آشنایی با کامپاندهای PVC: از ترکیبات تا کاربردها در صنایع مختلف

کامپاند PVC ترکیبی است که با افزودن مواد پلیمری مانند انواع گریدهای پلی‌اتیلن به مواد اولیه، خواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی را بهبود می‌بخشد. این کامپاندها به‌صورت گرانول تولید شده و در ترکیبات محصولات پلیمری مختلف به‌کار می‌روند. 

چرا از کامپاند استفاده می‌کنیم؟

تولیدکنندگان محصولات پلیمری گاهی با مشکلاتی مانند ضعف خواص فیزیکی، کاهش کیفیت یا رنگ نامطلوب روبه‌رو می‌شوند، که استفاده از مستربچ را دشوار می‌کند. در این موارد، افزودن کامپاند در فرآیند تزریق پلاستیک و اکستروژن خواص شیمیایی و واکنش‌پذیری را بهبود می‌بخشد. کامپاند از نظر اقتصادی و بهداشتی مقرون‌به‌صرفه‌تر است، زیرا هزینه‌های جانبی تمیزکاری و ترکیبات اضافی، که در مستربچ‌ها دیده می‌شود، در کامپاند وجود ندارد.

ویژگی ساختاری کامپاند پلیمری

کامپاند PVC از سه جزء اصلی تشکیل شده است که برای افزایش خواص محصولات پلیمری استفاده می‌شود: پایه پلیمری، عامل سازگار، و سایر افزودنی‌ها. این ساختار به کامپاند PVC اجازه می‌دهد با محصولات دارای پایه پلیمری ادغام شود. عامل سازگار برای اطمینان از ترکیب یکنواخت کامپاند با سایر مواد است. در صورت نبود آن، کامپاند PVC به‌طور یکنواخت پخش نخواهد شد. سایر افزودنی‌ها خواص محصول نهایی را بهبود می‌بخشند، که گاهی ممکن است منجر به تغییر رنگ در محصول شود.

معروفترین انواع کامپاندها

برای دستیابی به خواص ویژه در کاربردهای مختلف، معمولاً نیاز است که به پایه‌های پلیمری مواد دیگری اضافه شود. دو نوع از رایج‌ترین کامپاندهای پلیمری، کامپاند پلی‌وینیل کلراید (PVC) و کامپاند پلی‌پروپیلن هستند. کامپاند پلی‌اتیلن زمانی ایجاد می‌شود که به پلی‌اتیلن افزودنی‌هایی اضافه شود، و کامپاند پلی‌پروپیلن وقتی حاصل می‌شود که افزودنی‌ها به پروپیلن اضافه شوند.

صنایع مختلف بسته به کاربردهای خود از کامپاندهای پلیمری استفاده می‌کنند. به‌طور کلی، به دلیل خواص پلی‌اتیلن، این ماده در صنایع بسته‌بندی و خودروسازی کاربرد بیشتری دارد، در حالی که پلی‌پروپیلن برای تولید لوله‌ها، لوازم خانگی، و محصولات مشابه بیشتر استفاده می‌شود.

کامپاند پلی‌اتیلن یکی از پرکاربردترین کامپاندها است که در تولید لوله‌های پلی‌اتیلنی مخصوص آب‌رسانی کاربرد دارد. این کامپاند از ضایعات صنعتی و مواد شیمیایی تشکیل شده و دارای ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر تابش مستقیم خورشید و ضربه‌های مکانیکی است. کامپاند پلی‌اتیلن علاوه بر کیفیت خوب، قیمت مناسبی دارد و می‌تواند با محصولات مشابه خارجی رقابت کند.

پلی‌اتیلن سبک با دانسیته پایین (LDPE) استحکام کششی کمی دارد اما انعطاف‌پذیری بالایی دارد و قابل تجزیه توسط میکروارگانیسم‌ها است. پلی‌اتیلن سنگین با دانسیته بالا (HDPE) نسبت به سایر انواع پلی‌اتیلن استحکام کششی بیشتری دارد.

پلی‌اتیلن با دانسیته متوسط (MDPE) نوعی پلی‌اتیلن است که بین پلی‌اتیلن سبک و سنگین قرار می‌گیرد. بیشتر این نوع پلی‌اتیلن ساختار خطی دارد و برای کاربردهایی مانند مخازن ذخیره‌سازی بزرگ استفاده می‌شود.

پلی‌اتیلن سبک خطی (LLDPE) با اضافه کردن کومونومر بوتن نرمال به اتیلن در طول فرآیند پلیمریزاسیون تولید می‌شود. این نوع پلی‌اتیلن نسبت به پلی‌اتیلن سبک استحکام مکانیکی بیشتری دارد، و با اضافه‌کردن آن به پلی‌اتیلن سبک می‌توان فیلم‌های پلیمری با استحکام کششی بالاتر تولید کرد.

پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE) وزنی بین ۳ تا ۶ میلیون دارد. از این نوع پلی‌اتیلن در ساخت لوله‌های مقاوم برای صنایع نفت و گاز و لوله‌های تخلیه پسماند استفاده می‌شود.

کامپاند پلی‌پروپیلن یکی دیگر از انواع کامپاندها است که پس از پلی‌اتیلن، جزء پرمصرف‌ترین‌ها محسوب می‌شود. این کامپاند در ساخت قطعات خودرو، لوازم خانگی، وسایل پلاستیکی آشپزخانه، و لوله و اتصالات استفاده می‌شود.

کامپاندهای تقویتی با الیاف شیشه دارای خواص مکانیکی و حرارتی بالایی هستند و در صنایع خودروسازی، لوازم خانگی، و تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی کاربرد دارند. این کامپاندها اغلب در محصولاتی که به عایق‌کاری یا پوشش نیاز دارند، استفاده می‌شوند. کامپاندهای مهندسی برای افزایش استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر سایش، اسیدها، و بازهای شیمیایی به‌کار می‌روند. کامپاند عایق صوتی با درصد بالای سولفات باریم بر پایه پلی‌پروپیلن برای لوله‌های فاضلاب و سازه‌های ساختمانی که به عایق صوتی نیاز دارند، استفاده می‌شود. کامپاند PVC در صنایع برق و الکترونیک برای تولید قطعات الکتریکی با خواص عایقی و مقاومت حرارتی به‌کار می‌رود.

پلی‌پروپیلن سفت‌تر از پلی‌اتیلن است، مقاومت شیمیایی بالاتری دارد، و چاپ‌پذیری فیلم‌های آن بیشتر است. از سوی دیگر، پلی‌اتیلن انعطاف‌پذیری بیشتری دارد و زیست‌سازگارتر است.

کامپاندهای پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن در صنایع مختلف کاربردهای زیادی دارند و برای تولید محصولات متنوعی استفاده می‌شوند. یکی از کاربردهای رایج، تولید لوله‌های آب‌رسانی و فاضلاب است. به دلیل ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر خوردگی، پوسیدگی، سایش، اتصال محکم، انعطاف‌پذیری، سبکی، و هزینه پایین، انواع کامپاندهای پلی‌اتیلن در لوله‌های سیاه‌رنگ با تحمل فشار بالا به‌کار می‌روند.

کامپاندهای پروپیلن نیز به دلیل خواص مشابه، مانند مقاومت در برابر پوسیدگی، فاضلاب سرد و گرم، یخ‌زدگی و ضربه، و همچنین رسوب‌پذیری کم، در تولید لوله‌های سفید یا سبز استفاده می‌شوند. اگرچه هر دو نوع کامپاند در این صنعت استفاده می‌شوند، کامپاندهای پروپیلن به دلیل خواصی مانند جذب کمتر کثیفی، دوام در برابر پارگی، و مناسب بودن برای بسته‌بندی وسایل سنگین، برای برخی کاربردها بهتر هستند. افزون بر این، خواصی مانند شفافیت کریستالی و مناسب بودن برای بسته‌بندی مواد غذایی، کامپاندهای پروپیلن را برای برخی صنایع مناسب می‌کند.

کف‌پوش‌های چوب-پلاستیک از دیگر محصولات ساختمانی است که از کامپاندهای پلی‌پروپیلن و پلی‌اتیلن استفاده می‌کند. پلی‌اتیلن به دلیل مقاومت سایشی و ضربه‌ای بالا کاربرد دارد، در حالی که پلی‌پروپیلن به دلیل مقاومت خستگی و مقاومت شیمیایی در برابر تنش و ترک‌خوردگی استفاده می‌شود. سایر کاربردهای کامپاندهای پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن شامل صنعت خودروسازی برای قطعات مختلف، صنعت اسباب‌بازی برای تولید وسایل بازی، و صنعت پزشکی برای تجهیزات آزمایشگاهی و پزشکی است. با توجه به گستردگی این کاربردها، از پرداختن به جزئیات بیشتر خودداری می‌کنیم.

فرآیند تولید کامپاند

کامپاند طی فرآیندی پیچیده در صنایع شیمیایی تولید می‌شود. اولین مرحله شامل ذوب‌کردن مواد اولیه با اکسترودر است؛ ابتدا ترکیب پودری پلیمرهای پایه و افزودنی‌ها وارد دستگاه می‌شود، سپس مواد ذوب‌شده از دای انتهای اکسترودر خارج می‌شوند. پس از خنک‌سازی و منجمدشدن، کامپاند به‌وسیله کاتر به گرانول‌های کوچک برش می‌خورد. کامپاندهای تولیدشده در شرایط دمایی خاصی ذخیره می‌شوند تا کیفیت آن‌ها بررسی شود و سپس برای تولید محصولات پلاستیکی و سایر صنایع عرضه می‌شوند.

فرق کامپاند و مستربچ چیست؟

کامپاند و مستربچ ساختار مولکولی مشابهی دارند، اما در واکنش رفتاری، درصد ترکیب با محصولات نهایی، و کاربرد در صنایع تولیدی متفاوت هستند. در اکسترودرهای پلاستیک که امکان واکنش شدید مستربچ با مواد اولیه وجود دارد، از کامپاند استفاده می‌شود، زیرا کامپاند ترکیب پلیمری است که به‌تنهایی در تولید محصولات پلاستیکی استفاده می‌شود. مستربچ‌ها برای به‌کارگیری در فرآیند تولید به ترکیب همزمان با پایه‌های پلیمری و افزودنی‌های دیگر نیاز دارند.