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.

قطعات تولید شده با الاستومر یا رابرها ( به صورت عامیانه به الاستومر و رابر، لاستیک نیز اطلاق می شود.) به الاستیک بودن و نداشتن تغییر شکل ماندگار معروف هستند. همچنین این قطعات در کاربری هایی که تحت بارگذاری دینامیک هستند، مقاومت فوق العاده ای در برابر خستگی و ترک خوردگی دارند. علاوه بر ساختار شیمیایی این گروه از پلیمرها، مهمترین عامل تعیین کننده خواص یک قطعه الاستومری، فرایند پخت آن ها است. پخت الاستومرها فرایندی است که توسط آن زنجیره های الاستومر توسط یک شبکه سه بعدی به یکدیگر متصل می شوند و یک ساختار یکپارچه و الاستیک حاصل می شود. اجزای شبکه نهایی که زنجیره های الاستومر را به یکدیگر متصل می کنند، اتصال عرضی نامیده می شود. اتصالات عرضی از نوع پیوندهای شیمیایی هستند و الاستیسیته نهایی قطعه تولید شده به نوع اتصالات عرضی و تراکم آن ها که به دانسیته اتصالات عرضی معروف است، وابسته است. از جمله مهمترین اتصالات عرضی می توان به پیوندهای تک گانه و چندگانه گوگردی، کربن – کربن و یون های فلزی اشاره کرد.

نخستین بار فرایند پخت الاستومرها توسط کمپانی گودیر (Goodyear) در سال 1839 میلادی کشف شد. فرایند پخت کشف شده از نوع پخت گوگردی بود و در ادامه با کشف سیستم های شتاب دهنده، فعال کننده و تاخیر دهنده، سیستم های پخت گوگردی توسعه داده شدند و هم اکنون نیز در حال استفاده هستند. فرایند پخت منجر به افزایش استحکام مکانیکی، سختی، مدول کششی و مقاومت سایشی، و از طرفی کاهش مانایی فشاری می شود و پایداری ابعادی قطعه را افزایش می دهد. به دلیل سهولت استفاده، سمی نبودن، هزینه تولید کم و امکان تنظیم زمان پخت از چند ثانیه تا چند روز، سیستم های پخت گوگردی یکی از اولین انتخاب های پیش روی مهندسین تولید است. همچنین این سیستم ها اجزای سمی ندارند و برای الاستومرهای فاقد زنجیره اشباع نشده نیز قابل استفاده هستند.

فرایند پخت الاستومر با حرارت و تحت فشار در قالب نهایی انجام می شود. فرایند پخت الاستومر به کمک فشار، اتوکلاو، آون گرمایی، بستر سیال، مایکرو ویو و … انجام می شود. پخت قطعات الاستومری در روش Batch نسبتا ساده و کم هزینه است. اما در روش پیوسته به تجهیزات پیچیده تر و گرانتری نیاز است. از جمله فناوری هایی که در فرایند پخت پیوسته استفاده می شود، می توان به روش های زیر اشاره کرد:

• Shera head
• Rubber extruding microwave vulcanization (UHF method)
• Hot air (Oven drying method)
• Fluid bed by ballotini
• Liquid Curing Medium (LCM)

در بین روش های ذکر شده، فناوری LCM به دلیل امکان استفاده از پخت پراکسیدی ( که در سایر روش ها امکان استفاده وجود ندارد) و هزینه تجهیزات تولید ارزانتر، محبوبیت و استفاده بیشتری دارد. هر چند ایمنی این روش در مقایسه با سایر فناوری ها کمتر است و مشکلاتی مانند آلودگی دارد.

یکی از مهمترین مراحل فرایند پخت اضافه کردن سیستم پخت، برای مثال در پخت گوگردی در ساده ترین حالت شامل گوگرد، شتاب دهنده، فعال کننده و …، است. ترتیب افزودن و مقدار هر یک از اجزا تعیین کننده خواص قطعه نهایی است. همچنین در برخی از موارد بایستی فرایند پخت را به کمک ترتیب اضافه کردن افزودنی ها کنترل کرد. امروزه به دلیل افزایش دقت و سرعت در اضافه کردن افزودنی ها، از مستربچ های پیش پراکنش یافته اجزای پخت استفاده می شود. با استفاده از این روش علاوه بر افزایش دقت توزین، آلودگی محیط تولید نیز کمتر می شود.

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.

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)

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.