جهت نگارش مطالعات بازار و طرح توجیهی فوم پلی اتیلن ( polyethylene foam ) با اطلاعات کاملاً به روز ، با فرمت DOC و PDF و با گزارش گیری نرم افزار کامفار ، جهت اخذ مجوز یا ارائه به بانک ، این صفحه را مطالعه نموده و سپس با ما تماس بگیرید . ضمنا میتوانید فایل pdf طرح توجیهی کارخانه تولید فوم پلی اتیلن را که در سال های قبل نگارش شده است را صرفا جهت مطالعه از انتهای صفحه دانلود نمایید.

---

✔️ معرفی طرح توجیهی تولید فوم پلی اتیلن یا فوم میله ای

---

✳️ فوم پلی اتیلن (فوم میله ای) چیست و چه انواع و مزایایی دارد!

فـوم بـه معنـای ماده ای است که با به دام انداختن حباب های زیاد گاز در یک مایع یا جامد ایجاد می شود و یکی از فوم های پلیمری پر مصرف فوم های پلی اتیلن یا فوم میله ای با کد آیسیک 25201717 میباشند.

فوم پلی اتیلن معمولا به اشکال ورق و لوله و البته میله ای تولید میشود به همین دلیل در برخی کاربردهای خاص به آن فوم میله ای هم گفته میشود.

مواد اولیه فوم پلی اتیلن، پلی اتیلن با دانسیته کم (LDPE) مـی باشد. دانـسیته ایـن پلیمـر کمتـر از 940 kg/cm³ بـوده و متوسط دانسیته فوم پلی اتیلن نیز در حدود 30 kg/cm³ است. علت این کاهش وزن، منبـسط شـدن پلی اتیلن به اندازه 30 برابر می باشد.

فوم های پلی اتیلن همه مزایای پلیمر اصلی را دارا بوده علاوه بر ایـن کـه دارای مقاومت شیمیایی بالا نسبت به مواد آلی و غیر آلی نیز می باشند. این فـوم هـا معمـولاً سـلول بـسته هستند و به دو طبقه انعطاف پذیر و نیمه سخت با توجه به دانسیته و شکلشان تقسیم می شوند. فوم های پلی اتیلن را می توان هم به نرمی فوم پلی یورتان و هم به سختی فوم پلی استایرن ساخت.

در استعلام قیمتی که در سالهای گذشته از شرکت کره ای Polycell Incorporation انجام شد قیمت ورق های فوم پلی اتیلن با ضخامت های 5-1 میلیمتر ، حدود 2/2-8/2 دلار به ازای هر کیلوگرم بود که با قیمت های شرکت های ایرانی تقریبًاً مشابه است.

✳️ معرفی انواع محصولاتِ طرح توجیهی فوم پلی اتیلن با دانسیته کم (LDPE) !

عموماً دو نوع فوم پلی اتیلن با دانسیته کم وجود دارد. یکی فوم اکسترود شده و دیگری فوم شبکه ای.

فوم پلی اتیلن اکسترود شده در یک فرآیند پیوسته با مخلوط کردن رزین PE مذاب با یک عامل دمشی (معمولاً یـک گاز هیدروکربنی هالوژنه) تحت فشار بالا ساخته می شود. این مخلوط در یک اکسترودر با قابلیت کنترل دما به یک دای هدایت شده که این دای به یک انتقال دهنده پیوسته که در معرض فشار اتمسفری قرار دارد، باز می شود.

زمانی که محلول گاز- مایع ویسکوز داغ در معرض فشار اتمسفری قرار می گیـرد، عوامـل دمـشی انبساط یافته و سلول های منفرد را می سازند. همزمان جرم پلیمر خنک شده و مذاب PE جامد می شود و باعث گیر افتادن عوامل دمشی در سلول های درون شبکه ای می گردنـد.

میـزان انبـساط انـدازه و آرایـش یافتگی سلول را می توان با تغییر سرعت جریان، دماهای گرمایش و سرمایش، نسبت گاز- مایع و افت فشار زمان باز شدن دای کنترل کرد.

در ادامه این مقاله فرایند تولید این نوع از فوم پلی اتیلن به طور مفصل شرح داده خواهد شد.

✳️ مزایای استفاده از فوم پلی اتیلن در مقایسه با سایر فوم های پلیمری چیست!

فوم پلی اتیلن به دلیل داشتن مزیت هایی چون کیفیت و دوام به وسیله خاصیت ضـد آب و مقاومـت شیمیایی، راندمان بالا در جذب ارتعاش ، عایق صدا، عایق حرارتی و برودتی، عایق رطوبتی، قابلیت انعطاف و ضربه پذیری ، مقاومت شیمیایی و فیزیکی مناسب، قدرت چسبندگی قوی بـه هـر مـاده ای، حمـل آسـان، سرویس و نصب سریع و کاربرد راحت و اقتصادی امروزه از اهمیت خاصی در دنیا برخوردار است و می تواند جایگزین فوم های دیگر در صنایع دیگر همچون صنایع بسته بندی، مبلمان و ساختمان و ... شود.

علاوه بـر این در تولید این فوم ها از CFC ها که از عوامل تخریب کننده لایه ازن می باشـند اسـتفاده نـشده و قابـل بازیافت و استفاده مجدد نیز می باشند.

فوم های پلی اتیلن دارای وزن کم بوده و با توجه به استفاده فراوان از آنها در صنعت بسته بندی کالاهای مختلف به منظور جلوگیری از صدمات احتمالی در حین جابجایی، باعث کاهش هزینه های نگهداری و حمل و نقل کالاها به خصوص در هنگام صادرات و واردات می شوند.  

---

✔️ معرفی موارد مصرف و کاربرد محصولات طرح توجیهی فوم های پلی اتیلن (فوم میله ای) !

---

همانطور که قبلا گفتیم فوم پلی اتیلن دارای خواص ضد رطوبت، ضربه گیری، عایق صدا، عایق گرما، انعطاف پذیری خوب و مقاومت شیمیایی و فیزیکی مناسب است. مصارف عمده فوم های پلی اتیلن به شرح زیر میباشند.

✳️ 1 – استفاده از فوم های پلی اتیلن در صنایع بسته بندی و تبلیغاتی: 

با توجه به اسفنجی و انعطاف پذیر بودن فوم پلی اتیلن که مانع از ضربه پذیری ، شکسته شدن و آسیب پذیری به محصولات تولیدی می گردد، به راحتی می توان به استفاده از ورق های مختلف فوم پلی اتیلن از قطر 1 میلیمتر تا 20 میلیمتر در فرم یک لایه و تا قطر 100 میلیمتر در فرم چند لایه، جهت بسته بندی و پوشش محصولات مختلف اقدام نمود.

محصولاتی که میتوان در بسته بندی آنها از فوم پلی اتیلن استفاده نمود شامل موارد زیر میباشند:

• صنایع شیشه و آبگینه ، ظروف چینی، کریستال
• لوازم خانگی و صوتی و تصویری نظیر کامپیوتر ، رادیو ، تلویزیون ، ویدئو VCD
• ابزار دقیق و تجهیزات پزشکی و به خصوص محصولات صادراتی
• بسته بندی میوه های صادراتی با توجه به بهداشتی بودن و تنوع رنگ محصول و قابلیت چاپ کامل مشخصات محصول از طریق لامینه کردن (نایلکس چاپ شده) بر روی فوم تولیدی.

✳️ 2 - استفاده از فوم های پلی اتیلن در صنایع نساجی: 

با توجه به ایزولاسیون حرارتی - رطوبتی و ضربه پـذیری و انعطـاف پذیری فوم های ورقه ای شکل پلی اتیلن، از آن ها می توان در تهیه ی لایی برای انواع اورکت، کاپشن ، بارانی ، کیف ، ساک ، چمدان و تشک هـای طبـی ، خوشـخواب و معمـولی، صـنایع مبـل سازی و ... استفاده نمود.

✳️ 3 - استفاده از فوم های پلی اتیلن در صنعت کشاورزی:

ازمحصولات توری و یا ورقی شکل فوم های پلی اتیلن در بـسترسازی مناسب برای بسته بندی صیفی جات و مرکبات استفاده می شود.

علاوه بر این از این فوم ها در مناطق کم آب بر روی سطوح خاک و زیر درختان به صورت ورق به منظور جلوگیری از تبخیـرآب در فصول گرم سال و جمع آوری و جلوگیری از آلودگی میوه هـایی کـه از درختـا ن ثمـرده در زمان برداشت، ریخته می شود نیز استفاده می گردد.

✳️ 4 - استفاده از فوم های پلی اتیلن در صنعت :

با توجه به خصوصیات ویژه فوم پلیمری از جمله عایق حرارت، رطوبت، صـدا و بهداشتی بودن آن (در مقایسه با پـشم شیـشه و پـشم سـنگ ) مـی تـوان از ورق هـای فـوم پلی اتیلن درقطرهای مختلف با پوشش مقوا و آلومینیوم و یا پلاستیک برای ایزولـه کـردن سـقف سـالن هـای تولیدی، مرغداری ها ، گاوداری ها ، سالن های بزرگ و سردخانه ها و صنایع تولید یخچال و فریزر استفاده بهینه نمود.

✳️ 5 - استفاده از فوم های پلی اتیلن در ساختمان و تاسیسات :

از انواع ورق ها و لوله های فـوم پلی اتیلن جهـت ایجاد عایق حرارتی و برودتی برای لوله های آب و گاز و کانال های تاسیساتی جهت جلوگیری از یخ زدگی و کاهش انتقال برودت و حرارت نیز استفاده میشود. استفاده از انواع لوله های فوم پلی اتیلن جهت جلـوگیری از پوسیدگی لوله ها در زیر خاک نیز مرسوم میباشد.

مضاف بر این از ورق ها و بلوک های فوم پلی اتیلن جهت ایزوله کردن کف و در و دیواره ساختمان ها جهت ممانعت از انتقال صدا از طبقات و یا واحدها به یکدیگر استفاده میشود.

استفاده از ورق های فوم پلی اتیلن جهت ایجاد عایق رطـوبتی بـرای کـف، دیواره سرویس های بهداشتی و آشپزخانه، پی ها و پشت بام به منظور ممانعت از نفوذ پذیری آب و یا رطوبت در لایه های مجاور نیز مرسوم میباشد.

این ورق های فوم پلی اتیلن همچنین جهت ایجاد عایق رطوبتی و صدا در محل نصب پارکت و یا فرش های چوبی نیز به کار میروند.

پرکـردن درز انبـساط  و اتـصالات واحـدهای بتـونی و خانه های پیش ساخته ، پنجره ها و تونل ها و پل ها و ... با استفاده از انواع ورق و میلـه هـای فـوم پلی اتیلن.

✳️ 6 - کاربرد فوم های پلی اتیلن در وسائل ورزشی و تزئینی:

از انواع ورق های تولیدی فوم پلی اتیلن مـی تـوان بـرای ساخت تشک سالن های بدنسازی، کشتی، جودو، ژیمناستیک و ... و همچنین کیف های ورزشـی و کوله پشتی های کوهنوردی و جلیقه ها ی نجات، پوشش سقف سالن هـای ورزشـی, محـافظ هـای ضربه گیر و ایزوله کردن استخرهای شنا استفاده نمود.

از انـواع ورق هـای فوم پلی اتیلن تولیـدی در رنـگ هـای مختلف نیز می توان برای تزئینات داخلی اتومبیل با بهره گیری از خواص ضـربه پـذیری مناسـب و عایق حرارت صدا بودن آن، استفاده بهینه نمود.

از ورقهای نازک و رنگی فوم پلی اتیلن مـی تـوان بـه صـورت پوششی با چاپ رنگی برای بسته بندی و تبلیغات محصولات صنعتی و لوازم خـانگی نیـز اسـتفا ده کرد. همچنین در ساخت اسباب بازی و پازل سه بعدی برای کودکان نیز از فـوم هـای پلی اتیلن استفاده می شود.

---

✔️ خلاصه دانش فنی طرح توجیهی تولید فوم پلی اتیلن با ظرفیت 2500 تن در سال

---

✳️ ماشین آلات و تجهیزات خط تولید فوم پلی اتیلن با ظرفیت 2500 تن در سال :

• تجهیزات اصلی خط تولید ورق فوم پلی اتیلن : 1 خط (19 واحد + 5 ست)       
• کمپرسور هوا : 1 دستگاه
• چیلر : 1 دستگاه

✳️ تاسیسات مورد نیاز کارخانه تولید فوم پلی اتیلن با ظرفیت 2500 تن در سال :

• تأسیسات سرمایش و گرمایش
• تأسیسات اطفاء حریق
• تأسیسات آب و فاضلاب

✳️ سوخت و برق مصرفی مورد نیاز سالانه کارخانه تولید فوم پلی اتیلن با ظرفیت 2500 تن در سال :

• آب: 2457 مترمکعب
• برق: 90956 کیلووات
• گاز : 76000 مترمکعب

✳️ حق انشعاب مورد نیاز سالانه کارخانه تولید فوم پلی اتیلن با ظرفیت 2500 تن در سال :

• آب : "4/3 متر مکعب                      
• گاز: 40 متر مکعب                        
• برق : 400 کیلو وات                      
• تلفن : 5 خط                     

✳️ نیروی انسانی مورد نیاز کارخانه تولید فوم پلی اتیلن با ظرفیت 2500 تن در سال :

• مدیر ارشد : 1 نفر
• مدیر واحدها : 1 نفر
• پرسنل تولیدی متخصص : 1 نفر
• پرسنل تولیدی (تکنسین) : 2 نفر
• کارگر ماهر : 3 نفر
• کارگر ساده : 12 نفر
• کارگر خدماتی : 3 نفر

---

✔️ زمین ، محوطه سازی و ساختمان سازی مورد نیاز کارخانه تولید فوم پلی اتیلن با ظرفیت 2500 تن در سال

---

✳️ زمین و محوطه سازی مورد نیاز کارخانه تولید فوم پلی اتیلن به قرار زیر می باشد :

• زمین : 2700 مترمربع
• زمین محوطه : 1000 مترمربع
• محوطه سازی، خیابان کشی، پارکینگ و فضای سبز : 1000 مترمربع
• دیوارکشی : 250 مترمربع

✳️ ساختمان سازی مورد نیاز کارخانه تولید فوم پلی اتیلن به قرار زیر می باشد :

• زمین سالن های تولید و انبار : 1550 مترمربع
• زمین ساختمان های اداری، خدماتی و عمومی : 150 مترمربع
• سوله خط تولید : 750 مترمربع
• انبارها : 800 مترمربع
• ساختمان های اداری ،خدماتی و عمومی : 150 مترمربع

---

✔️ مواد اولیه و فرایند تولید فوم پلی اتیلن با ظرفیت 2500 تن در سال

---

✳️ مواد اولیه مصرفی در تولید فوم پلی اتیلن با ظرفیت 2500 تن در سال :

• پلی اتیلن سبک :Kg 2400000  
• بوتان مایع : 75000 لیتر
• مواد افزودنی (تالک و رنگدانه) : Kg 25000

✳️ فرایند تولید فوم پلی اتیلن با ظرفیت 2500 تن در سال :

مهم ترین فرآیند تولید فوم های پلی اتیلن، فرآیند اکستروژن می باشد. اکستروژن محصولات فومی شکل روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند. اکسترودر یک وسیله مناسب برای تولید فوم است زیرا فرآیند در آن پیوسته بوده، دارای وزن کم و طولی می باشد.

فرآیندهای عمومی برای تولید فوم در جدول زیر مشاهده می شود. هر فرآیند اکستروژن، مزایا و معایبی دارد. درک درست از پلیمرها که شامل مواردی چون مفاهیم ذوب، جریان و فوم شدن می باشد، باعث تسهیل طراحی بهینه ماشین آلات و افزایش خواص محصولات نهایی می شود.

به بیان دیگر دانش کافی از اکسترودرها می تواند باعث حداقل شدن خطاها در انتخاب نوع و اندازه مناسب ماشین آلات در حین مطالعات مقدماتی شود. 

برای تولید محصولات فومی شکل هم از اکسترودرهای تک پیچه و هم دو پیچه استفاده می شود. علاوه بر استفاده از عوامل دمشی ممکن است از مواد دیگری هم برای تولید فوم استفاده شود مانند رنگ ها ، پایدارکننده ها، عوامل هسته زا یا اصلاح کننده ها ( برای کمک به ایجاد و رشد بهتر حباب ها).

اکسترودرهای تک پیچه عموماً بر اکسترودرهای دو پیچه به دو دلیل ارجحیت دارند: 

1. برای یک قطر مشخص پیچه، یک اکسترودر تک پیچه دارای نصف قیمت دو پیچه است.
2. فهم اکسترودرهای تک پیچه و نگهداری آنها نسبت به دو پیچه ها آسان تر است. با این وجود لزوماً از نظر عملیات و کار آسان تر نیستند.

اکسترودرهای دو پیچه ممکن است به دلایل اجرایی انتخاب شوند.

بعضی از توانایی های ویژه که توسط اکسترودرهای دو پیچه نسبت به اکسترودرهای تک پیچه نشان داده شده عبارتند از:  

خوراک بیشتر و پایدارتر

اختلاط پراکنشی بهتر برای عوامل هسته زا و سیستم های پلیمری سریع حتی برای ترکیب عوامل دمشی توانایی کنترل دما و سرمایش بهتر یکنواخت سازی بهتر دمای جرم با این وجود اکسترودرهای دو پیچه محدودیت هایی نیز دارند که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد: 

 گران بودن این اکسترودرها و شفت های موجود در آن در حالتی که متناسب با فرآیند پیچه ها جدا هستند ، با وجود پیشرفت های اخیر صنعت باعث محدود شدن گشتاور می شوند. 

خوراک ذرات جامدی که بزرگتر از عمق مانع باشند، ممکن نیست. 

با توجه به تمامی نکات ذکر شده امروزه در صنعت در تمام دنیا از جمله در ایران از اکسترودرهای تک پیچه برای تولید فوم پلی اتیلن استفاده می شود.

اکسترودرهای دو پیچه در تولید فوم های PVC سخت مورد استفاده قرار می گیرند. در ادامه فازهای مختلف فرآیند تولید فوم پلی اتیلن توسط اکسترودر تک پیچه توضیح داده می شود.  

---

✔️ بررسی فازهای فرایند تولید فوم پلی اتیلن !

---

تولید محصولات میانی فوم توسط اکستروژن نیاز به انتخاب دقیق مواد اولیه و هماهنگی مناسب مراحل مختلف در فرآیند دارد. برای تولید فوم پلی اتیلن با دانسیته کم ازعوامل دمشی مایع (فیزیکی) استفاده می شود.

✳️ مهم ترین فازها در فرایند تولید فوم پلی اتیلن عبارتند از : 

1. انتخاب مواد اولیه و دستور العمل تهیه
2. خوراک مواد اولیه به داخل دستگاه
3. اکستروژن
4. سردکردن و کالیبره کردن
5. جمع آوری
6. پیچیدن یا بریدن به ابعاد مشخص

1 - مواد اولیه فوم پلی اتیلن و دستورالعمل آن :

برای اکستروژن فوم پلی اتیلن از پلی اتیلن با دانسیته کمLDPE) ) با شاخص مذاب (MFI) 0.5 تا 2 گرم در ده دقیقه و دانسیته 971/0 تا 922/0 گرم بر سانتیمتر مکعب استفاده می شود.

یک دستورالعمل پایه برای تولید ورق های فوم پلی اتیلن با استفاده از فرآیند ورود مستقیم گاز به شکل زیر است:  

عوامل هسته زا بر ساختار فوم و دانسیته آن تأثیر گذاشته و اندازه سلول ها و تعداد آن ها را تعیین می کنند. از جمله این عوامل که در تولید فوم پلی اتیلن مورد استفاده قرار می گیرند می توان به تالک، سیلیکا و دی اکسید تیتانیوم اشاره کرد.

در تولید فوم پلی اتیلن از عوامل دمشی فیزیکی با دمای جوش کمتر از نقطه نرم شدن رزین PE با خواص زیر استفاده می شود: 

 حلالیت بالا در رزین بدون تغییر جدی ویسکوزیته یا دمای انتقال شیشه ای آن تبخیر سریع در حین انبساط برای رسیدن به غلظت کمتر گاز باقیمانده در دیواره سلول ها هیدروکربن های آلیفاتیک ، نیتروژن و دی اکسید کربن عوامل دمشی فیزیکی مناسب با خواص بالا بری تولید فوم می باشند.

از هیدروفلوئوروکلروکربن ها به دلیل آسیبی که به لایه اوزن می رسانند در تولید فوم پلی اتیلن استفاده نمی شود.  

2 - خوراک مواد اولیه :

در یک دستورالعل استاندارد اکستروژن فوم، درصد وزنی جزء پلیمری بیش از 90% می باشد. رزین پلی اتیلن به صورت گرانول است. اندازه گیری و پیش اختلاط اجزا جامد برای رسیدن به کیفیت یکنواخت فوم نیاز به دقت بالایی دارد.

بدین منظور از یک سیستم اندازه گیری مقدار خوراک حجمی یا وزنی برای تعیین مقدار درست اجزا استفاده می شود.  

زمانی که سیستم ورود گاز مستقیم باشد مقدار خوراک عامل دمشی بسیار مهم است. چون مقدار اضافه شده ویسکوزیته مذاب را تعیین می کند. برای ورود دقیق عامل دمشی به اکسترودر از پمپ های پیستونی چندسر با حرکات قابل تنظیم استفاده می شود.    

3 - اکستروژن :

شکل کلی فرآیندهای اکستروژن بدین صورت است که عوامل دمشی همیشه در داخل اکسترودر با مذاب پلیمر مخلوط می شوند. بنابراین مهم ترین مراحل فرآیند تولید فوم پلی اتیلن پیش اختلاط رزین و مواد افزودنی، تزریق عامل دمشی، شکل دهی فوم و انبساط نهایی می باشد.

مراحل فرآیندی که در داخل اکسترودر انجام می شوند عبارتند از : 

• ورود رزین پیش اختلاط شده با مواد افزودنی
• انتقال مواد به داخل دستگاه
• ذوب شدن و یکنواخت شدن مواد
• رسیدن به یکنواختی حرارتی مناسب قبل از تزریق عامل دمشی
• اختلاط یکنواخت عامل دمشی تحت فشار
• حمل پایدار مواد و سرد کردن مذاب
• اکستروژن مذاب در فشار بالاتر از فشار بخار عامل دمشی

شکل کلی اکسترودر تک پیچه و اجزای مختلف آن برای تولید ورق فوم پلی اتیلن در تصویر زیر مشاهده می شود. 

طول موثر پیچه در اکسترودرهای تک پیچه باید حداقل 22 برابر قطر آن باشد تا عملیات ورود خوراک ،ایجاد فشار، ذوب، یکنواخت سازی و اختلاط عامل دمشی را به طور مطلوب انجام دهد.  

برای تولید فوم پلی اتیلن، علاوه بر مواد خام از ضایعات فوم نیز در ترکیب با مواد خام استفاده می شود. ذرات خارجی موجود در این مخلوط ها می توانند باعث آلودگی مذاب شده و جریان ناصافی را در دای و شکاف آن ایجاد کنند.

برای جلوگیری از این کار، مذاب باید با عبور از یک توری مبدل صاف شود. این توری معمولاً بین اکسترودر و دای قرار می گیرد. مذاب با جریان و فشار یکنواخت از این توری عبور کرده و پس از آن وارد دای می شود. بخش شکل دهنده پروفیل دای باید طوری طراحی شود که مانع از انبساط مذاب قبل از خروج از دای شود.

با توجه به ظرفیت خروجی و ابعاد ورق مورد نیاز می توان از دای با قطرهای 57 تا 250 میلیمتر استفاده کرد.   

4 - فرآیند فوم شدن :

فرآیند فوم شدن از ویسکوزیته، الاستیسیته مذاب ،نفوذپذیری گاز در پلیمر، فشار بخار و حلالیت عامل دمشی تأثیر می پذیرد. علاوه بر این اگر نیاز به رشد یکنواخت سلول ها در خروجی دای باشد، عامل دمشی گازی می باید در مذاب پلیمر حل و یا به طور جزیی حل شود. در این فرآیند منشأ گاز مهم نیست.

گاز می تواند به طور مستقیم از داخل مخزن اکسترودر به مذاب وارد شود و یا توسط یک عامل دمشی شیمیایی که به صورت خشک با رزین مخلوط شده، ایجاد شود. به دلیل افت ناگهانی فشار در خروجی دای، مذاب توسط گازهای حل شده در آن به حالت فوق اشباع می رسد که این امر باعث جدایی گاز از مذاب  میشود.

بنابراین حباب های کوچک زیادی تشکیل می شوند. این حباب ها تا زمانی که بین فشار بخار، کشش سطحی ،ویسکوزیته مذاب و درجه اشباع شدن گازهای حل شده باقیمانده تعادل ایجاد شود، منبسط می شوند.

دمای مذاب در حین این فرآیند به دلیل انبساط گاز و انتقال حرارت با محیط کاهش می یابد. در اکستروژن فوم ها باید فشار روی مذاب داخل اکسترودر بالای فشار جزیی عامل دمشی نگه داشته شود.    

5 - سرد کردن و جمع آوری فوم :

پس از سرد کردن مذاب خارج شده از دای ( توسط سیستم خنک کننده آبی) جمع آوری فوم با سرعت ثابت متناسب با سرعت خروجی اکسترور انجام می شود.

برای اطمینان از جمع آوری فوم بدون لغزش ، نیروی فشار بین رول ها می باید به دقت تنظیم شود. رول (لوله)، تسمه و زنجیر از انواع مختلف وسایل جمع آوری فوم می باشند که بسته به شکل نهایی محصول انتخاب می شوند.

نوع زنجیری و تسم های بیشتر برای فوم های لوله ای و پروفیل و نوع رول بیشتر برای ورق ها استفاده می شوند.  

فرآیند اکستروژن فوم های ورقه ای شکل پلی اتیلن شامل یک سیستم پیچاندن هم می باشد. در اکسترودرهای تک پیچه سیستم پیچاندن دارای دو شفت بوده که از یک طرف با یاتاقان ثابت نگه داشته شده و قابلیت جابه جا شدن را دارند.

ورق فوم پلی اتیلن به دور این رول ها پیچیده شده و زمانی که رول به قطر مورد نظر رسید، برش داده می شوند.

با استفاده از یک پیچنده دو روله که از یک طرف ثابت هستند ،می توان فرآیند تغییر رول را تسهیل کرد. دو شفت پیچان بر روی یک صفحه چرخان قرار گرفته و به محض رسیدن رول هدف به قطر مورد نظر شفت خالی توسط صفحه چرخان به محل پیچیدن منتقل می شود. سپس ورق به صورت عرضی بریده می شود.

در هنگام افزایش قطر رول و کاهش سرعت شفت لازم است که کشش و سرعت پیچش ورق ثابت بماند. 

---

✔️ بررسی نقاط قوت و ضعف فرایند تولید فوم پلی اتیلن (فوم میله ای) !

---

✳️ مهمترین نقاط قوت و ضعف فرایند تولید فوم میله ای چیست؟

از مهم ترین نقاط قوت استفاده از اکسترودرهای تک پیچه بلند در تولید فوم پلی اتیلن نقاط نشتی کمتر و هزینه کمتر این تکنولوژی نسبت به سایر تکنولوژی ها می باشد. اما استفاده از اکسترودر تک پیچه معایبی هم دارد که از آن جمله می توان به محدوده باریک کنترل دمایی، نیاز به طراحی دقیق پیچ و بلند بودن پیچ اشاره کرد.  

مهم ترین اجزا یک فوم پلیمری، پلیمر و گاز است که از نظر طبیعت وخواص بسیار با یکدیگر متفاوت هستند. در فرآیند تولید فوم این دو ماده متفاوت با یکدیگر به صورت یکنواخت باقی مانده ، سپس به یک ساختار سلولی تجزیه شده و با گذشت زمانی مناسب پایدار می شوند.

شکی نیست که برای داشتن یک فرآیند تولید موفق باید مواد و مکانیزم مکمل یکدیگر باشند. تنها تعداد مشخصی از پلیمرها این سه قابلیت ( حل شدن در گاز، جدایی فازی و پایدار سازی) را دارا هستند.  

برای فوم هایی که به روش فیزیکی تهیه می شوند مانند فوم پلی اتیلن، حلالیت گاز در پلیمر تحت شرایط فرآیندی، مسئله مهمی است.

حلالیت معموًلاً توسط فشار اطراف تحمیل می شود. هرچه حلالیت عامل دمشی در پلیمر بیشتر باشد فشار مذاب کمتری لازم است، اما هر چه این حلالیت کمتر باشد انرژی بیشتری برای حل شدن عامل دمشی در مذاب پلیمر مورد نیاز خواهد بود.

این انرژی توسط دستگاه تأمین شده و مذاب تحت فشار بیشتری قرار می گیرد. فشار بیشتر باعث ایجاد گرمای برشی بیشتر شده که نتیجه آن مشکل تر شدن فرآیند خنک کردن تا دمای فوم شدن می باشد.  

علاوه بر این حداقل دانسیته ای که از یک عامل دمشی با حلالیت ضعیف بدست می آید از دانسیته فوم بدست آمده با عامل دمشی با حلالیت بالا بیشتر است.

در واقع برای پلیمرهای مذاب، حلالیت عامل دمشی شرایط ایجاد حباب و رشد آن ها را تعیین می کند. حتی پس از فوم شدن نیز خواص طولانی مدت فوم همچنان توسط حلالیت و نفوذ عوامل دمشی تأثیر می پذیرد. پارامترهای کلیدی برای یک فرآیند فوم شدن فیزیکی در جدول (20) ارائه شده است. 

از جمله عوامل دمشی معروف هیدروکربن های هالوژنه (CFC) هستند که انحلال پذیری بسیار خوبی در بعضی مذاب های ترموپلاستیک نشان داده اند، اما این مواد در محیط بسیار پایدار بوده و تجزیه نمی شوند که به همین علت مشکلات فراوانی را در ارتباط با تخریب لایه اوزن ایجاد می کنند.

استفاده از این مواد به عنوان عوامل دمشی از سال 1990 تحریم شده و تولیدکنندگان فوم مجبور به استفاده از سایر مواد شیمیایی شدند.

امروزه یک ماده دمشی نه تنها نیازهای فنی و اقتصادی، بلکه نیازهای زیست محیطی و ایمنی را نیز باید برآورده کند.  

به طور کلی یک عامل دمشی مناسب باید ارزان و قابل دسترس بوده و از نظر نگهداری، حمل و نقل و استفاده ایمنی کافی داشته باشد. یک عامل دمشی ایده آل غیر سمی و اشتعال ناپذیر است و پایداری شیمیایی و حرارتی خوبی دارد.

سایر ویژگی های آن همان طور که اشاره شد حلالیت خوب در پلیمر، فشار بخار کم در دمای اتاق، دمای جوش کم و ضریب نفوذ کمتر از هوا به داخل پلیمر می باشد. عوامل دمشی فیزیکی که امروزه در تولید فوم پلی اتیلن استفاده می شوند ، هیدروکربن های آلیفاتیک مانند بوتان نرمال هستند که هم از نظر اقتصادی ارزان بوده (با توجه به منابع غنی گاز در ایران) و هم مشکل زیست محیطی ندارند.

علاوه بر این پارامتر حلالیت این ماده به پلی اتیلن نزدیک بوده و در نتیجه در آن انحلال پذیر است. تنها مشکل این ماده اشتعال پذیری بالای آن است که در ترکیب با اکسیژن با وجود پیشگیری های ایمنی و تجهیزات پیچیده، مخلوط های انفجارپذیر می سازند.

به همین دلیل با افزایش قوانین و مقررات استفاده از هیدروکربن های اشتعال پذیر و فرار، امروزه تحقیقات فراوانی برای جایگزینی این گونه عوامل دمشی با گازهای خنثی موجود در اتمسفر مانند نیتروژن، آرگون، دی اکسید کربن و حتی آب در حال انجام است.  

گازهای خنثی کامًلاً ایمن بوده، اشتعال ناپذیر و غیر سمی نیز هستند. البته نا گفته نماند که استفاده از گازهای خنثی در اکستروژن فوم ها باعث باریک شدن پنجره فرآیندی نسبت به هیدروکربن ها می شود.

علاوه بر این ،گازهای خنثی حلالیت کمتری در پلیمر داشته و فشار بخار آنها نیز نسبت به هیدروکربن ها و CFC ها بیشتر است و در نتیجه بر راندمان تولید و کیفیت محصول اثر گذاشته و سیستم برای کار نیاز به فشار بیشتری خواهد داشت.

بنابراین به نظر می رسد که در حال حاضر بهترین مواد برای استفاده در فرآیند تولید فوم پلی اتیلن، هیدروکربن های آلیفاتیک مانند بوتان مایع و پروپان می باشند.

اما برای استفاده از هیدروکربن ها باید مسائل مختلفی جهت ایمنی رعایت شود که کمی هزینه بر است.  تنها مزیت CFC ها اشتعال ناپذیر بودن و ضریب ایمنی بالاتر آنهاست ولی از نظر قیمت، هزینه ای بالغ بر دو تا پنج برابر هزینه هیدروکربن ها خواند داشت.  

در مورد پلیمرهای مورد استفاده در صنعت فوم نیز باید اشاره کرد که این پلیمرها باید هم با عامل دمشی و هم بدون عامل دمشی قابل فرآیند بوده و استحکام کافی برای حفظ انبساط دینامیک جهت ساختن یک ساختار سلولی را داشته باشد، چون در هنگام رشد سلول ها مذاب پلیمری تغییر شکل های کششی بسیاری را متحمل می شود که رزین های پلیمری با خواص رئولوژیکی ناکافی تحمل این تغییر فرم ها را نخواهند داشت.

پلی اتیلن سبک (LDPE) مورد استفاده در تولید فوم پلی اتیلن خواص رئولوژیکی مناسب برای تولید فوم را داشته و نیاز به اصلاحات ندارد.

بنابراین می توان نتیجه گرفت که تکنولوژی تولید فوم پلی اتیلن که در آن از پلی اتیلن سبک به عنوان پلیمر و بوتان یا پروپان مایع به عنوان عامل دمشی استفاده می شود، نقاط ضعف خاصی نداشته و تنها مشکل آن رعایت مسائل ایمنی مربوط به اشتعال پذیری عامل دمشی می باشد.

از جمله نقاط قوت آن، استفاده نکردن از هیدروکربن های هالوژنه، ارزان بودن خط تولید نسبت به سایر فوم ها، طولی بودن و کم حجم بودن خط تولید می باشد. علاوه بر این هزینه تأمین مواد اولیه فوم پلی اتیلن نیز با توجه به تولید مواد اولیه در ایران و دسترسی آسان به آنها، نسبت به تولید سایر فوم های پلیمری کمتر می باشد.  

---

✔️ مروری بر تاریخچه تولید فوم های پلیمری و جایگاه فوم پلی اتیلن در بین فومهای پلیمری !

---

از آغاز قرن بیستم پلیمرهای مـصنوعی اهمیـت بـسیار زیـادی در صـنعت پیـدا کردنـد. بـا پیـشرفت تکنولوژی پلاستیک ها، افزودن یک عامل دمشی (blowing agent) به منظـور تولیـد محـصولات فـومی شکل رواج یافت. فرآیند تهیه فـوم در طـول جنـگ جهـانی دوم و پـس از آن در آمریکـای شـمالی و اروپـا گسترش پیدا کرد. در دهه 1960 ژاپن نیز به لیست کشورهای تولیدکننـده فـوم پیوسـت.

از اوایل قرن بیستم انواع مختلفی از فوم های جامد برای استفاده به بازار عرضه شـد. فـوم هـای بـا دانسیته کم به عنوان بهترین عایق های حرارتی و وسایل شـناوری مـورد اسـتفاده قـرار گرفـتند. وزن کـم و قابلیت فشرده شدن در فومها باعث شد تا این مواد مورد توجه صـنایع بـسته بنـدی و سـاختمان نیـز قـرار بگیرند.

ساختار فوم هایی که  امروزه استفاده می شوند، بی نظم بـوده و دارای حبـاب هـای بـا انـدازه هـای مختلف می باشد. مهمترین گروه از مواد مهندسی متخلخل (روزنه دار) با وزن کم، فوم های جامـد هـستند. این فوم ها را بر حسب ساختار خلل و فرج آن ها می توان به دو دسته تقسیم نمود.

به اولین دسته ، فومهای با منافذ باز گفته می شود. در این فوم ها روزنه های موجود در ساختار فوم به یکدیگر متصل بـوده و شـبکه های به هم پیوسته را تشکیل می دهند.

دسته دوم فوم ها، روزنه های متصل به هم نداشـته و بـه آنهـا فـوم های با منافذ بسته میگویند. معمولاً فوم های با منافذ بسته به دلیل ساختارشان از استحکام  فشاری بهتری برخوردار هستند.

فوم های با منافذ بسته نسبت به فوم های با منافذ باز دارای پایداری ابعادی بیشتر، درصد جذب آب کمتر و استحکام بیشتری می باشند.

✳️ در لیست زیـر تاریخچـه مختـصری از پیـشرفت فـوم هـای پلیمری و مخترعان آنها مشاهده می شود:

• فـوم پلی استایرن (اختراع شده در سال 1931 توسط Munters&Tandberg)
• فـوم پلی یورتان (اختراع شده در سال 1937 توسط Baper)
• فـوم پلی اتیلن (اختراع شده در سال 1941 توسط Johnson)
• فـوم پلی ایزوسیانورات (اختراع شده در سال 1966 توسط Ashida & Yagi)
• فـوم ABS (اختراع شده در سال 1967 توسط Woollard)
• فـوم PVC (اختراع شده در سال 1967 توسط Assigned to ICI)
• فـوم X-PE (اختراع شده در سال 1968 توسط Assaka et al)
• فـوم پلی اتیلن ترفتالات (اختراع شده در سال 1971 توسط Dijkstra et al)
• فـوم پلی پروپیلن (اختراع شده در سال 1972 توسط Parrish)

فومهای پلیمری فاز جامد از پلیمر ساخته شده اند که البته هر پلیمری نمی تواند کاندیدای مناسبی برای فوم شدن باشد. از جمله فوم های پلیمری می توان به فوم پلی یورتان، فوم پلی استایرن ، فوم فنولیک، فوم اوره فرمالدئید، فوم پلی وینیل کلراید،  فوم اپوکسی، فوم پلی اتیلن و فوم پلـی پـروپیلن اشـاره کرد .

وجود ساختار اسفنجی در پلیمرها آنها را برای کاربردهای عایق کاری بسیار مناسب کرده است. زمـانی که یک دیواره سلولی الاستیسیتی کافی داشته باشد می تواند در صنایع ورزشی و مبلمان سازی نیـز مـورد استفاده قرار بگیرد.

فوم ها از جهات گوناگون قابل تقسیم بندی هستند. محصولات فوم را می توان از نظر ابعاد، دانـسیته، اندازه سلول، دانسیته سلول، مورفولوژی و خواص تقسیم بندی نمود.

از نظر تکنولوژی اساساً فـوم هـا بـه دو دسته فیزیکی و شیمیایی طبقه بندی می شوند. از نظر نوع ماده پلیمری به کار رفته نیز فوم ها به دو دسته ترموپلاستیک ها و ترموست ها قابل تقسیم هستند.

---

✔️ بررسی روش های تولید فوم های پلیمری !

---

✳️ روش تهیه فوم آسان است :

ایجاد حباب ها و پایدار کردن آنها در یک ماتریس پلیمری.

عموماً ایجاد حباب، نتیجه یک پدیده ناپایدار یا یک راه برای پراکندگی آشفتگی برای باقی نگه داشتن حالت پایدار است.

زمانی که سیستم به یک حالت ناپایدار اسفنجی می رسد، یک مکانیزم پایدارسازی در همان زمان برای انتقال حالت ناپایدار به یک محصول فوم پایدار صورت می گیرد. اصول بنیادی فرآیندهای تولید فوم به هم شبیه بوده اما روش های متنوعی برای ساخت فوم های پلیمری وجود دارد.

دو روش مهم در صنعت تولید فوم وجود دارد :

1- فوم کردن فیزیکی

2- فوم کردن شیمیایی.

اولی شامل تغییرات فیزیکی در حالت های پلیمری بوده و دومی منحصراً به واکنش های شیمیایی وابسته است.  در روش اول ماده ای در داخل پلیمر با اختلاط درون یک محفظه، به منظور تبخیر گاز هنگام کاهش فشار، دمیده می شود و در روش دوم واکنش دهنده ها برای ایجاد گاز در یک محیط متراکم با پلیمر مخلوط می شوند.

در هر دو روش سه مرحله پرسازی گاز، انبساط گاز و پایدارسازی فوم وجود دارد. تکنولوژی های مختلفی در تولید فوم ها در 50 سال اخیر به کار گرفته شده اند.

مهم ترین تکنولوژی های فرآیندی در تولید فوم های پلیمری اکستروژن و قالبگیری تزریقی بوده که دلیل آن هم توانایی این دستگاه ها در انتقال انرژی برای تغییر حالت پلیمرهای توموپلاستیک در پذیرش عوامل دمشی است تا یک محلول مذاب برای ایجاد حباب در زمانی که کاهش فشار رخ می دهد ،تشکیل شود.

✳️ لیست زیر تکنولوژی های مرسوم در تولید فوم های مختلف پلیمری و کاربرد این فوم ها را نشان می دهد:

• تکنولوژی فوم کردن شیمیایی (reactive) که برای پلیمرهای PU و فنولیک ها استفاده میشود. (کاربرد : ساختمان، اتومبیل، ورزشی، اسباب بازی، مبلمان ، بسته بندی)
• تکنولوژی اکستروژن که برای پلیمرهای PS, PVC, PE, PP, PET استفاده میشود. (کاربرد : ورزشی، ترموفورمینگ)
• تکنولوژی قالبگیری تزریقی که برای پلیمرهای PS, PE, PP استفاده میشود. (کاربرد : اتومبیل)
• تکنولوژی قالبگیری فشاری که برای پلیمرهای PS, X-PE, PP استفاده میشود. (کاربرد : غذایی، بسته بندی، ترموفرمینگ)
• تکنولوژی X-PE که جهت تولید فوم پلی اتیلن استفاده میشود. (کاربرد : ورزشی، ترموفورمینگ)

بسته به نوع پلیمر و استفاده نهایی آن، فوم هـای ترموپلاسـتیک بـا دانـسیته هـای بـین 3% تـا 50% دانسیته پلیمر اصلی تولید می شوند. برای تولید فوم های با دانسیته بالا از عوامل دمشی شیمیایی اسـتفاده می شود. این عوامل با تجزیه شدن، تولید گاز می کنند که در مذاب حل می شود.

برای تولید فوم هـای بـا دانسیته کم از عوامل دمشی مایع یا گازی استفاده می شود. این مواد در فشار و دمای بالا در مذاب حل شده و باعث کاهش زیاد ویسکوزیته مذاب می شوند.

عوامل دمشی فیزیکی متداول عبارتند از :

هیدروکلرو فلوئورو کربن ها (HCFC) ، هیدروکربن های پروپان، بوتان و پنتان، آرگون و دی اکـسید کـربن.

بـرای ایجـاد یـک ساختار ریز سلولی عوامل هسته گذار مانند کربنات کلسیم یا تالک بـا غلظـت هـای 1 تـا 2% هـم اسـتفاده میشوند.

✍️ جهت تهیه مطالعات بازار و طرح توجیهی تولید فوم پلی اتیلن ، با اطلاعات کاملا به روز با فرمت Word و PDF و با گزارش گیری نرم افزار کامفار ، جهت اخذ جواز تاسیس یا وام و تسهیلات بانکی ،با ما تماس بگیرید .

---

📚 دانلود فایل های طرح توجیهی تیپ کارخانه تولید فوم پلی اتیلن

---

👈 توجه : کلیه ی طرح های تیپ یا آماده ، صرفا کاربرد مطالعاتی و تحقیقاتی داشته و جهت اخذ مجوز و یا تسهیلات و وام بانکی مناسب نمیباشند . جهت تهیه طرح توجیهی با کاربرد اجرایی و بانکی با ما تماس بگیرید.