روش تولید فیلم پلاستیکی

فیلم پلاستیکی‌

فیلم پلاستیکی نوعی بسته بندی هست که از یک لایه نازک پلیمری شفاف و انعطاف پذیر تولید می گردد و به ظروف غذا و محصولات می چسبد تا یک آب بندی محکم ایجاد نماید. پلاستیک با ایجاد حفاظت در برابر هوا و با جلوگیری از جذب رطوبت، سلامت محصولات را تضمین میکند و عمر مفید آن ها را زیاد می کند. در ادامه این مقاله از پولاد پلیمر، روش تولید فیلم پلاستیکی را بررسی خواهیم کرد.

پلاستیک ها پلیمرهای مصنوعی است، یعنی از مولکول های غول پیکر به وجود می آید که از ترکیب هزاران مولکول کوچک از همان نوع در یک زنجیره طولانی ساخته می شوند. این مولکول های کوچک به عنوان مونومر شناخته می شوند و به فرآیند ترکیب آنها پلیمریزاسیون می گویند. پلیمرهای طبیعی شامل مواد آشنا مانند ابریشم، لاستیک و پنبه هستند.

مواد اولیه فیلم بسته بندی

بیشتر فیلم های پلاستیکی خانگی از پلی اتیلن، پی وی سی یا پی وی دی سی تولید می گردند. این پلیمرها همگی از هیدروکربن های ساده مانند متان یا اتیلن که از گاز طبیعی یا نفت ساخته می شوند، به دست می آیند. پلی اتیلن مستقیما از اتیلن تولید می شود. PVC از وینیل کلرید، مشتق شده از اتیلن، یا از استیلن، مشتق شده از متان ساخته شده است. PVDC از وینیل کلرید و وینیلیدین کلرید، مشتقاتی از 1،1،2-تری کلرواتان، که به نوبت خود از اتیلن یا استیلن مشتق می شود، به دست می‌آید. برخی از فیلم های پلاستیکی، از جمله سلفون، از سلولز به ساخته می شود که از خمیر چوب یا از الیاف ریز تولید میگردد، الیاف ریز که پس از برداشتن الیاف پنبه ای بلندتر توسط پنبه کن، به دانه های پنبه می چسبند.

بررسی روش تولید فیلم پلاستیکی بسته‌بندی

مرحله اول تولید فیلم پلاستیکی: فرآوری مواد اولیه

مواد شیمیایی مورد نیاز برای سنتز پلیمرها معمولاً از نفت به وجود می آیند. بخارهای حاصل از نفت به سمت ستونی حرکت می کند، یک برج بلند که شامل یک سری اتاقک است. اتاقک ها در پایین برج گرم تر و در بالا سردتر می باشند. مواد مختلفی که نفت را می سازند به صورت گاز از داخل محفظه ها بالا رفته تا زمانی که به دمایی برسند که در آن به مایع تبدیل بشوند. از آنجایی که هر ماده نقطه جوش مختلفی دارد، در محفظه های مختلف مایع می شوند و می توان آنها را جدا و جمع کرد.

بیشتر پلیمرها از هیدروکربن های بسیار ساده تشکیل می شوند که نقطه جوش آنها پایین است. این مواد در ستون مایع نمی شوند، بلکه به شکل گازهایی باقی می مانند که می توانند از بالای برج خارج شوند. آنها همچنین ممکن است از گاز طبیعی که بیشتر متان است به دست بیایند.

مرحله دوم تولید فیلم پلاستیکی: بسپارش یا پلیمریزاسیون

پلی اتیلن از اتیلنی که از پالایش به دست می آید، پلیمریزه می گردد. اتیلن در یک محفظه فشار تا حدود 338 درجه فارنهایت با فشار حدود 200000 کیلو پاسکال در حضور مقدار کمی اکسیژن گرم می شوند. اکسیژن اتیلن را به رادیکال های آزاد تجزیه می نماید که با یکدیگر ترکیب می شوند و زنجیره‌های پلی اتیلن را بوجود می آورد. حدود یک درصد از گاز غیر واکنشی مانند پروپان برای جلوگیری از طولانی شدن زنجیره ها اضافه می شود.

PVC از وینیل کلرید پلیمریزه می شود که می توان آن را با مخلوط کردن استیلن با اسید کلریدریک یا اتیلن با کلر به دست آورد. البته اتیلن بیشتر استفاده می شود زیرا از پالایش نفتا به دست می آید. در صورت استفاده از استیلن، ابتدا باید با حرارت دادن متان تا حدود 2732 درجه فارنهایت یا از طریق واکنش های شیمیایی مختلف دیگر سنتز گردد. وینیل کلرید را با آب مخلوط کرده و هم می زنند تا یک سوسپانسیون ایجاد کنند، همانطور که روغن و سرکه برای تشکیل سس سالاد مخلوط می گردد.

مواد معلق مختلفی مانند نشاسته و ژلاتین برای جلوگیری از جدا شدن مخلوط اضافه می شود. دمای سوسپانسیون به حدود 104 درجه فارنهایت یا 122 درجه فارنهایت بالا می رود و یک آغازگر، معمولاً یک پراکسید آلی، برای شروع واکنش اضافه می شود. مولکول های وینیل کلرید با یکدیگر واکنش داده و زنجیره های PVC را به وجود می آورند. مخلوط سرد شده و ذرات PVC از آب در سانتریفیوژ جدا شده و در اجاق خشک می گردند.

PVDC مخلوطی از حدود 15٪ وینیل کلرید و حدود 85٪ وینیلیدین کلرید پلیمریزه شده می باشد. برای تولید وینیلیدین کلرید، ابتدا تری کلرواتان ۱،۱،۲ از مخلوط کردن استیلن، اسید کلریدریک و کلر یا با مخلوط کردن اتیلن و کلر به وجود می آید. سپس تری کلرواتان ۱،۱،۲ با هیدروکسید کلسیم یا هیدروکسید سدیم واکنش داده و وینیلیدین کلرید تولید می نماید. پلیمریزاسیون PVDC تقریباً مانند PVC است.

پلی اتیلن به طور طبیعی انعطاف پذیر هست، اما به PVC و PVDC باید مواد نرم کننده اضافه گردد، در غیر این صورت سخت و سفت می شود. از استرهای آلی و معدنی مختلف می توان به عنوان نرم کننده استفاده نمود. به طور کلی نرم کننده مایع به آرامی به پودر پلیمر خشک اسپری و تا حدود 302 درجه فارنهایت حرارت می دهند تا یک مخلوط همگن تشکیل شود.

مرحله سوم تولید فیلم پلاستیکی: تولید فیلم بسته‌بندی پلاستیکی

در این مرحله از تولید فیلم پلاستیکی، فیلم پلاستیکی با اکستروژن تشکیل می یابد. در این فرآیند گرانول‌های پلاستیک تا زمانی که در حدود 212 درجه فارنهایت برای پلی اتیلن و حدود 392 درجه فارنهایت برای PVC و PVDC ذوب شوند، گرم می شوند. سپس مایع از طریق یک قالب عبور داده می شود تا یک لوله از پلاستیک گرم و قابل کشش به وجود آید. در فواصل زمانی معین، هوای فشرده به سمت لوله متحرک دمیده می شود تا حباب های بزرگی ایجاد شود. این کار باعث کشش پلاستیک به نازکی دلخواه می شود.

پلاستیک نازک به سرعت سرد شده و حباب بین غلتک‌های فلزی فرو می‌ریزد تا یک لایه فیلم تشکیل شود. این فیلم به دور یک غلتک فلزی بزرگ می پیچد تا یک رول را به وجود آورد. که ممکن است حتی چندین کیلومتر پوشش پلاستیکی را در خود جای بدهد. سپس لایه پلاستیکی روی این رول ها باز شده و به طول مناسب (معمولاً حدود 15 متر) و عرض (حدود 0.33 متر) بریده می شود و دوباره روی لوله های مقوایی کوچک پیچیده می شوند. این غلتاندن، باز کردن و چرخاندن مجدد باعث می شود تا فیلم پلاستیکی مقداری بار منفی الکتریسیته ساکن پیدا کند. که به چسبیدن بهتر آن کمک می کند. مصرف کننده نهایی می‌تواند هنگام استفاده، طول مورد نظر را پاره و از آن استفاده نمایند.

مرحله پایانی تولید فیلم پلاستیکی: کنترل کیفیت

انواع آزمایشات استاندارد برای اطمینان از کیفیت و ساختار فیلم پلاستیکی طراحی شده اند. مهمترین آنها، آزمایشات برای تعیین مقدار نفوذپذیری، مقاومت در برابر ضربه و استحکام پارگی هست.

• نفوذپذیری بخار آب با پر کردن ظرف با کلرید کلسیم، یک ماده بسیار جاذب آب، اندازه گیری می‌شود.
• نفوذپذیری گاز با قرار دادن نمونه ای از پوشش پلاستیکی بین دو محفظه اندازه گیری می‌ گردد.
• مقاومت در برابر ضربه با انداختن وزنه‌هایی با اندازه افزایش یافته روی نمونه‌های آزمایشی اندازه‌گیری می‌شود تا نیمی از آنها شکسته شوند و در این مرحله وزن ثبت می‌شود.
• قدرت پارگی شامل قدرت شروع پارگی (نیروی لازم برای شروع پارگی) و قدرت انتشار پارگی (نیروی لازم برای ادامه پارگی) است.