مواد اولیه‌ای که در تولید محصولات و قطعات پلاستیکی استفاده می‌شود، اشکال متفاوتی دارد، معمولا به شکل پودر یا به شکل گرانول هستند. عموما از شکل گرانول استفاده می‌شود به دلیل آنکه ممکن است شکل پودری معایبی از جمله آلودگی محیط کارگاه و مشکلات تنفسی دارد. در این مقاله به معرفی گرانول می‌پردازیم.
گرانول چیست؟ معرفی انواع گرانول و کاربردهای آن
گرانول، کلمه‌ای که حتما تا به حال شنیده‌اید؛ گرانول شکلی از پلیمر به صورت دانه دانه است و در تولید بسیاری از محصولات و قطعات پلاستیکی کاربرد دارد. دلیل استفاده از گرانول، سهولت استفاده از آن در تولید است؛ شکل پودری مواد اولیه در هوا پراکنده می‌شوند و علاوه بر آنکه باعث آلودگی محیط کارگاه و مشکلات تنفسی شده، میزان زیادی از مواداولیه نیز هدر می‌رود، ولی گرانول این مشکل‌ها را ندارد. علاوه بر این، سیستم دستگاه‌های شکل‌دهی پلاستیک به گونه‌ای طراحی شده است که بهتر است مواد اولیه آن به شکل گرانول باشد. بنابراین تولیدکننده‌ها ترجیح می‌دهند به جای استفاده از حالت پودری، از شکل گرانولی آن استفاده کنند. برای تولید محصولات پلیمری از گرانول، ابتدا باید آن را ذوب و سپس شکل‌دهی کرد.
تقسیم‌بندی انواع گرانول
گرانول، با استفاده از روش‌های تولید محصولات پلاستیکی از جمله روش قالب‌گیری تزریقی، روش قالب‌گیری بادی و روش قالب‌گیری دورانی به محصول مورد نظر قابل تبدیل است. بر اساس ساختار کریستالی ماده اولیه و روش‌های تولید، تقسیم‌بندی‌های متفاوتی از گرانول‌ها بوجود می‌آید. از جمله مهمترین وپرکاربردترین گرانول‌ها، می‌توان به گرانول پلی اتیلن (و گریدهای آن) و گرانول پلی پروپیلن (و گریدهای آن) اشاره کرد.
گرانول پلی اتیلن
گرانول پلی اتیلن، دارای ساختار کریستالی و فرمول شیمیایی مشخصی است. با تغییر طرز قرارگیری شاخه‌های پلیمری در پلی‌اتیلن، گریدهای سبک، با وزن متوسط، سنگین و با وزن مولکولی بسیار بالا تشکیل می‌شوند. با توجه به روش‌های تولید نیز، پلی اتیلن‌ها می‌توانند به گرید تزریقی یا بادی تقسیم شوند. با ترکیب این دو روش دسته‌بندی، مهمترین گریدهای پلی‌اتیلن شامل دسته‌های زیر هستند:
گرانول سبک تزریقی
گرانول سنگین تزریقی
گرانول سنگین بادی
گرانول پلی اتیلن سبک خطی
گرانول پلی پروپیلن
بعد از پلی اتیلن، پلی پروپیلن دومین ترموپلاستیک پرمصرف در صنایع مختلف است. پلی پروپیلن، همراه با پلی اتیلن توسط فرآیند کرکینگ (cracking) نفتا (تقطیر سبک نفت خام) در شرایط دما و فشار نسبتاً ملایم و در حضور کاتالیست معروف زیگلر – ناتا انجام می‌شود. PP در مقایسه با PE دارای مقاومت ضربه‌ای کمتر ولی دما کاربری بالاتر و مقاومت کششی بیشتر است.
این ماده به دو دسته تقسیم می‌شود:
هموپلیمر: از پلیمریزاسیون مونومر پروپیلن به تنهایی تولید می‌شود و به آن پ.پ نساجی هم می‌گویند.
کوپلیمر: از پلیمریزاسیون پروپیلن به همراه کومونومر اتیلن تولید می‌شود و به آن پ.پ شیمیایی نیز گفته می‌شود.
گرانول پلی کربنات
پلی کربنات نوعی از پلیمرهای شفاف است که در ساخت وسایل مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. شفاف بودن و امکان انتقال نور از مهمترین ویژگی‌های گرانول پلی‌کربنات است. از پلی کربنات تزریقی برای تولید محصولاتی نظیر چراغ خودروها، قطعات پلاستیکی لوازم خانگی، تجهیزات پزشکی، محصولات مصرفی و … استفاده می‌شود. یکی از نقص‌های این گرانول استعداد ترک خوردگی بالا در برابر ضربه است.
گرانول پلی استایرن ps
پلی استایرن از جمله مواد اولیه مورد استفاده در صنایع تولیدی است که برای تهیه محصولات مختلف به کار می‌رود. پلی استایرن ساختاری شیمیایی متشکل از هیدروکربن و هیدروژن است و در برابر حرارت مقاومت بالایی دارد. از ویژگی‌های گرانول پلی استایرن می‌توان به حالت کشسانی و انعطاف پذیر بودن آن اشاره کرد. از راهکارهای عرضه پلی استایرن در بازار ارائه آن به شکل گرانول است. گرانول پلی استایرن متشکل از دانه‌های گرد و ریز پلی استایرن است که جهت تولید محصولات حرارت می‌بیند. امروزه از انواع گرانول‌های پلی استایرن در صنایع تولیدی به عنوان مواد اولیه و به صورت گسترده بهره گرفته می‌شود.
گرانول پی وی سی
پلی ونیل کلراید (P.V.C) در دو نوع عمومی سخت و انعطاف پذیر در دسترس است. P.V.C سخت به صورت ورق، لوله، پروفیل های درب و پنجره، داکت های برق، لوله واتصالات و قطعات قالب گیری دیگر تولید می‌شود. پروفیل‌های اکستروژنی و کو اکستروژنی از دو دیدگاه قابل بررسی هستند که هم باید کاربردی بوده و هم جذاب باشند. با تلفیق این دو دیدگاه پروفیل‌های ایده آل خلق می‌شوند. گرانول پی وی سی دارای انواع مختلفی است که در ادامه بررسی می‌کنیم.
انواع گرانول پی وی سی
تفاوت میان گرانول‌های پی وی سی سخت و نرم (منعطف) در یک چیز است – نرم کننده (plasticizer).
گرانول های پی وی سی سخت که به نامهای (RPVC (Rigid PVC و (UPVC (Unplasticized PVC نیز شناخته می‌شوند دارای سختی بالا، خاصیت مکانیکی عالی و نقطه ذوب بالایی هستند و کاربردهای زیادی دارند. به طور مثال در چارچوب‌های درب و پنجره، کارت‌های اعتباری و لوله سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
گرانول های پی وی سی نرم (منعطف) در لوله‌های پزشکی، سیمهای الکتریکی، قالب بندی بدنه اتومبیل و شلنگ‌های کشاورزی فرمولاسیون می‌شوند. و همچنین آنها متناسب با نیازهای مشتریان فرمولاسیون می‌شود. گرانول‌های پی وی سی نرم (انعطاف پذیر) حاوی پلاستی سایزر و نرم کننده‌هایی هستند که به آنها خصوصیاتی شبیه لاستیک‌ها می‌دهد.
گرانول پلی استال بازیافتی (هوستافوم)
پلی استال یا پلی استیل یا پلی اوکسی متیلن (POM)، که در ایران با نام هوستافرم شناخته شده است، یک ترموپلاستیک مهندسی نیمه کریستالی برپایه فرمالدئید است که شامل گروه عاملی کربن است که به گروه‌های OR متصل شده است. این ماده دارای قابلیت بازیافت است. POM به عنوان پلی فرمالدئید، پلی متیلن گلیکول و پلی اوکسی متیلن گلیکول شناخته می‌شود.
هوموپلیمرهای استال از فرمالدئید قابل تولید است که توسط کاتالیز آنیونی در یک محیط واکنش مایع آلی پلیمریزاسیون می‌شود. پلیمر حاصل با واکنش به انیدرید استیک تثبیت می‌شود. در حالی که، کوپلیمر پلی استال نیاز به تبدیل فرمالدئید به تری اکسان با استفاده از کاتالیزور اسیدی و پلیمریزاسیون کاتیونی دارد. این واکنش با تصفیه تری اکسان به وسیله تقطیر یا استخراج برای از بین بردن آب و سایر ناخالصی‌های فعال حاوی هیدروژن دنبال می‌شود. گرانول پلی استال را با هوستافوم نیز می‌شناسند.
کاربرد معمول برای پلی استال با قالب‌گیری تزریقی شامل اجزای مهندسی با کارایی بالا است. کاربردهایی مانند:
-
-
- چرخ‌دنده‌های کوچک
- قاب‌های عینک
- یاتاقان‌های توپی
- اتصالات اسکی
- بست‌ها، دستگیره‌های چاقو و سیستم‌های قفل
-
یکی از مهمترین کاربردهای هوستافوم fm090 در قطعات پلاستیکی خودرو مانند پدال‌ها، بالابرهای شیشه، قفل باز کن در خودرو و… است. عمده خرید هوستافوم نیز در این زمینه است. صنعت الکترونیک نیز یکی دیگر از مصرف‌کنندگان عمده این ماده است. عمده کاربردهای این ماده در دکمه‌ها و اتصال دهنده‌های قطعات الکتریکی است.
گرانول ABS
آکریلونیتریل بوتادین استایرن ، که به گرانول ABS مشهور است ، یک پلیمر مهندسی است که از سیالیت بالایی برای شکل دادن به هر شکل برخوردار است و درخشش و رنگ خوبی دارد. گرانول ABS به دلیل ماهیت قوی ، پایداری حرارتی و توانایی انطباق با هر ماتریس سفت و سخت است. ABS توسط پلیمریزاسیون اکریلونیتریل و استایرن به همراه حضور پلی بوتادین قابل ایجاد است. نسبت‌ها متفاوت هستند ، اما این ترکیب باعث مقاوم تر شدن ABS از پلی استایرن خالص است.
مهمترین خاصیت ABS دوام و ویژگی مقاومت در برابر ضربه است.. ABS در بارهای محدودی از پایداری عالی برخوردار است و خصوصیات ارزشمندی را در -20 درجه سانتیگراد تا 80 درجه سانتیگراد نشان می‌دهد.
گرانول پلی آمید
پلی آمید محصولی شیمیایی است که ساختار زنجیر آن متشکل از پیوند یک اتم نیتروژن و کربونیل است. پلی آمید دارای ساختاری بلورین است. لذا مستحکم است. همین موضوع باعث شده است که در صنایع بسته بندی نیز بسیار مورد نیاز باشد. گاهی اوقات به پلی آمید الیاف شیشه می‌افزایند تا استحکام آن بیشتر گردد. در این هنگام می‌توان گفت که کارایی آنها با برخی فلزات برابری می‌کند. شاید یکی از مشکلات مربوط به پلی آمیدها که باید به شدت مورد توجه قرار گیرد، جذب رطوبت آنها است. از یکسو می‌توان به عنوان جاذب از آنها بهره برد اما از سوی دیگر در صنایعی که جذب رطوبت به شدت خسارات جبران ناپذیری وارد می‌کند، باید محتاط بود. پلی آمیدها دارای ساختار پیچیده شیمیایی بوده و هرکدام به لحاظ عملکرد، با یکدیگر فرق دارند. در یک نوع تقسیم بندی می‌توان آنها را به دسته آلفاتیک که با همان نام تجاری نایلون معروف هستند و آروماتیک که دارای حلقه بنزنی هستند تقسیم بندی نمود. پلی آمیدها آروماتیک بسیار مقاوم هستند به نحوی که در صنایع ساخت جلیقه های ضدگلوله و سیمهای بکسل قوی پر کاربرد هستند.
تولید گرانول
در زمان تولید گرانول، مواد مورد نیاز در دستگاه اکسترودر (که چیزی شبیه چرخ گوشت است) ذوب می‌شود و در سر اکسترودر یک کاتر یا چیزی شبیه آن نصب شده است که پلیمر خروجی را مرتبا قطع می‌کند و گرانول تولید می‌شود.
بیرون‌رانی مرحله‌ی آخر بسیاری از خطوط بازیافت پلاستیک است. خارج کننده ها معمولا مواد یکدست را دریافت می کنند. اگر خط بازیافت در مراحل تمیز کردن و خشک کردن درست عمل نکند، خارج کننده نیز درست عمل نخواهد کرد. این مساله معمولا در دیگر مراحل خط بازیافت اتفاق می افتد.
عوامل موثر بر قیمت گرانول
عوامل متعددی بر قیمت گرانول تاثیر گذار هستند که در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم:
-
- رنگ : یکی از موثرترین عوامل بر قیمت گرانول رنگ است، گرانول بی رنگ گران‌ترین نوع است و پس از آن رنگ‌های روشن و شفاف همانند زرد و آبی محبوبیت بیشتری دارند. رنگ‌های تیره ارزان‌تر هستند.
- خالص بودن مواد : باید برای تشخیص میزان ناخالصی، گرانول‌ها آزمایش شوند. تست خاکستر(ash) برای ناخالصی‌های غیر پلیمری و تست (DST) برای ناخالصی‌های پلیمری است و هرچه خالص تر باشند قیمت بالاتری دارند.
- نوع پلاستیک : پلاستیک‌های مهندسی دارای قیمت بالاتری هستند و حتی ضایعات آنها نیز از انواع دیگر قیمت بالاتری دارند. همچنین قیمت گرانول بازیافتی نسبت به گرانول نو پایین‌تر است.
گرانول بازیافتی یا گرانول نو ؟
یکی از اصلی‌ترین عوامل در کیفیت گرانول، مواد پتروشیمی اولیه‌ای است که گرانول را با آن تولید می‌کنند. معمولا گرانول‌ها یا با مواد پتروشیمی نو تولید می شود یا با مواد بازیافتی. گرانول بازیافتی از نظر کیفیت قابل مقایسه با گرانول نو نیست اما استفاده از گرانول بازیافتی موجب کاهش هزینه‌های تولید مواد پلاستیکی خواهد شد و از طرفی به محیط زیست هم کمک خواهد و همچنین می توان با رعایت یک سری نکات کیفیت گرانول بازیافتی را ارتقا داد.
کلام آخر
تهیه یک گرانول با کیفیت و یکدست که موجب افت کیفیت محصول نگردد و مشکلات فرایندی وکیفی برای مصرف کننده به همراه نداشته‌باشد، همواره از مهمترین دغدغه‌های فعالان صنعت بازیافت است. همیشه نگرانی‌هایی از این دست که آیا گرانولی که تهیه می‌کنم از نظر کیفیت و قیمت مناسب است یا خیر، بین تولیدکنندگان وجود دارد. مجموعه ویکی رک بسیاری از مشکلات و دغدغه‌های شمارا رفع خواهد کرد. برای خرید گرانول با کیفیت می‌توانید به با کارشناسان ویکی رک در تماس باشید. کافی ست با کارشناسان ما با شماره‌ی ۰۲۱۷۷۸۹۳۸۱ تماس بگیرید.
