افزایش مقاومت خزشی فیلم گلخانه

پوشش های پلی اتیلنی ارتقاء یافته برای افزایش مقاومت خزشی نایلون گلخانه

اگر به نامگذاری برخی گریدهای پلی اتیلن دقت کافی کرده باشید، احتمالا حرف لاتین ام کوچک (m) را در ابتدای آن ها و به صورت mPE دیده اید. همین ام کوچک می تواند تغییرات بزرگ و شگرفی را در خواص مکانیکی محصولات تولیدی با آن ها ایجاد کند. در حقیقت mPE نسل جدید پلی اتیلن ها، موسوم به پلی اتیلن متالوسن هستند، که در فرایند تولید و در واقع پلیمریزاسیون آن ها، از کاتالیست های ویژه متالوسنی استفاده می شود. پلی اتیلن های متالوسنی در برابر پلی اتیلن های عادی، خواص فیزیکی و مکانیکی برتری دارند که در بخش های بعدی به آن پرداخته خواهد شد. اما این بخش قصد دارد کاربرد این پلی اتیلن های ارتقاء یافته را در بهبود مقاومت خزشی نایلون گلخانه ای توضیح دهد.

افزایش مقاومت خزشی فیلم گلخانه

همانطور که در بخش قبلی مطرح شد نایلون گلخانه در زمان کاربری خود دچار پدیده خزش می شود. خزش یا Creep در نتیجه رفتار ویسکوالاستیک پلیمرها است و با اعمال بار ثابت رخ می دهد. در صورت وقوع این پدیده نقصان هایی مانند پارگی در نایلون گلخانه رخ می دهد و می تواند کاربری این پوشش را مختل و بی فایده کند. ما در مقاله‌ای به طور کامل به اثر خزش در پوشش های گلخانه‌ پرداختیم.

 

اهمیت پدیده خزش در نایلون گلخانه آنقدر مهم است که این پارامتر در استاندارد ملی تعیین الزامات پوشش های گلخانه نیز قید شده است.

برای ارزیابی مقاومت خزشی نایلون گلخانه، باریکه ای از نایلون تولید شده در جهت ماشین (Machine Direction – MD) را با ابعاد 10*140 mm، در دمای 23 °C، تحت بار 4 MPa برای مدت زمان 100 ساعت قرار می دهند. میزان خزش یا همان ازدیاد طول نمونه در این شرایط نبایستی بیشتر از 30 درصد طول نشانه گذاری شده روی نمونه باشد.

پلی اتیلن متالوسن افزایش مقاومت خزشی

استفاده از گریدهای مختلف پلی اتیلن های متالوسن مناسب برای تولید نایلون های گلخانه ای می تواند مقاومت خزشی نایلون را تا چندین برابر بهبود دهد. پلی اتیلن های متالوسن می توانند به صورت خالص در یکی از لایه های نایلون های چند لایه به کار گرفته شوند، یا به صورت مخلوط های آلیاژی با پلی اتیلن های سبک و سبک خطی (LLDPE/ LDPE) به کار روند. مهمترین ویژگی پلی اتیلن های متالوسنی که منجر شده است بتوانند مقاومت خزشی نایلون گلخانه را بهبود دهند، ریزساختار مولکولی یکنواخت و تحت کنترل آن ها است. در واقع پلیمریزاسیون اتیلن در حضور کاتالیست های متالوسنی امکان تنظیم ریزساختار را مهیا می کند و برعکس پلی اتیلن های عادی که امکان دست یابی به خواص مکانیکی دلخواه در آن ها وجود ندارد و واکنش پلیمریزاسیون به صورت خودکار متوقف می شود، در پلی اتیلن های متالوسنی مدول و استحکام مکانیکی بالاتری حاصل می شود و همین نکته منجر به افزایش مقاومت خزشی پلی اتیلن های متالوسن در مقایسه با پلی اتیلن های عادی می شود.

پوشش های گلخانه

الزامات پوشش های گلخانه بر اساس استاندارد ملی ایران – بخش دوم

در بخش قبلی این نوشتار با کلیات استاندارد ملی پوشش های گلخانه با عنوان “پلاستیک ها – فیلم های چندلایه گرمانرم مورد استفاده در کشاورزی و باغبانی – الزامات و روش های آزمون، شرایط نصب، استفاده و جمع اوری – قسمت 1: فیلم های پوششی گلخانه” آشنا شدیم و بخش های کلی آن را مرور کردیم.

در قسمت اول استاندارد مهمترین پارامترهای ابعادی یک پوشش یا همان فیلم گلخانه، مانند ضخامت، عرض، طول، طول عمر مفید و … معرفی و تعریف شده اند. میزان قرار گیری پوشش در معرض تابش نور خورشید نیز به عنوان مقدار تابش کل در طول مدت قرارگیری در معرض تابش تعریف شده است و بر حسب ژول بر متر مربع اندازه گیری می شود. در ادامه دو گروه از پوشش های گلخانه ای با عملکردهای ویژه، مطابق زیر معرفی شده اند:

  • فیلم های نور پخش (Light diffusing film)
  • فیلم های گرما پخش (Thermal diffusing film)

فیلم های گلخانه ای بر اساس کاربرد مطابق جدول زیر در این استاندارد تقسیم بندی شده اند:

استاندارد پوشش گلخانه

یکی از مهمترین بخش های این استاندارد تعیین دوام پوشش های گلخانه است. این طول عمر بر اساس مدت زمان قرار گیری در معرض هوازدگی (Weathering) با استفاده از لامپ زنون یا دیگر منابع نوری تعیین می شود. معیار تعیین طول عمر پوشش، کاهش 50 درصدی یا کمتر کرنش کششی فیلم در نقطعه شکست نسبت به مقدار اولیه است. دوام پوشش بایستی توسط تولید کننده آن اعلام شود و بر اساس جدول زیر گروه دوام مشخص شود.

استاندارد پوشش گلخانه

اگر طبقه بندی دوام پوشش توسط تولید کننده اعلام شود، می توان به کمک برخی روابط تجربی طول عمر واقعی پوشش را در شرایط کاربری تخمین زد. برای مثال در پیوست “ب” این استاندارد برخی از این رابطه ها و همچنین استفاده از سایر منابع نوری در تعیین دوام پوشش ها قرار داده شده است.

در ادامه و در بخش هفتم این استاندارد مهمترین الزامات این پوشش ها برای هر یک از انواع فیلم ها مطرح شده است. برای مثال رواداری ضخامت و سایر ابعاد، خواص مکانیکی فیلم مانند تنش و کرنش در نقطه شکست، مقاومت به ضربه در محل های تا نخورده و تا خورده، مشخصات نوری مانند عبور پذیری نور مرئی، و نهایتا مقادیر باقیمانده کودها و سمومی که حاوی کلر و گوگرد هستند، در این بخش قرار داده شده است.

در بخش هشتم استاندارد روش ها و استانداردهای مورد استفاده در اندازه گیری کلیه پارامترهای نامبرده شده در بخش هفتم قرار داده شده است. این بخش مهمترین و حجیم ترین قسمت این استاندارد است. از روش های اندازه گیری ابعادی تا تعیین خواص مکانیکی مانند خواص کششی و ضربه در این بخش توضیح داده شده است. در قسمت دیگر این بخش روش های اندازه گیری خواص نوری پوشش مانند عبور پذیری نور مرئی، کدری و اثر بخشی مادون قرمز معرفی شده است. اما مهمترین قسمت این بخش روش های اندازه گیری دوام پوشش و هوازدگی فیلم است.

در نهایت روش های بسته بندی، نشانه گذاری، انبارش، نصب و جمع آوری این پوشش ها در استاندارد معرفی شده است. قسمت انتهایی و مهم این استاندارد پیوست های آن هستند که به ترتیب لامپ های مورد استفاده در هوازدگی و تعیین دوام پوشش، ارتباط بین هوازدگی مصنوعی و طول عمر واقعی پوشش، روش های شیمیایی تعیین کلر و گوگرد باقیمانده در فیلم ناشی از استفاده از سموم، و نهایتا راهنمایی های نصب، استفاده و جمع آوری پوشش را معرفی و به تفصیل توضیح می دهد. این نوشتار سعی کرد کلیات این استاندارد را توضیح دهد، اما برای مطالعه دقیق و کامل هر بخش استاندارد و استفاده از مراجع آن، به لینک زیر مراجعه فرمایید.
استاندارد پوشش های گلخانه

پوشش گلخانه ای

جلوگیری از تجمع گرد و غبار روی سطح پوشش گلخانه

واقعیت این است که در ابتدای این نوشتار نیز باید بگوییم نایلون گلخانه یا همان پوشش گلخانه یک محصول فوق مهندسی است! این بخش در ارتباط با یکی از ویژگی های لازم و مهم در نایلون های گلخانه ای صحبت خواهد کرد. اگر تا کنون در ارتباط با این محصول به اندازه کافی مطالعه نکرده اید به لینک های زیر مراجعه کنید:

این روزها بسیاری از مناطق جغرافیایی مختلف در ایران با اثرات پدیده گرد و غبار به خوبی آشنا هستند. علاوه بر آسیب های معمول ناشی از گرد و غبار مانند ایجاد مشکلات تنفسی برای شهروندان، این گرد و غبارها یکی از دردسرهای اصلی برای صاحبان گلخانه های بزرگ هستند. در حقیقت در زمان کاربری پوشش های گلخانه، در اثر وزش باد تجمع الکتریسیته ساکن در سطح نایلون رخ می دهد و این عامل منجر به جذب گرد و غبار محیط بر روی سطح بیرونی نایلون گلخانه خواهد شد.

گرد و غبار گلخانه

با جمع شدن گرد و غبار در سطح بیرونی پوشش گلخانه، عبور پذیری نور این پوشش ها تا ۴۰ درصد می تواند کاهش پیدا کند و این نکته مستقیما منجر به کاهش راندمان تولید و کیفیت محصولات تحت کشت خواهد شد. همچنین وجود گرد و غبار می تواند سطح پوشش را تخریب کند و از طول عمر سرویس دهی آن بکاهد. به همین منظور گلخانه داران به جهت بازیابی عبور پذیری نور پوشش گلخانه خود، در مقاطع زمانی مختلف مجبور به شستشوی سطح پوشش با آب هستند.

وجود پلیمرهای خاص، مانند (EVA (Ethylene Vinyl Acetate نیز می تواند تجمع الکتریسیته ساکن و به دنبال آن چسبیدن گرد و غبار به سطح نایلون گلخانه را افزایش دهد. از آنجاییکه شستشوی مداوم نایلون گلخانه وقت گیر است و همچنین باعث آسیب به سطح نایلون می شود، چند سالی است راه حل مناسب تری برای جلوگیری از تجمع گرد و غبار در سطح نایلون گلخانه توسعه داده شده است.

در حقیقت گونه خاصی از افزودنی ها به ترکیب نایلون در حین تولید اضافه می شوند و می توانند میزان تجمع گرد و غبار را کاهش دهند. این افزودنی ها آنتی استاتیک (Anti-static) نام دارند و به منظور ایجاد سهولت و افزایش دقت در خوراک دهی و اضافه شدن به فرمولاسیون پوشش تولیدی، به صورت مستربچ تولید و توسط تولید کنندگان پوشش های گلخانه به مصرف می رسند. مستربچ های آنتی استاتیک حاوی مقدار بسیار زیادی افزودنی های افزایش دهنده رسانایی الکتریکی پوشش گلخانه هستند و در زمان کاربری با مهاجرت خود به سطح پوشش گلخانه منجر به کاهش تجمع گرد و غبار و بهبود عبور پذیری نور پوشش می شوند. رطوبت نسبی محیط کاربری پوشش برای عملکرد صحیح افزودنی های آنتی استاتیک بسیار مهم است و در حین انتخاب مستربچ بایستی مد نظر قرار گیرد.

گلخانه ضد گرد و غبار

باید اضافه کرد که تنها لازم است مستربچ های آنتی استاتیک در لایه های خارجی پوشش های گلخانه قرار گیرند. برای مثال این مستربچ ها تنها در یک لایه  ۵ µm سطح بیرونی اضافه می شوند و درصد استفاده حدود ۱۵ تا ۳۰ درصد در این لایه دارند. باید اشاره کرد این مستربچ ها نباید تداخلی با افزودنی های پایدارکننده در برابر نور فرابنفش ایجاد کنند.

پوشش گلخانه

الزامات پوشش های گلخانه بر اساس استاندارد ملی ایران

در بخش های قبلی به صورت مفصل در ارتباط با ویژگی های پوشش های گلخانه ای، انواع مواد اولیه پلیمری و افزودنی های مورد استفاده در تولید این محصولات، تاثیر این پوشش ها بر عبور پذیری نور و … صحبت شد. همانطور که در بخش قبلی وعده داده شد، در این قسمت در ارتباط با الزامات فنی این پوشش ها بر اساس استاندارد ملی ایران صحبت خواهیم کرد.

پوشش گلخانه

خوشبختانه و به خصوص در سال های اخیر سازمان ملی استاندارد ایران اقدامات بسیار ارزنده ای در راستای بومی سازی استانداردهای بین المللی و با تکیه بر استانداردهای ISO، انجام داده است. هم اکنون این سازمان کمیسیون های فنی متعددی در حوزه های مختلف صنعتی دارد. این کمیسیون ها تیمی مشتکل از کارشناسان این سازمان، صاحب نظران بخش های مختلف علمی، پژوهشی، صنعتی و اقتصادی مرتبط هستند و تلاش می کنند با تدوین استانداردهای مختلف و تشریح الزامات محصولات از حقوق تولید کنندگان، مصرف کنندگان، صادر کنندگان، وارد کنندگان، مراکز علمی و تخصصی و سازمان های دولتی و غیر دولتی دفاع کنند. معمولا پیش نویس استانداردهای مختلف بر اساس منابع و مراجع ملی و بین المللی تهیه و تدوین می شود و در مرحله بعد این پیشنویس برای تمامی ذینفعان ارسال می گردد. در ادامه با دریافت نظرات اصلاحی، استاندارد نهایی در کمیته ملی مرتبط طرح و در صورت تصویب به عنوان استاندارد ملی ایران چاپ، منتشر و اجرا می شود. از نظر اجرا استانداردها در دو گروه تشویقی و اجباری جای می گیرند.

پس از مقدمه طولانی و شرح فرایند تدوین یک استاندارد، به سراغ شرح استاندارد ملی پوشش های گلخانه با عنوان “پلاستیک ها – فیلم های چندلایه گرمانرم مورد استفاده در کشاورزی و باغبانی – الزامات و روش های آزمون، شرایط نصب، استفاده و جمع اوری – قسمت ۱: فیلم های پوششی گلخانه” می رویم. همانطور که از عنوان این استاندارد بر می آید، مجموعه کاملی از مشخصات پوشش های گلخانه را از الزامات و خواص فنی تا شرایط نصب، جمع آوری و حتی ارزیابی و آسیب شناسی باقیمانده پوشش در صورت خرابی قبل از اتمام زمان سرویس دهی طرح می کند و بررسی این استاندارد را در چند مقاله جداگانه ارائه خواهیم کرد. در بخش اول به معرفی ساختار کلی استاندارد و سرفصل های مورد بحث استاندارد خواهیم پرداخت. شماره این استاندارد INSO 21558 – ۱، چاپ اول و تصویب شده سال ۱۳۹۵ است و بر اساس استانداردهای بین المللی اروپایی و متناسب با شرایط فنی و اقلیمی ایران بومی شده است. این استاندارد شامل دو قسمت فیلم های گلخانه و فیلم های مالچ است.

مهمترین بخش های این استاندارد را می توان درقسمت های زیر قرار داد:

  • الزامات مربوط به ویژگی های ابعادی، مکانیکی و فیزیکی ( مانند خواص نوری و گرمایی) پوشش های گلخانه و مالچ
  • روش های تعیین مقدار کلر و گوگرد در پوشش ناشی از استفاده از سموم و آفت کش ها در محیط گلخانه
  • روش های تعیین مقاومت پوشش در برابر اشعه فرابنفش
  • راهنمای نصب و جمع آوری پوشش ها

از جمله مهمترین منابع و مراجعی که در تدوین این استاندارد استفاده شده می توان به استانداردهای DIN EN 13206:2015، NF T 54-192:2011، KS M 3503:1992  اشاره کرد. در بخش های بعدی این نوشتار هر یک از چهار بخش ذکر شده در بالا را به صورت ساده و خلاصه مورد بررسی قرار خواهیم داد.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

فیلتر نور گلخانه به کمک پوشش گلخانه

در بخش های قبلی با پوشش گلخانه (نایلون گلخانه ای) و انواع افزودنی مورد استفاده در تولید این محصول آشنا شدیم. همچنین بخش قبلی این مقاله به معرفی افزودنی های مورد استفاده در کنترل نور ورودی به گلخانه و اهمیت استفاده از آن ها پرداخت. این قسمت توضیحات تکمیلی را در ارتباط با ساختار افزودنی های مورد استفاده در فرمولاسیون پوشش گلخانه و فیلتر نور گلخانه ارائه خواهد کرد.

در بخش قبل ذکر شد که پوشش گلخانه بایستی حداکثر عبور پذیری را در برابر نور ناحیه مرئی داشته باشد. به طول موج های کوتاهتر از بخش مرئی، نور فرابنفش (UV) اطلاق می شود. علاوه بر اثرات مخرب نور UV بر طول عمر پوشش گلخانه، ورود این نور به درون گلخانه باعث رشد حشرات و ویروس ها می شود. در حقیقت پوشش گلخانه مناسب بایستی از ورود نور UV به درون گلخانه ممانعت کند. به همین منظور از افزودنی های موسوم به UV-blocker در تولید پوشش های گلخانه ای استفاده می شود. ساختار شیمیایی این افزودنی ها از خانواده بنزو فنون و بنزو تریازول ها است.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

مجموعه نور ورودی به گلخانه برای رشد گیاهان تحت کشت، حاصل جمع نور مستقیم (Direct) و پخش شده(Diffuse)  است.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

در حقیقت بخشی از نور ورودی به گلخانه بازتاب، بخشی جذب، قسمتی به صورت مستقیم و باقیمانده به صورت پخش شده به گیاهان تحت کشت می رسد. پوشش گلخانه بایستی حداکثر نور مرئی ممکن را به صورت پخش شده به گیاهان برساند. چراکه نور مستقیم باعث ایجاد سایه، سوختن بخش های بالایی گیاهان و رشد نامتوازن اندام گیاهان می شود. به همین منظور در تولید پوشش های گلخانه از افزودنی های پخش کننده نور در فرمولاسیون فیلم تولیدی استفاده می شود.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

گروه بعدی پوشش های انتخاب پذیر نور، پوشش های گلخانه ای گرمایی (Thermic greenhouse cover) هستند. در حقیقت بخش زیادی از نور ورودی به گلخانه اشعه فروسرخ (IR) است. این اشعه در فتوسنتز و فرایند رشد گیاهان تاثیری ندارد و تنها حامل انرژی گرمایی به گلخانه است. در طول روز انرژی گرمایی این اشعه توسط خاک و اجزای گلخانه جذب شده و دمای محیط گلخانه را بالا می برد. این پدیده منجر به رشد نامتوازن گیاهان تحت کشت می شود. همچنین در طول شب نیز اشعه IR به راحتی از پوشش گلخانه خارج شده و منجر به پایین آمدن دمای گلخانه می شود. پوشش های حرارتی به کمک افزودنی های فیلتر کننده اشعه IR منجر به کاهش دمای گلخانه در طول روز و افزایش دمای گلخانه در شب نسبت به پوشش های عادی می شوند. کائولین و میکا از جمله مهمترین افزودنی های جاذب اشعه IR مورد استفاده در تولید پوشش های گلخانه هستند.

آخرین گروه افزودنی های مورد استفاده در فیلتر نور ورودی به گلخانه، افزودنی های رنگی هستند. در حقیقت برخی از رنگدانه ها در تولید پوشش های گلخانه ای به کار می روند و به کمک آن ها پوشش های رنگی تولید می شود. این پوشش ها می توانند در رشد برخی از گیاهان خاص مفید باشند و استفاده از آن ها به دلیل کاهش عبور پذیری نور مرئی همیشه سودمند نیست.

تصویر زیر پوشش های گلخانه ای مناسب و حاوی افزودنی های کنترل کننده نور ورودی به گلخانه را در مقایسه با یک پوشش معمولی نشان می دهد.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

خزش در پوشش‌های گلخانه

خزش در پوشش های گلخانه

فارغ از نوع گلخانه و فناوری کشت گیاهان در آن، از جمله اصلی ترین بخش های یک گلخانه، سازه اصلی و پوشش گلخانه یا همان نایلون گلخانه ای است. سازه گلخانه می تواند چوبی، فلزی یا پلاستیکی باشد و پس از پایان عملیات ساخت آن، مرحله بسیار حساس و مهم نصب پوشش گلخانه آغاز می شود. همانطور که در مقالات قبلی بیان شد پوشش گلخانه می تواند از جنس های مختلفی همچون شیشه، نایلون پلی اتیلن یا ورق های پلی کربنات و پلی اکریلات باشد. اما به دلایلی همچون هزینه خرید کم، سهولت نصب و جمع آوری، سبک بودن و مقاومت مناسب در برابر شرایط بیرونی، پوشش های پلی اتیلنی به عنوان خانواده محبوب و مرسوم پوشش های گلخانه ای به حساب می آیند و بیشترین سهم استفاده را دارند.

خزش در پوشش‌های گلخانه

به منظور نصب پوشش های پلی اتیلنی، با توجه به نوع سازه و اتصالات استفاده شده از تکنیک های مختلفی استفاده می شود. برای مثال استفاده از فنر و قفل کن ها، پروفیل های PVC و همچنین لوله های پلاستیکی سفت کن در نصب پوشش های پلی اتیلنی مرسوم است. پوشش گلخانه پس از نصب بایستی کاملا صاف و بدون چروک باشد و همچنین به دلیل وجود خط تا در نایلون ها، بایستی از اعمال تنش اضافی بر محل های خط تا به منظوری جلوگیری از هر گونه پارگی احتمالی جلوگیری به عمل آید. با به پایان رسیدن طول عمر سرویس دهی پوشش های گلخانه و در نصب مجدد نیز این نکات بایستی رعایت شوند.

در حین کشش پوشش های پلی اتیلنی، به منظور رفع چین و چروک های موجود در سطح، پوشش تحت تنش ثابت قرار می گیرد و همچنین این تنش در زمان سرویس دهی نیز به پوشش پلی اتیلنی وارد می شود. با توجه به طبیعت ویسکوالاستیک پلیمرها، اعمال تنش ثابت منجر به بروز ازدیاد طول های متوالی می شود. در حقیقت در پلیمرها برعکس اجسام کاملا الاستیکی مانند فنر، با اعمال تنش ثابت قطعه پلیمری دائما ازدیاد طول یا اصطلاحا کرنش دارد. این پدیده خزش نام دارد و در زمان های طولانی منجر به ایجاد نقص در قطعات پلیمری تحت تنش ثابت می شود. پوشش های پلی اتیلنی نصب شده در گلخانه ها نیز از این قاعده مستثنی نیستند و پس از نصب و در زمان سرویس دهی تحت معرض خزش قرار دارند. میزان تنش اعمالی بر پوشش پلی اتیلنی در حین نصب، دمای محیط گلخانه و مهمتر از دو عامل قبلی، فرمولاسیون و تعداد لایه های نایلون گلخانه بر میزان خزش نهایی تاثیر دارند. نهایتا خزش در نایلون های گلخانه های می تواند منجر به بروز پارگی در پوشش و وارد آمدن خسارت به گیاهان تحت کشت شود.

خزش در پوشش‌های گلخانه

بهینه و مهندسی بودن فرمولاسیون، تعداد لایه های پوشش پلی اتیلنی و شرایط تولید پوشش می توانند منجر به افزایش مقاومت پوشش پلی اتیلنی در برابر خزش شوند. از آنجاییکه پوشش های پلی اتیلنی گلخانه بر پایه پلی اتیلن های سبک و سبک خطی (LLDPE, LDPE) هستند، استفاده از نسل های نوین و ارتقاء یافته پلی اتیلن های سبک خطی می تواند راهکار بسیار موثری در افزایش مقاومت پوشش پلی اتیلنی در برابر خزش باشد. در حقیقت توسعه کاتالیست های تولید پلی اتیلن های مورد مصرف در تولید پوشش های گلخانه ای، موسوم به کاتالیست های متالوسنی، منجر به ایجاد ریز ساختار های یکنواخت و مهندسی در این پلیمر ها شده و به دنبال آن خواص فیزیکی – مکانیکی این پلیمرها بهبود داده شده است. در بخش های بعدی این مقاله با خواص پلی اتیلن های متالوسنی بیشتر آشنا خواهیم شد.

دستگاه تولید فیلم

فیلم گلخانه ای چند لایه ، پاسخی جامع به تمامی الزامات

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.

دستگاه تولید فیلم

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.

لایه های فیلم

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 فیلم گلخانه

تاثیر پوشش گلخانه بر عبور پذیری نور خورشید

تاثیر فیلم های گلخانه بر عبور پذیری نور خورشید

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.

طیف نوری

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.

تاثیر پوشش گلخانه بر عبور پذیری نور خورشید

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.

 

پایدار کننده Uv

چرا انتخاب افزودنی UV مناسب برای فیلم های کشاورزی مهم است؟

می توان گفت مهمترین افزودنی مورد استفاده در تولید فیلم های کشاورزی، مانند نایلون گلخانه ای، افزودنی های پایدار کننده در برابر اشعه UV هستند. به منظور کاهش هزینه های خرید و نصب نایلون های گلخانه ای، تقاضا برای عرضه محصولات با عمر ماندگاری بالا رو به افزایش است. عمر ماندگاری و زمان سرویس دهی این محصول مستقیما به عملکرد افزودنی پایدار کننده در برابر اشعه UV به کار رفته در تولید محصول ارتباط پیدا می کند. افزودنی های UV بایستی در زمان سرویس دهی محصول عبور پذیری نور را در بیشینه ترین حالت ممکن حفظ کنند و از افت خواص مکانیکی فیلم با تابش نور خورشید محافظت کنند.

پایداری UV فیلم‌های گلخانه ای

اما استفاده از سموم و آفت کش ها و روی آوردن به اسپری سم با اثر تخریبی بیشتر نسبت به سوزاندن گوگرد، انتقال اتم آهن از سازه گلخانه و سایر افزودنی ها UV، و اثرات مخرب طوفان و باد می تواند عملکرد این افزودنی ها را به شدت کاهش دهد. به دلایل ذکر شده در انتخاب افزدنی مناسب با شرایط کاربری باید دقت بسیار زیادی نمود. اما عوامل عمومی را که در انتخاب گرید مناسب افزودنی UV بایستی در نظر گرفت، موارد زیر است:

  • شدت تابش نور خوشید (این پارامتر در مناطق جغرافیایی مختلف و بر اساس فاصله جغرافیایی از خط استوا متفاوت است و مهمترین عامل تعیین کننده گرید و غلظت مورد نیاز از افزودنی UV است.)
  • وضعیت جغرافیایی منطقه (ارتفاع از سطح دریا، میزان ضخامت لایه ازون، نوع سطح و مقدار انعکاس نور از سطح زمین، همگی بر شدت تابش اشعه UV موثر هستند)
  • شرایط آب و هوایی (مانند دما، شدت باد، باران، ابرناکی و تگرگ)
  • نوع سازه گلخانه (مانند شکل هندسی، جنس سازه)

پایدار کننده UV فیلم گلخانه

از طرف دیگر ساختار نایلون گلخانه نیز در انتخاب نوع افزودنی UV مناسب موثر است و بایستی موارد زیر را مد نظر قرار داد:

  • تعداد لایه های فیلم
  • ضخامت
  • خواص پلیمرهای مورد استفاده
  • حضور سایر افزودنی ها

مجموعه عوامل عمومی و خواص نایلون گلخانه باید در کنار یکدیگر در نظر گرفته شود و باتوجه به آن ها، نوع و مقدار استفاده از  افزودنی فرا بنفش مناسب برای تولید نایلون کلخانه ای انتخاب شود. در بیشتر موارد ممکن است چندین نوع افزودنی UV در کنار هم به منظور ایجاد خاصیت هم افزایی انتخاب شوند.

برطرف کردن مه گرفتگی در گلخانه ها به کمک افزودنی آنتی فاگ

چالش برطرف کردن مه گرفتگی در گلخانه ها به کمک افزودنی آنتی فاگ

برطرف کردن مه گرفتگی در گلخانه ها به کمک افزودنی آنتی فاگ

آنتی فاگ، آنتی فوگ، ضد مه، همگی ترجمه یا تلفظ عامیانه واژه انگلیسی Anti-Fog هستند. افزودنی آنتی فاگ به دلیل سهولت مصرف، به صورت مستربچ به ترکیب مورد نظر برای تولید نایلون گلخانه اضافه می شود. اما دلیل استفاده از این افزودنی چیست و نحوه استفاده از آن به چه صورت است؟ این مقاله به بررسی این موضوع خواهد پرداخت.

دهه های متوالی است که نایلون گلخانه ای پلی اتیلنی به دلایلی چون انعطفاپذیری، چقرمگی، سبکی، شفافیت، هزینه تولید و خرید کم و … کاربرد گسترده ای در ساخت گلخانه ها پیدا کرده است. این پوشش پلاستیکی بایستی مجموعه ای از الزامات فنی مانند خواص مکانیکی، فیزیکی و نوری، پایداری و … را در این کاربری برآورده کند. نایلون گلخانه ای بر اساس شرایط اقلیمی منطقه احداث گلخانه، بایستی خواص منحصر به فرد ویژه ای نیز برای استفاده در آن منطقه داشته باشد. از جمله این ویژگی های خاص، قرار گرفتن نایلون گلخانه در معرض نوسانات دمایی است. به دلیل رطوبت بالا درون محیط گلخانه (به دلیل ایجاد محیط کشت مطلوب برای گیاهان)، در اثر نوسانات دمایی محیط گلخانه به اصطلاح دچار مه گرفتگی (Fogging) می شود. نتیجه این مه گرفتگی ایجاد قطرات آب بر روی سطح داخلی فیلم گلخانه است. باتوجه به طبیعت غیر قطبی پلیمرهای مورد استفاده در تولید فیلم های گلخانه ای، این قطرات ایجاد شده بر روی سطح فیلم باقی می مانند. تجمع قطرات آب منجر به ایجاد تداخل در عبور نور و در نتیجه تداخل در رشد گیاه تحت کشت، و از طرفی با افزایش وزن قطرات و سقوط آن ها بر روی گیاهان باعث ایجاد آفت و بیماری در گیاه می شوند.

دلیل تجمع قطرات آب بر روی سطح داخلی نایلون گلخانه، اختلاف کشش سطحی فیلم پلی اتیلنی و قطره آب است. به منظور افزایش کشش سطحی فیلم گلخانه ای و نزدیک شدن این پارامتر به کشش سطحی آب، افزودنی آنتی فاگ در حین تولید فیلم به فرمولاسیون تولید اضافه می شود. به کمک این افزودنی ها قطرات آب ایجاد شده بر روی سطح داخلی فیلم به یک لایه پیوسته تبدیل می شوند و با قرار دادن کانال های تخلیه آب در کناره فیلم، به اطراف گلخانه هدایت می شوند. با این کار هیچ تداخلی در عبور نو ایجاد نشده و همچنین از ریزش قطرات نیز جلوگیری می شود. این افزودنی ها طبیعت غیر قطبی دارند و با قرار گیری در ساختار نایلون گلخانه به دلیل عدم تطابق شیمایی با پلیمرهای مورد استفاده در تولید، به سطح فیلم مهاجرت می کنند و منجر به افزایش کشش سطحی فیلم و پخش شدن قطره آب می شوند. به دلیل مهاجرت این افزودنی و از طرفی تمایل این افزودنی به انحلال در آب، با گذشت زمان غلظت آن در ساختار نایلون گلخانه کم شده و عملکرد آنتی فاگ تضعیف می شود. به همین دلیل بایستی درصد استفاده بهینه ای از این افزودنی در ساختار فیلم قرار گیرد.