یکی از افزودنی‌ها برای افزایش عملکرد پلاستیک، کامپاند پلیمری است، که برای افزایش ثبات و مقاومت مواد پلاستیکی استفاده می‌شود. تولید کامپاند شامل پروسه‌های مختلفی است که مهمترین آن، مرحله ذوب است که در آن از دستگاهی به نام اکسترودر استفاده می‌شود. در نهایت پس از ترکیب مواد اولیه و سرد شدن به صورت گرانولی برش داده می‌شوند. باید پارامترهای مهمی که تعداد محصول تولیدی را تعیین می‌کنند، مدام کنترل شوند تا ظرفیت تولید کاهش پیدا نکند.
طرز تهیه کامپاند در صنعت پلیمر
یکی از افزودنی‌ها برای افزایش عملکرد پلاستیک، کامپاند پلیمری است، که یک افزودنی جامد برای پلاستیک می‌باشد. این پلیمرهای افزودنی در سال 1890 کشف و برای اولین بار در سال 1939 در انگلستان تجاری شدند. این پلیمرها یکی از انواع مواد پلیمری شاخص و کاربردی در صنایع پلاستیکی است، که برای افزایش ثبات و مقاومت مواد پلاستیکی از آن استفاده می‌شود. این ماده از ترکیب پلیمر و نوعی پودر برای تقویت ساختارهای پلیمری تشکیل شده است. به عبارتی دیگر، آنها، مخلوط یک یا چند پلیمر و یا افزودنی‌های مختلف برای افزایش خواص فیزیکی، مکانیکی، حرارتی محصول نهایی از طریق فرآیندهای تزریق پلاستیک و اکستروژن هستند. معمولاً کامپاندها نیز همانند مستربچ‌ها به شکل گرانول در بازار موجود هستند
اجزای تشکیل دهنده
این مواد نیز همانند مستربچ‌ها دارای سه جزء اصلی هستند، که عبارت است از:
- پایه پلیمری: این مواد باید خودشان پایه پلیمری داشته باشند. در این صورت زمانی که به یک محصول پلیمری اضافه می‌شوند، می‌توانند راحت‌تر با آن ترکیب شوند.
- افزودنی‌های شیمیایی: با اضافه کردن این مواد به ساختار ماده است که ما می‌توانیم ویژگی‌ها و محدودیت‌های مورد نظرمان را به محصول نهایی اعمال کنیم. اکثر افزودنی‌ها، مواد رنگی هستند، که فقط رنگ پلیمر مورد نظر را تغییر می‌دهند.
- عامل سازگاری: این ماده برای ایجاد سازگاری و توازن بین پایه پلیمری و افزودنی‌های شیمیایی به ساختار اضافه می‌شود. در صورت عدم وجود این ماده، افزودنی شیمیایی به طور یکنواخت در پلیمر پایه پخش نخواهد شد و در نتیجه محصول نهایی از کیفیت کافی برخوردار نخواهد بود.
علت استفاده از کامپاند
علت استفاده از این مواد در هنگام تولید محصولات پلیمری این است که بسیاری از شرکت‌ها و کارخانه‌ها برای تولید محصولات پلیمری با مشکلاتی از قبیل ضعف فیزیکی، کاهش خواص شاخص، رنگ نامطلوب، طولانی شدن فرآیند تولید و غیره مواجه هستند. بدین ترتیب با افزودن این ترکیبات خواص پلیمر و فرآیندهای تولید مورد نظر خود را تقویت می‌کنند و به حد ایده‌آل می‌رسانند. این ترکیب به عنوان ماده اولیه در تولید محصولات پلاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد و مشکلاتی نظیر اختلاط مواد اولیه با یکدیگر هنگام تولید، هدر رفتن مواد اولیه و کند بودن سرعت تولید را برطرف می‌کند. به عبارت دیگر، کامپاندها شامل ترکیباتی از قبیل پلیمر و مواد افزودنی هستند که با هدف تسهیل، تسریع و کاهش هزینه‌های فرآیند ساخت محصولات پلاستیکی تولید می‌شوند.
روش تولید
تولید این ماده متشکل از فرایندهای بسیار زیادی است که مهمترین آن، مرحله ذوب است که در آن از دستگاهی به نام اکسترودر استفاده می‌شود. در ابتدا، مواد افزودنی و پلیمرهای پایه با یکدیگر ترکیب شده و وارد دستگاه می‌شوند. سپس فرایند ذوب در داخل دستگاه انجام شده و در نهایت ماده مورد نیاز از دستگاه اکسترودر خارج می‌شود. پس از طی‌کردن این مرحله، ماده ایجاد شده باید سرد شود. به همین خاطر ماده مذابی که از اکسترودر خارج می‌شود، وارد سیستم خنک‌کننده شده و فرایند خنک‌سازی آن صورت می‌گیرد. ترکیبات سرد شده که جامد هستند، در ابعاد و اندازه‌های گوناگون برش می‌خورند و در نهایت نهایی موردنظر ایجاد می‌شود.
ظرفیت خط تولید
امروزه شرکت‌های مختلفی در حوزه تولید فعالیت می‌کنند. این شرکت‌ها تمام تلاش خود را می‌کنند تا با استفاده از روش‌های گوناگون، اقدام به تولید این ماده باکیفیت کرده و محصولات مختلفی را تولید کنند. آنها باید پارامترهای مهمی که تعداد محصول تولیدی را تعیین می‌کنند، مدام کنترل نمایند تا مشکلی پیش نیاید. به‌منظور بررسی پارامترهای اثر گذار بر روی ظرفیت خط تولید، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- قطر ماردون: یکی از تجهیزات بسیار مهم برای تولید، ماردون است. در راستای بررسی شیوه تولید باید به این نکته توجه داشته باشید که قطر ماردون می‌تواند اثر بسیار زیادی بر روی تولید داشته باشد. قطر ماردون‌ها متناسب با قدرت گیربکس و موتور تعیین می‌شوند. هر چه این قدرت موتور و گیربکس‌ها بالاتر باشد، عملکرد ماردون بهتر بوده و همین موضوع باعث می‌شود تا ظرفیت تولید افزایش پیدا کند.
- تاثیر سرعت گردش ماردون در شیوه تولید: نحوه تولید به شکلی است که سرعت چرخش ماردون‌ها اثر بسیار زیادی بر روی آن دارد. به همین دلیل است که هر چه سرعت گردش ماردون و گشتاور گیربکس بالاتر باشد، این مسئله منجر به خروجی بیشتر و اختلاط بهتر مواد خواهد شد. نتیجه نهایی این اتفاق نیز سرعت بالا و تولید حجم بیشتری از ماده نهایی است.
- تاثیر پلیمر و مواد افزودنی بر شیوه تولید: برای ساخت لازم است تا از انواع مختلفی پلیمر و مواد افزودنی استفاده شود. نوع پلیمرهای مورد استفاده و همچنین درصد مواد افزودنی از مهمترین عواملی هستند که بر روی میزان خروجی تأثیر گذاشته و کیفیت تولید را تحت شعاع قرار می‌دهند.
انواع کامپاند پلیمری
- پلی اتیلن: ترکیب تشکیلدهنده پلی‌اتیلن از ضایعات باکیفیت صنعتی و مواد نو است که دارای مقاومت بالا در برابر نور خورشید، خواص مناسب و قیمت مقرون به صرفه است.
- پلی پروپیلن: این‌ها بیشتر از نوع کامپوزیت بوده و در تولید قطعات خودرو و قطعات لوازم خانگی، لوله و اتصالات استفاده می‌شوند.
- مهندسی: برای طراحی یک قطعه‌ی جدید متناسب با شرایط کاربری آن قطعه، مانند استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر اسیدها و حلال‌های شیمیایی، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر اُزن، طول عمر بالا و غیره واحدهای کامپاندر براساس نیاز مشتری کامپاندهای مهندسی را تولید می‌کنند.
- تقویت شده با الیاف شیشه: این گروه از پلیمرها دارای خواص مکانیکی و حرارتی مناسب بوده و امکان استفاده از آنها در صنایعی مانند خودرویی، لوازم خانگی، الکتریکی و الکترونیکی بیشتر است.
- پرکننده: این‌ها در بسیاری از فرآیندها از جمله اکستروژن، ترموفرمینگ و تزریق پلاستیک استفاده می‌شوند.
- عایق صوتی: این‌ها بر پایه پلی پروپیلن پرشده با درصد بالای سولفات باریوم جهت ایجاد خاصیت عایق صوتی در لوله‌های فاضلابی (پوش فیت) و سازه‌هایی که عایق کاری صوتی در آنها مهم است، استفاده می‌شوند.
- تمیزکننده رئولوژیکی: این ماده با توجه به خواص رئولوژیکی ویژه به عنوان تمیز کننده سیلندر و ماردون در دستگاه‌های فرآیندهای پلیمری نظیر فیلم، لوله، ورق و کارتن پلاست عرضه می‌شود. . استفاده از این‌ها امکان حذف ناخالصی و تغییر رنگ بسیار سریع با کمترین ضایعات را در فرآیندهای فوق فراهم می‌سازد.
