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.
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
PVC Compound 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 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 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.
- 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 Polyvinyl chloride 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
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.
کامپاند پلیمری مهندسی
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.
کامپاندهای تمیز کننده رئولوژیکی
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 PVC Formulations 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
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. 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. 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.
کاربرد کامپاند پلیمری
انواع کامپاند با توجه به خواص و ویژگی‌هایی که دارند، در صنایع گوناگون تولیدی مورد مصرف قرار می‌گیرند. از مهم‌ترین کاربردهای آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کاربرد در دستگاه‌های تولید لوله‌های آبرسانی و فشار قوی
- تولید انواع فیلم‌های بادی و دمشی
- کاربرد در خودروسازی مانند تولید سپر خودرو
- تولید لوازم خانگی، وسایل و اسباب‌بازی‌های پلاستیکی
- تولید قطعات الکتریکی و الکترونیکی
- ساخت انواع ظروف یک‌بار مصرف از طریق فرآیند ترموفرمینگ
- کاربرد در ساخت شیلنگ‌ها، لوله‌های آب و فاضلاب
مزایای استفاده از کامپاند
استفاده از بعضی از انواع کامپاند باعث افزایش مقاومت ضربه پذیری در دماهای معمولی و منفی می‌شود. به طور کلی تولیدات کامپاند با توجه به سفارش مشتری و همچنین انتظاراتی که از یک محصول کامپاند دارد، صورت می‌گیرد. از دیگر مزایای کامپاند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مقرون به صرفه بودن و ایجاد بازارهای رقابتی در میان همه تولیدکنندگان داخلی و خارجی
- پخش استاندارد دوده به میزان یکنواخت
- بالا بردن مقاومت محصول در برابر تابش مستقیم نور خورشید
- افزایش استحکام و مقاومت در دماهای منفی
- مصرف مواد اولیه پلیمری مطلوب و با کیفیت در ساخت محصول
- تضمین کیفیت و کمیت در بازار فروش
جمع‌بندی
کامپاند پلیمری یکی از انواع افزودنی‌های پر مصرف در صنایع تولیدی پلیمر است. فرآیند تولید کامپاند مانند سایر محصولات پلیمری از طریق دستگاه‌های اکسترودر و فرآیند اکستروژن صورت می‌گیرد. هر کدام از انواع کامپاند، ویژگی‌ها، خواص و کاربرد متفاوتی دارند. مهم‌ترین انواع کامپاند شامل کامپاندهای پلی‌اتیلن و پلی پروپیلن به عنوان پرکننده، تمیزکننده رئولوژیکی، تقویت کننده با الیاف شیشه‌ای، مهندسی و … است که در صنایع مختلف کاربرد دارند. از کاربردهای آنها می‌توان به مواردی مانند ساخت لوله‌های آبرسانی فشار قوی، تولید قطعات و لوازم خودرو، لوازم الکتریکی و همچنین انواع ظروف یک‌بار مصرف اشاره کرد.