افزودنی ها

مستربچ‌های افزودنی

خط تولید گسترده و جامع مستربچ افزودنی کربی پلیمر، فرصت های منحصر به فرد و بی سابقه ای برای تولیدکنندگان به وجود آورده است تا بتوانند ویژگی ها و خواص شیمیایی، فیزیکی، مکانیکی محصولات خود را بهبود بخشیده و ضمن بهینه سازی هزینه ها، کیفیت محصول نهایی خود را ارتقا دهند.  از اصلی ترین افزودنی شتاب دهنده های فرایند کربی پلیمر می توان به ضد مه، لیز کننده، آنتی یووی، آنتی بلاک، کمک فرایند، براق کننده، شفاف کننده، آنتی استاتیک، آنتی اکسیدان نیز اشاره کرد.

 انواع مستربچ افزودنی

مستربچ افزودنی نوعی ماده است که در صنایع پلاستیک و پلیمرها برای بهبود خواص مختلف محصولات نهایی به کار می‌رود. مستربچ‌ها به شکل گرانول‌هایی هستند که شامل مقدار مشخصی از افزودنی‌های مختلف مانند رنگ‌ها، آنتی‌اکسیدان‌ها، ضد اشعه UV، مقاوم‌سازها و غیره هستند. این گرانول‌ها به مواد پایه‌ای پلاستیک اضافه می‌شوند تا ویژگی‌های مورد نظر را به آن‌ها ببخشند. افزودنی شتاب دهنده های فرایند کربی پلیمر با استفاده از با کیفیت ترین مواد اولیه تهیه می شوند و حفظ فرمول و ثبات در ترکیبات تشکیل دهنده این محصولات باعث شده است تا همواره به عنوان یک منبع قابل اطمینان برای مصرف کنندگان این محصولات مورد استفاده قرار گیرند. اضافه کردن افزودنی‌ها به صورت مستربچ به جای استفاده از مواد خام به صورت جداگانه، هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد. مستربچ‌ها امکان کنترل دقیق‌تر و یکنواختی بهتر در خصوصیات نهایی محصولات را فراهم می‌کنند. استفاده از مستربچ‌ها می‌تواند زمان تولید را کاهش داده و بازدهی فرآیند تولید را افزایش دهد.

مستربچ لیز کننده: یکی از چالش هایی که تولید کنندگان در روند ساخت محصولات پلاستیکی با آن رو به رو هستند می توان به چسبیدن مواد اولیه به بدنه دستگاه های تولید اشاره کرد. بدون شک جلوگیری از چسبیدن مواد پلیمری به بدنه دستگاه ها باعث کاهش هزینه های تمیز کاری و هدر رفت مواد اولیه خواهد شد. برای کاهش هزینه های تولید محصولات پلاستیکی از افزودنی شتاب دهنده های فرایند لیز کننده استفاده خواهد شد. در واقع این مستربچ به لیز شدن مواد اولیه و عدم چسبندگی مواد به دستگاه کمک بسیاری می کند. مستربچ لیز کننده از اصطکاک بین سطوح پلاستیکی کاهش می دهد. یکی از مزایای استفاده از مستربچ لیز کننده  بهبود فرایند تولید محصولات پلیمری می باشد. چرا که با استفاده از این مستربچ لاه های پلاستیکی کمتر به یک دیگر می چسبند. یکی از نقاط مثبت مستربچ لیز کننده افزایش دوام و طول عمر محصولات پلاستیکی نیز می باشد. چرا که  مواد پلیمری با استفاده از مستربچ لیز کننده کمتر دچار سایش خواهند شد. سایر مزایای استفاده از مستربچ لیز کننده عبارتند از :

کاهش زمان تولید: کاهش چسبندگی بین لایه‌ها یا سطوح باعث بهبود سرعت تولید و کاهش توقف‌های غیرضروری می‌شود.

کاهش مصرف انرژی: به دلیل کاهش اصطکاک، نیروی کمتری برای جابجایی سطوح پلاستیکی نیاز است که در نتیجه مصرف انرژی کاهش می‌یابد.

بهبود ظاهر و عملکرد محصول: مستربچ لیز کننده به سطحی صاف و یکنواخت منجر می‌شود که جذابیت ظاهری و کارایی محصول را افزایش می‌دهد.

مستربچ آنتی یووی: آنتی یووی یکی از مهم ترین مستربچ های افزودنی به حساب می آید. افزودن خاصیت آنتی یووی به مواد پلیمری باعث می شود که محصولات پلیمری در برابر آسیب های اشعه ماورا بنفش که توسط نور خورشید تولید می شوند مقاومت لازم را پیدا کنند. برای مثال برای تولید پوشش گلخانه از مستربچ آنتی یووی استفاده می شود.

مستربچ آنتی اکسیدان: حفظ براقیت و خواص مکانیکی محصولات پلاستیکی بسیار اهمیت دارد. به همین منظور در تولید محصولات پلاستیکی از افزودنی آنتی اکسیدان استفاده می شود. یکی از دیگر مزایای مستربچ افزودنی آنتی اکسیدان افزایش مقاومت مواد پلیمری در دمای بالا و جلوگیری از تخریب پلیمر نیز می باشد. همچنین با هدف های افزایش سفتی و استحکام مواد پلیمری و انعطاف پذیری بیشتر نیز می توان از مستربچ های آنتی اکسیدان استفاده کرد.

مستربچ آنتی استاتیک:  در تولید محصولات پلاستیکی توانایی جذب الکتریسیته ساکن توسط مواد پلیمری مشکل ساز خواهد بود. بنابراین برای کاهش جذب الکتریسیته ساکن توسط مواد پلیمری از مستربچ افزودنی آنتی استاتیک استفاده می شود. با استفاده از مستربچ آنتی استاتیک دیگر شاهد بروز مشکلات در تولید فیلم و قطعات پلاستیک نخواهید بود.

مستربچ ضد مه: به طور کلی دو نوع افزودنی شتاب دهنده های فرایند ضد مه پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن سبک خطی وجود دارد که هر دو این افزودنی ها باعث می شوند کشش سطحی فیلم و آب افزایش پیدا کند. استفاده از افزودنی ضد مه باعث می شود که  زازویه تماس قطرات آب با سطح فیلم کاهش پیدا کند.

مستربچ رنگی: برای تغییر رنگدانه های محصولات پلاستیکی از مستربچ رنگی استفاده می شود. از کاربرد های مستربچ رنگی می توان به صنایع بسته بندی، تولید اسباب بازی، لوازم خانگی و .. اشاره کرد.

مستربچ مقاوم به UV: حاوی مواد مقاوم‌کننده به اشعه فرابنفش برای جلوگیری از تخریب پلیمرها در مقابل نور خورشید است. از این نوع مستربچ در صنایع ساختمانی، کشاورزی  و تولید محصولات بیرونی استفاده می شود.

مستربچ ضد اکسیداسیون: از مستربچ ضد اکسیداسیون در صنایع بسته بندی واد غذایی و دارویی استفاده می شود. در مواد سازنده مستربچ ضد اکسیداسیون از آنتی اکسیدان ها نیز برای جلوگیری از تجزیه حرارتی و اکسیداسیون پلیمر ها استفاده می شود.

مستربچ ضد الکتریسیته ساکن: برای کاهش الکتریسیته از مستربچ های ضد الکتریسیته ساکن استفاده می شود. استفاده از این نوع مستربچ در صنایع الکترونیکی و بسته بندی رواج دارد.

مستربچ مقاوم به شعله: شامل افزودنی‌های مقاوم به شعله برای کاهش اشتعال‌پذیری پلیمرها می شود. از مستربچ مقاوم به شعله در صنایع خودروسازی، ساختمانی و الکترونیکی استفاده می شود. مستربچ مقاوم به شعله نوعی افزودنی شتاب دهنده های فرایند است که برای افزایش مقاومت پلیمرها در برابر اشتعال و کاهش خطر آتش‌سوزی استفاده می‌شود. این مستربچ حاوی ترکیباتی است که خواص ضد شعله به مواد پلاستیکی می‌دهد و فرآیند اشتعال‌پذیری را کند یا متوقف می‌کند. سایر ویژگی های مستربچ مقاوم به شعله عبارتنداز :

پایداری در دماهای بالا: این مستربچ‌ها به پلیمرها کمک می‌کنند تا در دماهای بالا بدون تجزیه یا اشتعال پایدار بمانند.

سازگاری با انواع پلیمرها: مستربچ‌های مقاوم به شعله می‌توانند با بسیاری از مواد پلاستیکی مختلف از جمله پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، ABS، و PVC سازگار باشند.

کاهش تولید دود: برخی از انواع مستربچ‌های مقاوم به شعله به گونه‌ای طراحی شده‌اند که میزان دود و گازهای سمی تولیدشده در هنگام آتش‌سوزی را کاهش دهند.

مستربچ مقاوم به سایش و خراش: حاوی مواد مقاوم به سایش و خراش برای افزایش دوام و عمر مفید محصولات است و در تولید قطعات خودرو، لوازم خانگی و تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

کاهش اشتعال‌پذیری: مستربچ مقاوم به شعله با ایجاد یک لایه محافظ بر روی سطح مواد پلیمری، از گسترش شعله جلوگیری کرده و سرعت احتراق را کاهش می‌دهد. مستربچ مقاوم به شعله باعث کاهش سرعت اشتعال و جلوگیری از انتشار شعله در محصولات پلاستیکی می‌شود. برخی از انواع این مستربچ‌ها دود و گازهای مضر کمتری تولید می‌کنند و به‌ این ترتیب خطرات سلامتی و زیست‌محیطی را کاهش می‌دهند.  این مستربچ می‌تواند با بسیاری از پلیمرها مانند پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، PVC، و ABS سازگار باشد.

نکات مهم استفاده از افزودنی در تولید محصولات پلیمری

برای استفاده از  افزودنی شتاب دهنده های فرایند باید به نکاتی توجه کرد برای مثال توجه به مقدار دقیق افزودنی ها اهمیت بسیاری دارد. نگهداری از مستربچ های افزودنی نیاز به نگهداری صحیح دارد برای مثال مستربچ ها را باید دور از رطوبت نگهداری کرد و نباید در محیطی قرار بگیرند که حرارت بسیار بالا است. نگهداری مناسب از مستربچ ها باعث می شود که خواص آن ها حفظ شود. قبل از تولید انبوه  نیاز است که مخلوط نهایی مورد آزمایش و بررسی قرار بگیرد و ارزیابی شود. ارزیابی مواد بدست آمده باعث می شود که محصولات تولید شده از کیفیت بالایی برخوردار باشند.

نوع پلیمر: افزودنی باید با نوع پلیمر مورد استفاده سازگار باشد. برای مثال، برخی افزودنی‌ها برای پلی‌اتیلن مناسب هستند اما ممکن است با پلی‌پروپیلن یا PVC کارایی نداشته باشند.

کاربرد نهایی محصول: انتخاب افزودنی شتاب دهنده های فرایند باید بر اساس کاربرد نهایی محصول باشد. برای مثال، اگر محصول در معرض نور خورشید قرار می‌گیرد، افزودنی مقاوم به UV ضروری است، در حالی که در محصولات بهداشتی، افزودنی‌های ضد باکتریایی ممکن است مورد نیاز باشند.

استانداردها: باید به استانداردهای بین‌المللی یا ملی مربوط به مصرف افزودنی‌ها پایبند بود تا ایمنی و کیفیت محصول تضمین شود.

مقدار مناسب: مصرف بیش از حد یا کم افزودنی می‌تواند بر کیفیت نهایی محصول تأثیر منفی بگذارد. مصرف بیش از حد ممکن است منجر به تغییر در ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی پلیمر شود، در حالی که مصرف کمتر از حد مورد نیاز نمی‌تواند خواص مطلوب را ایجاد کند.

توزیع یکنواخت افزودنی: افزودنی شتاب دهنده های فرایند باید به‌طور یکنواخت در سراسر پلیمر توزیع شوند تا تمامی بخش‌های محصول از خواص مطلوب بهره‌مند شوند. عدم توزیع مناسب می‌تواند باعث ایجاد نقاط ضعیف در محصول نهایی شود.

سازگاری افزودنی‌ها با یکدیگر: در صورتی که از چند نوع افزودنی به‌صورت همزمان استفاده می‌شود، باید از سازگاری آنها با یکدیگر اطمینان حاصل کرد. برخی افزودنی‌ها ممکن است واکنش‌های ناخواسته‌ای با هم داشته باشند و عملکرد یکدیگر را مختل کنند.

پایداری حرارتی افزودنی‌ها: برخی افزودنی‌ها در دماهای بالا پایداری ندارند و ممکن است در طی فرآیند تولید (مانند اکستروژن یا قالب‌گیری تزریقی) تجزیه شوند. بنابراین، باید افزودنی‌هایی انتخاب شوند که پایداری حرارتی مناسب برای فرآیند تولید داشته باشند.

تأثیر بر ویژگی‌های مکانیکی محصول: برخی افزودنی‌ها ممکن است باعث تغییرات در ویژگی‌های مکانیکی پلیمر مانند استحکام کششی، انعطاف‌پذیری یا سختی شوند. باید افزودنی‌ها به گونه‌ای انتخاب شوند که این ویژگی‌ها بهبود یابند یا در صورت نیاز تغییر کنند.

تأثیر بر زمان فرآیند تولید: افزودنی‌ها ممکن است زمان فرآیندهایی مانند سرد شدن یا تنظیم قالب‌گیری را تغییر دهند. برای جلوگیری از تأخیر در تولید، لازم است که تأثیر این افزودنی شتاب دهنده های فرایندبر زمان فرآیند تولید مورد ارزیابی قرار گیرد.

 ویژگی‌های مستربچ افزودنی

منحصر به فرد هستند به همین دلیل کاربرد های بسیاری در صنایع مختلف دارد. به کار گیری مستربچ افزودنی مزیت های بسیاری را به همراه دارد. از مزایای استفاده از مستربچ افزودنی می توان به صرفه جویی در انرژی و زمان، کاهش هزینه های به کار گیری نیروی کار، سهولت ذخیره سازی در صنایع مختلف،  حمل و نقل آسان، عدم پخش شدن پیگمنت در هوا و حفظ سلامتی کارکنان، پخش رنگ عالی در مواد پلیمری، افزایش کیفیت رنگ محصولات تولید شده، افزایش براقیت محصولات پلاستیکی، عدم اکسید شدن محصولات پلاستیکی، عدم هزینه های پاکسازی و تمیز کاری اشارره کرد.

نحوه استفاده از افزودنی در صنایع پلاستیک

 افزودنی‌ها نقش بسیار مهمی در بهبود و تطبیق ویژگی‌های محصولات با نیازهای خاص دارند و کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند. اضافه کردن افزودنی‌ها به صورت مستربچ به جای استفاده از مواد خام به صورت جداگانه، هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد. مستربچ‌ها امکان کنترل دقیق‌تر و یکنواختی بهتر در خصوصیات نهایی محصولات را فراهم می‌کنند. استفاده از مستربچ‌ها می‌تواند زمان تولید را کاهش داده و بازدهی فرآیند تولید را افزایش دهد. نحوه استفاده از افزودنی ها بر اساس نیاز های خاص هر محصول متفاوت خواهد بود. برای افزایش ویژگی های محصولات پلاستیکی نیاز است که افزودنی ها را به مقدار مشخصی با ماده پایه مخلوط شوند. پس از مخلوط کردن مواد افزودنی با پلیمر لازم است که مخلوط نهایی را به مرحله تولید انتقال داد. در نهایت محصولات تولید شده باید آزمایش شوند تا از کیفیت و تطابق با مشخصات مورد نظر اطمینان حاصل شود. مراحل استفاده از مستربچ افزودنی به طور کلی به صورت زیر است:

انتخاب مستربچ مناسب:بر اساس نیازهای خاص محصول نهایی و نوع پلیمر پایه، مستربچ مناسب انتخاب می‌شود. به عنوان مثال، اگر نیاز به مقاوم‌سازی در برابر اشعه UV باشد، از مستربچ‌های ضد UV استفاده می‌شود.

توزین و آماده‌سازی:مقدار مشخصی از مستربچ و پلیمر پایه باید دقیقاً وزن‌کشی و آماده شود. نسبت مستربچ به پلیمر پایه بر اساس توصیه‌های تولیدکننده مستربچ و نیازهای محصول تنظیم می‌شود.

اختلاط اولیه:مستربچ و پلیمر پایه به صورت اولیه مخلوط می‌شوند. این مرحله ممکن است با دست یا با استفاده از تجهیزات خاصی مانند میکسرهای مکانیکی انجام شود تا اختلاط اولیه به صورت یکنواخت صورت گیرد.

فرآیند اکستروژن:مخلوط مستربچ و پلیمر پایه وارد اکسترودر می‌شود. در این مرحله، مواد تحت حرارت و فشار مناسب قرار گرفته و به صورت یکنواخت با یکدیگر ترکیب می‌شوند. دما و فشار در این مرحله باید دقیقاً کنترل شود تا اختلاط کامل و یکنواخت صورت گیرد.

خنک‌سازی و گرانول‌سازی: پس از اختلاط کامل، مواد مذاب از اکسترودر خارج شده و خنک می‌شوند. سپس به صورت گرانول‌هایی (حبوبات پلاستیکی) برش داده می‌شوند تا آماده استفاده در مراحل بعدی تولید باشند.

تزریق یا فرآیندهای دیگر تولید:گرانول‌های تولید شده در فرآیندهای مختلف تولیدی مانند تزریق پلاستیک، بادی‌مولدینگ، اکستروژن فیلم و … استفاده می‌شوند تا محصولات نهایی با ویژگی‌های مورد نظر تولید شوند.

کنترل کیفیت:محصولات نهایی باید از نظر کیفیت و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی کنترل شوند تا اطمینان حاصل شود که افزودنی‌ها به درستی عمل کرده و محصول نهایی دارای ویژگی‌های مورد نظر است.

کاربرد های مستربچ افزودنی

مستربچ افزودنی (Additive Masterbatch) ترکیبی است که شامل یک یا چند ماده افزودنی بوده و به‌صورت کنسانتره در یک پایه پلیمری (معمولاً یک نوع پلاستیک) تولید می‌شود. این مستربچ‌ها به پلاستیک‌ها اضافه می‌شوند تا خواص یا ویژگی‌های خاصی به مواد پلاستیکی بدهند.مستربچ افزودنی به دلیل ترکیب یکنواخت با پلیمر پایه، خواص افزودنی را به‌صورت همگن در سراسر محصول توزیع می‌کند و از عدم یکنواختی در ویژگی‌های محصول جلوگیری می‌کند.مستربچ‌های افزودنی می‌توانند مقاومت مکانیکی مانند سختی، انعطاف‌پذیری و استحکام کششی مواد پلیمری را بهبود بخشند. همچنین در برابر مواد شیمیایی مانند اسیدها و بازها مقاومت ایجاد می‌کنند. کاربرد های مستربچ افزودنی عبارتند از :

افزودنی‌های رنگی: برای افزودن رنگ‌های مختلف به محصولات پلاستیکی

آنتی‌استاتیک: برای کاهش تجمع الکتریسیته ساکن در محصولات پلاستیکی

مقاومت در برابر شعله: افزودنی‌هایی که به پلاستیک‌ها اضافه می‌شوند تا آنها را در برابر آتش مقاوم کنند.

ضد اکسیداسیون: مستربچ‌هایی که برای جلوگیری از اکسیداسیون و کاهش سرعت فرسودگی مواد پلاستیکی استفاده می‌شوند.

پایداری در برابر اشعه UV: به مواد پلیمری افزوده می‌شود تا مقاومت آنها در برابر تخریب ناشی از نور خورشید و اشعه ماوراء بنفش افزایش یابد.