کامپاند ماده‌ای ترکیبی است که از مخلوط پلیمر پایه با افزودنی‌هایی مانند رنگ‌دهنده‌ها، جاذب‌های UV، روان‌کننده‌ها، فلزات، مواد مغناطیسی و سایر ترکیبات شیمیایی تشکیل می‌شود. این ترکیبات پس از فرایند اختلاط، به‌صورت گرانول یا قرص‌های بزرگ تولید شـده و در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، لوازم خانگی، تجهیزات پزشکی، ساختمان‌سازی و نساجی کاربرد دارند.
در این مقاله از ماشین‌سازی متین به این موضوع می‌پردازیم که مستربچ چیست و دقیقاً تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند در چه مواردی است. با ما همراه باشید تا ضمن آشنایی با انواع مستربچ، به درک بهتر کاربردها و مزایای هر کدام برسیم.
مستربچ چیست؟
مستربچ (Masterbatch) ترکیبی از پلیمر پایه و مواد افزودنی مانند رنگ‌دهنده‌ها یا افزودنی‌های خاص است که برای ایجاد رنگ، افزایش مقاومت، بهبود خواص فیزیکی، افزایش انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر حرارت در محصولات پلاستیکی به کار می‌رود. گرانول مستربچ به‌صورت دانه‌های کوچک پلاستیکی تولید می‌شود و در فرآیند تولید محصولات نهایی پلاستیکی، به‌عنوان ماده‌ای مؤثر و اقتصادی جهت بهبود ویژگی‌های محصول مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده در صنایع مختلف از جمله بستـه‌بندی، خودروسازی، نساجی و لوازم خانگی نقش کلیدی دارد.
ویژگی های مستربچ
مستربچ خود به صورت گرانول است و به سادگی قابل مخلوط کردن با مواد پلاستیک گرانولی است؛ و از این رو آلودگی محیط را کاهش می‌دهد.
مخلوط کردن مستربچ با مواد پلاستیک با نسبت کم به سادگی و با کمک ساده ترین امکانات صورت می‌گیرد و نیاز به دستگاه های پیشرفتـه برای این کار وجود ندارد. در ضمن باید بیان کرد که اگر نیاز به اضافه کردن مقادیر بسیار کم یک افزودنی در فرایند تولید مستربچ داشتـه باشیم، مخلوط افزودن مقادیر بسیار کم به صورت یکنواخت به فرمولاسیون مستربچ وجود ندارد .در نتیجه از مستربچی که در واقع حالت رقیق شـده آن افزودنی است، استفاده میگردد. این نوع مستربچ مانند گلوله های رنگی نیست.
از دیگر دلایل استفاده از مستربچ زمانی است که نیاز به مواد کمکی برای به دست آوردن مخلوط یکنواخت مواد، در سطح مواد پلیمری است. اضافه کردن ماده افزودنی به تنهایی به ماده پلیمری منجر به توزیع بهم ریختـه و ضعیف ماده افزودنی در بستر مواد پلیمری می‌شود. یکی از بهترین راه حل های موجود در این موارد استفاده از مستربچ است. مستربچ علاوه بر ماده افزودنی اصلی، حاوی مواد دیگری ماننده بهبود دهنده فرآیند ها و تسریع کننده مخلوط آن ها است.
بنابراین با استفاده از مستربچ به سادگی مخلوط یکنواختی از پلیمر و افزودنی حاصل می‌شود. این اختلاط مناسب در برخی مواقع میزان مصرف افزودنی را کاهش می‌دهد و در مواقعی که قیمت افزودنی بالاست باعث صرفه‌جویی اقتصادی هم می‌شود. و در نتیجه هزینه تولید مواد را کاهش می‌دهد.
انواع مستربچ
پس از پاسخ به پرسش مستربچ چیست، نوبت به بررسی انواع مختلف آن می‌رسد تا در ادامه بهتر بتوانیم تفاوت گرانول مستربچ با کامپاند را درک کنیم. مستربچ‌ها بر اساس نوع کاربرد و ترکیبات خود به دسته‌های گوناگونی تقسیم می‌شوند که در ادامه به رایج‌ترین آن‌ها اشاره می‌کنیم:
1 – مستربچ رنگی (Color Masterbatch)
یکی از پرکاربردترین انواع گرانول مستربچ، مستربچ رنگی است. این نوع مستربچ به منظور ایجاد رنگ در محصولات پلیمری استفاده می‌شود و در صنایع مختلف مانند بستـه‌بندی، لوازم خانگی، خودروسازی و قالب‌سازی نقش حیاتی دارد. ویژگی‌های مستربچ رنگی عبارتند از:
- مقاومت حرارتی بالا: در دماهای بالا بدون تغییر رنگ، عملکرد خود را حفظ می‌کند.
- پایداری شیمیایی: در برابر عوامل محیطی مقاوم است و رنگ خود را در طول زمان حفظ می‌کند.
- پخش یکنواخت رنگ: باعث پراکندگی یکنواخت رنگ در سطح محصول می‌شود.
2 – مستربچ افزودنی (Additive Masterbatch)
مستربچ‌های افزودنی با هدف بهبود ویژگی‌های فنی و عملکردی پلیمرها طراحی می‌شوند. این نوع گرانول مستربچ ترکیبی از مواد افزودنی خاص و رزین پایه است و بستـه به نیاز می‌تواند ویژگی‌های مختلفی به محصول نهایی ببخشد.
انواع مستربچ افزودنی عبارت‌اند از:
- مستربچ آنتی‌استاتیک: جلوگیری از جذب الکتریسیته ساکن، مناسب برای کاربردهای الکترونیکی.
- مستربچ ضد اشعه UV: افزایش دوام پلیمر در برابر نور خورشید.
- مستربچ مقاوم به حرارت: مناسب برای محصولاتی که در دماهای بالا استفاده می‌شوند.
- مستربچ ضد خوردگی: محافظت از پلیمرها در برابر محیط‌های خورنده و اسیدی.
- مستربچ ضد مه (Anti-fog): جلوگیری از ایجاد بخار روی سطوح شفاف بستـه‌بندی.
3 – مستربچ پرکننده (Filler Masterbatch)
مستربچ پرکننده یا گرانول مستربچ پرکننده به منظور کاهش هزینه تولید و بهبود خواص مکانیکی پلیمر استفاده می‌شود. این مستربچ معمولاً شامل پلیمر پایه، مواد معدنی (مانند کربنات کلسیم)، افزودنی‌های ضدعفونی‌کننده و در برخی موارد رنگدانه است.
کاربردهای مستربچ پرکننده:
- بهبود مقاومت کششی و ضربه‌پذیری
- افزایش سختی و استحکام سطحی
- کاهش میزان مصرف پلیمر پایه و هزینه‌های تولید
4 – مستربچ لیزکننده (Slip Masterbatch)
مستربچ لیزکننده نوعی از گرانول مستربچ است که برای کاهش اصطکاک بین سطوح پلاستیکی کاربرد دارد. این ویژگی باعث روان‌تر شدن فرآیند تولید و کاهش چسبندگی فیلم‌های پلیمری می‌شود.
ویژگی‌ها:
- کاهش اصطکاک بین لایه‌ها
- بهبود عملکرد ماشین‌آلات در تولید
- مناسب برای فیلم‌های بسته‌بندی و نایلون‌های صنعتی
5 – مستربچ آنتی‌بلاک (Anti-block Masterbatch)
مستربچ آنتی‌بلاک به منظور جلوگیری از چسبیدن سطوح پلاستیکی به یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد، به‌ویژه در بسته‌بندی‌هایی که لایه‌های پلاستیک روی هم قرار می‌گیرند.
مزایا:
- ممانعت از تشکیل بلاک یا چسبندگی
- تسهیل در جداسازی لایه‌ها
- افزایش بهره‌وری در خطوط تولید بسته‌بندی
گرانول مستربچ از چه موادی تشکیل شـده است؟
بعد از اینکه متوجه شدیم که مستربچ چیست، در این بخش از گرانول مستربچ و مواد تشکیل‌دهنده آن حرف می‌زنیم. گرانول مستربچ ترکیبی از موادی هستند که به همراه پلاستیک به دست می‌آیند. در واقع، گرانول مستربچ شامل یک پایه پلاستیکی و مواد افزودنی متنوعی مانند پیگمنت‌ها، مواد تثبیت کننده، مواد ضد خوردگی، مواد ضد آب، و مواد تغییر دهنده خواص مکانیکی می‌باشد.
پلیمر پایه
یکی از مواردی که باید من باب تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند بدانید پلیمر پایه گرانول مستربچ است. پلیمر پایه گرانول مستربچ یکی از مهمترین مواد اولیه در تولید انواع محصولات پلاستیکی است. پلیمر پایه گرانول مستربچ از چندین نوع پلیمر مختلفی مانند پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن و پلی‌استایرن تهیه می‌شود. در هر نوع پلیمر پایه، از موادی به عنوان آنتی‌اکسیدان، نرم‌کننده و پایدارکننده استفاده می‌شود تا خواص مکانیکی و فیزیکی گرانول‌های مستربچ را بهبود بخشید.
مواد افزودنی
مواد افزودنی گرانول مستربچ به دو دسته تقسیم می‌شوند: مواد افزودنی تقویتی و مواد افزودنی تغییر دهنده ویژگی‌های پلاستیک. مواد افزودنی تقویتی شامل فیبرهای شیشه‌ای، کربن، ذرات فلزی و ذرات سیلیکاتی است که به عنوان تقویت‌کننده برای پلاستیک‌های تقویت شـده استفاده می‌شوند. این نوع از مواد افزودنی، ویژگی‌های استحکام و سختی پلاستیک را افزایش می‌دهند.
مواد افزودنی تغییر دهنده ویژگی‌های پلاستیک، شامل موادی مانند رنگ‌ها، پیگمنت‌ها، مواد ضد آب، مواد ضد خوردگی و مواد ضد آفتاب‌سوزی هستند. برای بهبود برخی ویژگی‌های فیزیکی، مانند شفافیت، سختی، استحکام و ویسکوزیته، از مواد افزودنی تغییر دهنده ویژگی‌های پلاستیک استفاده می‌شود. علاوه بر این، مواد افزودنی گرانول مستربچ می‌توانند برای کاهش هزینه و تولید محصولات با کیفیت بالا، بکار رود. پس دیگر مورد از مواردی که باید در رابطه با تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند بدانید مواد افزودنی گرانول مستربچ است.
عامل سازگارکننده
عامل سازگارکننده گرانول مستربچ جهت بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی محصولات پلاستیکی استفاده می‌شود. یکی از مواردی که باید من باب تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند بدانید عامل سازگارکننده است. این عامل سازگارکننده می‌تواند به دو صورت فعالیت کند. در صورتی که پلیمر اصلی فرمولاسیون، حاوی ماده جایگزین اصلی باشد، عامل سازگارکننده با استفاده از گروه‌های شیمیایی خاصی، این جایگزین را درون خود جذب کرده و مانند پلیمر اصلی عمل می‌کند. در صورتی که پلیمر اصلی فرمولاسیون، حاوی مونومر جایگزین باشد، عامل سازگارکننده این مونومرها را ترکیب کرده و مانند پلیمر اصلی عمل می‌کند. استفاده از عامل سازگارکننده گرانول مستربچ، باعث بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی محصولات پلاستیکی می‌شود و در نتیجه عمر مفید محصولات را نیز افزایش می‌دهد.
فرایند تولید مستربچ
مستربچ‌ها طی فرایند پیوستـه و یا بچ تولید می‌شوند. تفاوت این دو روش در میزان اتوماسیون و مقیاس تولید آن ها در این دو روش است. فرایند پیوستـه با کمترین دخالت دست و در مقیاس بزرگ انجام می‌گیرد، در حالی که فرایند بچ نیاز به نیروی انسانی بیشتر دارد و معمولاً در مقیاس کوچک انجام می‌شود که در کارگاه های کوچک صورت می پذیرد شما با توجه به میزان فعالیت خود می‌توانید یکی از این دو روش را انتخاب کنید.
در روش پیوستـه از یک دستگاه اکسارودر دو ماردونه مجهز به فیدرهای وزنی (گراویمتریک) استفاده می‌شود. مواد پلیمری و انواع افزودنی‌ها با نسبت های مشخص به صورت پیوستـه وارد اکسترودر دو ماردونه شـده و پس از ذوب شدن و مخلوط شدن از اکسترودر خارج میگردد. پس از آن هم فرایندهای سرد کردن مذاب و گرانول سازی و خشک کردن انجام می‌پذیرند که به صورت کامل تمام مراحل انجام این فرآیند ها در بالا توضیح و شرح داده شـده است.
درنهایت محصول پس از تولید از اکسترودر خارج شـده و پس از آن بستـه بندی میگردد. در روش بچ کلیه مواد وارد یک میکسر شـده و با یکدیگر مخلوط می‌گردند. سپس مواد مخلوط شـده وارد اکسترودر دو ماردونه می‌شوند و پس از ذوب شدن و اختلاط کامل مواد از آن خارج می‌شوند.
مزیت استفاده از مستربچ
در ادامه صحبت راجع به تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند، به مزیت استفاده از مستربچ می‌پردازیم.
- قیمت پایین: مستربچ پلاستیکی قیمتی ارزانتر نسبت به مواد خام دیگر دارد. از این رو، با استفاده از این محصول، هزینه تولید کاهش می‌یابد. همچنین، هزینه حمل و نقل نیز به دلیل سبک بودن مستربچ پلاستیکی پایین‌تر می‌باشد.
- مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی: مستربچ دارای مقاومت بالا در برابر شرایط آب و هوایی است و با نگهداری به مدت طولانی، شکل خود را حفظ می‌کند. همین مزیت باعث شـده است که این محصول در ساختارهای بیرونی ساختمان، فضاهای باز و حتی صنایعی که با شرایط آب و هوایی سختی مواجه هستند، پرکاربرد باشد.
- سبک و قابلیت انعطاف: مستربچ به دلیل سبک و قابلیت انعطاف بالا، در ساختمان‌ها و فضاهای باز که نیاز به جابجایی مصنوعات دارند، محبوب است. این محصول به راحتی قابل حمل و حمل مجدد می‌باشد و از نظر وزن، با اجسام دیگر قابل مقایسه است.
- قابلیت بازیافت: یکی از مزایای مهم استفاده از مستربچ، قابلیت بازیافت آن است. بازیافت مستربچ، از وجود زباله‌های پلاستیکی جلوگیری می‌کند و باعث کاهش اثرات منفی پلاستیک بر محیط زیست و بازیافت پلاستیک می‌شود.
همچنین، از مزایای دیگر این مستربچ، مقاومت در برابر ضربه، خوردگی و نور خوردگی است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که این محصول در صنایع خودروسازی، الکترونیکی، تولید وسایل آشپزخانه، مواد غذایی و داروسازی، پرکاربرد باشد.
تفاوت گرانول مستربچ و کامپاند
اگرچه گرانول مستربچ و کامپاند هر دو در صنعت پلاستیک و پلیمر استفاده می‌شوند، اما از نظر ساختار، کاربرد و فرایند تولید تفاوت‌های مهمی با یکدیگر دارند. مستربچ معمولاً به‌عنوان افزودنی برای ایجاد ویژگی خاص به پلیمر پایه اضافه می‌شود، در حالی که کامپاند یک ترکیب نهایی آماده مصرف است که تمام افزودنی‌های لازم را از قبل در خود دارد. در ادامه، تفاوت‌های کلیدی این دو ماده را مشاهده می‌کنید:
| ویژگی | گرانول مستربچ | کامپاند |
|---|---|---|
| ساختار | پلیمر پایه + افزودنی (رنگ، UV، آنتی‌باکتریال و…) | پلیمر پایه + چندین افزودنی از پیش ترکیب‌شـده |
| کاربرد | افزودن ویژگی خاص به محصول نهایی | استفاده مستقیم در فرآیند تولید |
| انعطاف‌پذیری در فرمولاسیون | بالا؛ قابل ترکیب با پلیمرهای مختلف | محدودتر؛ فرمول از پیش مشخص شـده |
| شکل ظاهری | گرانول‌های کوچک | گرانول یا قرص‌های بزرگ |
| فرآیند مصرف | نیازمند ترکیب با پلیمر پایه در فرایند تولید | قابل استفاده مستقیم در تولید |
| هزینه تولید | معمولاً کمتر | ممکن است بالاتر باشد اما زمان تولید را کاهش می‌دهد |
برای سفارش انواع دستگاه اکسترودر از ماشین سازی متین و دریافت مشاوره با ما تماس بگیرید.
جمع‌بندی
همانطور که دیدیم، مستربچ ماده‌ای کلیدی در صنعت پلاستیک و پلیمر است که به کمک آن می‌توان ویژگی‌هایی نظیر رنگ، استحکام، مقاومت حرارتی و حتی خاصیت ضد الکتریسیته ساکن را به محصولات نهایی اضافه کرد.
گرانول مستربچ در واقع شکل فیزیکی این ترکیب است که به‌صورت دانه‌های کوچک به فرایند تولید تزریق می‌شود و به‌دلیل سهولت استفاده، دوز دقیق و پخش یکنواخت، نقش مهمی در افزایش کیفیت محصول و کاهش هزینه‌های تولید ایفا می‌کند.
شناخت انواع مستربچ مانند مستربچ رنگی، افزودنی، پرکننده، آنتی‌بلاک و لیزکننده، به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد تا با انتخاب مناسب‌ترین نوع، محصولاتی با کارایی بالا و ماندگاری بیشتر تولید کنند. انتخاب درست در این مرحله می‌تواند کیفیت محصول نهایی را ارتقا دهد و رقابت‌پذیری آن را در بازار افزایش دهد. همانطور که جان راکفلر (John D. Rockefeller) سرمایه‌دار اهل آمریکا و اولین میلیاردر تاریخ می‌گوید: «کیفیت هرگز تصادفی نیست؛ بلکه نتیجه تلاش هوشمندانه است.»
اگر تولیدکننده یا فعال حوزه پلیمر هستید، انتخاب آگاهانه میان مستربچ و کامپاند می‌تواند نقطه‌ی عطف موفقیت شما در بازار باشد.
ماشین ساری متین
سوالات متداول
1 – چگونه مستربچ تهیه می‌شود؟
مستربچ در مراحل تولید به‌صورت پودر یا مولتی کلر، که شامل ماده‌ای رنگی و پایه‌ای از پلیمر است، تهیه می‌شود. پس از تهیه مستربچ، آن را با کمک ابزارهای خاصی به محصول نهایی مانند فیلم‌ها، شیشه، لوله‌های پلیمری و غیره، افزوده و رنگ‌آمیزی میگردد.
2 – چه کاربردهایی برای مستربچ وجود دارد؟
مستربچ در صنایع متنوعی از جمله صنایع پلاستیکی، خودروسازی، غذایی، الکترونیکی و … استفاده می‌شود. در مثال صنعت پلاستیک، مستربچ به‌صورت فیبر نانوساختار شـده برای افزایش مقاومت و جلوگیری از تخریب لاستیک قابل استفاده است.
3 – آیا مستربچ برای سلامتی انسان بخشی مشکلی ایجاد می‌کند؟
از آن‌جایی‌که ترکیبات موجود در مستربچ با مشخصات زمان تولید رهایی نمی‌کنند، بسیاری از تولیدکنندگان مستربچ رهن‌مون برای استفاده از موادی با رزومه مناسب و استاندارد دارند. همچنین از‌روی سوابق طولانی‌مدت مصرف این مواد به‌صورت سالانه، تضمینی برای عدم خطر به‌دست آمده است.
