مستربچ به محصولی گفته می‌شود در آن پیگمنت و رزین پایه به همراه افزودنی‌های دیگر ادغام میشوند. در این نوشته قصد داریم روش تولید مستربچ های افزودنی را بررسی کنیم.
به‌طورکلی مراحل تولید این ماده شامل موارد زیر هستند:
فرمولاسیون
اولین مرحله تولید، فرمولاسیون است، فرمول‌بندی به معنای تعیین فرمول دقیقی برای ترکیبات مورد نیاز است، در این مرحله توزین دقیق تمام اجزاء مشخص میشوند.
خوراک‌دهی
در این مرحله باید میزان تغذیه با خروجی دستگاه مشخص شود. در این مرحله خوراک اصلی دستگاه که شامل پیگمنت و رزین پایه هستند اضافه میشوند.
اختلاط
در این مرحله پلیمر پایه و رنگدانه را مخلوط میکنند و در دمای مناسبی ذوب میکنند تا بتواند تبدیل به گرانول و.. شود. برای این کار از دستگاه‌هایی مانند مخلوط‌کن‌های داخلی مداوم، ماشین‌های تک مارپیچ و یا اکسترودر دو مارپیچ استفاده می‌شود. برای اختلاط، مواد اولیه داخل اکسترودر ریخته میشوند و پس طی مراحل زیر از بخش اکستروژن به شکل گرانول خارج میشوند.
1- خیس کردن رنگدانه ها و پیلمر پایه
2- مخلوط کردن پیلمر پایه با افزودنی‌ها
3- ذوب کردن
4- مخلوط کردن برای جلوگیری از کلوخه شدن
تکنیک‌های اختلاط مواد اولیه
برای انجام این کار دو روش کلی وجود دارد.
1- روش پیش اختلاط
در این روش مواد فرمولاسیون تولید مستربچ با استفاده از مخلوط‌کن با سرعت بالا باهم مخلوط میشوند. این کار به دو روش سرد و گرم صورت می‌پذیرد.
در روش اختلاط سرد، تنها مخلوطی از مواد اولیه تشکیل می‌شود اما در روش گرم، مواد اولیه در ابتدا ذوب می‌شود و سپس ترکیب میشوند، در این روش پراکندگی مواد اولیه و میزان مخلوط شدن آنها باهم بهتر از روش سرد است.
پس از مخلوط شدن مواد، به بخش اکسترودر فرستاده میشوند و برهم کنش و پراکنش رنگدانه ها داخل پلیمر مذاب انجام می‌شود و نهایتاً مواد مذاب به شکل گرانول و دانه‌های کوچک برش داده میشوند و پس از عبور از استخر آب سرد بسته بندی میشوند، سرعت این روش و خروجی آن بسیار بالا است.
2- روش تسهیم خوراک
در این روش برخلاف روش قبل که تمام مواد در ابتدا باهم مخلوط می‌شدند و سپس ذوب می‌شدند، فرایندهای تولید و اختلاط مواد اولیه جداگانه انجام می‌شود. یعنی ابتدا پلیمر پایه به صورت جداگانه وارد مخزن می‌شود و پس از وزن کشی، به اندازه‌ای که در فرمولاسیون تعیین شده است ذوب می‌شود، سپس وارد دستگاه اکسترودر شده و ذوب می‌شود.
همچنین پودر پیگمنت یا رنگدانه و عامل سازگار کننده با استفاده از یک دستگاه مخلوط کن با سرعت بالا باهم مخلوط میشوند و پس از وزن کشی به اندازه‌ای که در فرمولاسیون تعیین شده است به مواد مذاب پیلمری در داخل اکسترودر افزوده میشوند.
این تکنیک برخلاف تکنیک قبلی سرعت پایین‌تری دارد اما کیفیت مستربچ های تولید شده در این روش بسیار بالاتر است، به این دلیل که عامل سازگار کننده و رنگدانه در اثر حرارت زیاد اثر خود را از دست می‌دهند، اما در این روش به این جهت که رنگدانه پس از ذوب شدن افزوده می‌شود، رنگ دهی بسیار بالاتری دارد.
از روش تسهیم خوراک بیشتر برای تولید مستربچهای کربن بلک و تیتانیوم دی اکسید استفاده می‌شود.
الک کردن
برای اینکه اندازه مستربچهای تولید شده یکسان باشد و دانه‌های زیرتر یا درشت‌تر از حد معمول در آنها وجود نداشته باشد، در مرحله آخر تولید به الک کردن دانه‌ها میپرازند، اهمیت این کار در زمان ساخت محصولات پلاستیکی توسط مصرف کننده نهایی در هنگام تزریق پلاستیک مشخص می‌شود.
