رنگ آمیزی پلاستیک ها با استفاده از مستربچ موضوع این مقاله است.
مستربچ آمیزه غلیظی است که به صورت جامد ویا مایع است حاوی رزین حامل و پخش کننده و در صورت رنگی بودن مقدار زیادی پیگمنت یا پرکننده یا افزودنی به همراه دارد.
مستربچ به سه دسته تقسیم می گردد
۱ : مستربچ رنگی
۲ : مستربچ پرکننده
۳ : مستربچ افزودنی
مستربچ پرکننده
مستربچ رنگی شامل:
سفید
سیاه
رنگی
بنابراین به طور کلی, وظیفه مستربچ رنگی دادن رنگ به قطعه پلیمری است.
وظیفه مستربچ پرکننده کاهش قیمت و همچنین بهبود خواص است.
وظیفه مستربچ افزودنی ایجاد خواص ویژه فیزیکی و یا مکانیکی خاصی می باشد.
برای مثال پایدار کننده در مقابل نور خورشید , تاخیراندازنده شعله, ضد الکتریسیته ساکن ,کمک فرایند ,مقاوم به ضربه … .
یک مستربچ رنگی از چه اجزایی تشکیل شده است؟
مستربچ از رنگدانه , پخش کننده و عامل حمل کننده تشکیل شده است.
عامل اول, رنگ دانه ها:
رنگدانه به دو دسته تقسیم می شود, پیگمنت و دای
عموما پیگمنت ها به دو دسته تقسیم می شوند, آلی نظیر فتالو سیانین سبز و پیگمنت رنگی معدنی نظیر اکسید آهن قرمز و یا تیتانیوم.
دای مانند یک جوهر یا رنگ بی اثر است. عموما” نمی توان دای را برای رنگ کردن پلی اولفین استفاده کرد.
از طرف دیگر باعث مهاجرت می گردد.
تفاوت اصلی این دو گروه در استاندارد (DIN 559444) به اختصار چنین بیان شده است,
تحت شرایط عمومی فرایند, پیگمنت ها موادی هستند که در پلاستیک حل نمی شوند در حالی که دای ها در پلاستیک حل می شوند.
عامل دوم پخش کننده:
موجب می شود سطح رنگدانه مرطوب گردد
و این موضوع برای پخش شدن بیشتر در پیگمنت مفید است
ضمنا” رزین را نیز پایدار می کند بدون آنکه روی کیفیت رنگ محصول تاثیر بگذارد.
پلی اتیلن با جرم مولکولی پایین یا واکس یا استئارات روی نیز به عنوان پخش کننده استفاده می گردد.
در مستربچ پلاستیک های مهندسی از واکس, استئارات منیزیم و استارات کلسیم برای این منظور استفاده می گردد.
عامل سوم حمل کننده:
رزین حمل کننده موجب می شود که پیگمنت یکنواختی توزیع گردد
و به راحتی به شکل گرانول در بیاید. باید سازگاری با رزین و عامل پخش باشد.
سیالیت حامل بایستی از سیالیت رنگدانه و رزین بیشتر باشد و این بطور مشابه بر روی کیفیت محصول پس از رنگ شدن تاثیر می گذارد.
برای مثال ما پلیمری با شاخص مذابی انتخاب می کنیم که می تواند مستربچ را در خود حل کند.
ما LDPE را به عنوان حامل رنگ مستربچ PP/PE انتخاب می کنیم.
فرمول کلی اکثر مستربچ های رنگی تشکیل یافته از:
دو نوع پایدار کننده و دو نوع روان کننده داخلی و خارجی رنگینه و پایه پلیمری مورد نظر, بنابر این مستربچ هرگز یک رنگدانه تنها نیست,
بلکه اغلب با دو نوع پایدار کننده و یک یا دو نوع روان کننده دیگر همراه است.
با کمک مستربچ پلاستیک مورد نظر را به رنگ های مختلفی می توان در آورد.
نوع دیگری از مستربچ وجود دارد که کدر است و معمولا برای رنگ آمزی پلاستیک های غیر شفاف مورد استفاده قرار می گیرد.
نکته بسیار مهم در انتخاب مستربچ, سازگاری پلاستیک با رنگ و سایر افزودنی های همراه آن مستربچ است که معمولا شرکت های سازنده,
این مورد را برای مصرف کننده دقیقا مشخص می کنند.
رنگ آمیزی پلاستیک توسط مستربچ
از آنجا که مستربچ ها برای تعداد محدودی از پلاستیک های پر مصرف صنعتی ساخته می شوند,لازم است در مورد توانایی رنگ آمیزی پلاستیک ها با رنگ دانه نیز اطلاعاتی ارائه کرد.
بنابر ماهیت شیمیایی پلاستیک می توان رنگ مورد نظر را برای آن انتخاب نمود.
با توجه به اطلاعات بیان شده در جدول زیر مثلا پلی اتیلن, پلی پروپیلن و پی وی سی را توسط تیتان می توان به رنگ سفید در آورد
و یا آنرا با اکسید های کروم به رنگ زرد یا قهوه ای در آورد.
ولی از رنگ های ترکیبات آبی آهن نمیتوان در فرمولاسیون پلی اتیلن و پلی پروپیلن استفاده نمود.
برای پخش رنگ های معدنی در آمیزه, اختلاط اجزای فرمول روی دستگاه غلتک (roll mill) معمول استکه گاه از یک نرم کننده مانند (DOP) نیز استفاده می شود.
فرایند تولید مستربچ:
برای اختلاط رنگ و افزودنی با پایه پلیمری و تولید مستربچ از اکسترودر دو پیچه همسو گرد نیز استفاده می گردد.
این فرایند شامل: وزن کردن, وارد کردن خوراک, انتقال, ذوب کردن, پخش کردن و همگن کردن, خارج کردن گازهای مزاحم , فیلتر کردن و گرانول کردن می باشد.
اختلاط شامل ۴ مرحله است:
مرطوب کردن پیگمنت افزودنی و پرکننده
مخلوط کردن و پخش کردن پیگمنت و افزودنی در پلیمرپایه
توزیع پیگمنت,افزودنی و پرکننده در مذاب پلیمری
پایدار کردن این مخلوط و جلوگیری از گلوله یا کلوخه شدن
دستگاه دو پیچه
منبع : پلیمر سبز