با توجه به فراوانی فرآورده‌های نفتی در ایران، تولید مستربچ به عنوان شکلی از مواد اولیه پرکاربرد در تولید محصولات پلاستیکی، یکی از صنایع مهم و سودآور است. مستربچ محصولی است که درون آن پیگمنت‌ها و رزین پایه با دیگر افزودنی‌ها مخلوط و ادغام میشود. در واقع مستربچ از ترکیب رنگ، حامل و افزودنی‌ها ایجاد میشود. در این مقاله قصد داریم تا فرایند تولید مستربچ (نحوه تولید مستربچ) و نکات مهم آن را باهم بررسی کنیم. با ما همراه باشید.
مراحل اصلی تولید مستربچ
تولید مستربچ شامل چهار مرحله اصلی و مهم است که عبارت‌اند از:
- فرمولاسیون
- خوراک‌دهی
- اختلاط
- الک نمودن
مرحله اول: فرمولاسیون
در بررسی روش تولید مستربچ، اصلی‌ترین و مهمترین بخش فرمولاسیون رنگ و مقدار افزودنی‌ها است. در این بخش لازم است تا کلیه اجزای فرمولاسیون بادقت فراوان و وزن شود. حتی گاهی به‌منظور رسیدن به نتایج بهتر باید ترکیبات با سرعت بسیار بالایی باهم مخلوط شود.
مرحله دوم: خوراک‌دهی
در مرحله دوم نیاز است تا مقدار تغذیه توسط خروجی دستگاه تعیین و تنظیم شود، خوراک اصلی دستگاه شامل پیگمنت و رزین پایه است.
مرحله سوم: اختلاط
از دیگر مراحل مهم تولید مستربچ اختلاط است و رایج‌ترین روش پخش از راه مخلوط اجزا در مذاب صورت می‌گیرد. در این مرحله به‌منظور اختلاط و تولید گرانول پلیمر پایه و رنگ‌دانه با یکدیگر ترکیب شده و در دمای مناسب درون مخزن اکسترودر ذوب می‌شوند، سپس گرانول‌ها از بخش اکستروژن خارج می‌شوند. تنظیم دما اگر مناسب نباشد، سبب بروز مشکلاتی در برش گرانول و پخش پودر خواهد شد. برای اختلاط از دستگاه‌هایی نظیر: مخلوط‌کن داخلی مداوم، ماشین Buss Ko-Kneader تک مارپیچ و اکسترودر دو مارپیچ استفاده میشود.
اما بهترین دستگاهی که در فرایند تولید مستربچ در ایران مورداستفاده قرار می‌گیرد، اکسترودر است. خط تولید مستربچ در این دستگاه به ترتیب شامل سیستم تخلیه، سیستم خوراک‌دهی، اکسترودر، سیستم خنک‌کننده، سیستم برش، انبار و بسته‌بندی است. فرایند اختلاط در اکسترودر دو مارپیچ همسو با مشخص‌کردن وزن آغاز میشود و پس از واردکردن خوراک و انتقال آن برای ذوب کردن و توزیع یکنواخت با خروج گازهای مزاحم در نهایت گرانول تولید میشود. اختلاط خود دارای چهار مرحله است:
-
- پروسه خیس شدن رنگ‌دانه، پرکننده و افزودنی
- ترکیب و پخش فیزیکی رنگ‌دانه و افزودنی در پلیمر پایه
- توزیع یکنواخت رنگ‌دانه، پرکننده و افزودنی درون مواد مذاب پلیمر
- ممانعت از کلوخه و لخته شدن و پایدار نمودن مخلوط
انواع روش اختلاط
روش پیش اختلاط: در روش پیش اختلاط مواد فرمول‌بندی توسط مخلوط‌کن با سرعت بالا با یکدیگر ترکیب می‌شوند، این عمل به دو طریق سردوگرم انجام می‌گیرد. در روش ترکیب نمودن با روش سرد، فقط ترکیبی از مواد اولیه ایجاد میشود؛ اما در روش گرم مواد در آغاز ذوب می‌شوند و پس از آن با هم مخلوط می‌گردند. در روش دوم پراکندگی مواد و مقدار مخلوط شدن مواد بسیار بهتر از روش سرد است.
بعد از آنکه مواد باهم مخلوط شد به اکسترودر انتقال داده میشود تا پراکنش و برهم‌کنش پیگمنت‌ها در فرایند تولید مستربچ درون پلیمر مذاب انجام شود. در نهایت مواد مذاب به‌صورت گرانول شده و دانه‌های کوچک درمی‌آید و بعد از عبور از آب سرد بسته‌بندی میشود. سرعت و خروجی روش پیش اختلاط بسیار بالا است.
روش تسهیم خوراک: در روش دوم کلیه مواد اولیه شامل پیگمنت، پرکننده و افزودنی بر خلاف روش اول با هم ترکیب می‌شوند و پس از آن ذوب می‌گردند. در این روش فرایند اختلاط و تولید گرانول به‌صورت مجزا انجام میشود. در ابتدا پلیمر پایه وارد مخزن شده و بعد از مشخص نمودن وزن آن به مقداری که در فرمول‌بندی مشخص شده است، ذوب می‌گردد. در قدم بعدی این مخلوط به همراه سازگار کننده و پودر پیگمنت وارد دستگاه اکسترودر شده و عمل ذوب انجام میشود. سازگار کننده و پودر پیگمنت در مخلوط‌کن با سرعت بالا ترکیب شده و بعد از تعیین وزن به‌اندازه لازم به مواد مذاب پلیمری اضافه می‌شوند.
روش تسهیم خوراک بر خلاف روش پیش اختلاط سرعت پایینی دارد ولی کیفیت مستربچ تولیدی در این روش بسیار بالاتر از سایر روش‌ها است. علت این موضوع افزون سازگارکننده و رنگ‌دانه در مرحله ذوب است که سبب حفظ اثرات این دو ماده میشود. در روش تسهیم رنگ‌دهی بسیار بالاتر بوده و از آن بیشتر جهت تولید مستربچ کربن بلک و تیتانیوم دی‌اکسید استفاده میشود.
اختلاط مؤثر به کمک ترکیبات سازگار کننده
با اضافه نمودن سازگار کننده فرایند پذیری مستربچ به کمک ترشوندگی، یکنواختی و تثبیت آسان میشود. سازگار کننده‌ها یا آمفی فیلیک‌ها که از یک سر آب‌دوست و یک سر آلی برخوردارند، سبب افزایش میزان پایداری حرارتی مستربچ می‌شوند و همچنین توسط کنش متقابل و ایجاد اتصال به ماتریس پلیمری در تشکیل لایه پایدار بر رنگ‌دانه، پرکننده و افزودنی نقش بسزایی دارند. سازگار کننده‌ها در سازگار سازی پلیمرها و پلی اوفلین‌ها هم نقش دارند.
مرحله چهارم: الک نمودن
در مرحله آخر لازم است تا مستربچ از استحکام بالا و اندازه مناسبی برخوردار باشد تا مشتری هنگام استفاده از آن در مراحل تولید با اختلال در خوراک‌دهی روبه‌رو نشود. در نتیجه بهتر است از الک جهت اطمینان از مناسب بودن سایز مستربچ یا گرانول استفاده شود تا اگر گرانولی اندازه نامناسب داشت با این روش کاملاً تفکیک شود. با کمک الک اندازه گرانول‌ها یکسان خواهد شد. اهمیت الک کردن در زمان تزریق پلاستیک و زمانی که مصرف‌کننده اقدام به ساخت محصولات پلاستیکی می‌کند، مشخص میشود.
در فرایند اختلاط به‌منظور بهینه‌سازی فرایند، مشخص‌کردن تمایز و مکانیسم‌های توزیع و پراکندگی اهمیت زیادی دارد. مکانیسم پراکندگی از کاهش سایز اجزا چسبنده در یک سیستم به وجود می‌آید. اما مکانیسم توزیع شامل فرایند توزیع ذرات ریز در کل ماتریس جهت رسیدن به پخش یکنواخت است. در هر دستگاه اختلاط این دو مکانیسم وجود دارد و گام‌به‌گام انجام میشود. در فرایند تولید مستربچ، موازنه نیروهای چسبندگی تولید کلوخه و هیدرودینامیک در پراکنش تأثیر زیادی دارد، بزرگی تنش‌ها نیز در تعیین سایز قطرات مؤثر هستند.
سخن آخر
در این مقاله تلاش کردیم تا نحوه تولید مستربچ و فرایند تولید مستربچ را برای شما شرح دهیم. در ابتدا به معرفی مراحل مختلف تولید مستربچ پرداختیم. سپس هر کدام از این بخش‌ها به طور مفصل‌تر مورد بررسی قرار دادیم و به تشریح مهمترین مراحل در تولید این محصول پرداختیم. شما می‌توانید برای کسب اطلاعات بیشتر و خرید این محصول با شماره‌های 56572878 021 و 56572879 021 تماس بگیرید و یا به صفحه خرید مستربچ مراجعه کنید.