مستربچ های پخت

مستربچ های پخت، راه حلی با کاربری آسان و اقتصادی برای پخت رابر ها

در بخش قبل با کلیات فرایند پخت رابر یا همان پخت لاستیک ها آشنا شدیم و مهمترین روش های تجاری شده پخت آن ها را مرور کردیم. با مراجعه به لینک زیر این نکات را مطالعه کرده و در ادامه با این متن در خصوص معرفی مستربچ های پخت رابرها همراه باشید.

رابرها در حالت پخت نشده استحکام بسیار ناچیزی دارند و قابلیت شکل دهی نیز ندارند. به منظور تنظیم خواص مکانیکی و تبدیل رابرها به قطعات مورد نظر، فرایند پخت در آن ها صورت می گیرد. در طول این فرایند به کمک عوامل پخت ساختار سه بعدی در رابر ایجاد می شود و رابرها شکل قالب را به خود می گیرند. یکی از مهمترین روش های تجاری شده برای پخت رابرها (Rubber Curing)، استفاده از گوگرد به عنوان عامل پخت است. اما کار به همین سادگی نیست، در حقیقت به منظور تنظیم زمان پخت و از طرف دیگر جلوگیری از پخت زود هنگام، از مجموعه عوامل پخت در این فرایند استفاده می شود. رابرها به کمک فرایندهای اکستروژن، تزریق، قالبگیری فشاری و … به قطعات مختلف برای کاربری های گوناگون تبدیل می شوند. همچنین در بسیاری از این کاربردها رابرها به صورت ترکیب و آلیاژ شده با یکدیگر و حاوی دیگر افزودنی های تقویت کنند، مانند دوده و سیلیکا، به کار می روند. به همین دلیل سیستم پخت باید به نحوی طراحی شود که در زمان اختلاط رابرها با سایر اجزا فعال نشود و اجازه اختلاط را بدهد و از طرف دیگر قبل از شکل دهی نهایی و تبدیل شدن به قطعه مورد نظر نیز، فرایند پخت شروع نشود.

مستربچ های پخت

یک سیستم پخت گوگردی حداقل شامل اجزای زیر است:

  • گوگرد
  • شتاب دهنده
  • اکسید فلزی

در برخی از موارد از تاخیر دهنده های پخت (Retarder) نیز استفاده می شود. حالت فیزیکی تمامی این عوامل به صورت پودرهای جامد است. این نکته منجر به ایجاد مشکلاتی از قبیل آلودگی فضای تولید و نوسان در خوراک دهی می شود. یکی از جدیدترین فناوری هایی که در فرایند پخت رابرها به کار می رود، استفاده از مستربچ های پیش پراکنش یافته عوامل پخت است. این مستربچ ها حاوی درصد بسیار بالایی ( در حدود 60 تا 90 درصد) از عوامل پخت مختلف مانند گوگرد، شتاب دهنده ها، اکسیدهای فلزی، تاخیر دهنده ها و … هستند که در یک ماتریس پلیمری سازگار با رابرها به خوبی و به کمک دستگاه های اختلاط، پخش شده اند. معمولا از EPDM و EVA به عنوان ماتریس در این مستربچ ها استفاده می شود.

از جمله مهمترین مزایای استفاده از مستربچ های پیش پراکنش یافته عوامل پخت، می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • عدم ایجاد آلودگی و گرد و غبار پودرها در فضای تولید
  • خوراک دهی دقیق و کاملا مطابق با فرمولاسیون و بدون نوسان
  • درصد استفاده کمتر از عوامل پخت در این حالت نسبت به استفاده از پودر، به دلیل عدم پخش شدن در محیط و چسبیدن به سطوح دستگاه های تولید
  • جلوگیری از ورود ناخالصی های موجود در پودرهای عوامل پخت به قطعه رابری با استفاده از فیلترها در زمان تولید مستربچ

علاوه بر عوامل پخت، امروزه آنتی اکسیدانت ها، روان کننده های جریان، آنتی ازون، رنگدانه یا پیگمنت ها و سایر افزودنی های مورد استفاده در تولید کامپاندهای رابری نیز به صورت مستربچ تولید می شوند و استفاده از آن ها مزایای ذکر شده را به دنبال دارد.

پخت گوگردی یا پراکسیدی

پخت گوگردی یا پراکسیدی ؟ کدامیک انتخاب مهندسی تری است ؟

در بخش های قبلی توضیحات مقدماتی در خصوص فرایند پخت رابر یا همان الاستومر و لاستیک ها ارائه کردیم. شما میتوانید مقاله فرایند پخت الاستومر ها ( Rubber Curing ) را مطالعه کنید. در این مقاله با دو روش مهم پخت لاستیک ها بیشتر آشنا خواهیم شد.

پخت یک لاستیک حیاتی ترین مرحله شکل دهی آن است و مستقیما خواص قطعه نهایی را تعیین می کند. در حقیقت ایجاد خواص الاستیک و دینامیک منحصر بفرد در لاستیک ها به واسطه پخت شدن آن ها صورت می گیرد. در مقاله قبلی با مهمترین فناوری های پخت لاستیک ها آشنا شدیم. اما در هر یک از این فناوری ها از عوامل پخت منحصر بفردی استفاده می شود. از جمله مهمترین عوامل پخت رایج در صنعت لاستیک می توان به پخت گوگردی، پخت پراکسید و پخت رزینی اشاره کرد و در این بخش یک مقایسه جامع بین دو روش پخت گوگردی و پراکسیدی انجام خواهیم داد.

پخت گوگردی قدیمی ترین و رایج ترین عامل پخت است و حداقل از سه جزء اصلی گوگرد، فعال کننده و شتاب دهنده در آن استفاده می شود. در فرایند پخت گوگردی اتصالات گوگرد زنجیره های لاستیک را به یکدیگر اتصال شیمیایی می دهند و شبکه اتصالات عرضی تشکیل می شود. در طرف دیگر پخت پراکسیدی دیده می شود که اتصالات شیمیایی بین هر اتم کربن ایجاد می کند و پیوندهای وندروالسی کربن – کربن شبکه اتصالات عرضی را تشکیل می دهند. تا همین جای کار می توان گفت پخت پراکسیدی به دلیل استفاده از پیوندهای قوی تر و با انرژی جدایش بیشتر، مقاومت حرارتی بالاتری نسبت به پخت گوگردی در لاستیک ها ایجاد می کند و همچنین فرایند پخت پراکسیدی ساده تر است. در پخت پراکسیدی عامل اصلی یک پراکسید است و در صورت لزوم و برای دستیابی به خواص بهتر از عوامل کمک کننده پخت نیز به جهت افزایش جرم مولکولی واحد های پخت استفاده می شود. مزیت دیگر پخت پراکسیدی خواص الکتریکی بهتر قطعات تولیدی است.

پخت گوگردی یا پراکسیدی

در کنار مقایسه کلی که در بالا ارائه شد باید گفت کلیه خواص قطعات لاستیکی تولیدی به کمک فناوری پخت گوگردی و پراکسیدی با یکدیگر متفاوت است و بر اساس الزامات کاربری، بایستی روش مناسب پخت انتخاب شود. در ادامه با جزئیات بیشتری این دو فرایند پخت را با یکدیگر مقایسه خواهیم کرد. در حقیقت می توان گفت بر اساس نوع لاستیک پایه و دیگر افزودنی های موجود در فرمولاسیون قطعات تولیدی، همچنین خواص مورد انتظار، سیستم پخت مناسب و درصد اجزای عوامل پخت آن تعیین می شود. نتایج حاصل از پخت گوگردی و پراکسیدی در هر لاستیک منحصر بفرد است و نسخه کلی برای همه لاستیک ها وجود ندارد. همچنین امکان پخت گوگردی در همه لاستیک ها وجود ندارد. به جهت شروع فرایند پخت گوگردی به پیوندهای دوگانه کربن – کربن نیاز است. برای مثال در مورد لاستیک EPDM که هر دو نوع پخت گوگردی و پراکسیدی در مورد آن کاربرد دارد، می توان گفت:

مهمترین مزایای پخت پراکسیدی:

  • مقاومت شیمیایی و حرارتی بالاتر ( دمای سرویس دهی تا 150 °Cبرای پخت پراکسیدی و تا 120 °C برای پخت گوگردی)
  • مانایی فشار کمتر

و مهمترین مزایای پخت گوگردی:

  • استحکام مکانیکی بالاتر
  • مقاومت پارگی بالاتر
  • امکان استفاده از فیلرها متنوع و با درصد بالا
ماشین آلات پخت الاستومر ها

فرایند پخت الاستومر ها ( Rubber Curing )

قطعات تولید شده با الاستومر یا رابرها ( به صورت عامیانه به الاستومر و رابر، لاستیک نیز اطلاق می شود.) به الاستیک بودن و نداشتن تغییر شکل ماندگار معروف هستند. همچنین این قطعات در کاربری هایی که تحت بارگذاری دینامیک هستند، مقاومت فوق العاده ای در برابر خستگی و ترک خوردگی دارند. علاوه بر ساختار شیمیایی این گروه از پلیمرها، مهمترین عامل تعیین کننده خواص یک قطعه الاستومری، فرایند پخت آن ها است. پخت الاستومرها فرایندی است که توسط آن زنجیره های الاستومر توسط یک شبکه سه بعدی به یکدیگر متصل می شوند و یک ساختار یکپارچه و الاستیک حاصل می شود. اجزای شبکه نهایی که زنجیره های الاستومر را به یکدیگر متصل می کنند، اتصال عرضی نامیده می شود. اتصالات عرضی از نوع پیوندهای شیمیایی هستند و الاستیسیته نهایی قطعه تولید شده به نوع اتصالات عرضی و تراکم آن ها که به دانسیته اتصالات عرضی معروف است، وابسته است. از جمله مهمترین اتصالات عرضی می توان به پیوندهای تک گانه و چندگانه گوگردی، کربن – کربن و یون های فلزی اشاره کرد.

نخستین بار فرایند پخت الاستومرها توسط کمپانی گودیر (Goodyear) در سال 1839 میلادی کشف شد. فرایند پخت کشف شده از نوع پخت گوگردی بود و در ادامه با کشف سیستم های شتاب دهنده، فعال کننده و تاخیر دهنده، سیستم های پخت گوگردی توسعه داده شدند و هم اکنون نیز در حال استفاده هستند. فرایند پخت منجر به افزایش استحکام مکانیکی، سختی، مدول کششی و مقاومت سایشی، و از طرفی کاهش مانایی فشاری می شود و پایداری ابعادی قطعه را افزایش می دهد. به دلیل سهولت استفاده، سمی نبودن، هزینه تولید کم و امکان تنظیم زمان پخت از چند ثانیه تا چند روز، سیستم های پخت گوگردی یکی از اولین انتخاب های پیش روی مهندسین تولید است. همچنین این سیستم ها اجزای سمی ندارند و برای الاستومرهای فاقد زنجیره اشباع نشده نیز قابل استفاده هستند.

فرایند پخت الاستومر با حرارت و تحت فشار در قالب نهایی انجام می شود. فرایند پخت الاستومر به کمک فشار، اتوکلاو، آون گرمایی، بستر سیال، مایکرو ویو و … انجام می شود. پخت قطعات الاستومری در روش Batch نسبتا ساده و کم هزینه است. اما در روش پیوسته به تجهیزات پیچیده تر و گرانتری نیاز است. از جمله فناوری هایی که در فرایند پخت پیوسته استفاده می شود، می توان به روش های زیر اشاره کرد:

  • Shera head
  • Rubber extruding microwave vulcanization (UHF method)
  • Hot air (Oven drying method)
  • Fluid bed by ballotini
  • Liquid Curing Medium (LCM)

در بین روش های ذکر شده، فناوری LCM به دلیل امکان استفاده از پخت پراکسیدی ( که در سایر روش ها امکان استفاده وجود ندارد) و هزینه تجهیزات تولید ارزانتر، محبوبیت و استفاده بیشتری دارد. هر چند ایمنی این روش در مقایسه با سایر فناوری ها کمتر است و مشکلاتی مانند آلودگی دارد.

کاربرد الاستومر ها

یکی از مهمترین مراحل فرایند پخت اضافه کردن سیستم پخت، برای مثال در پخت گوگردی در ساده ترین حالت شامل گوگرد، شتاب دهنده، فعال کننده و …، است. ترتیب افزودن و مقدار هر یک از اجزا تعیین کننده خواص قطعه نهایی است. همچنین در برخی از موارد بایستی فرایند پخت را به کمک ترتیب اضافه کردن افزودنی ها کنترل کرد. امروزه به دلیل افزایش دقت و سرعت در اضافه کردن افزودنی ها، از مستربچ های پیش پراکنش یافته اجزای پخت استفاده می شود. با استفاده از این روش علاوه بر افزایش دقت توزین، آلودگی محیط تولید نیز کمتر می شود.

شرکت وی بی پلاست

مواد پخت پیش پراکنش یافته

در صنعت لاستیک ، اجزای سیستم پخت تاثیر به سزایی در قابلیت فرآیند و خواص پخت آمیزه های الاستومری دارند. روند رایج این صنعت از نخستین سال ها استفاده از افزودنی های پودری شکل (مواد پخت پیش پراکنش یافته) بوده است. این مواد باتوجه به عملکرد موردنظر در مرحله اول اختلاط در میکر داخلی یا در مراحل بعدی و روی غلطک اضافه می شوند. اختلاط این مواد روی غلطک همیشه مشکلاتی از چند جنبه بهمراه دارد.
اول، امکان تماس این مواد شیمیایی با پوست بدن اپراتور وجود دارد باتوجه به طبیعت مواد می تواند باعث ایجاد برخی حساسیت ها گردد. همچنین بهنگام فرآیند این خطر وجود دارد که بخشی از مواد که بصورت غبار متصاعد می شود توسط اپراتور استنشاق شوند که به طریق اولی مشکلات عدیده ای را می تواند ایجاد نماید.
دوم، بخشی از مواد که بصورت غبار درآمده اند از چرخه فرآیند خارج می شوند و وارد آمیزه نمی شوند. لذا برای جبران این مواد از دست رفته باید کسر بیشتری مواد استفاده شود.
سومین مشکل پیش روی فرآیند اختلاط با مواد پودری روی غلطک، تغییرات ویسکوزیته ایجاد شده در آمیزه در محل ورود مواد پودری است که باعث پاره شدن آمیزه می گردد و بخشی از این مواد معمولا روی سینی زیر رول ها ریخته می شوند. صنعتگران باتجربه این صنعت نیک می دانند که این چرخه چقدر می توان طولانی شود و چه مقدار هزینه اپراتوری ایجاد می کند.

شرکت وی بی پلاست
برای بهینه سازی فرآیند اختلاط پیشرفت هایی درباره اصلاح فرم فیزیکی موارد مورد استفاده بوجود آمده است. در یکی از موثرترین روش ها، مواد پخت پودری در محملی پلیمری قرار می گیرند، بدین صورت که محمل پلیمری (معمولا EPDM یا EVA) محتوی 70 یا 80% ماده پودری است. در نتیجه ماده موثر پودری در تماس با پوست انسان قرار نمی گیرد و گرد و غباری هم وجود ندارد که استنشاق شود. ازطرف دیگر بدلیل نرم بودن ماده محمل پلیمری، بهنگام ورود مواد مستربچ پخت در آمیزه، تغییری در ویسکوزیته موضعی رخ نمی دهد لذا پاره شدن و از هم گسیختن آمیزه و ریزش مواد رخ نمی دهد. تجربه ثابت نموده است که استفاده از این نوع مواد افزودنی پیش پراکنش یافته باعث کاهش 20% در مصرف مواد پخت و 20 تا 30% کاهش زمان اختلاط می گردد.
همچنین پیش تراکنش یافتگی مواد پودری در محمل پلیمری باعث می شود تا توزیع و پراکنش مواد در بستر آمیزه الاستومری به سهولت موثرتر رخ دهد.
شرکت ویبی پلاست ایتالیا(Vibiplast) از پیشگامان تولید مواد پخت پیش پراکنش یافته در محمل پلیمری است که این محصولات را با نام تجاری Deltagran عرضه می دارد. هم اکنون شرکتهای معظم آمیزه سازی اروپایی، تایرسازان و قطعه سازان اروپایی از عمده مشتریان اصلی این شرکت هستند . سیستم کنترل کیفیت سختگیرانه حین تولید و پس از آن منجر به فراهم آمدن کیفیتی یکنواخت و سطح بالا در تولیدات این شرکت شده است، چیزی که در عموم مواد پخت چینی موجود در بازار ایران به چشم نمی خورد.
باتوجه به سیاست شرکت پلیمر پیشرفته دانا در تامین مواد اولیه با کیفیت برای صنعتگران ایرانی، به تازگی قرارداد همکاری دو شرکت در بازار ایران منعقد شده است . لذا علاقتمندان به استفاده از این مواد می توانند با واحد فروش شرکت پلیمر پیشرفته دانا تماس حاصل نمایند.

Vibiplast Logo

معرفی شرکت وی بی پلاست VibiPlast

تاسیس شرکت ویبی پلاست Vibiplast  به سال 1982 و تولید آمیزه های PVC برای کابل برق و سایر موارد صنعتی برمی گردد. در سال 1990 با افزایش تقاضا برای مواد سازگار با محیط زیست شروع به تولید آمیزه های عاری از ترکیبات هالوژنه ، مواد بدون گازهای سمی و خروج بسیار کم دود نمودند. پس از آن در سال 1999 تولید آمیزه های PVC سخت جهت استفاده در دامنه وسیعی از کاربردهای مختلف ،در فرآیندهای اکستروژن و تزریق  نیز به سبد محصولات این شرکت افزوده شد. سال 2002 سال آغاز تولید آمیزه های لاستیکی جهت استفاده در صنعت کابل و همچنین سایر صنایع کردند و در نهایت در سال 2007 بخش تولید افزودنی های پیش توزیع یافته لاستیکی به صورت مستربچ نیز به دیگر فعالیت های این شرکت اضافه شد.

ظرفیت تولیدات سالانه ویبی پلاست به شرح زیر است :

1500 تن / Rubber – Comp

5000 تن /  PVC – Comp

7000 تن / Halogem Free – Comp

3000 تن / Rubber additives

در ادامه محصولات این شرکت را به طور خلاصه معرفی می کنیم :

  • آمیزه های ترموپلاستیک عاری از هالوژن برای کاربردهای الکتریکی ( روکش و عایق های کابل)
  • آمیزه های PVC نرم برای کاربردهای الکتریکی ( روکش و عایق کابل ها )
  • آمیزه های لاستیکی برای صنعت برق
  • آمیزه های PVC نرم برای کواکستروژن کالاهای صنعتی
  • آمیزه های PVC سخت برای فرآیند تزریق و اکستروژن کالاهای صنعتی
  • افزودنی های شیمیایی رابر بصورت پیش پراکنش یافته برای صنعت لاستیک

ویبی پلاست با علامت تجاری Deltagran ، افزودنی های شیمیایی رابر را بصورت پیش پراکنش یافته تولید می کند. علامت تجاری Deltagran امروزه به نماد کیفیت ، قابلیت اطمینان و بازدهی بالا تبدیل شده است. در بین مشتریان قدیمی این شرکت ، می توانیم بزرگترین آمیزه سازها و تولید کنندگان محصولات لاستیکی در سطح بین المللی را یافت.

برای اطمینان از برآورده شدن استانداردهای بالای کیفیت ، دو خط تولید به امر تولید مواد پیش توزیع شده تحت کنترل بسیار دقیق تکنسین های مخصوص اختصاص داده شده است.

افزودنی های شیمیایی رابر پیش پراکنش یافته ترکیبی از ماتریس پلیمری با گرانروی پایین و عوامل پراکنش یافته است. این مساله به آمیزه الاستومری کمک می کند تا به سطح عالی از پراکنش در زمانی کوتاهتر و تسریع کل فرآیند اختلاط برسد. با استفاده از این مواد امکان دسترسی به سطح بالایی از بهره وری و کیفیت ، کاهش هزینه های تولیدی  مصرف مواد ، بهبود فرآیند ، جذب سریع مواد ، پراکنش عالی در بستر آمیزه الاستومری و ایجاد یکنواختی بیشتر و همچنین آلودگی زیست محیطی کمتر بهمراه سلامت اپراتور ، فراهم می شود.

محدوده کاملی از افزودنی های صنعت رابر ( شامل شتاب دهنده ها  ،تاخیر دهنده ها ، آنتی اکسیدانت ها ، فعال کننده ها و عوامل پخت ) همیشه در انبار و با سیستم FIFO در دسترس هستند.

انتخاب محصولات به آمیزه های پیش توزیع شده Deltagarn محدود نمی شود. با توجه به رابطه نزدیکی که با مشتریان و تامین کنندگان داریم می توانیم مواد شیمیایی پودری شکل ، سیلیکاها ، رزین ها ، سیلان ها ، واکس ها و محدوده وسیعی از کمک فرآیندها را تامین کنیم. نیازهای خاص را با خلاقیت و توسعه محصولی ویژه برای الزامات مشتری برآورده می سازیم.