مستربچ چیست؟

پلیمر به تنهایی کاربردهای زیادی ندارد، در واقع حضور مواد دیگر مانند مستربچ­ است که استفاده از پلیمر را در صنایع مختلف امکان پذیر می­کند. مستربچ، ترکیب غلیظی است شامل سه جزء که به عنوان یک افزودنی در فرآیندهای تولید پلاستیک‌ها استفاده می‌شود. این ماده به عنوان یک تقویت کننده یا رنگ­دهنده و یا جهت بهبود خواص محصول و کاهش قیمت تمام‌شده به پلیمرها اضافه می‌شود تا ویژگی‌های خاصی را به آن‌ها ببخشد. در ادامه همراه پتروهانیک باشید.

همانطور که گفته شد مستربچ از سه جزء تشکیل شده است که شامل مواد زیر است:

پلیمر پایه ، مواد شیمیایی افزودنی و عامل سازگارکننده فعال که در مقدارهای بهینه با هم ترکیب می­شوند.

1.پلیمر پایه

پایۀ پلیمری در تولید مستربچ، اغلب از پلیمرهای زیر است:

• پلی‌‌اتیلن­ها
• پلی ‌پروپیلن­ها
• پلی‌استایرن­ها
• اتیلن وینیل استات­ها
• اکریلونیتریل بوتادین استایرن
• واکس‌هایی با وزن مولکولی پایین
• پلیمرهای‌ آلکیدی و …

2.افزودنی

مواد شیمیایی افزودنی که جهت تولید مستربچ‌ها به پلیمر اضافه می‌شوند عبارت‌اند از:

• افزودنی‌های بهبود دهندۀ خواص
• پیگمنت‌ها(رنگدانه­ها)
• پرکننده‌ها

لازم به ذکر است نوع افزودنی و پلیمر پایه، بر روی میزان خوراک‌دهی افزودنی در مستربچ تاثیرگذار است.

۳.عامل سازگارکننده

سازگارکننده‌ها که دارای یک سر آب دوست(قطبی) و یک سر آب گریز هستند، باعث افزایش پایداری حرارتی، سازگارسازی پلی اولفین ها، و پلیمرهای مهندسی و تشکیل لایۀ پایدار بر روی سطح افزودنی، پیگمنت یا پرکننده می‌شوند.

وجود سازگارکننده از سمتی باعث ایجاد ترشوندگی بر سطح پیگمنت یا افزودنی و در نتیجه پخش بهتر آنها (پیگمنت یا افزودنی) می‌شود و از سمت دیگر بدون آن ‌که روی کیفیت رنگ محصول اثر بگذارد، از طریق ایجاد اتصال با پلیمر پایه باعث پایداری پلیمر می­شود.

بیشتر اقلام پلاستیکی رنگی که در زندگی روزمره با آنها روبرو می شویم با مستربچ رنگی، رنگ آمیزی می شوند .

مستربچ رنگی تقریبا همیشه انتخاب ارجح برای رنگ آمیزی پلاستیک است. از آنجایی که پیگمنت ها یا افزودنی ها در یک گرانول محصور می شوند، استفاده از مستربچ ها فرآیندی بسیار تمیزتر درمقایسه با استفاده از رنگ­های مایع یا مخلوط پودر در تولید پلاستیک می­باشد.  داشتن یک فرآیند تولید تمیز و کارآمد به کاهش ضایعات و کاهش زمان توقف در تولید کمک می کند. همچنین امکان کنترل بسیار دقیق میزان خوراک­دهی و توزیع پیگمنت را فراهم می کند و ثبات رنگ را در طول دوره تولید بهبود می بخشد.

از آنجایی که تخریب پلاستیک‌های سنتی سال‌ها طول می‌کشد، مستربچ‌ها برای افزایش تخریب محصولات پلاستیکی و در عین حال ارائه رنگ فریبنده محصول مورد استفاده قرار می‌گیرند.  طیف گسترده­ای از مستربچ ها در صنعت پلاستیک استفاده می­شود که به گروه­های زیر دسته­بندی شده­اند:

• مستربچ های سفید
• مستربچ های مشکی
• مستربچ های رنگی
• مستربچ های افزودنی
• مستربچ های پرکننده

مراحل تولید مستربچ عبارتد از:

1. فرمولاسیون
2. تغذیه یا خوراک دهی
3. اختلاط
4. الک کردن

نخستین مرحله ی تولید مستربچ فرمولاسیون آن است. در این مرحله با دقت تمام، اجزای تشکیل دهنده با توجه به نیاز مصرف کننده فرمول و وزن میشوند. سپس خوراک­دهی با توجه به فرمولاسیون و دبی خروجی دستگاه انجام می­گردد.

مرحله ی سوم که اختلاط مواد است شامل مراحل زیر است:

• خیس‌شوندگی پیگمنت، افزودنی و پرکننده
• اختلاط فیزیکی: اختلاط و پخش پیگمنت و افزودنی در پلیمر پایه
• توزیع: توزیع پیگمنت، افزودنی و پرکننده در مذاب پلیمری
• پراکنده‌سازی پایدار کردن این مخلوط و جلوگیری از کلوخه ‌شدن

مهم‌ترین مرحله تولید مستربچ، اختلاط است و متداول‌ترین روش پخش‌ مناسب افزودنی یا پیگمنت از طریق ترکیب اجزاء به صورت مذاب حاصل می­گردد.

مهمترین دستگاه مورد استفاده در فرآیند اختلاط و تولید مستربچ که به طور گسترده در صنعت ایران به کار می‌رود، اکسترودر است. در این روش پلیمر و افزودنی‌ها درون دستگاه اکسترودر ذوب و با هم ترکیب شده و سپس از انتهای اکستروژن خارج می‌شوند. مخلوط به صورت رشته­ای از قالب اکستروژن خارج می­شود، سرد شده و برش داده می­شود و به شکل دانه یا گرانول در می­آید.

پس از انجام مراحل اختلاط، سرد شدن و برش مستربچ، نوبت به مرحله­ی الک کردن گرانول ها می­رسد.

سایز و استحکام مستربچ نهایی از اهمیت ویژه­ای برخوردار است به دلیل اینکه اگر سایز و یا استحکام نامناسب باشد که مصرف کننده نهایی بتواند در مرحله تولید خود با مشکل خوراک­دهی روبرو می­شود. بنابراین استفاده از الک برای اطمینان از مناسب بودن اندازه گرانول مستربچ لازم می­شود.

مزایای استفاده از مستربچ

استفاده از مستربچ‌ها مزایایی را به همراه دارد که از میان آن ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ایجاد امکان اضافه کردن افزودنی‌هایی که به صورت مستقیم نمی‌توان به محصول افزود
• کاهش مصرف پیگمنت‌ها
• کاهش خطرات سلامتی به دلیل عدم پخش پیگمنت‌ها در هوا
• بهبود پخش رنگ، افزودنی‌ها و … در محصول نهایی
• مصرف مقدار کمتر پیگمنت یا افزودنی
• افزایش ثبات خواص و رنگ محصول
• ذوب بهتر به علت سازگار بودن عامل اتصال مستربچ و پلیمر
• به صفر رساندن هزینه‌های مربوط به پاکسازی و تمیزکاری