کامپاند یکی از مهم‌ترین محصولات پلیمری در تولید محصولات پلاستیکی است. در واقع، کامپاند ترکیبی از مواد پلیمری مختلف است که هدف از آن، افزایش خواص مکانیکی، حرارتی و فیزیکی محصولات پلاستیکی می‌باشد. کامپاندها معمولاً به شکل گرانول تولید می‌شوند. می‌توان کامپاند را مخلوطی از چند نوع پایه پلیمری با افزودنی‌های مختلف در نظر گرفت که سبب بهبود ساختار و خواص محصول تولیدی می‌شود. کامپاندهای پلیمری دسته‌ای از مواد پلیمری پرکاربرد در صنایع شیمیایی هستند که با هدف افزایش مقاومت و پایداری پلاستیک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد معمولاً از ترکیب پلیمرها با پودرهای خاص تقویتی تولید می‌شوند و نقش مهمی در بهبود ویژگی‌های ساختاری پلیمرها ایفا می‌کنند. در این مقاله از رنگین پلیمر ما به بررسی کامپاند ها، انواع و فرآیند تولید کامپاند ها می پردازیم.
چرا از کامپاند استفاده می‌کنیم؟
استفاده از کامپاند به عنوان ماده اولیه در تولید محصولات پلاستیکی و صنایع مختلف، از بروز مشکلاتی مانند اختلاط مواد اولیه در هنگام تولید، هدر رفت مواد اولیه و کند بودن سرعت تولید جلوگیری می‌کند. در برخی موارد، تولیدکنندگان محصولات پلیمری با مشکلاتی مانند ضعیف بودن خواص فیزیکی، رنگ نامطلوب، و کاهش خواص مواجه می‌شوند. در چنین شرایطی، کامپاند را در حین انجام فرآیند تزریق پلاستیک و اکستروژن به محصول اضافه می‌کنند تا خواص شیمیایی و واکنش‌پذیری آن را تقویت نماید. مصرف کامپاند در تولید محصولات پلیمری از لحاظ اقتصادی و بهداشتی نیز بسیار مقرون به صرفه است. این مواد نه تنها سبک وزن هستند، بلکه سخت، انعطاف‌پذیر و بادوام نیز می‌باشند.
ویژگی‌های ساختاری کامپاند پلیمری
انواع مختلفی از کامپاندهای پلیمری وجود دارد که هر یک خواص و کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند. از معروف‌ترین و مهم‌ترین کامپاندها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پایه پلیمری: افزودنی‌هایی مانند کامپاند و مستربچ که خود دارای پایه پلیمری هستند، باید به محصولی افزوده شوند که آن محصول نیز اساس و پایه پلیمری داشته باشد تا راحت‌تر با پلیمر مورد نظر ترکیب شوند.
- عامل سازگار: وظیفه این جزء، ایجاد سازگاری میان افزودنی‌ها و پایه پلیمری است. چنانچه سازگاری یا قطبیت میان پایه پلیمری و افزودنی‌های شیمیایی رعایت نشود، کامپاند تولید شده افزودنی‌ها را به صورت یکنواخت پخش نخواهد کرد و کیفیت لازم را نخواهند داشت.
- افزودنی‌های شیمیایی: این افزودنی‌ها با اضافه شدن به پایه پلیمری کامپاند، خواص مورد نیاز را ایجاد می‌کنند. برخی از این افزودنی‌ها فقط برای تغییر رنگ پلیمر مورد نظر هستند.
انواع کامپاند پلیمری
انواع مختلفی از کامپاندهای پلیمری وجود دارد که هر یک خواص و کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند. از معروف‌ترین و مهم‌ترین کامپاندها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کامپاند پلی استایرن (PS): پلی استایرن این کامپاند بافت یکنواختی از لحاظ توزیع و پخش افزودنی، تعادل و هماهنگی بین چقرمگی، سختی و مقاومت در برابر ضربه‌پذیری دارد.
- کامپاند پلی اتیلن (PE): پلی اتیلن از مهم‌ترین و پرکاربردترین انواع کامپاند است. این نوع کامپاند از خاصیت‌هایی نظیر مقاومت بالا در مقابل تابش نور مستقیم خورشید و انواع ضربه‌های مکانیکی برخوردار است.
- کامپاند پلی پروپیلن (PP): پلی پروپیلن بعد از پلی اتیلن، جزو پرمصرف‌ترین انواع کامپاند محسوب می‌شود. ساخت آن از پلی اتیلن ساده‌تر و سختی آن بیشتر است. همچنین در برابر ترک‌خوردگی و حلال‌های مختلف نیز مقاوم است. دارای شفافیت عالی، نقطه ذوب بالا و مقاومت شیمیایی مناسب است.
- کامپاند پلی وینیل کلراید (PVC): پلی وینیل کلراید یک ماده بادوام بوده که نسبت به پلاستیک‌های مهندسی ارزان‌تر است. دارای عایق الکتریکی خوبی بوده و برای کاربرد در کابل‌ها و سیم‌ها مناسب می‌باشد.
- کامپاند پلی کربنات (PC): قابلیت قالب‌گیری در حالت گرم را دارد و انتخاب آن برای ساخت محصولات، راه حل مناسبی برای تولید محصولات با کیفیت بالا و هزینه کمتر است.
- کامپاند پلی اورتان (PU): از زنجیره‌های یورتان به هم پیوسته تشکیل شده است.
- کامپاند کربنات کلسیم: از پودر کربنات کلسیم و محمل پلیمری و افزودنی تشکیل شده و برای استفاده در صنایع مختلف تولید می‌شود.
- کامپاند تقویتی توسط الیاف شیشه: از خواص مکانیکی و حرارتی بالایی برخوردار است.
- کامپاند پلیمری مهندسی: برای بالا بردن استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر انواع ساییدگی، اسیدها و بازهای شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- کامپاندهای پرکننده: بر اساس درصد‌های مختلف فیلر و با توجه به پایه‌های مختلف پلیمری تولید می‌شوند.
- کامپاند عایق صوتی: با درصد بالای سولفات باریم بر پایه پلیمری پلی پروپیلن تولید شده و در لوله‌های فاضلاب و سازه‌های ساختمان که نیاز به عایق صوتی دارند، استفاده می‌شود.
- کامپاندهای تمیزکننده رئولوژیکی: برای تمیز کردن سیلندر، ماردون و دای در دستگاه اکسترودر مورد استفاده قرار می‌گیرند و قابلیت حذف هرگونه ناخالصی و تغییر رنگ را در کمترین زمان ممکن دارند.
- کامپاندهای ضد اکسیداسیون: این دسته از کامپاندها به دلیل افزایش مقاومت به اکسیداسیون و پایداری حرارتی در قطعات الکتریکی، لوله‌ها و تجهیزات نفت و گاز مورد استفاده هستند.
- کامپاند زیست‌تخریب‌پذیر: در بسته‌بندی‌های زیست‌تخریب‌پذیر و محصولات یکبار مصرف مانند ظروف و کیسه‌ها استفاده می‌شوند.
- کامپاندهای پلی‌آمید: در قطعات خودرو، تجهیزات الکتریکی و قطعات مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- کامپاندهای ضد شعله: این محصولات به علت کاهش خطر آتش‌سوزی و بهبود ایمنی در تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی، قطعات خودرو و مبلمان مورد استفاده هستند.
فرآیند تولید کامپاند
تولید کامپاند در طی مراحلی پیچیده و طولانی در صنایع شیمیایی صورت می‌گیرد. این فرآیند شامل مراحل زیر است:
- انتخاب مواد اولیه: پلیمر پایه بر اساس خواص مطلوب در محصول نهایی انتخاب می‌شود. افزودنی‌ها نیز بسته به نیازهای کاربردی محصول انتخاب می‌شوند.
- آماده‌سازی مواد اولیه: مواد اولیه به شکل پودر، گرانول یا مایع تهیه و آماده می‌شوند و باید به دقت اندازه‌گیری و توزین شوند.
- مخلوط‌سازی: مواد اولیه به صورت خشک در میکسر با هم ترکیب می‌شوند تا افزودنی‌ها به طور یکنواخت در پلیمر پایه توزیع شوند. سپس مواد به دستگاه اکسترودر منتقل می‌شوند و تحت حرارت ذوب و مخلوط می‌شوند.
- اکستروژن و گرانول‌سازی: مخلوط مذاب از طریق یک قالب به شکل رشته‌های نازک خارج می‌شود. این رشته‌ها به سرعت سرد شده و سپس به دستگاه گرانول‌ساز منتقل می‌شوند تا به گرانول‌های کوچک تبدیل شوند.
- کنترل کیفیت: کامپاندهای تولید شده برای بررسی کیفیت و عرضه به بازار محصولات پلاستیکی و سایر صنایع، تحت شرایط دمایی ویژه در انبار نگهداری می‌شوند. نمونه‌ها به صورت دوره‌ای جمع‌آوری و آزمایش می‌شوند تا اطمینان حاصل شود محصول مطابق با مشخصات و استانداردها است.
مزایای استفاده از کامپاند
استفاده از کامپاندها در صنایع مختلف مزایای زیادی دارد که باعث افزایش کارایی و کیفیت محصولات می‌شود. مهم‌ترین مزایای آن عبارتند از:
- سهولت در ساخت و استفاده
- افزایش خواص
- افزایش مقاومت
- مقرون به صرفه بودن
- تنوع محصولات بالا
- دوام بالا
- قابلیت شفافیت
- پخش استاندارد و یکنواخت افزودنی‌ها
- مصرف مواد اولیه پلیمری مطلوب و با کیفیت
- تضمین کیفیت و کمیت در بازار فروش
- امکان ترکیب با پلیمرها
نتیجه‌گیری
کامپاندها ترکیبات پلیمری مهمی هستند که از مخلوط کردن پلیمرهای پایه با افزودنی‌های مختلف تولید می‌شوند. هدف اصلی استفاده از آن‌ها، بهبود قابل توجه خواص مکانیکی، حرارتی و فیزیکی محصولات پلاستیکی است. این مواد به شکل گرانول عرضه شده و به عنوان ماده اولیه در صنایع گوناگونی از جمله بسته‌بندی، خودروسازی، لوازم خانگی، بهداشتی و دارویی به کار می‌روند.
