واکس معمولا به ماده ای اطلاق می شود که در دمای محیط بصورت جامد می باشد و اگر در دماهای بالاتر قرار گیرد تبدیل به مایعی با ویسکوزیته پایین خواهد شد. ترکیب شیمیایی واکس پیچیده است و شامل رنج وسیعی از هیدرو کربن ها با وزن های مولکولی مختلف می شود که عمدتا شامل آلکانهای نرمال بوده و برخی از گروه های عاملی فعال نیز در بین آنها ممکن است وجود داشته باشد.

بعلت وجود گروه های عاملی قطبی مثل کربوکسی، هیدروکسی، و استر در واکس های پلی اتیلن قطبی سازگاری آن با پی وی سی بیشتر می باشد. افزایش بیش از حد واکس پلی اتیلن بخصوص نوع غیر قطبی در فرمولاسیون سبب ایجاد مشکل لکه های روغنی بر سطح محصول می گردد. این لکه ها حاصل مهاجرت واکس مخلوط نشده مازاد به سطح می باشد. این مشکل با آزمایشات و ایجاد واکس قطبی بر طرف می شود.

واکس پلی اتیلن قطبی

پلی اتیلن واکس هایی که پایان زنجیره آنها با گروه های کتونی، الکلها، و اسید های کربوکسیلیک اصلاح شده است دارای نقطه ذوب و سختی بیشتر خواهند بود و از طرف دیگر خواص فیزیکی ناشی از واکس پلی اتیلن با جرم مولکولی بالا را خواهند داشت و هم خواص شیمیایی گروه های اکسیدی را دارند. این گروه های عاملی باعث بهبود چسبیدن به مواد قطبی و بهبود پخش شوندگیو دیسپرس شدن می شود. به عبارت دیگر می توان واکس پلی اتیلن را از لحاظ ساختار زنجیر به دو گروه هموپلیمر و کوپلیمر طبقه بندی نمود. واکس پلی اتیلن در حالت معمول هموپلیمر می باشند. اما با اضافه شدن منومرها و ترکیبات شیمیایی دیگر، واکس های کوپلیمر اصلاح شده ای حاصل می گردد که دارای ارزش بالاتر و همچنین خواص گزینش شده تری می باشند.

ویژگی مهمی که این گونه واکس ها پیدا می کنند قدرت حلالیت بالاتر آنها در پلیمرهای قطبی چون پی وی سی است.

این واکس های اکسید شده قطبی دارای گروه های عاملی دارای اکسیژن هستند مثل کربوکسیل، استر، کربونیل، هیدروکسیل، و به همین دلیل خاصیت قطبی از خود نشان می دهند.

تاثیر واکس پلی اتیلن قطبی در پی وی سی

پلی وینیل کلراید یا پی وی سی پلیمری با خواص بسیار مفید و کاربردی وسیع می باشد که برای فرایند دهی آن حضور پایدارکننده همراه با یک روان کننده داخلی و خارجی مناسب الزامی است و در همین راستا واکس پلی اتیلن هم بصورت هموپلیمر یا غیرقطبی و هم بصورت کوپلیمر اکسید شده یا قطبی به عنوان روان کننده در پی وی سی استفاده می شود.

صنعتگران پی وی سی از واکس پلی اتیلن جهت بهبود پخش شوندگی و چسبندگی پایدارکننده ها مانند ترکیبات نمک آلی سرب و همچنین بهبود خواص سطحی و شکل ظاهری محصول تولید شده بهره می جویند. اولین تاثیر واکس آنرا در گروه روان کننده های داخلی و دومین تاثیر، آنرا در طبقه روان کننده های خارجی قرار می دهد، اما باید اشاره داشت در صنعت بیشتر واکس پلی اتیلن را بعنوان روان کننده خارجی می شناسند. در حالت معمول این نقش ها توسط روان کننده های گران قیمت ایفا می شود و استفاده از واکس در فرمولاسیون پی وی سی می تواند سبب کاهش مصرف آن روان کننده ها و کاهش قیمت تمام شده محصول گردد.

البته باید به این نکته اشاره داشت که گرید هموپلیمر که کاملا غیر قطبی بوده و از زنجیرهای خطی تشکیل شده اند با پی وی سی سازگاری کمتری دارند، لذا در فرمولاسیون پی وی سی برای رسیدن به نتیجه مطلوب باید بیشتر از واکس پلی اتیلن قطبی و بهترین نمونه آن یعنی واکس پلی اتیلن اکسید شده استفاده کرد. بعلت وجود عوامل قطبی چون گروه های کربوکسی، هیدروکسی و استر در واکس های قطبی سازگاری آنها با پی وی سی بیشتر می باشد.

افزایش بیش از حد نوع غیر قطبی در فرمولاسیون سبب ایجاد مشکل لکه های روغنی بر سطح محصول می گردد. این لکه ها حاصل مهاجرت واکس مخلوط نشده مازاد به سطح می باشد که در مورد واکس های قطبی که اختلاط بسیار خوبی با فرمولاسیون پی وی سی دارند این مشکل کاملا برطرف می گردد.

میزان مصرف واکس در صنعت پی وی سی کمتر از یک درصد است، اما با وجود درصد کم واکس در فرمولاسیون به علت حجم تولید بالای محصولات پی وی سی در سطح جهان و کشور ما این کاربرد از جمله مهمترین مصارف و بازارهای هدف واکس قطبی محسوب می شود. در صنعت پی وی سی از پلی اتیلن واکس برای ایجاد خاصیت روان کنندگی و همچنین بهبود خواص سطحی محصول نهایی می توان استفاده کرد. مقدار مصرف واکس پلی اتیلن در فرمولاسیون پی وی سی کمتر از یک درصد است اما با توجه به حجم تولید بالای محصولات این پلیمر مقدار قابل توجهی واکس در این صنعت به مصرف می رسد.

باید اشاره کرد در فرمولاسیون لوله ها نیم درصد پارافین واکس برای روان کنندگی استفاده می شود که تمام یا جزئی از آن توسط برخی از تولید کنندگان با پلی اتیلن واکس جایگزین می گردد، البته توصیه کارشناسان استفاده از واکس اکسید شده پلی اتیلن است. زیرا با پی وی سی همخوانی و سازگاری فوق العاده ای دارد. اما تولید کنندگان محصولات پی وی سی بخصوص در داخل کشور هنوز از واکس پلی اتیلن غیر قطبی بهره جسته و به مصرف نوع قطبی آن روی نیاورده اند و در این پژوهش سعی شده است خصوصیات بارز پلی اتیلن واکس قطبی و تاثیر مثبت آن بر کیفیت فرمولاسیون و نهایتا کیفیت محصولات پی وی سی زمینه استفاده بیشتر این محصول در صنعت پی وی سی فراهم شود.

برای بررسی چگونگی مصرف واکس پلی اتیلن در صنعت پی وی سی و دریافت نظرات مصرف کنندگان با بزرگان این صنعت نشست ها و مذاکراتی انجام گرفت. برخی از این شرکت ها و سازمان ها عبارتند از: انجمن سازندگان لوله پی وی سی ایران، شرکت داراکار، شرکت یزد پولیکا، پلیمر گلپایگان، پولیکا نوین، لوله سازی آسیا گستر، تولیدی اتصالات پی وی سی پارسانا پلیکا، و …

نتایج حاصل از این تحقیقات میدانی بازار پی وی سی به شرح زیر است:

معمولا به دلیل استفاده از انواع پرکننده ها نظیر کربنات کلسیم در تولید لوله پی وی سی وجود برخی از ناخالصی ها با اندازه کوچک چون ذرات گرد و غبار در واکس مشکل خاصی برای این تولید کنندگان ایجاد نمی کند اما با این وجود آنها ابراز نمودند واکس مصرفی باید خالص و بدون ذرات جامد مزاحم باشد.همچنین آنها اذعان داشتند که واکس مصرفی می بایست دارای کمترین درصد روغن و مواد فرار وآب باشد. در صنایع کوچک تفاوتی بین واکس پلی اتیلن و پارافین واکس قائل نمی شدند اما در شرکت هایی که در آنها کارشناسان مجرب کار می کردند و پیشنهادهای فنی آنها به اجرا گذاشته می شد، استفاده از واکس پلی اتیلن ترجیح داده می شد زیرا به گفته خود ایشان واکس پلی اتیلن خواص مکانیکی پی وی سی را نسبت به پارافین کمتر تحت تاثیر قرار می دهد و به عبارت دیگر با مصرف پلی اتیلن واکس افت خواص مکانیکی کمتر است که خود باعث بهبود نسبی محصول و در نتیجه استقبال آنها از واکس پلی اتیلن شده است.

شرکت های بزرگ تولید کننده واکس با توجه به عدم سازگاری واکس پلی اتیلن معمولی با پی وی سی اقدام به معرفی و تولید گسترده پلی اتیلن واکس قطبی و واکس پلی اتیلن اکسید شده نموده اند که با توجه به ساختار شیمیایی ایجاد شده در آن با پی وی سی که یک پلیمر قطبی است همخوانی بسیار خوبی دارد و به همین جهت نیز تولید کنندگان اروپایی و امریکایی و حتی برخی تولید کنندگان معتبر سایر کشورها اقدام به جایگزینی واکس اکسید شده به جای واکس پلی اتیلن معمولی نموده اند لذا باید انتظار داشت در آینده ای نه چندان دور صنعتگران پی وی سی ایران نیز برای ارتقای کیفیت محصولات خود به جایگزینی پلی اتیلن واکس اکسید شده در فرمولاسیون خود اقدام نمایند.

نویسندگان: مهندس محمد محسنی، مهندس ساناز سپه وند، مهندس طلوع حاتمی