گرانول چیست؟ مقاله جامع آشنایی با انواع گرانول و ویژگی‌های آن

پلاستیک‌ها و پلیمرها را شاید بتوان پرکاربردترین مواد در بین مواد چهارگانه (فلزات، پلیمرها، سرامیک‌ها و کامپوزیت‌ها) دانست که در تولید انواع محصولات مصرفی در اطراف ما کاربرد دارند. مواد اولیه مورد استفاده در ساخت محصولات پلاستیکی می‌توانند اشکال مختلفی مانند پرک، پودر، دانه دانه (گرانول) و... داشته باشند که هرکدام از این اشکال، در کاربرد خاصی موردتوجه تولیدکنندگان قرار می‌گیرند که در این بین، گرانول به دلیل مزایای فراوانی که دارد، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. گرانول (Granule) پلیمری، شکل خاصی از مواد اولیه پلیمری است به صورت دانه دانه (همانند دانه تسبیح) بوده و به عنوان ماده اولیه در تولید محصولات نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. مزایای گرانول، نظیر قابلیت حمل و نقل آسان و کاهش اتلاف ماده اولیه به هنگام تولید از محبوبیت فراوانی در بین تولیدکنندگان برخوردار است.

در این مقاله به این پرسش که «گرانول چیست؟» و «مزایا و کاربردهای گرانول چیست؟» پاسخ خواهیم داد. با ما همراه باشید.

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. در تصویر زیر، چند نمونه عکس گرانول مواد پلیمری مختلف را مشاهده می‌کنید.

دلیل محبوبیت بسیار زیاد گرانول پلاستیک 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 1) 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.

انواع گریدهای گرانول (بر اساس پایه پلیمری)

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 گرانول‌ها می‌پردازیم.

کاربرد گرانول

کاربرد اصلی گرانول‌ها، استفاده از آن‌ها به عنوان مواد اولیه در تولید محصولات پلاستیکی است. استفاده از گرانول به دلیل مزایای فراوانی که دارد، معمولا به حالت پودری و پرک ترجیح داده می‌شود. گرانول چه نو باشد و چه بازیافتی، می‌تواند در حوزه‌های مختلف صنعت پلاستیک مورد استفاده قرار بگیرد. بسته به میزان حساسیت در بعضی از صنایع، استفاده از گرانول بازیافتی قدغن است؛ ولی به طور کلی، در اکثر صنایع از گرانول بازیافتی به دلیل ارزش افزوده فراوانی که دارد، استفاده می‌شود.

گرانول، بسته به نوع و گریدی که دارد، می‌تواند در صنایع مختلف مورد استفاده قرار بگیرد.در ادامه به بررسی کاربردهای برخی از محبوب‌ترین گرانول‌ها در صنعت می‌پردازیم.

کاربرد گرانول پلی اتیلن

گرانول پلی اتیلن، یکی از پرکاربردترین انواع پلیمرها در صنعت پلاستیک است. از گریدهای مختلف این پلیمر، در تولید انواع فلیم استرچ، فیلم شرینک، کیسه‌های خرید، نایلکس رکابی و کیسه‌های زباله، تولید انواع ظروف یکبار مصرف، بطری و... استفاده می‌شود. در جدول زیر، کاربردهای گریدهای مختلف گرانول پلی اتیلن را مشاهده می‌کنید (منبع: پتروشیمی امیرکبیر)

دریافت فایل با کیفیت کاربردهای گریدهای مختلف گرانول پلی اتیلن با فرمت PDF

کاربرد گرانول پلی پروپیلن (پ.پ)

تصویر زیر، کاربرد گرانول های مختلف پلی پروپیلن را در بخش‌های مختلف صنعت نشان می‌دهد. گریدهای پلی پروپیلن به تفکیک سه دسته اصلی پ پ نساجی، پ پ فیلم و پ پ شیمیایی مورد بررسی قرار گرفته‌اند و معادل‌سازی گریدها بر اساس پتروشیمی‌های مختلف کشور انجام شده است (منبع: پتروشیمی جم).

دریافت فایل با کیفیت PDF معادل سازی گریدهای گرانول پلی پروپیلن

گرانول بازیافتی

یکی از رو‌به‌گسترش‌ترین و مهمترین بخش‌های صنعت پلاستیک، بخش بازیافت ضایعات پلاستیک و تبدیل آن به گرانول‌های قابل استفاده مجدد برای سایر تولیدکنندگان است. 
دلیل رونق و گسترش بازیافت مواد پلیمری این است که:

• مواد اولیه این صنعت، عمدتا ضایعات پلاستیکی نظیر لاستیک‌ها، لوله‌ها، نایلون‌ها و... است که در مناطق مختلف کشور به وفور یافت می‌شود و سالیانه چندین هزار تن به حجم آن‌ها اضافه می‌شود. 
• علاوه بر فراوانی مواد ضایعاتی، ارزش افزوده‌ای که با تبدیل این ضایعات به گرانول بازیافتی ایجاد می‌شود، مبالغ سرسام‌آوری است که می‌تواند برای تولیدکنندگان و فعالان این حوزه، بسیار جذاب باشد. 
• همچنین با بازیافت این مواد و تبدیل آن به گرانول، بخش مهمی از مشکلات زیست محیطی حل می‌شود و دوباره، این مواد به چرخه تولید محصولات پلاستیکی بازخواهند گشت.

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.

برای آشنایی بیشتر با روش‌های مختلف تولید، به مقاله «روش های تولید گرانول» مراجعه کنید.

دستگاه گرانول ساز، یکی از مهمترین و پرکاربردترین دستگاه‌هایی است که در تولید گرانول مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل سوددهی بالای صنعت تولید گرانول، تولیدکنندگان علاقه فراوانی به تولید گرانول بازیافتی و نو و عرضه آن به بازار دارند؛ این موضوع بر اهمیت، محبوبیت و تقاضای بالا برای خرید دستگاه گرانول ساز می افزاید.

اکسترودر، نوعی دستگاه گرانول ساز است و از دستگاه‌های مهم در خط تولید گرانول به شمار می‌رود. این دستگاه تولید گرانول، وظیفه بیرون‌رانی مواد را بر عهده دارد. بیرون‌رانی مرحله آخر بسیاری از خطوط بازیافت پلاستیک است. خارج‌کننده‌ها معمولا مواد یکدست را دریافت می‌کنند. اگر خط بازیافت در مراحل تمیزکردن و خشک‌کردن درست عمل نکند، خارج‌کننده نیز درست عمل نخواهد کرد. این مساله معمولا در دیگر مراحل خط بازیافت نیز اتفاق می‌افتد.

مهمترین نکات در خرید گرانول

یکی از مهمترین مسائلی که هر تولیدکننده فعال در حوزه پلاستیک با آن درگیر است، خریداری گرانول با کیفیت و قیمت مناسب برای تولید محصول مدنظر است. چالش‌های فراوانی برای خریداری این محصول پرکاربرد وجود دارد که در ادامه به بررسی اجمالی این موارد می‌پردازیم. برای مطالعه دقیق‌تر این فاکتورها، می‌توانید به مقاله «نکات مهم خرید گرانول» مراجعه کنید.