مقدمه:

عمدتا صنعت تولید لوله‌های پی‌وی‌سی، سفارش تولید انواع لوله‌های پی‌وی‌سی همراه با چسب حلال را از دولت دریافت می‌کند. انتخاب نادرست چسب حلال یک تهدید بالقوه مانند نشت خط لوله و به دنبال آن شکایات، از بین رفتن اعتبار صنعت تولید لوله را در پی دارد در حالی که در کیفیت خود لوله هیچ مشکلی وجود ندارد.

شرایط لازم برای چسب حلال به شرح زیر می‌باشد:

1- در ایجاد چسبندگی مطلوب به اتصالات لوله باید موثر باشد به طوری که بعد از بهره برداری خط لوله نشتیمشاهده نشود.

2- زمان پخت آن نباید 2 تا 4 ساعت بیشتر باشد.

3- نباید خیلی سریع تبخیر شود.

4- نباید در حین نگه‌داری آن تبدیل به ژل شود یا با هم زدن نتوان آن را مجددا همگن کرد. همچنین باید ماندگاری مناسبی داشته باشد تا بتوان آن را در انبار نگه‌داری کرد.

5- ویسکوزیته‌ی آن باید مناسب باشد به طوری که در سطح لوله با استفاده از برس پخش شود و همچنین ضخامت مناسبی برای پرکردن شکاف در محل اتصال ایجاد کند.

6- چسب حلال نباید حاوی توده یا ماده خارجی یا ذرات نامحلول درشت باشد زیرا می‌تواند بر  استحکام نهایی اتصالات و یا مقاومت شیمیایی ماده تاثیر منفی بگذارد.

7-  باید از رشد میکروب‌ها روی سطح جلوگیری کند.

8- درک این موضوع ضروری است که چسب حلال بر روی سطح اتصال یک فیلمی تشکیل می‌دهد که در برابر اعمال فشار، استحکام در برابر گسیختگی از خود نشان می‌دهد. با توجه به این موضوع لازم است برای لوله‌های مختلف که در فشارهای متفاوت به کار می‌رود درجه‌های مختلفی از چسب حلال به کار گرفته شود.

چسب حلال چیست؟

چسب حلال یک محلول از پی‌وی‌سی یا کوپلیمری از پی‌وی‌سی در یک حلال مناسب می‌باشد. معمولا استفاده از رزین پی‌وی‌سی که در محصولات استفاده می‌شود ترجیح داده می‌شود؛ اگرچه کوپلیمر PVC-PVA که حاوی 10% پی‌وی‌سی است، اثرگذاری بهتری دارد. طبق استاندارد IS-14182:1994 برای چسب حلال، حتی استفاده از آمیزه ی پی‌وی‌سی نرم نشده(upvc) برای قالب‌گیری و یا اکستروژن هم مجاز است. اگر استاندارد گفته شده رعایت شود می‌توان از پرکننده‌ها نیز در آمیزه استفاده کرد. چسب حلال می‌بایست تیکسوتروپیک(روان نیرو) باشد و شامل حلال‌هایی باشد که موجب تورم پی‌وی‌سی می‌شوند.

چرا از سیستم‌های حلالی در چسب حلال استفاده می‌شود؟

به منظور متعادل کردن هزینه‌ها، ویسکوزیته، میزان تبخیر و حلالیت پی‌وی‌سی، نمی‌توان از یک نوع حلال استفاده کرد.

به طور کلی دو نوع مکانیسم برای حل شدن وجود دارد:

1- حلالیت بالا که با نفوذ سریع حلال به بستر پلیمر انجام می‌شود که این حل شدن تا جایی ادامه پیدا می‌کند که بستر پلیمری شکسته می‌شود.

2- حلالیت کم که ناشی از نفوذ آرام حلال در بستر پلیمر است که موجب نرم شدن و پلاستی‌سایز شدن بستر پلیمری می‌شود.

اگر حلال به مقدار بیش از حد موجود باشد پلیمر به طور کامل در آن حل می‌شود. از سمت دیگر اگر مقدار حلال کافی نباشد و یا اگر از خمیر حلال و پلیمر استفاده شود، پلیمر تا جایی نرم می‌شود که به سایر پلیمرهای آغشته به حلال می‌چسبد. بنابراین باید از یک سیستم حلال متناسب و مقرون به صرفه استفاده شود.

ترکیبات این سیستم‌های حلالی عبارتند از:

1- حلال‌های فعال

2- رقیق‌کننده‌ها

حلال‌های فعال ترکیباتی قطبی هستند که می‌توانند به طور کامل یا بخشی از پی‌وی‌سی را در خود حل کنند. محلول‌های وینیلی معمولا نیاز به درصد بالایی از حلال‌های فعال یا همان حلال‌های قطبی دارند که به دلیل دستیابی به ویسکوزیته پایین مورد نیاز برای پوشش می‌باشد. فرمولاسیون بهینه معمولا با حلال‌هایی مانند سیکلوهگزان یا تتراهیدروفوران (THF) و یا ترکیبی از آن‌ها ایجاد می‌شود. این حلال‌ها به دلیل داشتن نقطه‌ی جوش بالا و سرعت تبخیر پایین برای چسب کاری با قلم مو استفاده می‌شوند که این امر موجب سهولت در کاربرد و جریان خوب می‌شود.

 از سمتی دیگر رقیق‌کننده‌ها  غیر حلال و یا حلال های ضعیفی هستند اما به خودی خود مقدار قابل توجهی از رزین‌های وینیلی را در خود حل می‌کنند. این مواد هزینه فرمولاسیون را کاهش می‌دهند و می‌توانند برای تنظیم میزان تبخیر و فواید دیگر آن استفاده شوند. موثرترین رقیق کننده‌های آروماتیکی عبارتند از تولوئن و زایلن. از املاح معدنی و نقتا نیز به میزان نهایتا 10% در سیستم استفاده می‌شود. هنگامی که در ترکیب با حلال‌های فعال از این مواد استفاده می‌شود می‌توان ویسکوزیته مطلوب را بدست آورد اما برای بهینه‌سازی باید آزمایش‌های لازم روی محصول انجام شود.

پارامتر حلالیت (SP):

 پی‌وی‌سی دارای پارامتر حلالیتی معادل با 9.66 و وینیل استات 9.7 واحد هیلدبراند می‌باشد. هر سیستم حلالی که دارای پارامتر حلالیت در این محدوده باشد می‌توان پی‌وی‌سی را به راحتی در خود حل کند. دو مایع که پارامتر حلالیت متفاوتی دارند می‌توانند به طور نسبی با یکدیگر مخلوط شوند و پارامتر حلالیتی معادل با رزین را ایجاد کنند. به عنوان مثال پارامتر حلالیت سیکلوهگزانون 9.9 (حلال فعال) است در حالی که پارامتر حلالیت تولوئن که رقیق کننده است 8.9 می‌باشد. یک ترکیب از سیکلوهگزانون و تولوئن به نسبت 70:30 پارامتر حلالیتی معادل با 9.6واحد هیلدبراند خواهد داشت که یک سیستم حلالی مقرون به صرفه برای لوله‌های یو‌پی‌وی‌سی می‌باشد.

ویسکوزیته:

کتون‌ها بالاترین غلظت رزین و کمترین ویسکوزیته‌ی محلول را ایجاد می‌کنند. کتون‌های حلقوی مانند سیکلوهگزانون و ایزوفرون ویسکوزیته کمتری دارند. ویسکوزیته ذاتی محلول پی‌وی‌سی با حلالیت آن ارتباط دارد. سیستم‌های حلال برای بهینه شدن نیاز دارند که با دمای محیط لوله در زمان استفاده نیز تنظیم شوند. با این حال هنگامی که بخشی از حلال‌های فعال با رقیق‌کننده‌های آروماتیک جایگزین می‌شوند، ویسکوزیته محلول افزایش می‌یابد. ویسکوزیته سیستم با افزایش درصد رقیق‌کننده و همچنین افزایش درصد مواد جامد افزایش پیدا می‌کند.

میزان تبخیر:

اگر میزان تبخیر n-بوتیل استات را معادل 100 در نظر بگیریم میزان تبخیر سایر حلال‌ها به طور کلی بر اساس این ماده ارزیابی میشوند.. حلال‌ها را می‌توان بر این اساس نیز طبقه‌بندی کرد:

حلال‌های با سرعت تبخیر بالا:

استون = 1160،  متیل اتیل کتون = 570

حلال‌های با سرعت تبخیر متوسط:

متیل ایزو بوتیل کتون = 165

حلال‌های با سرعت تبخیر پایین:

سیکلوهگزانون = 23، ایزوفرن = 3

رقیق کننده‌ها:

تولوئن = 2، زایلن = 0.7

به منظور کاهش هزینه، تنظیم ویسکوزیته و همچنین سرعت تبخیر، ممکن است از مهارکننده ویسکوزیته مانند 2-اتیل هگزانول نیز استفاده شود.

ترچمه: محمد رضا صابری