گرانول مستربچ چیست؟ کاربرد و ویژگی ها

کامپاند یک ماده مخلوط است که ترکیبی از پلیمر اصلی با موادی مانند رنگ دهنده‌ها، جاذب‌های نور، آهنربا، فلزات، روان‌کننده‌ها و یا سایر مواد شیمیایی است. این مواد مخلوط و به صورت یک قرص بزرگ یا گریدهای کوچک برای مصرف‌کنندگان تولید می‌شوند. از کاربردهای کامپاندها، می‌توان به استفاده در صنعت خودروسازی، لوازم خانگی، لوازم پزشکی و ساختمانی و نساجی اشاره کرد. با این وجود، تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند در محتوای شیمیایی آن‌ها و روش تولید آن‌ها است.

مستربچ چیست؟

قبل از صحبت راجع به تفاوت گرانول مستربچ لو کامپاند تعریف می‌کنیم که مستربچ چیست؟ مستربچ ( Masterbatch ) یکی از محصولات شیمیایی است که برای رنگ‌آمیزی، جلوگیری از خوردگی، بهبود خصوصیات فیزیکی، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر حرارت در صنایع مختلف استفاده می‌شود. این مواد شامل پلیمر اصلی و رنگ‌دهنده‌هایی هستند که برای تولید کالاهای رنگارنگ، مانند لعاب و رنگ‌های صنعتی و تجاری استفاده می‌شود.

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.

گرانول مستربچ از چه موادی تشکیل شده است؟

بعد از اینکه متوجه شدیم که مستربچ چیست، در این بخش از گرانول مستربچ و مواد تشکیل‌دهنده آن حرف می‌زنیم. گرانول مستربچ‌ ترکیبی از موادی هستند که به همراه پلاستیک به دست می‌آیند. در واقع، گرانول مستربچ‌ شامل یک پایه پلاستیکی و مواد افزودنی متنوعی مانند پیگمنت‌ها، مواد تثبیت کننده، مواد ضد خوردگی، مواد ضد آب، و مواد تغییر دهنده خواص مکانیکی می‌باشد.

پلیمر پایه

یکی از مواردی که باید من باب تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند بدانید پلیمر پایه گرانول مستربچ است. پلیمر پایه گرانول مستربچ یکی از مهمترین مواد اولیه در تولید انواع محصولات پلاستیکی است. پلیمر پایه گرانول مستربچ از چندین نوع پلیمر مختلفی مانند پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن و پلی‌استایرن تهیه می‌شود. در هر نوع پلیمر پایه، از موادی به عنوان آنتی‌اکسیدان، نرم‌کننده و پایدارکننده استفاده می‌شود تا خواص مکانیکی و فیزیکی گرانول‌های مستربچ را بهبود بخشید.

مواد افزودنی

مواد افزودنی گرانول مستربچ به دو دسته تقسیم می‌شوند: مواد افزودنی تقویتی و مواد افزودنی تغییر دهنده ویژگی‌های پلاستیک. مواد افزودنی تقویتی شامل فیبرهای شیشه‌ای، کربن، ذرات فلزی و ذرات سیلیکاتی است که به عنوان تقویت‌کننده برای پلاستیک‌های تقویت شده استفاده می‌شوند. این نوع از مواد افزودنی، ویژگی‌های استحکام و سختی پلاستیک را افزایش می‌دهند.

مواد افزودنی تغییر دهنده ویژگی‌های پلاستیک، شامل موادی مانند رنگ‌ها، پیگمنت‌ها، مواد ضد آب، مواد ضد خوردگی و مواد ضد آفتاب‌سوزی هستند. برای بهبود برخی ویژگی‌های فیزیکی، مانند شفافیت، سختی، استحکام و ویسکوزیته، از مواد افزودنی تغییر دهنده ویژگی‌های پلاستیک استفاده می‌شود. علاوه بر این، مواد افزودنی گرانول مستربچ می‌توانند برای کاهش هزینه و تولید محصولات با کیفیت بالا، بکار رود. پس دیگر مورد از مواردی که باید در رابطه با تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند بدانید مواد افزودنی گرانول مستربچ است.

عامل سازگارکننده

عامل سازگارکننده گرانول مستربچ جهت بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی محصولات پلاستیکی استفاده می‌شود. یکی از مواردی که باید من باب تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند بدانید عامل سازگارکننده است. این عامل سازگارکننده می‌تواند به دو صورت فعالیت کند. در صورتی که پلیمر اصلی فرمولاسیون، حاوی ماده جایگزین اصلی باشد، عامل سازگارکننده با استفاده از گروه‌های شیمیایی خاصی، این جایگزین را درون خود جذب کرده و مانند پلیمر اصلی عمل می‌کند. در صورتی که پلیمر اصلی فرمولاسیون، حاوی مونومر جایگزین باشد، عامل سازگارکننده این مونومرها را ترکیب کرده و مانند پلیمر اصلی عمل می‌کند. استفاده از عامل سازگارکننده گرانول مستربچ، باعث بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی محصولات پلاستیکی می‌شود و در نتیجه عمر مفید محصولات را نیز افزایش می‌دهد.

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 اکسارودر 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

حالا که توضیح دادیم مستربچ چیست، برای آشنایی بیشتر با تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند سراغ انواع مستربچ می‌رویم. انواع مستربچ شامل موارد زیر می‌باشد:

مستربچ رنگی

در بین مواردی که در تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند خدمت شما همراهان عرض می‌کنیم، مستربچ رنگی است. مستربچ رنگی یکی از محصولات شیمیایی است که در بسیاری از صنایع، به خصوص صنایع پلاستیکی و قالب‌سازی به کار می‌رود.

مستربچ رنگی خواص زیادی دارد که آن را به یک ماده مفید و محبوب در صنایع تبدیل کرده است. برخی از ویژگی‌های مهم آن عبارتند از:

• مقاومت در برابر حرارت: مستربچ رنگی پلاستیکی قادر است در دمای بالا نیز بدون تغییر رنگ، متناسب با نیاز صنعتی عمل کند.
• پایداری شیمیایی: این ماده با توجه به دسته‌بندی و رنگ شدن آن، به دلیل پایداری شیمیایی و برخی ویژگی‌های دیگر، ماندگاری طولانی در زمان را دارد.
• توانایی پراکندگی: با استفاده از مستربچ رنگی پلاستیکی، رنگ خواص حاصله به طور یکنواخت در سطح پلاستیک پخش می‌شود.

مستربچ افزودنی

تولید مستربچ معمولا از طریق ترکیب یک یا چند منبع پلیمر با یک یا چند عامل آغشته کننده (masterbatch carrier) انجام می شود. این عامل آغشته کننده معمولا یک پلیمر است که توانایی پذیرفتن رنگ ها و افزودنی های دیگر را دارد و بعد از تولید، مستربچ به عنوان یک لوازم جانبی به سایر محصولات ثانویه (مانند فیلم های پلیمری، لوله های پلیمری، نایلون و …) اضافه می شود.

مستربچ افزودنی شامل موارد زیر می‌‌شوند:

• مستربچ‌های ضد تری دی: این نوع از مستربچ‌ها باعث جلوگیری از تری دی شدن مواد پلیمری در شرایطی مانند حمل و نقل و انبار‌کردن می‌شوند.
• مستربچ‌های مقاوم در برابر حرارت: با استفاده از این نوع از مستربچ‌ها می‌توان مقاومت مواد پلیمری در برابر حرارت را بهبود داد و از پایداری و دوام ماده پلیمری در شرایط داغ و نرمال بهره برد.
• مستربچ‌های آنتی استاتیک: این نوع از مستربچ‌ها جلوگیری از جذب بارهای الکتریکی در مواد پلیمری را فراهم می‌کنند و به عنوان جزء بسیار مهمی در صنعت الکترونیک استفاده می‌شوند.
• مستربچ‌های ضد خوردگی: با استفاده از این نوع از مستربچ‌ها می‌توان مانع از خوردگی مواد پلیمری در محیط‌های خورنده و اسیدی شد و دوام و پایداری آن‌ها را بهبود داد.

مستربچ پرکننده

در بین مواردی که در تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند خدمت شما همراهان عرض می‌کنیم، مستربچ پرکننده است. مستربچ پرکننده یکی از مهم‌ترین عوامل در صنعت پلاستیک است که به منظور بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی پلیمرها استفاده می‌شود‌. مستربچ پرکننده به موادی گفته می‌شود که به منظور بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی پلیمرها، به آن‌ها اضافه می‌شود. این مواد معمولاً شامل یک رزین پایه با مقداری از پرکننده ها، مواد مالاندرید، عامل اتصال و گه‌گاهی رنگ هستند. تولید مستربچ پرکننده در دو مرحله صورت می‌گیرد. در مرحله اول، پلیمر پایه انتخاب می‌شود که بسته به نوع پلیمر، پرکننده مناسب و مواد ضدعفونی کننده برای جلوگیری از رشد باکتری و قارچ اضافه می‌گردد. در مرحله دوم، مواد رنگی، مواد آنتی‌اکسیدان و نیز مواد معدنی برای استفاده در صنعت‌های مختلف افزوده می‌شوند. مستربچ پرکننده در انواع مختلفی مانند مستربچ پرکننده پلاستیکی معمولی، مستربچ پرکننده پلاستیکی مقاوم در برابر حرارت، مستربچ پرکننده پلاستیکی مقاوم در برابر آب و حرکت دهنده‌های مستربچ پرکننده پلاستیکی قابل تولید هستند.

مستربچ لیزکننده

بعد از دانستن اینکه مستربچ چیست، از انواع مهمی که باید آن را بشناسید مستربچ لیزکننده است. مستربچ لیزکننده برای پاک کردن آسان و سریع انواع پلاستیک ها مناسب است. این ماده شامل یک ترکیب شیمیایی است که قابلیت حل شدن آب و الکل را دارد. علاوه بر این، مستربچ لیزکننده پلاستیکی دارای خاصیت جذب رنگ ها و روغن ها است که توانایی تمیز کردن پلاستیک ها را افزایش می دهد. روش های استفاده از مستربچ لیزکننده می تواند به صورت دستی و یا با استفاده از ماشین شوینده صورت گیرد. در هر دو صورت، ابتدا پلاستیک ها با آب و صابون شسته می شوند و بعد از خشک شدن، مستربچ لیزکننده روی سطح پلاستیک شسته شده پاشیده می شود. سپس با استفاده از یک برس نرم، پلاستیک ها را به طور دقیق تمیز می کنیم. پس از پاک شدن پلاستیک، باید با آب بشویید تا ماده ای که روی آن مانده است تماما پاک شود. مستربچ لیزکننده به دلیل داشتن مواد شیمیایی قوی، می تواند برای پلاستیک های حساس آسیب بزند. بنابراین پیش از استفاده از این تمیز کننده، باید محدودیت های استفاده آن را چک کنید.

مستربچ آنتی بلاک

مستربچ آنتی بلاک یک ماده شیمیایی است که به عنوان یک عامل ضد عفونی کننده و پایدار کننده در ساخت و تولید بسته بندی های پلاستیکی استفاده می شود. این ماده قابلیت جلوگیری از تشکیل بلاک های بین لایه های پلاستیکی را دارد و بسته بندی ها را از هر نوع آلودگی و عفونت محافظت می کند. در این جا می توان مستربچ آنتی بلاک را به عنوان یک راه حل موثر برای جلوگیری از تشکیل بلاک ها بین لایه های پلاستیکی معرفی کرد. این ماده شیمیایی به درستی طراحی شده است تا با غلظت کم، بتواند بلاک های بین لایه های پلاستیکی را حل کند و از ایجاد خسارت بر روی بسته بندی ها جلوگیری نماید.

مزیت استفاده از مستربچ

در ادامه صحبت راجع به تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند، به مزیت استفاده از مستربچ می‌پردازیم.

• قیمت پایین: مستربچ پلاستیکی قیمتی ارزانتر نسبت به مواد خام‌ دیگر دارد. از این رو، با استفاده از این محصول، هزینه تولید کاهش می‌یابد. همچنین، هزینه حمل و نقل نیز به دلیل سبک بودن مستربچ پلاستیکی پایین‌تر می‌باشد.
• مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی: مستربچ  دارای مقاومت بالا در برابر شرایط آب و هوایی است و با نگهداری به مدت طولانی، شکل خود را حفظ می‌کند. همین مزیت باعث شده است که این محصول در ساختارهای بیرونی ساختمان، فضاهای باز و حتی صنایعی که با شرایط آب و هوایی سختی مواجه هستند، پرکاربرد باشد.
• سبک و قابلیت انعطاف: مستربچ به دلیل سبک و قابلیت انعطاف بالا، در ساختمان‌ها و فضاهای باز که نیاز به جابجایی مصنوعات دارند، محبوب است. این محصول به راحتی قابل حمل و حمل مجدد می‌باشد و از نظر وزن، با اجسام دیگر قابل مقایسه است.
• قابلیت بازیافت: یکی از مزایای مهم استفاده از مستربچ، قابلیت بازیافت آن است. بازیافت مستربچ، از وجود زباله‌های پلاستیکی جلوگیری می‌کند و باعث کاهش اثرات منفی پلاستیک بر محیط زیست و بازیافت پلاستیک می‌شود.

همچنین، از مزایای دیگر این مستربچ، مقاومت در برابر ضربه، خوردگی و نور خوردگی است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که این محصول در صنایع خودروسازی، الکترونیکی، تولید وسایل آشپزخانه، مواد غذایی و داروسازی، پرکاربرد باشد.

یک مستربچ خوب چه ویژگی هایی باید داشته باشد؟

در بخش آخر این مقاله راجع به این موضوع حرف می‌زنیم که ویژگی‌های لازم یک مستربچ چیست؟

• مقاومت: مستربچ باید از مواد با کیفیت و مقاوم ساخته شده باشد تا بتواند در برابر ضربه، خراش، حرارت و اشعه UV مقاومت کند.
• فرآیند تولید: مستربچ خوب باید با استفاده از فرآیند تولید پیشرفته و بهینه ساخته شده باشد تا دقت و عملکرد بالایی داشته باشد.
• اندازه و شکل: مستربچ باید در اندازه‌ها و شکل‌های مختلفی موجود باشد تا بتواند نیازهای مختلفی از جمله اندازه‌های کوچک، بزرگ، بلند و کوتاه را برآورده کند.
• قابلیت تطبیق: مستربچ باید قابلیت تطبیق با کاربردهای مختلفی داشته باشد. برای مثال، باید بتواند با شیشه، فلز و دیگر مواد همکاری کرده و قابلیت نصب و اتصال به سایر قطعات را داشته باشد.

سخن پایانی

در نتیجه، استفاده از مستربچ باعث کاهش هزینه تولید، کاهش آلودگی محیط زیست، افزایش طول عمر محصولات و انعطاف‌پذیری بیشتر در ساخت و تولید محصولات می‌شود. به این دلیل، استفاده از مستربچ به عنوان جایگزینی ارزان‌تر و کارآمدتر برای مواد خام دیگر محسوب می‌شود.

سوالات متداول

• چگونه مستربچ تهیه می‌شود؟ مستربچ در مراحل تولید به‌صورت پودر یا مولتی کلر، که شامل ماده‌ای رنگی و پایه‌ای از پلیمر است، تهیه می‌شود. پس از تهیه مستربچ، آن را با کمک ابزارهای خاصی به محصول نهایی مانند فیلم‌ها، شیشه، لوله‌های پلیمری و غیره، افزوده و رنگ‌آمیزی می‌گردد.

• چه کاربردهایی برای مستربچ وجود دارد؟ مستربچ در صنایع متنوعی از جمله صنایع پلاستیکی، خودروسازی، غذایی، الکترونیکی و … استفاده می‌شود. در مثال صنعت پلاستیک، مستربچ به‌صورت فیبر نانوساختار شده برای افزایش مقاومت و جلوگیری از تخریب لاستیک قابل استفاده است.

• آیا مستربچ برای سلامتی انسان بخشی مشکلی ایجاد می‌کند؟ از آن‌جایی‌که ترکیبات موجود در مستربچ با مشخصات زمان تولید رهایی نمی‌کنند، بسیاری از تولیدکنندگان مستربچ رهن‌مون برای استفاده از موادی با رزومه مناسب و استاندارد دارند. همچنین از‌روی سوابق طولانی‌مدت مصرف این مواد به‌صورت سالانه، تضمینی برای عدم خطر به‌دست آمده است.