فرآیند تولید پارچه های پلی پروپیلنی
هدف این مقاله فرآیند تولید پارچه های پلی پروپیلنی و معرفی جزئیات مربوط به فرآیند تولید پارچه های (منسوجات) پلاستیکی، به ویژه پارچه های بافته شده پلی پروپیلنی، کیسه پلی پروپیلنی و تولید محصولات بسته بندی مشابه می باشد.
ویژگی های فرآیند و روش کنترل دستگاه های بافندگی پارچه های پلی پروپیلنی و ساخت کیسه پلی پروپیلنی
فرآیند تولید پارچه های پلی پروپیلنی از کیسه ای بافته شده کم هزینه تری تولید شود دستگاه های بافندگی پلاستیک از تجهیزات و فرآیندهای متنوعی، با جریان فرآیند ساده، کنترل آسان پارامترهای فرآیند، عملیات پذیری ساده، راندمان تولید بالا، قابلیت کارپذیری پایدار و مطمئن، عملیات و نگهداری راحت، ساده و ایمن تشکیل شده اند. از این دستگاه ها در مراحل مختلف تولید محصولات پلاستیکی بافته شده استفاده می شود. فرآیند تولید محصولات پلاستیکی بافته شده به طور عمده به گرانولی شدن (دانه بندی) پلاستیک، کشش رشته های صاف، بافندگی دایره ای، پوشش / لمینیت، چاپ، برش، دوخت و بسته بندی تقسیم می شود.
1- گرانولی کردن پلی پروپیلن
در مرحله اول: پودر پلی پروپیلن، مواد افزودنی مختلف و کربنات کلسیم فعال با نسبت و ترتیب خاصی درون مخلوط کن سرعت بالا ریخته می شوند. پس از مخلوط کردن این مواد برای مدت زمان معینی با سرعت هایی از کم به زیاد، مواد درون قیف یا hopper نگهداشته می شود و از محور مارپیچ تغذیه گذرانده می شوند تا از طریق درگاه تغذیه وارد سیلندر (برل = barrel) اکسترودر شوند. پس از ذوب و پلاستیکی شدن مواد درون سیلندر و مارپیچ (screw and barrel)، نوارهایی (strips) به طور پیوسته و پایدار اکسترود می شوند.
سپس این نوارها در مخزن آب سرد شده و شکل می گیرند و در نهایت توسط دمنده مرطوب خنک می شوند. نوارهای بدست آمده توسط گرانول ساز (گرانولاتور= granulator) برش داده و به کمک الکی ارتعاشی غربال می شوند.در ادامه برای عملیات خشک کردن نوارها در نقطه جوش، به کمک فن انتقال به بستر سیال منتقل می شوند و در نهایت به حوضچه مواد می روند. در ادامه نوارهای موجود در حوضچه مواد توسط فیدر (تغذیه کننده) به داخل مخزن ذخیره مکیده می شوند. پس از عبور ذرات از واحد بازرسی، کل فرآیند تولید با بسته بندی کمّی به پایان می رسد.
2- فرآیند کشش پلی پروپیلن
مواد اولیه پلی پروپیلن و مواد افزودنی پس از ورود به اکسترودر، در دمای 190-250 درجه سانتیگراد گرم می شوند و با چرخیدن مارپیچ درون سیلندراکسترودر بریده می شوند. این مواد، پس از پلاستیکی (نرم) شدن، تحت فشار ثابتی اکسترود می شوند. پس از تشکیل رشته پهن (film)، رشته مذاب وارد آب سرد می شود. پس از سردسازی، رشته ها توسط تیغه به فیلامان های اولیه (embryo filament =رشته های باریک) بریده می شود.
این رشته های باریک در آونی با دمای بالا کشیده می شوند تا رشته هایی صاف بوجود آید. سپس رشته های باریک صاف بر روی غلتکی داغ قرار می گیرند تا سرعت عبوری کم منقبض و در ادامه زیر غلتک سرد در دمای پایین تر پرس شوند. در نهایت، رشته های باریک صاف توسط سیستم پیچشی-کششی دیفرانسیل دیسکی بر روی بوبین پیچیده می شوند و شکل می گیرند. این رشته های باریک پلی پروپیلنی ساختار اصلی پارچه ها و گونی های بافته شده پلی پروپیلنی را تشکیل می دهند.
شاخص های تکنولوژیکی اصلی تولید نخ پلاستیکی پهن
- شاخص های تکنولوژیکی تولید نخ پهن عمدتاً به چهار دسته تقسیم می شوند:
- شاخص تغییرات فیزیکی و شیمیایی: این شاخص عمدتا شامل اصلاح فرایند مخلوط کردن، نسبت اختلاط، نسبت افزودنی های کاربردی و نسبت ترکیب مواد بازیافتی است.
- شاخص خواص فیزیکی و شاخص رئولوژیکی: این شاخص عمدتا شامل نسبت جمع شدگی (draft ratio) ، نسبت تورم (inflation ratio) و نسبت انقباض (retraction ratio) است.
- شاخص عملکرد مکانیکی: این شاخص ها عمدتا شامل نیروی شکست، نیروی شکست نسبی، ازدیاد طول در شکست، سرعت خطی و انحراف چگالی خطی است.
- شاخص بعد تحمل: این شاخص عمدتا شامل ضخامت و عرض رشته های باریک پهن (نخ) می شود.
3- روش گردبافی (بافندگی دایره ای)
در ابتدا، تارها از پایین هر ردیف دوک روی قاب تار کشیده می شود.
سوراخ چینی قاب تار اولین صفحه عمودی بلند، میله پرس کننده نخ، میله هادی تغذیه کننده قطر، میله هادی نوار، دومین صفحه عمودی بلند، میله هدایت نوار، سوراخ مغناطیسی، میله کششی، سیم قهوه ای، سگک فولادی گرد، حلقه ثابت کننده تار و پایه پارچه ای نگهداری شده می باشد (ترتیبی از کلمات که ممکن است نامگذاری مربوط به یک شکل باشد).
نخ پود در سیستم پودگذاری قرارداده می شود، ماشین روشن می شود، ماکو توسط دستگاه پرتاب ماکو به حرکت در می آید تا به شکل دایره ای بچرخد، و با هماهنگی دقیق سیستم تارگذاری با دستگاه پرتاب ماکو پارچه لوله ای شکل ساده بافته می شود. دستگاه کشش پارچه های بافته شده را به سمت بالای دستگاه گردبافی می کشد. پارچه ها با عبور از زیر غلتک راهنما، توسط دستگاه پیچشی که در پشت قاب تار قرار دارد، به صورت طاقه (رول) پیچیده می شوند. هنگامی که قطر هر طاقه به حدود 8/0 متر رسید، طاقه از دستگاه خارج شده و به فرآیند بعدی تحویل داده می شود.
شاخص های فرآیند اصلی پارچه پلاستیکی گردبافی شده.
1- تراکم بافت.
تراکم بافت به تعداد نخ های تار و پودی موجود در بافته ای به ابعاد 100 × 100 میلی متر اشاره دارد. استاندارد ملی، تراکم بافت و همچنین تحمل تراکم را مشخص می کند. تراکم بافت عمدتاً به کاربرد کیسه های پلی پروپیلنی بافته شده و یا در برخی موارد تنها به مشتریان بستگی دارد. تراکم پارچه بافته شده معمولاً 36 × 36 گره / 10 سانتی متر، 40 × 40 گره / 10 سانتی متر، 48 × 48 گره/ 10 سانتی متر است. (برخی کشورها از تراکم مش در هر اینچ مربع استفاده می کنند، مانند 7×7، 10×10، 14×14 و غیره).
2- استحکام کششی پارچه بافته شده.
به استحکام کششی ظرفیت کششی، نیروی کششی نیز گفته می شود. برای پارچه بافته شده، مقاومت کششی در جهت تار و پود را تحمل می کند، بنابراین به آن مقاومت کششی تار یا مقاومت کششی پود نیز می گویند.
3- وزن در واحد سطح پارچه های پلی پروپیلنی بافته شده
شاخص وزن در واحد سطح برای پارچه بافته شده با وزن (برحسب گرم) بر متر مربع بیان می شود که یک شاخص فنی مهم برای پارچه بافته شده است. وزن (گرم) در هر متر مربع عمدتاً به تراکم تار و پود و ضخامت نخ مسطح بستگی دارد. وزن (گرم) بر متر مربع بر استحکام کششی و ظرفیت بارگذاری پارچه بافته شده تأثیرگذار است. تولیدکنندگان کیسه های پلی پروپیلنی بافته شده هزینه های مواد خود را با تنظیم شاخص گرم در متر مربع پارچه های پلی پروپیلنی بافته شده کنترل می کنند.
4- عرض (پهنا)
عرض پارچه های بافته شده مختلف مستقیماً بر فرآیند ساخت کیسه تأثیر می گذارد. برای پارچه های لوله ای، عرض پارچه برابر با تاب پارچه بیان می کنند که برابر با نیمی از محیط استوانه است. عرض پارچه نرخ انقباض آن را نیز در بر دارد. بعد از برش، چاپ و دوخت، عرض کیسه از عرض پارچه ای است که به تازگی بافته شده، کمی کوچک تر است که به آن انقباض (پس رفت) عرض می گوییم.
5- لمس پارچه های پلی پروپیلنی بافته شده
پارچه های پلی پروپیلنی بافته شده خالص، نسبت به دیگر نمونه ها ضخیم تر، تردتر و زبرتر می باشد. پارچه بافتنی نخ مسطح HDPE (پلی اتیلن سنگین)، نرم تر، روان تر و نامتراکم هستند. با افزودن مستربچ کلسیم به مواد پلی پروپیلنی پارچه تولید شده تردتر می شود و با افزودن درصد مشخصی پلی اتیلن سنگین (HDPE) به پلی پروپیلن (PP)، پارچه بافته شده نرم تر می شود. پارچه ای که با رشته های باریک بافته می شد نرم تر و پارچه هایی که با رشته های پهن تر بافته می شد زبرتر می شود. برای همپوشانی رشته ها در قوانین هنگام بافت پارچه، سطح پارچه پلی پروپیلن بافته شده (PP) ضد لغزش بیرون می آید.
عملیات های پس از تولید پارچه های بافته شده / کیسه های بافته شده
برای تبدیل پارچه بافته شده پلی پروپیلن اصلی به محصولات مختلف بافته شده از روش های مختلفی استفاده می شود. می توان گفت که هر نوع محصول بافته شده فرآیند تولید خاص خود را دارد. مواد اولیه محصولات تقریباً مشابه هستند و ممکن است فرآیندهای تولید آن ها تا حدودی یکسان یا کاملاً متفاوت باشد.
(1) کیسه های بافته شده پلی پروپیلنی (بدون روکش)
فرآیند تولید کیسه های بافته شده پلی پروپیلنی به این شکل انجام می شود: پارچه بافته شده لوله ای پلی پروپیلنی از طریق چاپ، برش، دوخت و مراحل دیگر به کیسه های بافته شده تبدیل می شود. با توجه به تجهیزات مختلف اعمال شده، می توان کیسه های تولید شده را قبل از چاپ برش داد، یا قبل از برش چاپ کرد. با پیشرفته ترین دستگاه برش و خیاطی خودکار که هم اکنون در بخش بسته بندی شرکت Morn استفاده می شود، می توان به صورت پیوسته عملیات های چاپ، برش، دوخت، چسباندن و درج آستر را تنها در یک دستگاه به پایان برساند. برای برخی از کاربردهای خاص، کیسه های بافته شده پلی پروپیلنی را می توان با شیر (تخلیه/پرکردن) یا با کف بلوکی نیز ساخت. می توان با چسباندن درز وسط به پارچه های بافته شده تک لایه صاف، آن ها را به کیسه تبدیل کرد.
شاخص های تکنولوژیکی ساخت کیسه های بافته شده پلی پروپیلنی عمدتاً : تحمل ظاهری، نیروی شکست در جهت پایین درز و لبه درز، وضوح جوهر چاپ، تمیزی سایر قطعات پس از چاپ، دقت موقعیت چیدمان، دوخت، فاصله دوخت، و عیوب استاندارد دوخت و پارگی نخ را شامل می شود.
(2) کیسه های بافته شده پلی پروپیلنی روکش شده / چند لایه.
روش تولید کیسه های بافته شده چندلایه 2 در 1 یا 3 در 1 به این صورت است که رشته یا کاغذ را روی پارچه بافته شده پلی پروپیلنی ترکیب می کنند. پارچه لوله ای یا پارچه ورقه ای به دست آمده را می توان برش، چاپ، دوخت و به کیسه خیاطی معمولی تبدیل کرد و همچنین می توان آن را پانچ کرد، تا زد، برش داد، چاپ کرد و به صورت کیسه سیمانی دوخت. پارچه صفحه ای به دست آمده را می توان دوخت، چاپ کرد، برش داد، چسباند و به کیسه ته بلوکی تبدیل کرد. همچنین می توان آن را جوش داد، نورد کرد و به صورت برزنت و ژئوتکستایل ساخت.
فرآیند کلیدی مواد پوشش دار یا لایه ای شده، لایه دارکردن است. در این فرآیند به جای استفاده از چسب، پوشش یا لایه ای از رزین های پلی پروپیلن و پلی اتیلن ذوب شده به عنوان ماده چسبی استفاده می شود. از روش 2 در 1 تنها برای پوشش دار کردن پارچه بافته شده پلی پروپیلنی با رزین لمینیت مذاب استفاده می شود، در روش 3 در 1، فرآیند پوشش دار کردن با لایه اضافه تری از جنس روکش یا کاغذ بر روی پارچه بافته شده پلی پروپیلنی انجام می شود.
برای مواردی که کیسه ها در طرح های با چند رنگ چاپی شده سفارش داده می شود، که چاپ فلکسو نمی تواند این الزامات را برآورده کند، کیسه های لمینت Bopp انتخابی بسیار مناسبی می باشد. برای چاپ طرح ها بر روی روکش Bopp از دستگاه های چاپ گراور استفاده می شود، طوری که در آن فیلم Bopp چاپ شده بر روی پارچه بافته شده پلی پروپیلنی روکش می شود.
(3) انواع پارچه های بافته شده پلی پروپیلنی
شرکت بسته بندی “مورن” پارچه لوله ای بافته شده پلی پروپیلنی پایه را بدون هیچ گونه عملیات پس از ساخت به صورت رول به مشتریان سراسر جهان ارسال می کند، خریداران رول ها را به عنوان مواد اولیه برای ساخت کیسه وارد می کنند و فرآیندهای پستی را در کشور خود انجام می دهند. همچنین از ورق پارچه بافته شده پلی پروپیلنی تک لایه می توان به عنوان برزنت، ژئوتکستایل، روکش تشک و غیره استفاده کرد.
فرآیند تولید آستر پلی اتیلن
ابتدا مواد پلی اتیلن (HDPE / LDPE) در اکسترودر گرم شده و پس از ذوب و پلاستیکی شدن، مواد پلی اتیلنی به طور پیوسته اکسترود می شوند. فیلم پلی اتیلنی استوانه ای شکل در قالب تزریقی اکسترود شده و توسط جریان هوای فشرده حجیم می شود تا حبابی لوله ای شکل بوجود آید. در ادامه با عبور از حلقه هوای خنک کننده، سرد و سفت می شود، سپس به داخل قاب تخته چندلای کشیده و به صورت تازده تبدیل می شود و در ادامه از طریق غلتک های کششی و انتقالی به غلتک پیچش منتقل می شود. در نهایت برای تکمیل آستر داخلی، فرآیند برش و بسته بندی حرارتی انجام می شود و در نهایت آستر تهیه شده از آن در کیسه بافته شده پلی پروپیلنی یا FIBC قرار داده یا دوخته می شود.
درباره مواد پلی پروپیلن بازیافتی
ممکن است دهه ها طول بکشد تا پلی پروپیلن تجزیه شود و هر ساله تعداد بی شماری از کیسه پلی پروپیلن در صنعت و کشاورزی مصرف می شود. به منظور حفاظت از محیط زیست انسانی و کاهش نسبی هزینه تولید، بازیافت کیسه های بافته شده پلی پروپیلن به عنوان راهکاری با ارزش شناخته شده است. پس از بازیافت و تمیز کردن کیسه بافته شده پلی پروپیلن استفاده شده، می توان آن ها را مجدداً با فرآیند گرانولی کردن بازیافت به ذرات پلاستیکی قابل استفاده تبدیل کرد و سپس با ذرات پلی پروپیلن جدید مطابق با نسبت معینی مخلوط کرد تا محصولات کیسه ای بافته شده کم هزینه تری تولید شود که برای بسته بندی محصول با الزامات بهداشتی نه چندان بالا مناسب می باشد.
