کامپاندهای پلیمری یکی از انواع مواد پلیمری پرمصرف و کاربردی در صنایع شیمیایی است که جهت افزایش ثبات و مقاومت مواد پلاستیکی به کار می‌روند. در واقع این محصولات از ترکیب پلیمر و نوعی پودر برای تقویت ساختارهای پلیمری تشکیل شده‌اند.
علت استفاده از این مواد در هنگام تولید محصولات پلیمری این است که بسیاری از تولیدکنندگان برای تولید محصولات با پایه‌ی پلیمر با مشکلاتی از قبیل ضعف فیزیکی، کاهش خواص، رنگ نامطلوب، طولانی شدن فرآیند تولید و … مواجه می‌شوند بدین ترتیب با افزودن ترکیباتی مانند کامپاندها و مستربچ‌ها خواص پلیمر و فرآیندهای تولید مورد نظر خود را تقویت می‌کنند.
تعریف دیگر از کامپاندهای پلیمری
در یک تعریف دقیق‌تر، کامپاند پلیمری به مخلوط یک یا چند پلیمر و یا افزودنی‌های مختلف برای افزایش خواص فیزیکی، مکانیکی، حرارتی و … جهت شکل دهی مناسب از طریق فرآیندهای تزریق پلاستیک، اکستروژن و… گفته میشود. معمولاً کامپاندها به شکل گرانول در بازار عرضه می‌شوند و واحدهای تولید کننده کامپاند را کامپاندر گویند. بحث صرفه جویی در هزینه و زمان از مواردی هستند که با استفاده از کامپاند می‌توان به صورت قابل توجهی در آنها عملکرد کاهشی مناسبی داشت.
روش تولید کامپاندهای پلیمری
به طور کلی برای تولید کامپاند فرآیندهای زیادی باید طی شود. مهم‌ترین فرآیندی که برای تولید این مواد نقش کلیدی را ایفا می‌کند، مرحله ذوب است، که این مرحله در دستگاهی به نام اکسترودر انجام میشود. در ابتدا فرآیند، افزودنی‌ها و پلیمر‌های پایه با یکدیگر ترکیب و وارد دستگاه شده و سپس از اکسترودر خارج می‌شوند.
پس از این مرحله، ماده بدست آمده باید سرد شود، بنابراین ماده مذاب خارج شده از اکسترودر، وارد سیستم خنک کننده شده و سرد میشود. سپس ترکیبات سرد شده که عموماً به صورت جامد هستند، در ابعاد و اندازه‌های گوناگون برش داده می‌شوند و در آخر کامپاند مورد نظر به‌دست می‌آید.
کامپاندها باید تحت شرایط دمایی خاصی انبار شده و بسته بندی شوند؛ زیرا ممکن است در خواص و کیفیت آنها تغییراتی صورت گیرد که در صورت بروز افت کیفیت باید مجدداً فرآیند تولید را از ابتدا طی کنند که تکرار این سیکل امری هزینه آور و زمان‌بر بوده لذا باید از بروز چنین مشکلاتی جلوگیری شود.
ویژگی کامپاندهای پلیمری
کامپاندهای پلیمری از سه جزء اصلی که هر کدام وظیفه خاص خود برای افزایش خواص ماده نهایی را برعهده دارند، تشکیل می‌شوند. این سه جزء اصلی عبارتند از پایه پلیمری، عامل سازگاری و افزودنی‌های شیمیایی.
در جزء اول باید به این نکته توجه کرد که افزودنی‌هایی مانند کامپاند و مستربچ که خود پایه‌ای پلیمری دارند، باید به محصولی اضافه شوند که آن محصول پایه و اساس پلیمری داشته باشد تا بدین ترتیب راحت‌تر با پلیمر مورد نظر ترکیب شوند.
عامل سازگاری (جزء دوم) یکی دیگر از بخش‌های مهم و اساسی کامپاند است که وظیفه آن ایجاد سازگاری بین افزودنی‌ها و پایه پلیمری است. در صورتی که سازگاری و یا قطبی و غیرقطبی بودن بین پایه پلیمری و افزودنی‌های شیمیایی رعایت نگردد، در کامپاند تولید شده افزودنی‌ها به طور یکنواخت پخش نخواهد شد و در نتیجه کیفیت لازم را نخواهند داشت.
جزء سوم افزودنی‌های شیمیایی هستند که با اضافه کردن آن به پایه پلیمری کامپاند، خواص مورد نیاز را ایجاد می‌کنند. بعضی از این افزودنی‌ها تنها افزودنی‌های رنگی هستند که وظیفه آنها تغییر رنگ پلیمر مورد نظر است.
تفاوت کامپاند و مستربچ
سازوکار کامپاندها و مستربچ‌ها یکسان است اما تفاوت این دو ماده در میزان درصد اضافه شدن هرکدام در محصولات نهایی است.
در حقیقت کامپاندها ترکیباتی هستند که به طور کامل و بدون هیچ‌گونه ترکیب اضافه‌ای برای تولید محصولات پلاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما در مقابل مستربچ‌ها را در برخی موارد نمی‌توان به تنهایی برای تولید یک قطعه تزریق پلاستیکی استفاده کرد لذا نیاز است که آنها را همراه با پایه‌های پلیمری و افزودنی‌های لازم به طور مستقیم برای تولید محصول نهایی استفاده کرد.
کاربرد کامپاندهای پلیمری
کامپاند پلی‌اتیلن یکی از انواع کامپاندهای پلیمری است که در صنایع مختلف از جمله تولید لولههای آبیاری، لولههای تحت فشار و فیلم‌‌های بادی (دمشی) مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربرد دیگری که می‌توان نام برد، برای تولید سپر خودرو است، که نیاز یه کامپاند کردن پلی پروپیلن با یک ماده‌ی لاستیکی مانند EPDM جهت افزایش خواص ضربه پذیری در دمای محیط و دماهای منفی است.
از دیگر کاربردهای کامپاندهای پلیمری می‌توان به تولید لوازم خانگی و خودرو، تولید قطعات الکتریکی و الکترونیکی، ساخت ظروف یکبار مصرف و لبنی از طریق فرآیند ترموفرمینگ، لولههای فاضلابی (بوش فیت)، شیلنگ‌ها، لولههای پنج لایه و … اشاره کرد.
به طور کلی تولید یک کامپاند براساس سفارش مشتری و سطح توقعات او توسط شرکت های کامپاندینگ صورت می‌پذیرد.
انواع کامپاندهای پلیمری
مواد پلیمری کاربرد بسیار گسترده ای در صنایع مختلف دارند که پلیمر از نوع پلی اتیلن یکی از پرکاربردترین این مواد محسوب می شود.
1-کامپاند پلی اتیلن
کامپاند لوله پلی اتیلن نوعی از لولههای آبرسان محسوب میشود که از ترکیب کامپاند همراه با درصدی دوده به عنوان مواد اولیه ساخته میشود. در واقع ترکیب تشکیل دهنده کامپاند پلی‌اتیلن از ضایعات با‌کیفیت صنعتی و مواد نو تشکیل شده است که دارای مقاومت بالا در برابر نور خورشید، خواص مناسب و قیمت مقرون به صرفه است. کامپاند لوله پلی اتیلن علاوه بر قیمت و کیفیت مناسب از فرآیند شکل پذیری عالی برخوردار است که قابلیت رقابت در بازارهای داخلی و خارجی لولههای آبرسانی را دارد.
2-کامپاند پلی پروپیلن
این کامپاندها بیشتر از نوع کامپوزیت بوده و در تولید قطعات خودرو و قطعات لوازم خانگی، لوله و اتصالات استفاده می‌شوند.
3-کامپاند مهندسی
برای طراحی یک قطعه‌ی جدید متناسب با شرایط کاربری آن قطعه مانند استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر اسیدها و حلال‌های شیمیایی، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر اُزن، طول عمر بالا، Creep و … و البته با توجه به شرینکی قالب و شرایط تزریق پلاستیک، واحدهای کامپاندر براساس نیاز مشتری، شرایط کاربری و نیز طراحی قالب کامپاندهای مهندسی را تولید می‌کنند.
4-کامپاندهای تقویت شده با الیاف شیشه
این گروه از کامپاندهای پلیمری دارای خواص مکانیکی و حرارتی مناسب بوده و امکان استفاده از آنها در صنایعی مانند خودرویی، لوازم خانگی، الکتریکی و الکترونیکی بیشتر است.
5-کامپاندهای پرکننده
این گروه از کامپاند نیز در درصدهای مختلف فیلر و بر پایه‌های مختلف پلیمری عرضه می‌شوند. فرمولاسیون پیشرفته بکار رفته در این کامپاندها موجب میشود تا استفاده از این کامپاندها علاوه بر تأمین خواص مطلوب، باعث کاهش قیمت محصول نهایی نیز شود. این کامپاندها در بسیاری از فرآیندها از جمله اکستروژن، ترموفرمینگ و تزریق پلاستیک استفاده می‌شوند.
6-کامپاندهای عایق صوتی
این کامپاندها بر پایه پلی پروپیلن پرشده با درصد بالای سولفات باریوم جهت ایجاد خاصیت عایق صوتی در لولههای فاضلابی (پوش فیت) و سازه‌هایی که عایق کاری صوتی در آنها مهم است، استفاده می‌شوند.
7-کامپاند تمیزکننده رئولوژیکی
این کامپاند با توجه به خواص رئولوژیکی ویژه به عنوان تمیز کننده سیلندر، ماردون و دای (Die) در دستگاه‌های فرآیندهای پلیمری نظیر فیلم، لوله، ورق و کارتن پلاست عرضه میشود. . استفاده از این کامپاند امکان حذف ناخالصی و تغییر رنگ بسیار سریع با کمترین ضایعات را در فرآیندهای فوق فراهم می‌سازد.
دلیل استفاده از کامپاندهای پلیمری
به طور کلی در برخی از تجهیزات به کار رفته در صنایع از قبیل تجهیزات تزریق پلاستیک و یا اکسترودها نمی‌توان مستربچ را به پایه‌های پلیمری اصلی اضافه کرد. در چنین شرایطی کارخانجات ناچار به استفاده از کامپاند می‌شوند تا بدین ترتیب کیفیت محصول نهایی آنها کاهش پیدا نکند. از طرفی از لحاظ اقتصادی و بهداشتی استفاده از کامپاند برای تولید محصول نهایی بسیار به صرفه‌تر از مستربچ است، چرا که در این وضعیت از هزینه حاصل از تمیزکاری و ترکیب مستربچ و پایه پلیمری صرف نظر خواهد شد.
