مستربچ یک ترکیب غلیظ از مواد افزودنی آلی یا معدنی به شکل دانههای ریز پلاستیکی (گرانول) میباشد که عموما برای رنگدهی یا بهبود خواص پلیمرها به مواد پلاستیک خام اضافه میگردد. به زبان ساده مستربچ مثل ادویه برای پلاستیکها میباشد که طعم و خاصیت دلخواه شما را به آنها میدهد. در واقع مستربچ نوعی کنستانتره رنگ یا افزودنی است که به پلیمرها اضافه میشود تا محصول نهایی رنگ یا ویژگی موردنظر و خاصی را پیدا کند.
مستربچها علاوه بر رنگدهی و بهبود خواص، جهت کاهش قیمت تمام شده در صنایع پلاستیک نیز استفاده میگردند و همچنین باعث میشوند که تولید کنندگان بتوانند به کنترل بهتری در کیفیت محصولات خود دست یابند.
ترکیب و ساختار مستربچ
مستربچ از سه بخش اصلی تشکیل میشود:
- پلیمر پایه یا رزین حامل(Carrier Polymer) :
همان مادهای است که افزودنیها یا رنگدانهها داخل آن پخش میشوند. این پلیمر پایه معمولا با مادهای که قرار است در محصول نهایی استفاده شود همجنس انتخاب میگردد مثل پلیاتیلن (PE)، پلیپروپیلن (PP)، پلیاستایرن (PS)، ABS و غیره.
- رنگدانه یا افزودنی(Pigment/Additive) :
مواد رنگدانه، مقاومت نوری، پایداری حرارتی، ضدشعله بودن و سایر ویژگیها را ایجاد میکنند.
- سازگارکننده (Coupling Agent):
کمک میکند تا رنگدانه یا افزودنی به خوبی به پلیمر پایه چسبیده و توزیع شود.
سازگارکنندهها با عنوان علمی ترکیبات آمفیفیلیک، دارای ساختار موکولی قطبی یک سر آب-دوست (ترشونده) و یک سر آلی-دوست (چسبده به پلیمر) هستند و به دلیل ماهیت شیمیایی خاصشان، باعث:
- افزایش پایداری حرارتی
- سازگارسازی پلیاولفینها و پلیمرهای مهندسی
- تشکیل لایۀ پایدار بر روی سطح افزودنی، پیگمنت یا پرکننده از طریق کنش متقابل با آنها و ایجاد اتصال آنها به ماتریس پلیمری میشوند.
وجود سازگارکننده از طرفی باعث ایجاد ترشوندگی بر سطح رنگدانه و در نتیجه پخش بهتر پیگمنت میشود و از طرف دیگر بدون آنکه روی کیفیت رنگ محصول اثر بگذارد، پلیمر را نیز پایدار میکند.
انواع مستربچ
- مستربچ رنگی :(Color Masterbatch)
- حاوی رنگدانه (پیگمنت) یا دای (Dye) است فقط برای رنگ دادن به پلاستیک استفاده میشوند و باعث میشوند محصول نهایی رنگ یکنواخت و با کیفیتی داشته باشد.
- تنوع رنگی بسیار بالا دارد و در طیف وسیعی از رنگها تولید میشوند از سادهترین رنگها تا متالیک و شب تاب و...
- مستربچ افزودنی :(Additive Masterbatch)
- جهت ایجاد یا بهبود یک ویژگی خاص در پلاستیک به غیر از رنگ استفاده میشوند که انواع و کاربرد رایجترین آنها در جدول زیر آمده است:
ردیف | نام مستربچ افزودنی | ویژگی | کاربرد |
|---|---|---|---|
1 | ضد اشعه فرابنفش Anti-UV | جلوگیری از تخریب پلاستیک در برابر نور مستقیم خورشید | مثل صندلی پلاستیکی فضای باز نایلونهای گلخانهها تسمهها و کارتن پلاستهای بستهبندی و.. |
2 | ضد اکسیداسیون Anti-Oxidant | جلوگیری از تخریب پلیمر و ماندگاری طولانی در محیط | قطعات پلاستیکی در معرض دمای بالا محیطی |
3 | ضد استاتیک Anti-Static | کاهش تجمع بار الکتریکی ساکن بر روی محصول و کاهش چسبندگی گرد و غبار | بستهبندی قطعات و بردهای الکترونیکی |
4 | ضد شعله یا FR Fire Retardant | کاهش اشتعال پذیری پلاستیک | سیم و کابلهای سیستم اطفاء حریق کلید و پریزهای خانگی و صنعتی جعبه فیوزها و ... |
5 | لغزنده کننده Slip Agent | کاهش اصطکاک و چسبندگی سطحی برای جدا کردن لایههای فیلم پلاستیکی | کیسه فریزر سفرههای یکبار مصرف و ... |
6 | شفاف کننده Clarify Agent | کاهش کدری و افزایش شفافیت محصول | بطریها و ظروف شفاف PP |
7 | ضد باکتری Anti-Bactria | جلوگیری از رشد میکروبها | ظروف بستهبندی و نگهداری غذا لوازم پزشکی پلاستیکی و بیمارستانی قطعات پلاستیکی در یخچال مخازن آب پلاستیگی |
8 | روان کننده Process Agent | یک کمک فرآیند جهت کاهش اصطکاک مذاب هنگام تولید | قطعات صنعتی که فرم هندسی پیچیده دارند و قالب به راحت پر نمیشود |
9 | خوش بو کننده | از بین بردن بوی بد مواد پلاستیک مخصوصا پلاستیکهای بازیافتی | در اسباب بازیها سفرههای یکبار مصرف کیسههای زباله لوازم و مبلمان خانگی |
دیگر مستربچهای افزودنی میتوان مستربچ تمیزکننده، ضدبلاک (Anti Block)، ضدبخار (Anti Fog)، براقکننده (Optical Brightener) و ... را نام برد.
- مستربچ پرکننده :(Filler Masterbatch)
نوعی مستربچ است که به جای رنگ یا افزودنی، شامل مواد معدنی پودری مثل کربنات کلسیم CaCo3، تالک (Talc)، باریت (باریم سولفات) یا کائولن (خاک چینی) میباشد که در یک پلیمر پایه مثل پلیاتیلن (PE) یا پلیپروپیلن (PP) پخش میشود.
اهداف استفاده از مستربچ پرکننده:
- کاهش قیمت تمام شده محصول چون مواد معدنی ارزانتر از پلیمر خام هستند
- بهبود خواص مکانیکی مثل سختی، سفتی و مقاومت حرارتی
- بهبود فرآیند پذیری ( کمک به خروج گاز، کاهش انقباض و کنترل جمعشدگی)
- کاهش شفافیت (مثلا برای محصولاتی که نیاز به مات بودن دارند)
کاربردهای رایج:
- تولید نایلون و نایلکس (کیسههای خرید و کیسه زباله) جهت کاهش هزینه
- فیلمهای کشاورزی جهت بهبود مقاومت در برابر سوراخ شدن
- لولههای پلیاتیلن جهت افزایش سختی
- قطعات تزریقی ارزان جهت پرکردن حجم با هزینه پائین
- ورقها و قطعات پلاستیکی ضخیم
مزایا و معایب مستربچها
با وجود ویژگیهای خاصی که استفاده از مستربچ دارد ولی مصرف آنها معایبی هم میتواند ایجاد کند که در جدول زیر به طور خلاصه مزایا و معایب هر یک از مستربچها را مرور میکنیم.
نام مستربچ | مزایا | معایب |
مستربچهای رنگی | تنوع رنگ بالا پخش یکنواخت رنگ صرفهجویی در زمان رنگ آمیزی پلیمر | تغییر رنگ در دماهای بالا به دلیل سوختگی حساسیت به نور در برخی رنگها |
مستربچ افزودنی | بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی افزایش دوام و عمر محصول قابلیت سفارشی سازی | هزینه بالاتر احتمال تداخل با خواص پلیمر پایه |
مستربچ پرکننده | کاهش قیمت و هزینه تولید افزایش سختی و مقاومت مکانیکی مناسب برای قطعات حجیم | کاهش شفافیت افت خواص کششی کاهش مقاومت به ضربه |
شفافکننده | افزایش شفافیت و زیبایی ظاهری مناسب برای بسته بندیهای لوکس | محدود به مواد PP (پلیپروپیلن) حساس به شرایط فرآیند |
ضد UV | محافظت در برابر نور آفتاب افزایش دوام در فضای باز | ممکن است باعث تغییر رنگ شود هزینه بالا |
ضد شعله | مقاومت به انتشار شعله مناسب برای صنایع الکتریکی و ساختمانی | کاهش خواص مکانیکی نیاز به تستهای خاص جهت تأیید |
ضد استاتیک | جلوگیری از تجمع بار الکتریکی مناسب برای بستهبندی قطعات الکترونیکی | عملکرد محدود در رطوبت بالا نیاز به مصرف دوز دقیق |
ضد باکتری | کاهش رشد میکروبها مناسب برای صنایع غذایی و پزشکی | هزینه بالا نیاز به تست و تأییدیه بهداشتی |
جمعبندی:
مستربچ به عنوان یک ماده مؤثر و چندمنظوره، تحول چشمگیری در صنعت پلاستیک ایجاد کرده است. این محصول با ترکیب هوشمندانه رنگدانهها، افزودنیها و پرکنندهها در یک پایه پلیمری، نه تنها فرآیند تولید را سادهتر و مقرونبهصرفه میکند، بلکه امکان دستیابی به خواص مطلوب و متنوعی را در محصول نهایی فراهم میسازد. از رنگدهی یکنواخت و بهبود ویژگیهای مکانیکی تا ایجاد مقاومت در برابر عوامل مخرب محیطی مانند UV و شعله، همگی با استفاده از مستربچ قابل دستیابی هستند. اگرچه به کارگیری این ماده در برخی موارد ممکن است با چالشهایی همراه باشد، اما مزایای آن از جمله کاهش هزینه تولید، افزایش سرعت فرآیند و قابلیت سفارشیسازی، موجب شده تا امروزه مستربچ به یک جزء جداییناپذیر در تولید محصولات پلیمری تبدیل شود و نقش کلیدی در پیشرفت و توسعه پایدار این صنعت ایفا کند.
