ترکیبات شیمیایی ،ساختار فیزیکی ،پلیمریزاسیون در تولید غشاء سازه پارچه ای

نما چادري

نقش ترموپلاستیک ها در تولید غشاء سازه پارچه ای

برای تولید بیشتر پارچه ها  (غشاء) مورد نیاز در سازه پارچه ای از ترموپلاستیکها استفاده می شود . آنها در سطح مولکولی دارای آرایش ویژه ای هستند.شکل فضائی زنجیره مولکولی آنها بی شکل (amorphous )یا اندکی بلورین است.زنجیره های مولکولی آنها می توانند بدون شاخه یا پر شاخه باشد.زنجیره های مولکولی که دارای شاخه های زیادی هستند باعث افزایش فاصله و جدائی زنجیره ا از یکدیگر شده و همین امر سبب  افزایش شفافیت و عبور نور از بین ماده خواهد شد.ترموپلاستیکهای اندکی کریستالی غیر شفاف هستند و دلیل این ماتی آنها در اندازه کریستالهای آنها نهفته است.

با افزایش بلورینگی (Crystallintiy)میزان شفافیت کاهش می یابد.اکثر ترموپلاستهای مصنوعی از طریق پلیمر یزاسیون تولید می شوند.این واکنش شیمیایی از طریق حرارت ،فشار و  قرار گرفتن مواد در کنار هم ایجاد شده و باعث تبدیل مولکولهای کوچک(مونومرها )به مولکولهای بزرگتر (ماکرومولکولها )می شوند.پیونداتمی (نیروی اولیه)بین اتمهای کربن،پایه و اساس پلیمریزاسیون ماکرومولکولها را شکل می دهد.از اتصال دو مونومر یکسان به یکدیگر یک پلیمر تولید می شود و از جفت شده مونومرهای ناهمسان یک کوپلیمر تولید می شود.ترموپلاستیکها ،کوپولیمرهایی هستند که در اثر کوپولیمریزاسیون ماکرومولکولهای خطی بوجود آمده اند.

درجه پلیمریزاسیون

طول زنجیره پلمرها درجه پلیمریزاسیون آنها را مشخص می کند که عدد درجه پلیمریزاسیون متناسب با تعداد بلوکهای مونومر ملحق شده به زنجیره پلیمر خواهد بود.درجه پلیمریزاسیون ماکرومولکولهای شاخه دار وخطی بینmm۳۳-۱۰- ۶- ۱۰ می باشد.

ETFE

Etfe در قالب ترموپلاستیک یک کپلیمر می باشد که ساختار مولکولی آن از طریق فرایند کوپولیمریزاسیون مونومرهای ناهمسان بوجود آمده است.این ماده شامل ۵۰% مونومر اتیلن تترا فلورو اتیلن می باشد.با اضافه کردن یک ماده سوم ترکیبی مانندc(3% تا ۵%)،بلورینگی  و اندازه بلورها نیز تحت تاثیر این ماده اصلاح کننده قرار خواهد گرفت.بدون این ترکیب (ونیل پرفلورایزد)،etfe به طور غیر طبیعی در خطر گسیختگی تحت تنش قرار می گیرد(مخصوصاً در درجه حرارتهای بین ۱۵۰تا ۲۰۰ تا درجه سانتیگراد).etfe اندکی کریستالی  است و بلورینکی پلیمر خام آن بین ۵۰% تا ۶۰% می باشد.معمولاً از طریق سرد کردن etfe در درجه حرارت بسیار پائین می توان به نهایت شفافیت  ممکن در آن دست یافت.

Etfe  اکثراً در یک محیط رقیق (آبکی )پلیمریزه می شود.در حین بلوری شدن،مواد آلاینده و ناخالصیها از طریق اضافه کردن یک سری مواد ته نشین کننده (نا محلول )،از محلول جدا می شوند و محصول تولیدی شسته شده و خشک می گردد.

آماده سازی ،گلوله کردن

مرحله ای از فرایند است که لازم است تا بر روی پلیمر خام انجام گیردتا آن را به یک توده پلاستیکی مناسب تبدیل کند و اصطلاحاً آماده سازی یا preparation خوانده می شود.این فرایند شامل خرد کردن ،تفکیک  یا جداسازی ،آسیب کردن و تولید گرانول و اختلاط در حالت جامد و پلاستیک می باشد.

پلاستیک از طریق اضافه کردن افزودنیها هموژنیزاسیون (مخلوط مواد ناهمسان )آماده سازی می شود.برای این کار لازم است تا آنها را باهم مخلوط نمود که ممکن است به صورت سرد(در دمای اتاق)و یا گرم (در ۱۴۰ درجه ساتیگراد)صورت گیرد.در این دما افزودنیها ی اصلی ذوب شده و در داخل پلاستیک پخش می شوند.بعد از مرحله آماده سازی ،حالا پلاستیک در فرمی مناسب برای ادامه عملیات قرار دارد.پلاستیک در ابتدا نرم می شود و سپس به حالت گرانول در می آید.بعد از تفکیک مواد مخلوطی  و مواد پلاستیکی ار طریق گرما ۲۶۵ تا ۲۸۵ درجه سانتیگراد،etfe  به صورت گرانول یعنی به صورت توپهای کوچک تولید می شود.

گرانولیزاسیون در فرایندی به نام die_face گرم انجام می گیرد که در این مرحله،توده آماده  و ذوب به سمت پلیت هایی به نام die plate هدایت می شود و بصورت یکنواخت از روزنه ها خارج می شوند.بعد از تراش از روزنه ها ،رشته ها بوسیله یک غلطک چاقوئی دوران کننده بریده می شوند.آب از طریق لوله ها یی که در پائین دستگاه قرار دارند تغذیه شده و با هوا مخلوط می شود و به صورت اسپری در محیط پخش می گردد.گرانولهای توپی شکل بریده شده در این محیط که حاوی پودر آب است خنک شده  و در آب جمع می شوند و از طریق یک مسیر خنک کننده به سمت خشک کن هدایت می شوند.

فرایند ترموپلاستیک،اکستروژن و وسایل اکستروژن

فرایند ترموپلاستیکی که بر روی مواد پلاستیکی پودری با توپی شکل (منظور همان گرانولها هستند) انجام می شود تا با ذوب کردن این مواد بتوان آنها را بصورت غشاء در آورده  و رول نمود را اکستروژن می گویند.اکستروژن etfe اکثرآ به یکی از این دو روش زیر انجام می گیرد:

  • Blow film extrusio
  • Flat extrusion

در روش تولید غشاء متورم(blown   film extrusion)،توده ذوب شده ای که از اکستروژن بیرون می آید توسط یکسری روزنه دایره ای  شکل به صورت لوله تو خالی (tube)در می آید و از طریق دمیدن هوا به داخل این لوله ،متورم می شود.حال اگر غشاء رول شده ای که از اکستروژن بیرون می آید تخت باشد،این روش را اکستروژن تخت یا flat extrusion می نامند.

کیفیت فویلها

از نقطه نظر کیفیت تولید،فویلهای تخت دارای مزیتهایی در عبور نور ،شفافیت ،سختی ،یکپارچگی در جهت طول و سطح مقطع و تلورانس ضخامت هستند ،در حالیکه غشاهای متورم در هر دو جهت فویل دارای استحکام خوبی بوده و با تغییر در شرایط دمیدن هوا به داخل فویلها می توان به راحتی عرض فویلها را تغییر داد. از معایب نگران کننده فویلهای دمیده شده امکان ترک خوردن آنها در حین تا کردن آنهاست.

اکسترودر

از وسایل بسیار مهم در فرایند ترموپلاستیک،اکسترودر می باشد.این قسمت ممتد،گرانولهای گرد را ذوب کرده و به سمت  خروجی هدایت می کند.در سیستم اکستروژن مربوط به غشاءهای تخت(flat film extrusion)،تنها از شیارهای طویل و عریض به عنوان روزنه استفاده می شود زیرا این نوع روزنه ها سبب خواهد شد تا ماده مذاب به صورت یک سطح تخت از اکسترودر خارج شده و فرم ایده آل و مد نظر ما تنها از طریق این نوع روزنه ها بوجود خواهد آمد.

سختی در طراحی

لازم به ذکر است که دلیل سختی طراحی بخش روزنه های طویل و باریک(wide-slot)در فرایند اکستروژن تخت به خاطر سخت بودن جمع کردن جریان یکنواخت و پیشرونده از مواد مذابی است که در کل عرض دستگاه در حال تولید می باشد.

درطراحی blown film extrusion توده ذوب شده ۹۰ درجه چرخیده و به شکل یک تیوب از سمت بالا یا پائین دستگاه خارج می شود.در ضمن ،در این دستگاه علاوه بر ابراز دمنده گرم با جریانهای شعاعی ،از یک دمنده مرکزی نیز استفاده می شود.مراحل لازم در فرایند تولید در دیاگرام زیر نشان داده شده و مولفه های دستگاه و عوامل مرتبط و موثر در جهت جریان تولید در زیر بیان شده است.غشاء بیرون آمده را از دستگاه را از طریق تماس با غلطک سرد،تثبیت کرده ،بریده و سپس جمع کرده و به بازارعرضه می کنند. این پارچه ها در انواع سازه های مدرن و سازه های پارچه ای اعم از پارکینگ ، آلاچیق ، سقف متحرک ، سایه بان چادری ، سقف پارچه ای و … استفاده می شوند.