تولید گرانول پی وی سی: فرآیندی پیچیده با دستاوردهای بزرگ

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

گرانول پلی اتیلن، یکی از کاربرد گرانول PVC  در صنایع 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: ) گرانول پلی اتیلن سنگین یکی از پرکاربردترین انواع گرانول در تولید نایلون و نایلکس است. گریدهای مهمی نظیر EX3،EX5،BL3 و… در این دسته قرار می‌گیرند که طی فرآیندهای مختلف قالب‌گیری تزریقی، دورانی و بادی به محصول تمام‌شده تبدیل می‌شوند. تولید نایلکس بسته بندی و نایلون رکابی، تولید انواع لوله و… از جمله کاربردهای گریدهای موجود در این دسته از گرانول‌هاست.

کاربرد فراوانی در تولید نایلون و فیلم شرینک دارد. انواع فیلم دمشی، نایلون‌های گلخانه‌ای و کشاورزی، شرینک بسته‌بندی و شرینک غذایی، نایلون مالچ و… از این دسته از گریدهای پلی اتیلن تولید می‌شود. برای مشاهده کاربردهای انواع گریدهای گرانول پلی اتیلن در صنایع مختلف به طور کامل، می‌توانید به تصویر بالا مراجعه کنید.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: ).

گرانول پ پ نساجی، یکی از پرکاربردترین انواع پلی پروپیلن است که در تولید محصولات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این محصول را با نام هموپلیمر نیز در صنعت می‌شناسند. از گریدهای معروف از دسته، می‌توان به HP550J، HP510L، C30S، HP552R، Z30S، HP564S و HP525J اشاره کرد (نام‌گذاری گریدها بر اساس استاندارد پلی پروپیلن پتروشیمی جم انجام شده است.) هر کدام از این گرید‌ها MFR خود را داشته، و کاربردهای مختلفی نیز دارند.  از این گریدها، در تولید فرش، ساک، پارچه‌های صنعتی، طناب و ریسمان بسته‌بندی و… تولید می‌شود. در جدول بالا، اطلاعات و کاربردهای کامل این محصولات لیست شده است.

از این گرید گرانول پلی پروپیلن، در تولید فیلم‌های پلیمری استفاده می‌شود. از گریدهای معروف این دسته از پلیمرها می‌توان به HP525J و RPI20L اشاره کرد. این گریدهای گرانول، در تولید محصولاتی نظیر فیلم‌های با کیفیت مناسب برای بسته‌بندی مواد غذایی، ظروف بسته‌بندی مواد غذایی با شکل‌دهی حرارتی، بسته‌بندی اقلام پزشکی و… استفاده می‌شود. گرانول پ.پ شیمیایی که به دو دسته اصلی کوپلیمر و رندوم کوپلیمر تقسیم می‌شود، شامل گریدهای مهمی نظیر RP340R، RP345S، EP440G، EP548R و… است.

از گرانول RP340R در تولید ظروف خانگی و لوازم منزل، بسته‌بندی مواد غذایی و دارویی و لوازم منزل، ظروف شفاف بستنی و ماست، ظروف و بطری های بادی برای بسته‌بندی محصولات قنادی و داروهای گیاهی استفاده می‌شود. همچنین از سایر گریدهای این دسته، برای تولید کارتن پلاست، لوله های فاضلاب، بطری ها و ظروف قالب گیری بادی، چمدان، سطل رنگ و… استفاده می‌شود. شما می‌توانید کاربرد دقیق هر یک از این گرانول ها را در جدول بالا مشاهده کنید.

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.

ضایعات مورد استفاده در تولید گرانول (بازیافتی)

همه پلاستیک‌ها قابلیت بازیافت ندارند. پلاستیک‌ها به دو دسته اصلی ترموپلاستیک و ترموست تقسیم‌بندی می‌شوند. ترموپلاستیک، نوعی پلاستیک است که از زرین‌های پلیمری تشکیل شده است و هنگام گرم‌شدن به یک ماده نرم تبدیل می‌شود و هنگام سردشدن، سخت می‌شود. پلیمر ترموپلاستیک خیلی راحت بازیافت می‌شود و هرچقدر هم که سرد و گرم شود، بازهم خاصیت شیمیایی خود را از دست نمی‌دهد. در سمت دیگر، ترموست‌ها با حرارت دیدن سخت شده (تجزیه می‌شوند) و امکان بازیافت ندارند. بنابراین، مواد ترموپلاستیک نظیر گریدهای مختلف پلی اتیلن، پلی پروپیلن و… امکان بازیافت و تبدیل‌شدن به گرانول بازیافتی را دارند.

تفاوت گرانول بازیافتی و نو؛ منظور از گرید آف چیست؟

دو شاخصه اصلی محصولات پتروشیمی و دانستیه (Density) هستند. اگر خواص یک گرانول پلیمری از خواص ذکرشده در دیتاشیت گرانول نو فاصله داشته باشد، به آن محصول، گرید آف می‌گویند. در صورتی که یک گرید پلیمری، در محدوده یکی از این شاخصه‌ها نباشد، به آن آف ۱ (off 1) گفته می‌شود و در صورتی که از هر دو محدوده MFI و Density خارج شود، به آن آف ۲ (off 2) گفته می‌شود.

گاهی اوقات ممکن است مواد اولیه هر دو رِنج را دارا باشد اما دارای آلودگی یا رگه‌های سیاه باشد که به آن محصول هم، آف ۱، گفته می‌شود. گاهی نیز ممکن است مواد اولیه تولیدشده، در یکی از رِنج‌ها نباشد و دارای آلودگی هم باشد که به آن محصول هم آف ۲ گفته می‌شود. گرید دیگری نیز تحت عنوان آف ۳ (off 3) وجود دارد که به آن در بازار «دَم جارو!» هم می‌گویند؛ این گرید می‌تواند دارای ناخالصی‌های دیگری مانند سنگ‌ریزه یا هر نوع زباله ریز و درشت باشد. برای مطالعه بیشتر درباره گرانول‌های بازیافتی، انواع آن و کاربردهایشان، می‌توانید به مقاله «» مراجعه کنید.