گرانول های پرکاربرد در تولید نایلون

گرانول چیست؟

شکل‌های مختلفی از پلیمرها به عنوان ماده اولیه در تولید محصولات پلاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این بین، گرانول از محبوبیت بسیار زیادی در بین تولیدکنندگان محصولات پلاستیکی برخوردار است. اما گرانول چیست؟

تصویر غلطی که از گرانول در ذهن برخی از کسانی که آشنایی کمی با حوزه پلیمر و پلاستیک دارند نقش بسته است، این است که گرانول نوعی ماده پلیمری است. در حالی که در واقع گرانول، شکل ظاهری مواد اولیه پلیمری است که به صورت دانه دانه بوده و در مراحل اولیه تولید مواد پلاستیکی ذوب شده و با روش‌های مختلفی نظیر روش قالب‌گیری تزریقی، بادی، دورانی و… به محصول نهایی تبدیل می‌شود.

اگر بخواهیم دقیق‌تر بررسی کنیم، هر ماده پلیمری از دو بعد میکروسکوپی و ماکروسکوپی قابل بررسی است. یک ماده پلیمری می‌تواند ساختار میکروسکوپی مشخصی داشته باشد که این ساختار، نوع ماده را مشخص می‌کند (برای مثال، پلی اتیلن، پلی پروپیلن و…). ساختار ماکروسکوپی نیز نشان‌دهنده شکل ظاهری ماده است که بر این اساس، ماده اولیه می‌تواند به شکل پودر (با اندازه دانه‌های متفاوت)، پرک و گرانول باشد. تصویر زیر، چند نمونه گرانول مواد پلیمری مختلف را نشان می‌دهد.

دلیل محبوبیت بسیار زیاد گرانول در بین تولیدکنندگان، سهولت استفاده در تولید است؛ پودرها در هوا پراکنده می‌شوند و علاوه بر آلودگی محیط کارگاه و مشکلات تنفسی که ایجاد می‌کنند، میزان زیادی از ماده نیز هدر می‌رود، ولی گرانول این دردسرها 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.

با اینکه مزایای گرانول بسیار زیاد است و از محبوبیت بالایی برخوردار است، ولی این به معنای بلااستفاده بودن اشکال دیگر مواد پلیمری نیست. همه مواد پلیمری بسته به کاربرد، میزان ویسکوزیته، پلیمریزاسیون و… می‌توانند تبدیل به گرانول شوند. ولی اگر شرایط پلیمریزاسیون و عوامل دیگر پیچیده باشد، پلیمر بصورت پودر یا محلول یا… تولید می‌شود.

تقسیم‌بندی انواع گرانول

همانطور که پیش‌تر گفته‌شد، گرانول‌ها شکلی از مواد پلیمری هستند؛ بنابراین می‌توانند جنس‌های مختلفی داشته باشند و گستره وسیعی از مواد پلیمری را شامل شوند.

دسته‌بندی گرانول‌ها را می‌توان از چند بعد مورد بررسی قرار داد.

1. جنس ماده پلیمری (ترکیب شیمیایی)، اولین و مهم‌ترین مبنای دسته‌بندی گرانول‌هاست. بر اساس ترکیب (فرمول) شیمیایی ماده پلیمری، گرانول می‌تواند به دسته‌هایی نظیر گرانول پلی اتیلن، گرانول پلی پروپیلن، گرانول ABS، گرانول پی وی سی و… تقسیم شود.
2. ساختار و وزن مولکولی (دانسیته) نیز، یکی دیگر از موارد مهم در تعیین دسته گرانول‌هاست. بر اساس وزن مولکولی، مواد پلیمری مشخص‌شده در مورد قبل (مورد شماره ۱) می‌تواند به دسته‌های ریزتری تبدیل شود. برای مثال، پلی اتیلن، می‌تواند به پلی اتیلن سبک، پلی اتیلن با دانسیته (وزن مولکولی) متوسط، پلی اتیلن سنگین و پلی اتیلن با دانسیته فوق سنگین (UHMW) تقسیم شود. همچنین بر اساس نوع قرارگیری شاخه‌ها در ساختار پلی اتیلن، گرانول پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE) نیز وجود دارد.
3. مورد سوم، روش تولید محصولات پلاستیکی است. با توجه به اینکه، روش‌های مختلف تولید محصولات پلاستیکی وجود دارد، گرانول‌های مناسب برای هر کدام از این روش‌های تولید نیز، در دسته‌بندی خاصی قرار می‌گیرند. برای مثال، گرانول تزریقی، گرانول بادی و…، محصولاتی هستند که در روش قالب‌گیری تزریقی، قالب گیری بادی و… مورد استفاده قرار می‌گیرند.
4. نوع محصول تولیدشده نیز، می‌تواند یکی دیگر از معیارهای تقسیم‌بندی گرانول‌ها باشد. برای مثال، ماده اولیه مورد استفاده در تولید فیلم (انواع نایلون) و تولید لوله، به گرانول گرید فیلم و گرید لوله معروف هستند.

نکته مهمی که در دسته‌بندی گرانول‌ها وجود دارد، این است که معمولا یکی از معیار‌های بالا به تنهایی برای نام‌گذاری گرانول‌ها مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، بلکه ترکیبی از فاکتورهای بالا، مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال، جنس یک گرانول، می‌تواند پلی اتیلن باشد، از نظر وزن مولکولی در دسته سنگین قرار بگیرد و در روش قالب‌گیری تزریقی مورد استفاده قرار بگیرد؛ در این صورت با نام گرانول پلی اتیلن سنگین تزریقی شناخته می‌شود.

علاوه بر موارد ذکرشده، ممکن است معیارهای دیگری نیز برای دسته‌بندی گرانول‌ها وجود داشته باشد، ولی موارد بالا، مهمترین و پرکاربردترین فاکتورهایی هستند که در صنعت و بازار پلیمر و پلاستیک از آنها استفاده می‌شود.

گریدهای مختلف گرانول در تولید انواع فیلم و نایلون

یکی از مهمترین مبناهایی که برای دسته‌بندی گرانول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، پایه پلیمری مورد استفاده در تولید گرانول است. در ادامه به بررسی مهمترین پایه‌های پلیمری مورد استفاده در تولید انواع لوله پلیمری می‌پردازیم.

گرانول پلی اتیلن

گرانول پلی اتیلن با توجه به تغییر در طرز قرارگیری شاخه‌های پلیمری، می‌تواند به 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

التبه گریدهای دیگری هم وجود دارند که در اینجا فقط به دسته‌های متداول‌تر اشاره شده است. به عنوان مثال منظور از گرانول پلی‌اتیلن سنگین تزریقی، اولا گرانولی است که ساختار و ترکیب آن از نوع سبک است و ثانیا در روش‌های تولید تزریقی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گرانول پلی پروپیلن

گرانول پلی پروپیلن به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود:

•  
• هموپلیمر که از پلیمریزاسیون مونومر پروپیلن به تنهایی تولید می‌شود و به آن پ.پ نساجی هم می‌گویند.
• کوپلیمر که از پلیمریزاسیون پروپیلن به همراه کومونومر اتیلن تولید می‌شود و به آن پ.پ شیمیایی نیز گفته می‌شود.

روش‌های تولید گرانول

سیستم ماشین‌های شکل‌دهی پلاستیک (شامل انواع خطوط اکستروژن و تزریق و …) به گونه‌ای ساخته شده‌اند که بهتر است مواد اولیه ورودی آن‌ها به شکل ساچمه‌های کوچک پلاستیکی باشد. لذا تولیدکنندگان مواد پلاستیکی، ترجیح می‌دهند که از موادی مانند گرانول به عنوان ماده اولیه تولیداتشان استفاده کنند. بنابراین، انواع مختلفی از خطوط تولید گرانول  با هدف تبدیل پودر، پرک و ضایعات به گرانول ابداع شده‌اند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. از معروفترین روش‌های تولید گرانول می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. تولید گرانول به روش رشته‌ای (Strand Type)
2. تولید گرانول به روش خشک (Hot die face cutting)
3. تولید گرانول با سیستم برش رینگ آبی (Water Ring cutting)
4. تولید گرانول با سیستم برش زیر آب (Under water cutting)

در ایران، بیشتر از دستگاه‌های تولید گرانول به روش رشته‌ای استفاده می‌شود. دلیل رواج استفاده از این نوع خط تولید این است که ساخت ماشین آلات روش Strand Type نسبت به تجهیزات روش‌های دیگر آسان‌تر است. بزرگترین چالش در این روش، قطع شدن این رشته‌ها در حین فرآیند تولید است که برای حل آن نیاز به حضور دائمی یک اپراتور در کنار این دستگاه‌ها است.

روش دیگری که در ایران متداول است، روش تولید گرانول خشک است. ساخت این نوع ماشین‌آلات نیاز به دقت بالاتری داشته و قیمت این خط تولید بالاتر است. اما گرانول‌های تولیدی در این روش بسیار شبیه به گرانول مواد دست اول است و از نظر ویژگی‌های پلاستیک، ثبات بهتری در این نوع مواد وجود دارد.

جمع بندی

در این مقاله، به بررسی این موضوع که گرانول چیست و چه کاربردی در تولید انواع لوله های پلیمری دارد پرداخته شد. همچنین، در مورد گریدهای مختلف گرانول و روش های تولید آن توضیح داده شد. تامین‌کننده‌های مختلفی در حوزه خرید و فروش گرانول مشغول به فعالیت هستند. سایت هایی نظیر پلی تیز، مسترمستربچ، پایون پلیمر، شمس جاوید و… از سایت‌های مطرح در حوزه خرید و فروش گرانول هستند که می‌توانید با مراجعه به این سایت ها، نسبت به کسب اطلاعات بیشتر اقدام کنید.

ویکی نایلون