تولید گرانول (ساخت گرانول)؛ روش های تولید گرانول

گرانول ‌ها از محبوبیت بالایی در بین تولیدکنندگان برخوردار هستند. از این رو، تولید گرانول، اهمیت زیادی دارد و تولیدکنندگان بزرگی در ایران، به عنوان تامین کننده و تولیدکننده گرانول فعالیت می کنند. ساخت گرانول از طریق روش های مختلفی انجام می‌شود. از متداولترین روش‌های تولید گرانول، می‌توان به روش‌های تولید گرانول رشته‌ای، تولید گرانول خشک، سیستم برش رینگ آبی و سیستم برش زیر آب اشاره کرد. در این مقاله، هر کدام از روش‌های تولید گرانول را به صورت جداگانه بررسی می‌کنیم.

گرانول پلیمری

پلیمرها گاه به شکل خاصی و به صورت دانه دانه در می‌آیند که به آن‌ها گرانول گویند. گرانول تنها اسم این شکل از پلیمرهاست، نه نام نوعی پلیمر خاص. این گرانول‌ها برای تبدیل به قطعات پلاستیکی ذوب شده و به شکل دلخواه تبدیل می شوند.

ساخت گرانول از پلیمرها معمولا برای اکثر پلیمرها با ویسکوزیته و نوع پلیمریزاسیون مختلف صورت می پذیرد مگر اینکه نوع پلیمر و ویژگی ها به گونه ای باشد که مجبور به استفاده از شکل پودری و یا محلول آنها شویم که گاه کاربرد متفاوتی هم دارند. تولید گرانول پلیمری توسط دستگاه های اکسترودر و طی مکانیزمی شبیه به چرخ گوشت صورت می‌پذیرد. گرانول‌ها گاه از پلیمرهای دست اول و نو و گاه از بازیافت پلیمرهای استفاده شده بدست می‌آیند. ترکیب گرانول پلیمرها با مستربچ ها، که آن‌ها نیز به صورت گرانول موجود هستند، می‌تواند ویژگی‌های بخصوصی را به قطعه تولیدی بدهد. بر اساس همین ویژگی‌ها، گریدهای مختلفی از گرانول مانند گرانول بادی، گرانول سنگین تزریقی، گرانول پلی اتیلن سبک خطی و … موجود هستند که هر کدام کاربردهای مختلفی در صنایع تولید پلاستیک دارند.

تولید گرانول از مواد ضایعاتی

با وجود استفاده روزافزون از قطعات پلاستیکی و با توجه به قابل بازیافت بودن این قطعات پس از خرابی و یا فرسودگی، صنعت بازیافت قطعات پلاستیکی با رشد چشمگیری روبروست. در این صنایع، قطعات پلاستیکی فرسوده پس از جمع آوری از سایر مناطق، با هدف ساخت گرانول، به کارخانه بازیافت برده شده و بعد از جداسازی و شستشو و دیگر عملیات، در نهایت به شکل گرانول درآمده و مجددا برای استفاده در ساخت قطعات به صنعت بازمی‌گردد.

گرانول تولیدشده از این ماشین آلات همچون پودر لاستیک و گرانول لاستیک استاندارد، به عنوان ماده اولیه صنایع بسیاری مانند تولید انواع کف پوش ها، انواع تقویت کننده ها و نیز افزودنی در آسفالت، بتن، همچنین به عنوان سوخت اصلی کوره، ماده اولیه لاستیک سازی و … به کار رفته و بازار خوبی در داخل و خارج کشور دارد.

همواره تولید گرانول یکدست و با کیفیت بالا می تواند از افت خواص و کیفیت محصول و نیز فرایند تولید جلوگیری کند و این از مهمترین موضوعات برای بازیافت کنندگان به شمار می آید.

روش تولید گرانول از مواد بازیافتی

سیستم ماشین‌های تولید قطعات پلاستیکی به شکلی است که بهتر است مواد اولیه ورودی آن‌ها به شکل ساچمه‌های کوچک پلاستیکی باشد. مواد پلاستیکی استفاده‌شده پس از آسیاب دارای شکل‌های ورقه‌ای یا گوشه‌های تیز هستند و نمی‌توانند به راحتی در قیف‌های ورودی این دستگاه‌ها مورد استفاده قرار بگیرند. این در حالیست که عدم وجود یکنواختی در مواد آسیابی ، خود باعث تاثیر منفی بر کیفیت محصولات تولیدی خواهد بود و البته در زمان میکس شدن هم بدلیل عدم یکنواختی اندازه آنها با مواد دیگر همیشه یک ترکیب غیر یکنواخت دارند. لذا مصرف کنندگان این مواد ترجیح میدهند مواد خریداری‌شده آن‌ها مثل مواد اولیه نو به‌صورت گرانول یا همان ساچمه‌های کوچک پلاستیکی باشد که این کار بوسیله خطی به اسم خط تولید گرانول انجام میشود.

این خطوط به روش های زیر عمل می‌کنند:

روش اول: تولید گرانول رشته ای (Strand Type)

ساخت ماشین‌آلات تولید گرانول رشته ای ساده تر است. در ایران معمولا از این دستگاه‌ها استفاده می‌گردد. برای ساخت گرانول در این ماشین‌ها مواد پلاستیکی معمولا آسیاب شده، ذوب شده و سپس در دستگاه اگسترودر از یک صافی فلزی عبور داده می شوند. پس از عبور از این صافی‌ها پلاستیک ذوب شده به شکل رشته‌ای در می‌آیند. با عبور این رشته‌ها از یک استخر آب، آن‌ها را خنک می‌کنند. پس از آن این رشته‌ها به یک آسیاب هدایت می‌گردند و تکه تکه شده و به حالت گرانول در می‌آیند. کیفیت محصول نهایی در این روش با گرانول مواد نو تفاوت‌هایی همچون وجود لبه‌هایی تیز و نیز خرده‌های پلاستیک دارد. همچنین بزرگترین چالش در این ماشین‌ها قطع شدن این رشته‌ها در حین فرآیند تولید است که برای حل آن نیاز به وجود یک اپراتور در کنار این دستگاه‌ها است.

روش دوم: تولید گرانول خشک (Hot die face cutting)

در این روش ساخت گرانول، پلاستیک‌های خردشده پس از ذوب شدن در اکسترودر و عبور از صافی، از سوراخ های ریزی خارج میشود و به همان شکل مذاب بوسیله ی تیغه ای با سرعت زیاد برش میخورد و همزمان بوسیله ی ایجاد مکش و با عبور از مسیرهای لوله ای سرد و خشک می‌شود. سپس وارد مخزن بزرگتری می‌شوند که در آن با ایجاد اختلاف فشار، گرانول‌های سنگین‌تر در پایین مخزن جمع می‌گردند.

ساخت این نوع ماشین‌آلات نیاز به دقت بالاتری داشته و قیمت این خط تولید بالاتر است. اما گرانول های 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.

روش سوم: سیستم برش رینگ آبی (Water Ring cutting)

این روش همانند تولید گرانول خشک است با این تفاوت که مواد پس از رد شدن از صافی و بریده شدن، با استفاده از نیروی گریز از مرکز به دور مخزنی می‌چسبند. در اطراف این مخزن آب سرد می‌چرخد و خنک می‌گردند. در این روش مواد به شکل دانه‌های عدس در می‌آیند.

این سیستم معمولا برای کامپاندهای شکننده ( مثل پلی اتیلن با ۷۰ الی ۸۰ درصد کربنات کلسیم) استفاده می‌گردد.

روش چهارم: سیستم برش زیر آب (Under water cutting)

در این روش مواد همچون روش رشته ای پس از ذوب و عبور از صافی به زیر آب هدایت زده و در همانجا با سرعت برش می خورند. این روش معمولا برای ظرفیت های بالا (مثلا یک تن در ساعت)  استفاده می‌شود و یکی از دلایل آن، بالا بودن هزینه نگهداری سیستم (Maintenance) است. این روش برای اکثر ترموپلاستیک ها مناسب است.

جمع بندی

با توجه به ویژگی‌های گرانول‌های مختلف و کاربرد موردنظر، هر کدام از روش‌های تولید گرانول می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد. ساخت گرانول از پارامترهای مختلفی تاثیر می‌پذیرد. پیچیدگی ساخت دستگاه مورد استفاده، صرفه اقتصادی، نوع گرانول تولیدی، کاربرد و … عواملی هستند که بروی روش تولید گرانول تاثیرگذار هستند. بنابراین، باید بررسی جامعی صورت بگیرد و روش موردنظر برای تولید گرانول انتخاب شود.