مستربچ محصولی است که از ترکیب بهینه یک ماده ترموپلاستیک و افزودنی دست می‌آید. این محصول از سه جزء پایه پلیمری، مواد شیمیایی افزودنی و سازگارکننده فعال بعنوان پخش‌کننده تشکیل شده است.
این محصول به صورت دانه‌ای یا گرانول است، از این رو، به راحتی با مواد پلاستیکی گرانولی می‌تواند مخلوط شود، به همین دلیل موجب آلودگی محیط تولید نمی‌شود. در تولید ظروف مواد غذایی و دارویی از گرانولمواد اولیه پلاستیک استفاده میشود، زیرا فرآیند تولید باید در محیطی بهداشتی و به دور از آلودگی انجام شود. از دیگر کاربرد های این ماده ها، کمک به یکنواختی مواد پلیمری است؛ با افزودن آنها به مواد پلیمری می‌توان فرآیند اختلاط را تسریع کرد و بهبود بخشید. علاوه بر این، با کاهش نیاز به میزان مواد افزودنی، موجب صرفه‌جویی اقتصادی نیز می‌شوند.
اجزای مستربچ
• پلیمر پایه
پایه پلیمری باید شبیه به پلاستیک استفاده شده در تزریق پلاستیک باشد و ظاهر آن دانه‌ای یا گرانول است. انواع پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، پلی‌استایرن، اتیلن وینیل استات، واكس‌هایی با وزن مولكولی پایین، پلیمر آلكیدی یا پلیمرهای مخصوص دیگر از جمله پلیمرهای پایه هستند.
• مواد شیمیایی افزودنی
پودر رنگ یا پیگمنت‌ها، بهبوددهنده‌ها و پرکننده‌های شیمیایی یا معدنی از جمله افزودنی‌ها محسوب می‌شوند و به منظور تولید رنگ، بهبود خواص یا کاهش قیمت تمام شده به پلیمر اضافه میشود. بسته به نوع و قدرت افزودنی و نیز پایه پلیمر، میزان خوراک‌دهی افزدونی در تولید مستربج متفاوت است.
• عامل سازگارکننده
عامل سازگارکننده از دیگر اجزای آن است که موجب بهبود پخش‌شوندگی افزودنی یا رنگ میشود. در فرآیند تولید ، به منظور افزایش سازگاری شیمیایی افزودنی‌ها با پلاستیک پایه و نیز بهبود خواص، از عوامل سازگار کننده استفاده میشود.
انواع مستربچ
• مستربچ های رنگی
این محصول در فرآیند رنگ کردن پلاستیک‌ها کاربرد دارند. جهت تولید این نوع مستربچ‌ها، به پایه پلیمری، رنگ دانه‌های آلی یا معدنی را می‌افزایند. انواع رنگی از سه جزء رنگ‌دانه‌ها (پیگمنت‌های عالی یا معدنی)، سازگار کننده (پخش کننده پیگمنت) و پلیمر حامل (که موجب یکنواختی توزیع پیگمنت میشود) تشکیل شده اند. علاوه بر افزودن رنگ به محصول نهایی، موجب بهبود خواص و اصلاح فیزیکی و مکانیکی محصول تولیدی نیز می‌شوند.
• مستربچ های افزودنی
مستربچ‌های افزودنی نیز کاربردهای فراوانی دارند و به منظور اضافه کردن خواص مختلف (بجز رنگ) به ماده پلیمری، از این نوع مستربچ (masterbatch) استفاده میشود. که انواع مختلفی دارد که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم:
انواع مستربچ افزودنی
-
آنتی اکسیدان
-
یو وی استیبلایزر
-
بهبوددهنده فرآیند
-
جداکننده از قالب
-
آنتی بلاک
-
شفاف کننده
-
براق کننده
-
ضد رطوبت
-
ضد خراش
-
ضد شعله
-
ضد مه‌گرفتگی
-
ضد قارچ
-
ضد بو
-
آنتی میکروبیال
-
بهبوددهنده حرارتی
-
لیزکننده
-
فیلر
-
بهبوددهنده مقاومت ضربه‌ای
-
آنتی استاتیک
-
بهبوددهنده هدایت الکتریکی
جالب است بدانید در مواقعی می‌توان چند افزودنی را با ویژگی‌های مختلف همزمان وارد پلیمر کرد؛ به طور مثال مستربچ لیزکننده/آنتی بلاک
مزایا استفاده از مستربچ
با استفاده از این محصول می‌توان در زمان، انرژی و هزینه، جهت مخلوط کردن این پودرها و نیز نیروی انسانی صرفه جویی کرد. همچنین به دلیل این که برخی افزودنی‌ها پخش شوندگی مناسبی ندارند، نمی‌توان آنها را به صورت مستقیم اضافه کرد، در نتیجه راه حل مناسبی برای این کار است. به طور مثال، در فرآیندهای تزریق پلاستیک، به دلیل کوتاه بودن طول مارپیچ دستگاه تزریق، امکان اضافه کردن افزودنی‌های پودری وجود ندارد و به جای آن از این محصول استفاده میشود. این محصول ویژگی‌های دیگری نیز دارند که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم:
- ذخیره‌سازی، جابجایی و کاربری آنها به دلیل گرانولی بودن بسیار آسان است.
- بهبود مشکلات تغییر غلظت مواد افزودنی و یکنواختی رنگ یا خواص
- موجب عدم پخش شدن رنگ‌دانه یا پیگمنت‌ها در هوا می‌شوند و محیط تولید را آلوده نمی‌کنند.
- سبب یکنواختی و پخش شدن بهتر رنگ‌ها، افزودنی‌ها یا پرکننده‌ها در محصول نهایی می‌شوند.
- فرآیند ذوب را بهبود می‌بخشند.
- موجب ثبات بیشتر خواص یا رنگ می‌شوند.
- صرفه‌جویی در مصرف افزودنی یا پیگمنت‌ها
- ایجاد شفافیت در محصولات رنگی
- صرفه‌جویی در هزینه پاکسازی و تمیزکاری
نحوه تولید مستربچ
آنها طی فرآیند بصورت غیر پیوسته یا پیوسته تولید می‌شوند. بسته به میزان تولید و اتوماسیون یکی از این دو روش برای تولید مورد استفاده قرار می‌گیرد. در فرآیند پیوسته، از طریق دستگاه اکسترودر مجهز به فیدرهای وزنی، در مقیاس بزرگ و با بالاترین میزان اتوماسیون تولید می شود، اما در فرآیند غیر پیوسته، این ماده در مقیاس کوچک و با استفاده از نیروی انسانی بیشتری تولید میشود.
در فرآیند تولید مستربچ چهار مرحله وجود دارد که شامل فرمولاسیون، خوراک دهی، اختلاط و الک نمودن است.
- فرمولاسیون: فرمولاسیون اولین مرحله در فرآیند تولید است که در آن رنگ و میزان افزودنی فرمول‌بندی میشود.
- خوراک‌دهی: در این مرحله میزان تغذیه اجزا، متناسب با خروجی دستگاه، تنظیم میشود.
- اختلاط: در این مرحله، که مهمترین مرحله تولید است، برای ذوب شدن مخلوط، اختلاط مذاب در دمای مخزن تنظیم میشود زیرا دمای نامناسب در فرایند برش گرانولو پخش پودر مشکلاتی ایجاد می‌کند.
- الک نمون: به‌منظور اطمینان از اندازه مناسب آنها از الک استفاده میشود تا با سایز مناسب و محکم تولید شوند و مصرف‌کننده در مرحله تولید با مشکل خوراک‌دهی مواجه نشود.
مستربچ خوب چه ویژگی‌هایی دارد؟
مستربچ خوب و باکیفیت ویژگی‌هایی دارد که در این بخش به آنها اشاره می‌کنیم:
– ثبات رنگ و خواص در دفعات مصرف
– مطابقت پایه پلیمری با کالای تولیدی
– مقاومت انتقال سطح بالا، درصد رطوبت، دمای ذوب، شکل ظاهری، شفافیت و مقاومت حرارتی مناسب
– منحصربفرد بودن رنگ و شید
– تسهیل فرآیند تولید محصول نهایی
– میزان مصرف کم
– غلظت یکنواخت
درصد مصرف در محصول نهایی به میزان و کیفیت افزودنی، ضخامت فیلم یا قطعه تولیدی و میزان غلظت یا پوشش‌دهی دلخواه بستگی دارد. میزان مصرف در محصول تولید شده ممکن است از یک تا بیش از50 درصد متغیر باشد. به طور مثال برای تولید محصولات ضد یو وی و پایدارکننده رنگ‌ها، یک درصد، برای رنگ کردن محصولات، یک تا 3 درصد و برای تولید انواع پرکننده‌های حریق بالای 50 درصد مورد استفاده قرار می‌گیرد.