ما هي طرق تقييم المثبتات الحرارية؟
ما الذي تقيّمه طرق التقييم هذه؟
ما هي الخصائص التي يجب أن يتمتع بها المثبت الجيد؟

لماذا يحتاج PVC إلى مثبتات حرارية؟

يعاني بلاستيك PVC من مشكلة كبيرة أثناء المعالجة (على سبيل المثال، عند تسخينه وصهره): فهو حساس للحرارة! في درجات الحرارة العالية 1. يتحول لونه إلى اللون الأصفر والأسود، مما يؤثر على مظهر المنتج، خاصةً بالنسبة للعبوات الشفافة. 2. يتحلل ليطلق غاز كلوريد الهيدروجين (HCl)، وهو ليس فقط مزعجًا ومسببًا للتآكل للآلات والمعدات، ولكنه أيضًا يجعل البلاستيك هشًا ومتحللًا. تعالج المثبتات الحرارية هذه المشكلة على وجه التحديد، وتمنع اصفرار وتحلل PVC.

كيف تعرف أن المثبت الحراري جيد؟

يتم النظر في ثلاثة مؤشرات أداء رئيسية:

• الاستقرار المبدئي: يُعرف أيضًا بتغير اللون الأولي، أو ثبات الاحتفاظ بالألوان، ويضمن ثبات لون منتج PVC نفسه طوال أي دورة إنتاج، وأن تظل الاختلافات اللونية بين دورات الإنتاج ضمن الحدود المقبولة.
• استقرار طويل الأجل: يضمن أنه حتى في حالة حدوث عطل في الإنتاج يعطل التشغيل السلس، حتى لو تحللت مادة PVC وتغير لونها، فإن عملية الإنتاج لا تتطلب وقت تعطل لتنظيف القالب أو البرغي.
• الثبات المتبقي: الثبات المطلوب لتلبية متطلبات المنتج للاستخدام تحت الحرارة. وبعبارة أخرى، عند استخدام منتج PVC النهائي كعينة اختبار، فإن الثبات الحراري الذي يتم تقييمه هو الثبات الحراري المتبقي.

ثلاث طرق شائعة لتقييم المثبتات الحرارية

01. طريقة الاختبار الثابت (اختبار أساسي، بسيط نسبياً)

ما هو القياس؟ تقيس هذه الطريقة في المقام الأول سرعة تغير اللون وإطلاق كلوريد الهيدروجين للبلاستيك عند تعرضه لدرجات حرارة مرتفعة.

طريقة تغيير لون الفرن:

• كيفية القيام بذلك: ضع لوح PVC في فرن مضبوط على درجة حرارة محددة مسبقاً (عادةً 185 درجة مئوية).
• ما يجب ملاحظته: سجّل الوقت الذي تستغرقه الورقة حتى يصبح لونها داكنًا بشكل ملحوظ. يشير الوقت الأطول إلى مقاومة أولية أفضل لتغير اللون (مهم للمنتجات الشفافة).

طريقة الكونغو الحمراء:

• كيفية القيام بذلك: ضع كريات PVC الصغيرة في أنبوبة اختبار وضع قطعة من ورق اختبار الكونغو الأحمر عند فوهة أنبوبة الاختبار. أدخل أنبوب الاختبار في حمام زيت بدرجة حرارة ثابتة 200 درجة مئوية.
• ما يجب ملاحظته: سجِّل الوقت الذي تستغرقه ورقة الاختبار للتحول من اللون الأحمر إلى الأزرق. يحدث تغير اللون بسبب انبعاث غاز كلوريد الهيدروجين من تحلل PVC. يشير زمن الاحتفاظ الأطول إلى مقاومة أكبر للتحلل (الثبات الحراري). هذه طريقة قياسية شائعة الاستخدام لقياس الثبات المتبقي.

وغالباً ما تستخدم صناعة الكابلات هذه الطريقة لتقييم الثبات الحراري للمواد العازلة المصنوعة من مادة PVC والمواد المغلفة المستخدمة في الأسلاك والكابلات، وهي بمثابة الأساس الأساسي لتصنيف درجة حرارة التشغيل للأسلاك والكابلات.

02. طريقة الاختبار الديناميكي (محاكاة عملية الإنتاج الحقيقية)

ما الذي يتم قياسه؟ محاكاة ظروف مادة PVC في آلة المعالجة (مثل آلة البثق أو آلة التشكيل بالحقن)، حيث تتعرض في نفس الوقت لدرجات حرارة عالية وهواء وهياج قوي (القص). هذا هو الاختبار الأكثر تشابهًا مع ظروف المعالجة الفعلية وبالتالي فهو مهم جدًا.

المعدات الأساسية: مقياس عزم الدوران (الذي يحاكي درجة الحرارة وقوى القص داخل الماكينة).

يمكن رؤية المؤشرات الرئيسية في الرسم البياني:

• زمن التلدين: الوقت اللازم لصهر البلاستيك وخلطه بالكامل بعد إضافته. الوقت القصير جدًا أو الطويل جدًا ليس مثاليًا، حيث يمكن أن يؤثر على كفاءة الإنتاج وجودة المنتج. من الناحية المثالية، يجب أن يحاكي الذوبان الكامل (التلدين) حول علامة 2/3 من برغي الطارد.
• عزم دوران التوازن: مقدار القوة (الطاقة) المطلوبة لتقليب البلاستيك باستمرار بعد صهره وخلطه بالكامل. تشير القيمة الأقل إلى استهلاك أقل للطاقة (أكثر كفاءة في استخدام الطاقة) أثناء المعالجة.
• زمن التحلل: الوقت من وقت ذوبان البلاستيك بالكامل إلى الوقت الذي يبدأ فيه البلاستيك في التحلل (يرتفع المنحنى فجأة). يشير الوقت الأطول إلى أن البلاستيك يمكن أن يتحمل درجات الحرارة العالية والتحريك أثناء المعالجة، وبالتالي استقرار أفضل على المدى الطويل.

03. اختبار الثبات المتبقي (للاستخدامات الخاصة أو إعادة التدوير)

ما الذي يتم قياسه؟ مقدار الحرارة التي يمكن أن يتحملها المنتج البلاستيكي بعد تصنيعه، أو أثناء إعادة معالجة المواد المعاد تدويرها.

الطريقة الأكثر استخداماً: اختبار الكونغو الأحمر.

04. ملخص (صفات المثبت الحراري الجيد)

• احتفاظ قوي بالألوان: يؤدي أداءً جيدًا في الاختبارات الثابتة (مثل اختبار الفرن) ويظهر تغيرًا أوليًا بطيئًا في اللون.
• مقاومة طويلة للحرارة: يصف زمن التحلل الطويل في الاختبارات الديناميكية (مقياس انسيابية عزم الدوران).
• قابلية معالجة ممتازة: يُظهر عزم دوران توازن منخفض (أكثر كفاءة في استخدام الطاقة) وزمن تلدين مناسب في الاختبارات الديناميكية.
• مناسب لإعادة التدوير: يؤدي أداءً جيدًا في اختبارات الثبات المتبقي (مثل اختبار الكونغو الأحمر) ويحافظ على ثبات حراري معين حتى بعد عمليات متعددة (مثل إعادة التدوير).

اختر المثبت الحراري بناءً على احتياجاتك

• هل تقوم بتطوير منتجات ذات متطلبات شفافية وبياض عالية؟ إعطاء الأولوية للثبات الأولي ← الاختبار باستخدام طريقة تغيير اللون في الفرن.
• تطوير الأنابيب أو مقاطع الأبواب والنوافذ أو منتجات الرغوة؟ إعطاء الأولوية للثبات على المدى الطويل ← الاختبار باستخدام مقياس انسيابية عزم الدوران (التركيز على وقت التحلل).
• هل تقوم بتطوير أحزمة/سترات أسلاك السيارات، أو مكونات مقاومة لدرجات الحرارة العالية، أو منتجات ذات قابلية عالية لإعادة التدوير؟ إعطاء الأولوية للثبات المتبقي ← الاختبار باستخدام طريقة الكونغو الحمراء.
• تطوير المنتجات البلاستيكية المعاد تدويرها؟ إعطاء الأولوية لمقاومة المعالجة المتكررة ← الثبات المتبقي مؤشر رئيسي.