أخبار

مقدمة عن البولي أوليفينات وبثق الأغشية

البولي أوليفينات، وهي فئة من المواد الجزيئية الكبيرة تُصنّع من مونومرات الأوليفينات مثل الإيثيلين والبروبيلين، تُعد أكثر أنواع البلاستيك إنتاجًا واستخدامًا عالميًا. ويعود انتشارها إلى مزيج استثنائي من الخصائص، بما في ذلك انخفاض تكلفتها، وسهولة معالجتها الممتازة، وثباتها الكيميائي المتميز، وخصائصها الفيزيائية القابلة للتخصيص. ومن بين تطبيقات البولي أوليفينات المتنوعة، تحتل منتجات الأغشية مكانة بارزة، حيث تؤدي وظائف حيوية في تغليف الأغذية، والأغطية الزراعية، والتغليف الصناعي، والمنتجات الطبية والصحية، والسلع الاستهلاكية اليومية. ومن أكثر راتنجات البولي أوليفينات شيوعًا المستخدمة في إنتاج الأغشية البولي إيثيلين (PE) - الذي يشمل البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE)، والبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) - والبولي بروبيلين (PP).

تعتمد صناعة أفلام البولي أوليفين بشكل أساسي على تقنية البثق، حيث تعتبر عملية بثق الفيلم المنفوخ وبثق الفيلم المصبوب العمليتين الأساسيتين.

1. عملية بثق الفيلم المنفوخ

يُعدّ بثق الأغشية المنفوخة من أكثر الطرق شيوعًا لإنتاج أغشية البولي أوليفينات. يعتمد مبدأها الأساسي على بثق بوليمر منصهر رأسيًا لأعلى عبر قالب حلقي، مُشكّلًا باريسون أنبوبي رقيق الجدران. بعد ذلك، يُضخّ هواء مضغوط داخل هذا البارسون، مما يتسبب في انتفاخه ليُشكّل فقاعة قطرها أكبر بكثير من قطر القالب. مع ارتفاع الفقاعة، تُبرّد قسرًا وتُصلّب بواسطة حلقة هوائية خارجية. تُهشم الفقاعة المبردة بعد ذلك بواسطة مجموعة من بكرات الضغط (غالبًا عبر إطار قابل للانهيار أو إطار على شكل حرف A)، ثم تُسحب بواسطة بكرات جرّ قبل لفّها على بكرة. عادةً ما تُنتج عملية نفخ الأغشية أغشية ذات اتجاه ثنائي المحور، مما يعني أنها تُظهر توازنًا جيدًا في الخواص الميكانيكية في كلٍّ من اتجاه الآلة (MD) والاتجاه العرضي (TD)، مثل قوة الشد ومقاومة التمزق ومقاومة الصدمات. يمكن التحكم في سمك الفيلم وخصائصه الميكانيكية عن طريق تعديل نسبة النفخ (BUR - نسبة قطر الفقاعة إلى قطر القالب) ونسبة السحب (DDR - نسبة سرعة الالتقاط إلى سرعة البثق).

2. عملية بثق الفيلم المصبوب

يُعدّ بثق الأغشية المصبوبة عملية إنتاج حيوية أخرى لأغشية البولي أوليفينات، وهو مناسب بشكل خاص لتصنيع الأغشية التي تتطلب خصائص بصرية فائقة (مثل الوضوح العالي واللمعان العالي) وتجانسًا ممتازًا في السُمك. في هذه العملية، يُبثق البوليمر المنصهر أفقيًا عبر قالب مسطح ذي شق على شكل حرف T، مُشكّلًا شبكة منصهرة موحدة. ثم تُسحب هذه الشبكة بسرعة على سطح واحدة أو أكثر من أسطوانات التبريد عالية السرعة والمُبرّدة داخليًا. يتصلب المصهور بسرعة عند ملامسته لسطح الأسطوانة الباردة. تتميز الأغشية المصبوبة عمومًا بخصائص بصرية ممتازة، وملمس ناعم، وقابلية جيدة للعزل الحراري. يسمح التحكم الدقيق في فجوة شفة القالب، ودرجة حرارة أسطوانة التبريد، وسرعة الدوران، بضبط دقيق لسمك الفيلم وجودة السطح.

أهم 6 تحديات في عملية بثق أغشية البولي أوليفين

على الرغم من نضج تقنية البثق، يواجه المصنعون في كثير من الأحيان سلسلة من صعوبات المعالجة في الإنتاج العملي لأغشية البولي أوليفين، خاصةً عند السعي لتحقيق إنتاجية عالية وكفاءة عالية وسماكات أرق، وعند استخدام راتنجات جديدة عالية الأداء. لا تؤثر هذه المشكلات على استقرار الإنتاج فحسب، بل تؤثر أيضًا بشكل مباشر على جودة المنتج النهائي وتكلفته. تشمل التحديات الرئيسية ما يلي:

١. كسر الانصهار (جلد القرش): يُعد هذا العيب من أكثر العيوب شيوعًا في عملية بثق أغشية البولي أوليفين. يظهر على شكل تموجات عرضية دورية أو سطح خشن غير منتظم على الغشاء، أو في الحالات الشديدة، تشوهات أكثر وضوحًا. يحدث كسر الانصهار بشكل رئيسي عندما يتجاوز معدل قص مصهور البوليمر الخارج من القالب قيمة حرجة، مما يؤدي إلى تذبذبات انزلاقية بين جدار القالب والسائل المصهور، أو عندما يتجاوز الإجهاد التمددي عند مخرج القالب قوة الانصهار. يؤثر هذا العيب بشكل كبير على الخصائص البصرية للأغشية (الوضوح واللمعان)، ونعومة السطح، ويمكن أن يُضعف أيضًا خصائصها الميكانيكية والحاجزة.

٢. سيلان القالب/تراكم القالب: يشير هذا إلى التراكم التدريجي لنواتج تحلل البوليمر، أو الكسور منخفضة الوزن الجزيئي، أو المواد المضافة ضعيفة التشتت (مثل الأصباغ، والمواد المضادة للكهرباء الساكنة، ومواد الانزلاق)، أو المواد الهلامية من الراتنج عند حواف حافة القالب أو داخل تجويفه. يمكن أن تنفصل هذه الرواسب أثناء الإنتاج، ملوثةً سطح الغشاء ومسببةً عيوبًا مثل الهلام أو الخطوط أو الخدوش، مما يؤثر على مظهر المنتج وجودته. في الحالات الشديدة، يمكن أن يسد تراكم القالب مخرج القالب، مما يؤدي إلى اختلافات في القياس، وتمزق الغشاء، وفي النهاية إلى إيقاف خط الإنتاج لتنظيف القالب، مما يؤدي إلى خسائر كبيرة في كفاءة الإنتاج وهدر المواد الخام.

٣. ارتفاع ضغط البثق وتذبذبه: في ظل ظروف معينة، وخاصةً عند معالجة الراتنجات عالية اللزوجة أو استخدام فجوات أصغر في القوالب، قد يرتفع الضغط داخل نظام البثق (خاصةً عند رأس البثق والقالب) بشكل مفرط. لا يقتصر تأثير الضغط العالي على زيادة استهلاك الطاقة فحسب، بل يُشكل أيضًا خطرًا على عمر المعدات (مثل البرغي، والأسطوانة، والقالب) وسلامتها. علاوةً على ذلك، تُسبب التقلبات غير المستقرة في ضغط البثق اختلافات مباشرة في ناتج المصهور، مما يؤدي إلى سماكة غير متساوية للفيلم.

٤. محدودية الإنتاج: لمنع أو تخفيف مشاكل مثل تكسر الذوبان وتراكم القوالب، غالبًا ما يضطر المصنعون إلى تقليل سرعة لولب الطارد، مما يحد من إنتاج خط الإنتاج. يؤثر هذا بشكل مباشر على كفاءة الإنتاج وتكلفة تصنيع وحدة المنتج، مما يُصعّب تلبية متطلبات السوق من الأفلام كبيرة الحجم ومنخفضة التكلفة.

٥. صعوبة التحكم في القياس: عدم استقرار تدفق المصهور، وعدم انتظام توزيع درجة الحرارة عبر القالب، وتراكمه، كلها عوامل تُسهم في اختلافات سمك الغشاء، عرضيًا وطوليًا. وهذا يؤثر على أداء المعالجة اللاحقة للغشاء وخصائص الاستخدام النهائي.

٦. صعوبة تغيير الراتنج: عند التبديل بين أنواع أو درجات مختلفة من راتنجات البولي أوليفين، أو عند تغيير ألوان الماسترباتش، غالبًا ما يصعب التخلص تمامًا من المواد المتبقية من الدفعة السابقة من جهاز البثق والقالب. يؤدي هذا إلى اختلاط المواد القديمة والجديدة، مما يؤدي إلى إنتاج مواد انتقالية، وإطالة أوقات التغيير، وزيادة معدلات الخردة.

تُعيق تحديات المعالجة الشائعة جهود مُصنّعي أفلام البولي أوليفينات لتحسين جودة المنتج وكفاءة الإنتاج، كما تُشكّل عوائق أمام اعتماد مواد جديدة وتقنيات معالجة مُتقدمة. لذلك، يُعدّ البحث عن حلول فعّالة للتغلب على هذه التحديات أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق التنمية المستدامة والسليمة لصناعة بثق أفلام البولي أوليفينات بأكملها.

حلول لعملية بثق أغشية البولي أوليفين: مساعدات معالجة البوليمر (PPAs)

مساعدات معالجة البوليمر (PPAs) هي إضافات وظيفية تكمن قيمتها الأساسية في تحسين السلوك الرومولوجي لمصهور البوليمر أثناء البثق وتعديل تفاعلها مع أسطح المعدات، وبالتالي التغلب على مجموعة من صعوبات المعالجة وتعزيز كفاءة الإنتاج وجودة المنتج.

1. مركبات البوليمر الرغوية القائمة على الفلوروبوليمر

البنية والخصائص الكيميائية: تُعد هذه الفئة حاليًا الأكثر استخدامًا وتطورًا من الناحية التكنولوجية وفعاليةً بشكل واضح من بين مركبات البولي بروبيلين (PPAs). وهي عادةً ما تكون بوليمرات متجانسة أو بوليمرات مشتركة، مبنية على مونومرات فلورية أولفينية مثل فلوريد فينيليدين (VDF)، وسداسي فلورو بروبيلين (HFP)، ورباعي فلورو إيثيلين (TFE)، وتُعد الإيلاستومرات الفلورية الأكثر تمثيلًا. تتميز السلاسل الجزيئية لهذه المركبات بروابط CF عالية الطاقة ومنخفضة القطبية، مما يمنحها خصائص فيزيائية وكيميائية فريدة: طاقة سطحية منخفضة للغاية (تشبه بولي تترافلورو إيثيلين/تفلون®)، وثباتًا حراريًا ممتازًا، وخمولًا كيميائيًا. والأهم من ذلك، أن مركبات البولي بروبيلين الفلورية (PPAs) عادةً ما تُظهر توافقًا ضعيفًا مع مصفوفات البولي أوليفين غير القطبية (مثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين). يُعد هذا التعارض شرطًا أساسيًا لانتقالها الفعال إلى الأسطح المعدنية للقالب، حيث تُشكل طبقة تشحيم ديناميكية.

المنتجات النموذجية: تشمل العلامات التجارية الرائدة في السوق العالمية لبوليمرات الفلوروبوليمرات PPA سلسلة Viton™ FreeFlow™ من شركة Chemours وسلسلة Dynamar™ من شركة 3M، اللتين تتمتعان بحصة سوقية كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم أيضًا بعض درجات البوليمر الفلوروبوليمر من شركة Arkema (سلسلة Kynar®) وSolvay (Tecnoflon®) كمكونات أساسية في تركيبات PPA، أو تُعدّ مكونات أساسية فيها.

2. مساعدات المعالجة القائمة على السيليكون (PPAs)

التركيب الكيميائي والخصائص: المكونات النشطة الرئيسية في هذه الفئة من البولي سيلوكسانات هي بولي سيلوكسانات، المعروفة عادةً بالسيليكونات. يتكون الهيكل الأساسي للبولي سيلوكسان من ذرات سيليكون وأكسجين متناوبة (-Si-O-)، مع مجموعات عضوية (عادةً ميثيل) مرتبطة بذرات السيليكون. يمنح هذا التركيب الجزيئي الفريد مواد السيليكون توترًا سطحيًا منخفضًا جدًا، وثباتًا حراريًا ممتازًا، ومرونة جيدة، وخصائص غير لاصقة تجاه العديد من المواد. وعلى غرار البولي سيلوكسانات الفلوروبوليمرية، تعمل البولي سيلوكسانات القائمة على السيليكون عن طريق الانتقال إلى الأسطح المعدنية لمعدات المعالجة لتكوين طبقة تشحيم.

ميزات التطبيق: على الرغم من أن مركبات البوليمر الفلورية البوليمرية (PPAs) تهيمن على قطاع بثق أغشية البولي أوليفين، إلا أن مركبات البوليمر الفلورية البوليمرية القائمة على السيليكون قد تتميز بمزايا فريدة أو تُحدث تأثيرات تآزرية عند استخدامها في تطبيقات محددة أو بالتزامن مع أنظمة راتنجية محددة. على سبيل المثال، يمكن استخدامها في التطبيقات التي تتطلب معاملات احتكاك منخفضة للغاية أو حيث تكون خصائص السطح المطلوبة للمنتج النهائي مطلوبة.

هل تواجه حظر الفلوروبوليمر أو تحديات توريد مادة PTFE؟

حل تحديات بثق أغشية البولي أوليفين باستخدام حلول PPA الخالية من PFAS- إضافات البوليمر الخالية من الفلور من SILIKE

تتبع شركة SILIKE نهجًا استباقيًا مع منتجات سلسلة SILIMER، حيث تقدم منتجات مبتكرةمساعدات معالجة البوليمر الخالية من PFAS (PPAs)). يتميز خط الإنتاج الشامل هذا بـ 100% من مركبات PPAs النقية والخالية من PFAS،إضافات بوليمر PPA الخالية من الفلور، وماسترباتشات PPA خالية من PFAS وخالية من الفلور.بواسطةإزالة الحاجة إلى إضافات الفلورتُحسّن هذه المُساعدات في المعالجة بشكل كبير عملية تصنيع البولي إيثيلين منخفض الكثافة الخطي (LLDPE)، والبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والبولي إيثيلين منخفض الكثافة الخطي (mLLDPE)، والبولي بروبيلين (PP)، ومختلف عمليات بثق أغشية البولي أوليفين. وتتوافق هذه المُساعدات مع أحدث اللوائح البيئية، كما تُعزز كفاءة الإنتاج، وتُقلل من فترات التوقف، وتُحسّن جودة المنتج بشكل عام. وتُضيف مُركّبات البولي إيثيلين منخفضة الكثافة (PPAs) الخالية من PFAS من SILIKE فوائد للمنتج النهائي، بما في ذلك منع تشققات الذوبان (مثل تشققات جلد القرش)، وتحسين النعومة، وجودة سطح فائقة.

إذا كنت تعاني من تأثير حظر الفلوروبوليمر أو نقص PTFE في عمليات بثق البوليمر الخاصة بك، فإن SILIKE تقدمبدائل لبوليمرات الفلور PPAs/PTFE, إضافات خالية من PFAS لتصنيع الأفلاموالتي تم تصميمها خصيصًا لتلبية احتياجاتك، دون الحاجة إلى إجراء أي تغييرات في العملية.