اکتبر 2019 - پلیمر پیشرفته دانا

روکش سیم و کابل ، عایقی میان کاربران و جریان الکتریسیته – بخش اول: ترموپلاستیک ها

7 آبان 1398/1 دیدگاه/در مقالات/توسط علی ابراهیمی

امروزه پلیمرها جزء لاینفک عایق سازی شبکه های برق رسانی هستند. در سال های اخیر نفوذ پلیمرهای مختلف به بخش های گوناگون صنایع برق و الکترونیک آنقدر گسترده بوده است که باید به صورت مفصل در بخش های جداگانه به آن پرداخت. اما در این مقاله به صورت خلاصه به بررسی نقش پلیمرها در عایق سازی سیم و کابل های انتقال جریان برق خواهیم پرداخت. استفاده از سیم و کابل به جهت انتقال جریان برق از سال 1830 میلادی رواج پیدا کرد. در ابتدا فلزات هادی جریان برق به صورت عاری از هر گونه پوشش استفاده می شدند، اما با فراگیر شدن این صنعت، خطرات ناشی از برق گرفتگی زیاد شد و نهایتا روکش های عایق سیم و کابل به یکی از اجزای اساسی شبکه های برق رسانی تبدیل شدند.

در اولین تجربه، سال 1876 میلادی، از لاستیک طبیعی (Natural Rubber) به عنوان عایق جریان الکتریسیته در روکش سیم و کابل استفاده شد. در ادامه از باکلیت (نوعی رزین فنول فرمالدهید) و نهایتا با تجاری سازی پلاستیک و لاستیک های مختلف از پلی اتیلن (PE)، EPDM، PVC، XLPE، CR و … به عنوان عایق های روکش سیم و کابل استفاده شد. پیشرفت های امروزی در استفاده از پلیمرها به عنوان روکش سیم و کابل، مرهون زحمات گذشته شرکت های بزرگ فعال در زمینه برق و الکترونیک مانند جنرال الکتریک است.

روکش های سیم و کابل به منظور حفاظت فیزیکی و شیمیایی از رشته های فلزی رسانای جریان الکتریسیته موجود در کابل و همچنین جلوگیری از ایجاد اتصال کوتاه بین کابل ها استفاده می شوند. به دلیل مقاومت خوب پلیمرها در برابر جاری شدن جریان الکتریسیته، این گروه از مواد به عنوان عایق الکتریسیته در روکش های سیم و کابل استفاده می شوند. در ادامه انواع پلیمرهای مورد استفاده در این صنعت را معرفی خواهیم کرد.

پلیمرهای مورد استفاده در روکش دهی سیم و کابل را می توان در دو گروه اصلی ترموپلاستیک ها و ترموست ها بررسی کرد. در این بخش ترموپلاستیک ها و در قسمت بعدی این مقاله ترموست ها را معرفی خواهیم کرد.

ترموپلاستیک ها:

CPE (Chlorinated Polyethylene)، گونه های ترموست CPE نیز وجود دارند. در کل CPE مقاومت بسیار خوبی در برابر اسید و باز دارد، در برابر شرایط جوی پایدار است و مقاومت خوبی در مقابل اشتعال دارد. تمامی این نکات منجر به استفاده زیاد از CPE در کابل های مورد استفاده در صنایع شیمیایی و محیط های باز شده است.

PVC (Polyvinyl Chloride)، این گروه با توجه به فرمولاسیون PVC می توانند دماهای کاربری -20 – 60 °C داشته باشند. معمولا در کابل های با ولتاژ پایین و به خصوص کاربری های خودرو و ساختمان به کار می روند. همچنین مقاومت در برابر اشتعال و ایجاد دود ویژگی مثبت مهم این گروه است.

فلوئورو پلیمرها، از جمله مهمترین گونه های این خانواده Teflon (PTFE) و PVDF است. این گروه بهترین خواص الکتریکی و مقاومت شیمیایی و حرارتی را در بین تمامی انواع دارند. هر چند این گروه در کابل های با ولتاژ پایین استفاده می شوند، اما به دلیل مقاومت خوب در برابر تشعشعات، مانند اشعه رادیواکتیو، در کاربری های حساس مانند تجهیزات هسته ای به کار می روند.

PE (Polyethylene)، یکی از پر مصرف ترین پلیمرهای صنعت سیم و کابل گریدهای مختلف PE هستند. مقاومت خوب در برابر جریان الکتریسیته در گستره وسیعی از فرکانس ها مهمترین ویژگی این گروه است. هر چند انعطافپذیری PE ها کم است و معمولا از کوپلیمرهایی مثل EVA (Ethylene Vinyl Acetate) در فرمولاسیون آن استفاده می شود. به کمک اضافه کردن افزودنی های ضد شعله می توان مقاومت در برابر اشتعال کابل های روکش شده با PE را بالا برد، اما این نکته خواص الکتریکی این عایق را تضعیف می کند.

PP (Polypropylene)، این گروه رفتار الکتریکی کاملا مشابه با PE دارند. هر چند به دلیل خواص مکانیکی بهتر در مقایسه با PE در کابل های با روکش نازک بیشتر استفاده می شوند.

TPE (Thermoplastic Elastomer)، این گروه خواصی مشابه خانواده PE و PP دارند. همچنین امکان افزایش انعطافپذیری در آن ها وجود دارد.

TPU (Thermoplastic Polyurethane)، TPU یکی از ایده آل ترین گزینه های روکش دهی سیم و کابل است. مقاومت بینظیر در برابر عوامل جوی وشیمیایی، دارا بودن حافظه شکلی و انعطافپذیری فوق العاده مهمترین ویژگی های TPU است. همچنین TPU در گستره وسیعی از فرکانس و ولتاژ قابل استفاده است.

چسب های لمینیشن مورد مصرف در صنعت بسته بندی

3 آبان 1398/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

فرایند لایه گذاری که ترجمه شده عبارت لمینیشن است، کاربرد بسیار فراوانی در تولید اجزای بسته بندی مانند انواع لفاف و پوشش دارد. این فرایند به صورت کلی برای چسباندن لایه های نامتجانس از پیش تولید شده یا در حال تولید استفاده می شود. چسب های لمینیشن جزء اصلی این فرایند هستند. در بخش قبلی با چسب های بین لایه ای آشنا شدیم. تمامی چسب های بین لایه ای در فرایند اکستروژن مذاب و در حین تولید لایه های مختلف استفاده می شوند. اما چسب های لایه گذاری در فرایند لمینیشن و می توانند پس از تولید لایه ها استفاده شوند.

فارغ از چسب های طبیعی مانند انواع نشاسته، پروتئین، وکس ها و …، که عموما در گذشته استفاده می شدند و اکنون کاربرد صنعتی ندارند، عموم چسب های لمینیشن بر پایه پلی یورتان هستند. هر چند در سال های اخیر چسب های اکریلیکی، PVDF (Polyvinylidene Chloride) و چسب های UV Cure نیز توسعه داده شده اند.

چسب های پلی یورتان از سه بخش اصلی پلی ال، ایزوسیانات و سایر افزودنی های احتمالی لازم برای پخت تشکیل می شوند. مقاومت خوب در برابر رطوبت (هیدرولیز)، ممانعت از فعالیت های میکروبی و انعطافپذیری بالا در دمای پایین از جمله مهمترین ویژگی های این چسب ها است. این چسب ها به دلیل ماهیت شیمیایی قطبی، چسبندگی خوبی با فلزات دارند. انتخاب دو جزء اصلی، یعنی پلی ال و ایزوسیانات بایستی باتوجه به الزامات بسته بندی مواد غذایی و همچنین خواص چسبندگی و مکانیکی مورد نیاز صورت گیرد. چسب های پلی یورتانی می توانند دو جزئی یا تک جزئی و در حالت های محلولی (حلال هایی به غیر از آب)، 100% جامد یا پلی یورتان های پخش شده در آب (پایه آب – Polyurethane Dispersion (PUD)) استفاده شوند.

انواع محلولی با سابقه ترین و پر مصرف ترین گروه هستند و می توانند به طیف گسترده ای از لایه های مختلف بچسبند. هر چند این گروه به دلیل استفاده از حلال مخاطرات سلامتی و آلودگی های زیست محیطی دارند. از طرف دیگر در برخی کاربردهای لمینیشن چند لایه محدودیت استفاده دارند.

اما گروه چسب های پلی یورتان جامد هر چند از نظر سرعت و تجهیزات اعمال به صرفه هستند، اما پمپ های انتقال مخصوص می خواهند و میزان چسبندگی اولیه آن ها معمولا پایین است و نیاز به حرارت دهی اولیه دارند.

نهایتا نسل آب پایه ها (PUD) کاملا با محیط زیست سازگار هستند و گونه سبز چسب هستند. این گروه قدرت چسبندگی مناسبی دارند اما گاها تمایل به ایجاد ساختار فومی دارند و به دلیل پیچیدگی فنی تولید، قیمت تمام شده بالاتری دارند.

همانطور که اشاره شد گونه های اکریلیکی چسب های لمینیشن نیز تجاری سازی شده اند. هر چند این چسب ها به دلیل قدرت چسبندگی پایین در کنار مقاومت حرارتی و شیمیایی ضعیف تر، نتوانسته اند به خوبی با پلی یورتان ها رقابت کنند. یکی از مهترین ویژگی های این گروه خاصیت سد گری آن ها در برابر عطر و بو است و این نکته در برخی بسته بندی ها به عنوان یک الزام مهم به شمار می آید. چسب های PVDC نیز به صورت محدود در صنایع بسته بندی استفاده شده اند. اما این گروه نیز به دلیل حضور اتم کلر مخاطرات زیست محیطی دارند و از طرفی باعث بروز خوردگی در فلزات می شوند. آخرین گروه چسب های لمینیشن گروه UV Cure هستند. این خانواده به دلیل نگرانی هایی در ارتباط با استفاده از اشعه UV برای فرایند اعمال چسب در بسته بندی های غذایی استفاده نشده اند. اما این چسب های طیف گسترده ای از پلی یورتان، پلی استر، سیلیکون و … را در بر می گیرند. سرعت اعمال بالا و چسبندگی فوق العاده مهمترین مزیت این گروه است. هر چند نیاز به تجهیزات اعمال گران قیمت و اثر مخرب اشعه UV بر ساختار بسته بندی از جمله ایرادات وارد بر این گروه است.

در مجموع می توان گفت چسب های پلی یورتانی همچنان یکه تاز چسب های مورد مصرف در لمینیشن هستند و در این گروه چسب های پایه حلالی بیشترین مصرف را دارند.

ترموپلاستیک الاستومر ها ، پلیمرهایی با کاربردهای نامحدود

30 مهر 1398/0 دیدگاه /در TPE,TPV, مقالات/توسط علی ابراهیمی

ترموپلاستیک الاستومر مخفف شده عبارت Thermoplastic Elastomer است. تا حدود 40 سال پیش تولید قطعات پلیمری انعطافپذیر و نرم تنها با استفاده از رابرها و برخی پلاستیک های محدودی مانند PVC به دلیل وجود نرم کننده هایی برای آن امکان پذیر بود. مهمترین محدودیت رابرها فرایند پخت آن ها بود. از طرف دیگر با توجه به نگرانی های زیست محیطی پیش آمده در سال های اخیر در ارتباط با آلودگی های ناشی از قطعات پلاستیکی و لاستیکی و الزام به بازیافت آن ها، محدودیت دیگری برای استفاده از رابرهای پخت شده پیش آمد، چرا که پس از فرایند پخت قطعات رابری بازیافت پذیر نیستند و کاربرد بسیار بسیار محدودی دارند. تمامی این عوامل منجر به ظهور نسل جدیدی از پلیمرها به اسم ترموپلاستیک الاستومر شد.

امروزه ترموپلاستیک الاستومر ها کاربردهای بسیار متنوعی پیدا کرده اند و در تولید قطعات تزریقی، اکستروژن، بادی و … بدون نیاز به فرایند پخت، همراه با داشتن خواصی مشابه رابرهای پخت شده به کار می روند. در حقیقت این گروه خواص مورد انتظار از یک قطعه لاستیکی را برآورده می کنند، اما به فرایند تولید مشابه یک پلاستیک نیاز دارند. این گروه کاربردهای فراوانی در تولید قطعات خودرو، الکترونیک و الکتریک، ساختمان، وسایل خانه و شخصی و … پیدا کرده اند. تولید به صرفه و آسان با تجهیزات شکل دهی پلاستیک ها، رنگ پذیری، قابلیت تماس با مواد غذایی و بدن انسان، امکان ایجاد مقاومت در برابر نور، حرارت و اشتعال، بازیافت پذیر بودن و مهمتر از تمامی ویژگی های قبلی، امکان تنظیم خواص فیزیکی – مکانیکی در محدوده گسترده ای از اعداد منجر به رشد سریع ترموپلاستیک الاستومر ها در کاربردهای مذکور شده است.

ترموپلاستیک الاستومر ها به دو گروه عمده آلیاژی و سنتزی تقسیم می شوند. گروه اول حاصل از آلیاژ کردن (Polymer Blending) یک پلیمر نرم و انعطافپذیر، مانند انواع رابرها، با یک ترموپلاستیک است. در این مورد فرایند پذیری ترموپلاستیک الاستومر از جزء ترموپلاستیک و نرم و انعطافپذیر بودن و تنظیم خواص مکانیکی از جزء رابری حاصل می شود. با توجه به کاربرد نهایی و خواص مورد نظر، انواع رابر و ترموپلاستیک برای تولید انتخاب می شوند. تولید این گروه در اکسترودرهای صنعتی توسط واحدهای کامپاندینگ انجام می گیرد. اما گروه دوم به واسطه قرار گیری تعدادی منومر منعطف در کنار تعدادی منومر سخت ایجاد می شود و اتصال شیمیایی بین اجزای سخت و نرم ایجاد می شود. در حقیقت قسمت های نرم، موسوم به Soft block segments، تنظیم میزان انعطاف را بر عهده دارند و قسمت های سخت، موسوم به Hard block segment، تنظیم خواص مکانیکی و فرایندپذیری را بر عهده دارند. تولید این گروه توسط واحدهای پتروشیمیایی در راکتورهای شیمیایی انجام می گیرد. در فرایند شکل دهی واحدهای سخت در اثر حرارت جریان پذیر می شوند و شکل قطعه نهایی ایجاد می شود.

هر یک از گروه های اصلی ترموپلاستیک الاستومر نیز زیر گروه های مختلفی دارند که در ادامه ذکر شده است. ترموپلاستیک الاستومر های آلیاژی عموما با استفاده از ترموپلاستیک های الفینی همراه با یک رابر، مانند EPDM، تولید می شوند. فاز رابری ترموپلاستیک الاستومر می تواند به منظور دست یابی به خواص مکانیکی بهتر مانند مانایی فشاری کمتر، پخت شود، که در اینصورت ترموپلاستیک الاستومر تولیدی Thermoplastic Vulcanized (TPV) نامیده می شوند. هر چند این پخت در فرایند پذیری ترموپلاستیک الاستومر خللی وارد نمی کند. مهمترین گروه های خانواده TPE های سنتزی نیز شامل لیست زیر است:

TPS (Styrenic Block Copolymers), SBS, SEBS, …
TPU (Thermoplastic Polyurethane)
TPEE (Thermoplastic co-polyester)
COPA (Thermoplastic Polyamides)

در بخش های بعدی این مقاله با کاربردهای ترموپلاستیک الاستومر ها بیشتر آشنا خواهیم شد.

پلیمرها ، تعیین کننده آینده صنعت کفش

26 مهر 1398/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

امروزه مسیر توسعه و پیشرفت صنعت کفش در گرو پیشرفت صنایع پلیمری قرار گرفته است. تا حدود پنجاه سال پیش مواد اولیه مورد مصرف در تولید کفش محدود به خانواده چرم بوده است. هر چند دوام و پایداری چرم بسیار بالا است، اما الزامات و انتظاراتی که امروزه از کفش ها می رود، منجر به توسعه چندین گروه کفش با کاربری های مختلف و استفاده از مواد اولیه متنوع در تولید آن ها شده است. پلیمرها سهم بسیار بالایی در تولید هر کفش دارند، به صورتی که اگر رویه کفش نیز از الیاف مصنوعی باشد، درصد استفاده پلیمرها در مواد اولیه استفاده شده در تولید کفش به 100 خواهد رسید. صنعت کفش با رشد متوسط 4 درصد در هر سال، گردش مالی در حدود 250 میلیارد دلار را ایجاد کرده است و هر ساله حدود 13 میلیارد جفت کفش در سراسر جهان تولید و به مصرف می رسد.

امروزه بیش از 16 خانواده اصلی کفش وجود دارد و گروه های گوناگون مانند کفش های روزانه، رسمی، ورزشی، طبی و …. تا کفش های خاص مانند انواع مناسب برای بیماران دیابتی توسعه داده شده اند. هر کفش از بخش های مختلفی تشکیل شده است و بر اساس الزامات کاربردی، تعداد بخش ها می تواند متفاوت باشد، اما قسمت های اصلی تشکیل دهنده ساختار کفش عبارتند از:

زیره کفش (Sole)، این قسمت خود شامل سه بخش زیره بیرونی (Outsole)، زیره میانی (Midsole) و زیره داخلی (Insole) است.
رویه، رویه کفش با توجه به نوع کاربری از قسمت های مختلفی تشکیل می شود. کفش ها می توانند یک رویه یک تکه داشته باشند، در برخی مدل ها همین رویه می تواند 4 بخش مجزای جلو، پهلو، قسمت بندها و پشت را داشته باشد. رویه های کفش های ورزشی بعضا از 10 بخش تشکیل می شوند.
پاشنه (Heel)

بنابر خواص مورد انتظار، مواد اولیه متنوعی در تولید بخش های مختلف یک کفش، مانند چرم، انواع پلیمرها، الیاف طبیعی و مصنوعی و در برخی موارد فلزاتی مانند استیل ( به خصوص در کفش های ایمنی) به کار می روند. اما پلیمرها بیشترین سهم استفاده در تولید یک کفش را دارند و 40 تا 100 درصد مواد اولیه یک کفش را پلیمرها تشکیل می دهند. بخش رویه کفش چنانچه الیاف مصنوعی باشد به صنایع نساجی مرتبط می شود و بخش زیره مستقیما به صنایع پلیمری و بخش کامپاندینگ این صنعت ارتباط پیدا می کند و این مقاله و بخش های بعدی آن به بررسی پلیمرهای مورد استفاده در تولید زیره کفش می پردازد.

مهمترین خواص مورد انتظار از زیره کفش عبارتند از:

زیبا بودن و جذب مشتری
انعطافپذیری و ایجاد حس راحتی برای کاربر در حین استفاده
مقاومت کافی در برابر سایش
مقاومت کافی در برابر ترک خوردن
ایجاد اصطکاک کافی با سطوح مختلف و سر نبودن
حفاظت پا در برابر آسیب های بیرونی به خصوص در کفش های ایمنی

اما با توجه به کاربری کفش هر یک از موارد بالا حائز اولویت می شوند و معیارهای مختلفی برای خواص مورد انتظار از زیره کفش در نظر گرفته می شود. نهایتا با توجه به خواص نهایی، پلیمر مناسب برای تولید زیره انتخاب و ساختار زیره مشخص می شود. در بخش های بعدی این نوشتار انواع پلیمرهای مورد استفاده در تولید زیره کفش را نام خواهیم برد و مهمترین مزایای هر گروه را بر می شماریم.

فیلم گلخانه ای چند لایه ، پاسخی جامع به تمامی الزامات

21 مهر 1398/0 دیدگاه /در افزودنی های فیلم کشاورزی, مقالات/توسط علی ابراهیمی

در مطالب پیشین ضمن معرفی فیلم گلخانه ای ، ویژگی های کلیدی و مهم این محصول را برشماردیم. همانطور که ذکر شد این پوشش یا فیلم، بایستی مجموعه ای از الزامات خواص فیزیکی – مکانیکی را به منظور حفاظت موثر و مناسب از گیاه تحت کشت در گلخانه، برآورده کند. با توجه به اهمیت این محصول، سازمان ملی استاندارد ایران در سال 1395، استاندارد مربوط به این محصول را با شماره 21558-1، تحت عنوان “پلاستیک ها – فیلم های چند لایه گرمانرم مورد استفاده در کشاورزی و باغبانی – الزامات و روش های آزمون، شرایط نصب، استفاده و جمع آوری فیلم – قسمت 1: فیلم های پوششی گلخانه” تدوین و تصویب کرده است. در بخش های بعدی این مقاله این استاندارد را بررسی خواهیم کرد و در این بخش به معرفی آخرین فناوری مورد استفاده در تولید این پوشش ها، که تولید به صورت چند لایه است، می پردازیم.

برآورده کردن الزامات و ویژگی های استانداردی توسط یک فیلم گلخانه در گرو انتخاب صحیح پلیمر پایه و افزودنی های لازم است. همچنین به منظور حفظ مزایای اقتصادی استفاده از فیلم گلخانه پلی اتیلنی، بایستی با توجه به شرایط کاربری، به مقدار مورد نیاز و بهینه از افزودنی ها استفاده کرد. چرا که هزینه خرید افزودنی هایی مانند پایدار کننده در برابر اشعه فرابنفش بسیار بالا است. علاوه بر نکات ذکر شده، استفاده از برخی افزودنی ها در کاربری نادرست یا به مقدار بیش از اندازه اثرات منفی بر کارایی فیلم گلخانه دارد. برای مثال چنانچه افزودنی های آنتی فاگ در سطح بیرونی نایلون گلخانه حضور داشته باشند، منجر به تجمع گرد و خاک روی سطح بیرونی نایلون و به تبع آن، کاهش عبور پذیری نور طبیعی و برهم خوردن تعادل کشت خواهند شد. خوشبختانه فناوری تولید فیلم های چند لایه پاسخ جامعی برای تمامی چالش ها و محدودیت های ذکر شده در بالا است.

با پیدایش اکسترودرها در حدود 90 سال پیش، انقلابی در روش های شکل دهی پلاستیک ها به کالای نهایی پدید آمد. به منظور بهبود خواص محصولات تولیدی و همچنین افزایش سرعت تولید، به سرعت اکستروژن چند لایه در صنایع مختلف مانند لوله، فیلم، ورق، بطری و … تجاری سازی شد. از جمله بخش های صنعت پلیمر که در سال های اخیر از این فناوری استفاده زیادی کرده است، تولید فیلم های چند لایه است. تولید فیلم های پلیمری با سیستم های چند لایه امکان استفاده همزمان از خواص چندین پلیمر و افزودنی را فراهم می سازد. به طور خاص در مورد فیلم گلخانه، می توان هر یک از پلیمر و افزودنی های لازم را در جایگاه مناسب خود قرار داد و به این ترتیب علاوه بر کاهش میزان استفاده از مواد اولیه گران قیمت از برهمکنش های مخرب بین اجزا نیز جلوگیری کرد.

برای مثال در یک ترکیب فیلم 5 لایه مانند شکل بالا، افزودنی پایدار کننده در برابر اشعه فرابنفش به در لایه های 1 و 3 ( به دلیل اینکه این لایه ها در معرض تابش مستقیم هستند)، پلیمر های مورد نیاز برای افزایش خواص مکانیکی پوشش (مانند EVA و PE متالوسن) در لایه 2، افزودنی فیلتر کننده اشعه فروسرخ (IR) در لایه 4 و نهایتا افزودنی آنتی فاگ در لایه آخر (در تماس با محیط گلخانه و به دلیل اینکه قطرات بخار آب تنها در سطح داخلی تشکیل می شوند) قرار می گیرد. بدین ترتیب هر یک از افزودنی ها در محل مناسب خود و به مقدار لازم به کار می روند.

تاثیر پوشش گلخانه بر عبور پذیری نور خورشید

تاثیر فیلم های گلخانه بر عبور پذیری نور خورشید

16 مهر 1398/0 دیدگاه /در افزودنی های فیلم کشاورزی, مقالات/توسط علی ابراهیمی

نور خورشید یکی از منابع اصلی حیات روی کره زمین است. این نور طبیعی گستره وسیعی از طول موج های مختلف است. بخشی از این نور که به سطح زمین می رسد، پیش تر توسط لایه های مختلف جو پالایش شده است و فرکانس های محدودتری از آن به اشیا موجود در سطح زمین می رسد. همانطور که نور خورشید تاثیرات مثبت و منفی برای پوست انسان دارد، در مورد گیاهان نیز چنین وضعیتی وجود دارد. نور خورشید بر رشد گیاهان موجود در گلخانه بسیار تاثیر گذار است. از طرف دیگر فیلم گلخانه ( یا نایلون گلخانه ای) به صورت مستقیم بر عبور نور و فیلتر کردن آن اثر گذار است.

بخش هایی از نور تابیده شده به فیلم گلخانه که بر میزان رشد گیاهان درون گلخانه موثر است، در محدود 280-30000 nm است.

قسمت فرابنفش (UV) این نور منجر به تخریب فیلم گلخانه و کاهش طول عمر سرویس دهی آن می شود که در بخش های قبلی بررسی شد. علاوه بر تخریب فیلم، اشعه UV می تواند منجر به رشد حشرات و ویروس ها در محیط گلخانه و آسیب به گیاهان توسط این موجودات شود. محدوده 400-700 nm برای رشد گیاهان ضروری است و واکنش فتوسنتز گیاهان با استفاده طول موج های این ناحیه صورت می گیرد. نهایتا بخش فروسرخ این نور تنها حامل انرژی گرمایی است و منجر به تغییر دمای محیط گلخانه می شود. آخرین نکته مهم در مورد بخش های مختلف نور، قسمت های مختلف رنگی نور است. هر یک از رنگ های نور مرئی اثرات مختلفی بر رشد گیاه دارند. برای مثال گیاهان در نور سبز قادر به انجام فتوسنتز نیستند و رنگ های آبی و سرخ منجر به افزایش سرعت فتوسنتز می شوند. علاوه بر تاثیر رنگ نور بر فتوسنتز، این نور بر رنگ اندام های مختلف گیاه نیز تاثیر دارد. برای مثال ترکیب نورهای آبی و بنفش منجر به تغییر سریع تر رنگ سیب ها به قرمز می شود.

همانطور که ذکر شد، فیلم گلخانه بر میزان و نوع نور ورودی به گلخانه اثر گذار است. با توجه به ترکیب فیلم گلخانه و افزودنی های به کار رفته در تولید آن، نورهای عبوری از این فیلم مشخص می شوند. افزودنی های مختلفی جهت فیلتر نور توسط فیلم تجاری سازی شده اند و به صورت مستربچ در حین تولید فیلم گلخانه استفاده می شوند. همچنین با استفاده از پلیمرهای ویژه می توان بخشی از نور عبوری را فیلتر کرد. مهمترین انواع فیلم گلخانه بر حسب فیلتر نور عبوری مطابق لیست زیر است:

فیلم های حرارتی IR
فیلم های فیلتر کنند اشعه UV
فیلم های رنگی

علاوه بر فیلتر کردن نور، پخش کردن نور توسط فیلم به منظور تابش یکسان نور به تمامی اندام های گیاه تحت کشت و همچنین عدم تجمع گرد و غبار روی فیلم به جهت کاهش عبور پذیری نور، دو خاصیت بسیار مهم فیلم گلخانه هستند که مستقیما بر کیفیت گیاه و نرخ رشد آن اثر گذارند. در بخش بعدی با ساختار هر یک از فیلم های انتخاب پذیر نور بیشتر آشنا خواهیم شد.

مخزن سوخت پلاستیکی 6 لایه خودرو ، پاسخگوی الزامات زیست محیطی

11 مهر 1398/0 دیدگاه /در مقالات/توسط علی ابراهیمی

در بخش قبلی این مقاله با ویژگی های کلی و تاریخچه پیدایش مخازن سوخت پلاستیکی در خودروها آشنا شدیم. در حال حاضر و در سال 2019 میلادی، آخرین نسل مخازن سوخت پلاستیکی، مخزن های 6 لایه بر پایه پلی اتیلن/ اتیلن وینیل الکل در حال استفاده در خودروهای مختلف هستند. علاوه بر وجود پیچیدگی های فنی در انتخاب پلیمرهای مناسب، فرایند تولید چنین مخزنی بسیار پیچیده است و به روزترین فناوری ها در خطوط تولید آن به کار می رود. این محصول به روش قالبگیری دمشی (Blow molding) یا ترموفرمینگ تولید می شود. برای مثال در روش قالبگیری دمشی که استفاده بیشتری نیز دارد، سه تا شش اکسترودر ( باتوجه به نوع خط تولید) پلیمرهای لایه های مختلف را به قالب میرسانند و در قالب علاوه بر فرایند دمش، قرار دادن شیر و اتصالات مخزن نیز به صورت همزمان انجام می شود.

پلی اتیلن دانسیته بالا (HDPE) و اتیلن وینیل الکل (EVOH) دو لایه اصلی این مخازن را تشکیل می دهند. HDPE تعیین کننده خواص مکانیکی و نگهدارند سوخت و EVOH لایه سدگر و مانع در برابر هیدروکربن ها در ساختار مخزن هستند. برای مثال یک مخزن دارای یک لایه چند میکرونی EVOH در هر روز تنها 10 mg و در مورد یک مخزن تک لایه HDPE، 3000 mg هیدرو کربن انتشار به محیط دارد. در فناوری مخازن سوخت چند لایه، علاوه بر اینکه امکان استفاده همزمان از لایه های HDPE و EVOH مهیا است، می توان بخشی از HDPE را با انواع بازیافتی مناسب آن جایگزین کرد. بدین ترتیب علاوه بر کنترل میزان انتشار گازهای آلاینده در این مخازن و رعایت استانداردهای زیست محیطی، با استفاده از پلاستیک های بازیافتی می توان در راستای توسعه پایدار صنایع خودروسازی حرکت کرد. هر چند بایستی در استفاده از پلاستیک های بازیافتی برای چنین محصول مهندسی جانب احتیاط را رعایت کرد و از گریدهای بازیافتی گواهینامه دار (Certified grades) و مناسب برای این کاربری استفاده کرد.

پس از انتخاب گرید مناسب HDPE و EVOH برای تولید مخزن چند لایه ( برای مثال EVOH با 24 و 32 درصد مولی اتیلن و HDPE مناسب برای اکستروژن)، مهمترین چالش پیش رو ایجاد اتصال بین این دو لایه است. چرا که HDPE طبیعت غیر قطبی و EVOH طبیعت قطبی دارد و در حالت عادی این دو لایه با یکدیگر سازگار نیستند. برای ایجاد سازگاری و اتصال بین دو لایه، از چسب های بین لایه ای (Tie layer) استفاده می شود. چسب بین لایه ای مناسب برای این کاربری پلی اتیلن های عامل دار شده با مالئیک انیدرید (PE grafted maleic anhydride) هستند. لایه چسب بین لایه های EVOH و HDPE قرار می گیرد و از یک سو با EVOH پیوند شیمیایی و از سمت دیگر با HDPE سازگاری فیزیکی دارد و در مجموع یک ساختار یکپارچه ایجاد می شود. این ساختار یکپارچه خواص مکانیکی و ضربه پذیری مشابه HDPE و خواص نفوذ ناپذیری در برابر هیدروکرین ها مانند EVOH دارد. برای مثال ترتیب لایه ها به همراه درصد آن ها از ضخامت کلی در مخزن سوخت پلاستیکی چند لایه به صورت زیر است:

Black HDPE (13%)/ Regrind HDPE (40%)/ Tie layer (2%)/ EVOH (3%)/ Tie layer (2%)/ HDPE (40%)

لایه Black HDPE به عنوان لایه بیرونی مخزن، حاوی دوده سیاه به منظور حفاظت از مخزن در برابر اشعه فرابنفش است.