خواص انواع پلیمرها در فیلم های پلیمری


(قسمت اول)

 

فیلم های پلاستیکی، لایۀ نازک پلیمری پیوسته با حداکثر ضخامت ۰٫۲ تا ۰٫۳ میلیمتر، با قابلیت انعطاف بالا هستند. نوع ضخیم تر آن ها، ورقه یا شیت (sheet) نامیده می شوند. این فیلم های پلیمری نازک برای جدا کردن نواحی یا احجام، نگه داشتن و بسته بندی قطعات، به عنوان مانع یا سطح چاپ پذیر عمل می کند. فیلم های پلیمری با هدف تزئین و محافظت استفاده می شوند و کاربردهای گسترده ای شامل بسته بندی، کیسۀ پلاستیکی، برچسب، منظره سازی، تجهیزات الکتریکی، فیلم های عکاسی و ویدئویی و ساختارهای غشائی متخلخل دارند.

اهمیت فیلم ها به گونه ای است که در طبقه بندی مصرف پلاستیک ها از نظر کاربرد، فیلم های پلاستیکی با اختلاف آشکاری در صدر کاربردی ترین مصرف پلاستیک ها قرار دارند. همان گونه که در شکل ۱ مشاهده می شود، صنعت فیلم در کاربرد بسته بندی و کشاورزی بیش از ۴۰ درصد مصرف پلاستیک ها را به خود اختصاص داده است. بنابراین، بهره گیری از مواد افزودنی و بهبود دهنده های مختلف مانند انواع لیزکننده، آنتی بلاک، کمک فرآیند، شفاف و براق کننده، آنتی استاتیک، دوخت پذیر، مقاوم کننده در برابر نور UV و عوامل محیطی، آنتی اکسیدانت و انواع رنگ دانه ها جهت دست یابی به بهترین کیفیت در خصوصیات مورد نظر  این فیلم‌ها بسیار موثر هستند.

شکل ۱: میزان مصرف جهانی فیلم ها در صنایع مختلف

 

انواع پلیمرهای مصرفی در تولید فیلم

اغلب پلاستیک ها می توانند به صورت فیلمی نازک، شکل دهی شوند. اما عمده پلیمرهایی که در صنعت فیلم مورد استفاده قرار می گیرند شامل، انواع پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی وینیل کلراید (PVC)، پلی استایرن، پلی اتیلن ترفتالات (PET)، پلی آمید، اتیل وینیل الکل (EVA) و پلی وینیلیدین کلراید هستند. فیلم های تولید شده از پلاستیک های مختلف، خواصی متناسب با خواص پلاستیک مصرفی دارند. از مهم ترین ویژگی ها که در انتخاب جنس فیلم های پلیمری حایز اهمیت است، می توان به نفوذ پذیری در برابر بخارآب و اکسیژن، استحکام و کرنش کششی، ماکزیمم دمای کاربری، قیمت تمام شده، فرآیند پذیری اشاره کرد.

در ادامه به معرفی هریک از پلیمرهای مورد استفاده در صنعت فیلم و ویژگی های آن ها پرداخته می شود:

۱- پلی پروپیلن

  • قیمت مناسب، فرآیند پذیری و سازگاری شیمیایی خوب
  • استحکام کششی و سختی سطح خوب
  • بهبود شفافیت، قابلیت اضافه شدن انواع رنگ دانه ها
  • مقاومت کم در برابر نور UVو در صورت نیاز، لزوم وجود عامل آنتی UV
  • شکنندگی در دماهای پایین و رفع این مشکل از طریق لمینیت کردن با HDPE
  • نفوذپذیری در برابر اکسیژن و ممانعت خوب از نفوذ رطوبت
  • دمای نرم شدگی بالاتر از پلی اتیلن
  • کاربرد در کیسه های مواد غذایی، بسته بندی و برچسب شفاف

۱-۱-  PPجهت یافته (OPP)

  • بهبود سختی، شفافیت و خاصیت صیقلی
  • بهبود استحکام کششی، مقاومت در دماهای پایین
  • افت قابلیت دوخت حرارتی و رفع این مشکل با روکش دهی آن با یک ماده قابل دوخت مانند PE ، PVDC، EVA یا اکریلیک یا با اصلاح رزین فیلم و با کواکستروژن آن با یک ماده قابل دوخت
  • روکش دهی اکستروژنی برخی مقواها با PP برای نگهداری مایعات و محصولات غذایی قابل استفاده در مایکروویو (عدم امکان استفاده از PE به علت نقطه نرمی پایین)

۲-۱- PP جهت یافته دو محوره (BOPP)

  • سطح صاف، وضوح خوب، شفافیت و اپتیک عالی
  • بهترین گزینۀ ممکن برای کیسه های قابل بسته شدن مجدد
  • مقاوم در برابر رطوبت و ممانعت از نفوذ آب تا ۱۵-۳۰ میکرون
  • استحکام کششی بالا، مقاومت بالا در برابر سایش و حرارت و اسید، مقاوم در دمای پایین
  • امکان ایجاد فیلم شفاف یا مات یا متالایز، جزء اصلی بسته بندی های تنقلات و شیرینی جات، کیفیت چاپ خوب

۲- پلی اتیلن (PE)

  • نقطۀ نرمی پایین، مقاومت پارگی و چاپ پذیری کم
  • ممانعت خوب در برابر نفوذ بخار آب و نفوذ پذیری زیاد در برابر اکسیژن و حلال ها
  • عدم شکنندگی در دماهای پایین و مناسب برای بسته بندی محصولات منجمد مانند بستنی

۱-۲- با چگالی بالا (HD)

  • مات و غیر شفاف، هزینۀ تولید پایین و فرآیندپذیری آسان
  • دمای ذوب و نرم شدگی پایین و شاخص جریان مذاب نسبتا بالا
  • مقاومت بسیار بالا در برابر روغن و لایۀ داخلی پاکت های چند لایه برای جلوگیری از نفوذ رطوبت
  • ممانعت ضعیف در برابر اکسیژن
  • دوخت حرارتی ضعیف و رفع آن با روکش LDPEیا آلیاژ کردن با LDPE یا EVA
  • کاربرد در تولید کیسه های صنعتی و حمل و نقل

۲-۲- خطی با چگالی پایین (LLD)

  • ترکیب پلی اتیلن LD و LLD در مواردی از بسته بندی مواد غذایی که شفافیت و قیمت مهم باشد؛ مانند کیسه های نان
  • مناسب بطری های فشاری عسل، ظروف خردل، سس و رب

۳-۲- با چگالی پایین (LD)

  • شفافیت و انعطاف پذیری بالا
  • هزینۀ تولید پایین و فرآیند پذیری آسان
  • جاذب گرد و غبار (استاتیک) و نیاز به افزودنی های آنتی استاتیک
  • مقاومت خراش پایین، مقاومت پارگی و ضربۀ بالا و مقاومت کم در برابر روغن
  • ممانعت خوب در برابر رطوبت و نفوذپذیری اکسیژن، بو وگازها
  • کشش بالا و تغییر طول بسیار زیاد و مناسب برای فیلم های کششی (stretch wrap)
  • دارای کمترین دمای ذوب و نرم شدگی و در نتیجه مناسب برای فیلم یا پوشش آب بند حرارتی
  • کاربرد در فیلم های جمع شونده (shrink) و کیسه

۳- پلی اتیلن ترفتالات (PET)

  • امکان ایجاد نمونۀ شفاف یا کدر
  • چگالی پایین، پایداری ابعادی عالی و چاپ پذیری مناسب
  • تغییر طول پایین و دارای بالاترین استحکام کششی در بین پلیمرهای بسته بندی
  • مقاومت ضربۀ بالا و ممانعت عالی در برابر روغن ها
  • نقطۀ ذوب بالا؛ دارای بالاترین دمای ذوب در بین پلیمرهای بسته بندی و بهبود مقاومت دمایی با کریستالی شدن (CPET)
  • نفوذپذیری کم در برابر رطوبت و گاز وکاربرد فیلم متالایزه شدۀ آن در بسته های وکیوم قهوه (به علت نفوذ ناپذیری و مقاومت سایشی مناسب)
  • عدم پایداری حرارتی و رفع آن با روکش دهی یا لمینیت کردن با مواد دیگر؛ مانند ایجاد کارایی بالای دوخت حرارتی به کمک یک لایه روکش PVDC یا ترکیب آن با PE یا یک عامل دوخت پذیر حرارتی
  • بسته بندی موارد نیازمند استحکام کششی یا مقاومت دمایی بالا مانند پنیر و گوشت و اجزاء الکترونیکی (پراکنده کردن بار استاتیکی ایجاد شده تحت اعمال نیرو)

۴- پلی آمید (PA)

  • مقاومت سایشی بالا، ضربه پذیر، مقاومت ترک بالا در خم شدن های متوالی و مقاومت در برابر روغن
  • خواص نوری، مقاومت شیمیایی عالی پلی آمید ۶٫۶ و عدم مقاومت در برابر اسیدهای غیرآلی قوی پلی آمید ۶
  • دوخت ناپذیری با وسایل معمول حرارتی و کشیده شدن آسان بر روی ظروف ترموفرم شده
  • نفوذپذیری در مقابل بخار آب و بهبود این ضعف به کمک روکش دهی با PVDC
  • ممانعت بالا در برابر بوها، اکسیژن، نیتروژن و دی اکسید کربن و کاربرد در بسته بندی وکیوم پنیر و گوشت

۵- پلی استایرن (PS)

  • سخت، سفت، شکننده، شفافیت و خواص نوری عالی
  • قیمت مناسب و فرآیندپذیری آسان
  • رنگ پذیری آسان، چاپ پذیری مناسب، صیقلی و امکان صیقلی تر کردن سطح با لایه ای بسیار نازک
  • مقاومت پارگی، ضربه، کشش و استحکام و دوخت حرارتی پایین
  • مقاومت پایین در برابر بسیاری از حلال ها و مناسب تولید چسب حلالی
  • مقاومت شیمیایی خوب در مقابل اسیدها و بازهای غذایی
  • مقاوم در برابر ضربه و امکان بهبود آن با اصلاح و تولید پلی استایرن HIPS و EPS (با رنگ مات سفید و مناسب در نگهداری گوشت و مرغ)
  • نفوذپذیری کلی بسیار بالا از این رو، مهم ترین کاربرد در لفاف تنفس پذیر برای محصولات غذایی تازه
  • کاربرد در محافظت و بسته بندی محصولات لبنی و ساخت برخی ظروف به روش قالب گیری تزریقی

۶- اتیلن وینیل الکل (EVAl)

  • دارای بالاترین نفوذناپذیری موثر در برابر اکسیژن
  • کاربرد در بسته بندی مواد شیمیایی کشاورزی و رفع مشکل آلودگی محیط زیست
  • تحت تاثیر شدید آب (EVAL و PVAL) و رفع آن به کمک فیلم دیگر (لایه های بیرونی فیلم های چند لایه از PP یا PE و لایه میانی را EVAL و چسب مناسب)

۷- پلی وینیل کلرید (PVC)

  • خواص نوری مناسب، پایداری ابعادی مطلوب، مقاومت خراش خوب و استحکام ضربۀ بالا
  • پایداری حرارتی پایین و تولید دشوارتر فیلم های آن نسبت به PE و PP
  • استفاده به دو صورت نرم و خشک و عدم امکان استفاده از آن بدون مواد افزودنی (به علت شکننده و سخت بودن)
  • جوش پلاستیکی و چسبندگی منحصر به فرد این فیلم و در نتیجه مناسب برای لفاف پیچی دستی گوشت و محصولات غذایی تازه
  • نفوذپذیری در برابر رطوبت و ممانعت بالا در برابر روغن

۸- پلی وینیلیدن کلرید (PVDC)

  • لایۀ نفوذناپذیر (نفوذپذیر بسیار کم آب و گازهای خالص)، مقاومت خوبی در برابر روغن
  • استحکام و سختی بالا، با کاربرد بسته بندی مواد دارویی و غذایی، تولید فیلم های تک لایه و چند لایه، به عنوان روکش به شکل محلولی و لاتکس، و روکش دوخت پذیر حرارتی

نمونه هایی از شکل ظاهری و کاربرد فیلم های پلیمری در شکل ۲ مشاهده می شود:

پلی اتیلن HD

پلی پروپیلن BOPP

پلی پروپیلن OPP

 

 

پلی وینیل کلراید

 

پلی آمید

پلی اتیلن LD

پلی وینیلیدن کلرید

اتیلن وینیل الکل

پلی اتیلن ترفتالات

شکل ۲: شکل ظاهری و کاربرد فیلم های پلیمری

 

به منظور مقایسۀ دقیق تر خواص کلیدی پلیمرهای مورد استفاده در صنعت فیلم، در جدول ۱ مقایسۀ آن ها بررسی شده است:

جدول ۱: خواص کلیدی پلیمرهای مورد استفاده در صنعت فیلم

                                                            * در نوع OPP، خواص مکانیکی پلی پروپیلن بالا رفته و کرنش کششی کاهش می یابد.

 

همان گونه که در شکل ۳ مشاهده می شود، در میان  پلاستیک های مورد استفاده در صنعت فیلم، پلی اولفین ها شامل پلی پروپیلن و پلی اتیلن دارای جایگاه ویژه ای هستند. در بین پلیمرهای مورد استفاده در صنعت فیلم، تنها پلی اتیلن و پلی پروپیلن به صورت دائمی غیر قطبی هستند. قطبیت، بسیاری از خواص ماده (مانند نقطۀ ذوب و حلالیت) را تحت تاثیر قرار می دهد. از این رو کاربردها و ویژگی های منحصر به فردی را به این دسته از فیلم ها می بخشد.

شکل ۳: میزان مصرف پلاستیک در صنایع مختلف بر اساس نوع پلیمر در سال ۲۰۱۳

(برگرفته از سایت Plastics Europe)

در بخش های بعدی این مقاله به بررسی انواع فیلم های پلیمری و اصطلاحات رایج و روش های تولید آن ها خواهیم پرداخت.

 

برای آشنایی بیشتر با انواع افزودنی های فیلم های پلیمری و انتخاب بهترین گزینه، با ما تماس بگیرید.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *