VCM نتیجه گیری میکند که به علت شواهد موجود برای سرطان کبد در همه بررسیها و اثر ضعیفتر برای دیگر نواحی بدن، نتیجه گیری میشود که کبد حساسترین ناحیه است و حفاظت در برابر سرطان کبد منجر به محافظت دیگر نواحی از ابتلا به سرطان میشود.

1-1-7 بازیافت
کد SPI پلی وینیل کلراید برای بازیافت به صورت استاندارد U2675 می باشد.

بازیافت PVC از نظر فنی آسان است. هزینه بازیافت زائدات هموژن و تمیز به طور کلی قابل پذیرش است. PVC سخت میتواند به لولهها و پروفیلها بازیافت شود. بعضی از تولیدکنندگان PVC برنامههای بازیافت وینیل را در عمل قرار دادهاند، بازیافت زائدات تولیدی و PVC مصرف شده توسط مصرف کنندگان به منظور کاهش مقدار آن بر روی زمین می تواند بسیار مفید باشد. PVC در گذشته بازیافت نشده است زیرا هزینه رزین اولیه کمتر از رزین بازیافتی است. فرآیند دی پلیمریزاسیون حرارتی میتواند به صورت مطمئن و کارا PVC را به سوخت و مواد معدنی تبدیل کند. این مورد هنوز به صورت گسترده استفاده نشده است. یک فرآیند جدید بازیافت PVC که در اروپا گسترش یافته است، Texiloop میباشد. این فرآیند بر اساس یک تکنولوژی است که اخیرا به صورت صنعتی در اروپا و ژاپن به کار رفته است، Vinyloop، که شامل بازیافت پلاستیک PVC از مواد کامپوزیتی از طریق انحلال و رسوب میباشد، تلاش دارد تا یک سیستم مدار بسته باشد که حلال کلیدی را بازیافت میکند و به طور مفیدی PVC را به عنوان یک ماده فنی در آینده بدل میسازد.]1[
1-2 کلسیم کربنات (caco₃)
تقویت کننده های سفتی و استحکام پلیمر، موادی هستند که معمولا حاوی یک ترکیب الاستومریک بوده و به هنگام افزودن آن به پلیمر های ترد و شکننده، قدرت استحکام آنها افزایش می دهند.
سختی و استحکام ضربه ای ترموپلاستیکها ( به دلیل دانسیته کم و سادگی ساخت آنها) مورد درخواست مصرف کنندگان می باشد. در روزهای اولی که PS, PVC, PMMC به بازار آمدند، هموپلیمر آنها استحکامی از خود نشان نمی دادند. در واقع ارزان بودند و به سادگی شکل می گرفتند ولی کاربرد آنها محدود بود. برای غلبه بر این نقص روشهای زیر پیشنهاد و انجام شد:
– تهیه کوپلیمر به جای همو پلیمر مثلاکوپلیمر استایرن- آکریلو نیتریل به جای پلی استایرن
– آلیاژ کردن پلیمرها به هم مثل PET/PS
اما نقش تقویت در خط تولید لوله UPVC توسط پرکننده ها اجرا می شود. پرکننده ها جامدات ریزی هستند که به یک سیستم پلیمری جهت تقویت بعضی از خواص و کاهش قیمت تمام شده آن ، افزوده می شوند. پرکننده ها می توانند مواد معدنی ، پودرهای فلزی و یا محصولات آلی باشند. اندازه و شکل های متنوع ( کره ، مکعب، پولکی،صفحه ای و لیف) دارند و ممکن است در سطح آنها تغییراتی صورت پذیرد. فاکتورهایی چون شکل، اندازه،توزیع اندازه ذرات و مساحت سطح آنها از مهمترین عوامل تعیین کننده میزان تقویت و اصلاح خواص و شرایط فرآیندهای شکل دهی کامپوزیت هاست. بعضی از پرکننده ها با پلیمر پیوند شیمیایی تشکیل می دهند. دوده در اثر تشکیل پیوندهای عرضی با زنجیرهای الاستومری،اکثر الاستومرها را تقویت می کند. پرکننده های دیگر صرفا از طریق حجمی که در کامپوزیت اشغال می کنند، عمل می کنند.بخش هایی از پلیمر که توسط پیوندهای واندروالس به ذرات اتصال دارند،بخش های دیگر را از حرکت باز داشته و سبب خاصیت کریستالی نسبی کامپوزیت می شود.
خواص پرکننده ها و پلیمرها ، به علت واکنش بین پرکننده و پلیمر تغییر می کند. این تغییر را می توان به وسیله تغییرات حجمی ،شکل ذرات پرکننده و خواص حجمی ذرات متشکله پلیمر اندازه گیری کرد. اگر چه هنوز خیلی از جزئیات کاملا آشکار نشده است ولی وجود پیوند در ساختمان پلیمر ،دلیل روشنی بر واکنش (پلیمر – پرکننده) در قسمتی از پلیمر است که با حلال های پلیمری استخراج نمی شود. در حالی که پلیمر خالص ( بدون پرکننده) به سهولت در حلال حل می شود. اخیرا بسیاری از محققین وجود اتصال (پلیمر- پرکننده) را در انواع مختلف ( پلی اتیلن- پرکننده) ثابت کرده اند.
کلسیم کربنات از جمله پرکننده های معدنی به حساب می آید. تعداد زیادی از مواد معدنی در کره زمین یافت می شوند که حتی اشکال خالص شده و پالایش شده انها هم ارزان قیمت می باشند. لذا اولین اثر این پرکننده ها ، ارزان تمام شدن آمیزه خواهد بود. علاوه برآن ، این پرکننده ها خواصی چون سختی ، غیر قابل انعطافی ، مقاومت حرارتی ، رفتار الکتریکی ، دانسیته بیشتر ، رنگ و عبور نور به پلیمر می دهند.
کربنات کلسیم که بیش از همه در pvc به کار می رود ، اکستروژن و کالندرینگ را تسهیل می کند و به هنگام پخت از چروک شدن آمیزه جلوگیری می کند.

1-3 واکس پلی اتیلن و اسید استئاریک

این مواد که موسوم به روان کننده ها می باشند، نقش اصلاح کنندگی خواص مکانیکی را در بر دارد. روان کننده ها موادی هستند که سبب کاهش اصطکاک ، حرارت و پوشش بین دو سطح می شوند. مثلا در فرآیند پلیمرها جهت جلوگیری از چسبندگی پلیمر به ماشین آلات فرآیند، به کار می روند.از 4 هزار سال پیش حرکت چرخ ارابه های جنگی را با چربی ها روان می کردند. امروزه سهولت در انجام فرایند های پلیمری امر مهمی است. روان کننده ماده ای است که مقدار کمی از آن به پلیمر افزوده می شود بدون اینکه بقیه خواص پلیمر را بدون تناسب تغییر دهد، سبب سهولت حرکت زنجیره های پلیمری حداقل در محل های بی شکل آن می شود.

1-3-1 انواع روان کننده ها:

الف) هیدروکربن ها با وزن مولکولی بین چند صد تا چند هزار که پارافین نامیده می شوند. به دلیل قیمت پایین، رنگ خوب، غیر سمی ، پایداری آنها در مقابل حرارت ، نور و اکسیداسیون ، بطور وسیع مصرف می شوند.
ب) پلی اتیلن با وزن مولکولی کم و نقطه ذوب بین 85 تا 160 درجه سانتی گراد نیز بکار می رود. این پلیمرها را واکس های پلی اتیلن یا احیانا واکس پلی پروپیلن می گویند.
ج) اسیدهای اشباع شده آلیفاتیک:
– خانواده (اسید استئاریک) مخلوطی از اسیدهای C₁₈-C₁₄ که از چربی حیوانات بدست می آیند.
– خانواده (مونتانیک اسید) مخلوطی از C₂₆-C₃₂ که از فسیلهای سوختنی لیگنیت بدست می اید.
د) کتون ها ، مانند دی استئار کتون
ه) آمیدها، استئار آمید
و) دی امید ها ( اتیلن – بیس – استئار آمید، EBS)
ز) استئارتهای فلزی Mg,Na,Ca,Zn

1-3-2 عوامل موثر در انتخاب یک روان کننده
1- قطبیت قسمت های مختلف یک پلیمر و حجم نسبی این قسمت ها
2- قطبیت قسمت های مختلف یک روان کننده و حجم نسبی این قسمت ها
3- سطح پرکننده ، رنگدانه ، پایدارکننده و سطوح دستگاه

1-4 تیتانیم دی اکسید(Tio₂)
رنگ سفید از قدیم الایام در فرهنگهای مختلف دلیلی بر خلوص اجسام بوده است. امروزه نیز مواد مصنوعی را برای سفید کردن کاغذ، پارچه و الیاف ، شوینده ها و پلاستیک ها بکار می برند. رنگ های سفید برای کالاهای پلاستیکی داوطلبان بیشتری دارد. لذا بین ppm 10-1سفید کننده چشمی رنگ پلاستیک را مطلوب تر میکند. امروزه ترکیبی از مواد رنگی و سفید کننده چشمی را با هم مصرف می کنند.
الف ) رنگدانه ها: این مواد رنگ ایجاد میکنند. رنگ دانه ها موادی هستند که قادرند رنگ را به پارچه ،کاغذ، چرم و پلاستیک منتقل نمایند. رنگ دانه ها به منظور بهبود ظاهر پلیمر، محافظت از پلیمردر مقابل تخریب نوری و حتی شناسایی قطعات پلیمری ، به پلیمر افزوده می شوند. عموما رنگ دانه ها به دو دسته تقسیم می شوند
– رنگها
– رنگدانه ها
رنگها و رنگ دانه ها از نظر انحلال در محیط از هم تفکیک می شوند. رنگ دانه ها در پلیمر محلول نبوده ولی می بایستی در آن به خوبی پخش شوند و به دو دسته آلی و معدنی تقسیم می شوند. رنگ دانه های در پلاستیک و حلال آن غیر محلولند. غالبا رنگ کننده های معدنی رنگ تیره تولید می کنند، هر چند بعضی از آنها در غلظت های کم شفاف هستند و بعضی از رنگ دانه های معدنی سنتزی حتی در غلظت های زیاد رنگ های درخشان تولید می کنند. رنگ دانه های معدنی در مقایسه با رنگ دانه های آلی ، وزن مخصوص بیشتر و روغن کمتری جذب می کنند و در مقابل هوا مقاومت بیشتری دارند.
رنگدانه های آلی درخشندگی خوب و شفافیت نوری داشته و در واحد حجم رنگ بیشتری تولید می کنند ولی مسائلی چون مهاجرت و مقاومت کم در مقابل نور و حرارت دارند. رنگها شفافیت نوری و روشنی بهتری از رنگ دانه های معدنی و حتی آلی دارند.
موارد زیر در انتخاب رنگها و رنگدانه ها باید مورد توجه قرار گیرند:
– پایداری نوری و عدم فرسایش در مقابل هوا
– پایداری حرارتی
– مقاومت شیمیایی در مقابل اسیدها، بازها، حلال ها
– مهاجرت یا پخش رنگ
– سمیت
– پخش رنگ دانه در پلیمر
ب) خوشبوکننده ها
ج) بوگیرها: از پخش بوی بد پلیمر و سایر مواد داخل آن جلوگیری می کنند.
1 – 5 پایدارکننده ها (stabilaizer)
موادی هستند که وقتی به پلیمرها افزوده می شوند از تخریب فیزیکی و شیمیایی آنها در خلال تولید ، اختلاط با افزودنی ها، فرایند کردن ، انبار داری و کاربرد جلوگیری می کنند.
با توجه به تعریف فوق الذکر پایدارکننده ها به دسته های زیر تقسیم می شوند:

الف ) پایدارکننده های حرارتی
ب ) پایدارکننده های تابش در مقابل uv,X,α,β,γ
ج ) پایدارکننده های شیمیایی، پایداری در مقابل عوامل شیمیایی: O₂،O₃ ، H₂O اسیدها ، بازها و حلال ها را افزایش می دهد.
د ) پایدار کننده های عوامل حیاتی ، پایداری در مقابل جوندگان، قارچ ها، باکتری ها و غیره را افزایش می دهد.
ه ) پایدار کننده های مکانیکی ، پایدار کننده در مقابل انواع تنش های مکانیکی هستند.

با توجه به ساختمان و شرایط کاربرد پلیمر گاهی مخلوطی از دو یا چند پایدارکننده بایستی به پلیمر افزوده شوند تا از تخریب و معیوب شدن پلیمر جلوگیری کنند.
انواع دیگر پایدارکنند ها آنهایی هستند که از پلاستیک ها در برابر گرما و نور محافظت به عمل می آورند. تاثیرات مخرب نور و گرما به این مواد عبارتند از :
1- تغییر رنگ که از زرد روشن شروع و به سیاهی می انجامد.
2- افت تدریجی خواص مکانیکی
3- افت خواص الکتریکی
4- آثار نامطلوب روی ظاهر و سطح ماده مثل تاول (Blister) و یا ترشح اجزای آمیزه در نتیجه تاثیر نور و گرما.
پایدارکننده ها عمدتا از طریق جذب نور ماوراء بنفش (uv) عمل میکنند.
این مواد تحت عنوان جاذب نور فرا بنفش (ultraviolet light Absorber) شناخته می شوند.
امروزه در آمیزه های بسیاری از پلاستیک ها ، از پایدارکننده های گرمایی و یا ترکیب این پایدارکننده های نوری استفاده می شوند. انواع مختلف این پایدار کننده ها عبارتند از :
1- نمک های فلزی (گروه دوم جدول تناوبی) اسید های آلی (عمدتا نمک های باریم ، کادمیم و روی از اسیدهای چرب و فنل ها) که مهمترین گروه به شمار می روند.
2- پایدار کننده های آلی قلع
گروه مهمی از پایدار کننده های pvc هستند که از جهت کارایی بالا، سازگاری و ایجاد شفافیت قابل توجه می باشند، این گروه شامل سولفیت ها و اکسید قلع ، آلیل یا آریل ، نمک های آلی قلع اسید کربوکسیلیک ، مرکاپتیدهای آلی قلع و اکسالات های تری آلکیل یا تری آریل قلع می باشد.
پایدار کنند های الی قلع مولکولهایی هستند که دارای اتصال کربن با فلزات بوده و به عبارت دیگر ترکیباتی که دارای گروه آلکیل یا آریل در اتصال با فلزات است . به عنوان نمونه میتوان به تترا اتیل سرب به فرمول ₄pb(C₂H₅) اشاره کرد.
3- انواع مختلف پایدارکننده های اپوکسی
4- نمک های اسیدهای معدنی از قبیل : کربنات ها، سیلیکات ها ، فسفیت ها و فسفات ها.
5- آمیزه های آلی دیگری از مواد فلزی و شبه فلزی از قبیل الکلات ها و مرکاپتیدها که عمدتا با رزین های وینیلی به کار برده می شوند.
موادی که قادرند پلیمر را در مقابل تخریب گرمایی یا اشعه ی ماورای بنفش پایدار نماید در بسیاری از سیستم های پلیمر و غالبا با غلظت های کم بکار برده می شوند.
تاثیر این گونه مواد بر روی خواص الکتریکی بستگی به نوع پایدار کننده دارد به عنوان مثال پایدار کننده های از نوع نمک های سرب در عایق بندی های الکتریکی وینیلی به کار می روند که اگر چه تا حدودی قطبی هستند و طبیعت یونی دارند ولی مقاومت حجمی عایق به دست آمده را بالا می برند و این امر احتمال می رود توسط جذب ناخالصی های یونی که میتواند باعث رسانایی الکتریسیته گردد ، تحقق می پذیرد.
ضد اکسنده های نوع فنولی می توانند پلیمر را در مقابل گرما پایدار کنند و در عین حال چون خودشان نسبت به اشعه ی ماوراء بنفش حساس هستند ، پلیمر را نسبت به تخریب توسط عامل فوق حساس می نمایند. چنین مواد افزودنی اگر با پلیمر سازگاری نداشته باشند در امر شفافیت نقصان ایجاد میکنند و بعضی از آنها بر روی رنگ اثرات خود را دارند، به خصوص پایدار کننده هایی که ساختمان های کربونیل مزدوج دارند باعث ایجاد زردی در رنگ می شوند و دوده ، که قوی ترین جاذب اشعه ماوراء بنفش است ، رنگ سیاه مات تولید می کند. به اضافه بعضی از پایدار کننده ها مانند سرب ، کادمیم و بعضی از ترکیبات قلع که جهت پایدار کردن پلی وینیل کلراید به کار برده می شوند، ایجاد سمیت می کنند. قیمت پایدار کننده های حرارتی معمولا مساله ای مهم می باشد. ولی قیمت پایدار کننده های اشعه ی ماوراء بنفش بسیار گران اند و در موارد تجاری به مقدار کافی استفاده نمی شود.گر چه بخش عمده ی تابش انرژی خورشیدی به وسیله ی اتمسفر جذب می شود اما مقداری از تابش در گستره ی طول موج 400-280 نانومتر فرابنفش به سطح زمین می رسد. از انجا که انرژی این تابش در حدود kcal 100 است، برای گسستن پیوندهای کووالانسی کافی است. همین پدیده سبب رنگین شدن و شکننده شدن پلیمرهای آلی می شود.
به خانواده ای از پایدارکننده ها که بر پایه نمک های باریم و کادمیم با اسید های آلی باشند ، پایدار کننده های باریم – کادمیم گفته می شود. اغلب همراه با نمک روی این اسید ها فسفیت و اپوکسید بکار می روند.
این پایدار کننده ها دارای کاربردی وسیع در ترکیبات وینیلی می باشند که پایداری حرارتی متوسط تا خوب را با هزینه اندک فراهم می کنند. البته باید خاطر نشان ساخت که از آنها در ترکیباتی که امکان تماس با غذا و اب شرب را دارند ، استفاده نمی شود.
علاوه بر تخریب های رادیکالی فوق در پلی الفین ها، در پلیمرهای کلر دار نظیر pvc تخریب دیگری (هیدرو هالوژن زدایی) نیز روی می دهد. در این واکنش ها pvc ممکن است بر اثر گرم شدن با از دست دادن هیدروژن کلرید به پلی ان مزدوج رنگی تبدیل شود. از انجا که کلریدهای آلیلی تولید شده بسیار ناپایدار هستند، با وقوع نوعی واکنش زنجیری ، تخریب ادامه یابد.
این نوع تخریب در حضور نمک های آهن، اکسیژن و هیدروژن کلرید تسریع می شود. نمک های سمی سرب، باریم و کادمیم به عنوان رفتگر هیدروژن کلرید عمل می کنند و از این رو در بعضی از کاربردها مانند روکش سیم مورد استفاده قرار می گیرد. مخلوط استئارات های کلسیم و منیزیم سمیت کمتری دارند. مرکاپتید های آلکیل قلع و مشتقات تیو اسیدی آلکیل قلع نیز با وجود سمی بودن بکار رفته اند و نمک های دی آلکیل قلع سمیت کمتری دارند و لایه ها شفاف pvc تولید می کنند.
فسفیت های آلی ، مانند فسفیت های مخلوط آریل – آلکیل یا تری فنیل فسفیت ، با یون های آزاد کمپلکسهایی تشکیل می دهند و در نتیجه از تشکیل کلریدهای فلزی نامحلول جلوگیری می کنند.
روغن های سیرنشده اپوکسید شده نیز به عنوان رفت گر HCL عمل می کنند.

فصل دوم
مروری بر پژوهش های انجام شده

2-1 تاثیر فرآیند پذیری روی چقرمگی شکست و رشد ترک خستگی مربوط
به پلی وینیل کلراید سخت[4]
Gtham ,Hitch در مورد شناسایی تعداد عوامل شکست از نوع brittle بحث هایی داشتند. آنها عبارتند از : حضور تمرکز تنش، لایه های ضعیف لوله ها ، وزن مولکولی پایین پلیمرها ، نرخ بالای بارگذاری ، درجه حرارت های خیلی پایین ، بارگذاری چرخه ای و فرایند پذیری ضعیف نتیجه شده از تولید نواقص بزرگ.
رابطه ی بین کیفیت لوله های upvc وعملکرد سرویس دهی بلند مدت تحت بارگذاری های متناوب، منتج به افزایش نیاز کارخانه و مصرف کننده می شود. کیفیت لوله های upvc معمولا بوسیله سطح فرایند پذیری یا ژل شدن آنهایی که بوسیله فرایند اکستروژن بدست می آیند، اندازه گیری می شود.
تحت شرایط فرآیند پذیری بهینه ، لوله ی با کیفیت خوب تولید می شود و گرانول های pvc ومواد افزودنی اکسترود شده به خوبی مخلوط می شوند ولی با تغییرات جزئی در شرایط فرآیند پذیری ، کیفیت ضعیفی از لوله ها را در بر دارد و به تبع آن گرانول های pvc و مواد افزودنی به خوبی پراکنده نمی شوند. لوله های فرایند شده ضعیف اغلب بوسیله آزمون متیلن کلرید شناخته می شوند و هنگامی که سطوح مورد هجوم قرار می گیرند سطح به درجات مختلف ژلی یعنی از حالت مومویی شدن تا حالت لخته ای شدید ، تغییر می کند.
افزایش اثر خستگی بیشتر معمول باعث شکست از نوع brittle برای لوله ها در سرویس دهی می شود. عوامل قابل توجه ای که روی رشد ترک خستگی تاثیر می گذارد، تنش متوسط ، فرکانس و وزن مولکولی را می توان اشاره کرد. همچنین اثر فرآیند پذیری را نیز باید موثر دانست.
آزمون های خستگی روی نمونه های دارای شکاف و فاقد شکاف بوسیله Gotham , Hitch بهتر از Moore et al تحقیق وبررسی شده است. در نمونه های فاقد شکاف مربوط به لوله های فرایند شده خوب ، تعداد مراحل شکست (افت) (N) برای یک داده کاربردی سطح تنش (S) همیشه بزرگتر است به جز در ناحیه ی تنش بالا هنگامی که بوسیله اعمال تنش مسلط است. در نمونه های شکاف دار مربوط به هر دو حالت لوله های فرایند شده خوب و ضعیف ، فرایند پذیری تاثیری روی طول عمر خستگی ندارد و منحنی S-N تقریبا یکسانی دارند. این نظرات حاکی از آن است که تغییرات در فرآیند پذیری فقط در فاز شروع کننده ترک اثر می گذارد نه فاز رشد ترک.
Moore مشاهداتی داشته است مبنی بر این که لوله های فرآیند شده ی خوب ، چه نوع ساده و چه نوع شکاف دار ، مقاومت های خستگی بالاتری نسبت به لوله های فرایند شده ضعیف دارند. اگر نرخ رشد ترک در خستگی da/dN باشد در واقع مستقل از سطح فرآیند پذیری است اما فقط وابستگی روی محدوده فاکتور شدت تنش نوک ترک (KΔ) دارد که باید میزان چقرمگی شکست بالاتری Kc) ( رابرای لوله های فرآیند شده خوب را نتیجه دهد. چقرمگی شکست می تواند به طور قابل توجهی روی سطح فرآیند پذیری اثر بگذارد. زمانی که شکست از آزمون های مکانیکی تحت بارگذاری یکنواخت بدست آمده باشد ، لوله های فرآیند شده خوب ، چقرمگی شکست بالاتری را دارند. بنابراین زمانی که در شرایط ضربه ، شکست کاهش پیدا می کند، اثر فرآیند پذیری را کم اهمیت کرده است. سطح فرآیند پذیری نمونه های آزمون بوسیله آزمون متیلن کلرید یا تشخیص غلظت گرانولهای مخلوط نشده pvc با استفاده از روش میکروسکوپی روشنایی میدان تاریک بدست می آید. و به نظر می رسد که همبستگی خوبی بین چقرمگی شکست ، مقاومت خستگی، آزمون متیلن کلرید و سطح فرآیند پذیری لوله های upvc وجود دارد.
Van den Heuvel اخیرا دمای ثابت استاندارد در آزمون متیلن کلرید را اصلاح کرده و آن را نامگذاری می کند: دمای متیلن کلرید ( MCT) آزمون که دما را بوسیله 5 درجه سانتی گراد تا تغییرات بافت لوله به طرز موفقیت آمیزی افزایش می دهد. سطح ژل شدن در آن درجه حرارت MCT در جایی که اولین حمله اتفاق می افتد ، تعریف شده است. او قادر بود که نشان دهد در آزمون های فشار ثابت روی هر دو نوع لوله های دارای شکاف و فاقد شکاف ، زمان لگاریتمی شکست به صورت خطی با MCT بالاتر از سطح 10 تا 15درجه سانتی گراد، افزایش می یابد.احتمالا روش آزمون MCT بتواند عملکرد لوله های فشاری upvc را مورد بررسی قرار دهد ولی سعی چندانی تا به حال صورت نگرفته بود. برای اینکه نمونه ها تحت آزمون قرار گیرند دو جهت طولی و عرضی نمونه ملاک می باشد. در نمونه طولی یک بارگذاری اعمال شده در جهت اکستروژن است و در نمونه عرضی ، بارگذاری با زاویه با اکستروژن اعمال می شود. نمونه ها برای معرفی خواص کششی در ماشین instron با نرخ کرنش تقریبا ³⁻10 بر ثانیه به صورت دمبلی شکل استاندارد بوده اند. کشش نمونه های تک لبه شکاف ( SEN ) و نمونه های چارپی برای بررسی Kc و Gc به کار گمارده شده است. ترک های نخستین به نمونه های کار شده که یک برش ناگهانی و تند را دارند ، عرضه می شود. برای نمونه های SEN آزمون های انجام شده برای شکست ترد پیش برنده در ماشین instron در دمای پایین 32 درجه سانتی گراد استفاده شده است. این آزمون های انجام شده در دمای اتاق به صورت موفقیت آمیز جواب نداده اند زیرا افتی را همواره بوسیله پاره شدگی از نوع ductile در بر داشته اند. بنابراین Kc نمیتواند اعتباری داشته باشد. در درجه حرارت های کم ، قبل از اینکه شکست نهایی فرا برسد ،رشد ترک کاهشی مشاهده می شود. 2 مقدار از Kc ، با یک منشاء و اصل محاسبه شده بود یکی روی بار شروع کننده ترک ( Pi ) و دیگری روی بار ناپایداری ( Pm) :

از آنجایی که P می تواند هر کدام از Pi و Pm باشد ، a برابر است با طول ترک ، B=6.5mm ضخامت است و W* پهنای نمونه چقرمه شکسته و Y هم ضریب اصلاح هندسی است که بوسیله Brown , Srawley داده شده است.

انرژی مشاهده شده در شکست (W) مربوط به Gc بوده که بوسیله :

از آنجایی که D عمق سقف ، Wk اتلاف انرژی سینستیکی و Φ وابستگی تابع کالیبراسیون می باشد روی محدوده طول L به نسبت عمق سقف . بوسیله Plati ,Williams سری جدید آزمون محاسبه می شوند. D= 10mm,L/D=4
کارهای آزمایشی رشد ترک خستگی اغلب روی نمونه های SEN انجام شده است که برای معرفی چقرمگی شکست در یک دستگاه تپ ساز خودکار هیدرولیکی حلقه بسته shimadzu کارایی داشته است. و رشد ترک نیز بوسیله سیستم پیشرفته اندازه گیری داده های کامپوتری که اساس وپایه آن روی یک صفحه رسانای توری شکل بوده به نمایش گذاشته می شود. فرکانس ازمونHZ 10 است با بارگذاری سینوسی موجی شکل و نسبت تنش 0.03 .آزمون ها فقط در دمای اتاق انجام گرفته و سطوح شکسته شده ناشی از خستگی با استفاده از یک دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی sem مدل JEOL35c تحت آزمون قرار می گیرند.
خواص کششی برای لوله های فرآیند شده خوب و ضعیف در جدول 1 داده شده است. با دقت در جدول متوجه می شویم که فرآیند پذیری و آرایش یافتگی تاثیری روی مدول یانگ ندارد . درصد off set ، 0.2 است و مقاومت های کششی نیز بیشینه می باشد.

جدول 2-1 : خواص کششی و چقرمگی شکست لوله های upvc

SEN fracture toughness
Mpa/m

Youngs
Modulus
Tensile strength(Mpa)

orientation

material

instability
(Km)
initiation
( Ki)
Gpa
Maximum
Load
0.2 percent
Offset

6.90

4.80
2.9±0.4
51.9±1.8
35.0±3.4
Longitudinal

Well
processed
5.00

3.20
2.8±0.2
50.3±0.5
36.5±3.2
Transverse

4.80

3.85
2.8±0.5
50.7±1.0
37.7± 2.7
Longitudinal

Poorly
Processed
3.70

3.25
2.8±0.4
50.0±2.3
38.4±1.5
Transverse

این موضوع که درخواص کششی لوله های با فرآیند پذیری گوناگون در دیدگاه ماکرو در دمای محیط، تغییر قابل توجهی بوجود نمی آید. ، با تجربه معمولی بدست آمده مقارن است.
مقادیر متوسط چقرمگی شکست در آغاز( Ki) و در حالت ناپایداری ( Km) در نمونه های SEN در دمای 32- درجه سانتی گراد در جدول فوق نشان داده شده است. Ki احتمالا چقرمگی شکست کرنش یافته طرح اولیه است که با نتایج بدست آمده بوسیله Moore توافق خوبی دارد. Km اختلاطی از مقادیر چقرمگی تنش طرح کرنش یافته می باشد که نتایج به وضوح نشان می دهند که یک روند کاهشی برای نمونه های عرضی وجود دارد. این توقع وجود دارد که نمونه ها در جهت شکننده اکستروژن ، ترک بردارند.
یک افت در چقرمگی نمونه های فرآیند شده از حالت خوب به ضعیف است که قابل دقت است ، اگر چه اختلافی در بنیاد نهادن برای Ki ها در نمونه های عرضی نیست. نتایج یافته های Gotham و Hitch را بیشتر تاکید کردند و همچنین Birch بهتر از Moore مقادیر kc تحت بارگذاری یکنواخت در فرآیند پذیری های مختلف لوله ها را استفاده کرد.
به خاطر داشته باشیم که نتایج آنالیز شده ضربه چارپی بر اساس معادله 2 در شکل 1 نشان داده شده است. شکل 1(a,b) برای نمونه های طولی وعرضی داده شده است.

شکل 2-1 : جذب انرژی ضربه چارپی (w) مقابل BDΦ برای نمونه های عرضی در رشد ترک با زاویهa) ( و در جهتb) ( نسبت به اکستروژن . فرایند شده خوب : + و فرآیند شده ضعیف : Ο (batch 1) ، Δ ( batch 2)

2 پیمانه از مواد فرایند شده ضعیف مورد آزمون قرار گرفتند. به دلیل اینکه همه نمونه های پیمانه 1خارج شده اند، آزمون ها روی پیمانه 2 که خواص خستگی بهتری در سنجش رشد ترک خستگی نشان می دهد، انجام می شود. عملا اختلافی در بین Gc موادفرآیند شده ضعیف و مواد فرآیند شده خوب وجود ندارد.
Gc =1.6kj/m²) ( . از داده های شکل که روی هم افتاده اند می توان پی به این موضوع برد.
نتایج متوسط آزمون های ضربه شکاف های با دامنه کوتاه ، از کارهای آزمایشی Kc در آن بارگذاری یکنواخت در انواع درجه های فرآیند پذیری لوله ها ، تاثیر گذار تر است. بنابراین پیشنهاد می شود درکیفیت لوله های برای استفاده نمونه های چارپی فاقد شکاف، بهتر قابل تشخیص باشد. زیرا داده های آزمون درای نقایص ذاتی است که ممکن است نواحی از گرانول های pvc مخلوط نشده باشند و یا اجزاء وسیعی تخریب شود. در شکل 2 نمودار ستونی برای داده های آزمایش ضربه نمونه چارپی فاقد شکاف داده شده است.

شکل 2-2 : نمودار ستونی درصد افت جذب انرژی چارپی برای نونه ی با (a) فرآیند شده خوب (b) فرآیند شده ضعیف ( پیمانه 1 ) و (c) فرآیند شده ضعیف ( پیمانه 2).

برای نمونه لوله های فرایند شده خوب ،در حالت ductile با بیش از 10 ژول جذب انرژی بیش از 60 درصد افت داریم .برای نمونه لوله های فرآیند شده ضعیف ، کل پیمانه 1 در قالب رفتار brittle افت می کند و پیمانه 2 در قالب یک رفتار ductile حدود 25 درصد افت می کند. این نتایج به خوبی سطح فرآیند پذیری یا کیفیت فرآیند پذیری لوله ها را به ما نشان می دهد.

2-1-1 رشد ترک خستگی :
همه ی نتایج خستگی در شکل های 3 تا 7داده شده است و بر اساس معادله paris power law آنالیز شده است .

ثوابت A,m در جدول 2 لیست شده است. به نظر می رسد که آرایش یافتگی اثری روی سرعت رشد ترک خستگی برای لوله های فرآیند شده خوب ، ندارد. (شکل 3) .اما da/dNبرای لوله های فرایند شده ضعیف در KΔ داده شده در جهت اکستروژن ، بزرگتر است (شکل4). به نظر نمی رسد که فرآیند پذیری هیچ تاثیری روی da/dN برای نمونه های طولی داشته باشد (شکل5). و قتی که رشد ترک در جهت اکستروژن باشد ، برای نمونه های عرضی به طور جزئی اختلافی وجود ندارد. و به نظر می رسد که da/dN برای لوله های فرایند شده ضعیف ، تقریبا 50 درصد بزرگتر باشد (شکل 6). در انجام آزمون خستگی این نوع پراکندن قابل پذیرش نیست و در حقیقت برخی از داده ها روی هم می افتند. این نتایج به نظر می رسد با نظریات Gotham,Hitch توافق داشته باشد مبنی بر اینکه فرآیند پذیری تاثیری به فاز رشد ترک ندارد. بنابراین وقتی که پیمانه 2 از نمونه فرایند شده ضعیف، برای انجام آزمون های خستگی اضافی در جهت عرضی تامین می شود، به این نکته پی خواهیم برد که مقاومت بهتری (3 برابر) در شکست خستگی دارند (شکل7).
در لوله های فرایند شده خوب در جهت اکستروژن فقط بهبود خیلی جزئی در سطح فرآیند پذیری ملاک است تا سرعت رشد ترک خستگی افزایش یابد. روی هم رفته شکل 6 نشان می دهد فرآیند پذیری مقداری روی رشد ترک خستگی تاثیر دارد اما به طور قابل ملاحظه مهم نیست.
نوار رشد یافته ناپیوسته (DGB) یک ویژگی معمولی از سطح شکست خستگی pvc است که در هیچ یک از آزمون های خستگی در این کار مشاهداتی نداشته ایم. به هر حال آنها از لوله های فرآیند شده ضعیف یا قوی هستند.

جدول 2-2 : مقادیر A و m برای معادله paris power

Material
Orientation
Log10 A
m
Well processed
Longitudinal
-1.373
2.81

Transverse
-1.359
2.92
Poorly processed
Longitudinal
-1.536
2.97
Batch 1
Transverse
-1.170
2.91
Batch 2
Transverse
-1.627
3.07

شکل 2-4 : داده رشد ترک خستگی برای لوله فرآیند شده شکل 2-3: داده رشد ترک خستگی برای لوله
ضعیف (پیمانه 1)، A تا D نمونه طولی و Eتا G نمونه عرضی خوب ، A تا D نمونه طولی و E تا H نمونه عرضی

شکل 2- 6 : مقایسه نرخ رشد ترک خستگی برای نمونه های عرضی
A تا D برای لوله فرآیند شده خوب و E تا G برای لوله فرآیند شده ضعیف پیمانه 1 . خط ممتد مربوط به لوله فرآیند شده ضعیف پیمانه 2

شکل 8 یک سری گراف های ریز نوری میکروسکوپ الکترون پویشی را ( sem) برای نمونه های فرآیند شده خوب در مقادیر KΔ اسمی با تقریب 1و 2و 5 Mpa گرفته است. در این محدوده نوارهای رشد یافته ترک مشاهده نمی شود اما زبری شدن سطحی پیشرو وجود دارد که KΔ را افزایش می دهد. Rimanc گزارش فروکوبی تدریجی از DGB ها در خصوص افزایش متوسط وزن مولکولی تا بالای 110000را داده است.

2-1-2 رابطه بین فرآیندپذیری و شکست و ویژگی های خستگی :
سطوح فرآیند پذیری برای لوله های upvc بوسیله میکروسکوپ نوری روی بخش های نازک بر و بوسیله آزمون متیلن کلرید روی نمونه های شکسته، آشکار شده است . شکل های 9 تا 11 ریز ساختار لوله های فرآیند شده ضعیف و خوب استفاده شده در میکروسکوپ میدان روشن در جهت اکستروژن طولی و عمودی ، را نشان می دهد. لوله های فرآیند شده ایده آل که سطح بالایی از مخلوط با تعداد کوچکی از گرانول های pvc را دارا می باشند ، تمایل به ازدیاد طول دارند (شکل9).
لوله های فرآیند شده ضعیف ( پیمانه های 1و2) یک تمرکز خیلی بزرگتری از قطعات ریز pvc مخلوط نشده عمودی در جهت اکستروژن را دارند. ( شکل10aو 11a). توجه داشته باشید که قسمت های موازی با اکستروژن ( شکلهای 10bو 11b) ممکن است نواحی مخلوط نشده خیلی جزئی داشته باشد. به این نشان که نوارهای مواد خوب مخلوط شده ای می توان یافت که مربوط به لوله های فرآیند شده ضعیف اسمی است. برعکس ، در لوله های فرآیند شده خوب اسمی می توان حالتی مشاهده شود که دارای نوارهای مخلوط شده اتفاقی ضعیف باشند که در شکل 12 دیده می شود.

در آزمون متیلن کلرید مواد فرآیند شده خوب طبق شکل 13 هیچ نشانه ای از حمله روی سطح برش یافته لبه ای دیده نمی شود. در مورد مواد فرآیند شده ضعیف مربوط به پیمانه 1 حمله قدرتمندی به سطح صورت گرفت ولی در مورد پیمانه 2 اینچنین نبود و حمله صورت گرفت و سطح حالت مومویی پیدا کرد.
اگر چه آزمون متیلن کلرید به نظر نمی رسد در تشخیص رفتار رشد ترک خستگی در لوله های upvc مفید باشد اما هنوز در ارزیابی عمر اولیه ترک خستگی هنگام آزمایشات اولیه استفاده می شود که همین مزیت شروع ترک خستگی از شکاف های کند را نشان می دهد و در یک کلام این روش در فرآیند پذیری حساس است. استفاده های دیگر این روش در تکنولوژی درجه حرارت متیلن کلرید برای تعریف کیفیت درجه ژل شدن و همچنین در طرح da/dN علیه MCT برای سطح داده شده با KΔ بر اساس ارزیابی اثرات فرآیند پذیری روی نرخ رشد ترک خستگی.

2-1-3 نتیجه گیری:
لوله های فرآیند شده خوب مقادیر چقرمگی شکست SEN بالاتری نسبت به لوله های فرایند شده ضعیف دارند. فرآیند پذیری هیچ اختلاف قابل توجهی در نتایج Gc نمونه های چارپی فاقد شکاف تولید نمی کند و قادر به تشخیص بین نرخ های رشد ترک خستگی در جهت طولی نمی باشد .در جهت عرضی فرآیند پذیری تاثیر کمی روی نرخ رشد ترک خستگی دارد. کارآیی آزمون متیلن کلرید و همچنین میکروسکوپ نوری روی قسمت های نازک بر با موضوع سطح فرآیند پذیری و یا ژل شدن تعریف می شود. گر چه آزمون متیلن کلرید در کوتاه مدت یک همبستگی کیفی خوبی را با چقرمگی شکست و جذب انرژی ضربه چارپی برای نمونه های فاقد شکاف را داده است اما هیچ گونه همبستگی با نرخ های رشد ترک خستگی را انجام نداده است.
2-2 تاثیر انواع پایدار کننده ها روی خواص مکانیکی pvc سخت[5]
پایدار کننده هایی نظیر tin mercaptid (MT)، پایدار کننده بر پایه سرب (pb) وCa/Cd/Zn complex BCZ برای اثر گذاری و چگونگی نقش آنها در فرمولاسیون مورد استفاده قرار خواهند گرفت. در ادامه نمونه ها جهت آزمون های مقاومت ضربه ، چقرمگی شکست ، مقاومت کششی و مقاومت انعطافی قرار خواهند گرفت .
با افزایش پایدار کننده MT ، مقاومت کششی افزایش می یابد ولی چقرمگی شکست ، مقاومت ضربه و چکش خواری (ductility) کاهش می یابد. در واقع یک حالت ضد نرم شدگی به آن نسبت می دهد. همچنین با افزایش پایدار کننده pb ، حالت چکش خواری تقویت می شود و چقرمگی شکست و مقاومت ضربه را نیز بهبود می بخشد. از این نتایج استنباط می شود که پایدار کننده ها اثر بارزی روی رفتار مکانیکی pvc سخت دارند.
ویژگی pvcبه نحوی است که در طی فرآیند پذیری در معرض شرایط سخت فشار و گرما قرار می گیرد و در طی طول عمرش ممکن است در معرض اثر دوتایی از انرژی خورشیدی، گرما و نور قرار گیرد. از این رو دهیدروکلروسیون، واکنش اولیه در تخریبpvc است و به بی نظمی ساختاری در زنجیر پلیمر مربوط می شود. به نحوی که بی نظمی ها در مکان های اولیه عمل به تخریب می کنند.
پایدار کننده ها افزودنی هایی هستند که به رزین pvc اضافه می شوند تا نقش بهبود بخشی و درمان موانع را ایجاد کنند، البته با ملاحظه واکنش های تخریب. انتخاب یک سیستم پایدار کننده خاص به برخی فاکتور ها نظیر مصرف پایانی، قیمت تولید ، عمر خدمت و جو سازگاری بستگی دارد. از طرفی پایدار کننده ها برای محافظت ماهیت شیمیایی و خواص مکانیکی pvc در حین و بعد از فرآیند پذیری مسئول می باشد.

2-2-1 آزمون های مکانیکی مهم :
آزمون های مقاومت کوتاه مدت، وسیله بسیار موفقیت آمیز برای کنترل کیفیت و بررسی عملکرد لوله های upvc می باشد. مثل آزمون های مقاومت کششی ، مقاومت انعطافی و مقاومت ضربه . لوله های upvc در برخی از فاکتورهای تاثیر گذار در رفتارهای بلند مدت تبعیت کننده است.
بنابراین در طی تشکیل حالت پارچه ای و منسوجی لوله ، ناخالصی ها در رزین و شرایط فرآیند پذیری بد یا نسبت کم روان کننده ها یا پایدار کننده ها ، میتواند پایه تشکیل ریز ترک یا دانه ای شدن روی pvc باشد.
2-2-2 اشاره ای به فرمولاسیون لوله های فشاری pvc :
فرمولاسیون بستگی به فاکتورهای زیادی نظیر نوع اکسترودر استفاده شده، دو پیچه یا تک پیچه و درجه مقاومت به هوازدگی، دارد. مقام بودن به هوازدگی بالا ، به استفاده پایدار کننده با غلظت بالا اشاره دارد.
در زیر برای اکستروژن تک پیچه با قالب گیری تزریقی ، فرمولاسیونی اتخاذ شده است که قابل توجه می باشد و به تحلیل ما نیز کمک شایانی می کند.
Tin Mercaptide stabilizer
s-pvc 100
MT stabilizer 2.0
Ca stearate 0.5
PE wax 0.3
Stearic acid 0.2
Caco3 1.0
Pb Stabilizer
s-pvc 100
Tribasic lead sulfate 2.0
Pb system
Dibasic lead stearate 2.0
Calcium stearate 0.5
PE wax 0.3
Stearate acid 0.2
Caco3 1.0
Ba/Ca/Zn Complex
S-pvc 100
BCZ complex 4.0
Ca stearate 0.5
Stearic acid 0.2
PE wax 0.5
Caco3 1.0

2-2-3 ترکیبات آمیخته خشک pvc سخت :
آمیخته ساز شدت بالا با ظرفیت 4کیلو گرم، دارای پراونه – با تیغه های متنوع مورد استفاده قرار می گیرد. پروانه با سرعت خیلی زیاد بالاتر ازrpm 1500می چرخد و دلیل بوجود آوردن جریان گردابی و آشفته جهت یکنواختی مخلوط، می باشد. سود مستقیم اختلاط خشک بوسیله این روش این است که آمیخته های جریانی – آزاد را بوجود آورده و تا هنگامی که جزئیات رزین دارای پوشش یکنواختی با پایدار کننده ها، روان کننده ها و پرکننده ها باشد، از حالت خوشه ای به دور است. این اطمینان از خواص فیزیکی و شیمیایی همگن از قالب گیری یا اکسترودر ها حاصل می شود. به جز پرکننده ها ، همه ی موارد مورد نیاز افزوده می شوند و آمیخته ساز در شروع این اجازه را داده است که تا دمای حدود 80 درجه سلسیوس بدست آید و بعد متوقف شود و سپس پرکننده افزوده شود. آمیخته ساز در ان زمان فرصت می دهد که دمای اختلاط به 110 تا 120 درجه سلسیوس برسد و سپس خالی شود و در ادامه سرد ، وگرنه ، پایدار کننده ها ی مایع در طی پیشرفت گرمایی بخار می شوند.
اگر دما بین محدوده 105 تا 125 درجه سلسیوس باشد و سرعت های نوک 20 تا 30 متر بر ثانیه به کار گمارده شوند، آنگاه خروجی بالاتری از محصولات روزن رانی بدست می آید.

نتایج :
2-2-4 مقاومت ضربه :
آزمون ها نشان می دهند که نمونه های پایدار کننده بر پایه pb دارای داده های مقاومت ضربه بالاتری در مقایسه با دو پایدار کننده دیگر هستند. در شکل 1 نشان می دهد که با افزایش درصد پایدار کننده ها، مقاومت ضربه نیز برای نمونه هایpb و نمونه های BCZ افزایش می یابد ولی برای نمونه MT کاهش می یابد. افزایش دادن در مقاومت ضربه با افزایش دادن در غلظت پایدارکننده های pbو BCZممکن است نسبت داده شده باشد به افزایش دادن بازده پایدار کننده. همچنین کاهش مقاومت ضربه با افزایش پایدار کننده MT به ساختار شیمیایی MT مربوط است. به احتمال زیاد پایدار کننده محتوی سولفور باعث ضد نرم شدگی می شود، در نتیجه مقاومت کششی و سختی افزایش می یابد که این اتفاق در کاهش مقاومت ضربه نقش دارد. غلظت های پایین تر در برخی از نرم کننده ها که محتوی اتم های قطبی هستند ، اثرات ضد نرم شدگی شناحته شده دارند و شباهت کاملی به رفتار پایدار کننده MT دارند.

2-2-5 چقرمگی شکست :
شکل14 یک رابطه ای بین Kic ، فاکتور شدت تنش بحرانی و غلظت پایدارکننده داده است . واضح است که شباهت نزدیکی بین رفتار نمونه های تحت شرایط چقرمگی شکست کرنش صفحه ای و شرایط بارگذاری ضربه وجود دارد. در 500 میلی متر بر دقیقه نرخ جابه جایی نمونه ها در قالب شکست ترد افت می کنند. با تلاش در کاهش دادن این نرخ به 200میلی متر بر دقیقه یا به 400 میلی متر بر دقیقه به شکست از نوع ductile می رسیم.

2-2-6 مقاومت کششی :
نمودار تنش – کرنش UPVC یک گسیختگی گردنه ای را نشان می دهد . نقطه تسلیم ادا نشده است و بوسیله تنشی که set point آن 0.2 درصد می باشد ، تعریف میشود. مدت بارگذاری، نرخ بارگذاری و درجه حرارت تاثیرات بزرگی روی چکش خواری و شکنندگی دارند. تحت بارگذاری سریع ، نتایج شکنندگی را در بر خواهیم داشت در صورتیکه تحت بارگذاری با مدت طولانی به نتایج چکش خواری خواهیم رسید.
در شکل 15 نشان می دهد که uδ وyδ برای نمونه های پایدار کننده MT نسبت به pb و BCZ ، بالاتر هستند. همچنین درصد پایدار کننده علیه کرنش نهایی نیز مشخص می باشد. tmax برای pb خیلی بالاتر است نسبت به tmax برای MT و BCZ. این موضوع شکنندگی پایدار کننده MT و چکش خواری پایدار کننده های pbرا نشان می دهد . غلظت پایین تر BCZ پایدار کنندگی را از حالت قوی به حالت ضعیف تغییر می دهد و باعث کاهش دادن مقاومت ضربه ، مقاومت کششی و چکش خواری UPVC می شود.

2-2-7 مقاومت انعطافی :
شکل 16 نشان می دهد که مدول الاستیسیته از حالت خم شدگی EB برای MT نسبت به BCZ یا pb بالاتر است در 4 درصد MT. اما EB برای pb در غلظت های پایین تر ، بیشتر می شود. EB برای BCZ نسبت به MT و pb پایین تر است و نشان می دهد که یک شیب ثابتی دارد و این معنی را می رساند که در غلظت های پایین تر BCZ، EB خیلی ضعیف است ولی در 4 درصد BCZ، مقدار خوب معقولی دارد. نهایتا درصد بالای BCZ در فرمولاسیون توصیه می شود.

2-2-8 نتیجه گیری :
1- آزمون های چقرمگی شکست و مقاومت ضربه نشان می دهند که پایدار کننده های pb، چقرمگی شکست و مقاومت ضربه بهتری را می دهد. انها در شکست های brittle مقاومت بیشتری دارند و همین عاملی است که لوله های فشاری pvc سخت را نامرغوب کرده است. خواص انها احتمالا بوسیله pbo معلول است که در سیستم pb پیدا شده است. گوگرد در پایدار کننده مرکاپتید – قلع دلیل ضد نرم شدگی است که رفتار غیر منتظره نمونه های MT را توضیح می دهد.
2- آزمون های کششی نشان می دهد که pb ، چکش خواری خوبی به upvc می دهد و BCZ یا MT شکنندگی را به upvc عطا می کند.
3- آزمون های انعطافی نشان می دهد که سطح بالاتری از سختی مربوط به حضور MT نسبت به BCZ وpb می باشد.

2-3 مکانیزم تشکیل ریز حفره ها و ریز ترک های pvc سخت تحت محیط پیرسازی مصنوعی[6]
رفتارهای تخریب pvc های نرم و سخت تحت شرایط پیرسازی شتاب یافته مصنوعی بررسی شده و وابستگی خواص مکانیکی، وزن مولکولی متوسط (MW) و مورفولوژی سطح pvc اولیه روی زمان پیرسازی نیز مطالعه شده است. برای رسیدن به این اهداف از آزمون های کشش، کروماتوگرافی ژل تراوایی ( GPC) و میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) استفاده شده است.
برای بررسی شکل گیری احتمالی گروه های محتوی اکسیژن و سگمنت های مزدوج در طول پیرسازی از طیف بینی اشعه مرئی فرابنفش و اشعه مادون قرمز تبدیل فوریه کمک گرفته شده است.
سطح محافظت شده با اشعه گاما با تغییر از موقعیت صاف و هموار داخلی تا موقعیت زبر اولیه ظاهر می شود. سپس بسیاری از حفره ها ی ترک های صاف در مورفولوژی SEM آشکار می شوند. در طی فرآیند پیرسازی ، گروه های محتوی اکسیژن و مزدوج زنجیرهای مولکول pvc ، دور تا دور ترک ها قابل مشاهده است و به طور قابل ملاحظه با زمان پیرسازی افزایش می یابد. به هر حال ، تفرق اشعه مطابق با وزن مولکولی pvc قبل و بعد از پیرسازی آشکار نمی شود. مکانیزم تخریب تقریبا مربوط است به تشکیل ریز حفره ها و ریزترک ها که پایه و اساس آن روی انرژی چسبندگی زنجیرهای مولکول های گروه های طویل pvc است که توسعه پیدا کرده اند. و این ریز حفره ها و ریز ترک ها بر روی عوامل تغییرات ترمودینامیکی ساختار pvc در طی پیرسازی و تجمع گروه های محتوی اکسیژن با حجم های بزرگ ، تاثیر گذار است.

2-3-1 اهمیت pvc :
جنبه پر اهمیت pvc در خط تولید به پایداری ابعادی، خواص مکانیکی یا محیط ( مقاومت در پیرسازی) ارتباط دارد. پایدار کردن کامل همه ی آنها ، به ویژه تغییر رنگ و خواص مکانیکی، به شرایط فضای باز و زمان پیرسازی مورد نیاز که اثبات شده است، مربوط می شود. دراین تحقیق به این نتیجه رسیده اند که عکس واکنش دی هیدروکلروسیونpvc در مرحله پیرسازی اولیه مسلط شده است. به عبارت دیگر پیوند های دوگانه پلی ان های مزدوج تشکیل شده اند که این مستقیما منشاء تغییر رنگ پلیمر است. پس از پیرسازی بلند مدت نقایص سطوح زیادی دیده می شود و هر دو خواص فیزیکی و مکانیکی را در روند بدتر شدن خود موثر می بیند که نشان از کاهش پایداری است.
علاوه بر این، هم پلی ان های مزدوج و هم بخش های مولکولی محتوی اکسیژن می توانند بوسیله حذف رادیکال های آزاد مطابق آن، شبکه ای شوند که این به طور جزئی وزن مولکولی بخش های مولکول را افزایش می دهد. شبکه ای شدن اغلب یک احتمال در کاهش معین خواص مکانیکی است که با افزایش ناسازگاری بین زنجیرهای مولکول شبکه ای شده ی pvc و مولکول های نرم کننده پیش می آید. به هر حال ، فاکتور پر اهمیتی که مستقیما به تقاضای کاری مواد در تشکیل حفره های ریز کیهانی و ترک ها در مرحله شروع مربوط می شود . زیرا در نتیجه محتمل است که هر دو خواص مکانیکی و فیزیکی کاهش یابد.
اخیرا Ito و Nagai گزارش داده اند که شکل گیری نقایص سطح از حذف پرکننده های معدنی و نرم کننده ها نتیجه شده است. همچنین تجمع زنجیرهای مولکول در لایه های بین سطحی عامل دیگر است.

2-3-2 شرایط آزمون :
جداول 3 و 4 دستورالعمل و شرایط پیرسازی شتاب یافته را برای upvc و ppvc به ترتیب داده است. برای نمونه هایی که روی آنها آزمون انجام گرفته است ، پیش مخلوطی از پودر pvc و نرم کننده و پایدار کننده نیاز است.که این انجام با سرعت بالای مخلوط کنی از نوعchamber در دمای اتاق 70درجه سلسیوس برای 5 دقیقه و با سرعت rpm1500 صورت می پذیرد.

Pvc powder
UPVC(phr)
PPVC(phr)

100
100
Stabilizer
DOP
4
0
4
60

Light source

Gallium iodide lamp
Wavelenght(nm)
Temperature(̊̊̊̊̊ ·c)
Irradiance(mj/cm²)
320 – 450
50
46

نتایج و بحث :
2-3-3 نتایج SEM :
مورفولوژی سطح برای هر دو نوع upvc و ppvc با زمان پیرسازی مختلف در شکل 17(a-f) ، نشان داده شده اند. توپولوژی یکنواخت و نسبتا همواره که برای هر دوی آنها خیلی زود شروع به پیرسازی می کنند، مشخص می باشد. شکل 17 ( a,d ) . با افزایش زمان پیرسازی تا h 4 ، در مورد upvc ، تعداد زیادی ریز حفره که محدوده ی اندازه ی آنها از 200 نانومتر تا 400 نانومتر می باشد، مشاهده شده است که پراکندگی یکنواخت درون لایه ی سطح پلیمری دارد. و همچنین ریز ترک های پیوسته ای اغلب نشان داده شده است. بر خلاف آن ، مواردی که ریز حفره ندارند شباهت دارند به شکل b 17 .

با افزودن بیشتر زمان پیرسازی تا h 8 به راحتی تفاوت مورفولوژی ها بین upvc و ppvc رویت می شود. در مورد upvc ریز حفره ها آسان تر ظاهر نمی شوند ولی خیلی از ترک ها ( 1 تا 2.5 میکرومتر ) ظاهر می شوند. ( شکل 17-c) . در مورد ppvc جمع شدگی سطحی به صورت نامرئی است و ریز حفره های خیلی زیادی ( 100تا 300 نانومتر) و مقدار کمی از ترک دیده می شود. با مقایسه دو حالت شکل 17 نتیجه می شود که در فرآیند پیرسازی برای دو حالت upvc و ppvcتوپولوژی ها از حالت یکنواخت تا حالت زبر تغییر می کند و سپس نقص از ریز حفره ها تا ترک ها رشد می کند.
بنابراین به وضوح روشن است که نرخ پیرسازی upvc به نسبت ppvc بالاتر است و مقداری از آن به صورت میکروگرافی SEM آشکار از ترک های upvc مشخص است. ( شکل c 17 ). با دقت در آن متوجه می شویم که از لایه سطح درون لایه ای عمیق تر است در صورتیکه ریز حفره هاppvc فقط حضور دارند.

2-3-4 آنالیز ATR-FTIR :
با دقت در شکل a 18 پیک های شناسایی شده حول 1710 و 1739 بر سانتی متر گروه های کربونیل ، تغییرات قابل توجهی با محدوده ی زمان پیرسازی 0 تا 8 ساعت را کشف کرده اند که شامل گروه های محتوی اکسیژن هستند و عموما با افزایش زمان پیرسازی شکل گرفته اند.علاوه بر آن ، پیک حول 1388 و 1427 بر سانتی متر گروه CH₂ تغییرات تخیلی با زمان پیرسازی را نشان می دهد(شکل b18 ). این موضوع اشاره شده به رخداد دی هیدروکلرواسیون در طی فرآیند پیرسازی بر می گردد.

در نقطه مقابل آن ppvc دارای پیک شناسایی حول 1720 بر سانتی متر گروه های کربونیل، فتالات ، پهنای مشخصی با زمان پیرسازی دارد.(شکل 19).

برای پلی وینیل کلراید نرم با زمان های پیرسازی مختلف ATR-FTIR طیف: شکل 2-19

2-3-5 نتایج اشعه uv :
مطالعه بیشتر وابستگی ساختار شیمیایی زنجیرهای پلیمری pvc روی زمان پیرسازی، یک طیف سنجی اشعه uv را می دهد و بر اساس نتایجی هستند که در شکل 20 برای upvc و شکل 21 برای ppvc به ترتیب نشان داده شده است.

در شکل 20 تنها دو پیک جذب حول 280 و 331 نانومتر در محدوده 400 تا 800 نانومتر برای نمونه های با طول موج پایین زنجیرهای پلیمر pvc وجود دارد. به هر حال ، برخی از پیک های جذب در حول 280،450،550،750 نانومتر از گروه های مزدوج یا در طول سگمنت های مزدوج زنجیرهای پلیمری ، آرایش یافته اند. به طور خاص باندهای حول 450،550،750 نانومتر از سگمنت های مزدوج طولانی تر مشتق شده اند که عموما با بالا بردن زمان پیرسازی از 0 تا 8 ساعت افزایش می یابند و این موضوع به رخداد دی هیدروکلروسیون اشاره دارد.
در مورد ppvc (شکل 21 ) پیکهای جذب نزدیک به 360 و 420 و 550 و 760 نانومتر به نظر می رسد که به نمونه های مرتب و تمییز اختصاص دارد.
2-3-6 نتایج GPC :
در جدول 5 تغییرات وزن مولکولی نمونه را با زمان پیرسازی نشان می دهد. به وضوح مشخص است که وزن مولکولی هر دو مورد upvc و ppvc به طور قابل توجه با افزایش زمان پیرسازی تغییری نمی کنند. وزن مولکولی از 9.52×10⁴ تا 9.98×10⁴ به آرامی افزایش می یابد. این روند بیانگر آن است که برای upvc در زمان تا 4 ساعت اسمی، 4.8 درصد افزایش وزن مولکولی داریم.

UPVC
PPVC

Aging time (h)
0

44

8

0

4

8

Mn×10⁴(g/mol)

9.52

4
9.98

7.43

10.30

9.87

8.44

صورت واقعی تخریب upvc بوسیله بخش پیوند C-CL شروع شده است .سپس واکنش شبکه ای شدن بین 2 تا از رادیکال های آزاد ماکرومولکول انجام می گیرد. این رادیکال ها از واکنش دی هیدروکلروسیون مشتق شده اند که احتمالا ناشی از رخدادی است که به طور مستقیم منشاء افزایش MW است.
بنابراین ، وقتی که زمان پیرسازی تا 8 ساعت افزایش یابد ،جرم مولکولی حدود 22 درصد کاهش می یابد. در مورد PPVC، جرم مولکولی در زمان پیرسازی تا 4 ساعت، 4 درصد کاهش می یابد و سپس در زمان پیرسازی تا 8 ساعت حدود 14 درصد کاهش داریم.
2-3-7 آزمون های کششی:
مقاومت کششی و پاره گی تا نقطه شکست نمونه با زمان پیرسازی در شکل های 22و 23 به ترتیب برای upvc و ppvc نشان داده شده است. شکل 22 به خوبی نشان می دهد که مقاومت کششی یک ازدیاد برداشت تدریجی از Mpa 55.2 تا بیشینه Mpa 55.8 در محدوده ی زمان پیرسازی 0 تا 4 ساعت دارد و سپس در زمان پیرسازی تغییر یافته از 4 تا 8 ساعت از بیشینه تاMpa 50.8 اندکی کاهش می یابد.

و سپس پاره گی تا نقطه شکست از 35 درصد تا 21 درصد در محدوده زمان پیرسازی 0 تا 2 ساعت روند کاهشی داشته و همچنین از 21 درصد تا 12.5 درصد درون بازه ی 6 ساعت بعدی چنین روندی حکم فرما بوده است. مقاومت کششی در 4 و 8 ساعت به ترتیب به 1 درصد و 8 درصد نزدیک است، اگر چه کاهش های پاره گی تا نقطه شکست زمان پیرسازی زودتر به ترتیب به 42 درصد و 67 درصد می رسد.
در مورد ppvc ( شکل 23 ) مقاومت کششی نمونه یک روند کاهشی از Mpa 16.2 تا Mpa 15.2 در محدوده زمان پیرسازی 0 تا 4 ساعت داشته است. سپس یک روند ثابت از محدوده 4 تا 8 ساعت به خود می گیرد.آنگاه در Mpa 13 با افزایش بیشتر زمان پیرسازی از 8 تا 16 ساعت ، به طور ناگهانی کاهش می یابد. بر این اساس ، مقدار پاره گی تا نقطه شکست نمونه در محدوده زمان پیرسازی 0 تا 8 ساعت ، تقریبا با آنکه در زمان پیرسازی 0 ساعت است، برابر می باشد.
آن کاهش مرحله ای از 304 درصد تا 210 درصد زمانی اتفاق می افتد که زمان پیرسازی از 8 به 16 ساعت افزایش بیشتری داشته باشد. این موضوع خبر از یک استعداد به ویژه در برخی از زمان ها مثل 8 ساعت می دهد که احتمال تخریب upvc نسبت به ppvc بیشتر است زیرا ظرفیت خواص جامع ppvc نسبت به upvc بارزتر است. با مقایسه خواص کششی با نتایج GPC این را می رساند که هر دو مقاومت کششی را افزایش می دهد و پاره گی تا نقطه شکست upvc را کاهش می دهد. البته تا قبل از زمان پیرسازی 6 ساعت که از افزایش جرم مولکولی ناشی از واکنش شبکه ای شدن بین رادیکال های آزاد سگمنت های مختلف نتیجه شده، بوجود می آید. در مورد ppvc ، تغییر یافتن مقاومت کششی و پاره گی تا نقطه شکست اغلب منوط به تغییر جرم مولکولی با فرآیند پیرسازی است.

2-3-8 نتیجه گیری :
فرآیند پذیری هر دو آزموده های ppvc و upvc در شروع به صورت ریز حفره خود را نشان می دهد و به دنبال افزایش عددی و طولی ریز حفره ها ، شگل گیری تدریجی ریز ترک ها را در بر خواهیم داشت. طیف uv و FTIR نشان داده است که تشکیل ریز حفره های اصلی با تعداد زیادی از گروه های قطبی محتوی اکسیژن همراه بوده است. متوسط جرم مولکولی و توزیع هر دو نمونه های pvc به آرامی با زمان پیرسازی تغییر می کند. آنالیز ترمودینامیکی فرآیند پیرسازی آشکارا بیان می کند که تولید و رشد ریز حفره ها نتیجه شده از رهایی انرژی باقیمانده سیستم ، مشتق شده از اثرات جامع دی هیدروکلرواسیون ، ابداع گروه های قطبی و تنظیم کنفورماسیون زنجیرهای ماکرومولکولی هستند.

فصل سوم
مراحل و روش ها در خط تولید

3-1 دستگاهها و وسایل لازم

3-1-1 توربو میکسر pvc[12]
تقریبا در تمامی فرآیند های تولید مبتنی بر پودر pvc، توربومیکسرها (Hot/cold mixer) جز جدا ناشدنی از فرآیند تولید می باشند.این میکسر ها شامل دو پاتیل گرم و سرد می باشند و جهت تولید آمیزه میکس شده برای تولید محصول نرم یا سخت pvc مورد استنفاده قرار می گیرد.
کیفیت میکس مواد از جمله مهمترین پارامترهای تعیین کننده در کیفیت محصول نهایی و راحتی فرآیند تولید است. این مسئله خصوصا هنگامی بیشتر نمایان می گردد که تولید کنندگان نیاز به استفاده از فرمول های با درصد افزودنی بالا ( فیلرهای آلی و معدنی و …) داشته باشد. یک میکسر با کیفیت اختلاط بالا ، به تولید کننده کمک می کند تا بخش عمده ای از کار پلاستیک سازی اکسترودر را سبک تر کرده و به راحتی فرمول های مشکل را اجرا نماید.
از جمله ویژگی های دیگر این میکسر ها :
– طراحی منحصر به فرد تیغه های میکسر باعث می شود که اختلاط در زمان کمتر و به بهترین نحو انجام پذیرد.
– کمک چشمگیر به اجرای فرمول های سخت و پیچیده و با فیلر بالا
– استحکام بسیار کم تیغه ها و پاتیل به علت طراحی مهندسی در چرخش مواد در حالت میکس و استفاده از بهترین نوع فولاد
– قابل ارئه در ظرفیت های 700 تا 6500 گرم در ساعت
– سیستم میکسر سرد منحصر به فرد که منجر به کاهش زمان اختلاط و تنش باقیمانده در مخلوط میکس شده می گردد.
– حداقل مصرف انرژی نسبت به تمامی رقبا

3-1-2 دستگاه اکسترودر دو مارپیچ[12]

مواد مخلوط شده در مخلوط کن داخلی به درون قیف اکسترودر وارد شده، نیروی ثقل آنها را به طرف مارپیچ ها که در داخل یک استوانه داغ میچرخند هدایت میکند. مواد داخل استوانه بین تیغههای مارپیچ و دیواره داغ استوانه به جلو رانده میشوند. با حرکت در داخل اکسترودر، پلیمرهای بلورین با عبور از نقطه ذوب و پلیمرهای آمورف با عبور از نقطه انتقال شیشهای نرم میشوند. در این قسمت فشار لازم برای پخش افزودنی ها در ماتریس پلیمری اعمال میشود. استوانه اکسترودر باید محکم باشد و در مقابل فشار های زیاد مایع پلیمری مقاومت کند.
اندازه اکسترودر توسط قطر داخلی آن تعیین میگردد که معمولاً 5/2 تا cm15 است و نسبت طول به قطر آن از 5 تا 34 متغیر است. دمای استوانه توسط گرم کنهای الکتریکی کنترل شده توسط ترموکوپلها سنجیده میشود. حفرههای ترموکوپلها در روی فولاد بدنه استوانه ایجاد میگردند که درست خارج از لایه مقاوم در برابر فرسایش و نزدیک به پلیمر مذاب قرار میگیرند.
مارپیچ های اکسترودر خوراک جامد را انتقال میدهند و جامد را فشرده و ذوب میکنند. پلیمر به صورت جامد در کانالهای بین تیغههای مارپیچ قرار می گیرد و در امتداد استوانه توسط لبه جلویی تیغهها (تیغه فشار دهنده) به سمت جلو فشار داده میشود. فاصله بین بدنه استوانه و سطح تیغه بسیار کوچک است و در طول استوانه ثابت میباشد. سطح تیغه و سطح داخلی استوانه از فولاد سخت ساخته میشوند تا برابر فرسایش مقاوم باشند.در یـک مارپیچ استاندارد که شامل قسمتهای خوراک دهی، تـراکم و اندازه گیری است پارامتر های قابل استفاده فرایند، سرعت خوراک دهی، سرعت چرخش و دمای استوانه است. مشخص شده است که اینها ناکافی هستند و توجه روزافزونی بر اصلاح مارپیچ جهت نیل به همگن سازی و مخلوط سازی بیشتر وجود دارد.
در ماشینهای تک مارپیچی، مهمترین اصلاحات در طراحی مارپیچ بر مبنای استفاده از سد قرار دارد. هدف استفاده از سد اعمال برش متمرکز بر مذاب جهت افزایش همگن سازی است. مذاب با فشار از میان یک شکاف باریک که بین بالای سد و دیواره استوانه وجود دارد عبور داده میشود تا گرانولهای جامد و توده های متراکم شده خرد شوند. در همین زمان فاصله کوچک بالای سد به صورت یک الک عمل کرده مانع از عبور مواد جامد پیش از خرد شدن یا ذوب شدن به قسمت جلو میشود. این سد غالباً با سایر روشهای بهبود دهنده مخلوط شدن یا ذوب شدن ترکیب میشود. سدهایی که به منظور ارتقای عمل مخلوط شدن مورد استفاده واقع میشوند به صورت المانهای کوچک در انتها و سایر قسمتهای منطقه اندازه گیری قرار میگیرند. اکسترودرهایی که دارای مارپیچ دوقلو هستند در عملیات مخلوط سازی دشوار، از اهمیت روزافزون برخوردار هستند. مارپیچها میتوانند هم دارای جهت چرخش یکسان (همسو) و هم دارای جهت چرخش مخالف (غیر همسو) باشند، آنها در استوانه به شکل عدد 8 قرار میگیرند. تکنولوژی اکستروژن دوقلو امروزه دارای پایههای استوار بوده و تجربیان عملی زیادی در مورد آن وجود دارد.
دستگاه مورد استفاده در این پژوهش، اکسترودر دو مارپیچ جفت ناهمسو ساخت شرکت جیانگ ماشین کشور چین با نسبت L/D برابر 28 میباشد.
اکسترودرهای دو مارپیچ کونیکال غیر همسو برای روان سازی و فرآیند پلاستیکیت و تبدیل به لوله بهترین گزینه هستند. برای افزایش خروجی بیشتر از اکسترودرهای با قطر ثابت مارپیچ با گیربکس برای بالا بردن گشتاور استفاده می شود. در تکنولوزی های جدید ، ماشینهای اکسترودر را طولانی تر می سازند. این امر سبب می شود که روی موتور فشار زیادی وارد نشود و با انرژی نسبتا متعادلی مخلوطی کاملا پلاستیکیت و همگن و با کیفیت بالا به دست آید. در این تکنولوژی روی سر اکسترودر die ها کار می شود تا بتوان تولید بالایی بدون افت کیفیت بدست آورد . قالب های جدید شکل عنکبوتی یا دو عنکبوتی برای گستره وسیعی از کاربردها انعطاف پذیری فرایند تولید را بهبود می بخشد. برای حالت کلی باید تولید کنندگان مواد سازندگان ماشین آلات و تولید کنندگان لوله همکاری و به بهینه سازی فرآیند تولید جنس مرغوب کمک کنند.
قسمت عمده تولید لوله های pvc سخت به وسیله اکسترودرهای دو مارپیچ ناهمسو صورت می گیرد. به وسیله سیستم خاص این اکسترودرها فرآیند شکل گیری نرمی پودر مواد شکل می گیرد و این حالت بوجود آمده حساس به برش مکانیکی است. اکسترودرهای دو مارپیچ نسبت به اکسترودرهای تک مارپیچ دارای دو مزیت اصلی به شرح ذیل هستند:
اول اینکه با این اکسترودرها یک فرآیند یکنواخت خوراک دهی را داریم که قاعدتا همین امر باعث یکنواختی پارامترهای دیگر نیز خواهد شد. دوم اینکه با یک فرآیند پلاستیکیت یا نرم سازی مواد کامل در دور پایین مارپیچ می توان به یک تولید بالا دست یافت.
اکسترودرهای دو مارپیچ غیر همسوگرد را می توان به دو دسته با مارپیچ موازی و مارپیچ مخروطی (conical) تقسیم بندی کرد. گستره کاربرد این سیستم تا 150 کیلوگرم در هر ساعت است اما با افزایش مزایای این سیستم و کار روی پارامترهای تولید تا ساعتی 300 کیلوگرم هم می توان تولید داشت. با توسعه گیر بکس می توان محدوده کاربرد اکسترودرهای موازی دو مارپیچ را افزایش داد . پس از سالها تجربه ضریب گشتاور را نشانگر کارایی گیر بکس می دانند. در یک قطر ثابت مارپیچ ، گشتاور نصب شده بر اکسترودرهای دو مارپیچ موازی افزایش پیدا کرده است . از سال 1965 با مقدار گشتاور Nm 5000 شروع و در سال2005 مقدار گشتاور به حدود Nm18000 رسیده است. این طراحی جدید اکسترودر ها بر طبق نوع گیر بکس و دور گشتاور زمینه را برای تولید بالا در دورهای پایین مارپیچ فراهم کرده است . همزمان طول مارپیچ اکسترودرها هم به مرور زمان افزایش یافته است . علاوه بر طول این مارپیچ طراحی هوشمندانه خود مارپیچ هم برای شکل دهی لوله های pvc سخت مورد استفاده می باشد.
بیشتر کار طراحی مارپیچ ها در این روشها به ناحیه پیش گرم کن یا به قول معروف قسمت سیلندر است که تنظیم حرارت در این قسمت مهم است و به فرآیند پلاستیکیت شدن همگن کمک می کند.

در شکل 1 این patent طول مارپیچ اکسترودر به 6 ناحیه تقسیم بندی کرده است.

1- ناحیه ورود مواد یا تغذیه feeding zone
2- ناحیه پیش گرم کن خوراک ورودی که سیلندرها هستند pre heating zone
3- ناحیه تحت فشار که در این ناحیه مخلوط پلاستیکیت کاملا در هم و همگن می گردد . compression zone
4- ناحیه گاز گیر ، بخارات حاصل از فرآیند را می گیرد تا تاثیری روی فرآیند پلاستیکیت نگذارد. venting zone
5- ناحیه ایجاد فشار برای اینکه مخلوط پلاستیکیت وارد قالب و با شکل گیری درست از ناحیه قالب خارج گردد. Pressure build – up
6- ناحیه همگن ساز : مخلوط پلاستیکیت شده را از قالب بیرون می فرستد. Homogenizing zone

3-1-3 تانک های وکیوم:
الف) تانک های وکیوم با یک یا دو محفظه وکیوم برای کالیبره کردن و خنک کردن لوله
ب) تانک های اسپری قابل تنظیم با سایز لوله جهت موثرترین سایز لوله

3-1-4 کشنده :
– کشنده های کاتر پیلاری و یا تسمه ای به صورت دو فک یا چند فک بسته به سایز لوله و ضخامت دیواره
– قابلیت کشیدن یک یا چند لوله همزمان
– سینکرونایز بودن سرعت کشنده در اکسترودر

3-1-5 واحد برش:
– برش های متنوع لوله متناسب با سایز و نوع لوله
– ارائه اره های پلامتری مجهز به تیغه chamfering برای یک یا دو سر لوله
– قابلیت برش یک یا چند لوله همزمان

3-1-6 میز لوله انداز :
جز نهایی خط تولید است .
– ابعاد مختلف
– اشکال سوکت اختصاصی
– قابلیت ارائه جمع کن لوله و سیستم های بسته بندی

3-2 مواد اولیه
3-2-1 پلی (وینیل کلراید)
در این خط تولید از 3 نوع متفاوت PVC از نوع سوسپانسیونی ، محصول شرکت پتروشیمی بندر امام و پتروشیمی اروند و شرکت نوید زر شیمی استفاده شده است. مشخصات 3 نوع PVC مورد استفاده در این تحقیق در جدول (3-1) آمده است.
(جدول3-1): مشخصات انواع PVC مورد استفاده
نوع
درجه
نماد محصول
S-65
off1
ARCO-PVC S65 – POIP-00
S-65
Off 2
ARCO – PVC S65 -O2G
S-65
Off1
IPC -PVC S65 PP-00

3-2-2 افزودنیها

(جدول 3-2): افزودنی های مورد استفاده در خط تولید
نام
کاربرد
شرکت فروش
استئارات سرب دوبازی
پایدارکننده
کیمیاگران اسپادانا
اسید استئاریک
روان کننده خارجی
کیمیاگران اسپادانا
کلسیم کربنات
پرکننده
کربنات البرز
تیتانیم دی اکسید
سفید کننده
اصفهان
واکس پلی اتیلن
روان کننده
کیمیاگران اسپادانا

3-3 استاندارد 9119 ( طراحی آزمایش و تهیه نمونه )[7]

موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران به موجب قانون، تنها مرجع رسمی کشور است که عهده دار وظیفه تعیین ، تدوین و نشر استانداردهای ملی می باشد . از این رو استاندارد 9119 در خصوص پلاستیک ها – لوله ، اتصالات و سیستم لوله کشی پلی وینیل کلرید سخت – مورد مصرف در تخلیه فاضلاب ساختمان – ویژگی ها ، دستور العمل داده است.

3-3-1 هدف
هدف از تدوین این استاندارد تعیین ویژگی های لوله ، اتصالات پلی وینیل کلرید سخت و نیز سیستم های لوله کشی آنها ، در زمینه تخلیه آب و فاضلاب ( دمای بالا و پایین ) در داخل ساختمان ها ( با علامت B) و سیستم های تخلیه آب و فاضلاب برای داخل ساختمان ها و نیز در محدوده ساختمان به صورت مدفون در خاک (BD ) می باشد.

3-3-2 دامنه کاربرد
این استاندارد ، طیفی از اندازه های لوله ها و اتصالات را در بر گرفته و توصیه هایی در ارتباط با رنگ ارائه می نماید.
این استاندارد ، الزامات K-value را برای مواد اولیه در بر نمی گیرد.
این استاندارد، برای لوله ها و اتصالات پلی وینیل کلرید سخت ، اتصال آن ها با هم و نیز اتصال آن ها با سایر اجزاء پلاستیکی ( با علامتهای B,BD) که در موارد زیر استفاده می شوند، کاربر دارد :
الف) سیستم لوله کشی تخلیه آب و فاضلاب برای انتقال فاضلاب های خانگی ( دمای بالا و پایین )
ب) سیستم لوله کشی تهویه (هواکش) که همراه با بند الف بکار می رود.
پ) سیستم لوله کشی تخلیه آب باران در محدوده ی بنای ساختمان

یادآوری : برای استفاده مدفون در خاک در محدوده بنای ساختمان، فقط اجزای( با علامتBD) با قطر خارجی اسمی بزرگتر یا مساوی با 75 میلی متر استفاده می شود.
یادآوری : برای کاربرد های روکار ، بسته به شرایط اقلیمی، الزامات اضافی مورد توافق تولید کننده و کاربر قرار می گیرد.

3-3-3 برخی از تعاریف

اندازه اسمی DN :
معرفی اندازه یک جزء به صورت عددی ، که تقریبا با ابعاد تولید ، بر حسب میلی متر ، برابر است . این تعریف، اجزائی که با اندازه نخ (دنده) معرفی می شوند را در بر نمی گیرد.

اندازه اسمی DN/OD : اندازه اسمی، مرتبط با قطر خارجی

قطر خارجی اسمی (dn) :
قطر خارجی مشخص ، بر حسب میلی متر، اختصاص داده شده به یک اندازه اسمی DN/OD

قطر خارجی ( de) :
مقدار اندازه گیری شده قطر خارجی در هر نقطه از سراسر سطح مقطع لوله یا نرگی یک اتصال، که با دقت 1/0 میلی متر به سمت رقم بزرگتر گرد می شود.

میانگین قطر خارجی (dem) :
مقدار اندازه گیری شده محیط بیرونی یک لوله یا نرگی یک اتصال در هر سطح مقطع تقسیم بر عدد π، که با دقت 1/0میلی متر به سمت رقم بزرگتر گرد می شود.

میانگین قطر داخلی مادگی ( dsm) :
میانگین حسابی تعدادی از مقادیر اندازه گیری شده قطر داخلی یک مادگی در یک سطح مقطع

دوپهنی :
تفاوت بین حداکثر و حداقل قطر خارجی در یک سطح مقطع از یک جزء سیستم لوله کشی.

ضخامت دیواره (e) :
مقدار اندازه گیری شده ضخامت دیواره در هر نقطه از محیط یک جزء سیستم لوله کشی.

میانگین ضخامت دیواره (em) :
میانگین حسابی تعدادی از مقادیر اندازه گیری شده ضخامت دیواره ، که در فواصل منظم از محیط و در یک سطح مقطع از جزء سیستم لوله کشی قرار گرفته اند. بطوری که شامل حداقل و حداکثر مقادیر اندازه گیری شده ضخامت دیواره شود.

نسبت ابعادی استاندارد (SDR) :
نسبت قطر خارجی اسمی ، dn به حداقل ضخامت دیواره، emin

سفتی حلقوی اسمی ( SN) :
سفتی حلقوی یک لوله یا اتصال ، که یک عدد گرد شده مناسب است و معادل با سفتی تعیین شده بر حسب کیلو نیوتن بر متر مربع بوده و نشانگر حداقل سفتی حلقوی یک لوله یا اتصال باشد.

3-3-4 مشخصات عمومی

وضعیت ظاهری :
هنگامیکه اجزاء با چشم غیر مسلح دیده می شوند ، باید الزامات زیر را برآورده سازند:
سطوح داخلی و خارجی لوله ها و اتصالات باید صیقلی ، تمیز و عاری از شیار ، تاول ، ناخالصی ، خلل و فرج یا سایر ناصافی های سطحی باشد که مانع کارایی لوله ها و اتصالات مطابق این استاندارد می شود. دو انتهای لوله یا اتصال باید به صورتی پاکیزه و عمود بر محور بریده شود.

رنگ :
سراسر دیواره لوله ها و اتصالات باید رنگ یکنواخت داشته باشد . رنگ توصیه شده برای لوله ها و اتصالات خاکستری است.

3-3-5 مشخصات هندسی
ابعاد مطابق با استاندارد 2412 اندازه گیری می شود . دمای مرجع ( 2 + 23 و 2-23) درجه سلسیوس است. قطر خارجی میانگین ، dem بر حسب کاربرد در جدول 3-3 نشان داده شده است.

میانگین قطر خارجی
قطر خارجی اسمی dn
اندازه اسمی Dn/Od
dem,max
dem,min

2/32
32
32
32
2/40
40
40
40
2/50
50
50
50
2/63
63
63
63
3/75
75
75
75
3 /80
80
80
80
3/82
82
82
82
3/90
90
90
90
3/100
100
100
100
3/110
110
110
110
3/125
125
125
125
4/140
140
140
140

در ارتباط با دو پهنی بلافاصله پس از تولید اندازه گیری می شود و باید کوچکتر یا مساوی با 024/0 باشد.
پخ زنی : در صورتی که لوله پخ زده شود ، زاویه پخ زنی باید بین 15 و 45 درجه نسبت به محور لوله باشد. ضخامت باقی مانده دیواره در انتهای دیواره در انتهای لوله باید حداقل یک سوم emin باشد.

ضخامت دیواره :
ضخامت دیواره بایستی طبق جدول 3-4 باشد. برای سری متریک ضخامت دیواره در هر نقطه تا emin 2/1 مجاز است. به شرطی که مقدار میانگین em کمتر یا مساوی با em,max تعیین شده باشد.

ضخامت دیواره

قطر خارجی اسمی dn

اندازه اسمی DN/OD
حوزه کاربرد BD
حوزه کاربرد B

em,max
emin
em,max
emin

——
——
5/3
3
32
32
——
——
5/3
3
40
40
——-
——
5/3
3
50
50
——-
——
5/3
3
63
63
5/3
3
5/3
3
75
75
5/3
3
5/3
3
80
80
5 /3
3
5/3
3
82
82
5/3
3
5/3
3
90
90
5/3
3
5/3
3
100
100
8/3
2/3
8/3
2/3
110
110
8/3
2/3
8/3
2/3
125
125
1/4
5/3
8/3
2/3
140
140

3-3-6 مشخصات مکانیکی لوله ها[9]

هنگام آزمون طبق روش آزمون مشخص شده در جدول 3-5 و با استفاده از شرایط داده شده، لوله باید مشخصات مکانیکی مطابق با یکی از الزامات داده شده در جدول را داشته باشد .

پارامترهای آزمون

الزامات
مشخصات آزمون

d25
d90

در جدول
در جدول
آب
صفر درجه سلسیوس
نوع ضربه زن برای
dn<110 mm
dn≥110 mm

جرم ضربه زن
ارتفاع سقوط ضربه
محیط اماده سازی
دمای آازمون و آماده سازی

TIR≥ 10درصد

مقاومت ضربه
(روش گردش ساعت)
صفر درجه سلسیوس
دمای آزمون و آماده سازی
برای:

m1≥50 H
حداکثر یک شکست
0.5mزیر

مقاومت ضربه
(روش پلکانی)
1.25 kg
32mm≤dn≥43mm

2.00kg
50mm≤dn≥63mm

2.5kg
75mm≤dn≥82mm

3.20kg
90mm≤dn≥100mm

4.00kg
dn=110mm

5.00kg
dn=125mm

6.30
dn=140mm

ارتفاع سقوط ضربه زن
میلی متر
جرم ضربه زن
kg
قطر خارجی اسمی dn
اندازه اسمی Dn/Od
600
5/0
32
32
800
5/0
40
40
1000
5/0
50
50
1000
8/0
63
63
1000
8/0
75
75
1000
8/0
80
80
1000
8/0
82
82
1200
8/0
90
90
1200
8/0
100
100
1600
1
110
110
2000
25/1
125
125
1800
6/1
140
140

3-3-7 مشخصات فیزیکی لوله ها
هنگامی که آزمون مطابق با روش آزمون مشخص شده طبق جدول 3-7 و با استفاده از شرایط داده شده انجام شود ، لوله باید دارای مشخصات فیزیکی منطبق بر الزامات داده شده در جدول 3-7 باشد.[11]

روش آزمون
شرایط آزمون
الزامات
مشخصه

مطابق با استاندارد باشد

بزرگتر یا مساو ی با79 درجه سلسیوس

دمای نرمی ویکات

روش A مطابق استاندارد مایع

15 درجه سلسیوس

دما
کوچکتر یا مساوی 5 درصد

لوله نباید هیچ حبابی یا ترکی را نشان دهد.

برگشت طولی

15 دقیقه

زمان غوطه وری

یا

روش B مطابق استاندارد هوا

150 درجه سلسیوس

دما

30 دقیقه

زمان غوطه وری

مطابق با استاندارد

15 درجه سلسیوس

دما
هیچ حمله ای به هیچ بخش از سطح نمونه نباید شده باشد.
مقاومت در برابر دی کلرو متان در دمای مشخص

30 دقیقه

زمان غوطه وری

3-3-8 نشانه گذاری

کلیات :
عناصر نشانه گذاری باید مستقیما روی لوله یا اتصالات چسبانده یا چاپ شده یا اینکه شکل داده شود ، به روشی که پساز انبارش ، در معرض آب و هوا قرار گرفتن و حمل و نقل و نصب ، خوانایی نشانه گذاری مطابق با یکی از سطوح زیر حفظ شود.
یکی از سه سطح توانایی برای هر جنبه خاص نشانه گذاری، در ستون ̋ حداقل دوام خوانایی نشانه گذاری̋ در جداول 3-8 مشخص می شود.

نمادهای خوانایی دارای معانی زیر می باشند :
الف : با دوام درحین استفاده
ب : خوانا تا زمانیکه سیستم نصب شود.
پ : نشانه گذاری روی بسته بندی ، خوانا تا زمانی که اجزاء نصب شوند.
نشانه گذاری نباید باعث آغاز ترک یا سایر نقایصی شود که بر کارآیی لوله یا اتصالات تاثیر منفی می گذارند و همچنین نشانه گذاری از طریق ایجاد فرورفتگی، در صورتی که ضخامت دیواره را بیش از 0.25 میلی متر کاهش ندهد، به شرطی که از الزامات مشخص شده برای ضخامت دیواره تخطی نشود ، مجاز می باشد.

حداقل نشانه گذری لازم برای لوله ها :
لوله ها باید به ازای هر 3 متر حداقل یک نشانه گذاری داشته باشند . حداقل نشانه گذاری لازم باید طبق جدول 3-8 باشد.[11]

حداقل دوام خوانایی
نشانه گذاری
نشانه یا نماد
مشخصات

الف
الف
الف
الف
الف
الف

الف
الف

. . .
مثال: 2/3 ×110
PVC-U
فاضلاب ساختمانی(B )
مثال: SN4

1)
کریستال یخ

– شماره استاندارد ملی
– نام تولید کننده یا نام تجاری
– قطر اسمی× ضخامت دیواره
– ماده
– نوع مصرف
– اتصال به فاضلاب شهری(BD) : سفتی حلقوی اسمی
– اطلاعات تولید کننده
– کارآیی در شرایط اقلیمی سرد 2
1) برای فراهم کردن امکان ردیابی محصول جزئیات زیر باید مشخص باشد:
الف- زمان تولید،سال و ماه، به عدد یا به صورت کد
ب- نام یا کدی برای مکان تولید، در صورتیکه تولید در مکان های مختلف، به صورت ملی یا بین المللی انجم گیرد.
پ- شماره خط اکستروژن

2) این نشانه گذاری فقط برای لوله هایی قابل استفاده است که لازم است از طریق آزمون تطبیق آنها با بند 8-1-2 تایید شود.

فصل چهارم

بحث و بررسی

4- 1 تست خستگی برای لوله های U-PVC تحت فشار
ایراد بسیاری از لوله های تحت فشار U-PVC مربوط به گسترش ترک حاصل از خستگی لوله می باشد که از ایجاد یک شکاف در سطح داخلی لوله ایجاد می شود و معمولا این وضعیت در داخل لوله و در ناحیه ی شکاف بدتر می باشد. این گونه شکاف ها را می توان با ایجاد یک NOTCH (شکاف شناخته شده ) در درون لوله، شبیه سازی کرد.
.

یک بار فشاری در یک نقطه ی ثابت می تواند عمر خستگی لوله های تحت فشار U-PVC را به صورت قابل توجهی کاهش دهد. همچنین فرکانس و دامنه ی سیکل فشار داخلی وارده بر لوله نیز بر روی عمر خستگی آن تاثیر دارند.
هر چند صنعت آب انگلستان بیش از 25 سال بر روی استفاده ی لوله های تحت فشار U-PVC تحقیق کرده است اما هنوز این امر مورد توجه بسیاری از مهندسین می باشد. در سال 1968 موسسه استاندارد انگلستان از صنعت آب این کشور که از لوله هایU-PVC استفاده می کردند خواست که طرح تنش و مقاومت پارگی 50 ساله ی مواد را ارتقاء بخشند. نتیجه مفید آن این بود که لوله های با ضخامت کمتر می توانستند تحت این استاندارد ارتقاء یافته، قرار گیرند و این امر سبب پیشی گرفتن قابل توجه لوله های U-PVC نسبت به لوله های قدیمی شد.
مایل ها خطوط لوله که از استاندارد انگلستان (BS) پیروی می کنند از U-PVC ساخته شده اند، اما متاسفانه شکست هایی که به صورت اتفاقی در خطوط لوله ایجاد می شود گاها بعد از عمر کوتاه سرویس دهی آن اتفاق می افتد.
آزمایش های بسیاری از لوله هایی که در زمان سرویس دهی شکست خوردند ( حاصل از ترک )، نشان داد که بسیاری از شکست ها می تواند منسوب به خستگی باشد. ترک ها توسط آسیب دیدن مکانیکی دیواره ی داخلی لوله و یا ایجاد نقص در پروسه ی تولید لوله ایجاد می شود. معمولا فاکتورهای موثر دیگری نیز وجود دارند که به وضعیت خاک محلی بستگی دارد، همانند: فشار نقطه ای،خمش و یا بار فشاری زیاد روی لوله. پیرو نخستین شکست در لوله های U-PVC معلوم شد که عوامل گوناگونی که بر روی شکست تاثیر می گذارد هنوز کاملا معلوم نیست. اما بسیاری از گزارشات تحقیقاتی جنبه های گوناگون موثر بر روی شکست لوله را بررسی نموده اند که برخی از این عوامل عبارتند از: تاثیر فرایند، ضربه، خستگی، شکستگی مکانیکی و پس ماند تنش.
گزارش زیر تاثیر فشار نقطه ی خارجی و بار فشاری را بر روی زمان خستگی لوله های U-PVC بررسی می کند.
جزئیات آزمایشگاهی:
4-1-1 تجهیزات:
تمامی تست های فشار دینامیکی، از یک سیستم تست خودکار هیدرولیکی استفاده می کنند که بر روی دستگاه نصب شده و در آغاز کار توسطjoseph پیشنهاد شده است. سیستم به صورت تمام کنترلی و نظارت پیوسته فشار آب درون نمونه لوله تهیه شده است.
کلاهک های لوله ها (کپ ها ) به صورت خود سفت کن بودند" Hydroplugs" ( ساخته شده توسط تجهیزات Ltd,chalwyn).

اگر چه joseph گزارش داد که مسائل آزمایشگاهی معمول تاثیر نهایی این کپ های انتهایی می باشد، اما هیچ شکست زودرسی مربوط به این تاثیرات گزارش نشد.
زمانی که لوله تحت فشار آب داخلی بود، نمونه های لوله تحت یک فشار بار خارجی قرار گرفتند. یک هد با قطر 25میلی متر توسط یک جک هیدرولیکی با یک نیروی ثابت ( شکل2) و یک بار فشاری ( شکل3) بین دو صفحه ی صاف استیل با یک جابجایی ثابت به عنوان فشار خارجی مورد استفاده قرار می گیرند و نمونه های لوله در حمام آبی با دمای 20 درجه سانتی گراد فرو می روند.

4-1-2 نمونه ی لوله :
نمونه لوله ی U-PVC ساخته شده بر اساس استانداردBS3503:1968 (مطابق با EN1452) با قطر اسمی in6 (mm160 ) و از نوع لوله ی D با طول اسمی m1 می باشد. درجه ژلاسیونU-PVC باید به وسیله قرار دادن یک نمونه از لوله در اتیلن کلرید به مدت 10 دقیقه در دمای آزمایشگاه ( یا دی کلرو متان به مدت 30 دقیقه در دمای 15 درجه سلسیوس) چک شود. هیچگونه خوردگی نباید مشاهده شود.( دمای این تست برای تعیین کیفیت بیشتر درجه ی ژلاسیون اهمیت دارد)

4-1-3 تهیه نمونه :
طبق بررسی اقدامات گذشته بر روی تاثیر شکل هندسی شکاف بر روی عمر خستگی لوله ی U-PVC ، تمامی نمونه های آزمایشی لوله یک شکاف داخلی بریده شده در راستای اکستروژن دارند که در وسط طول لوله می باشد.(شکل3) و توسط یک اره ی تیز با قطر mm 100 ایجاد می شود. شکاف تیز باید جهت به حداقل رساندن تاثیرات هندسی شکاف برروی عمر خستگی لوله mm 2 عمق و mm 100 طول داشته باشد.(عمر خستگی لوله بدون شکاف تقریبا 250 برابر لوله با شکاف است).

بحث و نتیجه:
4-1-4 فشار نقطه ای:
یکسری از تست ها جهت آزمودن تاثیر فشار نقطه ای بر روی مقاوت پارگی وعمر خستگی لوله ی U-PVC با ژلاسیون خوب،انجام شده است که تلاش کرده وضعیت لوله را در زیر فشار خاک شبیه سازی نماید. یک فشار نقطه ای ثابت بر روی لوله در راستای دیواره، بالای شکاف داخلی اعمال شده البته قبل از اینکه لوله تحت فشار داخلی قرار گیرد. دامنه ی فشاری توسط جک هیدرولیک کنترل می شود.
4-1-5 مقاومت پارگی:
لوله جهت شکست تحت یک دامنه فشاری ثابت حدود kpa/min 175 قرار میگیرند. فشار پارگی لوله ها بدون هیچ گونه بار (فشار) خارجی تقریبا مقدارMpa 07/4 بدست آمده است. اعمال فشارهای نقطه ای گوناگون بالایKN 2/7 هیچ تاثیری بر روی فشار شکست اعمال نکرده است. ( فشار شکست در حدود 10 درصد فشار پارگی بدون اعمال فشار خارجی می باشد).
استفاده از روش تست های دیگر نظیر Marshal,Birch نیز مشخص کرده که فشار نقطه ای خارجی تاثیر خیلی کمی بر روی شکست لوله ی U-PVC با ژلاسیون خوب، دارد.

4-1-6 عمر خستگی:

تست خستگی با پریود زمانیcycles/min 2 روی نمونه لوله های با فشار نقطه ای گوناگون که بالای شکاف داخلی اعمال شده، انجام شده است. نتایج نشان دادندکه عمر خستگی لوله با اعمال بار نقطه ای6 کیلو نیوتن، از 5483 دور به 1986 دور کاهش یافته است. به هر حال پراکندگی در تعداد دورها جهت شکست در تست فشار نقطه ای، برای توجیه این تست شدیدا غیر قابل قبول می باشد. در شکل 4 شکستگی حاصل از فشار نقطه ای نشان داده شده است.

4-1-7 بار فشاری:

فشار خاک روی یک خط لوله ی مدفون در زمین باعث یک تغییر شکل عمودی در قطر لوله می شود. البته تغییر شکل های بالای 20 درصد هم یافت شده است. که این مقدار تغییر شکل نباید بیشتر از 5 درصد قطر اصلی لوله باشد.

4-1-8 درجه فشردگی لوله:

برای این بررسی، نمونه های لوله بین دو صفحه ی شکاف به طولmm 200 و در قسمت بالای شکاف داخلی فشرده می شوند.(شکل3). سپس با استفاده از یک فرکانسcycles/min 20 و یک ماکسیمم فشار آبMpa 1.2( ماکسیمم توان فشاری برای لوله ها) و یک مینیمم فشار آبMpa 0.1 ، لوله به حالت خستگی می رود(داده های تست در شکل 5 موجود است). تاثیر هر بار فشاری روی لوله مقاومت خستگی را به طور چشمگیری کاهش داده است. برای مثال میزان خمش قابل اطمینان 5 درصد نیز، عمر خستگی را
کاهش داده است.

تست های اضافی نشان داده اند که طول صفحه های فشاری بر روی عمر خستگی نمونه تاثیر می گذارد. برای صفحه هایی با تقریبا دو برابر طول شکاف داخلی یا بیشتر،این میزان تاثیر بسیار کم است. به هر حال برای صفحه های فشاری که هم طول با شکاف داخلی هستند،حالت شکست داخلی مربوط به تسلیم ductile (پین هول) پس از متوسط3400 دور در مقایسه با شکست brittle که پس از 1065 دور در صفحات به طولmm 200 رخ می دهد.

4-1-9 تاثیر فرکانس:
سه تست فرکانس برای این آزمایش استفاده می شود:
1)2 cycles/min (0.033Hz) 2)20 cycles/min (0.33Hz) 3)60cycles/min(1Hz)
در هر کدام از این فرکانس ها دو وضعیت فشاری استفاده می شود:
1) بدون فشار خارجی 2) فشار 5 درصد لوله بین دو صفحه با طولmm 200
نتایج آزمایشگاهی در شکل 6 آمده و نشان می دهد که تعداد سیکل ها جهت شکست تابعی از فرکانس است. به وضوح تلاش برای پیشگویی کردن عمر خستگی لوله های U-PVC مستلزم وابستگی فرمول استفاده شده در ترکیب با داده های مربوط به فرکانس می باشد.

4-1-10 تاثیر ماکسیمم فشار آب:
محدوده ی ماکسیمم فشار آب برای لوله ی نوعD با قطر6 اینچ، 1.2مگا پاسکال می باشد. ممکن است اعمال یک فشار بالا برای دوره سرویس دهی زیاد آزمایش شود. تاثیر استفاده از تست ماکسیمم فشار با پراکندگی فشار 25 درصد از فشار اسمی در شکل 7 نشان داده شده است. داده های تست، بهبود عمر خستگی را با کاهش فشار ماکسیمم در لوله هایی که شکاف دارند نشان می دهد.

4-1-11 نتیجه:
ایجاد یک شکاف درون دیواره ی داخلی لوله U-PVC با ژلاسیون خوب سبب کاهشی چشمگیر در عمر خستگی لوله U-PVC شده است. همچنین مقاومت پارگی لوله ی U-PVC با ژلاسیون خوب مستقل از یک بار فشاری خارجی اعمال شده بر بالای شکاف داخلی لوله است. به هر حال عمر خستگی لوله دارای شکاف داخلی با اعمال یک فشار نقطه ای خارجی کاهش می یابد.(البته پراکندگی داده های آزمایشگاهی در این نوع تست ها یک مسئله است).
عمر خستگی لوله ی تحت فشار U-PVC با ژلاسیون خوب کاهش قابل توجهی با اعمال یک بار فشاری نسبتا کم دارد. هم فرکانس و هم دامنه ی سیکل فشار آب داخلی بر روی خستگی لوله موثر است.

4-2 مجموعه آزمون های شرکت ماهران ساحل جنوب تحت استاندارد 9119
خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب شهرستان بندر ماهشهر در بخش لوله های U-PVC، لوله های با اندازه های مختلفی را شامل می شود. این اندازه ها140، 63،90،110،125 میلی متر می باشد که با توجه به بهینه بودن شرایط سایز 110 میلی متر در خط تولید، آزمایشات مربوط به این سایز را دنبال می کنیم. البته در کنار سایز 110 میلی متر برخی از سایز ها نظیر سایز 160 میلی متر را نیز می توان تحلیل کرد. مصداق این موضوع در بخش قبلی به چشم می خورد. در ادامه می توان نتایج را به سایزهای دیگر تعمیم داد.
این شرکت با داشتن مجوز استاندارد 9119 لوله، گزارش نهایی آزمون تاییدی را از شرکت پیشگام پلاست اهواز درخواست دارد که عضو استاندارد ملی است.شرکت های زیر دست استان خوزستان بایستی با تایید شرکت پیشگام پلاست اهواز امورات خود را انجام دهند.
در این قسمت برخی از گزارشات را با طبقه بندی زمانی خط تولید ارائه خواهیم داد. تاریخ نمونه برداری برای چهار نمونه لوله با سایز 110 میلی متر در نظر گرفته شده است که با توجه به جدول گزارش نتایج آزمون، هر یک تحلیل و با هم مقایسه می شوند.

تاریخ های نمونه برداری : لوله ی سایز 110 میلی متر با فرمولاسیون یکسان
نمونه ی اول: 5/11/92
نمونه ی دوم: 31/1/93
نمونه ی سوم: 9/2/93
نمونه ی چهارم: 25/4/93

ردیف

شرح آزمون

حد استاندارد

نتیجه آزمون
نوع نقص

بحرانی
عمده
جزئی
1
وضعیت ظاهری
بند 6- 1 استاندارد
مطابقت دارد

*

2
رنگ
بند 6-2 استاندارد
مطابقت دارد

*

3
ابعاد
3-1
قطر متوسط خارجی
3/110- 110 میلی متر
110 میلی متر

*

3-2
ضخامت دیواره در هر نقطه
حداقل 2/3 میلی متر
89/2 میلی متر

*

3-3
ضخامت متوسط دیواره
حداکثر 8/3 میلی متر
21/3 میلی متر

*

3-4
قطر متوسط داخلی
6/110- 2/110 میلیمتر
——

*

3-5
دو پهنی
——-
——

*

4
مقاومت در برابر ضربه(روش گردش ساعت)
استاندارد شماره 11438 ایران( مقاوم باشد)
مطابقت ندارد

*

5
دمای نرمی ویکات
حداقل 79 درجه سانتی گراد(استاندارد 2414)
4/87 درجه

*

6-1
آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت (تغییرات ابعادی)
حداکثر 5 درصد باشد (استاندارد 7671 ایران)
1/6 درصد

*

6-2
آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت ( تغییرات ظاهری)
بدون حباب یا ترک باشد(استاندارد 7671)
مطابقت ندارد.

*

7
مقاومت در برابر دی کلرومتان در دمای مشخص
استاندارد 10609 ایران (متلاشی و تخریب نشود)
مطابقت ندارد

*

8
آزمون سفتی حلقوی برای حوزه کاربرد D
4
——-

*

9
نشانه گذاری
بند 2-15 استاندارد
مطابقت دارد

*

جمع بندی نمونه اول :
نمونه مورد آزمون در بند های 3-2 و4 و6-1 و6-2 و7 مطابق با استاندارد 9119 نمی باشد.

توضیحات:
1- نتایج فقط برای نمونه مورخ 5/11/92 صادق می باشد.
2- شایان ذکر است نمونه دریافتی شامل قسمت مادگی لوله نمی شد لذا اندازه گیری ابعاد آن قسمت ودرج آنها مقدور نبود.
3- در آزمون مقاومت در ضربه، نمونه در ضربه سوم شکست.
4- نمونه در تست دی کلرو متان پوسته پوسته و تخریب شد.
5- روی نمونه در بند 6-2 حباب های زیادی دیده شد.

قابل ذکر است شرکت پیشگام پلاست اهواز،گزارش نتیجه نمونه اول را با کد مدرک 01- 70605 ppc-F و جزئیات ذیل، ارائه دادند.

کد نمونه : 27-92
مقدار نمونه: 1 شاخه 100 سانتی متری
شماره ردیابی: 139/92/ م س
متقاضی : شرکت ماهران ساحل جنوب
شماره پلمب : …….
شماره یا سری ساخت: 5/11/92
شماره نامه دریافتی:139/92/م.س
تولید کننده: شرکت ماهران ساحل
تاریخ نمونه برداری: 5/11/92
تاریخ نامه دریافتی:21/11/92
نام تجاری: تکاوران لوله
تاریخ دریافت نمونه: 6/11/92
محل نمونه برداری: خط تولید کارخانه
نام ونوع فرآورده: لوله فاضلابی2/3*110BD
تاریخ صدرو نتیجه: 26/11/92

ردیف

شرح آزمون

حد استاندارد

نتیجه آزمون
نوع نقص

بحرانی
عمده
جزئی
1
وضعیت ظاهری
بند 6- 1 استاندارد
مطابقت دارد

*

2
رنگ
بند 6-2 استاندارد
مطابقت دارد

*

3
ابعاد
3-1
قطر متوسط خارجی
3/110- 110 میلی متر
05/110 میلی متر

*

3-2
ضخامت دیواره در هر نقطه
حداقل 2/3 میلی متر
2/3 میلی متر

*

3-3
ضخامت متوسط دیواره
حداکثر 8/3 میلی متر
22/3 میلی متر

*

3-4
قطر متوسط داخلی
6/110- 2/110 میلیمتر
——

*

3-5
دو پهنی
——-
——

*

4
مقاومت در برابر ضربه(روش گردش ساعت)
استاندارد شماره 11438 ایران( مقاوم باشد)
مطابقت دارد

*

5
دمای نرمی ویکات
حداقل 79 درجه سانتی گراد(استاندارد 2414)
8/87 درجه

*

6-1
آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت (تغییرات ابعادی)
حداکثر 5 درصد باشد (استاندارد 7671 ایران)
46/1 درصد

*

6-2
آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت ( تغییرات ظاهری)
بدون حباب یا ترک باشد(استاندارد 7671)
مطابقت دارد.

*

7
مقاومت در برابر دی کلرومتان در دمای مشخص
استاندارد 10609 ایران (متلاشی و تخریب نشود)
مطابقت دارد

*

8
آزمون سفتی حلقوی برای حوزه کاربرد D
4
مطابقت دارد

*

9
نشانه گذاری
بند 2-15 استاندارد
مطابقت دارد

*

جمع بندی نمونه دوم :
نمونه مورد آزمون با استاندارد 9119 مغایرت ندارد.

توضیحات:
1- نتایج فقط برای نمونه های دریافتی مورخ 1/2/93 صادق است.
2- شایان ذکر است نمونه دریافتی شامل قسمت مادگی لوله نمی شد لذا اندازه گیری ابعاد آن قسمت و درج انها مقدور نبود.
3- روی نمونه در بند 8 عدد SN درج نشده است.

قابل ذکر است شرکت پیشگام پلاست اهواز،گزارش نتیجه نمونه دوم را با کد مدرک 05- 70605 ppc-F و جزئیات ذیل، ارائه دادند.

جدول 4-4: مشخصات فرم گزارش نمونه دوم

نام ونوع فرآورده: لوله فاضلابی2/3*110BD
درخواست کننده : ماهران ساحل جنوب
نام تجاری: تکاوران لوله
شماره و تارخ درخواست: 107/93 م س -1/2/93
نام شرکت : ماهران ساحل جنوب
محل نمونه برداری : خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب
صاحب کالا / کوتاژ : ندارد
نوع استاندارد: اجباری
تاریخ تولید / سری ساخت : 31/1/93
تاریخ نمونه برداری: 31/1/93
کد نمونه : 32-93
تاریخ دریافت نمونه : 1/2/93
نام آزمایشگاه : پیشگام پلاست اهواز
تاریخ صدور نتیجه : 3/2/93
استاندارد مرجع : ملی 9119
هزینه آزمون : 1272000 ریال با احتساب ارزش افزوده

ردیف

شرح آزمون

حد استاندارد

نتیجه آزمون
نوع نقص

بحرانی
عمده
جزئی
1
وضعیت ظاهری
بند 6- 1 استاندارد
مطابقت دارد

*

2
رنگ
بند 6-2 استاندارد
مطابقت دارد

*

3
ابعاد
3-1
قطر متوسط خارجی
3/110- 110 میلی متر
05/110 میلی متر

*

3-2
ضخامت دیواره در هر نقطه
حداقل 2/3 میلی متر
12/3 میلی متر

*

3-3
ضخامت متوسط دیواره
حداکثر 8/3 میلی متر
31/3 میلی متر

*

3-4
قطر متوسط داخلی
6/110- 2/110 میلیمتر
1/110

*

3-5
دو پهنی
——-
——

*

4
مقاومت در برابر ضربه(روش گردش ساعت)
استاندارد شماره 11438 ایران( مقاوم باشد)
مطابقت دارد

*

5
دمای نرمی ویکات
حداقل 79 درجه سانتی گراد(استاندارد 2414)
4/86 درجه

*

6-1
آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت (تغییرات ابعادی)
حداکثر 5 درصد باشد (استاندارد 7671 ایران)
1 درصد

*

6-2
آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت ( تغییرات ظاهری)
بدون حباب یا ترک باشد(استاندارد 7671)
مطابقت دارد.

*

7
مقاومت در برابر دی کلرومتان در دمای مشخص
استاندارد 10609 ایران (متلاشی و تخریب نشود)
مطابقت ندارد

*

8
آزمون سفتی حلقوی برای حوزه کاربرد D
4
مطابقت دارد

*

9
نشانه گذاری
بند 2-15 استاندارد
مطابقت دارد

*

جمع بندی نمونه سوم:
نمونه مورد آزمون در بند های3-2 و 3-4 و 7 با استاندارد 9119 مغایرت دارد.
توضیحات:
1- نتایج فقط برای نمونه های دریافتی مورخ 10/2/93 صادق است.
2- روی نمونه در بند 7 پوسته پوسته شد.
قابل ذکر است شرکت پیشگام پلاست اهواز،گزارش نمونه سوم را با کد مدرک 05- 70605 ppc-F و جزئیات ذیل، ارائه دادند.

جدول 4- 6 : مشخصات فرم گزارش نمونه سوم

نام ونوع فرآورده: لوله فاضلابی2/3*110BD
درخواست کننده : ماهران ساحل جنوب
نام تجاری: تکاوران لوله
شماره و تارخ درخواست: 115/93 م س – 9/2/93
نام شرکت : ماهران ساحل جنوب
محل نمونه برداری : خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب
صاحب کالا / کوتاژ : ندارد
نوع استاندارد: اجباری
تاریخ تولید / سری ساخت : 9/2/93
تاریخ نمونه برداری: 9/2/93
کد نمونه : 33-93
تاریخ دریافت نمونه :10/2/93
نام آزمایشگاه : پیشگام پلاست اهواز
تاریخ صدور نتیجه : 14/2/93
استاندارد مرجع : ملی 9119
هزینه آزمون : 1272000 ریال با احتساب ارزش افزوده

ردیف

شرح آزمون

حد استاندارد

نتیجه آزمون
نوع نقص

بحرانی
عمده
جزئی
1
وضعیت ظاهری
بند 6- 1 استاندارد
مطابقت دارد

*

2
رنگ
بند 6-2 استاندارد
مطابقت دارد

*

3
ابعاد
3-1
قطر متوسط خارجی
3/110- 110 میلی متر
9/109 میلی متر

*

3-2
ضخامت دیواره در هر نقطه
حداقل 2/3 میلی متر
01/3 میلی متر

*

3-3
ضخامت متوسط دیواره
حداکثر 8/3 میلی متر
——–

*

3-4
قطر متوسط داخلی
6/110- 2/110 میلیمتر
——–

*

3-5
دو پهنی
64/2>
96/0

*

4
مقاومت در برابر ضربه(روش گردش ساعت)
استاندارد شماره 11438 ایران( مقاوم باشد)
مطابقت ندارد

*

5
دمای نرمی ویکات
حداقل 79 درجه سانتی گراد(استاندارد 2414)
4/88 درجه

*

6-1
آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت (تغییرات ابعادی)
حداکثر 5 درصد باشد (استاندارد 7671 ایران)
4/3 درصد

*

6-2
آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت ( تغییرات ظاهری)
بدون حباب یا ترک باشد(استاندارد 7671)
مطابقت دارد.

*

7
مقاومت در برابر دی کلرومتان در دمای مشخص
استاندارد 10609 ایران (متلاشی و تخریب نشود)
مطابقت ندارد

*

8
آزمون سفتی حلقوی برای حوزه کاربرد D
4
مطابقت دارد

*

9
نشانه گذاری
بند 2- 15 استاندارد
———

*

جمع بندی نمونه چهارم :
نمونه مورد آزمون در بند های 3-1و3-2 و4 و7 مطابق با استاندارد 9119 نمی باشد.
توضیحات:
1- نتایج فقط برای نمونه مورخ 25/04/93 صادق می باشد.
2- نمونه دریافتی فاقد نشانه گذاری بود، در نتیجه اظهار نظر در مورد بند 9 مقدور نمی باشد.
3- در آزمون مقاومت در ضربه، نمونه در ضربه اول شکست.
4- نمونه در تست دی کلرو متان پوسته پوسته و تخریب شد.
5- نمونه با حضور مسئول کنترل کیفیت شرکت ماهران ساحل جنوب،جناب مهندس کمایی،انجام شد.
قابل ذکر است شرکت پیشگام پلاست اهواز،گزارش نمونه چهارم را با کد مدرک 05- 70605 ppc-F و جزئیات ذیل، ارائه دادند.

جدول 4- 8 : مشخصات فرم گزارش نمونه چهارم

نام ونوع فرآورده: لوله فاضلابی2/3*110BD
درخواست کننده : ماهران ساحل جنوب
نام تجاری: تکاوران لوله
شماره و تارخ درخواست: 123/93 م س – 23/04/93
نام شرکت : ماهران ساحل جنوب
محل نمونه برداری : خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب
صاحب کالا / کوتاژ : ندارد
نوع استاندارد: اجباری
تاریخ تولید / سری ساخت : ——-
تاریخ نمونه برداری: 24/04/93
کد نمونه : 58-93
تاریخ دریافت نمونه :25/04/93
نام آزمایشگاه : پیشگام پلاست اهواز
تاریخ صدور نتیجه : 25/04/93
استاندارد مرجع : ملی 9119
هزینه آزمون : 1292000 ریال با احتساب ارزش افزوده

4-2-1 نقش فرمولاسیون[14]
امروزه جهت تولید لوله از سوسپانسیون پی وی سی و گاهی نیز خمیر پی وی سی و جهت ساخت لوله های مارپیچ از E-PVC استفاده می شود. بمنظور حفظ کیفیت تولیدات و پیشگیری از هر گونه نواقص می بایست به خصوصیات و ویژگیهای مواد خام پی وی سی توجه خاص مبذول گردد.
در ساخت لوله می بایست ارزش K بین 60 تا 70 باشد نظر به اینکه بین ارزش K و مقاومت رابطه ای مستقیم وجود دارد، لذا در لوله های فشار قوی ارزش K را معادل 68 یا بیشتر در نظر می گیرند. در لوله های باریک و بمنظور استفاده بعنوان عایق الکتریکی از پی وی سی نوع S یا M با ارزش K معادل 60 تا 65 و در بسیاری موارد از مخلوطی از پی وی سی نوع E با ارزش K مساوی 70 و به نسبت 80 :20 تا 50:50 استفاده می شود. دانسیته ظاهری عامل عمده ای در پی وی سی محسوب می شود. در تولید لوله پی وی سی جهت فاضلاب، فشار قوی و غیره از پی وی سی نوع S با دانسیته ظاهری52/0 تا 60/0 گرم بر میلی لیتر استفاده می گردد. برخی از مقام کننده های بر پایه استآرات و سولفات سرب در آلمان و سایر کشورهای اروپایی، باستثنای آمریکا، در صنایع لوله سازی از اهمیت خاصی برخوردار هستند. علت این برتری در کاربرد بهتر و آسان، همچنین تهیه و اقتصادی بودن این نوع مقاوم کننده ها است. در برخی از مقاوم کننده های بر پایه سرب، بمنظور کاهش درجه آلودگی، تغییراتی انجام گرفته و امروزه بصورت مخلوطی از استئارات سرب و روان کننده وجو دارد.
فرموبندی مورد اشاره توسط جی.ای بریدسون در کتاب کاربرد PVC در صنعت عبارت است از:

پلیمر تعلیقی ( iso.NO.85.100 ) 100
سرب سولفات سه بازی 6
سرب استئارات 1
گلیسیریل مونو استئارات 4/0
کمک فرآیند آریل 2

حال فرمولاسیون به کار رفته در خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب شهرستان بندر ماهشهر مربوط به سایز 110 میلی متر :

پلیمر سوسپانسیونی 60
کلسیم کربنات 40
پایدار کننده 600/2
دی اکسید تیتانیم 500/1
واکس پلی اتیلن واسید استئاریک 100گرم
دی اکتیل فتالات بسته به شرایط

4-2-1-1 میزان پلیمر بکار گرفته :
با نگاهی ابتدایی به دو فرمولاسیون، تفاوتی عظیم در استفاده از پلیمر را می بینیم که نقش موثری در کیفیت محصول دارد. با دقت در جداول نتایج 3 نمونه (به جز نمونه 2) به مردود شدن نمونه در تست مقاومت دی کلرو متان پی می بریم که موضوع مورد اشاره تاثیر بسزایی در این ضعف دارد. چرا که وجود زنجیره های پلیمری با استخلاف کلر در قالب مناسب بودن حجمه پلیمر، می تواند بر مقاومت آمیزه اثر افزایشی داشته باشد. علاوه بر آن دقت داشته باشیم که استاندارد 9119 اشاره به استفاده 80 درصدی پلیمر را دارد.

4-2-1-2 جزئیات روان کننده ها [13]
در PVC نرم، کار اصلی یک روان کننده ممانعت از چسبیدن آمیزه به دستگاه های فرآیند است. با انتخاب ماده ای با سازگاری محدود این عمل انجام می شود. این ماده طی فرآیند عرق کرده و در بین توده آمیزه و سطوح فلزی دستگاه های فرآیند یک فیلم بوجود می آورد. وقتی به این منظور استفاده شود به افزودنی نام روان کننده خارجی اطلاق می شود. در انگلیس، معمول ترین ماده مصرفی در محصولات غیر شفاف کلسیم استئارات بوده و در آمیزه شفاف استئاریک اسید است. در ایالات متحده از سرب استئارات نرمال که طی فرآیند ذوب و مانند واکس روان می شود به طور معمول استفاده می شود. از سرب استئارات دو بازی که ذوب نشده ولی مثل گرافیت روان و باعث اصلاح خواص جریان می شود نیز استفاده می گردد.
انتخاب میزان مصرف روان کننده خارجی باید به دقت صورت گیرد. اگر خیلی کم استفاده شود مسائل چسبیدن اتفاق می افتد، اگر زیاد استفاده شود آمیزه تیره و چرب می شود و چاپ و جوش پذیری گرمایی مشکل و ژل شدن و ذوب شدن آمیزه آهسته انجام خواهد شد. علاوه بر این لغزندگی خیلی زیاد آمیزه از دیواره دستگاه ها مانع از اعمال نیروهای برشی لازم برای دسترسی به یک جریان یکنواخت و آرام خواهد شد. در یک اکسترودر از روان کننده برای کنترل ژل شدن مخلوط پودر استفاده می شود. اگر این پدیده خیلی زود اتفاق افتد، به دلیل بی موقع بودن ، قبل از آنکه ماده از سر قالب خارج شود مقداری تخریب اتفاق
خواهد افتاد. از طرف دیگر بایستی برای ژل شدن و یکنواخت شدن مناسب زمان کافی قبل از رسیدن ماده به سر قالب فراهم باشد. مشکل دیگری که از روان کننده ها ( و آن دسته از پایدارکننده هایی که به عنوان روان کننده هم عمل می کنند) ناشی می شود این است که به علت ناسازگاری کم آنها روی قالب اکستروژن رسوب می کنند و با خود مقداری از ذرات رنگدانه، پرکن و افزودنی های دیگر را هم حمل می کنند. به این پدیده که اغلب در سرعت های برشی بالا شدیدتر می شود صفحه برداری اطلاق می شود.
در PVC سخت، معمول آن است که حداقل از یک روان کننده دیگر هم استفاده شود. این مواد در اصل برای اصلاح جریان مذاب به کار گرفته می شوند یعنی گرانروی ظاهری مذاب را کاهش می دهند. این مواد که به عنوان روان کننده داخلی خوانده می شوند از سازگاری معقولی با پلیمر برخوردارند و از جهت رفتارشان در دماهای فرآیند بیشتر شبیه نرم سازها عمل می کنند هر چند این اثر در دمای اتاق صرفنظر کردنی است. این مواد سبب تاخیر در ژل شدن نشده و باعث تیرگی و چرب شدن نمونه می شوند. باید توجه داشت که گر چه دسته بندی روان کننده ها به دو نوع داخلی و خارجی واضح است ولی در واقع وضعیت پیچیده تر بوده و برخی مواد کم و بیش هر دو عمل را انجام می دهند. از بین موادی که معمولا تحت عنوان روان کننده داخلی دسته بندی شده اند می توان مشتقات واکس، خصوصا واکس مونتان، گلیسریل استر ها به ویژه مونو استئارات استرهای بلند زنجیر مثل ستیل پالتیتات را نام برد.
برای آمیزه های اکستروژن PVC سخت تاکید شده که بهترین نتایج موقعی حاصل می گردد که روان کننده یا مخلوط روان کننده ها در محدوده 100 تا 120 درجه سانتی گراد ذوب شوند چون به این ترتیب معمولا فیلمی با گرانروی مناسب و در دمای فرآیند که حدود 165 درجه سانتی گراد می باشد بدست می آید.
حال با توجه به اینکه درخط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب از دو روان کننده خارجی یعنی استئاریک اسید و واکس پلی اتیلن استفاده می کنند، ماهیت اثر بخشی روان کننده داخلی بسیار کم رنگ جلوه گر است. با این اوصاف هر گاه دیده شود که سازگاری خوبی در آمیزه نداریم، ناشی از نبود روان کننده داخلی است. یا به بیان دیگر پایین نبودن ویسکوزیته آمیزه دلیل بر نداشتن روان کننده داخلی است که بر کیفیت محصول نیز تاثیر گذار است.
( پس از این اتفاق شرکت از روان کننده داخلی به نام استئارات کلسیم استفاده کرد).
دیده شده است که روان کننده های درونی در اصل ترکیبات سبک افزایش دهنده جریان هستند که بر خلاف نرمسازها تاثیر کمی بر پلیمر محصول شده به جای می گذارند. لذا استفاده دی اکتیل فتالات در خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب به مقدار بسیار کم ، به جهت برطرف کردن سختی بیش از اندازه لوله است که باعث می شود از حالت ترد بودن خارج گردد. این واقعیت به پژوهش در مورد دیگر مواد منجر شده که کاملا متفاوت از مواد شیمیایی تجاری شبه روان کننده می باشند ولی به طریق مشابه عمل کرده و شاید برخی اثرهای مطلوب دیگر هم بر پلیمر به جای گذارند. نتیجه این پژوهش تعدادی روان ساز پلیمری به ویژه برای PVC بود. این مواد عموما از پارامتر انحلال پذیری مشابه با پلیمر پایه برخوردارند ولی در دمای فرآیند از گرانروی به مراتب کمتری برخوردار می باشد، گر چه ضرورتی بر نرمتر بودن در دمای اتاق نیست. با این حال در مواردی افزودنیها تا حدی لاستیکی اند در حالی که در موارد دیگر و موقع استفاده از رزین فنولی در لاستیک های طبیعی و سنتزی، شبکه ای شدن روان ساز در طول قالبگیری به افزایش سختی منجر می شود. روان سازهای پلیمری بیش از هر پلیمری برای آمیزه های سخت و اغلب شفاف PVC توسعه داده شده اند که از این میان می توان به برخی همبسپارهای اتیلن – وینیل استات، همبسپارهای استیرن – آکریلونیتریل، همبسپارهای استیرن – متیل کریلات و پلی اتیلن های کلردار شده اشاره کرد. جالب اینکه پلیمرهای دیگر در این گروه و گروه های وابسته که از سازگاری نسبتا کمتری با PVC برخوردارند اغلب به عنوان اصلاح کننده های ضربه یعنی به منظور افزایش استحکام ضربه ای در آمیزه های PVC استفاده می شوند.
میزان استفاده شرکت ماهران ساحل جنوب از روان کننده های خارجی خود ( استئارک اسید و واکس پلی اتیلن 100گرم) سوالی را در ذهن ایجاد می کند. چرا که جی. ای بریدسون اشاره به استفاده حداکثر 1 درصدی یا کمتر را دارد. چون این مواد به دلیل ماهیتشان از توده پلیمری در طی فرآیند بیرون می آیند، مشکلاتی از آنها خصوصا وقتی بیش از مقدار مصرف شوند پیش می آید. برای مثال ممکن است مقادیر ناچیزی از افزودنی های دیگر مثل رنگها که سبب آلودگی، رنگی کردن یا رنگ زدن دستگاه های فرآیند می شوند وجود داشته باشد که طبعا باعث آلودگی پیمانه های بعدی مواد فرآیند شده خواهد شد. این مواد در خصوص شرایط برش زیاد و یا فشار زیاد در سر یک اکستروژن بسیار متداول است. وجود این روان کننده ها همچنین برشفافیت و تیرگی و قابلیت چاپ و یا مهرزدن گرمایی موثر است.
انتخاب روان کننده برای یک آمیزه و فرآیند ویژه کاملا بحرانی است اما فراتر از این که چنین موادی در حالت عادی در دمای فرآیند سیال اند و بایستی پارامتر انحلال پذیری آنها دست کم به اندازه 1/2Mpa3 با پلیمر متفاوت باشد و به طور عادی انتخاب بر اساس سعی و خطای تجربی انجام می شود.

4-2-1-3 جزئیات پایدارکننده [13]
واقعیت مشاهده شده این است که گرم کردن PVC در دماهای بالاتر از 70 درجه سانتی گراد اثراتی سوء بر خواص پلیمر به جای می گذارد. در دماهای عملی فرآیند (150 تا200 درجه سانتی گراد) طی عملیات استاندارد، فرآیند تخریب به حدی انجام می شود که محصول بلا استفاده می گردد. ولی دیده شده است وارد کردن برخی مواد موسوم به پایدار کننده ها سبب بازدارندگی یا اعتدال واکنش تخریب می شود، به طوری که مواد فرایند شده مفیدی می توان بدست آورد.
در ارتباط با مکانیسم تخریب PVC ، اول آنکه هیدروکلرزدایی در ابتدای فرآیند تخریب اتفاق می افتد. توسط طیف سنجی زیر قرمز مشاهده شده است با خارج شدن هیدروژن کلرید، ساختارهای پلی ان تشکیل می شود. مطلب دوم این است که اکسیژن بر روی واکنش موثر است. عقیده بر آن است که اکسیژن سبب واکنشهای پاره شدن و شبکه ای شدن می شود و این در حالی است که تسریع تشکیل رنگ بر اثر حضور اکسیژن نیز مشاهده شده است.
اولین نمود فیزیکی تخریب که به شکل وسیعی استفاده می شود تغییر در رنگ PVC است که در خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب به تکرار دیده شده است و نمود بسیار بدی در محصولات دارد. البته این نقص در 4 نمونه مورد اشاره صورت نگرفته ولی بارها با این پدیده مواجه شدیم که منجر به ضایعات فراوان روزانه می شد. ابتدا آبگون و با گرم شدن، رنگ آن به ترتیب زرد کمرنگ، نارنجی، قهوه ای و سیاه می شود. تخریب بیشتر سبب وقوع تغییرات سوء در خواص مکانیکی و الکتریکی می شود. با وجود این در اغلب کارهای تجاری(( نقطه آخر)) تشکیل رنگ است. در برخی کاربردها مقداری تغییر رنگ قابل قبول است ولی در موارد دیگر، تغییر رنگ حتی در مقادیر کم هم مجاز نیست. به این ترتیب در عمل تغییرات رنگ موقع گرم کردن معیار ساده و سهل الحصولی از تخریب فراهم می آورد.
برخی پایدارکننده ها باعث افزایش سرعت هیدروکلرزدایی و برخی سبب کاهش آن می شود. در مورد برخی پایدار کننده ها توسعه رنگ کند و مداوم و در برخی دیگر تشکیل رنگ های تند به شکل کاملا ناگهانی بعد از یک زمان طولانی القاء انجام می گیرد. برخی پایدارکننده ها سینیرژستیک هستند، یعنی x قسمت از یک پایدار کننده با y قسمت از پایدارکننده دوم به مراتب موثرتر از x+y قسمت از هر پایدارکننده عمل می کند. اثر برخی پایدار کننده ها در حضور اکسیژن بیشتر و برخی کمتر می شود. برخی سیستمها در نوعی از پلیمر PVC بسیار موثر ولی در دیگری حالت متوسط دارند. حضور افزودنیهای دیگر مثل نرمسازها و پرکنها نیز قویا بر بازدهی یک پایدارکننده موثر است. برای مثال افزودنی های کلردار و فسفاتها غالبا سبب کاهش پایداری یک آمیزه می شوند.
از جمله پایدارکننده هایی که در خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب استفاده می شود،کمپلکس بر پایه روی – کلسیم وسرب فسفیت دو بازی است که به میزان 600/2 گرم در فرمولاسیون بکارمی رود. در صورتیکه توصیه استاندارد برای سرب فسفیت دو بازی 1 تا 2 قسمت از 100 قسمت و برای کمپلکس روی -کلسیم 2 تا 3 از 100 قسمت می باشد. قابل ذکر است با وجود استفاده شرکت ماهران ساحل جنوب از پایدارکننده با منشاء سرب در مصارف لوله های فاضلاب، جهت لوله های با مصارف آشامیدنی به هیچ عنوان توصیه نمی شود.
با وجود آنکه ترکیبات سرب مهمترین گروه پایدارکننده برای PVC بوده و هنوز هم هستند، اهمیت صابون ها یا نمک های فلزی به تدریج بالا رفته و اکنون در مقیاس وسیعی مورد مصرف اند. زمانی طیف وسیعی از استئارتها، ریسین اولئاتها، پالمیتاتها و اکتواتهای فلزی به عنوان پایدارکننده های احتمالی پیشنهاد شد و بازدهی بسیاری از آنها مورد آزمون قرار گرفت. امروزه تنها ترکیبات کادمیم، باریم، کلسیم و روی به عنوان پایدارکننده های PVC برترند.
استفاده از فناتهای کادمیم – باریم مایع به میزان قابل ملاحظه ای مشکل صفحه برداری را حل نموده و این در حالی است که افزودن مقادیر ناچیزی از یک نمک روی به اصلاح رنگ کمک می نماید.
بدین ترتیب انتخاب یک پایدارکننده هنوز هم یک فرآیند تجربی با قاعده است. عوامل زیر مهمترین مواردی هستند که باید در نظر گرفته شوند:
1- نوع پلیمر مصرفی
2- طبیعت دیگر مواد موجود
3- قیمت پایدارکننده لازم برای آنکه پایداری کافی جهت فرآیند و طول عمر مورد انتظار برای آمیزه حاصل شود.
4- شفافیت مورد نیاز آمیزه
5- سمیت
6- اثر بر روی روان کنندگی، چاپ و جوش پذیری گرمایی و صفحه برداری

از بین نتایج 4 نمونه، نمونه اول در تست پایداری ابعادی موفق نبوده است. که نقش پایدارکننده در این موضوع به چشم می خورد. برگشت طولی لوله تحت اثر حرارت 1/6 درصد بوده و همچنین تغییرات ظاهری لوله تحت اثر حرارت با حباب و ترک دیده شده است. با این اوصاف پایدارکننده، پایداری حرارتی مد نظر را به آمیزه نداده است که این نقص رخ داده است. پس یکی از دلایل در رخ دادن این نقص مطرح شد ولی عوامل دیگری در نقایص مطرح شده دخیل می باشند که با توجه به تحلیل های طبقه بندی بعدا به آنها نیز اشاره می شود.

4-2-1-4 جزئیات پرکننده ها[13]
از پرکننده ها عموما در آمیزه های مات PVC به منظور کاهش قیمت استفاده می شود. در ارزیابی مسائل اقتصادی یک پرکن در نظر گرفتن حجم پرکنی که می توان به آمیزه افزود قبل از آنکه خواص فرآورش و کار پایین تر از حد مجاز قرار گیرد مهم است. مثلا در مواردی اقتصادیتر آن است که از پرکن با قیمت حجمی بالاتر استفاده شود چون مقدار بیشتری از آن را می توان مورد مصرف قرار داد. ارزیابی مسائل اقتصادی یک پرکن بر اساس قیمت واحد وزن ارزش چندانی ندارد.
برای عایق الکتریکی، عموما از خاک چینی استفاده می شود و این در حالی است که از کلسیم کربنات های مختلف ( گچ، سنگ آهک آسیا شده، کلسیم کربنات ترسیبی و کلسیم کربنات پوشش داده شده)، برای مصارف عمومی استفاده می شود، همچنین گاهی از تالک، منیزیم کربنات سبک، باریت (باریم سولفات)، سیلیکاها و سیلیکاتها هم استفاده می شود. لذا پرکننده مورد استفاده در خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب کلسیم کربنات می باشد که به میزان 40 درصد استفاده می شود. این میزان در مقایسه با استاندارد حدود 20 درصد بیشتر است و از طرفی ضررهایی را به دنبال خواهد داشت . یکی از این ضررها این می باشد که پس از گذشت عمری از محصول، این پرکننده تمایل به جدا شدن داشته و با این اتفاق، نقص بزرگی در محصول ایجاد می کند. جدا شدن پرکننده از محصول در قالب حفره ها و ریز ترک ها و در نهایت ترک ها خود را نشان خواهد داد و عمر محصول کاهش می یابد. از طرفی هر پرکننده ای ظرفیت سازگاری مشخصی با مواد افزودنی دیگر خواهد داشت و اگر از این ظرفیت خارج شود، کیفیت جای خود را به نقایص می دهد. همچنین ، در صورت مازاد بودن پرکننده، مانع از نقش ایفا کردن ایده آل افزودنی های دیگر می شود و این موضوع زمانی حاد می شود که سازگاری پرکننده با پلیمر بیشتر باشد.
لفظ پرکن معمولا به افزودنی های جامد یک پلیمر که خواص فیزیکی (معمولا مکانیکی) آن را اصلاح می کنند اطلاق می شود. پرکنهای ذره ای به دو نوع، پرکنهای خنثی و پرکنهای تقویتی تقسیم می شوند. لفظ پرکن خنثی مسمی هم نیست چرا که بسیاری از خواص با افزودن چنین پرکنی تحت تاثیر قرار می گیرد. پرکن های خنثی معمولا به طور اساسی سبب کاهش هزینه آمیزه می شوند. از میان پرکنهای مصرفی می توان کلسیم کربنات، خاک چینی، تالک و باریم سولفات را نام برد. برای کاربردهای عادی، چنین پرکنهایی باید در هر مایعی که پلیمر در تماس با آن واقع می شود کاملا حل ناپذیر باشند.
تاکید بر این نکته مهم است که برای هر نوع ماده شیمیایی پرکن چند درجه معمولا موجود است. چنین درجاتی از جهات زیر متفاوتند:
1- متوسط اندازه و توزیع اندازه ذرات
2- شکل و تخلخل ذرات
3- طبیعت شیمیایی سطح
4- ناخالصی هایی چون سنگ ریزه و یونهای فلزی

در استفاده از این پرکنها در سیستمهای پلیمر معمولا مشاهده می شود که هر چند اندازه ذره ریزتر باشد، مقادیر خواصی مثل استحکام کششی، مدول و سختی بالاتر خواهد بود. ذرات درشتر سبب می شود آمیزه نسبت به حالتی که فاقد پرکن است استحکام کمتری داشته باشد ولی اگر اندازه ذره به حد کافی ریز باشد ، خواص پیش گفته افزایش می یابد( دست کم با استفاده از مقدار بهینه پرکن) و این پدیده به عنوان تقویت شناخته می شود. شکل ذره نیز موثر است مثلا، ذرات صفحه ای مانند خاک چینی در طول فرآیند جهت گیری نموده و محصولات ناایزوتروپ را به دست می دهند. ذرات دیگر سطح ناهموار فراهم می کنند و به سختی با پلیمر خیس می شوند و این در حالی است که دیگر ذرات متخلخل بوده و با جذب افزودنیهای دیگر آنها را بی تاثیر می سازند.
طبیعت شیمیایی سطح می تواند تاثیر اساسی داشته باشد. پرکنهای معدنی اغلب حاوی گروه های قطبی، برای مثال گروههای هیدروکسیل بر روی سطح بوده که به جای اتصال با پلیمر آلی با آب جاذبه پیدا می کنند. به منظور اصلاح خاصیت خیس کنندگی پلیمرها در مقابل پرکنها و طبعا دسترسی به محصولات بهتر، پرکنهای معدنی اغلب آماده سازی می شوند. برای مثال کلسیم کربنات با استئاریک اسید اماده سازی می شود به طوری که گروه اسیدی خودش را به ذرات پرکننده چسبانده در حالی که زنجیر آلیفاتیک با پلیمر سازگار است.
وجود ناخالصی ها در پرکنهای معدنی می تواند اثرات جدی به جای گذارد. ذرات درشت(سنگ ریزه) منجر به ایجاد نقاط ضعف در پلیمرهای نرم شده که طبعا، ماده پایین تر از تنشهای مورد انتظار از بین می رود.
از یک پرکن تنها در صورتی که چسبندگی خوب با پلیمر برقرار نماید می توان بیشترین بهره را گرفت. خصوصا اینکه سطح مشترک ذره پرکن- پلیمر نباید متحمل تنش شود چرا که در این صورت نقطه ضعف مکانیکی پدید می آید.
یک راه بهبود چسبندگی میان پلیمر و پرکن بهبود درجه خیس شدن پرکن توسط پلیمر است. روشی که سالها مورد استفاده قرار می گرفت، پوشش دادن پرکن با یک افزودنی است که از دو بخش فعال تشکیل شده باشد. یک بخش با پرکن و دیگری با پلیمر سازگار است. در آمیزه شرکت ماهران ساحل جنوب، پوشش دهی بسیار آشنای کلسیم کربنات با استئاریک اسید را داریم.

4-2-2 شرایط اختلاط
فراورش PVC سخت نسبت به نوع نرم بحرانی تر است چون PVC سخت تنها در محدوده دمایی که تجزیه با یک سرعت قابل ملاحظه اتفاق می افتد، فرآیند می گردد. می بایست از هر گونه گرمادهی غیر لازم یا از طریق یک مرحله فرآیند اضافی یا اصطکاک بی موقع مذاب گرانرو، یا تنظیم دستگاه در دمای بسیار بالا و یا خطوط ضعیف جریان که سبب توقف جریان پلیمر در دستگاه های فرآیند می شود اجتناب ورزید. در عین حال آمیزه پلیمری باید طوری طراحی شود که از گرانروی کم مذاب ( با استفاده از پلیمرهایی که از عدد ISO پایین برخوردارند و استفاده از روان کننده های داخلی و کمک فرآیند ها ) و درجه بالایی از پایداری گرمایی نظیر آنچه که در پایدارکننده های جدیدتر ترکیبات آلی قلع دار بدست می آید برخوردار باشد.
اغلب آمیزه های PVC سخت از طریق اختلاط خشک گردها تهیه می شوند. از این طریق نه تنها از گرمادهی غیرضروری در مخلوط کنهای داخلی، نورد و دستگاههای دانه ساز اجتناب می شود بلکه از جهت اقتصادی هم مقرون به صرفه است(شرکت ماهران ساحل جنوب این موضوع را رعایت کرده است).
اما گردهای ریز سبب بروز مشکلاتی از قبیل گردوغبار و آلودگی سیستمهای هیدرولیک کارخانه شکل دهی می شوند مگر آنکه توجه خاص اعمال گردد. مخلوط کنهای با سرعت بالا ترجیح داده می شوند، گرم شدن از طریق اصطکاک سبب می شود تا دمای PVC تا بالاتر از Tg افزایش یابد و بدین ترتیب جذب سریع افزودنی های مایع و نیمه جامد تسهیل می گردد. افزودن پیش از موقع روان کننده سبب تاخیر در انباشت گرما می شود و نقطه افزودن این مواد می تواند بحرانی باشد. با انجام اختلاط، دمای مخلوط افزایش می یابد که از این طریق انباشت ذرات و افزایش در چگالی توده اتفاق می افتد. این مورد سبب افزایش خروجی برای مثال در اکستروژن می شود ولی از پایداری گرمایی آمیزه می کاهد. همان حالتی که برای نمونه 1 در شرکت ماهران ساحل جنوب پیش آمده است. این نمونه در تست پایداری ابعادی در اثر حرارت از خود ضعف نشان داده است.
در حال حاضر اکسترودرهای دوپیچه به علت عمل پمپ کردن مثبت که در مورد PVC گردی خیلی مهم می باشد حاکم بر میدان اکستروژن هستند. (این احتمالا بدان علت است که پمپ کردن موثر دانه ها یا گرد در اکسترودر تک پیچه به چسبندگی پلیمر به سیلندر داغ بستگی دارد که این چسبندگی بیشتر از چسبندگی پلیمر به پیج سردتر است. در مورد PVC، ضریب دمایی چسبندگی نسبت به دیگر پلیمرها به مراتب کمتر است). در برخی موارد، نسبت مطلوب تراکم(حدود1:2) با استفاده از سیلندرهای مخروطی حاصل می شود. قالب باید به گونه ای طراحی شود که هیچ شانسی برای توقف پلیمر وجود نداشته باشد و تمامی مقاطع مسیر جریان تنها خیلی کند با زاویه منتهی به قالب تغییر کند. واضح است کنترل دقیق دما نیز مهم است، به نحوی که در خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب در رنگ نمونه و همچنین تخریب نمونه منجر به ضایعات، نقش داشته است.

همان گونه که قبلا گفته شد انتخاب روان کننده بحرانی است چون نقطه ژل شدن در سیلندر اکسترودر را کنترل می نماید، ژل شدن خیلی زود منجر به کار زائد و گرمای اصطکاکی شده و خیلی دیر انجام شدن آن هم سبب ناقص شدن قطعه می شود.
از آنجا که PVC هنگام گرم شدن، هیدروکلریک اسید خورنده متصاعد می کند در انتخاب فلز دستگاه و استفاده از روکش باید دقت شود یا اینکه فولادهای خاص مورد مصرف قرار گیرد. در اینجا توجه به این نکته لازم است که متوسط گرمای ویژه PVC سخت بین دمای فرآیند و دمای اتاق به مراتب کمتر از پلی اتیلن است و اساسا بی شکل بوده و فاقد گرمای نهان ذوب است. این موضوع سبب می شود تا گرمای به مراتب کمتری موقع تبرید قطعه خارج شود و زمان چرخه خیلی کوتاه باشد.
PVC معمولا به علت مقاومت حرارتی محدود و حساسیت برش نسبتا زیاد به صورت ناخالصی قابل فرم دهی نمی باشد.(باستثنای ورق PVC عایق صوت). متناسب با نوع PVC ، همچنین مواد افزودنی مورد نیاز از جمله مواد پایدارکننده، نرم کننده، پرکننده یا سخت کننده ها، نوع و خصوصیات فرم دهی شدیدا تحت تاثیر قرار می گیرند. شرایط خاص سیالیت مواد مذاب می بایست در هر روش فرم دهی با توجه به فرمولاسیون و PVC مورد مصرف(مانند ارزش K) باشد. نظر به اینکه با افزایش ارزش K، ویسکوزیته نیز افزایش می یابد، لذا در فرآیند تزریق در مقایسه با فرآیند اکسترودر از PVC با ویسکوزیته کمتر استفاده می شود. به لحاظ سهولت کار معمولا عدد K به نحوی انتخاب می گردد که خصوصیات مجاز قطعه آماده فراهم و تامین گردد.
در بکارگیری و فرآیند ذوب معمولا از PVC به صورت آلگومرات (کلوخه)، گرانول(دانه) و پودر استفاده می شود. PVC نرم در درجه اول به صورت کلوخه و در برخی از موارد نیز به شکل دانه استفاده می گردد و در تهیه کامپاوند از PVC سخت ترجیحا پودر PVC بکار می رود. برخی از ویژگی ها مانند دانسیته ظاهری، شکل و نحوه تقسیم دانه ها (ذرات) در کامپاوند حاصل از پودر PVC خام نسبت به گرانول از اهمیت خاصی برخوردار می باشد، زیرا این ویژگی ها در کامپاند از عوامل عمده محسوب می گردند. بنابراین جهت دستیابی به کیفیت مطلوب در استفاده از پودرPVC می بایست ویژگی هایی رعایت گردد. هر گونه انحراف و عدم ویژگی های فوق موجب اختلال در فرآیند تولید می گردد. دانسیته ظاهری و خاصیت ریزش در بکارگیری خمیرPVC در مقایسه با فرآیند ترموپلاستیکی PVC عامل مهم محسوب نمی گردد.
نکته مهمی که در شرکت ماهران ساحل جنوب به چشم خورد، بحث مکش گاز HCL در مرحله اختلاط است. چرا که در صورت عدم خروج گاز، منجر به تخریب می شود. همچنین در قالب گیری PVC با روش مکش گاز، کنترل شده تا عمل تخریب کند شود. پیوند دوگانه حاصل از مجاورت عوامل اکسنده و اکسیژن هوا، باز می شود و سپس سبب شکسته شدن زنجیر می گردد. همین امر، افت خواص را در بر دارد. زنجیر رفته رفته خورده می شود و در نهایت محصول با پارگی مواجه خواهد شد. تغییر رنگ، خود دلیل بر تخریب است. نمونه های بارزی در خط تولید شرکت، دچار تغییر رنگ شده بودند که ناشی از این موضوع می باشد. این تغییر رنگ در خط تولید شرکت، زرد بود.

موضوع دیگری که در بحث اختلاط در شرکت ماهران ساحل جنوب بررسی شد، خشک بودن اختلاط است. با وجود رعایت اختلاط خشک در شرکت و مراحل آن، گاهی اوقات آمیزه ما مرطوب می شود . دلیل این مورد می تواند از شرایط نگهداری مواد (رطوبت محیط خصوصا در روزهای شرجی) در انبار و یا کیفیت پایین مواد باشد. ورود آمیزه مرطوب در قیف خوراک و سپس عبور آن از ماردون ها، به محصول با کیفیت پایین ختم می شود لذا وجود رطوبت در آمیزه، اختلال در خط تولید را در بر خواهد داشت.

4-2-3 نقش دستگاه و تجهیزات جانبی خط تولید

دستگاه ساخت لوله متشکل از قطعات زیر است:
اکسترودر، ابزار اکسترودینگ، کالیبرکننده، سیستم خنک کننده، اره، تجهیزات جمع آوری قطعات بریده شده. متناسب با کاربرد لوله از دستگاه های زیر استفاده می گردد:
دستگاه ضخامت سنج، دستگاه علامت گذاری، دستگاه تولید مفصل (اتصال).
امروزه جهت تولید لوله از پودر PVC سخت فقط از اکسترودر دو پیچه استفاده می شود. به منظور افزایش راندمان تولید، پیچ ها مجهز به محفظه ی گاز زدائی و با طول 21، بسیار مناسب است. جهت جلوگیری از پخش شدن پودر، عمل اختلاط توسط پیمانه (دستگاه دوز) صورت می گیرد. به منظور پیشگیری از ایجاد حرارت بیش از حد، اکسترودر دو پیچه مجهز به سیستم کنترل حرارتی است. راندمان تولید لوله های PVC سخت متناسب با نوع اکسترودر پیچ به شرح زیر است.

140
110
85
70
66
قطر پیچ
750
500
280
160
100
خروج مواد

اکسترودر تک پیچه جهت گرانول PVC سخت بندرت مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا تولیدکنندگان لوله شخصا پودر را مخلوط می نمایند و از این جهت اکسترودر دو پیچه مورد استفاده قرار می گیرد.
تولیدکنندگان لوله اغلب به دلایل اقتصادی از ابزار خاصی که جهت سایزهای معینی می باشد، استفاده می نمایند. فقط با تعویض سنبه و نازل می توان سایر انواع لوله با سایزهای متفاوت را تولید نمود. این امکان وجود دارد که با اینگونه ابزارها، لوله های با قطر 110 تا 355 میلی متر و به ازاء هر قطر سه ضخامت مختلف را تولید نمود.
البته در طراحی اینگونه ابزار نمی توان استانداردهای لازم را رعایت نمود، لذا می بایست تدابیر خاص اخذ گردد. یک طرح جدید، امکان ساخت لوله با ضخامت مورد نظر را بدون نصب نازل ممکن می سازد.
در یک لوله دارای قطر خارجی معین، می توان با تغییر سنبه داخلی به کمک محرکه مکانیکی یا با فشار هیدرولیکی، تغییرات لازم در ضخامت لوله را اعمال نمود. با این روش امکان توقف دستگاه و زمان تعویض قطعات شدیدا کاهش می یابد.
در بین چهار نمونه مورد آزمون، نمونه اول و سوم و چهارم در قسمت ضخامت دیواره در هر نقطه نتیجه نامناسبی را به دنبال داشت. بدین صورت که اندازه نمونه اول 84/2 و نمونه سوم 12/3 و نمونه چهارم 01/3 ثبت شده است. این در صورتی است که استاندارد 9119 لوله، این اندازه را حداقل 2/3 میلیمتر در نظر گرفته است. همچنین در نمونه چهارم، اندازه قطر متوسط خارجی 9/109 میلیمتر است در صورتیکه استاندارد 9119 لوله ، حد قابل قبول را بین 3/110-110 عنوان کرده است. لذا موارد اشاره شده دلایل مهمی در تغییرات ضخامت ها می باشد که به تحلیل آن پرداخته ایم.
کالیبره کردن قسمت خارجی از پیچیدگی خاصی برخوردار است. در آلمان و سایر کشورهای اروپایی، قطر خارجی استاندارد شده است.(مبنای استاندارد 62/8061). برای کالیبره کردن بیشتر از سیستم مخزن خلاء استفاده می شود. این سیستم اغلب در مورد لوله های سایز 630 تا 1000 میلیمتر مورد استفاده قرار می گیرد. در حال حاضر لوله های با سایز بیش از 630 میلیمتر در طرح مخصوص تا 10000 میلیمتر قطر داخلی و ضخامت 20 میلیمتر بیشتر از سیستم کالیبره کننده داخلی استفاده می گردد. سیستم کالیبره کننده مخزن خلاء و مجهز به مخزن آب پاشی در مقایسه با کالیبره کننده داخلی از برتری خاصی به شرح زیر برخوردار است:
بدلیل نوع حرکت در داخل لوله تبادل حرارتی انجام می گیرد. با عملیات خنک کنندگی داخل لوله به کمک مخلوط هوا و آب، خواص مسیر سردکننده کاهش می یابد. مشکل حرکت و انتقال و خطرات جانبی کاهش یافته است. جهت خنک کردن لوله از حمام های مخصوص و سری به طول 2 تا 4 متر استفاده می گردد.
از معایب حمام آب سردکننده عدم دسترسی مناسب به آن است. بین لوله و آب یک لایه گرم ایجاد می شود که انتقال حرارت از لوله به آب را مشکل می سازد. این نقص با ایجاد حرکت و گردش آب خنک کننده برطرف می گردد. در لوله های سایز بزرگ این مشکل همچنان ادامه دارد، لذا به جای حمام آب از آب پاشی استفاده می شود. با نصب یک مدار نازل آب پاشی در حمام و طول لوله، اثر خنک کنندگی افزایش می یابد، زیرا با ایجاد مه حاصل از عملیات آب پاشی از بروز لایه گرم جلوگیری می شود. لوله های سخت PVC پس از طی عملیات کشش و عبور از مسیر خنک کننده می بایست بقدری سرد شوند که جهت تنظیم ضخامت بدنه می بایست به سرعت کشش و تنظیم آن توجه گردد.
در ساخت لوله های فشار قوی خصوصا در قسمت انتهایی و ضخیم لوله و محل مفصل ها، سرعت کشش به طور اتوماتیک و از طریق کلید انتهایی کاهش می یابد و عملیات کالیبره در آن انجام می گیرد.
جهت برش لوله PVC سخت از سایز 63 میلیمتر به بالا از اره سیاره ای استفاده می شود. حد نفوذ اره به داخل لوله برابر ضخامت لوله مورد برش است. در بعضی از اره ها همزمان کج بری نیز انجام می گیرد.
جهت برش لوله های 75 میلیمتر و کوچکتر، اره غوطه وری بکار می رود. سرعت برش اره سیاره ای (حداکثر 6 تا 10 برش در دقیقه) برای برش قطعات کوچک لوله کافی نمی باشد، لذا از اتومات برش استفاده می شود. این دستگاه قادر است قطعات کوچک لوله با سایزهای مختلف را در قطعات کوچکتر تا 150 میلیمتر و به تعداد 30 عدد در دقیقه برش دهد. در پی بازدیدهای متعددی که از شرکت ماهران ساحل جنوب داشتیم، دیده شد در اثر عدم تنظیم سرعت برش و سرعت کشنده و فک های نگهدارنده لوله، شکست و ترک در لوله ایجاد می شد. به نحوی که برخی اوقات تا قبل از برش کامل لوله، کشنده آنرا به جلو هدایت می داد که باعث بروز همین مشکل می شد. همین شکست، محصول را به کلی تبدیل به موارد غیر کاربردی می کند.
در خاتمه قطعات بریده شده جمع آوری و توسط گاری حمل می گردد. کنترل ضخامت امروزه به صورت دستی و پس از اتمام عملیات برش انجام می گیرد. البته نوسانات ضخامت بعدا مشخص می شود، زیرا طول خط تولید حدود 30 تا 40 متر می باشد. لوله ها را معمولا بر مبنای متر بفروش می رسانند.
به منظور جلوگیری از آسیب پذیری لوله در هنگام علامت گذاری می بایست عمق علامت بیش از 1/0 میلیمتر و در لوله های سایز بزرگ بیش از 2/0 میلیمتر نباشد. علامت گذاری صحیح بگونه ای است که کلیه مشخصات روی پیشانی لوله حک شود.
نکته بعدی که در این قسمت می توان اشاره کرد ، نقش صافی ها در کیفیت محصول می باشد. صافی ها که بعد از ماردون و قبل از دای قرار می گیرند، معمولا مذاب را تا مقیاس150-120میکرومتر صاف و تصفیه می کنند اما شواهد موجود نشان می دهد که ذراتی کوچکتر از مقیاس فوق، موجب شروع ایجاد ترک های مویین در تولیدات پلاستیکی می کند. برای چنین مواردی، صافی های بسیار ظریفی در مقیاس 45 میکرومتر بکار می رود که بگونه ای موثر و جالب توجه، کیفیت و عمر مفید محصول را بهبود می بخشد. لذا اگر در تست پایداری ابعادی نمونه ها در اثر حرارت ، ترک هایی دیده می شود این عامل در نوع خود نقش خواهد داشت.

4-2-4 سایر عوامل موثر در ایجاد ضایعات خط تولید

جدول 4-10 به مواردی که در طول بازدید شرکت برخوردیم و از طرفی در تحلیل، کمتر عنوان شده ، اشاره دارد.

جدول 4- 10 : اشاره به برخی از نواقص

ردیف

نقص ایجاد شده

علت

رفع مشکل

1

ابعاد نامناسب
(با علائمی چون غیریکنواختی و بینظمی در ابعاد محصول)
1- اختلاف در حرکت چرخشی اکستروژن
(اختلاف در حرکت جریان مذاب)
1- مقدار روان کننده خارجی(واکس) را افزایش دهید.

2

تخریب
(با علائمی چون بوجود آمدن خطوط سیاه و نقطه در سطح محصول)
1- کمبود تثبیت کننده حرارتی/ روان کننده
2- کمبود روان کننده خارجی
1- مقدار تثبیت کننده حرارتی و روان کننده را افزایش دهید.
2- مقدار روانکننده خارجی را افزایش دهید

3
انحنا
(نشانه خمیدگی محصول)

1- زیادی نرم کننده (پلاستی سایزر)
2- کمبود فیلر
3- زیادی ضایعات
1- مقدار پلاستی سایزر را کم کنید.
2- مقدار فیلر را زیاد کنید.
3- مقدار ضایعات را کم کنید.

4

اُوِر لود (بار اضافی)
(وجود بار اضافی در اثر بالا بودن گرانروی مخلوط که باعث آسیب موتور و جعبه دنده آن میشود)

k-value -1 ی بالای مواد استفاده شده.
2- مقدار روان کننده خارجی(اسید و واکس) کم است.
3- مقدار روان کننده داخلی(استئارات کلسیم) بالاست.
3- مقدار اصلاح کننده ضربه بالاست.

1- تعویض رزین را در نظر بگیرید.
2- مقدارروان کننده خارجی را افزایش دهید.
3- مقدارروان کننده داخلی را کاهش دهید.
4- مقدار اصلاح کننده ضربه را کاهش دهید.

5
جمع شدن مواد دور دای(قالب)
(نشانه اکسید شدن و یا تجزیه شدن افزودنی ها(روان کننده، استابیلایزر، رنگدانه) و چسبیدن آنها به سطح قالب)
1- قابلیت اندک ترکیب افزودنیها با پی وی سی
2- قطبیت بالای افزودنیها

1- نوع و مقدار افزودنیها را تنظیم کنید(افزودنیهای شامل Mg, Ca, Ba باعث تجمع مواد دور قالب میشوند، برخلاف افزودنیهای شاملPb, Cd, Zn که دور قالب تجمع نمی کنند)
2- مقدار کمی استابیلایزر قلع استفاده کنید.

ردیف

نقص ایجاد شده

علت

رفع مشکل

6

شکست مذاب
(به صورت مارپیچ در آمدن که بعلت جریان ذوب متزلزل رخ میدهد.)
1- جریان ذوب نامناسب در قالب

1- مقدار روان کننده خارجی را افزایش دهید.
2- گرید K value ی پایین تر مصرف کنید.

7

چشم ماهی
(به صورت ظاهر شدن شکلی شبیه چشم ماهی در سطح محصول)
1- توانایی پراکندگی پایین هنگام افزودن افزودنیها
2- عدم پراکنش مناسب استابیلایزر و پلاستی سایزر

1- پراکندگی را بوسیله کربنات کلسیم پوششدار ، اصلاح کنید.
2- اگر مقدار پلاستی سایزر زیاد است آنرا در 2-3 مرحله اضافه کنید.
3- زمان افزایش فیلر در میکسر را تنظیم کنید.

8

پوست ماری
(بوجود آمدن برآمدگی ناهموار بصورت عمودی در جهت فرآیند یا شکل پوست ماری در سطح محصول)
1- قابلیت ذوب پایین یا عدم یکنواختی رزین ذوب شده

1- مقدار روان کننده خارجی(واکس) را افزایش دهید.

9
اسپایدرمارک
(با علایمی چون ایجاد خطوط تار عنکبوتی بر روی محصول)
1- فعالیت خارجی مواد کم است.
2- گرانروی ذوب بالاست.

1- مقدار روان کننده خارجی و استابیلایزر را افزایش دهید.
2- دمای فرآیند را افزایش دهید.

10
جمع شدن مواد در قالب
(در طول فرآیند موجب بوجود آمدن خراش و یا سوراخ های ریز سوزنی در سطح محصول میشود)
1- تفکیک پذیری کم مواد

1- از روان کننده خارجی آمیدی با قابلیت تفکیک پذیری خوب و یا روان کننده خارجی پلی اتیلنی استفاده کنید.

11

زبری سطح
(زبری در داخل محصول)
1- گرم شدن بیش از حد و یا فعالیت کم روان کننده.

1- میزان روان کننده خارجی یا استابیلایزر حرارتی را افزایش دهید.

ردیف

نقص ایجاد شده

علت

رفع مشکل

12

ماتی
(کاهش شفافیت و براقی سطح)
1- خراش بدلیل جمع شدن مواد دور قالب.
2- تفاوت شاخص پراکندگی نور به علت وجود درصد بالای فیلر.

1- مقدار افزودنیها را بهینه کنید و مقدار روان کننده خارجی را کاهش دهید.
2- میزان فیلر را کم کنید.

13

از دست دادن سفیدی
(پایین آمدن میزان سفیدی)
1- مقدار کم رنگدانه سفید اکسید تیتانیوم.
2- انتخاب نادرست نوع اکسید تیتانیوم
3- افزودنی بیش از حد عامل سفید کننده فلورسانت.
1- مقدار رنگدانه سفید اکسید تیتانیوم را افزایش دهید.
2- اکسید تیتانیوم نوع R(روتیل) خاصیت سفید کنندگی بیشتری از نوع A(آناتاز) دارد.
3- استفاده از عامل سفیدکننده فلورسانت فقط در مقادیر بسیار کم توصیه میشود.

14

خواص مکانیکی بد
(کاهش استحکام کششی و یا کاهش استحکام ضربه)
1- فزونی روان کننده خارجی.
2- اشکال در نسخه اصلی فرمولاسیون مواد .

1- مقدار روان کننده خارجی را کم کنید.
3- استحکام ضربه ای را با محتوای فیلر تنظیم کنید.

15
حباب
(بوجود آمدن حباب در داخل محصول)
1- پایداری گرمایی ضعیف و فعالیت کم روان کننده

1- مقدار پایدار کننده حرارتی و یا مقدار روان کننده خارجی را افزایش دهید.

16
کوچ(مهاجرت)
(مهاجرت پلاستی سایزر یا رنگدانه
1- استفاده از پی وی سی با K value پایین.
2- استفاده از پلاستی سایزر با وزن مولکولی کم.
1- از پی وی سی با K value بالا استفاده کنید.
2 – از پلاستی سایزر با وزن مولکولی بالا استفاده کنید.

17

سوخت پلیمر روی کانال های پیچ یا روی دیواره قسمت خروجی(ونت)

1- افزایش بیش از حد حرارت یا گسترش حرارت
2- افزایش غلظت اکسیژن در Mixer
1- انتخاب بهینه ژاکت ، توقف گرمایش وقتی که shot down در برنامه کاری باشد، تمییز کاری دوره ای
2- تزریق N2 به افزودنی ها و مواد خوراک قبل از Mixer، آببندی در بخش خروجی یا تزریق N2
4-2-5 تصاویر برخی از نواقص در شرکت ماهران ساحل جنوب ماهشهر
با توجه به ارائه نواقص و تحلیل در مورد آنها، حال جهت درک بهتر نمونه های ضایعات که در خط تولید شرکت با آن مواجه شدیم را نشان می دهیم.

فصل پنجم

نتیجه گیری و پیشنهادها

5-1 نتیجه گیری
در این پژوهش با توجه به دیدگاه و زوایای متعدد در خصوص کاهش ضایعات در خط تولید که مواردی همچون عوامل مربوط به فرمولاسیون، عوامل مربوط به اختلاط و عوامل مربوط به اکسترودر و وسایل جانبی آن نقش داشتند، بررسی شد. اما هر یک از این عوامل خود می توان منشاء شکل گیری یک پژوهش جداگانه باشد که در اینجا عوامل مختصر، البته مهم اشاره شد. در ادامه با توجه به سیر آزمایشات شرکت ماهران ساحل جنوب، با دقت به داده های کسب شده، نمونه دوم، نمونه ی ایده آل عنوان می شود که نتایج بدست آمده از تحلیل آن را می توان به سایزهای دیگر خط تولید تعمیم داد.
دلیل اصلی که باعث می شود لوله بدست آمده در خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب، نتایج بعضا مختلفی از لحاظ پایداری شیمیایی و حرارتی داشته باشد این است که یک فرمولاسیون ثابت اولیه را برای همه حالت ها (سایز مورد نظر) رعایت نمی کنند و بسته به شرایط پیش آمده امکان دارد کمی تغییر دهند.
نکته بسیار مهم دیگری که در نمونه دوم (ایده آل) قابل ذکر است، تاریخ تولید (31/1/93) می باشد که در فصلی است که شهرستان بندر ماهشهر از لحاظ آب و هوایی مشکلی وجود ندارد ولی در فصول دیگر رطوبت بالا (شرجی) یا سرمای بسیار حکم فرماست.این خود موثر است. لذا اگر در سوله کارخانه، شرایط محیطی آماده باشد، کمتر با مشکل مواجه می شویم.
اگر بخواهیم به برخی از نتایج بدست آمده از تحلیل نمونه دوم (ایده آل) اشاره کنیم به چه مواردی باید روی آورد:
الف) زمان تولید نمونه دوم که قبلا ذکر شد (از لحاظ شرایط دمایی، سوله خط تولید حالتی خوب داشت).
ب) پلیمر بکار رفته از محصول off درجه 2 بوده است ( با استفاده از پلیمر off درجه 3 نتایج ضعیفی بدست آمد).
ج) فرمولاسیون بکار رفته طبق استاندارد بوده و از طرفی جهت استحکام، مواد ضد ضربه استفاده شده است.
د) نمونه از وضعیت ظاهری خوبی برخوردار است. یعنی هنگامیکه اجزاء با چشم غیر مسلح دیده می شوند، باید الزانات زیر را برآورده سازند: سطوح داخلی و خارجی لوله ها و اتصالات باید صیقلی، تمیز و عاری از شیار، تاول، ناخالصی، خلل و فرج یا سایر ناصافی های سطحی باشد که مانع کارایی لوله ها و اتصالات مطابق این استاندارد می شود. دو انتهای لوله یا اتصال باید به صورتی پاکیزه و عمود بر محور بریده شود.
ه) رنگ نمونه با استاندارد مطابقت دارد. سراسر دیواره لوله ها و اتصالات باید رنگ یکنواخت داشته باشد.
و) قطر متوسط خارجی این نمونه 05/110 میلی متر می باشدکه در محدوده تعریفی استاندارد قرار دارد ( 3/110-110).
ز) ضخامت دیواره در هر نقطه مربوط به نمونه دوم 2/3 میلی متر می باشد که حد استاندارد حداقل مقدار 2/3 میلی متر می باشد.
ح) ضخامت متوسط دیواره 22/3 میلی متر می باشد که حد استاندارد حداکثر مقدار 8/3 میلی متر می باشد.
ط) نتیجه نمونه دوم در تست مقاومت در برابر ضربه (روش گردش ساعت ) با استاندارد 9119 مطابقت دارد. در این تست که با ارتفاع 60/1 متری وزنه 1 کیلوگرمی به لوله برخورد می کند و با جهت گردش ساعت 8 مکان مشخص شده لوله، مورد آزمایش مقاومت در برابر ضربه قرار می گیرد. در صورتی که خدشه ای به لوله وارد نشود، این آزمایش مورد تایید قرار می گیرد.
ی) دمای نرمی وایکات برای نمونه دوم 8/87 درجه سانتی گراد می باشد که حد استاندارد بزرگتر مساوی 79 درجه سانتی گراد است. در این آزمایش ابتدا دستگاه را روشن می کنیم تا روغن سیلیکات یا ضد یخ گرم شود و بعد نمونه کوچک از لوله زیر سوزن دستگاه قرار می گیرد و پس از فرو رفتن 1 میلی متر سوزن در نمونه، دمای آن اندازه گیری می شود. در صورتیکه پس از فرورفتن 1 میلی متر، دما بزرگتر مساوی 79 درجه سلسیوس باشد، نمونه این تست را موفق گذرانده است.
ک) نمونه دوم در آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت دارای تغییرات ابعادی 46/1 درصد شد که حداکثر استاندارد تا 5 درصد می باشد و همچنین هیچ گونه تغییرات ظاهری (بدون حباب و ترک باشد) را متحمل نشد. این آزمون به گونه ای است که اگر قرار باشد به روش A (فاز مایع) انجام شود، بایستی نمونه در دمای 150 درجه سلسیوس و به مدت 15 دقیقه غوطه ور بماند. اگر به روش B ( هوا) انجام شود، بایستی نمونه در دمای 150 درجه سلسیوس و به مدت 30 دقیقه در آون باشد.
ل) نمونه دوم در تست مقاومت در برابر دی کلرو متان در دمای مشخص مطابق با استاندارد عمل کرد. یعنی در دمای 15 درجه سلسیوس به مدت 30 دقیقه در محلول دی کلرومتان متوجه هیچ حمله ای به هیچ بخشی از سطح نمونه آزمون نشد.
م) در نمونه دوم موارد نشانه گذاری نیز رعایت شده است. نشانه گذاری نباید باعث آغاز ترک یا سایر نقایص شود که بر کارایی لوله یا اتصالات تاثیر می گذارند. نشانه گذاری از طریق ایجاد فرورفتگی، در صورتیکه که ضخامت دیواره را بیش از 25/0 میلیمتر کاهش ندهد، به شرطی که از الزامات مشخص شده برای ضخامت دیواره تخطی نشود، مجاز می باشد.
حال با توجه به تحلیل های انجام گرفته و سعی بر اعمال این موارد در خط تولید، می بایست انتظار نتایجی نزدیک به شرایط استاندارد و نمونه ایده آل را داشت. در این راستا در شهریور ماه93 شرکت ماهران ساحل جنوب تقاضای عمده از داخل کشور و خارج کشور(عراق) مربوط به لوله ی سایز 110 میلی متر را داشت. با توجه به جزئیات درخواست شرکت عراقی و هزینه توافقی تصمیم به تغییر در فرمولاسیونلوله 110 میلی متر گرفته شد. پس از تولید این درخواست ها، نمونه ها به شرکت پیشگام پلاست اهواز فرستاده شد تا آزمایشات روی آن صورت گیرد. در نمونه با کد 69-93 که مختص شرکت خریدار عراقی بود مغایرت هایی با استاندارد 9119 دیده شد. پس از واکاویی این موضوع مطرح شد که در فرمولاسیون نمونه لوله جهت شرکت عراق (درصد PVC کمتر شد و ضد ضربه وارد نکردند) تغییر انجام گرفته است تا هزینه مد نظر پیش آید. لذا طبق جدول 5-1 این نمونه دارای ضعف هایی است که به طرز واضح نمایان است.

ردیف

شرح آزمون

حد استاندارد

نتیجه آزمون
نوع نقص

بحرانی
عمده
جزئی
1
وضعیت ظاهری
بند 6- 1 استاندارد
مطابقت دارد

*

2
رنگ
بند 6-2 استاندارد
مطابقت دارد

*

3
ابعاد
3-1
قطر متوسط خارجی
3/110- 110 میلی متر
9/109 میلی متر

*

3-2
ضخامت دیواره در هر نقطه
حداقل 2/3 میلی متر
15/3 میلی متر

*

3-3
ضخامت متوسط دیواره
حداکثر 8/3 میلی متر
——–

*

3-4
قطر متوسط داخلی
6/110- 2/110 میلیمتر
——–

*

3-5
دو پهنی
64/2>
36/0

*

4
مقاومت در برابر ضربه(روش گردش ساعت)
استاندارد شماره 11438 ایران( مقاوم باشد)
مطابقت ندارد

*

5
دمای نرمی ویکات
حداقل 79 درجه سانتی گراد(استاندارد 2414)
2/89 درجه

*

6-1
آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت (تغییرات ابعادی)
حداکثر 5 درصد باشد (استاندارد 7671 ایران)
8/0 درصد

*

6-2
آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت ( تغییرات ظاهری)
بدون حباب یا ترک باشد(استاندارد 7671)
مطابقت دارد.

*

7
مقاومت در برابر دی کلرومتان در دمای مشخص
استاندارد 10609 ایران (متلاشی و تخریب نشود)
مطابقت ندارد

*

8
آزمون سفتی حلقوی برای حوزه کاربرد D
4
———

*

9
نشانه گذاری
بند 2- 15 استاندارد
———

*

جمع بندی نمونه پنجم :
نمونه مورد آزمون در بند های 3-1و3-2 و4 و7 مطابق با استاندارد 9119 نمی باشد.
توضیحات:
1- نتایج فقط برای نمونه مورخ 30/06/93 صادق می باشد.
2- نمونه دریافتی فاقد نشانه گذاری بود، در نتیجه اظهار نظر در مورد بند 9 مقدور نمی باشد.
3- در آزمون مقاومت در ضربه، نمونه در ضربه اول شکست.
4- نمونه در تست دی کلرو متان پوسته پوسته و تخریب شد.
5- مطابق آزمون، درصد جرمی PVC نمونه 67 درصد است.

جدول 5- 2 : مشخصات فرم گزارش نمونه پنجم

نام ونوع فرآورده: لوله فاضلابی2/3*110BD
درخواست کننده : ماهران ساحل جنوب
نام تجاری: تکاوران لوله
شماره و تارخ درخواست: 140/93 م س – 30/06/93
نام شرکت : ماهران ساحل جنوب
محل نمونه برداری : خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب
صاحب کالا / کوتاژ : ندارد
نوع استاندارد: اجباری
تاریخ تولید / سری ساخت : ——-
تاریخ نمونه برداری: 29/06/93
کد نمونه : 69-93
تاریخ دریافت نمونه :30/06/93
نام آزمایشگاه : پیشگام پلاست اهواز
تاریخ صدور نتیجه : 01/07/93
استاندارد مرجع : ملی 9119
هزینه آزمون : 1296000 ریال با احتساب ارزش افزوده

ردیف

شرح آزمون

حد استاندارد

نتیجه آزمون
نوع نقص

بحرانی
عمده
جزئی
1
وضعیت ظاهری
بند 6- 1 استاندارد
مطابقت دارد

*

2
رنگ
بند 6-2 استاندارد
مطابقت دارد

*

3
ابعاد
3-1
قطر متوسط خارجی
3/110- 110 میلی متر
75/109 میلی متر

*

3-2
ضخامت دیواره در هر نقطه
حداقل 2/3 میلی متر
27/3 میلی متر

*

3-3
ضخامت متوسط دیواره
حداکثر 8/3 میلی متر
——–

*

3-4
قطر متوسط داخلی
6/110- 2/110 میلیمتر
——–

*

3-5
دو پهنی
64/2>
77/0

*

4
مقاومت در برابر ضربه(روش گردش ساعت)
استاندارد شماره 11438 ایران( مقاوم باشد)
مطابقت دارد

*

5
دمای نرمی ویکات
حداقل 79 درجه سانتی گراد(استاندارد 2414)
2/89 درجه

*

6-1
آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت (تغییرات ابعادی)
حداکثر 5 درصد باشد (استاندارد 7671 ایران)
1 درصد

*

6-2
آزمون برگشت طولی تحت اثر حرارت ( تغییرات ظاهری)
بدون حباب یا ترک باشد(استاندارد 7671)
مطابقت دارد.

*

7
مقاومت در برابر دی کلرومتان در دمای مشخص
استاندارد 10609 ایران (متلاشی و تخریب نشود)
مطابقت دارد

*

8
آزمون سفتی حلقوی برای حوزه کاربرد D
4
———

*

9
نشانه گذاری
بند 2- 15 استاندارد
مطابقت دارد

*

جمع بندی نمونه ششم :
نمونه مورد آزمون فقط در بند 3-1 با استاندارد 9119 مطابقت ندارد.
توضیحات:
1- نتایج فقط برای نمونه مورخ 20/06/93 صادق می باشد.
2- مطابق آزمون، درصد جرمی PVC نمونه 74 درصد است.

جدول 5- 4 : مشخصات فرم گزارش نمونه ششم

نام ونوع فرآورده: لوله فاضلابی2/3*110BD
درخواست کننده : ماهران ساحل جنوب
نام تجاری: تکاوران لوله
شماره و تارخ درخواست: 140/93 م س – 20/06/93
نام شرکت : ماهران ساحل جنوب
محل نمونه برداری : خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب
صاحب کالا / کوتاژ : ندارد
نوع استاندارد: اجباری
تاریخ تولید / سری ساخت : ——-
تاریخ نمونه برداری: 19/06/93
کد نمونه : 68-93
تاریخ دریافت نمونه :20/06/93
نام آزمایشگاه : پیشگام پلاست اهواز
تاریخ صدور نتیجه : 21/06/93
استاندارد مرجع : ملی 9119
هزینه آزمون : 1296000 ریال با احتساب ارزش افزوده

ولی در نمونه ششم با کد 68-93 که مختص به فروش داخل کشور بوده است ، ضعف چندانی دیده نشده است. چرا که در فرمولاسیون دخالتی نشد. حال با توجه به این موضوع طبق جدول 5-3 متوجه شدیم که نمونه ششم از لحاظ کیفی سطح بالاتری نسبت به نمونه پنجم با کد 69-93 دارد.
از طرفی پس از توضیح در ارتباط با نمونه ایده آل که ابتدای بحث اشاره شد، اکثریت روند خط تولید به نحوی بود که این شرایط ایده آل ثابت بماند. منتهی برخی اوقات شرایطی پیش می آید که خریدار نیز نسبت به کیفیت پایین محصول رضایت دارد. البته این موضوع هیچ گاه در قالب استاندارد 9119 مورد تایید نمی باشد. دلیل دیگر که در ضعف نمونه پنجم نقش دارد، نوع پلیمر استفاده شده می باشد. پلیمر بکار گرفته شده از نوع off درجه 3 می باشد.
همچنین در تست خستگی، به این نتیجه رسیدیم که ایجاد یک شکاف درون دیواره ی داخلی لوله U-PVC با ژلاسیون خوب سبب کاهش چشمگیر در عمر خستگی لوله U-PVC شده است. همچنین مقاومت پارگی لوله ی U-PVC با ژلاسیون خوب مستقل از یک بار فشاری خارجی اعمال شده بر بالای شکاف داخلی لوله است. به هر حال عمر خستگی لوله دارای شکاف داخلی با اعمال یک فشار نقطه ای خارجی کاهش می یابد. عمر خستگی لوله ی تحت فشار U-PVC با ژلاسیون خوب کاهش قابل توجهی با اعمال یک بار فشاری نسبتا کم دارد. هم فرکانس و هم دامنه ی سیکل فشار آب داخلی بر روی خستگی لوله موثر است.
به هر حال با رعایت فرمولاسیون و بکارگیری موارد مطرح شده در استاندارد و همچنین کارآیی مفید اکسترودر و استفاده از تکنولوژی نو در ماشین های اکسترودر می توان به محصول مدنظر رسید.
با ازدیاد طول ناحیه پیش گرم در مارپیچ روشی است برای بهبود فرآیند همگن شدن مخلوط پلاستیکیت شده در تولید بالا. برای افزایش کارایی و بازده مارپیچ ها برخی تغییرات در مقیاس هندسی مارپیچ صورت می گیرد. با افزایش تعداد پره ها سطح تماس مارپیچ بیشتر می شود و فرآیند بهتر انجام می گیرد، که نتیجه آن انتقال بهتر حرارت به مواد ذوب نشده است. به طراحی مناسب فاصله بین پره های مارپیچ، فرآیند اختلاط در زمان مشابه با مارپیچ های دیگر بهتر صورت می گیرد. چرخش دومارپیچ در جهت مخالف یکدیگر موجب افزایش فشار می گردد. مارپیچ اکسترودر چون در معرض فشار است و این فشار باعث تماس مارپیچ با بدنه سیلندر و سایش سطح مارپیچ می گردد که برای طراحی های جدید این مشکل هم حل گردیده است.
نوآوری برای دیواره برعکس یا منفی در برخی جاهای مارپیچ مورد استفاده قرار گرفته است که یکی از راهکارهای جدید طراحی های نو در مارپیچ ها می باشند. دومین قدم کاهش مقدار سطح فشار ایجاد شده در فاصله بین پره ها در مارپیچ اکسترودر است، کاهش فشار در این منطقه و همچنین خود مارپیچ اکسترودر سبب کاهش سایندگی شده است.
البته تاثیر مواد و فرمولاسیون هم روی کارکرد بهینه و عمر اکسترودر تاثیر دارد و مقدار زیاد کلسیم و اکسید تیتانیوم روی سرعت فرآیند سایش تاثیر دارد. برای همین موارد است مقدار فیلر را در فرمولاسیون افزایش می دهند. هدف آن هم کاهش هزینه مواد اولیه به نسبت کیفیت بالای تولید است یعنی هزینه ها را کم کرده اند در عوض با طراحی درست دستگاه بهترین محصول را ارائه می دهند. پس از بهینه کردن طراحی هندسه مارپیچ و سپس امکان کاهش استهلاک قطعات ماشین آلات از طریق باز هم طراحی درست قطعه های دستگاه و همچنین نوع فرمولاسیون که مواد خام بهینه را مصرف کرده و تولید مرغوبی داشته باشیم می توان شرایط مناسب را برای کار فراهم آورد.
اکثرا برای سیلندرها از فولاد نیتراته استفاده می شود و قسمت های دیگر هم بنا به استفاده و شرایط برای آنها بهترین ماده که همان نیتراته کردن سطوح و قطعات سیلندر است استفاده می گردد. همچنین برای مارپیچ های دستگاه هم پوشش مولیبیدن جهت جلوگیری از خوردگی سطح مارپیچ استفاده می شود.
برای تولید لوله های پلاستیکی باید از یک قالب با سوراخ دایره ای ( برای فرم دادن سطح خارجی لوله ) و یک ماندرل(برای فرم دادن سطح داخلی) استفاده کرد. ماندرل با تیغه های نازکی (spiders) به بدنه قالب متصل شده است. قطر لوله توسط مکانیسم کشش ( که لوله را از قالب بیرون می کشد) کنترل می شود. اگر لوله با سرعتی بیشتر از سرعت خروج مواد از قالب کشیده شود، قطر لوله کمتر و ضخامت دیواره آن نیز کمتر خواهد شد. برای جلوگیری از تغییر فرم لوله و فرو ریختن مواد پلاستیکی نرم پس از خروج از قالب، هوا به داخل لوله دمیده می شود. انتهای لوله در گیره کشش بسته شده و از داخل قالب، هوای فشرده به داخل لوله وارد می گردد. البته این فشار هوا باعث انبساط کمی در لوله می شود. گاهی اوقات لازم است لوله را از داخل یک حلقه سایزینگ عبور دهند تا قطر خارجی لوله به ابعاد دلخواه برسد. ضخامت لوله با توجه به قطر ماندرل و دهانه ماتریس تعیین می شود.
از عوامل مهم در بالا بردن کیفیت، طراحی سر اکسترودر یا die ها می باشد. die ها وظیفه گرفتن مواد مذاب و انتقال آنها را تحت فشار و گرمای خاص و همگن کردن این توزیع دما و فشار دارند. قالب های عنکبوتی مانند، سالهاست که برای فرآیند اکستروژن لوله PVC مورد استفاده قرار می گیرند. از مزیت های آنان این است که جریان مذاب پلاستیکیت را در یک مسیر هموار انتقال می دهند و از معایب آنها اینکه خط قالب را در نتیجه تعدیل نادرست حرارتی بر روی لوله به جای بگذارند. این خطوط ممکن است روی لوله باشند و قابل رویت نباشد ولی در خاصیت مکانیکی لوله تاثیر منفی می گذارند. یکی از روشهای نو در کم کردن اثرات منفی این نوع قالب ها بر روی کیفیت محصول استفاده از قالب های دو عنکبوتی یا دوبل spider است. آنها دارای مشخصه ویژه حضور یک رینگ یا حلقه حمایت کننده در ترکیب با قسمت دو عنکبوتی در یک موقعیت غیر هم راستا هستند. مزیت این نوع قالب ها این است که خطوط عنکبوتی در قالب کل دیوار را محصور نمی کنند و در ضمن یک ضخامت معین را در دیواره به وجود آورده و کاهش ایجاد فشار از دیگر مزیت های این نوع قالب ها می باشد که استفاده از آنها را توصیه می کنند.
به طوری که چندین سایز مختلف لوله می تواند بوسیله تغییر در اندازه die ها بوسیله یک قالب دو عنکبوتی تولید شود. مثلا در یک سایز کوچک لوله فشار مذاب می تواند کمترین اثر را روی قطعات داشته باشد و با سایزهای بزرگتر هم نسبت فشار کم است یعنی نسبت سایز به فشار متناسب نیست. در حالت کلی با استفاده از سیستم تعویض بخش هایی از قالب می توان لوله با قطرهای متفاوت را تولید نمود ولی این قالب ها تحت شرایط خاصی هستند و برای لوله ها با قطر کوچک و با قطر بزرگ دارای محدودیت هستند.
در ابعاد کوچک قالب، فشار می تواند به عنوان یک عامل محدود کننده در نظر گرفته شود. در تولید با ابعاد بزرگ یک فاکتور به نام نسبت فشردگی که به معنی مساحت ناحیه عنکبوتی است کاهش می یابد. هر چه این نسبت کمتر باشد، خطوط قالب عنکبوتی بیشتر روی لوله نمایان می شوند که این عمل باعث افت کیفیت لوله می شود.
در بیشتر وقت ها تولید کنندگان لوله تمایل دارند که در محدوده وسیعی لوله با ابعاد مختلف را با کمترین تعویض قالب انجام دهند، زیرا این کار از نظر اقتصادی بهینه می باشد. از مزیت های مهم دیگر قالب های دو عنکبوتی این است مه در مقایسه با قالب های عنکبوتی و ساده دارای گستره کاربرد بیشتری هستند.
با توجه به اینکه یکی از هدف های این پژوهش، ایجاد فرصت و باز کردن شاهراه هایی جهت پژوهش هایی جدید و نوین در تکنولوژی لوله های پلیمری و تعمیم دادن به دیگر زمینه های تحقیقاتی علم پلیمر بوده است. در پایان می توان به مباحثی نو در موضوع لوله و اتصالات U-PVC اشاراتی داشت:
یکی از کنفرانس های مهم در زمینه لوله و اتصالاتPVC کنفرانس" لوله و اتصالات U-PVC کیفیت، محیط زیست" می باشد که برای اولین بار در تاریخ 21/7/89 توسط انجمن تولید کنندگان لوله و اتصالات PVC برگزار گردید. چکیده این کنفرانس شامل مواردی است که به پژوهشگران کمک می کند تا راه هدفمند جهت تحقیقات جدید را کشف کنند.
– پتانسیل ها و محدودیت ها در کاربرد لوله و اتصالات پی وی سی در روش های آبیاری تحت فشار (حسین دهقان سانیج از موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی):
در نظر است پتانسیل امکان کاربرد لوله های پی وی سی و مشخصات فنی مورد انتظار برای حضور پایدار این لوله ها در بخش آبیاری تحت فشار شناسایی و تحلیل شود. بررسی های اولیه نشان دهنده آن است که برای این هدف نیاز است اقدامات زیر صورت گیرد 1- شناسایی، انطباق و انتقال تکنولوژی 2- مسائل اقتصادی و اجتماعی 3- مسائل فنی. با انجام این اقدامات ضمن ایجاد زیر ساخت و تهیه اطلاعات لازم، اقدام جدی و موثر در جهت حل مسائل و مشکلات توسعه کاربرد لوله های پی وی سی در روش های آبیاری تحت فشار انجام و تحقق اهداف مورد نظر تسریع می گردد.
– کاربرد لوله های UPVC در تاسیسات جمع آوری و تصفیه فاضلاب ( محمد رضا سلیمی، سید رضا عمرانی از شرکت مهندسی مشاور طوس آب ):
لوله های UPVC به لحاظ مقاومت در برابر آتش سوزی، خوردگی، انقباض و انبساط در برابر حرارت، زلزله، سائیدگی و فرسودگی، مواد شیمیایی و مقاومت کششی در برابر کشیدگی دارای مشخصات مناسبتری به منظور استفاده در تاسیسات جمع آوری فاضلاب می باشند. علاوه بر این لوله های UPVC به دلیل بالا بودن صافی جدار داخلی آنها در مقایسه با سایر لوله ها دارای حداقل ضریب زبری می باشند. بنابراین در چنین شرایطی در مقایسه با دیگر لوله ها قابلیت عبور جریان سیال بیشتری را دارا می باشند. ضکن اینکه این لوله ها بدلیل ضخامت جدار نسبتا کم از قابلیت رسوب گذاری کمتری در جدار داخل لوله نیز برخوردار هستند.
– نگاهی به لوله های پلیمری و جایگاه متمایز لوله های UPVC (مهندس امید دادگری، مهندس مانا سادات مولایی از شرکت وینو پلاستیک):
یکی از دلایل توفیق لوله های PVC در بازارهای جهانی قدمت آنهاست. اما علاوه بر قدمت 70 ساله، عملکرد خوب لوله ای PVC نیز در این مدت باعث شده است تا علیرغم ورود رقبای تازه، این لوله ها جایگاه خود را حفظ کنند. آزمایشهایی که روی لوله هایPVC با عمر بالغ بر 50 سال انجام شده است، نشان می دهد که عملکرد آنها همچنان مطابق استانداردهای فعلی قابل قبول است. سه فاکتور مهم بر عملکرد سیستم لوله گذاری تاثیرگذار است: 1) خواص اجزای سازنده ی لوله که از خواص مواد، طراحی و تکنولوژی ساخت آنها ناشی می شود. 2) تکنولوژی اتصال و 3) تکنولوژی و شیوه های نصب. صنعت تولید لوله و اتصالات PVC اگر همچنان خواهان حفظ و افزایش سهم خود از بازار آب و فاضلاب است، باید با پرهیز از سودجویی های مقطعی و اتخاد رویکردی بلند مدت، با تولید محصولات با کیفیت منطبق بر استاندارد، اعتبار خود را نزد مشتریان بالقوه بهبود بخشد. تنها در این صورت است که آینده لوله و اتصالات مورد استفاده در آب و فاضلاب ایران از آن لوله های UPVC خواهد بود.
– بررسی استانداردهای ملی و بین المللی لوله و اتصالات PVC ( مهندس مداح علی و خانم مهندس سلیمانی از شرکت مهندسی فراپلیمر):
تنوع دیدگاه و تجارب بدست آمده در خصوص لوله و اتصالات UPVC که حاصل آن بوجود آمدن استانداردهای ملی و بین المللی در کشورهای صنعتی مختلف است، می تواند در پروژه های گوناگون عاملی برای اختلاف نظر گردد. بدین جهت در این جا سعی شده است بابررسی استانداردهای معتبر ملی و بین المللی، نقاط اشتراک و افتراق آنها تعیین و کاربردهای هر یک مشخص گردد.
– مدل تعالی تولیدکنندگان لوله و اتصالات PVC کیفیت و محیط زیست ( آقای مهندس کوشکی از شرکت نوآوران بسپار):
سیستم های لوله کشی آب و گاز، فاضلاب و زهکشی، محافظت کابل ها و تجهیزات ارتباطی، تاسیسات صنعتی و ساختمان به مانند رگ های حیاتی جوامع صنعتی می باشد. هر ساله تعدادی نقیصه در خطوط لوله رخ می دهد که برخی از آنها سبب آسیب های اقتصادی، محیط زیستی و حتی به خطر انداختن زندگی انسان ها می گردد. هزاران کیلومتر لوله های PVC با درجات کارآیی و ایمنی متفاوت در ایران تولید و مصرف می شوند.مواد اولیه مصرفی، شرایط فرآیندی تولید، نحوه نصب و کارگزاری، شرایط کاربری سیستم های لوله کشی و عوامل دیگر در ایران با دیگر کشورهای جهان متفاوت است. در حال حاضر تنها معیار ارزیابی تولید کنندگان لوله و اتصالات PVC استاندارد ملی ایران می باشد. متاسفانه شرایط اقتصادی، رقابت را به سمت قیمت تمام شده پایین تر کالا برده است و از طرفی مصرف کننده هم معیاری به غیر از استاندارد ملی برای ارزیابی کیفیت محصول ندارد. در این پژوهش مدلی جامع برای ارزیابی فنی و رتبه بندی کارخانجات تولید کننده لوله و اتصالات PVC بر اساس شاخص گذاری معیارهای کیفی با رویکردهای مختلف از جمله محیط زیست معرفی می نماییم. به این ترتیب مناقصه گذار پارامترهای جدیدی به نام کیفیت را می تواند در خرید های خود لحاظ نماید و پس از بررسی فنی و کارشناسی حتی قیمت این ارتقا کیفیت و افزایش کارآیی را نیز به تولید کننده بپردازد.

5-2 پیشنهادها

با تمامی این تفاسیر و تحلیل ها در این پژوهش، جهت رسیدن به حداقل ضایعات و بهترین کیفیت در خط تولید، موارد پیشنهادی اشاره می شود. این موارد نتیجه ی مطالعات و بازدیدهای متعدد از شرکت ماهران ساحل جنوب می باشد.

1. به فرمولاسیون مورد اشاره استاندارد 9119 لوله نگاه علمی داشت و رسیدن به شرایط بهینه اقتصادی در خصوص چگونگی مصرف مواد اولیه را به هر قیمتی دنبال نکنیم. کیفیت محصول و حداقل هزینه را طبق روال منطقی و با یکدیگر در خط تولید لحاظ کنیم.
2. به روان کننده داخلی در فرمولاسیون اهمیت داده شود. روان کننده اصولاً دو وظیفه را به همراه دارند: کاهش نیروی مالشی بین مواد و سطح مورد استفاده. دیگری کاهش حرارت حاصل از برش در مواد مذاب از طریق کاهش ویسکوزیته و بهبود خواص پلاستیکی (تاثیر داخلی)، اثر روان کننده رابطه نزدیکی با استحکام PVC دارد. یک روان کننده خارجی خاصیت چسبندگی به جداره را بنحوی کاهش می دهد که یک غشاء (فیلم) بین قطرات مواد مذاب و جدار (سطح فلز) ایجاد می گردد. روان کننده داخلی برعکس یک حالت ژلاتینی (چسبندگی) ایجاد می نماید و ویسکوزیته برش و انبساط را کاهش داده و معمولا تاثیر کمتری بر خاصیت چسبندگی به جداره دارد و نحوه جریان مواد به شکل بیضوی است. هر گونه تغییر احتمالی در روان کننده طبعا اثری بر خواص رئولوژیکی مواد و نهایتا در فرآیند بر جای می گذارد.
3. از مواد اولیه مرغوب استفاده کنیم و محصولات off درجه پایین پتروشیمی را به دلایلی نظیر، ناخالصی، ارزش k پایین، دانسیته نامناسب به کار نبریم. زیرا مواد دارای ناخالصی و با شرایط ضعیف در خط تولید، محصول با کیفیت پایین را عرضه می دارد و پس از مدتی این ناخالصی ها خود را در قالب ریز حفره ها و ریز ترک ها و نهایتا ترک ها نشان می دهند.
4. شرکت از یک منبع ذخیره برقی قوی برخوردار باشد تا در صورت قطعی برق با مشکل مواجه نشویم و همچنین جهت مقابله با نوسانات برق اقدام لازم را داشته باشند. در تاریخ 30/04/93 در خط تولید شرکت ماهران ساحل جنوب بندر ماهشهر به دلیل همین نوسانات، آمپر دستگاه به حد متعادل نمی رسید و باعث شد که ماده به آرامی و به مقدار کم وارد دستگاه شود. سپس محصول تولید شده چنان کیفیت پایینی داشت که لوله با کوچکترین اشاره ای می شکست.
5. به شرایط فصلی خط تولید دقت ویژه شود که متناسب با آن سوله مربوط به خط تولید را مجهز کنند.
6. بهتر است جهت بهینه کارکردن دستگاه ها، خط تولید به صورت شیفتی، کارش را دنبال کند. چرا که در صورت روشن و خاموش کردن روزانه خط، مشکلاتی نظیر کیفیت بد و گرفتگی خط را دچار می شود.
7. افزودن روغن سویای اپوکسی شده یکی از نرم کننده های کمکی است که در ضمن اینکه HCL محیط را جذب می کند، مانع از تخریب نیز می شود.
8. روزانه تجهیزات خط، مخصوصا پیچ قالب ها و پیچ تنظیم فک کاتر و توپی تنظیم لوله … بررسی شود و در صورت داشتن نقص یا مشکل، در صدد رفع برآیند.
9. شرایط محیطی انبار سوله های اختلاط و خط تولید با حساسیت رعایت شود و از ورود گردوغبار و باد شدید و کارهای عمرانی( ساخت اتاقک های مورد نیاز مجاور خط تولید) جلوگیری شود. ورود ذرات خاک در قیف و در نهایت به خط تولید منجر به لوله های حالت دانه دانه شده و یا دارای ذرات ناخالصی می شود که پس از مدتی این ذرات از لوله جدا شده و به جای ریز حفره ها جایگزین شده که بر کیفیت لوله اثر مستقیمی می گذارد.
10. برای رسیدن به تنظیمات متقابل دمایی- سخت افزاری به یک سنخیت منطقی از لحاظ تجربی و مهندسی نیاز هست و هر یک به تنهایی نمی توان ما را به محصول ایده آل برساند.
11. ازدیاد دما در اغلب ترموپلاست ها موجب کاهش ویسکوزیته می گردد و این نقص تحت شرایط خاص قابل اصلاح و ترمیم می باشد، در حالی که در pvc به علت ایجاد HCL ضایعاتی در تولید حاصل می شود که بندرت تحت تدابیر خاص ( کاهش سریع حرارت) قابل پیشگیری است. معمولا در این حالت دستگاه به طور کامل شستشو داده می شود ( برطرف نمودن کلیه ضایعات و عناصر تجزیه). مرز تخریب و تجزیه کامپوند pvc را نمی توان به کمک درجه حرارت ثابتی تعیین نمود، بلکه می بایست همانند شروع عملیات زینترگیری(تفاله حاصل از عملیات حرارتی) و پلاستیک کاری به عنوان واکنش حرارت – زمان مشاهده گردد.
12. صافی ها که بعد از ماردون و قبل از دای قرار می گیرند. معمولا مذاب را تا مقیاس 15 – 12 میکرومتر صاف و تصفیه می کنند اما شواهد موجود نشان می دهد که ذراتی کوچکتر از مقیاس فوق، موجب شروع ایجاد ترک های مویین در تولیدات پلاستیکی می شود. برای چنین مواردی، صافی های بسیار ظریفی در مقیاس 45 میکرومتر بکار می رود که به گونه ای موثر و جالب توجه، کیفیت و عمر مفید محصول را بهبود می بخشد.
13. یکی از دلایل ناصافی سطوح داخلی و خارجی لوله، عدم کنترل دمای قالب (سطح داخلی) و دمای سیلندر ( سطح خارجی) می باشد. پس در این مهم باید تمرکز شود.
14. پی وی سی سخت از گرانروی بالایی برخوردار است که سبب بروز مشکلاتی در فراورش می شود. محصول نهایی نیز برای برخی کاربردها بسیار ترد است. برای غلبه بر این مشکلات معمول آن است که برخی افزودنی های پلیمری به PVC اضافه شود. اصلاح کننده های ضربه عموما نیم سازگارند و اغلب از جهت ماهیت قدری الاستیکی هستند. با وجود آنکه مکانیسم چقرمگی به طور کامل معلوم نیست ولی ظاهرا بر اساس موارد پیشنهادی مطرح شده است. در عمل نیز به نظر می رسد که بیشترین اصلاح در استحکام ضربه با افزودنی های پلیمری اتفاق می افتد. با توجه به اینکه شرکت ماهران ساحل جنوب در برخی تقاضاها از این مواد استفاده می کند، پیشنهاد می شود موارد فوق لحاظ شود.
15. هنگام تغذیه (بارگیری) پودر PVC می بایست توجه گردد که پودر حتی الامکان از قطعات گرم دستگاه (نوار یا تسمه های گرم) فاصله داشته باشد تا از سوختن پودر PVC ، در نتیجه تجزیه HCL جلوگیری شود.
16. کلیه مجاری محل عبور PVC مذاب، همچنین کلیه قسمت های دستگاه که بامواد PVC در تماس می باشند، می بایست دارای سطوح صاف باشند. به منظور پیشگیری از آسیب و سوختگی مواد، در نتیجه توقف زیاد در دستگاه، می بایست از وجود هر گونه زوایا پیشگیری نمود، ضمنا می بایست کلیه قطعات در تماس با PVC از نوع مقاوم و ضد زنگ باشند. مجاری و قطعات دارای روکس و به آبکاری کرم از مزیت خاصی برخوردار هستند.
17. به منظور پیشگیری از اعمال حرارت در بعضی قسمت های دستگاه لازم است از سیستم های خنک کننده مانند خنک کننده ماردون، خنک کننده سیلندر استفاده گردد. داغ شدن دستگاه اغلب در نتیجه افزایش سرعت برشی، دور زیاد و محدود بودن فاصله شکاف (شیار) برشی بوجود می آید. با افزایش مواد روان کننده می توان این نقص را برطرف کرد.
18. در حمل لوله ها و برش لوله ها دقت شود زیرا این عوامل در عمر محصول نقش دارند. همچنین محل نگهداری نباید در معرض نور، حرارت و شعله باشد.

فهرست منابع غیر فارسی
1-chemsystems , perp 07/08-7 , November 2008 , polyvinyl chloride(pvc),
2- wessling , R.A,1997,vinylidene chloride polymers, in EPST 1sted,vol.14,pp 540-579
3-Titow,wov,1984,pvc technology, springer,pp 1-6
4- Y.M.MAI and P.R.KERR,2006, effect of processing on fracture toughness and fatighe crack propagation in unplasticized polyvinyle chloride (upvc), journal of vinyl technology , vol.7, No.4
5- M.Y.A.YOUNAN, M.A.EL-RIFAI,R.MOHSEN,I.M.EL-HENNAWT,effect of stabilizer type on the mechanical properties of rigid poly(vinyle chloride).I,1998, journal of applied polymer science,vol.28,3247-3253
6- jun xiang,jiliang wang, xiaofeng lei,formation mechanism of microvoids and microcracks of poly(vinyl chloride) journal of appled polymer scince,vol.125,291-299
7-DIN EN 1452-2 :1999-plastics piping systems for water supply-unplasticized poly(vinyle chloride) (pvc-u), part 2:pipe
8-J.K.sears and J.R.darby ,the technology of plasticisers,wiley,new york,NY,USA,1982
9-ISO 180,plastics- determination of izod impac strength,2000
10-N.J. Mills,plastics – microstructure and engineering applications,2nd edition, Elsevier,oxford,uk,1993.
11-PVC pipe systems manual, joint publication between WRc,swindon,UK and the BPF,London,UK.
12-A.Brent strong-materials and processing/3rd ed.p.cm.2006.upper saddle river,new jersey Columbus,
13- J.A. Bredson,fifth edition, batterwords,1989, plastics materials,p:157-382
14- Felger , Hans k., application of p.v.c in industry,2007,p:71

Abstract
Pvc is the most widely used polymers. Whish is useful in the pipe industry. Because pvc accept softener, amount of 0 to 100%, there is a large variety of products. However they, the main problem with the products,destroyed. Pvc can profile difficulty or have a softtbed. The main problem with plastic effect of degradation( heat , stress, ultraviolet). To prevent damage to it, with additives formulated. Degradation mechanism is by heat,light or stress, polymeric chain loses a molecule HCL. And instead is created the double bond. Chlorine is further conjugated double bonds. This led to more chlorine to will be removed the next HCL. On the other hand, the resulting HCL, the reaction catalyzed degredation and act as rapid degradation. industrial pips, many test tubes at runtime have failed, showed that many failures could be related to fatigue. Crack caused by mechanical damage or defect in the inner wall of the production process. Usually, there are other factors depending on soil conditions. Such as pressure point, mute or pressure on the tube. Following the first break in the pipes U-PVC it was found that, impact on the failure of several factors. Which is not yet fully understood. However , many research reports have studied various aspects effective on the pipe failure. Some of these factors: effect of process, impact, fatigue, fracture mechanics and residual stresses. Therefore, in this study we sought to examine problems such as color tube, tube thickness, cracking and failure of the pipes, find out bumps and granularity.

114