قذف ونفخ فيلم البولي إيثيلين

يعد فيلم البولي إيثيلين (PE) أكثر أنواع الأفلام البلاستيكية إنتاجًا واستخدامًا على نطاق واسع. إنها غير سامة وعديمة الرائحة، وتتميز بقوة ومتانة عالية مع مقاومة ممتازة للرطوبة والماء، وقابلية فتح جيدة (مضادة للحجب)، وأداء في درجات الحرارة المنخفضة، مع الحفاظ على مستوى معين من الشفافية. تتميز قابليتها للغلق الحراري بأنها رائعة، مع درجة حرارة إغلاق منخفضة نسبيًا تبلغ حوالي 100 درجة، مما يتيح صنع الأكياس بسهولة عن طريق التسخين الكهربائي. يتم إنتاج فيلم PE مباشرة عن طريق القولبة بالنفخ بالبثق من كريات راتنجات البولي إيثيلين ولا يتطلب عمومًا أي إضافات؛ يمكن تحقيق التلوين من خلال دمج الأصبغة الرئيسية. تشتمل راتنجات البولي إيثيلين المستخدمة في صناعة الأفلام المنفوخة على البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، والبولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE)، والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE).

1) فيلم الدفيئة الزراعية

فيلم الدفيئة الزراعية عبارة عن فيلم واسع العرض يتم نفخه من LDPE أو مزيج من LDPE مع LLDPE، عادةً عن طريق عملية نفخ الفيلم إلى أعلى مع إقلاع مسطح. يمتد عرض Layflat على نطاق واسع (أقل من أو يساوي 1000 مم أو أكبر من أو يساوي 5000 مم). السمك النموذجي هو 0.03-0.14 ملم، وقوة الشد أكبر من أو تساوي 12 ميجا باسكال، والاستطالة عند الكسر أكبر من أو تساوي 300٪. وتتميز هذه الأفلام بأنها مقاومة للمطر، وناقلة للضوء، ومحتفظة بالحرارة، مما يتيح زراعة الخضروات والفواكه على مدار العام داخل هياكل الدفيئة. وفقًا للمتطلبات الزراعية، تشمل الأنواع الفرعية الوظيفية الرئيسية ما يلي:

• فيلم الدفيئة المقوى: يتم تحضيره بإضافة أكثر من 25% بالوزن من البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LLDPE) إلى البولي إثيلين المنخفض الكثافة (LDPE). يمكن زيادة قوة الشد إلى حوالي 20 ميجا باسكال، والاستطالة عند الكسر أكبر من أو تساوي 400%. إذا تم نفخ الفيلم بالكامل من LLDPE، يتم تعزيز القوة بشكل أكبر، مع تحسين مقاومة الثقب وسطح أكثر نعومة؛ يمكن تقليل سمك الفيلم بحوالي 20-30٪.

• فيلم الدفيئة طويل العمر: عادة ما يستمر فيلم الدفيئة العادي لمدة 0.5-1 سنة. تعمل الدرجات طويلة العمر على إطالة عمر الخدمة بما لا يقل عن الضعف إلى 2-3 سنوات. يتم الحصول عليها عن طريق إضافة 0.3-0.5 جزء من كتلة مثبت الضوء و0.1-0.3 جزء من مضاد الأكسدة إلى البولي إثيلين منخفض الكثافة؛ يتم أولاً ترطيب سطح LDPE بالزيت الأبيض، ثم يتم خلطه ونفخه في الفيلم.

• طبقة دفيئة مضادة للتنقيط: مصممة بحيث لا يتشكل ضباب أو قطرات على سطح الطبقة، وبالتالي تحسين انتقال الضوء وتعزيز نمو المحاصيل. ومن خلال إضافة مادة خافضة للتوتر السطحي أو مادة مانعة للتنقيط مناسبة، يتم زيادة ألفة الفيلم للماء. تتجمع العديد من القطرات الصغيرة لتشكل قطرات أكبر تتدفق على طول جدار الغشاء إلى الأرض، وبالتالي القضاء على الضباب الداخلي، وتحسين الشفافية، ومنع القطرات من السقوط مباشرة على المحاصيل.

2) فيلم المهاد الزراعي

يشير فيلم المهاد الزراعي إلى فيلم الغطاء الأرضي. وهو عبارة عن فيلم LDPE رقيق جدًا مصنوع عن طريق النفخ، ويبلغ سمكه 0.008-0.014 ملم وعرضه 600-1000 ملم. يُستخدم النشارة الشفافة عديمة اللون أساسًا في تربية الشتلات وتغطية المحاصيل لتعزيز النضج المبكر، وزيادة الغلة، ومكافحة الآفات؛ يتم تصنيعه عمومًا بطريقة الأغشية المنفوخة لأعلى. يتم إنتاج طبقة المهاد الوظيفية عن طريق دمج 3-5٪ بالوزن من الملونات في PE للحصول على ألوان الأحمر والأصفر والأزرق والرمادي والأسود وغيرها من الألوان. وبالتالي تتلقى المحاصيل المختلفة النطاقات الطيفية المحددة التي تحتاجها، مما يحقق نضجًا مبكرًا وإنتاجية أعلى، ويقضي على الآفات، ويمنع الأعشاب الضارة.

3) فيلم التغليف

ينقسم فيلم التغليف PE إلى أنواع خفيفة وأنواع ثقيلة.

• أفلام التغليف الخفيفة: يتم تصنيعها من البولي إثيلين المنخفض الكثافة (LDPE) وتستخدم بشكل رئيسي لتغليف الأطعمة والمعجنات والحلويات والخضروات والفواكه والأدوية والمنسوجات والضروريات اليومية والملابس والمنتجات المماثلة. لتناسب خطوط التعبئة الآلية، يتم عادةً إضافة كميات صغيرة من عوامل الانزلاق أو العوامل المضادة للكهرباء الساكنة. يستخدم الإنتاج بشكل شائع عملية النفخ التصاعدي أو النفخ المسطح. يمتد عرض Layflat على نطاق واسع (أقل من أو يساوي 70 مم أو أكبر من أو يساوي 1000 مم). يبلغ سمكها 0.02-0.20 ملم، وقوة الشد أكبر من أو تساوي 10 ميجاباسكال.

• أكياس القمصان (التسوق) وأكياس الملابس المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE): تستخدم على نطاق واسع، ويتم إنتاجها في الغالب عن طريق عملية النفخ لأعلى. عرض المسطح هو 70-1000 ملم، وسمكه 0.007-0.10 ملم، وقوة الشد أكبر من أو تساوي 25 ميجاباسكال.

• أفلام التغليف شديدة التحمل: يتم تصنيعها عن طريق عملية النفخ لأعلى من LDPE ذو الوزن الجزيئي الأعلى. يبلغ سمكها النموذجي 0.2-0.35 ملم، وكل كيس قادر على استيعاب 20-30 كجم من المحتويات. تشمل التطبيقات تعبئة المنتجات الزراعية والمواد الخام الكيميائية والأسمدة والمبيدات الحشرية والأغذية والسكر والملح والأدوية والمنسوجات.

تعرض راتنجات LDPE للفيلم المنفوخ نطاقًا واسعًا نسبيًا لمعدل تدفق الذوبان (MFR) يتراوح من 0.5 إلى 7 جم/10 دقيقة ويتم اختيارها وفقًا للاستخدام المقصود للفيلم (انظر الجدول 1-1). تحتوي راتنجات LLDPE المستخدمة في الأفلام المنفوخة عادةً على معدل MFR يبلغ 1-2 جم/10 دقيقة. تتميز درجات الأغشية المنفوخة HDPE بمعدل MFR يبلغ 0.2-1 جم/10 دقيقة. يتمتع HDPE بدرجة حرارة انصهار أعلى، ولزوجة عالية ضمن نطاق تغيرات معدل القص؛ نظرًا لبنيته الجزيئية الخطية، فإنه يُظهر اتجاهًا قويًا ناجمًا عن التدفق.

جدول 1‑1 اختيار راتنجات LDPE لدرجات الأفلام

1) الطارد

عادةً ما يتم تصنيع فيلم LDPE التقليدي بعرض مسطح أكبر من أو يساوي 300 مم من خلال عملية نفخ الفيلم لأعلى مع إقلاع مسطح. يتراوح قطر المسمار الموصى به من 45 إلى 150 ملم. بالنسبة للعروض المسطحة التي تزيد عن 1 متر، يمكن استخدام جهازي بثق لولبيين فرديين للبثق المشترك للفيلم واسع العرض. المسمار L/D هو 20-30 مع نسبة ضغط 3-3.5، ويفضل المسمار التدريجي (قناة مدببة).

بالنسبة لأفلام HDPE، تكون آلات البثق ذات الحجم الأصغر مناسبة، مع لولب L/D يبلغ 16-25. تشتمل تصميمات البراغي عادةً على قسم قص مخصص وقسم خلط.

2) يموت الرأس

يستخدم فيلم LDPE عادةً قوالب حلقية ذات مغزل حلزوني أو قوالب عنكبوتية، بأقطار تتراوح من 100 إلى 1000 مم. عندما يكون هناك حاجة إلى توحيد سمك فائق، يوصى باستخدام قالب دوار. يتم استخدام كل من عمليات النفخ العلوية والمسطحة.

يستخدم فيلم HDPE عادةً قالبًا لولبيًا مغزليًا. يجب توخي الحذر عند تصميم قناة التدفق، والهندسة الحلزونية، وأبعاد شفة القالب لتجنب معدلات القص المفرطة، والتي يمكن أن تسبب كسر الذوبان. بسبب خصائص التشكيل هذه، تكون قوالب أفلام HDPE صغيرة نسبيًا، ويبلغ قطرها عمومًا 30-200 مم.

3) التبريد

يتم استخدام التبريد بحلقة الهواء في الغالب. يبلغ ضغط المنفاخ النموذجي 4000-8000 باسكال مع معدل تدفق هواء يتراوح بين 15-75 متر مكعب/دقيقة.

1) درجة حرارة البثق

يتم تحديد درجة حرارة البثق بشكل أساسي من خلال معدل تدفق ذوبان راتينج PE-كلما ارتفع معدل MFR، انخفضت درجة الحرارة المطلوبة. من منفذ التغذية إلى حزمة الشاشة (لوحة الكسارة)، تتم زيادة درجات حرارة البرميل تدريجيًا بحيث تكون درجة حرارة رأس القالب مساوية تقريبًا أو أقل بمقدار 10-20 درجة من درجة الحرارة عند طرف المسمار. وهذا يعزز الباريسون السميك المستقر وشفافية أفضل للفيلم. يتم عرض درجات حرارة البثق النموذجية لأفلام PE في الجدول 2-1.

جدول 2-1 درجات حرارة البثق لأفلام البولي إيثيلين (درجة)

2) يموت الفجوة

تختلف فجوة الشفاه باختلاف نوع الراتنج؛ وترد النطاقات التمثيلية في الجدول 2-2. مع زيادة الراتنج MFR، يتم تحديد فجوة أصغر في القالب؛ مع زيادة سمك الفيلم المستهدف، يتم استخدام فجوة أكبر. على سبيل المثال، بالنسبة لفيلم LDPE للخدمة الشاقة (MFR أقل ومقياس أكثر سمكًا) يتم تحديد فجوة قالب تبلغ حوالي 1.0 مم؛ بالنسبة للفيلم الخفيف LDPE (MFR الأعلى والمقياس الأرق) تكون فجوة القالب عادةً 0.5-0.6 مم. نظرًا لأن لزوجة ذوبان LLDPE أعلى وغير حساسة نسبيًا للتغيرات في معدل القص، فإن درجة حرارة البثق أعلى وفجوة القالب أكبر بكثير من LDPE؛ وإلا فقد يظهر سطح "جلد القرش" الخشن. تحتوي راتنجات الأغشية المنفوخة HDPE على معدل MFR منخفض نسبيًا، وبالتالي تكون فجوة القالب أكبر قليلاً بشكل عام من LDPE.

جدول 2‑2 نطاقات فجوة القالب النموذجية (مم)

3) نسبة الانفجار (BUR)

بعد الخروج من القالب الحلقي، يتم نفخ الباريسون السميك بالهواء المضغوط، مما يزيد قطره ويقلل سمكه ويعطي سحبًا عرضيًا. نسبة التفجير النموذجية هي 2-5. إذا كان BUR مرتفعًا جدًا، فسوف ترفرف الفقاعة، ويصبح شكل الفقاعة غير مستقر، ويتدهور تجانس السمك، ويكون الفيلم عرضة للكسر. مع زيادة BUR، تزداد قوة الشد العرضي للفيلم، ومقاومة التمزق، وقوة التأثير، لكن الشفافية واللمعان تنخفضان وقوة الشد الطولية تميل إلى الانخفاض. يتم سرد تقارير BUR التمثيلية لأفلام PE في الجدول 2-3.

جدول 2-3 نسب التفجير التمثيلية لأفلام PE

4) نسبة الرسم (اتجاه الآلة)

بعد أن يغادر الباريسون القالب، يتم توجيهه إلى لفات السحب وإخضاعه للسحب الطولي. تبلغ سرعة سحب الخط بشكل عام 3-5 أضعاف سرعة بثق الذوبان (الإخراج)، مما يؤدي إلى تمدد اتجاه الماكينة بمقدار 3-5× وزيادة ملحوظة في قوة الشد الطولية. وهذا يفيد تطبيقات الأكياس التي يسود فيها حمل الحمولة الطولية.