این روزها پلیمرها تحول بسیاری در صنایع گوناگون ایجاد کرده‌اند و کاربردهای متفاوتی دارند. برای اینکه بتوان خواص فیزیکی و شیمیایی این پلیمرها را تغییر داد و آن‌ها را برای کاربردهای متفاوت استفاده نمود، ترکیبی به نام کامپاند مورد استفاده قرار می‌گیرد. کامپاندها باعث بهبود خواص پلیمرها می‌شوند و انواع متفاوتی دارند که هر کدام دارای خواص متعددی هستند. از کامپاندها در طیف وسیعی از محصولات پلاستیکی استفاده می‌شود؛ به‌همین دلیل در زندگی انسان‌ها نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند. در این مطلب، سعی داریم خواص کامپاند یا خواص گرانول را مورد بررسی قرار دهیم و با کاربردهای آن در صنایع آشنا شویم. با ما همراه باشید.
کامپاند چیست؟
کامپاندها یکی از پرمصرف‌ترین محصولات پلیمری هستند که در تولید محصولات پلاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در واقع، کامپاندها زمانی به وجود می‌آیند که دو یا چند ماده اولیه را با ترکیب و میزان مشخص با یکدیگر مخلوط کنیم. کامپاند متشکل از ترکیب پلیمرها با پودر است که برای تقویت ساختار پلیمری به پلیمر پایه اضافه می‌شود. از جمله مهم‌ترین افزودنی‌ها که باعث افزایش خواص کامپاند می‌شوند، می‌توان به‌موارد زیر اشاره کرد:
- فیلرها: از فیلرها یا به‌عبارتی پرکننده‌ها، برای تغییر خواص پلاستیک‌ها مانند کاهش هزینه‌ها و بهبود خواص پلیمرها استفاده می‌شود. این فیلرها می‌توانند به‌صورت جامد، گاز یا مایع باشند و از آن‌ها، برای اشغال فضا با ترکیبات ارزان به‌جای رزین‌های گران استفاده می‌شود. لذا با استفاده از فیلرها، تولیدکنندگان می‌توانند در هزینه‌های تولید و همچنین مواد اولیه صرفه‌جویی کنند.
- نرم‌کننده‌ها: یکی از بیشترین مواد افزودنی مورد استفاده در صنعت پلاستیک، نرم‌کننده‌ها یا همان روان‌کننده‌ها هستند که به‌صورت مایعات بی‌رنگ و غیر فرارند و باعث کاهش ویسکوزیته مذاب پلیمر شده و جریان و خاصیت ترموپلاستیکی پلیمر را افزایش می‌دهند. لذا از این افزودنی در مواردی که به نرمی و انعطاف‌پذیری بیشتری نیاز است، استفاده می‌شود. از جمله معروف‌ترین نرم‌کنند‌ها، می‌توان به فتالات‌ها اشاره کرد.
- رنگدانهها: این نوع از افزودنی‌ها برای اضافه کردن خواص کامپاند بسیار مهمند. آن‌ها ذرات آلی یا معدنی هستند که به پلیمر پایه اضافه می‌شوند. این رنگدانهها به پلاستیک‌ها رنگ خاصی می‌دهند و مزایای عملکردی برای آن‌ها فراهم می‌کند. رنگدانه‌های مختلفی در صنعت پلاستیک موجود است که از پرمصرف‌ترین آن‌ها در صنعت پلاستیک، می‌توان به دی‌اکسید تیتانیوم اشاره کرد.
- بازدارنده‌های شعله: از این نوع افزودنی‌ها برای مهار یا به تاخیر انداختن اشتعال در پلیمرها استفاده می‌شود. با افزودن این مواد شیمیایی، پلیمر از نظر حرارتی پایدارتر می‌شود. از رایج‌ترین مواد بازدارنده‌های شعله، می‌توان به فسفر، نیتروژن و هالوژن‌ها اشاره کرد.
- تثبیت‌کننده‌ها: از این افزودنی برای حفظ خواص فیزیکی و شیمیایی یک ماده و جلوگیری از تخریب استفاده می‌شود. با افزودن این مواد به پلیمر، محصولات به‌وجود آمده دارای مقاومت بالایی در برابر اشعه‌ماوراءبنفش، شرایط جوی و مواد شیمیایی هستند. لذا تثبیت‌کننده‌ها به افزایش عمر مفید مواد و جلوگیری از تخریب آن‌ها کمک می‌کنند.
بیشتر بخوانید: افزودنی صنایع پلیمری
کاربردهای کامپاند
با توجه به خواص کامپاند، از آن‌ها در طیف بسیار گسترده‌ای استفاده می‌شود و جزو پرمصرف‌ترین‌ها به شمار می‌آیند. کامپاندها دارای انواع متفاوتی هستند که در صنایع مختلف پلیمری، با توجه به نوع و کاربردشان در طیف‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به خواص گرانول، از جمله مهم‌ترین کاربردهای آن، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- صنعت کفش و پوشاک: این صنعت بیشترین استفاده از EVA را دارد و با توجه به خواص کامپاند در تولید محصولاتی نظیر کفش، زیره‌کفش، انواع دمپایی، لباس‌های ضد آب، لباس‌های ضد گلوله، بارانی و… به‌کار می‌رود.
- صنعت ساخت‌وساز: انواع کامپاندها کاربرد بسیاری در صنعت ساختمان‌سازی دارند. از جمله مهم‌ترین کاربرد آن‌ها، می‌توان به لولههای آب و فاضلاب، اتصالات، پروفیل‌های در و پنجره، سقف‌های کاذب، کف‌پوش‌ها و… اشاره کرد.
- صنعت خودروسازی: این صنعت برای تولید تجهیزات و قطعات خودرو به‌شدت به کامپاندها متکی است و در دو بخش داخلی و خارجی خودرو از کامپاندها استفاده می‌کند. در کاربردهایی نظیر صندلی، داشبورد، پانل‌درها، ضره‌گیرها، سیم‌های داخلی خودرو، پانل‌های بدنه و… از کامپاند استفاده می‌شود. با استفاده از خواص کامپاند، می‌توان بازده مصرف سوخت و وزن خودرو را کاهش داد؛ به‌دلیل اینکه این کامپاندها جایگزین مناسب، سبک و مقرون به‌صرفه‌ای نسبت به مواد دیگر هستند.
- صنعت پزشکی: کامپاندها از جمله مواد بسیار مهم و حیاتی در کاربردهای مرتبط با پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی هستند. از آن‌ها در ابزارهای جراحی، سیستم‌های تجویز دارو، اجزای دستگاه‌های‌پزشکی و بستهبندی محصولات‌دارویی استفاده می‌شود. علاوه‌بر این با خواصی مانند مقاومت شیمیایی، استریل‌پذیری و زیست‌سازگاری، کاربرد فراوانی در حیطه پزشکی دارند.
- صنعت بستهبندی: از کامپاندها برای ساخت فیلم‌ها، بطری‌ها، در بطری‌ها، ظروف یکبار مصرف و بستهبندی محصولات غذایی و دارویی، جهت ماندگاری طولانی‌تر و استحکام مکانیکی بهتر استفاده می‌شود.
- صنعت الکتریکی: خواصی نظیر مقاومت عالی در برابر شعله، مقاومت در برابر حرارت و مواد شیمیایی، عایق الکتریکی و قابلیت اطمینان، کامپاند را به‌گزینه‌ای مناسب برای استفاده در صنایع الکتریکی و الکترونیکی تبدیل کرده است. از آن در تولید سیم و کابل‌های عایق، بردهای مدار، محفظه تجهیزات الکترونیکی و کانکتورها استفاده می‌شود.
- کالاهای مصرفی: از دیگر کاربردهای کامپاندها می‌توان به کاربرد آن در ساخت تجهیزات مصرفی، لوازم‌خانگی، مبلمان، اسباب‌بازی و… اشاره کرد. کامپاندها به‌دلیل مقرون بهصرفه بودن و جذابیت بصری که به کالاها می‌بخشند، در طیف وسیعی استفاده می‌شوند.
خواص کامپاند
پس از تعریف کامپاند و آشنایی با کاربرد آن، حال می‌خواهیم خواص کامپاند را بررسی کنیم. همان‌طور که می‌دانید کامپاند خواص متعددی دارد و به‌همین دلیل صنایع بسیاری از انواع آن با توجه به کاربردشان در تولید محصولات خود استفاده می‌کنند. مهم‌ترین خواص کامپاند، شامل موارد زیر است:
- بهبود مقاومت در برابر سایش
- مقاومت بالا در برابر ضربه
- ضریب انبساط حرارتی پایین
- استحکام بالا
- ثبات ابعادی خوب
- عایق الکتریکی
- افزایش دمای کرنش حرارتی
- ضد شعله UL94 V0, V1, V2
- جذب رطوبت کم
- شفافیت عالی
- دوام و پایداری بالا
- انعطاف‌پذیری
- وزن سبک
- مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی
- مقاومت بالا در برابر اشعه ماوراءبنفش
تولید و فرآوری گرانول
گرانول شکل خاصی از پلیمر است که به‌صورت دانه‌ای در پتروشیمی‌ها به‌دست می‌آید. با آگاهی به خواص گرانول، سه روش برای تولید گرانول وجود دارد:
گرانول رشته‌ای
اولین مرحله این روش، ذوب‌کردن پلاستیک است. پس از آن، پلاستیک ذوب شده در دستگاه اکسترودر قرار گرفته و پس از عبور از صافی، به‌شکل رشته‌هایی مذاب در آمده و در مرحله بعد، از یک استخر آب عبور داده می‌شود. سپس به داخل یک دستگاه آسیاب کوچک ریخته شده، پس از تکه تکه شدن خشک می‌شود و به مرحله بستهبندی می‌رسد.
گرانول خشک
در این روش، پس از اینکه پلاستیک‌ها خرد شدند، عمل ذوب کردن صورت می‌گیرد و در اکسترودر از صافی با سوراخ‌های ریز عبور داده می‌شود و به‌همان شکل مواد مذابی که هستند، با تیغه برش داده می‌شود. مواد با عبور از لوله‌ی سرد خشک شده و با ورود به دستگاه مکنده، به مخزن بزرگ‌تری وارد می‌شود که در آنجا دچار افت فشار شده و گرانول‌هایی که وزن بیشتری دارند، به پایین مخزن کشیده می‌شوند و هوا از بالای آن خارج می‌شود.
واتر رینگی
این روش مشابه روش تولید رشته‌ای است؛ با این تفاوت که رشته‌های تولید شده پیش از اینکه سرد شوند، به زیر آب هدایت شده و همان‌جا برش داده می‌شوند و به گرانول تبدیل می‌گردند.
بیشتر بخوانید: گرانول چیست؟
گونه‌های مختلف کامپاند
کامپاند پلی اتیلن (PE)
این کامپاند از پلیمریزاسیون اتیلن به‌وجود آمده، دارای خواصی مانند مقاومت بالا در برابر نور مستقیم خورشید و ضربه‌های مکانیکی مختلف است و کیفیت ایده آلی دارد. کامپاند پلی‌اتیلن، از قیمت بسیار مناسبی برخوردار است. از این نوع کامپاندها، با توجه به خواص کامپاند در ساخت انواع لوله‌ها در صنایع استفاده می‌شود.
کامپاند پلی پروپیلن (PP)
این کامپاند دارای ویژگی‌هایی مانند چگالی کم، مقاومت در برابر خوردگی مناسب و غیره است. این ترکیب در کاربری‌های مختلفی، مانند بستهبندی محصولات مصرفی، لوله و اتصالات، قطعات خودرو و نساجی استفاده می‌شود.
کامپاند پلی کربنات (PC)
از این نوع کامپاند برای کاربردهایی که نیاز به استحکام و مقاومت بالا در برابر حرارت و حملات شیمیایی دارند، استفاده می‌شود؛ برای مثال صنایعی نظیر خودروسازی، لوازم الکتریکی و الکترونیکی.
کامپاند پلی استایرن (PS)
این نوع از کامپاند از یک رزین مصنوعی سخت، سفت و شفاف ساخته شده و به‌دلیل ویژگی‌هایی نظیر شفافیت و براقیت، در ساخت انواع محصولات پلاستیکی، بستهبندی محصولات غذایی، محصولات بهداشتی و دارویی، ظروف یکبار مصرف، صنایع خودروسازی، اسباب بازی و… استفاده می‌شود.
کامپاند EVA
کامپاند EVA، کوپلیمر متشکل از اتیلن و وینیل استات است و به‌دلیل خواص بسیارش در کاربردهای زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از جمله کاربردهای آن، می‌توان به تولید کفش و دمپایی، پوشاک، تجهیزات‌ورزشی، اسباب‌بازی و … اشاره کرد.
کامپاند PVC
کامپاند PVC یک ماده ترموپلاستیک با مقاومت بالا است که معمولاً به صورت گرانول تولید می‌شود. گرانول PVC به‌دلیل خواصی مانند دوام و استحکام بالا، انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر اشعه ماوراءبنفش و غیره، در صنایع مختلف مانند کفش، لوله و اتصالات، تجهیزات پزشکی و عایق سیم و کابل و خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
استفاده صنعتی از گرانول
امروزه استفاده صنعتی از گرانول به‌طرز چشمگیری افزایش یافته است. همان‌طور که اشاره کردیم با توجه به خواص گرانول، صنایع بسیاری از آن برای تولید محصولات بهره می‌برند. از جمله مهم‌ترین استفاده صنعتی از گرانول، می‌توان به‌موارد زیر اشاره کرد:
- تولید قطعات داخلی خودروها، نظیر داشبورد، صندلی، تزئینات داخلی و …
- تولید لوله و اتصالات، مانند انواع لولههای آب، گاز، فاضلاب
- تولید محصولات پلاستیکی، مانند اسباب‌بازی‌ها، سبد و جعبه‌‌های پلاستیکی، وسایل خانگی، لوازم تحریر و ظروف یکبار مصرف
- استفاده در صنعت بستهبندی، مانند بستهبندی محصولات غذایی و دارویی
- ساخت تجهیزات کشاورزی، مانند شیلنگ، لولههای آبیاری و همچنین بستهبندی محصولات کشاورزی
- صنایع کفش و پوشاک، نظیر کفش و دمپایی و لباس ورزشی
- صنایع الکتریکی، مانند تولید سیم و کابل
مزایا و معایب گرانول
با نگرش به خواص گرانول، آن‌ها نیز دارای مزایا و معایب متعددی هستند:
مزایا
- امکان افزایش ویژگی‌های مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و شیمیایی وجود دارد.
- سفارشی‌سازی و تطبیق‌پذیری
- کاهش ضایعات
- بهداشتی بودن کامپاندها
- غیر سمّی بودن
- استفاده از مواد اولیه یکنواخت به‌هنگام تولید
- مقرون به‌صرفه‌بودن آن‌ها
- رقابتی بودن قیمت آن‌ها در بازارهای داخلی و خارجی
معایب
- سازگاری مواد: سازگاری مواد از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. اگر مواد افزودنی به‌خوبی با هم ترکیب نشوند و از لحاظ خواص شیمیایی با یکدیگر سازگار نباشند، باعث کاهش خواص کامپاند می‌شوند.
- مشکلات پردازش: در فرایند تولید کامپاندها ممکن است به تجهیزات و تخصص خاصی نیاز باشد که همین مسئله می‌تواند پر هزینه و زمان‌بر باشد و در کیفیت محصول تاثیرگذار شود.
- نگرانی‌های زیست‌محیطی: کامپاندها می‌توانند باعث به‌وجود آمدن مواد زاید شوند که دفع آن‌ها دشوار است. این مواد زاید در صورتی که به‌درستی رسیدگی نشوند، می‌توانند خطرات زیست محیطی را به همراه داشته باشند.
کامپاندها به‌دلیل مزایایی که دارند، در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. از مهم‌ترین خواص کامپاند، می‌توان به قابلیت سفارشی‌سازی و هزینه کم آن اشاره کرد که آن را به گزینه‌ا‌ی مناسب و ایده‌آل در بخش‌های مختلف تبدیل کرده است.
مهم‌ترین نکته در خرید گرانول، کیفیت و قیمت مناسب آن است. Karachemicals یکی از بهترین تولیدکنندگان در زمینه کامپاند EVA و کامپاند PVC است که محصولات خود را با مواد اولیه باکیفیت و مناسب‌ترین قیمت به مشتریان خود عرضه می‌کند. برای خرید کامپاند مناسب برای محصول مورد نظرتان، می‌توانید از طریق وب‌سایت این مجموعه با کارشناسان ارتباط برقرار کنید.
به‌دلیل اینکه در بعضی از تجهیزات مانند تزریق پلاستیک و اکسترودرها نمی‌توان از مستربچ استفاده کرد، از کامپاندها برای بهبود خواص نهایی محصول استفاده می‌شود. این کامپاندها به مواد اولیه پلیمری افزوده می‌شوند و علاوه‌بر بهبود خواص مواد پلیمری، نسبت به مستربچ مقرون بهصرفه و بهداشتی‌تر هستند.
یکی از مهم‌ترین عوامل تاثیرگذار بر قیمت گرانول، مواد اولیه است. از دیگر عوامل تاثیرگذار، می‌توان به کیفیت دستگاه گرانول‌ساز، کنترل خط تولید گرانول، افزودنی‌های گرانول و رنگ آن اشاره کرد.
