امروزه گرانولهای پلاستیکی نقش مهمی در تأمین نیازهای صنعت تولید پلاستیک دارند. گرانولها ماده اولیه تولید محصولات پلاستیکی هستند که بهدلیل ساخت آسان و هزینه مقرون بهصرفه، از آنها در تولید بسیاری از محصولات استفاده میشود. گرانولهای پلاستیکی که در زمینه صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند، با توجه به مادهای که دارند، به انواع متفاوتی تقسیم میشوند. انواع گرانولهای پلاستیکی در بسیاری از زمینهها، از صنعت پزشکی گرفته تا صنعت اسباببازی کاربرد فراوانی دارند. از رایجترین انواع گرانولهای مورد استفاده در صنایع مختلف، میتوان به پلیاتیلن، پلیپروپیلن، PVC، پلیکربنات، پلیاستایرن و EVA اشاره کرد که هر یک دارای خواص منحصر بهفردی هستند و بسته بهنوع و کاربردشان در صنایع گوناگونی مورد استفاده قرار میگیرند. در این مقاله قصد داریم با انواع گرانول آشنا شویم و به بررسی انواع کامپاند و نحوه تولید آن بپردازیم. برای اطلاعات بیشتر در ارتباط با گرانولها، ما را تا انتهای این مطلب همراهی کنید.
گرانول چیست؟
گرانولهای پلاستیکی، مواد اولیه برای ساخت انواع پلاستیکها هستند که ظاهری بهشکل دانههای ریز مانند ساچمه دارند و بهعنوان یک نوع پلیمر ترموپلاستیک شناخته میشوند. این گرانولهای ریز و کوچک، معمولاً از پلیمرها تولید میشوند. در واقع گرانولها شکلی از پلیمر هستند که از حالت پودری بهصورت دانهای در آمدهاند که میتوان اندازه، ترکیب و شکل گرانولها را با توجه به خواص مورد نظر محصول نهایی تغییر داد.
گرانولها را میتوان هم با مواد اولیه نو و هم با مواد بازیافتی تولید کرد. تولیدکنندگان بسیاری بهدلیل اینکه با پخششدن این پودرها در فضا، مشکلاتی از قبیل آلودگی محیط کارگاه، مشکلات تنفسی و هدر رفت مواد اولیه وجود دارد، ترجیح میدهند که از گرانولها به جای پودر استفاده کنند.
البته ناگفته نماند که دستگاههای شکلدهی به پلیمرها بهگونهای طراحی و تولید شدهاند که بهتر است مواد اولیه که درون آن قرار میگیرد، بهشکل گرانول باشد. خواص انوع گرانول با توجه بهنوع و ویژگیهایی که دارد، متفاوت است و از آنها بهدلیل خواص و کاربرد بیشماری که دارند، در تولید محصولات پلاستیکی بسیاری استفاده میشود.
انواع گرانول
گرانولها انواع متفاوتی دارند که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. از رایجترین گرانولهای مصرفی در صنایع، میتوان به گرانولهای زیر اشاره کرد:
گرانول پلیاتیلن
با توجه به انواع گرانول، یکی از محبوبترین نوع از گرانولها، گرانول پلیاتیلن (PE) است. این نوع از گرانول با پلیمریزاسیون اضافی یا رادیکال تولید میشود، که یک رزین مصنوعی سبک و همهکاره است. تا کنون انواع بسیاری از پلیاتیلن شناخته شده که اکثر آنها دارای فرمول شیمیایی C2H4)n) هستند. پلیاتیلن معمولاً مخلوطی از پلیمرهای مشابه اتیلن با مقادیر مختلف n است که بسته به چگالی و انشعاب آن، عملکرد بسیار متفاوتی با یکدیگر دارند. انواع پلیاتیلنها بهصورت زیر طبقهبندی میشوند:
- پلیاتیلن کم چگالی (LDPE): از این نوع برای تولید انواع قطعات پلاستیکی، ظروف یکبارمصرف، انواع لولههای پلیاتیلن، انواع فیلمهای بستهبندی، کیسههای زباله، الیاف، ورقهای پلیاتین و… استفاده میشود.
- پلیاتیلن با چگالی کم خطی (LLDPE): از این نوع پلیاتیلن برای تولید قطعات پلاستیکی، کابلهای برق، انواع پوششها، فیلمهای محافظ، اسباببازی و… استفاده میشود.
- پلیاتیلن با چگالی متوسط (MDPE): در تولید قطعات پلاستیکی، کیسههای نسوز، ظروفپلاستیکی، لولههای آب و گاز، لولههای فاضلاب، قطعات خودرو و… کاربرد فراوانی دارد.
- پلیاتیلن با چگالی بالا (HDPE): این نوع از پلیاتیلن در تولید پوششهای ضدگلوله، قطعات داخلی و خارجی خودرو، لباسهای مخصوص و محافظ و… استفاده میشود.
- پلیاتیلن با وزن مولکولی فوقالعاده بالا (UHMWPE): در تولید محصولاتی نظیر زره شخصی، تجهیزات ورزشی، قطعات خودرو و دیگر قطعات کاربرد دارد.
نکته حائز اهمیت در ارتباط با پلیاتیلن این است که خواص پلی اتیلن بهشدت بهنوع آن بستگی دارد و هر یک برای کاربریهای خاصی مناسبند و در طیف وسیعی از کاربردها استفاده میشوند. از جمله کاربردهای آن، میتوان به تولید انواع ظروف پلاستیکی، بطریها، اسباببازیهای پلاستیکی، انواع کیسهها و… اشاره کرد.
گرانول پلیپروپیلن
پلیپروپیلن که به اختصار PP نامیده میشود، یک ماده ترموپلاستیک همهکاره است که بهصورت جامد، بیرنگ، بدون بو، غیرسمّی و نیمه شفاف است. فرمول شیمیایی این ماده C3H6)n) و چگالی آن بین ۰٫۸۹ تا ۰٫۹۱ g/cm3 است.
گرانولهای پلیپروپیلن، ذرات کوچک و جامد ساخته شده از پلیپروپیلن هستند که یک رزین مصنوعی ترموپلاستیک با خواص عالی و منحصر بهفرد میباشند. از جمله خواص آن، میتوان به مقاومت شیمیایی بالا، مقاومت در برابر حرارت، عایق الکتریکی، خواص مکانیکی با مقاومت بالا و… اشاره کرد که بهطور گسترده در صنایع مختلف، برای تولید طیف وسیعی از محصولات مورد استفاده قرار میگیرد.
گرانولهای پلیپروپیلن در تولید محصولاتی نظیر فیلمهای بستهبندی، بستهبندی محصولات غذایی، ظروف یکبار مصرف، قطعات خودرو، اسباببازی، لولههای آب و… کاربرد دارد. بهطور کلی انواع گرانول پلیپروپیلن، به دو صورت در بازار عرضه میشوند:
- هموپلیمر پلیپروپیلن: هموپلیمر پلیپروپیلن، پرکاربردترین گرید همه منظوره است که از مونومر پروپیلن بهشکل جامد نیمهکریستالی تشکیل شده، از استحکام خوبی برخوردار است و بسیار سفتتر و قویتر از کوپلیمر است. این ماده، مقاومت شیمیایی، جوشپذیری و پردازشپذیری خوبی دارد؛ مقاومت بالایی در برابر ضربه و خوردگی دارد که برای سازههای مقاوم در برابر خوردگی مناسب است و برای بستهبندی محصولات غذایی گزینه مورد قبولی است. از جمله کاربردهای اصلی آن، بستهبندی، قطعات خودرو، صنعت الکتریکی، مراقبتهای بهداشتی و … است.
- کوپلیمر پلیپروپیلن: کوپلیمرهای پلیپروپیلن از پلیمریزاسیون پروپن و اتان تشکیل میشوند. که معمولاْ به دو صورت کوپلیمرهای تصادفی و کوپلیمرهای بلوکی مورد استفاده قرار میگیرند. این نوع از خانوادههای پلیپروپیلن نسبت به هموپلیمر نرمتر هستند و قدرت ضربه بهتری دارند. در نتیجه از دوام بالاتر و سختی بیشتری از هموپلیمرها برخوردار هستند. از دیگر ویژگیهای این گروه، میتوان به چقرمگی در دمای پایین، مقاومت بالا در برابر ضربه و ترک و پردازشپذیری بالا اشاره کرد. کاربردهای کوپلیمر با هموپلیمر یکسان است، ولی کوپلیمر برای بستهبندی محصولات غذایی ترجیح داده نمیشود.
گرانول پلیوینیلکلراید (PVC)
در میان انواع گرانول، این دسته از گرانولها، سومین پلاستیک پرمصرف در جهان محسوب میشوند که بهدلیل خواص متعددی، نظیر قیمت پایین، دوام و مقاومت بالا، مقاومت عالی در برابر ضربه، سایش و خوردگی، ضدآب بودن و… در بسیاری از صنایع مختلف استفاده میشوند. گرانولهای PVC یا پلی وینیلکلراید، گلولههای کوچک ساخته شده از PVC هستند که بهدو صورت نرم و سخت تولید میشوند که هریک با توجه به نوع و خواصی که دارند، در صنایع گوناگون استفاده میشوند:
- گرانول PVC نرم (Flexible PVC): این نوع از گرانولها با اضافه کردن برخی از افزودنیها که برای بهبود خواص آنها ضروری است، تولید میشوند. در این نوع از گرانولها از نرمکنندههایی مانند فتالاتها استفاده میشود تا خاصیت انعطافپذیری آنها را افزایش دهد. از کامپاندهای PVC نرم برای کاربردهایی نظیر تولید کفش، پوشاک، فوم و تجهیزاتورزشی، سیم و کابل، شیلنگ، تجهیزات پزشکی و… استفاده میشوند.
- گرانول PVC سخت (Rigid PVC): در این نوع از گرانولها از هیچ نرمکنندهای استفاده نمیشود و از برخی افزودنیهای دیگر مانند تثبیتکنندهها یا بازدارندههای شعله و…، برای بهبود بخشیدن به برخی از خواص آن استفاده میشود. در کاربردهایی که به سفتی و استحکام بیشتری نیاز دارند، مانند لولههای آب و فاضلاب، اتصالات، پروفیلهای درب و پنجره، قطعات خودرو و… از این گرانول استفاده میشود.
گرانولهای پلیکربنات
یکی از پرکاربردترین ترموپلاستیکهای مهندسی، گرانولهای پلیکربنات (PC) هستند که با توجه به خواصی نظیر چقرمگی عالی، پایداری حرارتی و پایداری ابعادی بسیار خوب، شفافیت و… در صنایع بسیاری مورد استفاده قرار میگیرند.
این نوع از گرانولها از سفتی، سختی و شفافیت عالی برخوردار هستند؛ اما محدودیتهایی نظیر مقاومت محدود در برابر مواد شیمیایی و خراش دارند و اگر طولانی مدت در معرض نور خورشید قرار بگیرند، دچار زردی میشوند؛ ولی با افزودن برخی از مواد افزودنی مناسب، میتوان خواص آن را بهبود بخشید یا از از طریق یک فرآیند اکستروژن همزمان، بر این محدودیتها غلبه کرد.
از جمله کاربردهای گرانول پلیکربنات، میتوان به تولید قطعات خودرو، دیسکهای فشرده قطعات، الکتریکی، بطریهای غذای کودک، کلاه ایمنی و… اشاره کرد.
گرانول پلی استایرن
پلیاستایرن (PS) ششمین پلاستیک پرمصرف در جهان است که یک پلیمر وینیل است؛ ساختاری بهشکل یک زنجیره هیدروکربنی طولانی دارد که یک گروه فنیل به هر اتم کربن دیگر متصل است. پلیاستایرن با پلیمریزاسیون وینیل رادیکال آزاد از مونومر استایرن تشکیل میشود که یک ترموپلاستیک سخت و جامد در دمای اتاق است که با حرارت دادن بهراحتی نرم شده و قالب میگیرد.
پلیاستایرن دارای انواع متفاوتی، شامل پلیاستایرن منبسط شده (EPS)، پلی استایرن با ضربه بالا (HIPS)، پلی استایرن استاندارد است که هر یک دارای خواص مکانیکی متفاوتی هستند. پلیاستایرن بهطور کلی از ویژگیهایی نظیر دوام و سبکی و همچنین خاصیت عایق کاری، شفافیت بالا و … برخوردار است.
از جمله کاربردهای اصلی آن، میتوان به بستهبندی محصولات غذایی، لوازم خانگی، لوازم الکتریکی، بستهبندی محصولات پزشکی، وسایل الکترونیکی و … اشاره کرد.
گرانول اتیلن وینیل استات (EVA)
با توجه به کاربرد انواع گرانول، کاربرد گرانول EVA بسیار فراوان است و در صنایع بسیاری از کامپاندهای EVA استفاده میشود. گرانول EVA یا اتیلن وینیلاستات، پلاستیک تولید شده از ترکیب اتیلن و وینیلاستات است. از این پلیمر الاستومری میتوان برای ساخت محصولاتی استفاده کرد که از نظر نرمی و انعطافپذیری مانند لاستیک هستند. این نوع از گرانولها بهدلیل خواص عالی، مانند عایق حرارتی، ضربهپذیری بالا، مقاومت بسیار بالا در برابر مواد شیمیایی و نور خورشید، ضدآببودن، غیرسمیبودن و… در صنایع گوناگونی از جمله صنعت کفش و پوشاک، صنعت خودرو، صنعت ساختمانسازی، صنعت سرگرمی و تجهیزات ورزشی، صنعت الکتریکی، تولید چسب، شیلنگ و… کاربرد فراوانی دارد.
بیشتر بخوانید: خواص کامپاند
انواع گرانول چگونه تولید میشود؟
گرانولهای پلاستیکی بهشکل گلوله یا ساچمههای کوچکی هستند که در داخل دستگاههای مختلف قالبگیری ریخته میشوند و سپس بهشکل دلخواه درآمده و به انواع مختلف قطعات تبدیل میشوند.
سیستمهای شکلدهی به پلاستیک، بدینصورت طراحی شدند که مواد اولیه آنها بهجای پودر بهتر است بهشکل گرانول باشد. از این رو مواد اولیه، ابتدا بهصورت گرانول در میآیند و سپس در اختیار تولیدکنندگان قرار میگیرند.
انواع گرانولها به دو روش مواد نو یا مواد بازیافتی تولید میشوند. متداولترین روش برای تولید گرانول، اکستروژن است. در این فرایند، ابتدا ماده اولیه (پلیمر) بهصورت گرانول، وارد قیف اکسترودر میشود و از طریق گلوگاه تغذیه، روی یک پیچ دوار میریزد و در یک بشکه فشرده میشود. همانطور که پلاستیک از طریق بشکه منتقل میشود، کانال یا رزوه پیچ کاهش مییابد و در نتیجه، پلاستیک فشرده میشود. در انتهای بشکه، پلیمر ذوب شده از طریق قالبی عبور میکند و به محصول پلیمری پیوسته تبدیل میشود. قالب به محصول نهایی، مشخصات و شکل دلخواه را میدهد.
مرحله بعدی خنکسازی و برش است که در این مرحله، مواد مذاب با خروج از قالب، وارد حمام آب میشوند تا در آنجا جامد و خنک شوند. پس از سرد شدن با عبور از دستگاه پلتساز، رشتهها بهصورت گلوله یا ساچمههای استوانهای با اندازههای خاصی برش داده میشوند.
پس از این مرحله، نوبت به بستهبندی و نگهداری گرانولها میرسد که گرانولهای تولید شده در کیسههایی با وزنهای متفاوتی بستهبندیمیشوند. سپس در محیطی کنترل شده نگهداری میشوند تا کیفیت آنها حفظ شود و از تخریب آنها جلوگیری شود.
انواع خط تولید کامپاندها
روشهای متفاوتی برای تولید انواع کامپاند وجود دارد. متداولترین روشهای خط تولید کامپاندها یا گرانولها، شامل موارد زیر است:
- خط تولید گرانول به روش رشتهای: در تولید گرانول یا کامپاند به این روش، از دستگاهها و ماشینآلات سادهتری استفاده میشود. در این روش، ابتدا پلاستیکها ذوبشده و درون دستگاه اکسترودر قرار داده میشوند و از طریق دستگاه رشتهساز با عبور از صافیهای فلزی بهصورت رشتههای نازک از پلاستیک ذوب شده در میآیند.
سپس از یک استخر آب عبور داده میشوند و به داخل یک دستگاه آسیاب کوچک ریخته شده و بعد از آن، توسط کاتر به قطعات کوچک تبدیل میگردند و سپس خشک میشوند. گرانولهای تولید شده با این روش، دارای گوشههای تیز بوده و از نظر ظاهری شباهتی به گرانولهای مواد اولیه نو ندارد و همچنین، خط تولید ثبات نداشته و رشتهها بهطور دائم قطع میشوند. - تولید گرانول به روش خشک: این نوع از دستگاهها، از دقت بالایی برخوردار بوده و بههمین دلیل، گرانولهایی که با این روش تولید میشوند، قیمت بالاتری داشته و از کیفیت خوبی برخوردار هستند. در این روش، ابتدا پلاستیکها خرد شده و ذوب میشوند و پس از ذوبشدن، در دستگاه اکسترودر ریخته میشوند. سپس از صافی که سوراخهای بسیار ریزی دارد، خارج میشوند و بههمان صورت که مذاب هستند، با سرعت زیادی توسط تیغهای برش داده میشوند و بهصورت همزمان، توسط یک مکنده به داخل مکیده شده و از مسیر لولهای سرد، خشک میشوند و پس از این مرحله، به مخزن بزرگتری وارد شده و دچار اختلاف فشار میشوند که همین، باعث میشود گرانولهای سنگینتر در پایین مخزن جمع شوند. در این روش، خط تولید نیز دارای ثبات است.
- تولید گرانول با سیستم برش رینگ آبی: در تولید انواع گرانول به این روش، مواد نیز پس از ذوبشدن پلاستیک در دستگاه اکسترودر قرار میگیرند و از صافی رد شده و به قطعات کوچکی بریده میشوند. سپس با استفاده از نیروی گریز از مرکز، به دور مخزن میچسبند. پس از آن در اطراف این مخزن، آب سرد میچرخد و باعث خنک شدن مواد میشود. این روش، گزینهی مناسبی برای تولید کامپاندهای شکننده است و از ثبات خوبی در خط تولید برخوردار است.
- تولید گرانول با سیستم برش زیر آب: در این روش مواد، پس از ذوبکردن و از صافی عبورکردن به زیر آب هدایت میشوند و در همانجا با سرعت زیادی برش داده میشوند. این روش، جزء روشهای پرهزینه محسوب میشود؛ به دلیل این که هزینه نگهداری آن بالا است. از مهمترین مزیتهای این روش، میتوان به حجم تولید بالا اشاره کرد که برای بیشتر ترموپلاستیکها گزینهی مناسبی است.
بهترین دستگاههای خط تولید انواع کامپاند
با توجه به خواص کامپاندها، تولید انواع گرانول از اهمیت ویژهای برخوردار است. انتخاب بهترین دستگاه کامپاند، بهعوامل مختلفی مانند نوع کامپاند، ظرفیت تولید، بودجه و نیازهای خاص تولیدکننده بستگی دارد. این دستگاهها برای ترکیب کردن پلیمرهای پایه با افزودنیهای مختلف، نظیر تثیبتکنندهها، نرمکنندهها، آنتیاکسیدانها، پرکنندهها، تقویتکنندهها، رنگدانهها یا سایر افزودنیهای شیمیایی بهمنظور بهبود خواص مکانیکی، حرارتی یا شیمیایی پلیمرها استفاده میشود.
این فرآیند به تولید مواد پلیمری با خصوصیات مطلوب و مناسب برای کاربردهای خاص در صنایع مختلف کمک میکند. دستگاه گرانولساز به خودی خود نیز روی کیفیت گرانول بسیار تاثیرگذار است و چگونگی مشخصات فنی دستگاه گرانولساز از نظر جنس پیچ، طول پیچ، تعویض فیلتر و سایر تنظیمات مهم در کیفیت گرانول نقش بسزایی دارد. بهترین دستگاههای تولید انواع کامپاند، دستگاه اکسترودر است که انواع متفاوتی دارد:
- دستگاههای تولید کامپاند تکپیچه: این دستگاهها برای تولید کامپاندهای با حجم کم تا متوسط مناسب هستند که اغلب در تولید پلاستیکهای مهندسی و کامپوزیتها مورد استفاده قرار میگیرند. این دستگاهها بهدلیل سادگی و قیمت مناسب، برای تولیدکنندگان کوچک و کارگاههای تولیدی ایدهآل هستند و در میان دستگاههای دیگر نیز بیشترین کاربرد را دارند و بیشتر در صنعت بازیافت از این دستگاه استفاده میشود.
- دستگاههای تولید کامپاند دو پیچه: این دستگاهها برای تولید کامپاندهای با حجم بالا و کیفیت بالا مناسب هستند و بهدلیل اختلاط بهتر و راندمان بالاتر، برای تولید کامپاندهای پیچیده و حساس ایدهآلند. اکسترودر دو پیچه، مصرف انرژی کمتری دارد، حرارت کمتری تولید میکند و از سرعت بالاتری نیز برخوردار است. علاوهبر این میتواند انواع مواد اولیه متفاوت را در آن به گرانول تبدیل کند.
بیشتر بخوانید: گرانول پی وی سی شفاف
Karachemicals چه گرانولی را تولید میکند؟
شرکت Karachemicals یکی از بهترین تولیدکنندگان گرانولهای PVC و گرانولهای EVA است که قادر به تولید انواع گریدهای متفاوت از این دو نوع گرانول است. کامپاندهای PVC تولید شده شرکت Karachemicals در تولید کفش و دمپایی، انواع شیلنگ، روکش کابل، انواع زوار، لوله و اتصالات، اسباببازی، قطعات خودرو، ورقهای PVC و بسیاری از قطعات پلاستیکی دیگر مورد استفاده قرار میگیرد و کامپاندهای EVA تولیدی این مجموعه، در دو گرید ۱۸ درصد و ۲۸ درصد تولید میشوند که در تولید دمپایی در ۴ نوع اصلی، با نامهای اختصاصی H5 ,H10 ,H20 ,Soft کاربرد دارد.
همچنین گرانول EVA برای رزین کفش، کفی کفش و تشکهای ورزشی، شیلنگ، تجهیزات پزشکی، سیم و کابل و برخی محصولات دیگر نیز استفاده میشود. انواع گرانول تولید شده در این مجموعه از کیفیت مطلوب و قیمت مناسبی برخوردار است. بهدلیل اینکه محصولات تولیدی این مجموعه از مواد اولیه با کیفیت و مرغوبیت خوبی تهیه میشوند و بدون واسطه به مشتریان عرضه میگردند.
امروزه گرانولها به یکی از پرمصرفترین مواد خام برای تولید پلاستیک در جهان تبدیل شدهاند. انواع گرانول متفاوت است و با توجه به نوع و خواصی که دارند، در صنایع گوناگونی مورد استفاده قرار میگیرند. از جمله متداولترین گرانولها میتوان به گرانول پلیاتیلن، پلیپروپیلن، پلیکربنات، پلیاستایرن، PVC و EVA اشاره کرد که همگی آنها توسط بهترین دستگاه گرانولسازی به نام اکسترودر در خطهای تولید مختلف ساخته میشوند.
شرکت Karachemicals یکی از تولیدگنندگان انواع کامپاند در زمینه EVA و PVC است که محصولات با کیفیتی را به مشتریان داخلی و خارجی خود با قیمت مناسب عرضه میکند. برای خرید و اطلاع از قیمت گرانول EVA و گرانول PVC، میتوانید به سایت Karachemicals مراجعه کنید و با کارشناسان این مجموعه، پیش از انتخاب گرانول مورد نظر خود مشورت کنید.
پراستفادهترین گرانول در صنایع امروزی، پلیاتیلن است که در مقام اول است. پس از آن، پرکاربردترین گرانول مورد استفاده پلیپروپیلن است که دومین پلاستیک پر مصرف در جهان است. سومین پلاستیک پرمصرف در جهان، گرانول PVC است که در طیف وسیعی مورد استفاده قرار میگیرد. پس از آن نیز میتوان به گرانولهای EVA، پلیکربنات و پلیاستایرن اشاره کرد.
خط تولید گرانول به روش رشتهای، پر استفادهترین و رایجترین روش در ایران است؛ بهدلیل اینکه در این روش از ماشینآلات سادهای برای تولید گرانول استفاده میشود.