کامپاند پلیمری چیست و روش های تولید آن

کامپاندهای پلیمری یکی از انواع مواد پلیمری پرمصرف و کاربردی در صنایع شیمیایی هستند.

کامپاندهای پلیمری یکی از انواع مواد پلیمری پرمصرف و کاربردی در صنایع شیمیایی هستند. این مواد به منظور افزایش ثبات و مقاومت مواد پلاستیکی استفاده می‌شوند. کامپاندها از ترکیب پلیمر و نوعی پودر تشکیل شده‌اند و به ساختارهای پلیمری قدرت و استحکام بیشتری می‌بخشند.

استفاده از کامپاندهای پلیمری در تولید محصولات پلیمری دلایل متعددی دارد. تولیدکنندگان بسیاری در فرآیند تولید محصولات با پایه‌ی پلیمر با مشکلاتی مانند ضعف فیزیکی، کاهش خواص، رنگ نامطلوب و طولانی شدن فرآیند تولید مواجه می‌شوند. با افزودن کامپاندها و مستربچ‌ها از جمله مستربچ سفید در گریدهای مختلف، خواص پلیمر و فرآیندهای تولید مورد نظر بهبود می‌یابند. این ترکیبات به عنوان تقویت‌کننده‌ها عمل کرده و ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی مواد را بهبود می‌بخشند.

ترکیب کامپاندها با پلیمرها به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد که خواص مطلوب را در محصولات پلیمری خود داشته باشند و همچنین زمان و هزینه تولید را کاهش دهند. استفاده از کامپاندهای پلیمری در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، الکترونیک، بسته‌بندی، ساختمان‌سازی و بسیاری صنایع دیگر رایج است.

کامپاند پلیمری چیست؟

کامپاند پلیمری به عنوان مخلوطی از یک یا چند پلیمر و افزودنی‌های مختلف تعریف می‌شود که به منظور افزایش خواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی و همچنین بهبود فرآیندهای تزریق پلاستیک و اکستروژن استفاده می‌شود. کامپاندها معمولاً به صورت گرانول در بازار عرضه می‌شوند و واحدهای تولید کننده کامپاند را به عنوان کامپاندر معرفی می‌کنند.

از طریق استفاده از کامپاندهای پلیمری، علاوه بر افزایش خواص مواد پلیمری، صرفه‌جویی در هزینه و زمان نیز ممکن است. این به معنای کاهش قابل توجه در هزینه‌ها و زمان تولید است.

روش تولید کامپاند پلیمری

برای تولید کامپاندهای پلیمری، چندین مرحله فرآیندی وجود دارد. یکی از مهم‌ترین مراحل این فرآیند، مرحله ذوب است که در دستگاهی به نام اکسترودر انجام می‌شود. در این مرحله، افزودنی‌ها و پلیمرهای پایه با یکدیگر ترکیب و وارد دستگاه می‌شوند و سپس از اکسترودر خارج می‌شوند.

پس از مرحله ذوب، مواد مذاب خارج شده باید سرد شوند. بنابراین، ماده مذاب خارج شده از اکسترودر وارد یک سیستم خنک کننده می‌شود و تحت تأثیر آن، سریعاً سرد می‌شود. سپس، ترکیبات سرد شده که در حالت جامد قرار دارند، به اندازه و ابعاد مورد نیاز برش داده می‌شوند و در نهایت کامپاند نهایی به‌دست می‌آید.

مهم است که کامپاندها تحت شرایط دمایی خاصی ذخیره و بسته‌بندی شوند؛ زیرا ممکن است تغییراتی در خواص و کیفیت آنها رخ دهد. در صورت بروز کاهش کیفیت، لازم است فرآیند تولید را از ابتدا تکرار کرد که این موضوع باعث ایجاد هزینه و زمان‌بری می‌شود. بنابراین، باید از وقوع چنین مشکلاتی جلوگیری شود.

اجزای کامپاندهای پلیمری

کامپاندهای پلیمری شامل سه جزء اصلی هستند که هر کدام وظیفه‌های خاص خود را در افزایش خواص ماده نهایی برعهده دارند. این سه جزء عبارتند از:

پایه پلیمری: پایه پلیمری ماده اصلی کامپاند است و ویژگی‌های اصلی آن را تعیین می‌کند. افزودنی‌هایی مانند کامپاندها و مستربچ‌ها که خود دارای پایه پلیمری هستند، باید به محصولی اضافه شوند که پایه و اساس پلیمری دارد تا با پلیمر مورد نظر به راحتی ترکیب شوند.

عامل سازگاری: عامل سازگاری وظیفه ایجاد سازگاری بین افزودنی‌ها و پایه پلیمری را دارد. اگر سازگاری و قطبیت یا غیرقطبیت بین پایه پلیمری و افزودنی‌های شیمیایی رعایت نشود، افزودنی‌ها به طور یکنواخت در کامپاند توزیع نمی‌شوند و کیفیت مورد نیاز را نخواهند داشت.

افزودنی‌های شیمیایی: این افزودنی‌ها با اضافه کردن به پایه پلیمری، خواص مورد نیاز را در کامپاند ایجاد می‌کنند. برخی از این افزودنی‌ها افزودنی‌های رنگی هستند که وظیفه تغییر رنگ پلیمر مورد نظر را دارند. شاید این بی شباهت به کاربرد مستربچ رنگی نیست و به همین دلیل است که تقاضا برای خرید مستربچ رنگی به صورت روزافزون در حال افزایش است.

تفاوت کامپاند و مستربچ

سازوکار کامپاندها و مستربچ‌ها در اصل یکسان است، اما تفاوت آن‌ها در میزان درصد اضافه شدن هرکدام در محصولات نهایی وجود دارد.

کامپاندها ترکیباتی هستند که به طور کامل و بدون هیچگونه ترکیب اضافه‌ای برای تولید محصولات پلاستیکی استفاده می‌شوند. به عبارت دیگر، کامپاندها شامل پایه پلیمری و افزودنی‌های شیمیایی مورد نیاز برای بهبود خواص و ویژگی‌های پلیمر نهایی هستند. این افزودنی‌ها می‌توانند شامل عوامل تقویت‌کننده، پرکننده‌ها، مواد ضدخوردگی، رنگ‌دهنده‌ها و غیره باشند. کامپاندها می‌توانند به صورت گرانول‌ها یا پودرها عرضه شوند و به عنوان ماده اولیه در فرآیند تولید محصولات پلاستیکی استفاده می‌شوند.

از سوی دیگر، مستربچ‌ها را نمی‌توان به تنهایی برای تولید یک قطعه تزریق پلاستیکی استفاده کرد. مستربچ‌ها نیز شامل پایه پلیمری و افزودنی‌های شیمیایی هستند، اما برای استفاده از آن‌ها باید آن‌ها را همراه با پایه‌های پلیمری و افزودنی‌های لازم به طور مستقیم در تولید محصول نهایی استفاده کرد. مستربچ‌ها به عنوان ماده مرکبی عرضه می‌شوند که شامل پایه پلیمری پیش تهیه شده و افزودنی‌های مورد نیاز برای تهیه محصول نهایی است. این افزودنی‌ها ممکن است برای تغییر رنگ، افزایش ضخامت، بهبود خواص مکانیکی و غیره باشند.

به طور کلی، کامپاندها به عنوان محصولات پلیمری نهایی استفاده می‌شوند، در حالی که مستربچ‌ها برای تهیه محصول نهایی به همراه پایه‌ها و افزودنی‌های دیگر استفاده می‌شوند.

کاربرد کامپاندهای پلیمری

کامپاند پلی‌اتیلن یک نوع کامپاند پلیمری است که در صنایع مختلف، از جمله تولید لوله‌های آبیاری، لوله‌های تحت فشار و فیلم‌های بادی (دمشی) استفاده می‌شود. همچنین، یکی از کاربردهای دیگر آن می‌تواند در تولید سپر خودرو باشد. برای افزایش خواص ضربه پذیری در دماهای محیط و منفی، پلی پروپیلن با یک ماده لاستیکی مانند EPDM کامپاند می‌شود.

کامپاندهای پلیمری در صنایع مختلف دیگر نیز کاربرد دارند. به عنوان مثال، آنها در تولید لوازم خانگی و خودرو، قطعات الکتریکی و الکترونیکی، ظروف یکبار مصرف و لبنی با استفاده از فرآیند ترموفرمینگ، لوله‌های فاضلابی (بوش فیت)، شیلنگ‌ها، لوله‌های پنج لایه و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تولید یک کامپاند براساس سفارش مشتری و سطح توقعات او توسط شرکت‌های کامپاندینگ انجام می‌شود. این شرکت‌ها مواد اولیه را با ترکیبات و افزودنی‌های مورد نیاز ترکیب کرده و کامپاند نهایی را تولید می‌کنند تا مشتریان خود را راضی نگه دارند.

انواع کامپاندهای پلیمری

مواد پلیمری کاربرد بسیار گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند و پلی اتیلن یکی از پرکاربردترین انواع آنهاست. در زیر به توضیحاتی درباره هر یک از کامپاندهای پلیمری اشاره خواهم کرد:

• کامپاند پلی اتیلن: کامپاند لوله پلی اتیلن، که از ترکیب کامپاند همراه با درصدی دوده ساخته می‌شود، در صنعت لوله‌های آبرسان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کامپاند دارای مقاومت بالا در برابر نور خورشید، خواص مناسب و قیمت مقرون به صرفه است و به دلیل قابلیت شکل‌پذیری بالا، قابلیت رقابت در بازارهای داخلی و خارجی را داراست.
• کامپاند پلی پروپیلن: این کامپاندها بیشتر در تولید قطعات خودرو، قطعات لوازم خانگی، لوله‌ها و اتصالات مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها به عنوان کامپوزیت‌ها عمل می‌کنند.
• کامپاندهای مهندسی: این گروه از کامپاندها برای طراحی قطعات مهندسی با خواص مکانیکی، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر سایش و عمر طولانی استفاده می‌شوند. تولید این کامپاندها براساس نیازهای مشتری و شرایط کاربری قطعه انجام می‌شود.
• کامپاندهای تقویت شده با الیاف شیشه: این گروه از کامپاندها دارای خواص مکانیکی و حرارتی مناسبی هستند و در صنایع خودروسازی، لوازم خانگی، الکتریکی و الکترونیکی استفاده می‌شوند.
• کامپاندهای پرکننده: این گروه از کامپاندها شامل فیلرها و مواد پلیمری با درصدهای مختلف است. استفاده از این کامپاندها علاوه بر تأمین خواص مطلوب، می‌تواند به کاهش قیمت محصول نهایی نیز کمک کند. فرآیندهایی مانند اکستروژن، ترموفرمینگ و تزریق پلاستیک برای استفاده از این کامپاندها مناسب هستند.
• کامپاندهای عایق صوتی: این کامپاندها بر پایه پلی پروپیلن و با استفاده از سولفات باریم به عنوان پرکننده، برای ایجاد خواص عایق صوتی در لوله‌های فاضلاب در صنایع ساختمانی و خودروسازی استفاده می‌شوند.
• کامپاندهای عایق حرارتی: این گروه از کامپاندها دارای خواص عایق حرارتی بالا هستند و در صنایعی مانند خودروسازی، الکترونیک، و صنایع حرارتی کاربرد دارند.
• کامپاندهای ضد آتش: این کامپاندها دارای خواص ضد آتش بوده و در صنایعی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت و آتش مانند الکترونیک، خودروسازی و ساختمان دارند، استفاده می‌شوند.

دلایل استفاده از کامپاندهای پلیمری

درست است، استفاده از کامپاندها در برخی از صنایع به دلایل مختلف می‌تواند مفید باشد. برخی از این دلایل عبارتند از:

1. کاهش هزینه‌ها: استفاده از کامپاندها می‌تواند هزینه‌های تمیزکاری و ترکیب مستربچ و پایه پلیمری را کاهش دهد. این امر می‌تواند از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه باشد.
2. بهبود ویژگی‌ها: کامپاندها می‌توانند ویژگی‌های مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و شیمیایی محصول را بهبود بخشند. با اضافه کردن کامپاندهای مناسب، می‌توان کیفیت و عملکرد محصول نهایی را ارتقا داد.
3. سهولت فرآیند تولید: استفاده از کامپاندها می‌تواند فرآیند تولید را ساده‌تر و سریع‌تر کند. به عنوان مثال، افزودن کامپاندها به پلیمر می‌تواند زمان تزریق یا اکستروژن را کاهش دهد و در نتیجه به افزایش تولید و بهبود بهره‌وری کمک کند.
4. کنترل کیفیت بهتر: با استفاده از کامپاندها، می‌توان به طور دقیق‌تر و قابل تکرار‌تری ویژگی‌های مورد نیاز محصول را کنترل کرد. این امر می‌تواند به بهبود کیفیت و یکنواختی محصول نهایی کمک کند.

در نهایت، استفاده از کامپاندها یا مستربچ‌ها بستگی به نیازها و شرایط خاص هر صنعت و تولید محصول دارد. تصمیم‌گیری بین استفاده از کامپاندها و مستربچ‌ها باید با توجه به عوامل مختلف از جمله هزینه‌ها، کیفیت مورد انتظار و نیازهای فنی انجام شود.