مستربچ ( Masterbatch ) یکی از محصولات ضروری و بسیار پرکاربرد در صنایع تولید پلاستیک و پلیمر می باشد. ویژگی های منحصر به فرد این محصول فوق العاده آن را به نمونه ای بی مانند در این صنعت تبدیل کرده است. تنوع، کیفیت بالا، امکان ذخیره سازی، سهولت جابجایی، قیمت مناسب و... همگی از ویژگی های بیشمار این محصول هستند. به همین دلیل اغلب تولید کنندگان از آن به عنوان مواد اولیه تولید محصولات خود استفاده می کنند.
به طور کلی مستربچ ها از یک پایه پلیمری و مقداری افزودنی ساخته می شوند که در انواع مختلف آن نسبت ترکیب آن ها با یکدیگر متفاوت است. افزودنی هایی که در تولید این محصول به کار می روند به صورت پرکننده های معدنی یا شیمیایی و پودر های رنگی هستند. افزودنی ها در بهبود خواص محصول، ایجاد رنگ های مختلف، کاهش هزینه های تولید و قیمت نهایی محصول و... به پلیمر ها اضافه می شوند. ساختار پلیمر پایه ای که در ساخت مستربچ ها به کار برده می شود باید مشابه محصول پلاستیکی باشد که قرار است به آن افزوده شود.

گرانول مستربچ چیست ؟

به اشکال دانه ای پلیمر های صنعتی، گرانول گفته می شود. در فرایند تولید پلیمر ها، مواد اولیه محصول در دستگاهی به نام اسکترودر ذوب می شوند. در بخش انتهایی این دستگاه مانند چرخ گوشت، کاتری برای برش پلیمر های خروجی قرار گرفته شده است. مواد ذوب شده با عبور از این قسمت به شکل دانه هایی ساچمه مانند در می آیند که به آن ها گرانول گفته می شود.
مستربچ ها نیز ترکیبی از مواد ترموپلاستیک و نوعی افزودنی هستند که به علت شکل گرانولی که دارند، به آن ها گرانول مستربچ گفته می شود. در تصویر زیر شکل گرانولی دانه های این محصول قابل مشاهده است.

گرانول مستربچ در زمان هایی که امکان اضافه کردن مواد افزودنی به طور مستقیم در فرایند ساخت پلیمر وجود ندارد، کاربرد دارد. به همین دلیل وجود این محصول در چرخه تولید پلاستیک بسیار مهم و ضروری می باشد.
بسیاری از محصولات پلاستیکی مانند ظروف غذایی و نگهداری دارو ها باید در شرایطی کاملا بهداشتی و ایزوله تولید شوند. برای رعایت بهداشت و بهبود تولید چنین محصولاتی از گرانول مستربچ استفاده می شود. همچنین در تولید محصولات دیگر نیز ممکن است افزودنی های مختلفی نیاز باشد. عموما افزودنی ها به شکل پودر تولید می شوند و استفاده مستقیم از آن ها موجب غبار آلود شدن محیط می شود و این وضعیت برای سلامت افراد و محیط زیست بسیار مضر است. بنابراین به جای استفاده مستقیم از پودر ها از دانه های مستربچ حاوی آن افزودنی استفاده می شود. این محصولات به علت شکل گرانولی خود به راحتی با دیگر مواد پلاستیکی ترکیب می شوند و هیچ گونه آلودگی ایجاد نمی کنند.

اجزای اصلی این محصول

گفته شد مستربچ ها در انواع مختلفی تولید می شوند با این همه ترکیبات مستربچ های مختلف ثبات است. انواع مختلف آن از سه جز اصلی پلیمر پایه، افزودنی، عوامل سازگار کننده تشکیل شده اند.
پلیمر پایه : پلی اتیلن، پلی وینیل استات، پلی پروپیلن، پلی استایرن از موادی هستند که به عنوان پلیمر پایه در ساخت مستربچ ها مورد استفاده قرار می گیرند. ساختار پلیمر پایه باید با نوع محصول پلاستیک نهایی سازگار باشد، به همین دلیل پلیمر های پایه متنوع هستند.

افزودنی ها : به موادی که برای ایجاد تغییر در خواص مستربچ ها استفاده می شود، افزودنی می گویند. بهبود دهنده ها، پرکننده ها و پودر های رنگی همگی از افزودنی هایی هستند که در تولید این محصول به کار می روند.

عوامل سازگار کننده : مواد سازگار کننده موجب تر شدن سطح پودر رنگی و پخش شدن بهتر آن می شود. عوامل سازگار کننده دارای دو بخش آب دویست و آب گریز هستند و این ساختار موجب یکنواخت پخش شدن پودر های رنگی می شود. این عوامل فرایند پذیری محصول را ساده تر می کنند و موجب ارتقا کیفیت محصول نهایی می شوند.

مزایای استفاده از مستربچ ها در صنعت

برخی مواد افزودنی قدرت پخش پایینی دارند و به همین دلیل نمی توان از آن ها به طور مستقیم در تولید محصولات پلاستیکی و پلیمری استفاده کرد. برای رفع این مشکل از گرانول های مستربچ که حاوی افزودنی مورد نظر هستند، استفاده می شود. از دیگر مشکلاتی که در چرخه تولید محصولات پلاستیکی مختلف وجود دارد، این است که طول مارپیچ تزریق بسیار کوتاه است و در چنین شرایطی استفاده از افزودنی های پودری در هنگام تزریق غیر ممکن است. استفاده از مستربچ یک روش کاربردی و ایمن برای حل این مسئله می باشد.
به کمک مستربچ ها یک لایه پایدار بر روی مواد افزودنی گوناگون تشکیل می شود. وجود این لایه پایدار موجب بهبود اتصال میان افزودنی ها و پلیمر پایه می شود.
این ها تنها بخشی از فواید مستربچ ها هستند. از دیگر مزایای مستربچ می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1. صرفه جویی در هزینه های تولید
2. صرفه جویی در میزان مصرف انرژی
3. کاهش چشمگیر مدت زمان لازم برای ترکیب و پخش شدن افزودنی ها
4. هزینه مناسب و اقتصادی
5. در دسترس بودن
6. تنوع بسیار
7. سهولت جابجایی و ذخیره سازی ( به علت داشتن شکل گرانولی )
8. امکان پخش شدن یکنواخت و سریع رنگ در محصول
9. افزایش میزان رنگ پذیری محصول
10. پخش شدن یکنواخت مواد افزودنی و پرکننده در بخش های مختلف محصول
11. جلوگیری از تجمع افزودنی ها در یک نقطه
12. سهولت رقیق سازی
13. بهبود خواص محصول نهایی
14. افزایش پایداری حرارتی محصول
15. ارتقا سرعت فرایند پذیری
16. بهبود استحکام و مقاومت محصول

فرایند تولید

اگر بخواهیم فرایند تولید مستربچ ها را به زبانی ساده توضیح دهیم، باید بگوییم که این محصول مخلوطی از افزودنی ها و رنگدانه های مختلف است. نسبت ترکیب این مواد در انواع گوناگون این محصول متفاوت می باشد و در واقع همین امر موجب ایجاد تنوع در نوع و کاربرد مستربچ ها می شود. در صنایع تولید مواد پلیمری و محصولات پلاستیکی، از مستربچ ها برای ارتقای کیفیت و خواص محصول و ایجاد رنگ مناسب و یکنواخت در آن استفاده می شود. ساخت این محصول نیز تا حدودی شبیه به دیگر محصولات پلیمری می باشد. همانطور که پیش تر نیز به آن اشاره کردیم، این محصول نیز مانند دیگر پلیمر ها در دستگاه اسکترودر ذوب می شود و در نهایت به شکل دانه های گرانولی از آن خارج می شود.
شرح فرایند تولید مستربچ ها بسیار ساده است. در ابتدا مواد اولیه را در رزین حامل و در دمای بسیار زیاد در معرض حرارت قرار می دهند. سپس پس از ذوب شدن مواد به ان ها فرصت می دهند تا به آرامی خنک شوند. پس از سرد شدن مواد، آن ها را به صورت پلت خرد می کند و در نهایت بسته بندی می کنند. مستربچ های بسته بندی شده به واحد های تولید پلاستیک و پلیمر منتقل می شود. این محصولات به پلیمر های خام افزودن می شود و خواص مورد نظر را در آن ها ایجاد می کند. در حقیقت به کمک این محصول پلیمر حاصل قابل استفاده می شود و پس از شکل گیری و دیگر مراحل تولید، به شکل قابل مصرف در می آید.

مراحل تولید مستربچ

فرایند تولید مستربچ در 4 مرحله انجام می شود. این مراحل عبارتند از :

1. فرمولاسیون
2. خوراک دهی
3. مخلوط کردن
4. الک کردن

بیشتر بخوانید:

مزایای ترکیبات مستربچ در تولید پلیمر

مرحله اول : فرمولاسیون

اولین مرحله در تولید انواع مختلف مستربچ ها، تعیین فرمولاسیون رنگ ها و مشخص کردن میزان افزودنی ها می باشد. در مرحله فرمولاسیون تمام مواد اولیه مورد نیاز برای ساخت محصول تزریق می شوند. این مرحله را می توان یکی از مراحل مهم در ساخت این محصول معرفی کرد؛ زیرا خواص مستربچ ها و کاربرد آن ها تا حد زیادی به ساختار آن ها و نسبت ترکیب مواد تشکیل دهنده آن ها بستگی دارد. در برخی موارد باید مواد اولیه با سرعت زیاد اضافه و ترکیب شوند.

مرحله دوم : خوراک دهی

در مرحله خوراک دهی میزان تغذیه اجزای تشکیل دهنده محصول متناسب با خروجی دستگاه مربوطه تعیین می شود.

مرحله سوم : اختلاط

در مرحله بعدی پس از خوراک دهی مواد، اختلاط مذاب در دمای مخزن تعیین می شود. به این ترتیب مخلوط ذوب می شود. اگر در این مرحله دمای نامناسب انتخاب شود، در برش گرانول ها و یا میزان پخش شدن پودر ها اختلال ایجاد می شود.
مرحله اختلاط در تولید مستربچ خود شامل 4 مرحله می شود :

1. خیس شدن پیگمنت، مواد پرکننده و مواد افزودنی
2. پخش شدن فیزیکی پیگمنت ها و مواد افزودنی در پلیمر پایه
3. توزیع پیگمنت ها، مواد افزودنی و مواد پرکننده در پلیمر ذوب شده
4. پایدار کردن ترکیب حاصل ( پراکنده سازی ) و جلوگیری از تجمع مواد در یک نقطه از ترکیب

به قطعیت می توان گفت که مرحله اختلاط مهمترین مرحله در فرایند تولید مستربچ می باشد. به همین دلیل در این مرحله از دستگاه های مختلفی استفاده می شود :

• مخلوط کن های داخلی یا بنبوری ( در زمانی که مقدار افزودنی ها زیاد است، بهترین روش برای همگن کردن مخلوط، استفاده از مخلوط کن ها داخلی می باشد )
• مخلوط کن داخلی مداوم
• ماشین های تک مارپیچ
• اکسترودر دو مارپیچ
• مخلوط کن های سریع و اکسترودر تک مارپیچ

اکسترودر ها مهمترین و پرکاربردترین دستگاه در مرحله اختلاط و به طور کلی در تولید مستربچ ها هستند. استفاده از این دستگاه مدت زمان تولید را کاهش می دهد و موجب تسهیل فرایند تولید می شود. در این حالت پلیمر پایه و مواد افزودنی را در داخل این دستگاه ذوب و ترکیب می کنند و از انتهای دستگاه خارج می کنند. به این ترتیب فرایند تولید در این روش به این صورت می باشد :

1. تخلیه
2. خوراک دهی
3. اکسترودر
4. خنک کردن
5. برش
6. انبار و بسته بندی

مرحله چهارم : الک کردن

در این مرحله اندازه نمونه های تولید شده کنترل می شود و با غربالگری نمونه هایی که بزرگتر و یا کوچکتر از حد مطلوب هستند جدا می شوند. به این ترتیب محصول نهایی یکدست و یک اندازه برای بسته بندی آماده می شود. الک کردن محصول در فرایند ساخت محصولات پلاستیکی اهمیت بسیاری دارد.

سه نوع مستربچ کدام است ؟

مستربچ ها در سه نوع افزودنی، رنگی و پراکنده تولید می شوند که هر کدام کاربرد مخصوص خود را دارند. از انواع مختلف این محصول برای تغییر خواص، تغییر رنگ محصول، تسهیل فرایند پذیری، کاهش قیمت محصول پلاستیکی و ... استفاده می شود.

مستربچ رنگی چیست ؟

بهترین و رایج ترین راه برای رنگ کردن قطعات پلاستیکی، استفاده از مستربچ های رنگی می باشد. در تولید این نوع از پودر های رنگی مختلفی استفاده می شود که نتیجه آن تولید محصولات در رنگ های مختلف می باشد. البته لازم به ذکر است که پودر های رنگی تنها برای ایجاد رنگ و تغییر آن در مستربچ ها استفاده نمی شوند. در برخی موارد این پودر ها برای اصلاح و ارتقا خواص مکانیکی و فیزیکی محصول نیز به کار برده می شوند. این نوع از درصد بالایی پودر رنگی و مقدار کمی پلیمر پایه تشکیل شده اند. با تغییر میزان پودر های رنگی می توان محصولاتی در رنگ های مختلف تولید کرد.

کامپاند کربنات کلسیم

کربنات کلسیم یک ترکیب شیمیایی با فرمول CaCO3 است که توسط سه عنصر اصلی کربن، اکسیژن و کلسیم تشکیل شده است.
کامپاند کربنات کلسیم مورد استفاده در تولید پلاستیک خود یک مواد اولیه کامل است بدون نیاز به مستربچ .

تفاوت مستربچ و کامپاند

کامپاند یکی از مهمترین مواد پلیمری است که ساخت محصولات پلاستیکی گوناگون استفاده می شود. در دستگاه اکسترودر و برخی از دستگاه ها و تجهیزات مورد استفاده در تزریق پلاستیک نمی توان از مستربچ ها استفاده کرد. به همین دلیل تولید کننده ها برای حفظ کیفیت محصول از کامپاند استفاده می کنند.

تفاوت اصلی میان این دو محصول در این است که نمی توان مستربچ را به صورت مستقیم به پلیمر اضافه کرد و نقش آن تنها به صورت ماده افزودنی می باشد؛ اما کامپاند این گونه نیست. کامپاند ها را می توان به صورت مستقیم وارد دستگاه کرد. استفاده از کامپاند ها مانعی برای مستربچ ها ایجاد نمی کند و بسته به نیاز می توان از آن ها نیز استفاده کرد.

کلام آخر

مستربچ ها از مواد ضروری در ساخت پلیمر ها و محصولات پلاستیکی هستند و تولید کننده آن باید استاندارد های لازم در ساخت آن را رعایت کنند. این روز ها مواد پلاستیکی به صورت مستقیم و غیر مستقیم در صنایع مختلف استفاده می شود و با توجه به افزایش تقاضا برای تولید مواد پلیمر، میزان تولید مواد اولیه ساخت آن ها نیز افزایش یافته است. آشنایی با ویژگی ها و کاربرد این محصول می تواند در انتخاب نمونه مناسب مفید باشد. در این مطلب انواع این محصول و مزایای آن ها بررسی شد. شرکت کربی پلیمر از سال 1368 فعالیت خود را در زمینه تولید و فروش مستربچ آغاز کرده است.

شماره تماس کربی پلیمر

بیشتر بخوانید:
مستبرچ رنگی
دستگاه تولید مستربچ
تفاوت مستربچ با کامپاند کربنات کلسیم
مستربچ چیست ؟
راهنمای خرید مستربچ
گرانول مستربچ چیست؟
مزایای ترکیبات مستربچ
انواع مستربچ

---