عوامل موثر بر خواص مستربچ

عوامل موثر بر خواص آمیزه های پلیمری(خواص مستربچ ها :(

الف) نوع پلیمر پایه تشکیل دهنده

ب) ترکیب درصد اجزای مستربچ

ج) میزان سازگاری اجزای تشکیل دهنده و چسبندگی میان فازها

د)  پراکنش فازها در هم

خواص اجزای تشکیل دهنده گرچه تعین کننده عملکرد آمیزه است اما اگر سازگاری (چسبندگی) مناسبی میان اجزا وجود نداشته باشد، آمیزه حاصل نمی تواند مجموعه خواص مورد نظر را برآورده ساخته و عملکرد ضعیفی از خود نشان خواهد داد. دیگر عامل بسیار موثر بر خواص مستربچ تولیدی میزان پراکنش (dispersion) و توزیع افزودنی ها (distribution) درون رزین پلیمری است که هر چه بهتر انجام شود خواص حاصل  به مراتب بهتر خواهد بود.

02432464407-09

مستربچ های آنتی اکسیدانت، ضد حریق و ضد مه گرفتگی

مستربچ آنتی اکسیدانت:

پلیمرها به دلایل مختلف تحت تاثیر اکسیداسیون و تخریب قرار می‌گیرند. از این مستربچ جهت پایدار‌سازی پلیمر در برابر عوامل اکسایش در فرآیند تولید استفاده می شود.

مستربچ ضد حریق :

از این مستربچ جهت مقاوم‌سازی در برابر اشتعال استفاده می‌شود.

مستربچ های ضد مه گرفتگی (ضد بخار) :

این مستربچ در تولید فیلم و جهت جلوگیری از ایجاد بخار در لایه داخلی بسته بندی مواد غذائی و پوششهای گلخانه ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

02432464407-09

مستربچ های پایدارکننده ماوراء بنفش و کمک فرآیند

مستربچ پایدار کننده در برابر اشعه ماوراء بنفش:

استفاده از این مستربچ باعث جلوگیری از اثرات تخریبی و رنگ‌پریدگی محصولات پلیمری در معرض تابش اشعه ماوراء بنفش می‌گردد.

مستربچ کمک فرآیند:

این نوع مستربچ حاوی کمک فرآیندهای پلیمری است که باعث بهبود خواص می‌شود.

02432464407-09

 

مستربچ آنتی بلاک و آنتی استاتیک

مستربچ آنتی بلاک:

در تولید فیلم‌های پلیمری کاربرد دارد و این مستربچ جهت کاهش چسبندگی سطوح فیلم به همدیگر پس از تولید تا زمان مصرف می‌باشد.

مستربچ آنتی استاتیک:

استفاده از این مستربچ باعث جلوگیری از ایجاد الکتریسیته ساکن و جذب گرد و غبار در سطح محصول می‌شود.

02432464407-09

مستربچ لیزکننده

مستربچ لیزکننده:

بعد از تولید فیلم‌های پلاستیکی لایه‌های فیلم به سختی از هم جدا می‌شوند و در فرایندهای بسته‌بندی مشکلات فراوانی ایجاد می نمایند. همچنین در تولید برخی تجهیزات و لوازم پزشکی مانند سرنگ اصطکاک بین دو قطعه باعث کندی حرکت آن می شود. برای از بین بردن مشکلاتی از این قبیل از مستربچ لیزکننده استفاده می‌شود. این مستربچ باعث لغزندگی بهتر و کاهش چسبیدگی سطح محصول (خصوصا فیلم و ورق) به قطعات فلزی می‌گردد.

02432464407-09

مستربچ رنگی

مستربچ رنگی:

رایج ترین روش تولید قطعات رنگی از مواد پلاستیکی، افزودن مستربچ‌های رنگی است. این افزودنی‌ها گاهی علاوه بر ایجاد رنگ مطلوب محصول نهایی، باعث بهبود و اصلاح خواص فیزیکی، مکانیکی و غیره نیز می‌گردد. مستربچ رنگ یک مخلوط پلاستیکی شامل درصد بالایی از رنگدانه است که به اندازه ناچیزی با پلیمر مخلوط می‌شود تا آن را به رنگ مطلوب و نهایی برساند. به وسیله تغییر غلظت و مقدار این ماده می توان به نمونه های رنگی مختلف دست یافت.

02432464407-09

انواع مستربچ

انواع مستربچ

امروزه گستره وسیعی از انواع مستربچ از منابع مختلف موجود است. موارد ذکر شده در ذیل از جمله انواع مستربچ های موجود هستند:

1.  مستربچ های رنگی (تیتان، مشکی، سفید و...)

2. مستربچ های لیز کننده

3. مستربچ های آنتی بلاک       

4. مستربچ های آنتی استاتیک (ضد الکتریسیته ساکن)

5.    مستربچ پایدار کننده در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV stabilizer)

6. مستربچ های کمک فرآیند

7. مستربچ های آنتی اکسیدان

8. مستربچ های ضد مه گرفتگی (ضد بخار)

9. مستربچ های ضد حریق طوسی

10. مستربچ های کربنات کلسیم

11. مستربچ های تاخیر انداز شعله

12. مستربچ های تمیز کننده

13. مستربچ های شفاف کننده

14. مستربچ زیست تخریب پذیر

15. مستربچ های زیست تخریب- تجزیه پذیر 

02432464407-09

فرآیند تولید مستربچ

 

فرآیند

 

مراحل متفاوت کاملا مشخصی در تولید مستربچ وجود دارند که اکثرا به صورت زیر است:

 1-اولین ومهمترین مرحله فرمول‌بندی رنگ یا میزان افزودنی است که بدون یکی از اینها نمی‌توان ادامه داد. امروزه اکثر تولیدکنندگان با کفایت از کامپیوتر برای دادن تمامی اطلاعات لازمه استفاده می‌کنند.

 2-تمام اجزا لازم به دقت وزن شده در صورت لزوم مخلوط شده در ظروف تغذیه جدا گانه ریخته شوند.در بعضی موارد لازم است که این ترکیبات با سرعت بالا ترکیب شوند تا نتیجه بهتری ارائه دهند.

برای تنظیم میزان تغذیه اجزا وجود یک پیچ تنظیم متناسب با خروجی دستگاه ضروری است. از آنجاییکه ماشین‌ ‌آلات از منابع تغذیه مواد مایحتاج را تامین می‌کنند، تغذیه کننده جز مهمی است که باید قابل تنظیم باشد.

مرحله مخلوط کردن مذاب نیاز است تا دقیقا در دمای از پیش تعیین شده زمانیکه مخزن تنظیم شده تا مخلوط را مذاب کند انجام شود.دمای بالا یا بالعکس پایین به‌صورت برش‌هایی ناپسند با پخش‌ نامناسب پودرها نتیجه می‌دهد. مستربچ نهایی باید به اندازه‌ای مستحکم باشد که بتوان در آخرین مرحله برروی آن اندازه‌گیری ولومتری انجام داد. بنابراین لازم است تا از صافی‌هایی برای مطمئن شدن از اندازه مناسب مستربچ دانه‌ای‌(گرانول)، نبودن مستربچ‌های خارج از اندازه یا بسیار ریز، استفاده شود. مستربچ نهایی باید به اندازه‌ای مستحکم باشد که بتوان در آخرین مرحله برروی آن اندازه‌گیری ولومتری انجام داد. بنابراین لازم است تا از صافی‌هایی برای مطمئن شدن از اندازه مناسب مستربچ دانه‌ای‌(گرانول)، نبودن مستربچ‌های خارج از اندازه یا بسیار ریز، استفاده شود.

 

بهبود فرایند اختلاط مستربچ

عوامل متعددی جهت بهبود فرایند اختلاط مستربچ در تولید محصول نهایی وجود دارد:

1) انتخاب پایه ترموپلاستیک سازگار با بیس محصول نهایی ( فیلم، ورق، قطعات تزریقی، بادی، لوله، راد(

2) انتخاب ترموپلاستیک مناسب با شاخص جریان (MFI) بالا از موارد دیگری است که حین تولید مستربچ ها باید لحاظ گردد. ازدیاد افزودنی معمولا سبب کاهش MFI مستربچ می گردد.

3) طرح اختلاط موثر با توجه به حجم افزودنی (معدنی، پیگمن رنگی، ترکیبات آلی و ...) میتواند مستربچی با خواص بسیار ویژه تولید نماید. اختلاط موثر به دو صورت خشک و مذاب صورت می گردد. در مرحله دوم، اختلاط مذاب با استفاده از اکسترودرهای دوپیچ با نسبت طول به قطر مناسب صورت می گردد. در مواردی نیز میتوان از اکسترودهای تک پیچ با المان های اختلاط موثر و نسبت طول به قطر بالا نیز استفاده کرد.

4) توزین مناسب و دقیق مواد اولیه تاثیر بسیار بالایی در کیفیت نهایی مستربچ میتواند ایفا نماید. دارا بودن یک سیستم دوزینگ و خوراک دهنده دقیق به دستگاه اختلاط مذاب.

5) ایجاد سازگاری افزودنی با مواد اولیه از دیگر پارامترهای مهمی است که میتواند تاثیر بسیار بالایی بر توزیع افزودنی در ماتریس پلیمری این محصول و در نهایت در محصول نهایی ایجاد نماید. سازگاری اهمیت بسیار بالایی در خواص مکانیکی و کیفیت سطح محصول ایفا می کند.

 

02432464407-09

 

پایه مستربچ-میزان تغذیه و پخش شوندگی

ماده پایه

ماده پایه مصرفی غالبا به‌ صورت یکی از موارد ذیل است: پلی‌اتیلن سبک، پلی‌پروپیلن، پلی‌استایرن، EVA، واکس‌های با وزن ملوکولی پایین، رزین آلکیدی، یا پلیمر‌های مخصوص دیگر.

 

میزان تغذیه

میزان مصرف مستربچ ها بر اساس غلظت افزودنی های درون پایه ترموپلاستیک و کاربرد نهایی توسط تولید کننده به مصرف کننده اعلام می گردد. میزان مصرف این محصولات بر اساس نیاز مشتری میتواند از زیر 1% برای برخی انواع ماورا بنفش و رنگ ها تا بالای 50% برای انواعی از کند کننده‌های حریق متغیر باشد. برای رنگ کردن محصولات میزان 3-1% مناسب است. مهمترین پارامتر درکنار کیفیت آنها، بحث اقتصادی بودن آن می باشد. تولید کننده می تواند با انتخاب پایه مناسب از مواد اولیه، طرح اختلاط ویژه و استفاده از تجهیزات فرایندی مناسب، محصولی بر اساس نیاز بازار تولید نماید و مصرف کننده را در جهت ایجاد ارزش افزوده مناسب یاری نماید. برخی از مستربچ ها دارای قیمتی به مراتب بالاتر از مواد اولیه می باشند و اکثر مصرف کننده گان ممکن است در نگاه اول علاقه ای به استفاده از این افزودنی های پیدا نکنند، این درحالیست که ازدیاد برخی از این محصولات تا حد زیادی میتواند هزینه های تولید، استهلاک تجهیزات و کیفیت نهایی محصول را افزایش دهد. هرچند که با استفاده از مستربچ هزینه‌های تولید بالاتر می‌رود اما شما می‌توانید در وقت، انرژی و هزینه لازم برای مخلوط کردن این پودرها و نیروی کار صرفه جویی کنید. به‌علاوه در فرآیند تولید پلاستیک شما از نتیجه کار خود اطمینان بیشتری دارید در بسیاری موارد هزینه‌ها در پی افزایش قدرت رنگ‌دهی نیز کاهش ‌می‌یابد.

 

پخش شوندگی

موثرترین روش پخش‌کردن رنگ/افزودنی شامل ترکیب آنها با یک رزین مذاب مطابق با ماده نهایی مصرف است.گستره وسیعی از تجهیزات می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد، اما عموما باید شامل دستگاه برش مناسب به همراه مخلوط کن و کنترلر دما باشد. در مکانیزم مخلوط کردن، قابل قبول‌ترین نظریه تاکید بر شارش به عنوان بحرانی‌ترین مرحله دارد. بهترین مخلوط در بالاترین حالت چسبندگی پلیمر مصرفی بدست می‌آید.. این زمان بهترین موقع جهت شروع افزودن است. مخلوط کردن مواد بعد از این نقطه تحت تاثیر افزایش دما و کاهش چسبندگی قرار می‌گیرد.

برای بدست اوردن پخش‌پذیری مناسب رنگ/افزودنی باید به صورت مذاب با هم ترکیب شوند. در جایی که میزان زیادی از این ترکیب‌ها نیاز است  بهترین انتخاب می‌تواند مخلوط‌کن‌های داخلی همانند بنبوری باشد. مخلوط ‌کن‌های داخلی مداوم و اکسترودر با مارپیچ دوقلو نیز می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد، در برخی موارد نیز می‌توان از ماشین‌های تک مارپیچ مانندBuss Ko-Kneader نیز می‌توان استفاده کرد. روش‌های دیگر شامل استفاده از مخلوط ‌کن‌های سرعت بالا به‌ همراه اکسترودر تک مارپیچ است.

02432464407-09

مستربچ چیست؟

مستربچ محصولی است که در آن پودر رنگ (پیگمنت) پودرهای معدنی، آلی و یا افزودنی‌های دیگر بصورت بهینه شده طی فرایند مذاب درون یک رزین پایه (ترموپلاستیک پایه) ادقام شده‌اند. میزان مصرف مستربچ در فرایند نهایی تولید محصول پلاستیک متغیر می باشد.  که این رزین مطابق است با پلاستیک اصلی  تزریقی، چه به صورت دانه‌(گرانول) چه به‌ صورت کپسول(پریل).

از آنجا که پلیمرهای موجود قابلیت برآوردن نیازهای های روزافزون صنعت را دارا نمی باشند تولید مواد و ترکیبات جدید همواره مورد توجه بوده است.مستربچ ترکیبی از مواد است که در حوزه مهندسی پلیمر به معنی ترکیب پلیمرها با مواد افزودنی آلی و معدنی است.

مستربچ یا کامپاند شامل پایه پلیمری و مواد شیمیایی می‌باشد. پایه پلیمر را بسته به نوع محصول نهایی و خواص مورد نظر انتخاب می کنند، مواد شیمیایی نیز به خواص بهینه مورد نیاز وابسته است به طوریکه اگر رنگ کردن قطعه مد نظر باشد از مواد شیمیایی رنگی معدنی یا آلی استفاده می کنند  و یا اگر استحکام مد نظر باشد از تقویت کننده‌ها استفاده می‌کنند و همینطور بسته به نیاز خواص فرایندی و یا محصول از مواد شیمیایی مناسب استفاده می‌کنند.

مستربچ ها به دلیل سهولت فرایند، وزن کم، خواص مناسب و قیمت مناسب از اهمیت ویژه برخوردارند. پلیمرها به صورت خام و بدون افزودنی ها خواص مکانیکی و ویژگی های ظاهری مطلوب را ندارند پس به ناچار آنها را با افزودنی های مناسب مخلوط کرده تا به خواص مورد نظر دست یابیم. به طور مثال پلیمرها در اثر فرآیند کردن در درجه حرارت های بالا اکسید و تخریب میشوند. به این خاطر در ترکیب انها افزودنی انتی اکسیدانت حتما حضور خواهد داشت. همچنین پلیمرها دارای ضریب اصطکاک سطحی بالایی هستند بنابراین برای فرآیند کردن راحت تر آنها را با روان کننده ها ترکیب می کنند.

پلیمرها در انواع صنایع از جمله صنعت بسته بندی، تولید لوله و اتصالات، سیم و کابل، لوازم خانگی، قطعات خودرو و ..... استفاده می‌گردند. بسته به کاربرد، باید نوع مناسبی از انواع مختلف پلیمر انتخاب شود. حتی اگر نوع پلیمر مناسب برای تولید یک محصول انتخاب شود باز هم نمی‌تواند تمام خواصی را که ما به آن نیاز داریم را در محصول نهایی ایجاد کند. بنابراین موادی به عنوان افزودنی، رنگ، پرکننده و تقویت کننده باید به پلیمر اضافه گردند تا بتوانند پلیمر مربوطه را برای کاربردهای مختلف آماده نمایند، به این ترکیب مستربچ می گویند. سپس در هنگام تولید قطعات، با توجه به نوع مستربچ، درصدی از این ماده را به محصول اضافه می‌کنند تا خواص مورد نظر را بدست آورند.

02432464407-09