فرآیند تولید مستربچ ها چگونه است؟

مستربچ (MB) یک افزودنی جامد برای پلاستیک است که برای رنگ آمیزی پلاستیک ها (مستربچ رنگی) یا دادن خواص دیگر به پلاستیک ها (مستربچ افزودنی) استفاده می شود. یک شکل دوز مایع را رنگ مایع می نامند. مستربچ مخلوط غلیظی از رنگدانه ها و/یا مواد افزودنی است که در طی یک فرآیند حرارتی در یک رزین حامل محصور شده و سپس سرد شده و به شکل دانه ای بریده می شود. مستربچ به پردازنده این امکان را می دهد که در طی فرآیند پلاستیک، پلیمر خام را به صورت اقتصادی رنگ آمیزی کند. در این مقاله از سایت چاپم کن به بررسی همه چیز درمورد فرایند تولید مستربچ می پردازیم. با ما همراه باشید.

فرایند تولید مستربچ که امروزه صنایع امروزی به پلاستیک نیاز دارند که طیف وسیعی از کیفیت های سفارشی را شامل می شود. به همین دلیل است که یک تولید کننده مستربچ با کیفیت بالا و قابل اعتماد در صنعت پلاستیک جزء لاینفک است. مستربج به محصولی گفته می‌شود در آن پیگمنت و رزین پایه به همراه افزودنی‌های دیگر ادغام میشوند. از آنجایی که مستربچ ها قبلاً ترکیبات از قبل مخلوط شده هستند، استفاده از آنها مشکلات مربوط به تجمع مواد افزودنی یا رنگ یا پراکندگی ناکافی را کاهش می دهد. غلظت ماده افزودنی در مستربچ بسیار بیشتر از پلیمر نهایی است، اما افزودنی در حال حاضر به درستی در رزین میزبان پراکنده شده است. به نحوی استفاده از آنها شبیه به استفاده از فروآلیاژها برای افزودن عناصر آلیاژی به فولادها است.

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 پلی پروپیلن گرافت شده به کمک مالئیک انیدرید ، پلی اتیلن گرافت شده با مالئیک انیدرید و ABS گرافت شده با مالئیک انیدرید استفاده می‌شود.

یک تعریف کلی از فرآیند تولید

مستربچ ها از مخلوط هایی ساخته می شوند که شامل افزودنی ها و رنگدانه های خاصی هستند. تولیدکنندگان پلاستیک از مستربچ برای افزایش کیفیت برخی از پلیمرهای خام یا رنگ آمیزی آنها به رنگ دلخواه خود استفاده می کنند. توصیف فرآیند تولید مستربچ نسبتاً آسان است. برای ایجاد مستربچ ، تولید کننده مستربچ مواد خاصی را انتخاب می کند و آنها را در دمای بسیار بالا در رزین حامل گرم می کند – و سپس اجازه می دهد تا نتیجه خنک شود. پس از سرد شدن مستربچ ، تولیدکننده مستربچ آن را به صورت پلت خرد کرده و برای تحویل بسته بندی می کند . پس از دریافت مستربچ توسط تولیدکننده پلاستیک ، آن را به پلیمر خام اضافه می کند ، به عنوان بخشی از فرآیندی که در نهایت محصول نهایی و قابل فروش را ایجاد می کند.

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:

• فرآیند ذوب را بهبود می‌بخشند
• ایجاد شفافیت در محصولات رنگی
• موجب ثبات بیشتر خواص یا رنگ می‌شوند
• صرفه‌جویی در هزینه پاکسازی و تمیزکاری
• صرفه‌جویی در مصرف افزودنی یا پیگمنت‌ها
• بهبود مشکلات تغییر غلظت مواد افزودنی و یکنواختی رنگ یا خواص
• ذخیره‌سازی، جابجایی و کاربری آن‌ها به دلیل گرانولی بودن بسیار آسان است
• 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

انواع مستربچ : 

مستربچ سفید: مستربچ سفید Debao از رزین پلی اتیلن و دی اکسید تیتانیوم روتیل با کیفیت بالا (TiO2) ساخته شده است. از آنجایی که TiO2 با بازتاب نور، کدورت را فراهم می کند، با پلی اتیلن مخلوط می شود تا به ذرات تبدیل شود، سپس به تولید پلاستیک اضافه می شود که باعث می شود جسم مات و سفید به نظر برسد. Debao مگابایت سفید از 30٪ تا 70٪ درجه Tio2 را ارائه می دهد.

مستربچ مشکی : Debao مستربچ‌های مشکی را با غلظت بالایی از کربن سیاه ارائه می‌کند، که معمولاً 15 تا 50 در یک رزین گرمانرم پراکنده می‌شود که به عنوان یک حامل یا چسبنده عمل می‌کند.

مستربچ رنگی : Debao مستربچ رنگی با کیفیت بالا و کنسانتره رنگ سفارشی را برای صنایع مختلف ارائه می دهد.

تابع مستربچ: برای افزایش عملکرد پلاستیک، برخی از مواد افزودنی مانند عامل لغزش، مستربچ آنتی استاتیک، مستربچ ضد بلوک، مستربچ UV، مستربچ خشک کننده و غیره مورد نیاز است.

به‌طورکلی مراحل تولید این ماده شامل موارد زیر هستند:

• فرمولاسیون: اولین مرحله تولید، فرمولاسیون است، فرمول‌بندی به معنای تعیین فرمول دقیقی برای ترکیبات مورد نیاز است، در این مرحله توزین دقیق تمام اجزاء مشخص می‌شوند.
• خوراک‌دهی : در این مرحله باید میزان تغذیه با خروجی دستگاه مشخص شود. در این مرحله خوراک اصلی دستگاه که شامل پیگمنت و رزین پایه هستند اضافه می‌شوند.
• اختلاط : در این مرحله پلیمر پایه و رنگ‌دانه را مخلوط می‌کنند و در دمای مناسبی ذوب می‌کنند تا بتواند تبدیل به گرانول و.. شود. برای این کار از دستگاه‌هایی مانند مخلوط‌کن‌های داخلی مداوم، ماشین‌های تک مارپیچ و یا اکسترودر دو مارپیچ استفاده می‌شود. برای اختلاط، مواد اولیه داخل اکسترودر ریخته می‌شوند و پس طی مراحل زیر از بخش اکستروژن به شکل گرانول خارج می‌شوند.

تکنیک‌های اختلاط مواد اولیه

برای انجام این کار دو روش کلی وجود دارد.

1- روش پیش اختلاط : در این روش مواد فرمولاسیون تولید مستربچ با استفاده از مخلوط‌کن با سرعت بالا باهم مخلوط می‌شوند. این کار به دو روش سرد و گرم صورت می‌پذیرد. در روش اختلاط سرد، تنها مخلوطی از مواد اولیه تشکیل می‌شود اما در روش گرم، مواد اولیه در ابتدا ذوب می‌شود و سپس ترکیب می‌شوند، در این روش پراکندگی مواد اولیه و میزان مخلوط شدن آنها باهم بهتر از روش سرد است. پس از مخلوط شدن مواد، به بخش اکسترودر فرستاده می‌شوند و برهم کنش و پراکنش رنگ‌دانه ها داخل پلیمر مذاب انجام می‌شود و نهایتاً مواد مذاب به شکل گرانول و دانه‌های کوچک برش داده می‌شوند و پس از عبور از استخر آب سرد بسته بندی می‌شوند، سرعت این روش و خروجی آن بسیار بالا است.

2- روش تسهیم خوراک : در این روش برخلاف روش قبل که تمام مواد در ابتدا باهم مخلوط می‌شدند و سپس ذوب می‌شدند، فرایندهای تولید و اختلاط مواد اولیه جداگانه انجام می‌شود.
یعنی ابتدا پلیمر پایه به صورت جداگانه وارد مخزن می‌شود و پس از وزن کشی، به اندازه‌ای که در فرمولاسیون تعیین شده است ذوب می‌شود، سپس وارد دستگاه اکسترودر شده و ذوب می‌شود.

همچنین پودر پیگمنت یا رنگدانه و عامل سازگار کننده با استفاده از یک دستگاه مخلوط کن با سرعت بالا باهم مخلوط می‌شوند و پس از وزن کشی به اندازه‌ای که در فرمولاسیون تعیین شده است به مواد مذاب پیلمری در داخل اکسترودر افزوده می‌شوند. این تکنیک برخلاف تکنیک قبلی سرعت پایین‌تری دارد اما کیفیت مستربچ های تولید شده در این روش بسیار بالاتر است، به این دلیل که عامل سازگار کننده و رنگ‌دانه در اثر حرارت زیاد اثر خود را از دست می‌دهند، اما در این روش به این جهت که رنگدانه پس از ذوب شدن افزوده می‌شود، رنگ دهی بسیار بالاتری دارد. از روش تسهیم خوراک بیشتر برای تولید مستربچهای کربن بلک و تیتانیوم دی اکسید استفاده می‌شود.

3- الک کردن: برای اینکه اندازه مستربچهای تولید شده یکسان باشد و دانه‌های زیرتر یا درشت‌تر از حد معمول در آنها وجود نداشته باشد، در مرحله آخر تولید به الک کردن دانه‌ها میپرازند، اهمیت این کار در زمان ساخت محصولات پلاستیکی توسط مصرف کننده نهایی در هنگام تزریق پلاستیک مشخص می‌شود.

 مستربچ خوب چه ویژگی‌هایی دارد؟

ماده خوب و باکیفیت ویژگی‌هایی دارد که در این بخش به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• - غلظت یکنواخت
• - میزان مصرف کم
• - منحصربفرد بودن رنگ و شید
• - تسهیل فرآیند تولید محصول نهایی
• - مطابقت پایه پلیمری با کالای تولیدی
• - ثبات رنگ و خواص در دفعات مصرف
• - مقاومت انتقال سطح بالا، درصد رطوبت، دمای ذوب، شکل ظاهری، شفافیت و مقاومت حرارتی مناسب

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 کندکننده‌های حریق بالای 50 درصد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سئوالات متداول

مستربچ چیست؟
این یک افزودنی جامد است که برای رنگ کردن یا دادن خواص دیگر مانند بافت به پلاستیک در طول فرآیند تولید استفاده می شود. اولی مستربچ رنگ نامیده می شود در حالی که دومی به عنوان مستربچ افزودنی شناخته می شود. بسته به کاربرد، مستربچ ها می توانند در اشکال مختلفی از جمله مایعات، گرانول ها، مینی دانه ها و پودرها عرضه شوند.

مستربچ های رنگی چگونه تولید می شوند؟

فرآیند تولید مستربچ های رنگی بسته به کاربردها و نیازهای مشتری می تواند به شدت تغییر کند. به طور کلی، تولید مستربچ های رنگی به دنبال فرآیند (1) شناسایی و توزین رنگدانه ها و مواد افزودنی، (2) مخلوط کردن این رنگدانه ها و افزودنی ها در یک رزین حامل یا پلیمر با عملیات حرارتی و معمولاً اکسترود کردن دو پیچ و (3) خنک سازی است. و تبدیل مخلوط غلیظ به گرانول، پودر و سایر وسایل نقلیه مستربچ رنگی.

مستربچ چگونه به پلاستیک اضافه می شود؟

مستربچ ها به پلیمر یا مواد خام اضافه می شوند یا به مواد اولیه تبدیل می شوند و معمولاً در یک سطل یا لیوان که به داخل دستگاه قالب گیری یا اکسترودینگ که در آن محصول نهایی پلاستیکی ساخته می شود، از فرآیند اختلاط می گذرد. مستربچ های افزودنی و رنگ آمریچم برای صنعت و کاربرد خاص سفارشی شده اند تا اطمینان حاصل شود که این فرآیند تولید به آرامی پیش می رود و محصولی با کیفیت بالا و بدون عیب یا نقص تولید می کند.