همه آنچه درباره مستربچ ها باید بدانیم

مستربچ به عنوان یکی از محصولات بسیار محبوب در صنعت شناخته می‌شود. با توجه به مزایای فراوانی که دارد، تولیدکنندگان از آن استفاده می‌کنند. این محصول به دلیل شکل گرانولی خود، جابجایی و کاربری  آسانی دارد.

در این مقاله، انواع مستربچ، اجزای آن و روش‌های تولید آن معرفی شده‌اند و با بررسی مزایا، ویژگی‌های مستربچ خوب نیز آشنا می شویم.

تعریف مستربچ ها

مستربچ، به مخلوطی از پیگمنت و یا افزودنی‌های دیگر با یک رزین پایه گفته می‌شود. این افزودنی‌ها ممکن است شامل پودر رنگ، پرکننده‌های معدنی و یا مواد شیمیایی باشند و به منظور تولید رنگ، بهبود خواص و یا کاهش قیمت تمام‌شده به پلیمر اضافه می‌شوند.

 پایه پلیمری مستربچ باید مشابه پلاستیک اصلی باشد و شکل ظاهری آن به صورت دانه‌ای (گرانول) می‌باشد. در کاربردهای صنعتی، مستربچ به عنوان یک محصول کاربردی و مفید شناخته شده است.

مستربچ چه اجزایی دارد؟

مستربچ‌ها از سه جزء اصلی پلیمر پایه، افزودنی و عامل سازگارکننده تشکیل شده‌اند.

1- پلیمر پایه:

پایه پلیمری مصرفی، معمولاً از جنس انواع پلی‌اتیلن، پلی ‌پروپیلن، پلی‌استایرن، اتیلن وینیل استات، واکس‌هایی با وزن مولکولی پایین، پلیمر‌ آلکیدی و پلیمر‌های دیگر است.

2- افزودنی:

برای تغییر خصوصیات پلیمرها، مواد شیمیایی افزودنی به مستربچ‌ها اضافه می‌شوند. این افزودنی‌ها شامل افزودنی‌های بهبوددهنده خصوصیات، پیگمنت‌ها و پرکننده‌ها می‌باشند که میزان مصرف آنها در مستربچ بسته به نوع و قدرت آنها و پایه پلیمر متفاوت است.

3- عامل سازگارکننده:

سازگارکننده‌ها یا ترکیبات آمفی‌فیلیک، دارای یک سر آب-دوست و یک سر آلی-دوست هستند و به دلیل خاصیت شیمیایی خود، باعث افزایش پایداری حرارتی، سازگارسازی با پلی‌اولفین‌ها و پلیمرهای مهندسی، تشکیل لایۀ پایدار بر روی سطح افزودنی، پیگمنت یا پرکننده شده و از طریق کنش متقابل با آن‌ها، به ماتریس پلیمری متصل می‌گردند.

حضور سازگارکننده در مستربچ از یک سو، باعث ایجاد ترشوندگی بر روی سطح رنگ‌دانه و در نتیجه، پخش بهتر پیگمنت می‌شود و از سوی دیگر، پلیمر را بدون تأثیر بر کیفیت رنگ محصول، پایدار می‌کند.

چرا از سازگارکننده ها در تولید مستربچ استفاده می شود؟

سازگارکننده‌های افزودنی در مستربچ‌ها، به شکل زیر به فرآیند تولید آن‌ها کمک می‌کنند:

1- بهبود ترشوندگی: با وجود سازگارکننده، ترشوندگی رنگ‌دانه بر روی سطح کاهش پیدا می‌کند و پیگمنت های رنگی نیز بهتر پخش می‌شوند.

2- افزایش سرعت فرآوری: حضور سازگارکننده‌ها در مستربچ‌ها، باعث افزایش سرعت فرآوری آن‌ها می‌شود.

3- تثبیت عالی: سازگارکننده‌ها باعث تثبیت رنگ و افزایش استحکام آن‌ها می‌شوند.

4- بهبود یکنواختی: با وجود سازگارکننده در مستربچ، یکنواختی محصول بازدهی بیشتری دارد.

5- کاهش کلوخه‌ها و تجمع ذرات: سازگارکننده‌ها به کاهش کلوخه‌های رنگی و تجمع ذرات در مستربچ کمک می‌کنند.

6- افزایش بارگیری: با وجود سازگارکننده، مقدار بیشتری پیگمنت و افزودنی در مستربچ قابل استفاده می‌شود.

7- پیشگیری از کلوخه‌سازی مجدد: با حضور سازگارکننده در مستربچ، از کلوخه‌سازی مجدد بروی سطح محصول جلوگیری می‌شود.

8- تطابق رنگ دقیق: با حضور سازگارکننده، تطابق رنگ در بین محصولات بالاتر خواهد بود.

9- رقیق‌سازی آسان و بهبود سازگاری در کاربرد نهایی: سازگارکننده‌ها به رقیق سازی آسان مستربچ‌ها در فرآیند، کمک می‌کنند.

انواع مستربچ ها

مستربچ‌ها به سه نوع افزودنی، رنگی و پرکننده تقسیم می‌شوند که هر یک شامل موارد زیر می‌شوند:

1- مستربچ افزودنی:

این نوع مستربچ‌ها شامل پایه پلیمری هستند که به دلیل اضافه شدن افزودنی‌های مختلف، خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌ها تغییر می‌کند. افزودنی‌ها می‌توانند شامل مواد بهبود دهنده خواص، پیگمنت‌ها و پرکننده‌ها باشند.

2- مستربچ رنگی:

این نوع مستربچ‌ها شامل پایه پلیمری است که به دلیل اضافه شدن پیگمنت‌های رنگی، رنگ مورد نظر حاصل می‌شود. این مستربچ‌ها به عنوان رنگ دائمی در صنایع چاپ، رنگرزی پلاستیک و رنگرزی الیاف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

3- مستربچ پرکننده:

این نوع مستربچ‌ها شامل پایه پلیمری است که به دلیل اضافه شدن پرکننده‌های مختلف، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن‌ها تغییر می‌کند. این نوع مستربچ‌ها برای تولید محصولات پلیمری با ویژگی‌های بهتر، مانند مقاومت بالاتر در برابر ضربه، چسبندگی بهتر و جذب رطوبت کمتر استفاده می‌شود.

فرآیند تولید مستربچ ها

مراحل تولید مستربچ ها در 4 مرحله انجام می شود که در ادامه به صورت مفصل بیان می شود.

1-فرمولاسیون:

در مرحله فرمولاسیون، نوع و مقدار افزودنی، پیگمنت و پرکننده به دقت مشخص می‌شود. برای این منظور، میزان هر یک از اجزاء با دقت مشخص می‌شود. سپس این ترکیبات با سرعت بالا با یکدیگر مخلوط می‌شوند تا نتیجه بهتری از ترکیب آن‌ها حاصل شود.

2-خوراک‌دهی:

در مرحله خوراک‌دهی، میزان تغذیه اجزاء در مقابل خروجی دستگاه تنظیم می‌شود. این کار باعث می‌شود تا مقدار دقیق از ماده مورد نیاز به دستگاه ارسال شود.

3-مخلوط شدن

این مرحله شامل اختلاط و ذوب ماده است. در این مرحله، تمامی اجزاء فرمولاسیون با هم مخلوط و در دمای مناسب به حالت ذوب تبدیل می‌شوند. برای این کار، دستگاه‌های مختلفی مانند مخلوط‌کن‌های داخلی، اکسترودرها، مارپیچ‌ها و … استفاده می‌شود. در ادامه، مرحله اختلاط را با جزئیات بیشتر شرح می‌دهیم:

• خیس‌شوندگی پیگمنت، افزودنی و پرکننده: در این مرحله، اجزای جامد مانند پیگمنت، افزودنی و پرکننده در یک محلول آبی قرار می‌گیرند تا به خوبی خیس شوند.
• اختلاط فیزیکی: در این مرحله، پلیمر پایه در داخل دستگاه اکسترودر ذوب شده و سپس به آرامی افزودنی‌ها و پیگمنت‌ها به آن اضافه می‌شود تا به طور یکنواخت در کل محصول توزیع شوند.
• توزیع: پس از اضافه شدن افزودنی‌ها و پیگمنت‌ها به داخل پلیمر، توزیع آن‌ها در محصول به صورت یکنواخت باید تضمین شود. برای این منظور، در دستگاه اکسترودر از فن‌های پرقدرت استفاده می‌شود تا مواد ذوب شده را به طور یکنواخت از یک سر دستگاه به سمت دیگر هدایت کنند.
• پراکنده‌سازی: پراکنده‌سازی به منظور پایدار کردن مخلوط و جلوگیری از کلوخه شدن انجام می‌گیرد.

در این مرحله، دمای مخلوط کمتر می‌شود تا سرعت چرخش فرآیند را کند کرده و همچنین از کلوخه شدن ماده جلوگیری کند. برای انجام این کار، از دستگاه‌هایی مانند اکسترودرهای دیگر و مخلوط‌کن‌های سرعت بالا استفاده می‌شود.

4- الک‌کردن:

در مرحله الک‌کردن، مخلوط حاصل از اختلاط به صورت ضربه‌ای به دستگاه الک‌کننده فشار داده می‌شود تا موجب شکسته شدن کلوخه‌های موجود در مخلوط شود و به صورت کاملا یکدست، شود. این کار باعث بهبود خواص مکانیکی و ظاهری محصول می‌شود.

بنابراین، مراحل تولید مستربچ شامل فرمولاسیون، خوراک دهی، اختلاط و الک کردن است. در هر یک از مراحل از دستگاه‌های مختلفی استفاده می‌شود که هر کدام وظایف خاص خود را بر عهده دارند. به طور کلی، دستگاه اکسترودر به عنوان دستگاه اصلی در تولید مستربچ بسیار مهم است و با استفاده از آن، مراحل اختلاط و الک کردن انجام می‌شود.

ویژگی های مستربچ خوب

مستربچ‌ها به عنوان یک نوع از پلیمرهای اصلاح شده، ویژگی‌های بسیاری دارند که آنها را به یک ماده مناسب برای استفاده در تولید کالاهای پلاستیکی معروف کرده است.

برای انتخاب مستربچ با کیفیت مناسب، فاکتورهای مختلفی باید در نظر گرفته شود. این موارد از قبیل،

• مستربچ دارای سازگاری با مواد و کالاهای تولیدی است، و این موضوع را به صورت پایه پلیمری بهبود می‌بخشد.
• رنگ ثابت با مصرف متعدد
• مشخصات فنی بسیار مطلوب (مانند درصد رطوبت، مقاومت انتقال سطح، پراکندگی در ماتریس پلیمری، دمای ذوب، و… )
• دارای غلظت یکنواخت است.
• مقدار مصرف کم
• منحصر به‌فرد بودن رنگ و شیب
• فرآیند تولید محصول نهایی به آسانی انجام می شود.

این ویژگی‌ها، به عنوان معیارهای مهم در انتخاب مستربچ با کیفیت مناسب، در صنعت پلاستیک و تولید کالاهای پلاستیکی بسیار حائز اهمیت هستند.