مستربچ چیست و استفاده از آن چه مزایایی دارد؟

مستربچ چیست و استفاده از آن چه مزایایی دارد؟ (قسمت اول: معرفی مستربچ)

-مستربچ چیست ؟ مستربچ آمیزۀ غلیظی حاوی سه جزء پایه پلیمری، مواد شیمیایی افزودنی و عامل سازگارکنندۀ فعال به عنوان پخش­ کننده است. افزودنی­ های مستربچ مقدار زیادی پودر رنگ (پیگمنت)، پرکننده ­های معدنی یا مواد شیمیایی هستند که به سه منظور مختلف شامل، تولید رنگ، بهبود خواص و یا کاهش قیمت تمام شده به پلیمر اضافه می­ شوند. پایه پلیمری مستربچ معمولا بایستی مشابه پلاستیک اصلی تزریقی باشد و شکل ظاهری آن، دانه ­ای (گرانول) است. استفاده و کاربرد مستربچ به صورت شماتیک در شکل ۱ مشاهده می­ شود:

اجزای مستربچ

مستربچ ها دارای سه جزء اصلی پلیمر پایه، افزودنی و عامل سازگارکننده هستند که هر یک در زیر توضیح داده شده اند:

• پلیمر پایه: پایۀ پلیمری مصرفی، غالبا انواع پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، پلی‌استایرن، اتیلن وینیل استات، واکس‌هایی با وزن مولکولی پایین، پلیمر‌ آلکیدی یا پلیمر‌های مخصوص دیگر هستند.
• افزودنی: به منظور تغییر خواص پلیمرها، مواد شیمیایی افزودنی به مستربچ ها اضافه می شوند که عبارتند از افزودنی های بهبود دهندۀ خواص، پیگمنت ها و پرکننده ها. با توجه به نوع و قدرت افزودنی و پایه پلیمر میزان خوراک­ دهی افزودنی در مستربچ متفاوت است.
• عامل سازگارکننده: موثرترین روش پخش‌ افزودنی یا رنگ، ترکیب آن ­ها با یک پلیمر مذاب سازگار با مادۀ نهایی مصرفی است. افزایش سازگاری شیمیایی افزودنی ها با پلاستیک پایه در فرآیند تولید مستربچ، با پلی پروپیلن گرافت شده به کمک مالئیک انیدرید  ، پلی اتیلن گرافت شده با مالئیک انیدرید (PE-g-MA)  و ABS گرافت شده با مالئیک انیدرید (ABS-g-MA) انجام می­ گیرد که باعث بهبود خواص می گردند. در این راستا، به منظور دست یابی به حداکثر سازگاری، استفاده از تجهیزات مناسب نیز از اجزای جدایی ناپذیر تولید مستربچ ها است. گسترۀ وسیعی از تجهیزات در این صنعت مورد استفاده قرار می ­گیرند، اما عموما تجهیزات باید شامل دستگاه هایی با توانایی ایجاد نیروی برشی مناسب به همراه مخلوط­ کن و کنترل­ گر دما باشد. معتبرترین نظریه در مکانیزم اختلاط، نظریه ­ای است که بر نیروی برشی به عنوان بحرانی‌ترین مرحله تاکید دارد و بهترین زمان افزودن اجزای مخلوط زمانی است که پلیمر مصرفی بیشترین چسبندگی را دارد. اختلاط مواد بعد از این نقطه، تحت تاثیر افزایش دما و در نتیجه، کاهش چسبندگی قرار می‌گیرد.

انواع مستربچ

انواع مستربچ­ ها عبارتند از مستربچ رنگی، افزودنی و پرکننده. در شکل ۲ انواع مستربچ ها مشاهده می­ شوند:

۱) افزودنی: یکی از بهترین راهکارهای ایجاد خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه در محصول نهایی، استفاده از مستربچ افزودنی است. شرکت آریا پلیمر پیشگام، فعالیت گسترده ای در زمینۀ تولید سفارشی این مستربچ های مهندسی دارد.

1. نانو افزودنی­ ها: مستربچ ­های نانو پایه PE ،PP و UPVC   به منظور بهبود خواص مکانیکی و ضربه پذیری به کار می­ رود.
2. مستربچ­ های افزودنی: در شکل ۳ انواع مستربچ های افزودنی مشاهده می شوند و عبارتند از:

• مستربچ شفاف کننده PP یا هسته ­زا: این مستربچ ها شفافیت پلی پروپیلن را از طریق سازمان دهی مولکولی در حین فرآیند افزایش می دهند.
• مستربچ لیزکننده: پس از تولید فیلم‌های پلاستیکی، لایه‌های فیلم به سختی از هم جدا می‌شوند و در فرآیندهای بسته‌بندی مشکلات فراوانی ایجاد می کنند. همچنین در تولید برخی تجهیزات و لوازم پزشکی مانند سرنگ، اصطکاک بین دو قطعه باعث کندی حرکت آن می شود. برای از بین بردن مشکلاتی از این قبیل از مستربچ لیزکننده استفاده می‌شود. این مستربچ باعث لغزندگی بهتر و کاهش چسبیدگی سطح محصول (خصوصا فیلم و ورق) به قطعات فلزی می‌گردد. انواع مستربچ های لیز کننده عبارتند از پایه پلی اتیلن جهت مصرف در نایلون، نایلکس و فیلم­ های چندلایه  و پایه پلی پروپیلن مخصوص سلفون.
• مستربچ آنتی بلاک: این مستربچ در تولید فیلم‌های پلیمری کاربرد دارد. این مستربچ افزودنی جهت کاهش چسبندگی سطوح فیلم به همدیگر پس از تولید تا زمان مصرف است.
• مستربچ روشن کنندۀ نوری یا براق کننده PE: این مستربچ با نام های مواد سفیدکنندۀ پلیمر، مستربچ شفاف کننده و عوامل سفیدکنندۀ فلوئورسنت، مستربچ Aria Add 2161 است. این مستربچ برای براق کنندن و رفع کدری محصولات به کار می رود و به دلیل عبور نور بیشتر در محصول، جلای بیشتری به مصنوعات پلاستیکی می‌دهد. این ماده مورد استفاده در فیلم‌های معمولی و نازک و ضخیم و ظروف یک بار مصرف و انواع مصنوعات پلاستیکی است.
• مستربچ آنتی استاتیک: استفاده از این مستربچ باعث جلوگیری از ایجاد الکتریسیته ساکن و جذب گرد و غبار در سطح محصول می‌شود.
• مستربچ پایدارکنندۀ نور UV: استفاده از این مستربچ ها باعث جلوگیری از اثرات تخریبی و رنگ‌پریدگی محصولات پلیمری در معرض تابش اشعه ماوراء بنفش می‌گردد.
• مستربچ آنتی اکسیدانت: پلیمرها به دلایل مختلف تحت تاثیر اکسیداسیون و تخریب قرار می‌گیرند. از این مستربچ ها جهت پایدار‌سازی پلیمر در برابر عوامل اکسایش در فرآیند تولید استفاده می شود.
• کمک فرآیند پلیمر: به منظور افزایش قابلیت اکستروژن، مستربچ های کمک فرآیند پلیمری به طور گسترده در صنایع پلاستیک استفاده می شوند. مستربچ کمک فرایند شکست مذاب را حذف می کند، تجمع سرقالب را کاهش می دهد، با حذف پدیدۀ پوسته ماهی سطح فیلم را بهبود می بخشند و با کاهش درصد ژل، خروجی تولید را افزایش می دهند.
• ضد سایش: مستربچ های سیلیکونی بر پایۀ پلی اتیلن که به منظور بهبود مقاومت سایشی به کار می رود.