مستربچ الیاف چیست؟

مستربچ الیاف، یک ماده پلاستیکی است که برای بهبود ویژگی های فیزیکی و شیمیایی الیاف، تولید و از آن استفاده می شود.

این محصول شامل مخلوطی از مواد افزودنی است که در فرمولاسیون پلاستیکی آن حضور دارد. این مواد افزودنی شامل رنگ دهنده ها، آنتی استات ها، تثبیت کننده ها، فیلرها و سایر موادی است که برای بهبود ویژگی های الیاف مورد استفاده قرار می گیرد.

در حال حاضر، مستربچ الیاف با رنگبندی های مختلف در دسترس است و می توان برای تولید انواع الیاف، مانند الیاف تک رشته، PP، اسپاند باند، پلی استر و نخ پلی امید استفاده شود. این محصول در صنایع مختلفی مانند تولید فرش، موکت، نخ دوخت، نخ ماهیگیری، نخ کاموا، گونی و جامبو مورد استفاده قرار می گیرد.

مستربچ آنتی باکتریال

با توجه به افزایش جمعیت و نیاز روزافزون به پلاستیک در صنایع مختلف، استفاده از پلاستیک های ضد باکتریال و ضد عفونی کننده برای بسته بندی محصولات پزشکی، لوازم خانگی، اسباب بازی و سایر موارد ضروری شده است.

برای تولید پلاستیک های ضد باکتریال، اکثر مراکز مختلف از فناوری نانو استفاده می کنند. این فناوری با استفاده از نانو ذرات اکسید روی، مستربیچ هایی را تولید کرده که خاصیت ضد باکتریال دارند. این مستربیچ ها با پلیمر polyster ترکیب شده و خاصیت ضد باکتریال را به پلیمر اضافه می کنند.

این خاصیت اجازه رشد و تکثیر قارچ و ویروس های گرم منفی و گرم مثبت را بر روی سطوح پلاستیکی نمی دهند. این پلاستیک های ضد باکتریال، در بسته بندی محصولات حساس به عفونت و بیماری های ویروسی استفاده می شوند.

روش تولید مستربچ الیاف آنتی باکتریال

عوامل آنتی باکتریال به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: عوامل معدنی و عوامل آلی. یکی از نمونه‌های عوامل آلی، نمک آمونیوم چهار جزئی است که از نظر پایداری حرارتی ضعیف بوده و به همین دلیل قابلیت استفاده در فرایندهای حرارتی مانند تولید پلاستیک یا ریسندگی الیاف را ندارد. در مقابل، یون‌های فلزی همچون Zn2+، Ag+، Cu2+ و برخی نانوذرات فلزی مانند نانوذرات نقره در دسته عوامل آنتی باکتریال معدنی قرار دارند که در حامل‌هایی نظیر زئولیت یافت می‌شوند.

استفاده از روش‌های آنتی باکتریال معدنی برای تولید مستربچ و الیاف آنتی باکتریال پلی استر از فرآیند ساده‌ای پیروی می‌کند و هزینه تولید پایینی دارد. مراحل تولید به شرح زیر است:

• مرحله اول: ترکیب یک ماده احیا کننده، گلیکول و پیش ماده نقره‌ای.
• مرحله دوم: استری شدن اسید تریفتالیک (TPA) و گلیکول، که پلیمرهای بلوکی تولید می‌کنند.
• مرحله سوم: برای افزایش پلیمریزاسیون و تولید مایع پلی استری حاوی نانوذرات نقره، مراحل اول و دوم با یکدیگر مخلوط می‌شوند.
• مرحله چهارم: سرد شدن مایع پلی استری به منظور تبدیل آن به حالت جامد.

در این مرحله، پلی استرهای جامد شده دانه بندی می‌شوند یا برای تولید الیاف پلی استری، ریسندگی ذوبی روی پلی استرها انجام می‌شود. دمای احیا در این روش معمولاً ۲۵۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد است و زمان کل فرآیند حدود ۵ تا ۱۲ ساعت طول می‌کشد.

برای تولید الیاف آنتی باکتریال، چندین روش مختلف وجود دارد. یکی از این روش‌ها، غوطه‌وری الیاف در مواد آنتی باکتریال معدنی است که در آن، حامل‌های نانوذرات فلزی به سطح الیاف می‌چسبند. این روش ممکن است باعث جدا شدن مواد معدنی آنتی باکتریال از الیاف در مراحل اتوکشی و شستشو و ایجاد واکنش‌های آلرژیک شود. روش دیگر، مخلوط کردن مواد آنتی باکتریال معدنی با پلی استرها است که پس از مخلوط شدن، آنها را اکسترود کرده و الیافی با ذرات مؤثر تولید می‌شود. این روش با سرعت پایین انجام می‌گیرد و در تولید انبوه جوابگو نیست.

در مقایسه با سایر روش‌ها، روش استفاده از نانوذرات نقره در مستربچ پلی استری مزایای قابل توجهی دارد. در این روش، یون‌های نقره در حین فرآیند پلیمریزاسیون احیا می‌شوند و از مولکول‌های پلی استر پلیمریزه شده جدا نمی‌شوند، که باعث توزیع یکنواخت نانوذرات نقره در مستربچ می‌شود و از ورود باکتری‌ها جلوگیری می‌کند.

مستربچ‌های تولیدی در شرکت رنگین پلیمر به دلیل قدرت بالای رنگ و رنگدانه‌ها، در رنگ‌آمیزی پلی پروپیلن، پلی استر و PA6 کاربرد زیادی دارند و توانسته‌اند محصولات متنوعی را با کیفیت بالا تولید کنند.

ترموپلاستیک‌ های دارای الیاف کوتاه

الیاف پرکاربرد ترموپلاستیک، نوعی الیاف هستند که در سال ۱۹۶۰ به بازار معرفی شدند و در بسیاری از صنایع استفاده می شوند. این الیاف عمدتاً شامل الیاف شیشه و الیاف کربن هستند که با اضافه کردن الیاف کوتاه به رزین‌ های ترموپلاستیک تولید می شوند.

اضافه کردن الیاف کوتاه به رزین‌ های ترموپلاستیک باعث افزایش خواص عملکردی آن‌ ها می شود و در کاربردهایی که نیاز به وزن سبک دارند، مورد استفاده قرار می گیرند. کامپوزیت‌ های دارای الیاف کوتاه نسبت به کامپوزیت های الیاف پیوسته آسان تر و کم هزینه تر تولید می شوند.

همچنین، تعادل بین هزینه تولید و خواص عملکردی در کامپوزیت‌ های الیاف کوتاه باعث افزایش کاربرد آن‌ ها در بسیاری از زمینه‌ های صنعتی مانند خودروسازی، هوافضا، تجهیزات ورزشی و … می شود.

خواص مکانیکی مستربچ الیاف

ویژگی‌های کامپوزیت‌های الیاف کوتاه، به میزان پراکندگی و توزیع طول الیاف و جهت‌گیری آن‌ها در کامپوزیت بستگی دارد. در واقع، با افزایش میانگین طول الیاف و کاهش زاویه الیاف نسبت به جهت، استحکام کامپوزیت‌های الیاف کوتاه، افزایش می‌یابد. مدول الاستیک که با نشانه E نمایش داده می‌شود، در کامپوزیت با الیاف کوتاه پراکنده نیز به طول الیاف و جهت‌گیری آن‌ها وابسته است.

خاصیت‌های مکانیکی به نحوه توزیع طول الیاف و جهت‌گیری آن‌ها در کامپوزیت‌ها بستگی دارد. به عبارت ساده‌تر، هرچه طول الیاف کوتاه‌تر و زاویه آن‌ها نسبت به جهت بارگذاری کاهش یابد، کامپوزیت‌ها استحکام بیشتری پیدا می‌کنند.

لازم به ذکر است که موضوع مدول الیاف می‌تواند پردازش الیاف را از دید خواص مکانیکی پیچیده‌تر نماید. به عنوان مثال، در صورت وجود الیاف بسیار کوتاه، افزایش طول آن‌ها می‌تواند مدول الاستیک را افزایش دهد، اما در صورتی که الیاف به‌ اندازه کافی بلند باشند، افزایش طول تأثیر چندانی بر روی مدول ندارد.

مستربچ الیاف طبیعی

استفاده از فیلرها و الیاف گیاهی طبیعی در ترکیبات پلیمری، از دهه‌های قبل به عنوان راه حلی جهت افزایش خواص مکانیکی و کاهش هزینه تولید استفاده شده است. امروزه با تمرکز بر کاهش ردپای کربن، استفاده از مواد گیاهی طبیعی جهت جایگزینی مواد اولیه سنتی در صنعت پلاستیک به عنوان گزینه‌ای پایدار، مورد توجه قرار گرفته است.

بخش خودرو نیز از این روند پیروی کرده و به دنبال استفاده از محتوای پایدار با حفظ عملکرد بهتر این مواد می‌باشد. با افزایش استفاده از مواد گیاهی طبیعی، تلاش‌های زیادی جهت بهبود خواص مکانیکی آن‌ها انجام شده است.

برای مثال، در صنعت خودرو از راه‌هایی مانند ترکیب مواد گیاهی با شیشه، استفاده از روش‌های جدید جهت بهبود خواص پایه مواد گیاهی و نیز نوآوری‌های تحقیق و توسعه حاصل از تأمین کنندگان الیاف طبیعی استفاده می‌شود.

در کل تغییر در رفتار مصرف‌کننده، افزایش استفاده از پلاستیک در صنعت خودرو، چارچوب‌ سیاست فعلی، نوآوری‌های تحقیق و توسعه در صنعت پلاستیک و خودرو و نگرانی‌های زنجیره تأمین جهت الیاف شیشه، عواملی هستند که در جایگزینی مواد اولیه سنتی با مواد گیاهی طبیعی و استفاده از آن‌ها در صنایع مختلف، مؤثر هستند.

مستربچ مشکی الیاف

الیاف پلی استر به دو شکل سالید و هالو دسته‌بندی می‌شوند. الیاف سالید برای صنایعی مانند پوشاک، کیف و کفش، منسوجات نبافته، خودروسازی، هواپیماسازی و موکت‌سازی استفاده می‌شوند. الیاف هالو به دلیل توخالی بودن در ساختار خود، خاصیت ارتجاع پذیری و فنریت دارند و برای صنایع پر کن و عروسک‌سازی استفاده می‌شوند.

تکنیک مستربچ به گونه‌ای است که در آن یک رنگدانه در یک حامل پلیمری مناسب پخش و توزیع می‌شود و با استفاده از آن، مستربچ‌های رنگی جهت تولید الیاف پلی پروپیلن با فرمولاسیون‌های مختلف تولید می‌شود. این روش بیشتر در تولید الیاف پلی پروپیلن کاربردی دارد.

به طور کلی، الیاف پلی استر با ویژگی‌های مختلف، در صنایع گوناگون استفاده می‌شوند. تکنیک مستربچ نیز به عنوان یک روش کارآمد جهت تولید الیاف رنگی در صنایع پلیمری، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

افزودن الیاف پلی استر به مستربچ

مستربچ الیاف طبیعی به دلیل ویژگی‌هایی که در الیاف پلی استر وجود دارد، مانند قدرت بالا، مقاومت در برابر کشش، مقاومت در برابر بیشتر مواد شیمیایی، و مقاومت در برابر جمع‌شدگی، این الیاف در بین مصرف‌کنندگان محبوب هستند. از دیگر مزایای الیاف پلی استر می‌توان به خشک‌شدن سریع، شستشوی آسان، عدم چروک شدن زیاد و مقاومت کم در برابر سایش اشاره کرد.

الیاف پلی استر معمولاً در تولید پارچه‌های پرده‌ای، رومبلی، موکت، فرش، دیوارپوش‌ها، ملحفه‌ها و پارچه‌های آستری کاربرد دارند. اما کاربردهای الیاف پلی استر فراتر از این‌هاست. به‌طور مثال، این الیاف در تولید شلنگ‌ها، کمربند ایمنی، طناب‌ها، صندلی‌های اتومبیل، توری‌ها، الیافی برای پر کردن صندلی‌ها، بالش‌ها و مبلمان نیز استفاده می‌شود.