دسته‌ای از این مواد افزودنی، فیلرها و یا پرکننده‌ها هستند که برای حجم دادن به مواد پلیمری و یا دادن برخی خصوصیات به آنها به کار می‌روند که در این بین، مستربچ یا کامپاند کربنات کلسیم که در صنایع گوناگون و کاربردهای مختلف و به‌عنوان فیلر یا یک ماده پرکننده به کار می‌رود، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در این مقاله به بررسی ویژگی‌ها و کاربردهای کربنات کلسیم می‌پردازیم.
کامپاند کربنات کلسیم چیست؟
کامپاند کربنات کلسیم (که برخی به آن مستربچ کربنات کلسیم نیز می‌گویند) نوعی ماده فیلر و یا پرکننده محسوب می‌شود که به پلیمرها برای ساخت موادی با کارایی بالاتر اضافه می‌شود. به‌طور کلی، پرکننده‌ها مواد نسبتا ارزان و جامدی هستند که با درصد نسبتاً بالایی به پلاستیک، رنگ و کاغذ برای تنظیم حجم، وزن، هزینه یا عملکرد فنی اضافه می‌شوند. فیلرها از جمله مواد جامدی هستند که به‌طور قابل توجهی بر خواص یک ماده پایه و ساختار فیزیکی و شیمیایی آن تأثیر می‌گذارند.
این ماده عملکردهای مختلفی مانند افزایش سختی و استحکام و کاهش انقباض را به پلیمر اولیه اضافه می‌کند و در نتیجه خواص پلیمر پایه را افزایش می‌دهد. در میان پرکننده‌ها، گرانول کربنات کلسیم پرمصرف‌ترین نوع آن به‌ویژه در صنعت پلاستیک و لاستیک است.
مستربچ کربنات کلسیم از کربنات کلسیم، رزین‌های پایه و چندین افزودنی پلاستیکی ساخته شده است. پودرکربنات کلسیم (CaCO3) مورد استفاده در تولید این ماده منشأ طبیعی دارد و به صورت طبیعی از سنگ آهک موجود در معادن به‌دست می‌آید. برای هزاران سال، CaCO3 یا کربنات کلسیم یکی از مفیدترین مواد معدنی برای انسان در زمینه‌های مختلف بوده است. این ماده به‌صورت یک پودر سفید رنگ بوده و تغییر رنگی در محصول نهایی ایجاد نمی‌کند. به علاوه کربنات کلسیم از لحاظ شیمیایی ماده‌ای خنثی محسوب شده و واکنشی با مواد مورد استفاده در صنعت ایجاد نمی‌کند.
مزایای استفاده از کامپاند کربنات کلسیم در ساخت مواد پلیمری
کامپاند پرکننده کربنات کلسیم موثرترین راه حل صرفه جویی در هزینه ساخت مواد پلاستیکی و کاهش قیمت محصول نهایی تولید شده با این مواد است. مستربچ CaCO3 نه تنها هزینههای تولید پلاستیک را با جایگزینی بخشی از پلیمر در طول فرآیند تولید کاهش می دهد، بلکه باعث بهبود شرایط تولید و همچنین تعدادی از خواص فیزیکی و شیمیایی محصولات پلاستیکی نهایی می‌شود.
1. افزایش استحکام
نشان داده شده است که افزودن مستربچ کربنات کلسیم به پلی پروپیلن باعث بهبود عملکرد پلاستیک می‌شود. اضافه کردن کربنات کلسیم چندین ویژگی کلیدی مانند قدرت ضربه‌پذیری و استحکام و مقاومت فشاری و کششی را در متریال تولید شده، بهبود می‌دهد.
2. افزایش هدایت گرمایی
استفاده از کربنات کلسیم در پلی پروپیلن می‌تواند به پلاستیک برای گرم شدن و خنک شدن سریعتر کمک کند. افزایش هدایت حرارتی باعث صرفه جویی قابل توجه در مصرف انرژی در فرآیند تولید قطعات می‌شود. علاوه بر این، خنک‌سازی سریعتر به کاهش انقباض و تاب برداشتن متریال تولیدی کمک می‌کند.
3. مزایای اقتصادی
کربنات کلسیم یک ماده در دسترس و کاملا طبیعی است که در محیط اطراف ما به وفور یافت می‌شود. نکته بسیار مهم در استفاده از این محصول، این است که قیمت کربنات کلسیم پایین است و می‌تواند با اضافه شدن به پلیمرها، قیمت تمام شده محصول نهایی را پایین‌تر بیاورد. این ماده بین 5 تا 60 درصد از ماده اولیه تولید انواع پلاستیک‌ها را در برگرفته و روی هزینه نهایی تولید، اثر مستقیم دارد.
4. کاملا بهداشتی و سازگار با محیط زیست
کربنات کلسیم به عنوان یک افزودنی پلاستیک 100٪ مورد تایید FDA است. این موضوع سبب می‌شود تا استفاده وسیع این ماده در صنایع بسته‌بندی مواد غذایی و لوازم پزشکی نیز مجاز و بدون مشکل باشد. از دیگر مزایای استفاده از این ماده در صنایع گوناگون عبارت است از:
• با استفاده از مستربچ کربنات کلسیم قابلیت چاپ بر روی محصولات تولید شده و همچنین چسبندگی لایه‌ها مانند کیسه‌ها، فیلم و سلفون‌های مورد استفاده در صنایع بسته‌بندی، افزایش پیدا می‌کند.
• به دلیل اینکه خود ماده کربنات کلسیم به رنگ سفید است، میزان استفاده از رنگ سفید برای روشن کرپن رنگ محصولات با این روش کاهش پیدا می‌کند.
• بهبود خواص ظاهری محصول تولید شده
کاربرد کامپاند کربنات کلسیم در صنایع گوناگون
مستربچ پرکننده به طور گسترده در تولید محصولات پلاستیکی، مانند تولید پنل‌های سقفی، فریم‌های پلاستیکی، درب‌های پلاستیکی، لوله های پی وی سی، کابل های برق، فیلم‌های استفاده شده در صنایع بسته‌بندی، الیاف، قالب گیری بادی و تزریقی استفاده می‌شود. در ادامه به بررسی مهمترین کاربردهای کامپاند کربنات کلسیم می‌پردازیم.
1. تولید پانل‌های سقفی و یا چهارچوب درب پلاستیکی
مستربچ پرکننده کربنات کلسیم، به طور گسترده در متریال‌های تولید شده از PVC سخت برای تولید لوله های پلاستیکی و پانل‌های سقفی استفاده می‌شود. استفاده از مستربچ کربنات کلسیم به افزایش دوام محصول، افزایش براقیت و افزایش طول عمر محصول کمک می‌کند.
2. تولید لوله های پی وی سی و اتصالات پلاستیکی
استفاده از مستربچ پرکننده پلاستیکی در مواد اولیه پلاستیکی به ایجاد سختی بالاتر برای اتصالات و لوله‌ها، بهبود فرآیندهای تولید و بهینه سازی زمان تولید و کاهش هزینه فرآیند تولید کمک می‌کند. همچنین استفاده از مستربچ فیلر، با مقدار کمی کربنات کلسیم، باعث دوام، مقاومت در برابر فشار بالا و افزایش براقیت محصول می شود.
3. ساخت کابل های برق
در کابل پلاستیکی پلی الفین، از مستربچ کربنات کلسیم با هدف کاهش هزینه و افزایش مقاومت در برابر آتش استفاده گسترده‌ای می‌شود.
4. تولید فیلم مورد استفاده در صنایع بسته‌بندی
گرانول کربنات کلسیم به طور گسترده در تولید لایه‌های نازک تا ورق‌های ضخیم فیلم‌های بسته‌بندی و ورق‌های مقاوم در برابر حرارت که در صنایع بسته‌بندی مواد مختلف استفاده می‌شود، به کار می‌رود. مستربچ کربنات کلسیم به کاهش هزینه‌ها، افزایش سختی و دوام برای این محصول کمک می‌کند.
5. محصولات تولید شده با روش‌های قالب‌گیری
استفاده از مستربچ فیلر در تولید محصولات پلاستیکی تولید شده با روش‌های تزریق پلاستیک و یا قالب گیری دمشی، باعث افزایش سختی، دوام و صرفه جویی در هزینههای تولید می‌شود. این روش‌ها برای تولید و ساخت قطعات یدکی، تجهیزات، محصولات خانگی و صنعت خودرو به کار می‌رود.
مستربچ کربنات کلسیم همچنین در صنایع دارو سازی و برای تولید داروهای معده به کار می‌رود. خرید کربنات کلسیم همچنین توسط صنایع ساختمان سازی و کاغذسازی نیز مرسوم است و در این صنایع نیز کاربردهای فراوانی دارد.