گرانول به گوش بیشتر افرادی که در صنعت پلاستیک و پلیمر فعالیت می‌کنند، آشنا است. این واژه از آنجا به کار گرفته می‌شود که با پیشرفت تکنولوژی و ظهور روش‌ها و دستگاه‌های مختلف در تولید محصولات پلاستیکی، سوالی مطرح شد که ماده اولیه استفاده شده در این دستگاه‌ها باید به چه شکلی باشد. در مقایسه با اشکال پودری و پرک، گرانول به دلیل مزایای بیشتری که دارد، در بیشتر روش‌های تولید، به عنوان ماده اولیه برای تولید محصول نهایی استفاده می‌شود. اما گرانول چیست و چه مزایا و انواعی دارد؟ چگونه تولید می‌شود؟ اگر شما هم سوالاتی از این دست در ذهنتان دارید، در این مقاله با ما همراه باشید تا پاسخ‌های سوالاتتان را بدست آورید.
گرانول مانند مستربچ صورتی یک شکل خاص از مواد پلیمری است که به منظور سهولت در حمل و نقل مواد پلیمری، تسهیل در تولید مواد پلاستیکی و کاهش اتلاف این مواد در حالت پودری، تولید می‌شود. گرانول یک گرید خاص از مواد پلیمری نیست؛ بلکه یک شکل است که به صورت دانه‌دانه و ذره‌بندی شده باشد و می‌تواند گستره وسیعی از مواد پلیمری را شامل شود. همچنین، می‌توان برای تولید گرانول از مواد پلیمری نو و یا بازیافتی استفاده کرد.
استفاده از گرانول در تولید محصولات پلاستیکی به دلایل متعددی صورت می‌گیرد. یکی از دلایل اصلی استفاده از گرانول، سهولت استفاده در فرآیند تولید است. در حالت پودری، مواد پلیمری به راحتی در هوا پراکنده می‌شوند و علاوه بر آلودگی محیط کارگاه و ایجاد مشکلات تنفسی، مقدار زیادی از ماده نیز هدر می‌رود. اما در حالت گرانول، این مشکلات وجود ندارد. گرانول به صورت ذرات جامد و قابل حمل است و به راحتی قابل استفاده در فرآیند تولید محصولات پلاستیکی است.
علاوه بر این، سیستم دستگاه‌های شکل‌دهی پلاستیک به گونه‌ای طراحی شده است که استفاده از مواد اولیه به شکل گرانولی، بهتر و موثرتر است. بنابراین تولیدکنندگان ترجیح می‌دهند به جای استفاده از حالت پودری، از شکل گرانولی مواد پلیمری استفاده کنند.
برای تولید محصولات پلیمری از گرانول، ابتدا گرانول‌ها را باید ذوب کرده و سپس در فرآیند شکل‌دهی به محصول نهایی تبدیل کرد. این فرآیند شامل مراحل مختلفی مانند حمل و نقل گرما، تزریق، فشاردهی، ریخته‌گری یا استخراج است که با استفاده از گرانول به عنوان ماده اولیه، به صورت موثرتری انجام می‌شود.
تقسیم‌بندی انواع گرانول
گرانول‌ها به طرق مختلفی تولید می‌شوند و بر اساس روش‌ها و ساختار کریستالی ماده اولیه، تقسیم‌بندی‌های مختلفی دارند. دو روش متداول برای تبدیل گرانول به محصول نهایی قالب‌گیری تزریقی و قالب‌گیری بادی هستند. البته روش قالب‌گیری دورانی نیز وجود دارد، اما در اینجا به آن اشاره نمی‌کنیم.
در صنعت پلاستیک، دو نوع گرانول پرکاربرد و مهم وجود دارند که عبارتند از:
گرانول پلی اتیلن: پلی اتیلن یکی از پرکاربردترین مواد پلیمری است و در تولید محصولات پلاستیکی متنوع استفاده می‌شود. گرانول پلی اتیلن و گریدهای مختلف آن به عنوان ماده اولیه در تولید انواع محصولات پلاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
گرانول پلی پروپیلن: پلی پروپیلن نیز یک ماده پلیمری پرکاربرد است که در صنعت پلاستیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. گرانول پلی پروپیلن و گریدهای مختلف آن نیز برای تولید انواع محصولات پلاستیکی استفاده می‌شوند.
با توجه به تنوع وسیع مواد پلیمری و روش‌های تولید، می‌توان تعداد زیادی از نوع‌های دیگر از گرانول‌ها را نیز مشاهده کرد. این مواد می‌توانند شامل پلی وینیل کلراید (PVC)، پلی استایرن (PS)، پلی اتر اتیلن گلیکول (PEG) و بسیاری مواد پلیمری دیگر باشند. هر کدام از این گرانول‌ها و گریدها برای استفاده در صنعت‌های مختلف و برای تولید محصولات پلاستیکی با خواص و کاربردهای خاصی طراحی و تولید می‌شوند.
گرانول پلی اتیلن
گرانول پلی اتیلن با ساختار کریستالی و فرمول شیمیایی مشخصی تولید می‌شود. با تغییر طرز قرارگیری شاخه‌های پلیمری در پلی‌اتیلن، گریدهای مختلفی شکل می‌گیرند. این گریدها شامل گرید سبک، گرید با وزن متوسط، گرید سنگین و گرید با وزن مولکولی بسیار بالا هستند. همچنین، بسته به روش تولید، پلی اتیلن‌ها به گرید تزریقی یا بادی تقسیم می‌شوند. قبل از ادامه مقاله تمایل دارم هامون بسپار را به عنوان تولید کننده مستربچ در ایران به شما معرفی کرده و اگر قصد خرید مستربچ سفید را دارید، هامون بسپار بهترین گزینه می باشد که تولیدات این شرکت با نمونه های خارجی برابری می کند.
با ترکیب این دسته‌بندی‌ها و روش‌های تولید، مهمترین گریدهای پلی‌اتیلن عبارتند از:
گرانول سبک تزریقی: این گرید پلی اتیلن ساختار سبکی دارد و برای روش تولید تزریقی استفاده می‌شود.
گرانول سنگین تزریقی: این گرید پلی اتیلن ساختار سنگینی دارد و نیز برای روش تولید تزریقی استفاده می‌شود.
گرانول سنگین بادی: این گرید پلی اتیلن ساختار سنگینی دارد و برای روش تولید بادی استفاده می‌شود.
گرانول پلی اتیلن سبک خطی: این گرید دارای ساختار خطی و سبکی است و جزو گریدهای پلی اتیلن سبک محسوب می‌شود.
به علاوه، در طیف گسترده‌تری از گریدهای پلی اتیلن، دسته‌بندی‌های دیگری نیز وجود دارند که در اینجا فقط به برخی از دسته‌های متداول اشاره شده است. به عنوان مثال، گرانول پلی اتیلن سنگین تزریقی به معنای یک گرانول با ساختار و ویژگی‌های سبک است که در روش تزریقی تولید می‌شود.
گرانول پلی پروپیلن
پلی اتیلن به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود:
هموپلیمر: هموپلیمر پلی اتیلن، از پلیمریزاسیون مونومر پروپیلن به تنهایی تولید می‌شود. در این حالت، ساختار پلیمری از زنجیره‌های پلی پروپیلن تشکیل شده است. هموپلیمر پلی اتیلن به عنوان پلی اتیلن نساجی نیز شناخته می‌شود و در برندهای تجاری مختلف به عنوان PE (پلی اتیلن) یا PP (پلی پروپیلن) شناخته می‌شود. این نوع پلی اتیلن معمولاً برای تولید فیلم‌ها، الیاف نساجی، کیسه‌های پلاستیکی و لوله‌ها استفاده می‌شود.
کوپلیمر: کوپلیمر پلی اتیلن، از پلیمریزاسیون پروپیلن به همراه کومونومر اتیلن تولید می‌شود. به عبارت دیگر، در این حالت، در ساختار پلیمری پلی اتیلن، همزمان از زنجیره‌های پلی پروپیلن و پلی اتیلن استفاده می‌شود. کوپلیمر پلی اتیلن به عنوان پلی اتیلن شیمیایی نیز شناخته می‌شود. این نوع پلی اتیلن خصوصیات بین هموپلیمر پلی اتیلن و پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا را داراست و می‌تواند خواص مکانیکی و حرارتی بهبود یافته‌ای نسبت به هموپلیمر داشته باشد. کوپلیمر پلی اتیلن معمولاً در صنایع خودروسازی، لوله‌کشی، بشکه‌ها، قطعات الکتریکی و بسیاری از برنامه‌های صنعتی دیگر استفاده می‌شود.
گرانول پلی کربنات
پلی‌کربنات یک نوع پلیمر شفاف است که در ساخت وسایل مختلف استفاده می‌شود. شفافیت و قابلیت انتقال نور از مهمترین ویژگی‌های پلی‌کربنات است. از پلی‌کربنات تزریقی برای تولید محصولاتی مانند چراغ‌های خودرو، قطعات پلاستیکی لوازم خانگی، تجهیزات پزشکی و محصولات مصرفی استفاده می‌شود. اما یکی از معایب این گرانول، آسیب‌پذیری بالا در برابر ضربه و ترک خوردگی است.
سایر گرانول‌های متداول
علاوه بر مواردی که ذکر شد، گرانول‌های دیگری نیز وجود دارند که در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال:
پلی‌استایرن (Polystyrene): پلی‌استایرن یک نوع پلیمر است که در وسایل خانگی، بسته‌بندی، عایق‌ها، لوازم الکترونیکی و ساخت محصولات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این گرید از شفافیت و سبکی بالایی برخوردار است.
ABS: ABS یا پلی‌اکریلونیتریل بوتادین استایرن، یک مرکب پلیمری است که شامل سه ماده اصلی یعنی آکریلونیتریل، بوتادیین و استایرن است. این ماده دارای مقاومت مکانیکی بالا، ضربه‌پذیری، استحکام سطحی و پایداری حرارتی است. به همین دلیل در صنایع خودروسازی، الکترونیک، لوازم خانگی و سایر برنامه‌های صنعتی استفاده می‌شود.
پلیمرهای مهندسی: این گروه شامل پلی‌آمیدها (مانند نایلون)، پلی‌کربنات، پلی‌استرها، پلی‌اورتانها و غیره است. این پلیمرها دارای خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی ویژه‌ای هستند که برای استفاده در صنایع خودروسازی، هوافضا، الکترونیک و سایر برنامه‌های مهندسی استفاده می‌شوند.
سایر گرانول‌ها: در صنایع پلیمری، بسیاری از گرانول‌های دیگر نیز وجود دارند که براساس نیازهای خاص صنایع مختلف تولید می‌شوند. برخی از این مواد شامل پلی‌پروپیلن، پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بالا، پلی‌وینیل کلراید، پلی‌اترها و غیره هستند.
هر یک از این گریدها و گرانول‌ها نیز مانند مستربچ طلایی ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند و ممکن است در صنایع مختلف به‌طور گسترده استفاده شوند.
نکات مهم درباره گرانول پلیمری
تولید گرانول‌های بازیافتی از ضایعات پلاستیک یکی از بخش‌های رو به رشد و حیاتی در صنعت پلاستیک است. این بخش مسئول بازیافت و تبدیل ضایعات پلاستیک به گرانول‌های قابل استفاده مجدد برای تولید محصولات جدید است. در این روند، مواد اولیه شامل لاستیک‌های فرسوده و دپوشده در مناطق مختلف جمع‌آوری و پس از پالایش و فرایندهای بازیافت، به گرانول‌های قابل استفاده مجدد تبدیل می‌شوند.
محصولات حاصل از این فرآیند شامل پودر و گرانول لاستیک استاندارد می‌شود. این مواد با کیفیت مناسب و استانداردهای تعیین شده تولید می‌شوند و به عنوان مواد اولیه در صنایع مختلف استفاده می‌شوند. برخی از کاربردهای این محصولات شامل تولید کف‌پوش‌ها، تقویت‌کننده‌ها و جایگزین در رنگ‌ها، آسفالت، بتن، سوخت کوره، ماده اولیه لاستیک‌سازی و سایر صنایع است. به عبارت دیگر، این گرانول‌ها در داخل و خارج از کشور کاربرد گسترده‌ای دارند و به عنوان جایگزینی پایدار برای مواد اولیه تازه تولید شده مورد استفاده قرار می‌گیرند.
توسعه و رشد بخش بازیافت ضایعات پلاستیک از اهمیت بالایی برخوردار است. این بخش نه تنها به حفظ و مراقبت از محیط زیست کمک می‌کند، بلکه منابع طبیعی را حفظ و استفاده اقتصادی و پایدار از مواد قابل بازیافت را ترویج می‌کند. همچنین، بازیافت ضایعات پلاستیک می‌تواند به کاهش وابستگی به منابع اولیه و کاهش مصرف انرژی در فرآیندهای تولید کمک کند.
به طور کلی، تولید گرانول‌های بازیافتی از ضایعات پلاستیک یک راهکار پایدار و موثر برای مدیریت پسماندها و حفظ منابع طبیعی است که در صنعت پلاستیک و صنایع مرتبط به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شود.
تولید گرانول
برای تولید گرانول، پلیمر در دستگاه اکسترودر (مشابه چرخ گوشت) ذوب می‌شود. در سر اکسترودر، یک کاتر یا دستگاهی مشابه آن نصب شده است که پلیمر مذاب خروجی را به صورت متقارن قطع می‌کند و گرانول‌ها تولید می‌شوند.
اما مواد پلاستیکی بازیافتی که آسیاب شده‌اند و دارای شکل‌های ورقه‌ای یا گوشه‌های تیز هستند، نمی‌توانند به راحتی در قسمت ورودی این دستگاه‌ها استفاده شوند. علاوه بر این، به دلیل عدم یکنواختی اندازه آنها و نامتناسب بودن با سایر مواد، همیشه یک ترکیب ناهمگن ایجاد می‌شود. به همین دلیل، مصرف کنندگان ترجیح می‌دهند موادی که خریداری می‌کنند، مانند مواد اولیه تازه، به صورت گرانول یا ساچمه‌های کوچک پلاستیکی باشند. به منظور تولید این گرانول‌ها، از یک خط تولید گرانول استفاده می‌شود.
در خط تولید گرانول، مواد پلاستیکی بازیافتی به صورت متناسب و یکنواختی در دستگاه‌های مختلف پالتایزر و اکسترودر قرار می‌گیرند. در این فرآیند، مواد بازیافتی تحت دما و فشار مناسب ذوب می‌شوند و به صورت یکنواخت و قابل قبولی به گرانول‌های کوچک تبدیل می‌شوند. سپس گرانول‌ها با استفاده از فرآیندهای خنک‌کاری و جمع‌آوری مناسب، به صورت کاملاً جامد و آماده برای استفاده بسته‌بندی می‌شوند.
به این ترتیب، خط تولید گرانول به عنوان یک فرآیند متخصصانه و خاص برای تولید گرانول‌های بازیافتی از پلاستیک‌های ضایعاتی استفاده می‌شود. این روش به مصرف کنندگان این مواد امکان می‌دهد تا مواد خریداری شده را به صورت گرانول‌های کوچک و یکنواخت دریافت کنند که مطابق با نیازهای تولیدی آن‌هاست.
دستگاه گرانول ساز – اکسترودر
بیرون‌رانی مرحله آخر در بسیاری از خطوط بازیافت پلاستیک بسیار حائز اهمیت است. در این مرحله، خارج‌کننده‌ها معمولاً مواد پلاستیکی یکنواخت را دریافت می‌کنند. اگر خط بازیافت در مراحل تمیز کردن و خشک کردن به درستی عمل نکند، خروجی خارج‌کننده نیز به درستی انجام نخواهد شد. این مشکل معمولاً در مراحل دیگر خط بازیافت نیز بروز می‌کند.
اهمیت مراحل تمیز کردن و خشک کردن در خط بازیافت پلاستیک بسیار بالاست. در مرحله تمیز کردن، مواد بازیافتی از آلودگی‌ها، اجسام خارجی و سایر ذرات غیرمطلوب پاکسازی می‌شوند. اگر این مرحله به درستی انجام نشود، ممکن است ذرات آلوده باقی بمانند و به مراحل بعدی منتقل شوند، که این می‌تواند تأثیر مخربی بر کیفیت خروجی داشته باشد. علاوه بر این، ذرات آلوده می‌توانند به تجهیزات خط بازیافت آسیب برسانند و عملکرد آنها را تحت تأثیر قرار دهند.
مرحله خشک کردن نیز بسیار حیاتی است. پس از تمیز کردن، مواد پلاستیکی نیاز به خشک شدن دارند تا رطوبت موجود در آنها کاملاً از بین برود. اگر این مرحله به درستی انجام نشود و مواد خروجی هنوز حاوی رطوبت باقی بمانند، ممکن است در مراحل بعدی خط بازیافت مشکل‌هایی ایجاد شود. رطوبت موجود می‌تواند باعث تشکیل گرانول‌های ناهمگن یا نمونه‌های پلاستیکی ضعیف شود. همچنین، رطوبت می‌تواند به عنوان یک عامل آلودگی عمل کند و باعث تغییر خواص و کیفیت نهایی محصول شود.
بنابراین، انجام صحیح و دقیق مراحل تمیز کردن و خشک کردن در خط بازیافت پلاستیک بسیار حائز اهمیت است. این اقدامات از یک سو باعث ارتقای کیفیت و عملکرد خارج‌کننده‌ها می‌شوند، و از سوی دیگر، به حفظ تجهیزات و افزایش عمر مفید خط بازیافت کمک می‌کنند
جمع بندی
یکی از اصلی‌ترین نگرانی‌های فعالان صنعت بازیافت، تهیه گرانول با کیفیت و یکدست است که منجر به کاهش کیفیت محصول نشود و مشکلات فرایندی و کیفی را برای مصرف‌کننده به همراه نداشته باشد. همواره در ذهن تولیدکنندگان، سوالاتی وجود دارد که آیا گرانول تولیدی از نظر کیفیت و قیمت مناسب است یا خیر. شرکت هامون بسپار یکی از شرکت‌های بزرگ تولیدکننده گرانول و مواد اولیه پلیمری در ایران است. این شرکت گرانول‌های تولیدی خود را از پودر درجه یک پتروشیمی تهیه می‌کند و به تولیدکنندگان در اختیار قرار می‌دهد.