مستربچ چیست؟ انواع مستربچ و ویژگی‌های آن مستربچ، یکی از محصولاتی است که در صنعت از محبوبیت بسیار زیادی برخوردار است. این محصول به دلیل مزایای فراوانی که دارد، بسیار مورد استفاده تولیدکنندگان قرار می‌گیرد؛ سهولت ذخیره‌سازی، جابجایی و کاربری به دلیل شکل گرانولی آن، از مزایای مهمی است که این محصول را به یک ماده کاربردی تبدیل کرده‌است. در این مقاله، به ابعاد مختلف این محصول پرداخته شده‌است و با معرفی انواع مستربچ، اجزای آن و روش‌های تولید آغاز می‌شود و با بررسی مزایا، ویژگی‌های مستربچ خوب و درصد استفاده از آن به پایان می‌رسد. اگر می‌خواهید همه چیز را درباره این محصول کاربردی بدانید، در این مقاله با ما همراه باشید.
مستربچ دارای پایه پلیمری و مواد شیمیایی است كه در آن پیگمنت و یا افزودنی‌های دیگر به صورت بهینه با یكدیگر در یك رزین پایه ادغام شده‌اند. در این آمیزۀ غلیظ سه جزء پایه پلیمر، مواد شیمیایی افزودنی و عامل سازگارکنندۀ فعال به عنوان پخش کننده وجود دارند. افزودنی‌ها شامل پودر رنگ، پرکننده‌های معدنی و دیگر مواد شیمیایی هستند که به منظور ساخت رنگ، بهبود یافتن خواص و کاهش قیمت به کار می‌روند.
همان طور که گفته شد، مستربچ دارای 3 جزء است. جزء اول که پلیمرپایه است اغلب از جنس پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استایرن، اتیلن وینیل استات، پلیمر آلکیدی و پلیمرهای مخصوص دیگر است. جزء دوم افزودنی است. افزودنی‌ها به دلیل بهبود خواص مطلوب پلیمرها به ترکیب اضافه می‌شوند. این گروه شامل افزودنی‌های بهبود دهنده، انواع پیگمنت و پرکننده می‌شود. خوراک‌دهی افزودنی مستربچ با توجه به میزان به کار برده شده متفاوت خواهد بود. جزء آخر یا عامل سازگار کننده شامل یک سر آب دوست و یک سر آلی دوست می‌شود که این خاصیت شیمیایی موجب افزایش پایداری حرارتی شده و با پلی اولفین‌ها و دیگر پلیمرهای مهندسی سازگار است. همچنین بر روی سطح افزودنی یک لایه پایدار تشکیل می‌دهد. به این ترتیب که پیگمنت یا پرکننده از طریق کنش متقابل با آن و ایجاد اتصال آن به ماتریس پلیمریۀ باعث ایجاد این لایه می‌شود.
قابل ذکر است که وجود سازگارکننده در ترکیب شیمیایی موجب ایجاد ترشوندگی بر سطح رنگدانه و در نتیجه پخش بهتر پیگمنت می‌شود و از طرف دیگر بدون آن‌که روی کیفیت رنگ محصول اثر بگذارد، پلیمر را نیز پایدار می‌کند.
اولین مزیت سازگار کننده ها ترشوندگی با سرعت بالا است. همچنین با به کارگیری سازگارکننده‌ها، امکان افزایش سرعت فرآورش نیز وجود دارد. بهبود یکنواختی عامل دیگری است که با افزودن سازگارکننده‌ها اتفاق خواهد افتاد. همچنین شاهد کلوخه و تجمع ذرات کمتری در ترکیب خواهیم بود. مزیت دیگر استحکام، منطبق بودن رنگ، و تثبیت عالی آن است. و در نهایت می‌توان اظهار داشت، که ازودن سازگارکننده، موجب رقیق سازی و بهبود سازگاری در کاربرد محصول خواهد شد.
انواع مستربچ‌ها عبارتند از:
مستربچ افزودنی
مستربچ رنگی
مستربچ پرکننده
یکی از بهترین راهکارهای ایجاد خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه در محصول نهایی، استفاده از مستربچ افزودنی است.
از دیگر مستربچ‌های افزودنی می‌توان به: ضد حریق، ضد مه‌گرفتگی، تمیزکننده، کنترل‌کننده چسبندگی، حفره‌زا، ضد چسبندگی (Chill-roll Release)، خشک‌کننده، کندکننده حریق، کاغذی (Paperlike)، صدفی‌رنگ (Pearlescent)، تجزیه‌پذیر نوری، ضد میکروبی، مقاوم به ضربه و فسفرسانس اشاره کرد.
رایج‌ترین 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 نیز می‌شود. مستربچ رنگی، یک مخلوط پلاستیکی شامل درصد بالایی از رنگ دانه و درصد کم پلیمر است و از طریق تغییر غلظت و مقدار این ماده می توان به نمونه‌های رنگی مختلف دست یافت.
از این محصول برای کاهش قیمت و بهبود خواص استفاده می‌شود. از مستربچ‌های پرکننده می‌توان به مستربچ کربنات کلسیم، تالک، میکا و انواع دیگر اشاره کرد.
فرآیند تولید مستربچ شامل چهار مرحله فرمولاسیون، خوراک‌دهی، اختلاط و الک‌کردن است:
اولین و مهمترین مرحله، فرمول‌بندی رنگ و میزان افزودنی است. در این مرحله توزین دقیق تمام اجزاء فرمولاسیون انجام می‌گیرد که در بعضی موارد لازم است كه این تركیبات با سرعت بالا تركیب شوند تا نتیجه بهتری ارائه دهند.
میزان تغذیه اجزاء متناسب با خروجی دستگاه تنظیم می‌شود.
اختلاط مذاب در دمای مخزن تنظیم می‌شود تا مخلوط ذوب شود. دمای نامناسب باعث اختلال در برش گرانول و پخش پودر می‌شود.
اختلاط شامل ۴ مرحله زیر است:
مهمترین مرحله تولید مستربچ، اختلاط است و متداول‌ترین روش پخش مناسب افزودنی یا رنگ از طریق تركیب اجزاء به صورت مذاب حاصل می‌شود.
مرحله اختلاط با بهره‌گیری از دستگاه‌های زیر انجام می‌شود:
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. در این روش خط تولید مستربچ به طور مختصر عبارت است از سیستم تخلیه، سیستم خوراک‌دهی، اکسترودر، سیستم خنک کننده، سسیستم برش، انبارش و بسته‌بندی.
اکسترودر دو پیچه همسو گرد: این فرایند شامل وزن کردن، وارد کردن خوراک، انتقال، ذوب کردن، پخش کردن و همگن کردن، خارج کردن گازهای مزاحم، فیلتر کردن و گرانول کردن است.
کلید بنیادی درک و بهینه سازی فرآیند اختلاط در تشخیص تمایز، مکانیسم های آن شامل پراکندگی و توزیع است. مکانیسم پراکندگی شامل کاهش اندازۀ اجزاء چسبندۀ کوچک در یک سیستم چند فازی است. مکانیسم توزیع، فرآیند پخش ذرات کوچک در سراسر ماتریس به منظور دست یابی به پخش فضایی خوب است.
در هر دستگاه اختلاط، این دو مکانیسم به صورت هم زمان یا مرحله به مرحله انجام می گردد. پراکنش تحت تاثیر موازنۀ دو عامل نیروهای چسبندگی ایجاد کلوخه و نیروهای هیدرودینامیک تخریب است. همچنین، بزرگی تنش های اعمالی، نقش تعیین کننده ای در توزیع اندازۀ قطرات دارد.
پراکندگی و توزیع پیگمنت‌ها در مستربچ های پلی اتیلن، اختلاط موثر به کمک ترکیبات سازگارکننده، سازگارکننده‌ها با عنوان علمی ترکیبات آمفی فیلیک، دارای یک سر آب دوست و یک سر آلی دوست هستند و به دلیل ماهیت شیمیایی خاصشان، باعث افزایش پایداری حرارتی، سازگارسازی پلی اولفین‌ها و پلیمرهای مهندسی، تشکیل لایۀ پایدار بر روی سطح افزودنی، پیگمنت یا پرکننده از طریق کنش متقابل با آنها و ایجاد اتصال آنها به ماتریس پلیمری می‌شوند.
مستربچ نهایی باید به اندازه‌ای محكم و با سایز مناسب باشد كه مصرف کننده نهایی بتواند در مرحله تولید خود با مشکل خوراک دهی روبرو نشود. بنابراین لازم است تا از الک هایی برای اطمینان از مناسب بودن اندازه گرانول مستربچ استفاده شود.
با بالا رفتن درصد افزودنی مستربچ در کاربردی مشخص، میزان مصرف آن پایین می‌آید. درصد مصرف مستربچ در محصول نهایی به عوامل زیر بستگی دارد:
مقدار مستربچ مورد استفاده در تولید محصول نهایی از زیر یک درصد (در برخی انواع ضد UV و پایدارکننده رنگ‌ها) تا بالای ۵۰ درصد (گونه‌هایی از كندكننده‌های حریق یا کربنات کلسیم) متفاوت است. همچنین برای رنگ‌كردن محصولات، معمولا مقدار یک تا سه درصد مناسب است.
فاکتورهای موثر در انتخاب مستربچ با کیفیت مناسب عبارتند از:
برای خرید انواع مستربچ و استعلام قیمت این محصول از پلی تیز، به صفحه خرید مستربچ مراجعه کنید.
منبع مقاله: شمس جاوید
پلی تیز