اکسترودر دوماردون

اکسترودر دو ماردون ٬ دو مارپیچ (یعنی اکسترودرهایی با بیش از یک پیچ تک) تا حد زیادی به عنوان یک وسیله ترکیبی برای ترکیب یکنواخت پلاستیک سازها، پرکننده ها، رنگدانه ها، تثبیت کننده ها و غیره در داخل پلیمر ساخته شده اند. پس از آن، اکسترودر دو ماردون نیز در پردازش و ساخت پلاستیک از مواد بازیافتی نیز کاربرد هایی پیدا کرده اند. اکسترودر دو ماردون در حالت کار کردن با اکسترودرهای تک پیچ تفاوت هی بسیاری دارند که برای کاربران و تولید کنندگان چشمگیر است.

دو مارپیچ

در یک دستگاه اکسترودر تک ماردون تک پیچ، اصطکاک به وجود آمده ی بین رزین و پیچ باعث می شود که رزین با پیچ بچرخد، و اصطکاک بین رزین که در حال چرخیدن است و بشکه ماده را به جلو سوق دهد و این باعث بالا رفتن حرارت و در نتیجه ایجاد گرما نیز می شود. افزایش سرعت حرکت پیچ و یا قطر پیچ برای دستیابی به سرعت خروجی بالاتر در یک اکسترودر تک پیچ باعث افزایش بیشتر گرمای اصطکاکی و دمای بالاتر می شود.

در مقابل، در اکسترودرهای دو ماردون یا دوقلو با پیچ های تداخل، حرکت نسبی حرکت یک پیچ در داخل کانال انتقال از طرف دیگر، مواد را به جلو هل می دهدتا به بخش انتهایی اکسترودر برسد. تقریباً گویی دستگاه مانند یک دستگاه پمپ عمل می کند که باعث جابجایی مثبت است و مواد را با اصطکاک بسیار کم انتقال می دهد. در اکسترودرهای دوقلو، گرما به طور مستقل از منبع خارجی کنترل می شود و تحت تأثیر سرعت پیچ نیست یعنی می توان به صورت دستی دما را کنترل کرد تا دما از میزان خاصی بالا تر یا پایین تر نرود زیرا این عمل باعث خام بودن یا پختن بیش از حد مواد می شود.

این واقعیت به ویژه هنگام پردازش یک پلاستیک حساس به گرما که کنترل دما باید از بخش ابتدایی تا انتهایی کار صورت پذیرد اهمیت پیدا می کند. از جمله این پلاستیک های حساس به گرما می توان از PVC مثال آورد.

اکسترودر دو ماردون پذیرش گسترده تری را نسبت اکسترودر های تک پیچ دارند. با این حال که آنها گران تر از ماشین های تک پیچ هستند.می توان یکی از عوامل مهم انتخاب اکسترودر دو ماردون توسط تولید کنندگان را کاربرد عمده این اکسترودر ها در تولید لوله پی وی سی سفت و سخت و با قطر بزرگ به شمار آورد.

با توجه به این که این نوع لوله ها امکان استفاده ی بالا و تاثیر گذاری را در صنعت امروز دارند. از جمله کاربرد های آن می توان به: لوله کشی فاضلاب شهری تحت فشار و بدون فشار، لوله کشی آبیاری کشاورزی تحت فشار و بدون فشار، لوله کشی جداره ها و زهکشی، انتقال تهویه هوا (لوله هواکشی )، انتقال آب باران روی بام های ساختمان (ناودانی)، انتقال مواد و املاح شیمیایی، عبور کابل های مخابراتی و برقی سازه ها، طراحی ماکت و سازه های سبک پلاستیکی، پوشش و عایق لوله فلزی و چدنی در موارد کاربرد آن ها اشاره داشت. تولیید کنندگان تمایل فراوانی برای ساخت و تولید این نوع لوله از خود نشان می دهند. که یکی از فعالیت های سود آور اکسترودر ها است. به همین دلیل استفاده از دستگاه های چند پیج نسبت به گذشته افزایش پیدا کرده است.

انواع مختلف اکسترودر ها

انواع مختلفی از دستگاه های اکسترودر چند ماردون یا چند ماردون وجود دارد، از جمله پیچ هایی با جهت چرخش موافق یکدیگر (که در آن پیچ ها در همان جهت می چرخند و یک پیچ در داخل کانال دیگر حرکت می کند)، پیچ هایی با جهت چرخش مخالف یکدیگر (که در آن پیچ ها چرخشی در جهت های مخالف یکدیگر را دارند) و پیچ های ضد انعطاف پذیر غیر متقابل. اکسترودر دو ماردون می تواند شامل دو پیچ (طراحی دوقلو) یا چهار پیچ باشند.

دستگاه اکسترودر چهار پیچ معمولی یک دستگاه دو مرحله ای است که در یک بخش آن یک جفت پیچ دوقلو و در یک قسمت دیگر یک جفت پیچ دو قلو مستقر است. که اصولا عمل تخلیه و تغذیه دستگاه اکسترودر را انجام می دهند. نسبت خروجی پیچ های چندگانه (lb / hr) معمولا بیشتر از نسبت های L / D یا قطر بشکه هستند.

اکستردور دوماردون (دو مارپیچ)

اکسترودر های دو ماردون اکسترودر هایی هساتند که با دو محور خروجی ارائه می شوند و دارای ماردون های هم گرا و یا وا گرا هستند که معمولا برای رنگ سازی و ساخت مستربچ مورد استفاده قرار می گیرند. در جایی که نیاز به مخلوط کردن و همزدن کامل مواد از اکسترودر دو ماردون استفاده می شود. برتری این دستگاه ها نسبت به دستگاه های تک ماردون را می توان برای کار هایی مانند: همزنی مواد، پخت بهتر مواد و ترکیب بهتر مواد موجود در دستگاه دو ماردون است.

و از طرفی دیگر چون این دستگاه ها وارداتی هستند و در داخل ایران ساخته نمی شوند و واردات قطعات به علت وجود تحریم ها به نسبت دشواراست تعمیر آن ها نیز با مشکل روبه‌رو شده استبه همین دلبل نگهداری از این دستگاه ها هزینه بر است و همیشه باید دستگاه ها را به صورت ماهانه و یا هفتگی مورد سرویس قرار داد تا اجزای آن دچار مشکل نشود و اگر اجزای آن به خصوص قسمت ماردون ها، مارپیچ و یا گیربکس دستگاه دچار ایراد شوند تعمیرات قطعه بسیار مشکل خواهد بود.

به همین خاطر معمولا کسانی که کار pvc انجام می دهند و ترکیب مواد آن ها بین ۴۰ تا ۶۰ تن است می توانند از اکسترودر تک مارپیچ به جای اکسترودر دو مارپیچ استفاده کنند که هم هزینه ی نگهداری آن ها نسبت به دستگاه های دو ماردون کمتر است و هم به علت حجم پایین مواد تولیدی در این دستگاه استفاده از آن ها کمتر می شود و دیر تر از دستگاه های دو ماردون مورد سرویس دهی و تعمیر قرار می گیرند.

اما متاسفانه برای ساخت مستربچ به علت ساختارهایی که دارند و در ادامه توضیح خواهیم داد حتما باید از دستگاه های دو ماردون استفاده شود.

پیچ های اکسترودر متفاوت هستند و جنس همه ی آن ها به نوع پلیمرشان بستگی دارد. براساس نوع کاربرد، پیچ ها را می توان به چهار دسته اصلی تقسیم کرد اما در اصل این پیچ ها را می توان بیشتر به دو نوع تقسیم کرد:

عمق ثابت و عمق متغیر

اکسترودرهای دوقلوی ضد ضرب، به ویژه مخروط ها برای تولید اکستروژن پروفیل، تولید لوله PVC سفت و سخت، پروفیل های پنجره، سایدینگ و غیره استفاده می شوند. اکسترودرهای ضد ضرب به دلایل زیر مخصوصاً برای این کاربرد ها مناسب و مؤثر هستند.

پیچ ها با سرعت کم کار می کنند و گرمای برشی کمی ایجاد می کنند.
مکانیسم پمپاژ مثبت آنها باعث افزایش فشار یکنواخت و به تدریج باعث بالا رفتن آن می شود.
آنها اختلاط بهتری را برای فرمولاسیون PVC را فراهم می کنند.
آنها پر از پیچ هستند.

برای تولید PVC سفت و سخت با حجم بالا، رزین PVC خریداری و استفاده می شود. پودر PVC که تثبیت کننده های لازم را در خود دارا است، مواد پلاستیک ساز، رنگ ها و پرکننده های مواد در میکسرهای دسته ای از پیش ساخته شده است.مواد PVC متعاقباً در طول مدت زمان و درجه حرارت معین شفاف می شود تا ثابت کننده های حرارتی و پلاستیک سازها به ذرات PVC بچسبند. رنگ ها و پرکننده ها به صورت متوالی و دسته ای به مواد اصلی اضافه می شوند تا فرمولاسیون حرارتی پایداری ایجاد کنند که در یک پکیج سفارشی اکسترود می شوند.

از آنجا که PVC یک رزین آمورف است، از نقطه ذوب مشخصی برخوردار نیست و با افزایش دما تا زمانی که ویسکوزیته به اندازه کافی جریان پیدا کند، نرم می شود و توسط اکسترودر پردازش می شود. نرم شدن و جاری شدن آن را پلاستیک می گویند. تا اینجا با فرایند ساخت پلاستیک pvc آشنا شدیم و در ادامه پیچ ها وارد جریان اکسترود پلاستیک می شوند.

پیچ های دوقلو مخروطی، فرمولاسیون را می گیرند و آن را به آرامی گرم می کنند و به طوری که انگار دارند مواد را ماساژ می دهند تا آنقدر گرم شود که در اکسترودر جریان پیدا کنند. در بعضی موارد، روند ذوب به عنوان شار گفته می شود، زیرا PVC از نقطه ذوب مشخصی عبور نمی کند و امکان دارد در هر درجه ای ذوب شوند که باید توسط کاربر مورد بررسی قرار بگیرند. در عوض، آن را به طور مداوم در دماهای بالاتر نرم می کند تا اینکه همه مواد بهم ریخته و با هم مخلوط شوند.

در نتیجه تغذیه پایین دست به طور معمول انجام نمی شود و تغییر پیدا می کند و در دمای بالا انجام می شوند، زیرا تمام مواد قبل از افزودن به اکسترودر از پیش آمیخته می شوند. با اینکه انگار یک مرحله اضافه دارند اما تمام این مراحل توسط خود دستگاه اکسترودر دو ماردون صورت می پذیرند.

هنگامی که فرمولاسیون به طور صحیح در اکسترودر های دو قلو روان شد، برای از بین بردن هرگونه گازهای موجود در محیط دستگاه که به آن ها گاز های فرار می گویند که می تواند باعث ایجاد مشکل در محصولات نهایی شود و کیفیت محصول تولیدی را پایین بیاورند. پیچ های ضد جوش تعبیه شده خود جابجایی (جابجایی مثبت) فرمولاسیون را به وجود می آورند به طوری که آن ها را به جلو منتقل می کنند و پمپاژ بسیار یکنواختی را برای قالب فراهم می کنن و مواد را با فشار بالا وارد آن ها می کنند و ثابت لازم را برای اکستروژن مشخصات فراهم می کند.

PVC بسیار حساس به دما است و در یک واکنش اتوکاتالیستی به راحتی در دماهای بالا تخریب می شود و اسید هیدروکلریک تولید می کند که در اینجا اهمیت کاربر یا اپراتور مشخص می شود که می تواند از این اتفاق جلوگیری کند. پس از شروع تخریب، آن را نمی توان متوقف کرد، و به تدریج بدتر می شود تا زمانی که اکسترودر باید باز و تمیز شود که این عمل به علت زمان بر بودن باعث توقف تولید دستگاه اکسترودر دو ماردون نیز می شود. در نتیجه، گرمای برشی ایجاد شده در طی پردازش بسیار مهم است.

کاهش سرعت پیچ درکم کردن ارتباط با پیچ های دوقلوی ضد گرما برای کنترل درجه حرارت ذوب PVC سودمند است. PVC به دلیل تولید گرمای برشی و تخریب رزین، به طور معمول در اکسترودرهای پیچ دوقلوی انعقادی با سرعت بالا پردازش نمی شود که باعث بروز خرابی های احتمالی نشوند.

اکسترودرهای دو ماردونه ضد الکتریسیته به دلیل فشار زیاد و یکنواختی که ایجاد می کنند، در عمل اکستروژن پروفیل بسیار خوب کار می کنند. پیچ های دوقلوی محافظ با استفاده از پمپ دنده ای که به اکسترودر اضافه می شوند، در برنامه های پروفیل، ورق و نایلون استفاده می شوند تا فشار کافی و ثابت را برای عمل اکسترود کردن مواد در اکسترودر را ایجاد کنند. مزیت استفاده از اکسترودرهای دو قلو برای این برنامه ها این است که عملیات اکستروژن سفارشی صورت بگیرد. می توانید رزین و مواد افزودنی درجه ۱ را خریداری کرده و ترکیب خود را قبل از ورق زدن انجام دهید.

پیش از این یک ورق برای شروع به کار خود به یک ماده از پیش تنظیم شده احتیاج داشت که باید آن را نیز برای انجام عملیات ترکیب خریداری می کردند. تولید این ترکیب در داخل اکسترودر و صرفاً در یک ورق عمل مقرون به صرفه تری است. و نیاز به تهیه ماده دوم برای انجام عملیات اکسترود کردنpvc حذف می شد. علاوه بر این، این روش دارای مزایای اضافه شده ای نیز هست که از سابقه گرمای کمتری برخوردار است که به علاوه ویژگی امکان اصلاح و ترمیم فرمول برای بهینه سازی کیفیت و عملکرد محصول نهایی است.

اکسترودرهای دوقلو برای پردازش مداوم فوم در هر ورق یا پروفیل استفاده می شوند. بعد از منطقه ذوب، گاز در پلیمر تزریق می شود، آن جا که بسته بودن خروجی های اکسترودر مانع از بازگشت مواد مذاب و گاز در بالادست و خروج از دستگاه می شود. مواد گازسوز به عنوان مایع یا ماده شیمیایی دمنده ای معرفی می شوند تا گاز را برای کف اکسترودر ایجاد کنند. عوامل دمنده شیمیایی گاز در دمای تجزیه خاص تولید می شوند. این کار باعث می شود تا ماده دمنده شیمیایی جامد در پایین دست یا در گلوگاه در دمای مناسب ذوب شوند.

دی اکسید کربن و نیتروژن بعنوان گاز استفاده می شود و تحت فشار مستقیم به اکسترودر تزریق می شود. تزریق گاز مستقیم می تواند محصولاتی با چگالی پایین تر از آنچه که مواد شیمیایی دمنده تولید می شود، تولید کنند. برای رسیدن به چگالی کف مورد نظر، گاز در ماتریس رزین قابل حل است. پنتان مایعی است که در دماهای بسیار کم تبخیر می شود.

به صورت مایع تزریق می شود و پس از تبخیر، محصولی کف دار تشکیل می دهد. برای پراکندگی مناسب ماده دمیده شده در رزین، سه منطقه اختلاط برای بهتر مخلوط شدن مواد لازم است. ابتدا مهر و موم دینامیکی یا مهر و موم مذاب که مانع از بازگشت گاز به داخل گلوگاه خوراک می شود، کافی است تا از ورود گاز به سمت عقب از طریق درگاه تغذیه جلوگیری کند. مهر و موم مذاب معمولاً با عناصر اختلاط پراکنده و یک مانع محدود کننده ایجاد می کند. در منطقه مخلوط کردن دوم، مخلوط توزیع کننده گاز را با رزین مذاب ترکیب می کند تا یکنواخت آن را در کل ذوب توزیع کند. منطقه مخلوط سوم، جایی است برای همگن سازی مذاب نهایی قبل از خروج از اکسترودر است.

اکستروژن پیچ دوقلوی یک فرایند انعطاف پذیر و متنوع تر از اکستروژن تک پیچ است. از آنجا که اکسترودرهای دوقلو هزینه قابل توجهی بیشتر از اکسترودرهای تک پیچ دارند اکستروژن پیچ دوقلو با افزایش توانایی و انعطاف پذیری آن در انجام پروژه ها و اهداف قابل توجیه نیست.

دستگاه های اکسترودر تک ماردون (تک مارپیچ )

دستگاه های اکسترودر تک مارپیچ به صورت های مختلفی قابل عرضه می باشند که می توان برای مثال از اکسترودر های سنتی جزئی از دستکاه های تک ماردون یاد کرد که دارای ویژگی هایی مانند: طول کوتاه دستگاه ها، دینام های ضعیف با تولید کم برای مثال ۸۰ تا ۱۰۰ کیلو ۵۰ تا ۱۲۰ کیلو و غیره است. اما در سال های اخیر با ورود تکنولوژی های جدید دستگاه های تک ماردون به ایران، قادر به ساخت اکسترودر هایی با توان تولید ۱ تن در ساعت که موفقیت بزرگی در صنعت اکسترودر است شده ایم.

درتولید سیلندر های دستگاه های دو مارپیچ دو مرحله ای (دو گازگیردار) نیز موفق به تولید موادی با کیفیت بسیار بالا و در حد استاندارد شده ایم که حتی مواد یا به طور بهتر محصولات تولید شده توسط این اکسترودر ها، قابلیت صادرات به کشورهای منطقه و سایر نقاط جهان را دارند.

کیفیت خوب یک اکسترودر به چند مؤلفه اساسی قابل تقسیم بندی است مانند: میزان برق مصرفی دستگاه های اکسترودر استاندارد باشند و از حد مجاز بیشتر نشوند، موادی که به عنوان مواد اولیه وارد دستگاه های اکسترودر می شوند خام یا نپخته نباشد و همچنین حتی سوخته نیز نباشند زیرا این عمل باعث کدری مواد تولیدی می شود، باعث تغییر رنگ در مواد نشود و شفافیت مواد را حفظ کند و خروجی مواد از نظر مقدار خروجی قابل قبول باشد که البته این مؤلفه خروجی مربوط به توان موتور، توان گیربکس، طول و قطر مارپیچ، l/d مارپیچ، و مؤلفه های دیگر خواهد بود.

اکسترودرهای تک ماردون به اکسترودرهای تک پیچ و چند منظوره تقسیم می شوند. اکسترودرهای تک پیچ بیشتر به دلیل کم هزینه بودن، طرح های ساده، ناهموار بودن و به طور کلی با یادگیری آسان تر، دارای قابلیت اطمینان و محبوبیت بالایی هستند. اندازه هایمدل های معمولی آن ها از ۱ تا ۶ اینچ (۲۵ تا ۱۵۰ میلی متر) و نسبت L / D آن ها از ۲۰ تا به ۳۰ متفاوت است و بیشترین میزان نسبت آن ها در ۲۴ است.

عملکرد اولیه یک اکسترودر تک پیچ در بخش قبلی اکسترودر ها توضیح داده شده است. اما به طور خلاصع مواد وارد شده از قیف در گلوگاه با حرکت چرخشی پیچ منتقل می شوند. برش مکانیکی ناشی از پیچ و گرمای حرارتی از بشکه، پلیمر جامد را تبدیل به مواد مذاب می کنلد و آن ها را درون قالب های اکسترودر می ریزند و سپس از درون قالب ها خارج می کنند.

در مقایسه با اکسترودرهای تک ماردون، اکسترودرهای دوماردون در تهیه مواد مختلف از جمله موادی مانند مواد افزودنی، مواد پرکننده و مایعات کارآمدتر هستند. می توان با استفاده از عناصری که باعث مخلوط کردن بیشتر مواد موجود در اکسترودر می شوند، کارآیی اکسترودرهای تک پیچ را بهبود بخشید اما این حال نیز به اندازه اکسترودرهای دوقلو مؤثر از کار در نمی آیند.

امروزه انواع بیشتری از اکسترودرهای دوقلو در دسترس تولید کنندگان قرار دارند که ممکن است در ساخت و ساز این اکسترودر ها تفاوت ایجاد کند، به طوری که اکسترودر های دو ماردون می توانند پیچ های موازی یا مخروطی داشته باشند که آن ها نیز ممکن است در همان جهت یا جهت مخالف (ضد چرخش) یکدیگر بچرخند، و دارای درجه متفاوتی از هم باشند.

اکسترودر دو ماردون

اکسترودرهای دو مارپیچ که به دو مارپیچ و دو قلو معروف هستند مخلوط بسیار خوبی از مواد را تشکیل می دهند و به همین خاطر به طور گسترده ای برای مخلوط کردن پودر های مورد نیاز ساخت مواد از این نوع اکسترودر استفاده می شود. این مواد کاملاً مخلوط شده، همچنین ذوب شده و باعث تشکیل محصول نهایی می شوند. این اکسترودر ها از دو پیچ به موازات یکدیگر تشکیل می شوند که درون بشکه استوانه ای مخصوص اکسترودر می چرخند که باعث همزنی مواد درون بشکه ها می شود.

این اکسترودر ها به دو دسته ی زیر تقسیم یندی می شوند:

اکسترودر دوماردونه با جهت چرخش موافق یکدیگر
در اکسترودر دوماردونه با جهت چرخش موافق یکدیگر، مواد را تا آن جا که بین پیچ ها درهم تنیده شوند منتقل می کند. زیرا در زمانی که دو شیب با سرعت مخالف و مساوی در این مرحله عمل می کنند، ماده توسط پیچ دیگر با کمترین میزان مواد از فاصله بین دو پیچ عبور می کند و به عمل می آید. این سیستم دارای کنترل بیشتری بر زمان توزیع مواد در اکسترودر است و باعث می شود ماده زود تر به عمل بیاید و کیفیت محصول نهایی را بالاتر می برد به طوری که هیچ گونه تغییر رنگ و یا کدری رنگ در محصول به وجود نیاید که در نتیجه محصول تولیدی شما جزء نوع درجه ۱ خود قرار می گیرد.

اکسترودر دوماردونه با جهت چرخش مخالف یکدیگر

در اکسترودر دوماردونه با جهت چرخش مخالف یکدیگر همزنی مواد توسط پروانه های پیچ اکسترودر به گونه ای انجام می شود که تمام مواد مجبور به ورود منطقه مرکزی پیچ ها می شوند یعنی دقیقا جایی که دو پیچ در آن قرار دارند و ماده یا محصول نهایی را تشکیل می دهند. مقدار کمی از مواد از شکاف بین دو پیچ عبور می کند واز سطح پیچ ها جدا می شوند. از آنجا که دو پیچ در هم پیچیده شده اند، جای فرار کمی را برای عبور مواد ایجاد می کنند که این عمل باعث می شود تمام مواد از آن عبور نکنند. یک مزیت اساسی که در سیستم دو ماردونه با جهت چرخش مخالف یکدیگر وجود دارد این است که موادی که از کنار پیچ (دو پیچ) عبور می کنند، در معرض درجه برشی بسیار بالا قرار می گیرند.

میزان درهم آمیختگی در اکسترودرهای دوقلو را می توان به سه دسته گسترده تعریف کرد: از هم جدا، مماس یا مخلوط. ارتباط متقابل می تواند به صورت جزئی به هم پیوسته و کاملاً درهم آمیخته تقسیم شود.

در نتیجه

در اکسترودر دوماردونه با جهت چرخش مخالف یکدیگر، مواد موجود در اکسترودر برای تولید محصول نهایی مواد را دچار برش و فشردگی می کنند این عمل به این صورت رخ می دهد که مواد بین غلتک هایی با جهت چرخش متفاوت، فشرده می شوند و سپس آن ها را برای تولید محصول نهایی آماده می کنند، محصول تولیدی در این اکسترودر از کیفیت بالایی برخوردار است. در اکسترودر حاوی دو ماردون با جهت چرخش یکسان، مواد از یک ماردون به دیگری منتقل می شود.

این اکسترودرها برای مواد حساس به حرارت کاملاً مناسب اند: زیرا مواد در اکسترودر به سرعت منتقل می شود بدون اینکه کمترین احتمال ماندگار شدن موضعی (Entrapment) مواد در آن وجود داشته باشد و این عمل باعث می شود که این مواد بیش از اندازه گرم نشوند. حرکت مواد در اطراف ماردون های جفت نشده کمتر (کندتر) است ولی نیروی جلوبرنده (Propulsive) بزرگتر است که باعث می شود مواد به سرعت از لای غلتک ها عبور کند.

مستربچ

مستربچ یک فرمول پلاستیک است که حاوی مواد افزودنی است که برای عملکرد تولید محصول نهایی ضروری است. یک مستربچ همچنین می تواند شامل رنگ کننده ها نیز باشد. به طور کلی، مستربچ از گلوله های پلاستیکی تشکیل شده است که حاوی مقادیر معینی مواد افزودنی مانند مواد هایی برای پردازش عملیات، رنگ ها، آنتی استات ها، تثبیت کننده های سبک، پرکننده ها و غیره است.

انواع مختلفی از مستربچ ها از جمله گلوله های پلاستیکی وجود دارد که سفارشی می شوند تا با آن ها سازگار باشند. پلیمر نهایی مورد استفاده در این محصول می تواند به صورت پودرها یا حتی مایعات سازگار با پلیمرهای استفاده نهایی باشد.

مستربچ ها به صورت ساده معمولاً ترکیب یک نوع پودر و یک ماده ترموپلاستیک است. در صنعت پلاستیک در بسیاری از فرایندها نیاز به تولید در شرایط بهداشتی و تمیز است. به عنوان مثال در فرایند تولید ظروف غذایی و دارویی باید محیط تولید مستربچ باید کاملاً بهداشتی باشد.به همین دلیل از مستربچ ها به عنوان گرانول استفاده می شود. اگر از پودر مواد افزودنی به صورت خالص استفاده شود محیط تولید با غبار حاصل از پودر آلوده می‌گردد. به همین دلیل در این مواقع از مستربچ استفاده می‌شود. که به صورت گلوله های رنگی قابل عرضه هستند.

کنسانتره رنگ معمولاً به طور مشابه یک مستربچ تعریف می شود، مگر اینکه فقط از مواد رنگ کننده تشکیل شود و از مواد افزودنی که به یک مستربچ اضافه شود ساخته شود. هر دو کنسانتره رنگی قبل از قالب گیری یا اکستروژن در محصول نهایی به محصلول پلیمری نهایی اضافه شده ودر بر خی از مواقع کم می شوند. این فرآیند مخلوط کردن معمولاً یک فرآیند برشی کم است و می تواند در یک سطل یا یک لوله در دستگاه قالب گیری یا اکسترودر اتفاق بیفتد.

مقدار مواد تشکیل دهنده و رنگهای کاربردی بسیار متفاوت است اما معمولاً بین ۵/۰ تا ۵/۵ درصد متغیر است. این قاعده گاهی اوقات به عنوان نسبت پایین آمدن نسبت ماده طبیعی نسبت به محصول کنسانتره است نشان داده شده است. به عنوان یک قاعده کلی، غلظت هر چه بیشتر باشد، محصول گرانتر می شود. زیرا از کیفیت بالاتری برخوردار است که در نتیجه باعث بالا رفتن کیفیت محصول تولیدی می شود. و بیشتر از این مستربچ ها در تولید مواد پلاستیکی استفاده می کنند.

ویژگی های مستربچ

مستربچ خود به صورت گرانول است و به سادگی قابل مخلوط کردن با مواد پلاستیک گرانولی است؛ و از این رو آلودگی محیط را کاهش می دهد.

مخلوط کردن مستربچ با مواد پلاستیک با نسبت کم به سادگی و با کمک ساده‌ ترین امکانات صورت می گیرد و نیاز به دستگاه های پیشرفته برای این کار وجود ندارد. در ضمن باید بیان کرد که اگر نیاز به اضافه کردن مقادیر بسیار کم یک افزودنی در فرایند تولید مستربچ داشته باشیم، مخلوط افزودن مقادیر بسیار کم به صورت یکنواخت به فرمولاسیون مستربچ وجود ندارد .در نتیجه از مستربچی که در واقع حالت رقیق شده آن افزودنی است، استفاده می‌گردد. این نوع مستربچ مانند گلوله های رنگی نیست.

از دیگر دلایل استفاده از مستربچ زمانی است که نیاز به مواد کمکی برای به دست آوردن مخلوط یکنواخت مواد، در سطح مواد پلیمری است. اضافه کردن ماده افزودنی به تنهایی به ماده پلیمری منجر به توزیع بهم ریخته و ضعیف ماده افزودنی در بستر مواد پلیمری می‌شود. یکی از بهترین راه ‌حل‌ های موجود در این موارد استفاده از مستربچ است. مستربچ علاوه بر ماده افزودنی اصلی، حاوی مواد دیگری ماننده بهبود دهنده فرآیند ها و تسریع‌ کننده مخلوط آن ها است.

بنابراین با استفاده از مستربچ به سادگی مخلوط یکنواختی از پلیمر و افزودنی حاصل می‌شود. این اختلاط مناسب در برخی مواقع میزان مصرف افزودنی را کاهش می‌دهد و در مواقعی که قیمت افزودنی بالاست باعث صرفه‌جویی اقتصادی هم می‌شود. و در نتیجه هزینه تولید مواد را کاهش می دهد.

فرایند تولید مستربچ

مستربچ‌ها طی فرایند پیوسته و یا بچ تولید می‌شوند. تفاوت این دو روش در میزان اتوماسیون و مقیاس تولید آن ها در این دو روش است. فرایند پیوسته با کمترین دخالت دست و در مقیاس بزرگ انجام می‌گیرد، در حالی که فرایند بچ نیاز به نیروی انسانی بیشتر دارد و معمولاً در مقیاس کوچک انجام می‌شود که در کارگاه های کوچک صورت می پذیرد شما با توجه به میزان فعالیت خود می توانید یکی از این دو روش را انتخاب کنید.

در روش پیوسته از یک دستگاه اکسترودر دو ماردونه مجهز به فیدرهای وزنی (گراویمتریک) استفاده می‌شود. مواد پلیمری و انواع افزودنی‌ها با نسبت های مشخص به صورت پیوسته وارد اکسترودر دو ماردونه شده و پس از ذوب شدن و مخلوط شدن از اکسترودر خارج می‌گردد. پس از آن هم فرایندهای سرد کردن مذاب و گرانول سازی و خشک کردن انجام می ‌پذیرند که به صورت کامل تمام مراحل انجام این فرآیند ها در بالا توضیح و شرح داده شده است. درنهایت محصول پس از تولید از اکسترودر خارج شده و پس از آن بسته بندی می‌ گردد.
در روش بچ کلیه مواد وارد یک میکسر شده و با یکدیگر مخلوط می گردند. سپس مواد مخلوط شده وارد اکسترودر دو ماردونه می شوند و پس از ذوب شدن و اختلاط کامل مواد از آن خارج می شوند.

انواع مستربچ‌

سه شکل تثبیت کننده – جامد، مایع و مستربچ – اساسی هستند. بیشتر تثبیت کننده ها در دمای اتاق جامد هستند، که در ترکیب آنها تأثیر دارد. با توجه به اینکه از تثبیت کننده ها در مقادیر کمی استفاده می شود و باید در فرمولاسیون به طور مساوی توزیع شود، این امر غالباً باعث ایجاد مشکلات تکنولوژیکی و افزایش خطرات سلامتی (تشکیل گرد و غبار) می شود. به همین دلیل، برخی از تثبیت کننده ها به صورت مایعات تولید می شوند که دوز گرفتن و ترکیب آنها بسیار ساده تر است.

لازم به ذکر است که برخی از تثبیت کننده های مایع حاوی حلال ها یا پلاستیک سازها هستند که ممکن است روی خواص محصول نهایی تأثیر بگذارد. تولید کنندگان بی شماری نیز وجود دارند که تخته های حاوی بسته های افزودنی را به شکل پراکنده (معمولاً خمیر چسبناک) به فروش می رسانند و دوباره ترکیب آنها آسان تر است. این مستربچ ها معمولاً دارای یک ترکیب ثابت هستند که برای کاربر ناشناخته است و این باعث می شود تنظیمات تولید بهم بخورد یا تغییراتی برای تولیدکننده در تولید محصول نهایی ایجاد شود.

مستربچ ها به شدت بر خواص محصولات نهایی تأثیر می گذارند اما در ارزیابی عملکرد محصول یا دلایل عدم وجود آن به دلیل ترکیب ناشناخته و عدم تحقیق دراین زمینه در زمینه تولید محصول نهایی مشکل ایجاد می کنند.

تکنیک های کپسوله سازی امکان تبدیل جاذب های ماوراء بنفش تریازین، که محصولات آبگریزی هستند، به فرم های بسیار سازگار با آب و پایدار مبتنی بر آب تبدیل شده اند.

در یک دسته‌بندی کلی می‌توان مستربچ‌ها را به دو دسته کلی تقسیم‌بندی کرد.

• مستربچ‌های رنگی

• مستربچ‌های افزودنی

مستربچ‌های رنگی همان طور که از نام آن ها پیداست جهت رنگ کردن پلاستیک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کاربرد به قدری مرسوم است که در بسیاری مواقع منظور از مستربچ، همان مستربچ رنگی است. این مستربچ‌ها از افزودن رنگدانه‌های آلی یا معدنی به پایه پلیمری تولید می‌گردند.

رنگ پرکلور یا مرکب محصولی است که کنسانتره نیست اما حاوی کل ماده رنگ کننده و سایر مواد افزودنی است که درتولید محصول نهایی مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از تولییدکندگان برای قالب ها مواد مرکب را ترجیح می دهند زیرا نیازی به مخلوط کردن مواد قبل از پردازش ندارند یا به دلیل اینکه پراکندگی مواد افزودنی و رنگ ها می توانند یکنواخت تر باشند. این امر به ویژه در مورد رنگ ها صحیح است که در رنگ های بسیار کم و غلظت های کم فرموله می شوند. اگر این رنگ ها به درستی پراکنده نشوند، ممکن است باعث ایجاد رگه های رنگی یا آگلومره ها (توده ها) در محصول نهایی شود.

با این حال مستربچ‌های افزودنی‌ها نیز به وفور مورد استفاده قرار می‌گیرند. هدف از استفاده از مستربچ‌های افزودنی، اضافه کردن خواصی به غیر از رنگ به ماده پلیمری می‌باشد. مثال‌هایی از مستربچ‌های افزودنی که در صنایع مختلف کاربرد دارند، عبارتند از مستربچ آنتی اکسیدان، مستربچ یووی استابیلایزر، مستربچ بهبود دهنده فرایند، مستربچ آنتی بلاک، مستربچ جداکننده از قالب، مستربچ ضدخراش، مستربچ ضد شعله، مستربچ آنتی میکروبیال، مستربچ ضد قارچ، مستربچ ضد رطوبت، مستربچ شفاف کننده، مستربچ براق کننده، مستربچ ضدبو، مستربچ بهبوددهنده مقاومت حرارتی، مستربچ فیلر، مستربچ روغن، مستربچ بهبود دهنده مقاوت ضربه‌ای، مستربچ آنتی استاتیک، مستربچ بهبوددهنده هدایت الکتریکی و ...

منبع: google search