همه چیز درباره کامپاند PVC: از مزایا تا کاربردها

کامپاند PVC  ، 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.

چرا از کامپاند استفاده می‌کنیم؟

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.

ویژگی ساختاری کامپاند پلیمری

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.

معروفترین انواع کامپاندها

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 پلی‌وینیل کلراید 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 پلی اتیلن

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.

1. 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.
2. پلی اتیلن سنگین با دانسیته بالا (HDPE): این پلی اتیلن دارای استحکام کششی بیشتری نسبت به بقیه پلی اتیلنها است.
3. 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.
4. 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.
5. 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

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.

کامپاند تقویتی توسط الیاف شیشه

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.

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. در صنایع برق و الکترونیک، کاربرد کامپاند PVC برای تولید قطعات الکتریکی و الکترونیکی با خواص عایقی و مقاومت در برابر حرارت است.  تفاوت‌های کامپاند پلی اتیلن و پلی پروپیلن همانطور که در بخش قبل دیدیم دو نوع از رایج ترین نوع کامپاندهای پلیمری، کامپاند پلی اتیلن و پلی پروپیلن هستند. در این بخش میخواهیم به تفاوت های بین این دو نوع اشاره کنیم. در ادامه به اصلی ترین تفاوتهای موجود بین آنها اشاره میکنیم.

• تولید پلی پروپیلن راحت تر از پلی اتیلن است.
• پلی پروپیلن سفت تر از پلی اتیلن است.
• مقاومت شیمیایی پلی پروپیلن در برابر حلال های آلی، اسیدها و الکترولیتها بیشتر از پلی اتیلن است.
• مقاومت در برابر ترک خوردگی پلی پروپیلن بالا است ولی پلی اتیلن تا حدودی کشسانی و انعطاف پذیری بالاتری دارد.
• چاپ‌پذیری فیلم‌های پلی پروپیلن بیشتر از پلی اتیلن است.
• پلی اتیلن، پلیمری زیست سازگار است و بازیافت آن از پلی پروپیلن بهتر انجام می گیرد.

کاربردهای کامپاندهای پلی اتیلن و پلی پروپیلن کامپاند پلی اتیلن و پروپیلن دارای تنوعات زیادی هستند و در صنایع مختلف برای تولید محصولات مختلف بکار گرفته می شوند. در ادامه به ذکر محصولاتی میپردازیم که در آنها از کامپاندهای پلی اتیلن و پلی پروپیلن استفاده شده است. کاربردهای کامپاندهای پلی اتیلن و پلی پروپیلن در لوله های آب رسانی و فاضلاب دو نوع از رایج ترین نوع لوله های آب رسانی و فاضلاب با استفاده از کامپاندهای پلی اتیلن و پلی پروپیلن است. به واسطه خاصیت هایی چون مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر پوسیدگی، مقاومت در برابر سایش، قابلیت اتصال بسیار محکم وانعطاف پذیر، سبکی، پایین بودن هزینه ها و… از انواع کامپاندهای پلی اتیلن در لوله های سیاه رنگ که تحمل فشار بالایی را می طلبد، استفاده می شود.

همچنین به واسطه خاصیت هایی مثل مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر پوسیدگی، مقاومت در برابر فاضلاب سرد و گرم، مقاومت در برابر یخ زدگی وضربه، رسوب پذیری کم، سبکی و … از انواع کامپاندهای پروپیلن در تولید لوله های سفید یا سبز استفاده می شود. در عین حال که از هر دونوع کامپاندهای پلی اتیلن و پروپیلن در این صنعت استفاده می شود، ولی با توجه به خواصی مثل جذب کثیفی کمتر، با دوام در برابر پارگی، مناسب بودن برای بسته بندی وسایل سنگین و… آنها را مناسب برای بسته بندی های خاصی می کنند. علاوه بر آن کامپاندهای پروپیلن خواصی مثل کریستال شفاف تر برای ارائه بهتر محصول، مناسب بودن برای بسته بندی غذا و… این گروه را گزینه خوبی برای استفاده در برخی از صنایع و محصولات کرده است.

کف‌پوش‌های چوب-پلاستیک هم محصولی دیگر از صنعت ساختمان است که از کامپاندهای پلی پروپیلن و پلی اتیلن استفاده می کند. پلی اتیلن ها مقاومت سایشی و پوششی بالا، مقاومت ضربه ی بالا دارند و در مقابل پلی پروپیلن ها مقاومت خستگی بالا وعدم ایجاد ترک با وجود تنش، مقاومت شیمیایی عالی را دارا هستند که باعث بکارگیری آنها در محصولات  مختلف این صنعت می شوند. از دیگر موارد کاربردهای کامپاندهای پلی اتیلن و پروپیلن می توان به مواردی همچون کاربرد در صنعت خودروسازی برای ساخت قطعات مختلف، کاربرد در صنعت اسباب بازی برای تولید انواع وسایل بازی، کاربرد در صنعت پزشکی برای تولید انواع تجهیزات آزمایشگاهی و پزشکی و… اشاره کرد که با توجه به گسترده بودن کاربرد آنها از ذکر جزییات آنها در این مقاله صرف نظر کردیم.

فرآیند تولید کامپاند

کامپاند طی مراحلی پیچیده و طولانی در صنایع شیمیایی تولید می‌شود. اولین مرحله تولید آن، ذوب‌کردن مواد اولیه است که توسط دستگاهی به نام اکسترودر انجام می‌شود. به این صورت که ابتدا ترکیب پودری پلیمرهای پایه و افزودنی‌ها وارد دستگاه اکسترودر شده و بعد از ذوب شدن، از دای واقع در انتهای دستگاه بیرون می‌آيد. در مرحله بعد، مواد مذاب طی فرآیند خنک سازی، سرد و منجمد شده و آماده برش می‌شود. در این مرحله کامپاند توسط کاتر، به اندازه‌هایی شبیه گرانول‌های دانه دانه درمی‌آید. کامپاندهای تولید شده تحت شرایط دمایی ویژه در انبارها نگهداری شده تا کیفیت آن‌ها مورد بررسی قرار گیرد و در نهایت به بازار تولید محصولات پلاستیکی و دیگر صنایع عرضه شوند.

فرق کامپاند و مستربچ چیست؟

نوع ساختار مولکولی کامپاند و مستربچ تا حدودی شبيه به یکدیگر است و تفاوت آن‌ها در واکنش رفتاری، درصد اضافه شدن به محصولات نهایی و کاربردشان در صنایع گوناگون تولیدی است. یعنی هنگامی که در اکسترودرهای تزریق پلاستیک و تولید فیلم‌های پلیمری امکان واکنش شدید بین مستربچ با مواد اولیه پلیمری وجود ندارد، از کامپاند استفاده می‌شود. در واقع کامپاند ترکیبی پلیمری است که بدون هیچ‌گونه ترکیب اضافی در تولید کالاهای پلاستیکی به کار می‌رود. در مقابل، مستربچ‌ها را نمی‌توان به تنهایی در فرآیند تولید به کار برد و نیاز به استفاده همزمان از پایه‌های پلیمری و دیگر افزودنی‌های لازم دارد.