آشنایی با انواع کامپاند پلیمری و کاربردهای آن

کامپاند، ترکیبی از مواد پلیمری مانند انواع گریدهای پلی‌اتیلن و مواردی از این قبیل است که به منظور افزایش خواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی، به مواد اولیه، اضافه می‌شود. این کامپاندها عموماً به شکل گرانول، تولید شده‌ و مورد استفاده در ترکیبات محصولات پلیمری مختلفی قرار می‌گیرند. به عبارت دیگر، کامپاند شامل مخلوطی از چند نوع پایه پلیمری با افزودنی‌هایی جهت بهبود ساختار و خواص محصول تولیدی، می‌شود.

گاهی اوقات تولیدکنندگان هنگام تولید بعضی از محصولات پلیمری با مشکلاتی از قبیل ضعیف بودن خواص فیزیکی، کاهش خواص، رنگ نامطلوب و … برخورد می‌کنند. در نتیجه به دلیل ناسازگاری محصول نمی‌توان از مستربچ استفاده کرد. در این مواقع با اضافه کردن موادی مانند کامپاند در حین انجام فرآیند تزریق پلاستیک و اکستروژن، خواص شیمیایی و واکنش پذیری محصول را تقویت می‌کنند. از نظر اقتصادی و بهداشتی نیز مصرف کامپاند در تولید محصولات پلیمری، مقرون به صرفه‌تر از انواع مستربچ است. زیرا کامپاند هزینه‌های جانبی حاصل از تمیز کاری و ترکیبات، در استفاده از مستربچ را ندارد.

کامپاند از سه جزء اصلی در ساختار خود تشکیل شده است که برای افزایش خواص محصول به کار گرفته می‌شود. این سه جزء شامل پایه پلیمری، عامل سازگار و دیگر افزودنی‌ها است. بنابراین کامپاند باید به محصولی که خود نیز پایه پلیمری دارد، افزوده شود تا بتواند راحت‌تر با آن ادغام شود. وظیفه جزء دوم نیز ایجاد سازگاری بین کامپاند و محصول است تا بتواند به طور یکنواخت با محصول ترکیب شود. در غیر این صورت کامپاند در مواد پلیمری به طور یکنواخت و پیوسته پخش نخواهد شد. جزء سوم کامپاند، باعث بهبود خواص و ویژگی‌های محصول نهایی شده، که برخی از انواع آن‌ها نیز، منجر به تغییر رنگ در قطعه نهایی می‌شود.

به طور کلی در بسیاری از کاربردها نیاز داریم تا به پایه های پلیمری، مواد دیگری هم اضافه کنیم تا خواص خاصی را بدست بیاوریم. دو نوع از رایج ترین کامپاندهای پلیمری، کامپاند پلمیری پلی اتیلن و کامپاند پلیمری پروپیلن هست. در واقع زمانی که به پلیمری از نوع ساختار پلی اتیلن افزودنی هایی اضافه می کنیم، حاصل کار کامپاند پلیمری پلی اتیلن است و در مقابل وقتی به پلیمری از نوع ساختار پروپیلن افزودنی هایی اضافه شود حاصل، کامپاند پلیمری پلی پروپیلن است. صنایع مختلف بستگی به کاربردهای مورد نظر در تولید محصولاتشان، از کامپاندهای پلیمری استفاده می کنند. در بسیاری از صنایع، استفاده از هر دو امکان پذیر است ولی به طور کلی به دلیل خواصی که پلی اتیلن ها دارند بیشتر در صنایع بسته بندی، خودروسازی و... بکار گرفته می شوند و به دلیل خواصی که پروپیلن ها دارند در صنایعی مثل لوله، لوازم خانه و... بیشتر بکارگرفته می شوند.

کامپاند پلی‌اتیلن یکی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین انواع کامپاند است که در تولید لوله‌های پلی‌اتیلنی مخصوص آب‌رسانی کاربرد فراوان دارد. این نوع کامپاند متشکل از یک سری ضایعات صنعتی و دیگر مواد شیمیایی است که از خواصی مانند مقاومت بالا در برابر تابش نور مستقیم خورشید و انواع ضربه‌های مکانیکی برخوردار است. کامپاند نامبرده، در عین برخورداری از کیفیت ایده‌آل، از قیمت مناسبی برخوردار است؛ به همین دلیل قابلیت رقابت با بازارهای خارجی مشابه خود را نیز دارد. در ادامه به بررسی مهم‌ترین گریدهای کامپاند پلی اتیلن می‌پردازیم. پلی اتیلن سبک با دانسیته پایین (LDPE): این پلی اتیلن دارای استحکام کششی کمی است و از دیگر خصوصیات آن می توان به انعطاف پذیری و امکان تجزیه بوسیله میکروارگانیسمها اشاره کرد. پلی اتیلن سنگین با دانسیته بالا (HDPE): این پلی اتیلن دارای استحکام کششی بیشتری نسبت به بقیه پلی اتیلنها است. پلی اتیلن با دانسیته متوسط (MDPE): نوع ویژه‌ای از پلی‌اتیلن است که به لحاظ ساختار پلیمری و دانسیته بینابین پلی‌اتیلن سنگین و پلی‌اتیلن سبک قرار دارد. اکثر پلی‌اتیلن‌های با دانسیته متوسط دارای ساختار خطی می‌باشند و کاربردهای ویژه‌ای مانند تولید مخازن بزرگ جهت ذخیره‌سازی آب و ... دارند. پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE): پلی اتیلن سبک خطی با اضافه کردن کومونومر بوتن نرمال به اتیلن در هنگام فرایند پلیمریزاسیون به دست می‌آید. پلی‌اتیلن سبک خطی خواص مکانیکی برتری نسبت به پلی‌اتیلن سبک دارد، به عنوان مثال با اضافه کردن آن به پلی‌اتیلن سبک می‌توان فیلم‌های پلیمری با استحکام و مقاومت کششی بالاتری تولید کرد. پلی اتیلن با وزن ملوکولی بسیار بالا (UHMWPE): پلی اتیلن با وزن مولکولی بین ۳ تا ۶ میلیون را پلی اتیلن با جرم مولکولی بسیار بالا یا UHMWPE می‌نامند. پلی اتیلن با جرم مولکولی بسیار بالا در موارد دیگری چون ساخت لوله های مقاوم در صنایع نفت و گاز، لوله های تخلیه پسماند و... استفاده دارد.

کامپاند پلی پروپیلن نیز یکی دیگر از انواع کامپاند مصرفی در تولید محصولات پلیمری است که ساختاری کامپوزیتی دارد. این کامپاند بعد از پلی‌اتیلن، جزء پرمصرف‌ترین انواع کامپاند محسوب می‌شود. از این نوع کامپاند، در ساخت قطعات خودرو، تولید لوازم خانگی و وسایل پلاستیکی مورد استفاده در آشپزخانه‌ها، تهیه لوله و اتصالات استفاده می‌شود.

این دسته از کامپاندها از خواص مکانیکی و حرارتی بالایی برخوردار هستند. از این نوع کامپاند در صنایع مختلف خودروسازی، لوازم خانگی، الکتریکی و الکترونیکی استفاده فراوان می‌شود. این نوع کامپاند بیشتر در محصولاتی که جنبه پوششی و عایق بودن دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در ساخت محصولات پلیمری مهندسی با طراحی ویژه‌ و مناسب با شرایط کاربری خاص، از کامپاند مهندسی استفاده می‌شود. این کامپاند جهت بالا بردن استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر انواع ساییدگی، اسیدها و بازهای شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. محصولات پلیمری تولیدی به روش تزریق پلاستیک و اکستروژن، با اضافه کردن کامپاند مهندسی، طول عمر بیشتری نیز دارند. مراکز تولید کامپاند مهندسی با توجه‌ به‌ خواسته مشتری و نیاز کاربر، اقدام به تولید این کامپاندها می‌کنند.

این کامپاندها با توجه به خواص رئولوژیکی که دارند، در عملیات تمیز کاری سیلندر، ماردون و دای در دستگاه اکسترودر مورد استفاده قرار می‌گیرند. کامپاند نامبرده در دستگاه‌های تولید محصولات پلیمری نظیر فیلم‌های پلی‌اتیلنی، ورق، لوله و کارتن پلاست‌ها کاربرد دارد. کامپاند تمیز کننده قابلیت حذف هرگونه ناخالصی و تغییر رنگ را در کمترین زمان ممکن دارد. در انجام فرآیند اکستروژن با استفاده از کامپاند تمیز کننده، میزان تولید ضایعات بسیار کم است که این یک نکته مثبت در مورد کامپاندهای رئولوژیکی است.

کامپاند پر کننده بر اساس درصدهاي مختلف فیلر و با توجه به پایه‌های مختلف پلیمری تولید می‌شود. نوع فرمول ساختاری به کار رفته در این نوع کامپاند، در کنار ایجاد خواص عالی در محصولات پلیمری، موجب کاهش قیمت نهایی محصول نیز می‌شود. کامپاند مذکور در فرآیندهای اکستروژن، تزریق پلاستیک و ترموفرمینگ کاربرد دارد.

کامپاند عایق صوتی با درصد بالای سولفات باریم بر پایه پلیمری پلی پروپیلن تولید شده است. این کامپاند در لوله‌های فاضلاب و همچنین سازه‌ ساختمان و بناهایی که نیاز به عایق صوتی دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور کلی کامپاند صوتی در محصولاتی که جهت عایق‌بندی مورد استفاده قرار می‌گیرند، کاربرد دارد.