مقالات
مستربچ چیست؟ انواع و ویژگی های مستربچ
مستربچ (Masterbatch)
پلیمر
برای آشنایی با مفهوم مستربچ، بهتر است ابتدا با پلیمرآشنایی پیدا کنیم.
پلیمر (Polymer) ماده‌ای است که از مولکول‌های بسیار بزرگ یا درشت‌مولکول‌ها (Macromolecules) تشکیل شده است. پلیمرها هم به‌صورت طبیعی و هم مصنوعی (سنتزی) وجود دارند. خصوصیات برجسته پلیمرها شامل مقاومت بالا در برابر رطوبت، سختی، انعطاف‌پذیری، شفافیت و ضد زنگ بودن میباشد که این ویژگی‌ها باعث کاربرد گسترده‌ای از پلیمرها در اکثر صنایع می‌شود.
مستربچ
مستربچ محصولی است که از ادغام پلیمر با افزودنی‌های دیگر به جهت بهینه کردن خواص پلیمر انجام می‌شود. افزودنی‌های مستربچ مقداری پودر رنگ (پیگمنت) یا پرکننده معدنی یا مواد شیمیایی هستند که به تولید رنگ، بهبود خواص و یا کاهش قیمت تمام‌شده به پلیمر اضافه می‌شوند.
طریقه تولید مستربچ :
تولید مستربچ یک فرآیند در صنعت پلاستیک است. در این فرآیند، ابتدا پیگمنت‌ها یا افزودنی‌های مورد نیاز شناسایی شده و سپس پیگمنت‌ها یا افزودنی‌ها با یک پلیمر پایه مخلوط می‌شوند. در نهایت، مخلوط مذاب و اکسترود، و سپس سرد شده و به گرانول تبدیل می‌شود. این فرآیند به تولید پلاستیک‌هایی با ویژگی‌های مورد نظر منجر می شود، مانند افزایش توان خروجی حجمی و افزایش مقاومت، سختی، انعطافی، چسبندگی، لیزی و قابلیت چاپ محصول نهایی.
ویژگی‌های مستربچ :
استفاده از مستربچ (masterbatch) برای رنگ کردن مواد پلاستیکی بسیار رایج است. این ماده مرکب، حاوی رنگدانه‌ها و مواد پایدارکننده است که در فرآیند تولید مواد پلاستیکی به کار می‌رود. با افزودن مستربچ رنگی به مواد پلاستیکی، می‌توان آنها را به رنگ‌های مختلف درآورد. این روش اقتصادی‌تر از سایر روش‌های رنگ‌آمیزی مانند پوشش پودری یا رنگ‌آمیزی مایع است. همچنین، مستربچ‌ها به مواد و کار کمتری برای تولید نیاز دارند. بنابراین، از نظر هزینه و کارایی، استفاده از مستربچ یک راه حل مناسب برای رنگ‌آمیزی پلاستیک‌ها است .
استفاده از مستربچ در تولید پلاستیک، امکان بهبود شرایط فیزیکی و شیمیایی پلاستیک را فراهم میکند. برای مثال، افزودن مستربچ حاوی لیزکننده، می‌تواند اصطکاک پلاستیک با اجسام دیگر را کاهش دهد. همچنین، افزودن مستربچ رنگی به تولید پلاستیک‌های رنگارنگ کمک میکند از این رو استفاده از مستربچ یک راه حل مناسب برای بهبود ویژگی‌های پلاستیک‌ها میباشد.
مستربچ (MB) یک ماده افزودنی جامد برای پلاستیک است که برای رنگ‌آمیزی پلاستیک‌ها (مستربچ رنگی) یا افزودن ویژگی‌های دیگر به پلاستیک‌ها (مستربچ افزودنی) استفاده می‌شود. مستربچ مخلوطی غلیظ از پیگمنت‌ها یا افزودنی‌ها و یک پایه پلیمری است. مستربچ به مصرف‌کننده اجازه می‌دهد تا پلیمر خام را به صورت اقتصادی در طول فرآیند پلاستیک‌ها رنگ‌آمیزی کند یا به بهبود خواص پلیمرکمک نماید .
اجزای تشکیل‌دهنده مستربچ :
مستربچ ها از سه جز اصلی تشکیل شده است که انقلابی در صنعت پلیمر مخصوصاً پلاستیک‌ها به وجود آورده است.
مستربچ ها دارای سه جز اصلی، پایه پلیمری، ماده موثره و افزودنی مورد نیاز فرآیند هستند.
پلیمر پایه :
انواع پلیمرهای پایه که ممکن است در مستربچ استفاده شوند، شامل پلی‌اتیلن (polyethylene)، پلی‌پروپیلن (polypropylene)، پلی‌آمید (polyamide) ، پلی‌استایرن (polystyrene)، پلی‌وینیل کلراید (polyvinyl chloride) و پلی‌کربنات (polycarbonate) می‌شوند.
افزودنی :
افزودنی ها در مستربچ ، موادی هستند که به عنوان عاملی برای تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی پلیمرها در صنایع مختلف استفاده می شوند. این مواد عمدتاً شامل رنگ دهنده‌ها، لیزکننده‌ها، کمک‌فرآیندها، شفاف‌کننده‌ها، براق‌کننده‌ها، مواد ضد چسبندگی و … میباشد.
یکی از مزایای استفاده از افزودنی ها در مستربچ، کاهش هزینه تولید است. با استفاده از افزودنی ها، امکان تولید مواد با خواص و کیفیت مطلوب با هزینه کمتر فراهم می شود. همچنین، استفاده از افزودنی ها باعث بهبود خواص مکانیکی، پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی پلیمرها می شود.
برای تولید مستربچ، افزودنی ها با پلیمرهای پایه مخلوط می شوند. سپس، این مخلوط با استفاده از ماشین آلات به گرانول تبدیل می شود و پس از تولید مستربچ، این ماده می تواند به عنوان عاملی برای تولید مواد پلیمری با خواص مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
مزایای استفاده از مستربچ :
پخش بهتر: یکی از چالش‌های مهم در فرآیند پردازش پلیمر، اطمینان از پخش یکنواخت افزودنی‌ها یا رنگ‌ها در سراسر ماده است. مستربچ‌ها این مشکل را با ارائه ترکیبی از پیش‌ترکیب شده با پخش مناسب حل می‌کنند.
کاهش هزینه‌ها: مستربچ‌ها به دلیل غلظت بالا، دقت بیشتر در دوز کردن افزودنی‌های گران‌قیمت را فراهم می‌کنند و دورریز را کاهش می‌دهند.
عمر طولانی: مستربچ‌های جامد بدون حلال هستند، بنابراین عمر طولانی‌تری نسبت به افزودنی‌های مایع دارند.
تنوع در فرآیند تولید: مستربچ‌ها در روش‌های پردازش پلیمری مختلف قابل استفاده هستند، از جمله تزریق پلاستیک (injection)، اکستروژن (extrusion)، بادی (blow molding)، فیلم (film)، ورق (sheet)، لوله (pipe) و …
شخصی‌سازی: درخواست‌کنندگان می‌توانند مستربچ‌ها را بر اساس نیازهای خود سفارش دهند. این امکان به آنها داده می‌شود تا مستربچ‌های منحصر به فرد یا افزودنی‌های ویژه‌ای برای نیازهای صنایع خود ایجاد کنند.
سهولت در ذخیره سازی : به دلیل شکل گرانولی مستربچ ها جابجایی و نگهداری و ذخیره سازی آنها راحت‌تر و تمیزتر می باشد.
عدم پخش مواد آلوده‌کننده در هوا : این امر باعث عدم پخش ذرات آلوده در هوا شده و ایمنی و سلامتی کارمندان و کارگران خط تولید را حفظ میکند.
ساده‌تر شدن خوراک‌دهی : امکان استفاده از چندین افزودنی در یک مستربچ
کاهش هزینه پاکسازی و تمیزکاری محیط کارگاه
بهبود فرآیند ذوب
افزایش رضایت مشتریان: مستربچ‌های با کیفیت بالا، محصولات پلیمری نهایی را بهبود می‌بخشند. این باعث افزایش رضایت مشتریان و افزایش فروش محصولات می‌شود.
کاهش هدر (ضایعات) و بازگشت مواد: مستربچ‌های با کیفیت منجر به کاهش ضایعات در فرآیند تولید می‌شوند. همچنین با کاهش بازگشت مواد، هزینه‌های تولید کاهش می‌یابد.
تاثیرات انتخاب مستربچ و نسبت مناسب آن برای محصول نهایی
نسبت مستربچ به پلیمر در تولید محصول نهایی تأثیر زیادی دارد. در ادامه، به برخی از این تأثیرات می‌پردازیم:
خواص مکانیکی:
نسبت مناسب مستربچ به پلیمر می‌تواند مقاومت به کشش، ضربه‌پذیری و سختی محصول را تغییر دهد.
رنگ و ظاهر:
نسبت مناسب مستربچ به پلیمر تأثیر زیادی بر رنگ و ظاهر محصول دارد.
خواص حرارتی:
نسبت مناسب مستربچ به پلیمر می‌تواند خواص محصول را تغییر دهد. مثلاً افزودن مستربچ با خواص حرارتی خوب می‌تواند محصول را نسبت به دمای بالا مقاوم‌تر کند.
کاهش قیمت:
استفاده از نسبت مناسب مستربچ به پلیمر می‌تواند هزینه تولید را کاهش دهد.
به طور کلی، انتخاب نسبت مناسب مستربچ به پلیمر می‌تواند به بهبود کیفیت نهایی محصول و اطمینان از توزیع یکنواخت مواد کمک کند.
برای تولید مستربچ از روش زیر استفاده می‌شود :
روش ترکیب ذوبی (Melt Compounding):
در این روش، پایه‌های پلیمری و ماده موثره با هم مخلوط، ذوب و رشته و گرانول می‌شوند تا دانه‌های مستربچ تولید شود.
همچنین، مواد اولیه باید با استفاده از تجهیزات ویژه به اندازه‌های بهینه خرد شوند تا ذرات مستربچ به حالت مناسبی برسند.
انواع مستربچ :
مستربچ برای بالا بردن کیفیت محصولات و افزایش سرعت تولید در صنعت پلاستیک سازی استفاده می‌شود. همچنین، رنگ مواد پلاستیکی را به طور یکنواخت در سراسر محصول پخش کرده و تثبیت و ماندگاری رنگ را افزایش می‌دهد. انواع مستربچ عبارت‌اند از :
مستربچ کمک‌فرآیند (polymer processing aid) :
این مستربچ حاوی کمک‌فرآیندهای پلیمری است که علاوه بر بهبود خواص نوری و مکانیکی باعث برطرف شدن پدیده شکست مذاب، زبری سطح، جلوگیری از تجمع سوخته در قالب، کاهش ضایعات، تغییر رنگ، کاهش مصرف برق و افزایش تولید میگردد.
مستربچ آنتی‌استاتیک (anti static) :
استفاده از این مستربچ باعث جلوگیری از ایجاد الکتریسته ساکن و جذب گرد و غبار در سطح محصول و سهولت جدایی قطعه از قالب می‌شود.
مستربچ آنتی‌بلاک (anti block) :
استفاده از این مستربچ باعث جلوگیری از چسبیدن دو لایه فیلم به یکدیگر و سهولت در باز شدن رول تا انتهای آن میگردد.
مستربچ براق‌کننده (optical brightener) :
استفاده از این مستربچ باعث براق‌تر شدن سطح محصول و از بین رفتن کدری رنگ آنها می‌شود.
مستربچ شفاف‌کننده (clarifier) :
استفاده از این مستربچ باعث افزایش شفافیت و از بین رفتن کدری محصولات پلی‌پروپیلنی میگردد.
مستربچ آنتی‌بلاک / لیزکننده (anti block/ slip) :
استفاده از این مستربچ باعث جلوگیری از چسبیدن دو لایه فیلم به یکدیگر و لایه‌های فیلم به سطوح (فلزی) دیگر و لغزنده‌تر شدن آن میگردد.
مستربچ لیزکننده (slip) :
استفاده از این مستربچ باعث کاهش ضریب اصطکاک، لغزندگی بهتر و کاهش چسبندگی سطح محصول (خصوصا فیلم و ورق) به قطعات فلزی میگردد.
مستربچ آنتی‌اکسیدانت (anti oxidant) :
استفاده از این مستربچ باعث پایداری حرارتی بهتر در هنگام تولید، کاهش تغییرات شاخص جریان مذاب، کاهش ژل‌گذاری و افزایش OIT میگردد.
مستربچ پایدارکننده در برابر اشعه UV (UV stabilizer) :
استفاده از این مستربچ باعث جلوگیری از اثرات تخریبی و رنگ‌پریدگی محصولات پلیمری در معرض تابش اشعه UV میگردد.
مستربچ ضد چسبندگی (جوش‌خوردگی) (anti fusion) :
استفاده از این مستربچ باعث جلوگیری از چسبیدن (جوش خوردن) لایه‌های مختلف فیلم و محصول به یکدیگر نظیر فیلم شرینگ و محصول داخل بسته‌بندی میگردد.
مستربچ تمیزکننده (puging compound) :
با استفاده از این مستربچ هنگام تعویض رنگ، رزین و یا نیاز به تمیزکاری دستگاه، بدون نیاز به باز کردن اجزاءدستگاه و یا توقف آن می‌توان دستگاه را تمیز نمود. از آنجایی که این مستربچ کاملا پلیمری است و حاوی مواد شیمیایی و یا ساینده نمی‌باشد، لذا ضمن تمیزکاری هیچ‌گونه اثر سوئی بر اجزاء و قطعات دستگاه ندارد.
مستربچ پرکننده (filler master batch) :
مستربچ انواع پرکننده‌های معدنی نظیر کربنات‌کلسیم، تالک، میکا و کائولن بر اساس کاربرد نهایی و خواست مشتریان تولید و به خواص و کاهش قیمت تمام‌شده کمک میکند.
مستربچ توقف دستگاه (shut down compound) :
استفاده از این مستربچ بلافاصله پس از پس پایان تولید و قبل از خاموش نمودن دستگاه از تولید ضایعات هنگام راه‌اندازی مجدد جلوگیری می‌نماید.
مستربچ ضدلغزندگی (anti slip) :
استفاده از این مستربچ باعث افزایش ضریب اصطکاک سطح محصول (خصوصا فیلم) و جلوگیری از سر خوردن آنها بر روی یکدیگر میگردد.
مستربچ رنگ سفید (white master batch) :
مستربچ رنگ سفید تولیدی این شرکت از پخش‌شوندگی و پوشش خوبی برخوردار بوده و در تولید آن از واکس استفاده نمی‌شود. گریدهای مختلف این مستربچ بر اساس کاربرد نهایی تهیه و تولید میگردد.
مستربچ ضد بخار (Anti-Fog Masterbatches):
این نوع مستربچ‌ها به منظور جلوگیری از تشکیل بخار آب روی سطح پلیمرها به کار می‌روند. این ویژگی در بسته‌بندی‌های مواد غذایی بسیار مفید است.
در گلخانه‌ها از این نوع مستربچ برای جلوگیری از ایجاد شبنم بر روی پوشش‌های گلخانه استفاده می شود .
مستربچ ضد سایش ( Anti wear Masterbatches) :
مستربچ های سیلیکونی برپایه پلی اتیلن که به بهبود مقاومت سایشی کمک میکند.
مستربچ افزودنی ضد باکتری ) Anti-Bacterial Masterbatches):
مستربچ افزودنی ضد باکتری برای محافظت از محصولات پلاستیکی در برابر جلبک ها، باکتری ها، قارچ ها و مخمرها استفاده می‌شود. مستربچ آنتی باکتریال در محصولات ساختمانی، کالاهای مصرفی و صنایع بهداشتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. مستربچ افزودنی ضد باکتری بر پایه‌های مختلف مانند پلی استایرن (PS)، پلی‌اتیلن (PE) و پلی پروپیلن (PP) و … میباشد.
مستربچ‌های ضد شعله (Flame Retardant Masterbatches):
این مستربچ‌ها به منظور افزایش مقاومت پلیمرها در برابر آتش و کاهش خطر اشتعال استفاده می‌شوند. این ویژگی در صنایع خودروسازی و الکترونیک بسیار مهم است.
کاربردهای مستربچ ها :
مستربچ‌ها در صنایع مختلف کاربردهای متنوعی دارند:
تولید قطعات پلاستیکی:
مستربچ در تولید قطعات خودرو، اسباب بازی، لوازم خانگی و قطعات الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تولید لوله‌های انتقال آب و فاضلاب:
مستربچ در تولید لوله‌های پلیمری برای انتقال آب و فاضلاب به کار می‌رود.
صنعت تزریق پلاستیک:
در تولید قطعات پلاستیکی به روش تزریق، از انواع مستربچ استفاده می‌شود.
صنعت بسته‌بندی :
یکی از مهم‌ترین کاربردهای مستربچ در صنعت بسته‌بندی است. مستربچ‌های رنگی به تولید کنندگان امکان می‌دهند تا بسته‌بندی‌های جذاب و متنوعی تولید کنند. همچنین، مستربچ‌های ضد اشعه ماوراء بنفش (UV) می‌توانند از تخریب مواد بسته‌بندی در برابر نور خورشید جلوگیری کنند و در تولید فیلم‌های پلیمری برای بسته‌بندی مواد مختلف استفاده می‌شود. مستربچ‌های کمک‌فرآیند می‌توانند در تولید فیلم‌های پلیمری با سطح صاف و صیقلی نقش مهمی داشته باشند. مستربچ آنتی‌بلاک و اسلیپ نیز به‌طور گسترده در صنایع بسته‌بندی استفاده می‌شوند.
صنعت خودروسازی :
در صنعت خودروسازی، مستربچ‌ها به منظور بهبود خواص مکانیکی و حرارتی قطعات پلاستیکی استفاده می‌شوند. مستربچ‌های مقاوم به حرارت و شعله‌ور شدن، ایمنی خودروها را افزایش می‌دهند. همچنین، مستربچ‌های ضد خش و ضد سایش به طول عمر قطعات کمک می‌کنند. در تولید قطعات خودرو مانند پنل‌ها و قطعات داخلی، مستربچ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
صنعت الکترونیک :
در صنعت الکترونیک، مستربچ‌ها به منظور بهبود خواص عایقی و ضد الکتریسیته ساکن مواد پلاستیکی استفاده می‌شوند. این مستربچ‌ها می‌توانند از خرابی قطعات الکترونیکی در برابر تخلیه الکتریسیته ساکن جلوگیری کنند.
صنعت ساختمان :
مستربچ‌ها در صنعت ساختمان نیز کاربردهای فراوانی دارند. مستربچ‌های مقاوم به اشعه UV و ضد آب به تولید کنندگان امکان می‌دهند تا مواد ساختمانی با دوام و مقاوم تولید کنند. همچنین، مستربچ‌های ضد قارچ و ضد باکتری به بهبود بهداشت محیط کمک می‌کنند.
صنعت پزشکی :
در صنعت پزشکی، مستربچ‌ها به منظور بهبود خواص ضد باکتری و ضد قارچ مواد پلاستیکی استفاده می‌شوند. این مستربچ‌ها می‌توانند از رشد میکروارگانیسم‌ها بر روی سطح مواد جلوگیری کنند و به بهبود بهداشت محیط کمک کنند.
مستربچ‌ها به تولیدکنندگان امکان تولید محصولات با کیفیت بالاتر را می‌دهند و خواص پلیمرها را بهبود می‌بخشند .
پلیمرهایی که در مستربچ به عنوان پلیمر پایه استفاده می‌شوند
پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌پروپیلن (PP)، پلی‌استایرن (PS)، پلی‌وینیل کلراید (PVC)، پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)، پلی‌آمید (PA)، پلی‌کربنات (PC) و پلی‌اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) میباشد.
مستربچ خوب و باکیفیت چگونه تولید می شود و چرا باید از آن استفاده کرد ؟
برای بهبود کیفیت مستربچ ها، در شرکت کاوش پلیمر البرز از راهکارهای زیر استفاده می شود :
- انتخاب مواد اولیه با کیفیت:
انتخاب مواد اولیه با کیفیت و تطابق با استانداردها از اهمیت بالایی برخوردار است. مواد پلیمری، پیگمنت‌ها و مواد افزودنی باید از تولیدکنندگان معتبر و با مشخصات دقیق تهیه شوند.
- کنترل فرآیندها:
کنترل دقیق بر فرآیندهای تولید، از جمله ترکیب مواد، دما، فشار و سرعت، به بهبود کیفیت مستربچ‌ها کمک میکند. استفاده از تجهیزات پیشرفته و نظارت مستمر بر فرآیندها موثر است.
- تحقیق و توسعه:
تحقیق و توسعه مداوم در زمینه بهبود فرآیندها، مواد و تکنولوژی‌های جدید، به کیفیت مستربچ‌ها کمک میکند.
- تست‌های کیفیت:
قبل از عرضه به بازار، مستربچ‌ها باید تحت تست‌های کیفیت قرار گیرند. این تست‌ها شامل آزمون‌های فیزیکی، شیمیایی و رنگ‌سنجی میباشد که واحد کنترل کیفیت کاوش پلیمر البرز با بهره مندی از متخصصان فعال در حوزه پلیمر با داشتن تجهیزات کامل آزمایشگاهی و تخصصی و تجربه بالا به طور مستمر کیفیت محصولات تولیدی را بررسی نموده و نمونه‌های تهیه‌شده با شماره بچ و تاریخ تولید نگهداری می‌شود.
- مدیریت محیطی:
توجه به مسائل محیطی و تولید مستربچ‌های پایدار و با کمترین تأثیر محیطی، از اهمیت بالایی برخوردار است.
پس محصولات باکیفیت تر تهیه نمایید چرا که بهبود کیفیت مستربچ‌ها می‌تواند تأثیرات مثبتی بر تولید داشته باشد:
به طور کلی، بهبود کیفیت مستربچ‌ها می‌تواند به بهبود عملکرد اقتصادی کلی تولیدکننده کمک کند.
