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 عوامل معدنی و آلی تقسیم می‌شوند. یک نمونه از عوامل آلی، نمک آمونیوم چهار جزئی است که به لحاظ پایداری حرارتی ضعیف بوده و قابلیت استفاده در فرآیند های حرارتی تولید پلاستیک یا ریسندگی الیاف را ندارد.

در عوامل معدنی، یون های فلزی مانند Zn2+، Ag+، Cu2+ و بعضی از نانو ذرات فلزی مانند نانو ذرات نقره در مواد آنتی باکتریال وجود دارند که به شکل بعضی حامل ها مانند زئولیت در نظر گرفته می‌شوند.

جهت تولید مستربچ و الیاف آنتی باکتریال پلی استر ساده و با هزینه تولید پایین از این روش استفاده می شود. این روش به دلیل وجود عوامل آنتی باکتریال موثر، کارایی بالا و همچنین قابلیت استفاده در صنایع مختلف مورد توجه قرار گرفته است. این روش تولید مستربچ و الیاف آنتی باکتریال پلی استر، با مراحلی که بیان شد، صورت می‌گیرد.

• در مرحله اول، یک ماده احیا کننده ، گلیکول و یک پیش ماده نقره ای با هم ترکیب می‌شوند.
• سپس در مرحله دوم، اسید تریفتالیک (TPA) و گلیکول به همراه پلیمر های بلوکی، استری شده و در مرحله سوم، مراحل اول و دوم باهم مخلوط شده و خوراکی پلی استری با نانو ذرات نقره ای به دست می‌آید.
• در مرحله چهارم، این خوراکی با حرارت ۲۵۰ الی ۳۰۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود تا جامد شود. در آخر، برای داشتن مستربچ استری، یا برای تولید الیاف پلی استری و پلی استر های جامد شده و دانه‌بندی شده، روی پلی استرها، ریسندگی ذوبی انجام می‌شود.

این روش، با دمای ۲۵۰ الی ۳۰۰ درجه سانتیگراد و حدود ۵ تا ۱۲ ساعت زمان، بسیار کارآمد و قابل استفاده در صنعت پلاستیک و نساجی است. به دلیل وجود نانو ذرات نقره، این الیاف آنتی باکتریال هستند و در بسیاری از صنایع مانند پوشاک، فرش، مبلمان و … کاربرد دارند. 

برای تولید الیاف آنتی باکتریال، چندین روش وجود دارد و بهترین روش بسته به نیاز و شرایط مختلف ممکن است متفاوت باشد. از جمله روش‌های تولید الیاف آنتی باکتریال، غوطه وری الیاف در مواد آنتی باکتریال معدنی است که در این روش حامل های نانو ذرات فلزی بر سطح الیاف می‌چسبند.

این روش باعث افزایش قابل توجه مقاومت الیاف در برابر باکتری ها می‌شود. با این حال، با توجه به پوشیدن این الیاف توسط افراد، باید به این نکته توجه داشت که ممکن است واکنش های آلرژیک را به وجود آورده و به همین دلیل نیاز به آزمایشهای لازم برای رفع مشکلات آلرژیکی وجود دارد.

راه دیگر برای تولید الیاف آنتی باکتریال، مخلوط شدن مواد آنتی باکتریال معدنی و پلی استر هاست. در این روش، پس از مخلوط شدن مواد، آنها را اکسترود می‌کنند و الیافی با ذرات موثر و مفید تشکیل می‌شود. اما این روش به دلیل سرعت آهسته‌ای که دارد، جوابگو در تولید انبوه نیست و به همین دلیل به عنوان یکی از محدودیت‌های این روش بیان می‌شود.

یکی دیگر از چالش‌های موجود در تولید الیاف آنتی باکتریال، پخش و توزیع یکسان نانو ذرات نقره است. اما با استفاده از روشی که در ابتدا مورد بحث قرار گرفت، به دلیل اینکه در حین واکنش پلیمریزاسیون یون‌های نقره احیا می‌شوند، همچنین در نتیجه جدا شدن این یون‌ها از مولکول‌های پلی استر پلیمریزه شده، پخش یکسان نانوذرات نقره در مستربچ پلی استری به وجود می‌آید.

در نهایت، باید گفت که رنگین پلیمر با داشتن صلاحیت بالا در تولید مستربچ الیاف با رنگ و رنگدانه قوی، محصولات بسیاری جهت رنگ آمیزی پلی پروپیلن، پلی استر و PA6 را تولید می‌کند.

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.

 به‌طور کلی، با کاهش پراکندگی زاویه الیاف و همسو شدن در جهت بارگذاری، واحد E کامپوزیت‌های الیاف کوتاه، افزایش پیدا می‌کند.

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.

مستربچ و افزودنی الیاف با پلی استر

الیاف پلی استر به دلیل داشتن ویژگی‌هایی از قبیل قوی بودن، مقاومت به کش آمدن، مقاومت به جمع شدگی و مقاومت در برابر اکثر مواد شیمیایی، محبوبیت بالایی به دست آورده‌اند. این الیاف راحت شست‌وشو می شوند، سریع خشک می‌شوند و به چروک‌پذیری و سایش‌پذیری کمی دارند.

از الیاف پلی استر جهت تولید انواع پارچه، رومبلی، پرده، فرش، موکت، ملحفه، دیوارپوش و پارچه‌های آستری استفاده می‌شود. همچنین در صنایع مختلف از جمله طناب‌ها، شلنگ‌ها، کمربندهای ایمنی، توری‌ها، صندلی‌های اتومبیلی و الیاف پرکننده جهت صندلی، مبلمان، و بالش نیز استفاده می‌شود.

با توجه به ویژگی‌های مثبت الیاف پلی استر، در بسیاری از صنایع جایگزین مناسبی برای مواد دیگر محسوب می‌شود و به دلیل راحتی استفاده و تولید، مورد استقبال قرار گرفته است.