التعديل غير العضوي لمنتجات البولي إيثيلين المصنوعة بالنفخ والبثق

عند معالجة المنتجات البلاستيكية المجوفة، تُضاف مواد مالئة غير عضوية مختلفة بالقدر المناسب؛ فبعضها يحسّن صلابة المنتجات وقساوتها، وبعضها يخفض تكلفة المواد الخام.

أولًا، خفض تكلفة المواد.

بالنظر إلى الوضع العام للتعبئة والتعديل في مصانع معالجة البلاستيك المجوف في الصين خلال السنوات الأخيرة، فإن المستوى التقني منخفض عمومًا؛ إذ تنخفض تكلفة المنتج كثيرًا، لكن جودته تنخفض أكثر، ويصعب تلبية متطلبات المستخدمين. وقد يعود ذلك إلى قلة الدراسة المعمقة للمواد والمنتجات ونسبة الأداء إلى السعر.

ومن المنظور الحالي، لا تزال هناك مجالات كثيرة للنقاش في تعبئة مواد HDPE وتعديلها. فمعظم المصنّعين يستخدمون ماستر باتش مالئًا يتكون أساسًا من مسحوق كربونات الكالسيوم، ويُخلط بنسبة معينة لتكوين المنتج. ولأن البولي إيثيلين منخفض الوزن الجزيئي يُستخدم عادةً حاملًا عند إنتاج هذا الماستر باتش، فإن زيادة كميته تضر كثيرًا بقوة المصهور، مما يخفض جودة المنتج، كانخفاض قوة الصدم وعدم تجانس سماكة الجدار، ويخلق مشكلات تقنية يصعب حلها في الإنتاج لفترة طويلة. كما أن كربونات الكالسيوم نفسها مادة غير متبلورة لا تسهم في القوة الميكانيكية للبلاستيك.

فكيف نزيد نسبة الماستر باتش المالئ منخفض التكلفة في المادة دون أن يتغير الأداء الميكانيكي الشامل للمنتج كثيرًا؟ يمكن إيجاد الحل من الجوانب التالية.

1 استخدام مسحوق كربونات الكالسيوم فائق النعومة أساسًا للماستر باتش المالئ؛ فزيادة نعومة المسحوق تسهّل تشتته في البلاستيك، فتتحسن خصائص المادة كثيرًا. لكن مع زيادة النعومة ترتفع تكلفة إنتاج المسحوق نفسه، وهذا غير مجدٍ للمنتجات التي يكون هدفها الرئيسي خفض التكلفة.

2 تحسين تركيبة المادة الأساسية. ولأن ماستر باتش كربونات الكالسيوم يُزلَّق بإضافة كثير من الشموع منخفضة الوزن الجزيئي أثناء إنتاجه، تنخفض درجة انصهاره. وإضافة هذا الماستر باتش إلى مادة الإنتاج بالبثق ترفع مؤشر الانصهار الكلي للمادة، فتنخفض قوة المصهور أثناء الإنتاج وتصبح سماكة الجدار غير متجانسة أثناء النفخ. وبناءً على ذلك، يمكن ضبط مؤشر الانصهار الكلي بتحسين المادة الأساسية؛ فإضافة نسبة معينة من HDPE ذي مؤشر انصهار أقل إلى المادة الأساسية الأصلية تحسّن هذه الحالة بفعالية. ولأن أسعار المواد الخام ذات الأوزان الجزيئية المختلفة متقاربة في السوق، فسيكون لذلك أثر في تحسين جودة المنتج وخفض التكاليف.

3 مع تحسين تركيبة المادة الأساسية، تُضاف كمية صغيرة من مطعّم البولي إيثيلين أو بوليمر مشترك قطبي للبولي إيثيلين مثل EVA أو EAA وغيرهما. فيتحسن توافق الماستر باتش المالئ، ومع الإجراء 2 تُضاف كمية صغيرة من مطعّم البولي إيثيلين أو البوليمر المشترك القطبي. ومع زيادة كمية المطعّم والبوليمر المشترك القطبي، تتحسن كثيرًا قوة المصهور والخصائص الميكانيكية للمادة، ولا سيما متانتها.

تحسين الأداء

لمنتجات البولي إيثيلين المجوفة مؤشران يجب الانتباه إليهما عمومًا: الأول أداء السقوط، والثاني مقاومة الانضغاط. الأول يمثل الاستخدام الأساسي للمنتجات المجوفة ويتحدد بمتانة المادة وقوتها، والثاني يمثل ارتفاع التكديس ويعكس صلابة المادة. ويبدأ تحسين أداء منتجات HDPE المجوفة عمومًا من هذين الجانبين.

1 زيادة صلابة المادة من الاستخدامات المهمة للتعديل غير العضوي، أي زيادة قوة الانحناء ومعامله. وعادةً تحسّن المواد غير العضوية الصفائحية مثل الميكا والتلك والمونتموريلونيت النانوي هذه الخصائص كثيرًا. ولأن إضافة المسحوق مباشرة صعبة، يستخدم كثير من المصنّعين الماستر باتش من هذه المواد، لكن تجدر الإشارة إلى أن هذا الماستر باتش لا يمكن أن يحتوي على كثير من الشموع منخفضة الوزن الجزيئي كما في ماستر باتش كربونات الكالسيوم، لأن ذلك قد يضر بالمنتج ويخفض قوته مع زيادة صلابته.

2 تتحقق زيادة المتانة أساسًا بإضافة منتجات مطاطية مثل SBS، كما يمكن التقوية بـ LDPE أو LLDPE. لكن إضافة SBS تضر بالمقاومة الكيميائية، وأثر التقوية بإضافة LDPE وLLDPE ليس واضحًا جدًا. وتنتشر حاليًا في الصين طريقة تقوية غير عضوية؛ فمثلًا إضافة 4% بالكتلة من المونتموريلونيت النانوي n-02 يمكن أن ترفع المتانة بنحو 5%. كما تُستخدم تقنية الخلط الثلاثي التي تجمع بين التقوية بالمواد غير العضوية والعضوية، مثل ماستر باتش المونتموريلونيت النانوي n-30 الذي يحتوي على المونتموريلونيت النانوي غير العضوي والبولي إيثيلين الميتالوسيني معًا، فيُجمع بين التقوية والتدعيم على نحو مثالي لرفع أداء منتجات HDPE المجوفة أكثر.