نایلون‌های مورد استفاده در تولید گلخانه، عمدتا از پلی اتیلن تولید می‌شوند و با توجه به شرایط جغرافیایی و آب و هوایی، افزودنی های خاصی به آنها اضافه می‌شود که هرکدام کاربرد خاصی دارند برای مثال در مکان هایی که رطوبت و شبنم وجود دارد معمولا داخل و اطراف گلخانه را بخار فرار می‌گیرد در این حالت افزودنی وجود دارد با اضافه کردن به این محصولات، نایلون ضدبخار گلخانه‌ای را به وجود می آورد که برای تقویت ساختار این نایلون‌ها نیاز به افزودنی برخی مستربچ‌ها به پلاستیک های عریض کشاورزی و گلخانه‌ای وجود دارد. در این مقاله به معرفی نایلون گلخانه آنتی فاگ یا ضدمه می‌پردازیم که با افزودنی آنتی فاگ تقویت شده است. در ادامه با ما همراه باشید.
گلخانه‌ها یکی از محیط‌های هستند که با فراهم آوردن مجموعه‌ای از شرایط، محل مناسبی برای کاشت محصولات کشاورزی به شمار می‌روند. در همین راستا بسیاری از کشورهای مختلف دنیا از این ظرفیت برای افزایش تولیدات کشاورزی خود نهایت استفاده را می‌برند. در پوشش گلخانه می‌توان از نایلون یا شیشه استفاده کرد. نایلون گزینه اصلی مورد انتخاب برای پوشش گلخانه‌ها هستند. توجه داشته باشید که نایلون گلخانه هزینه به مراتب کمتری نسبت به شیشه دارد و همچنین در کم‌ترین زمان ممکن گلخانه قابل برپایی است.
نقش افزودنی آنتی فاگ در نایلون گلخانه چیست؟
همان‌طور که اشاره شد، نایلون آنتی فاگ با افزودن مستربچ آنتی فاگ به پلیمر پایه، تولید نایلون به دست می‌آید. اما دلیل این کار چیست؟ در محیط گلخانه همواره تفاوت دمای نسبتا زیادی بین داخل و خارج از گلخانه وجود دارد. این مسئله در فصل سرد سال به طور محسوسی تشدید می‌شود. در این گونه مواقع اختلاف دمای زیاد اصطلاحا منجر به عرق کردن نایلون و تشکیل قطرات شبنم روی آن می‌شود.
آن چیزی که باعث گسترش قطرات شبنم روی سطح نایلون می‌شود، تفاوت کشش سطحی آب بر پلیمر ناقطبی نایلون است. در گذر زمان این قطرات شبنم افزایش پیدا می‌کنند و پس از مدتی تمام سطح نایلون را تحت پوشش خود در می‌آورند. و موجب آفت زدگی در سطح نایلون می‌شود. چون همراه باقطره‌های شبنم آفت‌ها هم به پایین می‌آیند و جمع شدن آفات و حشرات برای گلخانه و گیاهان داخل آن، بسیار مضر است.
نایلون گلخانه ضد مه برای حل این مشکل مورد استفاده قرار می‌گیرد. با افزودنی مستربچ ضد شبنم به مواد اولیه تولید نایلون؛ نایلون ضدمه یا ضدبخار پدید می‌آید و مشکل تشکیل قطرات شبنم روی نایلون برای همیشه برطرف می‌شود. نایلون گلخانه آنتی فاگ را می‌توان یکی از انواع پوشش گلخانه شناخت، درواقع پوششی از جنس فیلم های پلی اتیلنی که با اضافه کردن افزودنی آنتی فاگ به نایلون گلخانه، این مزایا را برای این پوشش به وجود می‌آورد. این نوع از نایلون گلخانه‌ای را می‌توان در شرایط مکانی که رطوبت و شبنم زیاد است؛ از این قابلیت، برای پوشش گلخانه خود استفاده کرد.
نایلون آنتی فاگ چگونه مانع از تشکیل قطرات شبنم روی نایلون می‌شود؟
افزودنی های ضد مه که برای تولید نایلون مورد استفاده قرار می‌گیرند، متنوع هستند. انتخاب این افزودنی ها وابسته به نوع پلیمر پایه است. باید توجه داشت که در انتخاب افزودنی آنتی فاگ باید به گونه‌ای عمل کنیم که مستربچ کاملا با پلیمر پایه ناسازگار باشد. شاید بپرسید دلیل این مسئله چیست؟ در پاسخ باید اشاره کنیم که اگر مستربچ و پلیمر پایه سازگار باشند، مستربچ به خوبی در تمام بخش‌های پلیمر توزیع می‌شود.
این چیزی است که در خصوص نایلون گلخانه آنتی فاگ به هیچ عنوان مطلوب ما نیست. برای تولید نایلون آنتی فاگ نیاز است تا مستربچ داخل تمام بخش‌های پلیمر توزیع نشود و به سمت لایه بالایی پلیمر منتقل شود. نایلون‌های گلخانه آنتی فاگ به تنهایی تاثیر زیادی در وزن نایلون گلخانه ندارند اما با اضافه کردن برخی دیگر از افزودنی ها می‌تواند تاثیری در وزن آن داشته باشد. در هنگام برخورد قطرات آب با نایلون گلخانه آنتی فاگ، مستربچ آنتی فاگ موجب تغییر زاویه تماس می‌شود و در نتیجه چسبندگی قطرات شبنم را به حداقل ممکن می‌رساند. در نتیجه قطرات آب حرکت کرده و روی نایلون باقی نمی‌مانند. نکاتی که باید هنگام انتخاب نوع و میزان آنتی فاگ در نظر گرفته شود:
- پایه پلیمر
- ضخامت فیلم
- شرایط فرایندی
- پارامترهای مؤثر بر تأثیر نایلون ضد مه
- شرایط داخلی و بیرونی گلخانه
- شیب حداقل ۲۲ درجه برای سقف گلخانه مطلوب است
- اتصال صحیح فیلم به گلخانه برای جلوگیری از چین و چروک و موج در سطح فیلم
- نوع برنامه جریان هوا به گلخانه
- محاسبه داشتن تجهیزات گرمایشی و مقدار استفاده از آنها
- ارتفاع گلخانه
- آبیاری بیش از حد
- زهکشی مناسب در گلخانه
با رشد روز افزون جمعیت، گلخانه ها نقش اساسی در تولید محصولات کشاورزی مورد نظر مردم ایفا می کنند. نایلون گلخانه آنتی فاگ، تحولی گسترده در صنعت کشاورزی ایجاد کرده است که با جلوگیری از ایجاد مه در گلخانه، از رشد نامتعادل محصولات گلخانه‌ای جلوگیری می‌کند. این موضوع، تا حد زیادی نسبت به خرید خود نایلون از اهمیت بالاتری برخورد دار است.
آنتی فاگ، آنتی فوگ، ضد مه، همگی ترجمه یا تلفظ عامیانه واژه انگلیسی Anti-Fog هستند. افزودنی آنتی فاگ به دلیل سهولت مصرف، به صورت مستربچ به ترکیب مورد نظر برای تولید نایلون گلخانه اضافه می شود. اما دلیل استفاده از این افزودنی چیست و نحوه استفاده از آن به چه صورت است؟ در ادامه به بررسی این موضوع خواهد پرداخت.
دهه های متوالی است که نایلون گلخانه ای پلی اتیلنی به دلایلی چون انعطاف پذیری، چقرمگی، سبکی، شفافیت، هزینه تولید و خرید کم و … کاربرد گسترده ای در ساخت گلخانه ها پیدا کرده است. این پوشش پلاستیکی بایستی مجموعه ای از الزامات فنی مانند خواص مکانیکی، فیزیکی و نوری، پایداری و … را در این کاربری برآورده کند. نایلون گلخانه ای بر اساس شرایط اقلیمی منطقه احداث گلخانه، بایستی خواص منحصر به فرد ویژه ای نیز برای استفاده در آن منطقه داشته باشد. از جمله این ویژگی های خاص، قرار گرفتن نایلون گلخانه در معرض نوسانات دمایی است. به دلیل رطوبت بالا درون محیط گلخانه (به دلیل ایجاد محیط کشت مطلوب برای گیاهان)، در اثر نوسانات دمایی محیط گلخانه به اصطلاح دچار مه گرفتگی (Fogging) می شود. نتیجه این مه گرفتگی ایجاد قطرات آب بر روی سطح داخلی فیلم گلخانه است. باتوجه به طبیعت غیر قطبی پلیمرهای مورد استفاده در تولید فیلم های گلخانه ای، این قطرات ایجاد شده بر روی سطح فیلم باقی می مانند. تجمع قطرات آب منجر به ایجاد تداخل در عبور نور و در نتیجه تداخل در رشد گیاه تحت کشت، و از طرفی با افزایش وزن قطرات و سقوط آن ها بر روی گیاهان باعث ایجاد آفت و بیماری در گیاه می شوند.
دلیل تجمع قطرات آب بر روی سطح داخلی نایلون گلخانه، اختلاف کشش سطحی فیلم پلی اتیلنی و قطره آب است. به منظور افزایش کشش سطحی فیلم گلخانه ای و نزدیک شدن این پارامتر به کشش سطحی آب، افزودنی آنتی فاگ در حین تولید فیلم به فرمولاسیون تولید اضافه می شود. به کمک این افزودنی ها قطرات آب ایجاد شده بر روی سطح داخلی فیلم به یک لایه پیوسته تبدیل می شوند و با قرار دادن کانال های تخلیه آب در کناره فیلم، به اطراف گلخانه هدایت می شوند. با این کار هیچ تداخلی در عبور نور ایجاد نشده و همچنین از ریزش قطرات نیز جلوگیری می شود. این افزودنی ها طبیعت غیر قطبی دارند و با قرار گیری در ساختار نایلون گلخانه به دلیل عدم تطابق شیمایی با پلیمرهای مورد استفاده در تولید، به سطح فیلم مهاجرت می کنند و منجر به افزایش کشش سطحی فیلم و پخش شدن قطره آب می شوند. به دلیل مهاجرت این افزودنی و از طرفی تمایل این افزودنی به انحلال در آب، با گذشت زمان غلظت آن در ساختار نایلون گلخانه کم شده و عملکرد آنتی فاگ تضعیف می شود. به همین دلیل بایستی درصد استفاده بهینه ای از این افزودنی در ساختار فیلم قرار گیرد.
مه گرفتگی یا fogging
اصطلاح مه گرفتگی به کندانسه شدن بخار آب روی سطح یک فیلم پلاستیکی به شکل قطرات ریز جدا از هم اطلاق می شود. مه گرفتگی زمانی اتفاق می افتد که در یک فضای بسته هوایی که حاوی بخار آب است به زیر نقطه شبنم برسد. که این پدیده به دو عامل درصد رطوبت و دمای فیلم پلیمری ارتباط می یابد. این پدیده عموما در بسته بندی های شفاف مواد غذایی و فیلم های گلخانه ای معمول است.
برای درک بهتر نمودار زیر را در نظر بگیرید. در این نمودار RH رطوبت نسبی هوا است. این نمودار میزان آب موجود در هوا در RH های متفاوت را نشان می دهد. به طور مثال اگر رطوبت نسبی 70 درصد باشد و دما 35 درجه باشد در هر یک کیلو گرم هوا 26 گرم آب وجود دارد و ما در نقطه A هستیم. با کاهش دما ما به سمت نقطه B حرکت می کنیم و در دمای 29 درجه به نقطه شبنم یعنی رطوبت نسبی 100 درصد می رسیم که در این نقطه هوا اشباع از رطوبت شده و پدیده شبنم اتفاق می افتد.
بسته بندی های شفاف غذایی
هنگامی که محصولی نظیر گوشت یا میوه بسته بندی می شود هوای داخل بسته محتوی درصدی از رطوبت است. زمانی که این بسته بندی مثلا وارد یخچال 4 درجه می شود هوای داخل بسته دیگر توانایی حمل آب مورد نظر را نداشته و شبنم در سطح داخلی ایجاد می شود. از دیدگاه صنعت این موضوع قابل قبول نیست زیرا شبنم ایجاد شده مانع از دیده شدن درست کالا توسط مشتری می شود. کیفیت ظاهری کالا افت می کند و جذابیت آن برای مشتری کاهش می یابد و احتمال فروخته شدن کم می شود.
فیلم های کشاورزی
فیلم های گلخانه ای معمولا از پلاستیک های ترموپلاستی نظیر PVC، LDPE و EVA ساخته می شوند. انواع مختلفی از فیلم ها را داریم. اما آنچه در این مبحث اهمیت می یابد فیلم هایی هستند که به صورت پوشش محافظت بالای سر محصول قرار گرفته آن را از باد و سرما حفظ می کنند. با همان منطق قبلی احتمال ایجاد قطرات آب روی سطح داخلی فیلم گلخانه ای وجود دارد و این پدیده به علت اینکه عبور نور را کاهش می دهد نامطلوب است. طبق شکل زمانی که زاویه تماس قطره ایجاد شده بزرگتر باشد بازتاب داخلی که در قطرات اتفاق می افتد باعث بازتاب درصد بیشتری از نور می شود و شفافیت نوری فیلم به شدت کاهش می یابد.
که این اتفاق به نوبه خود رشد گیاه را کند کرده، فرایند برداشت را طولانی نموده و بازده کلی را کاهش می دهد. طبق تحقیقات تقریبا تا زاویه 40 درجه میزان بازتاب نور از سطح خارجی فیلم تغییر چندانی نمی یابد اما از زاویه 40 درجه به بالاتر میزان بازتاب نور به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافته و عبور پذیری نوری فیلم کم می شود و بدترین حالت در 90 درجه اتفاق می افتد. بنابراین به صورت منطقی زوایای تماس زیر 40 درجه برای ما مطلوب تر خواهدبود.
دیگر آسیب هایی که قطرات شبنم می توانند ایجاد کنند می تواند ناشی از اثر لنز باشد (زمانی که قطرات به صورت عدسی عمل کرده و با متمرکز کردن نور خورشید باعث ایجاد سوختگی در سطح گیاه شوند). همچنین ریزش نامطلوب و دائمی قطرات آب ممکن است اتفاق بیفتد.
برای جلوگیری از این پدیده از ادتیوهای آنتی فاگ(ضد شبنم مه) در پلاستیک ها استفاده می شود. این افزودنی ها جلوی کندانسه شدن آب را نمی گیرند اما با مهاجرت به سطح فیلم و ایجاد خاصیت آب دوستی در سطح زمانی که آب روی سطح کندانسه می شوند به پخش شدن آن روی سطح کمک کرده و باعث می شوند که به جای قطرات جدای آب فیلم نازکی داشته باشیم که به جای جدا شدن قطره قطره از سطح به شکل باریکه آب جریان می یابد. همچنین تحقیقات نشان داده که فیلم های حاوی افزودنی ضد مه در پروسه تهویه گلخانه سریع تر خشک می شوند و این پروسه را از نظر زمانی بهبود می دهند.
اصول عملکرد ضد مه
زاویه تماس یک مایع روی یک سطح جامد به کشش سطحی جامد و مایع ارتباط می یابد. برای پلیمرهایی نظیر پلی الفین ها کشش سطحی پایین می باشد و سطح آب گریز است (پلی اتیلن 31 و پلی پروپیلن 28 dyne/cm) زمانی که مایعاتی مانند آب، که کشش سطحی بالایی دارند، در تماس با سطح این پلیمرها قرار می گیرند از آنجایی که علاقه زیادی به این سطوح غیر آبدوست ندارند به صورت قطراتی با زاویه تماس بالا روی سطح پلیمر می نشینند و اصطلاحا سطح را تر نمی کنند.
در این شکل S سطح جامد یا پلیمر را نشان می دهد، G هوای اطراف و L مایع که در اینجا آب است را نشان می دهد. γ کشش بین سطحی می باشد. از رابطه نشان داده شده در شکل زاویه بدست می آید. ادتیو بر روی قطبیت پلیمر و در نتیجه کشش بین سطحی پلیمر و آب و پلیمر و هوا تحت تاثیر گذاشته و زاویه را کاهش می دهد. در نهایت آب به خوبی جریان یافته و در مسیر های ناودانی شکل تعبیه شده جمع می شود که این در کاربرد های کشاورزی بسیار مهم می باشد. با این تفاسیر مواد قطبی کننده سطح معمولا از داخل فیلم به سطح پلیمر مهاجرت نموده و در طی زمان از سطح شسته می شوند. بنابراین انتخاب نوع مواد، سرعت مهاجرت آن ها به سطح بسیار مهم است زیرا سرعت زیاد عمر کاربردی محصول را کم می کند و مهاجرت کم غلظت کافی از ماده موثره در سطح را نمی تواند ایجاد کند.
دیگر مواردی که کاربرد بسته بندی و کشاورزی را از هم متمایز می نماید:
در کاربرد کشاورزی اختلاف دمای داخل و بیرون به مراتب بیشتر از بسته بندی است همچنین نوسانات دمایی بسیار بیشتر است و همیشه این اختلاف دما وجود دارد. همچنین انتظار داریم که فیلم عملکرد ضد مه را برای مدت زمان بیشتری نشان دهد(در کشاورزی چندماه تا چند سال اما در بسته بندی چند روز تا چند هفته).
به خاطر همین تغییرات دمایی معمولا میزان آبی که روی فیلم گلخانه ای کندانسه می شود بسیار بیشتر از بسته بندی می باشد و این شسته شدن افزودنی از سطح را تشدید می کند. به طور کلی این موارد را باید در انتخاب افزودنی مورد نظر لحاظ نماییم.
- استانداردهای تماس با مواد غذایی
- پایداری دمایی و پایداری در پروسه پلیمر مورد نظر
- افزودنی هایی که وزن ملکولی پایینی داشته و بخار در حین پروسه کردن فیلم پلیمر ایجاد می کنند نامطلوب هستند.
- تاثیر افزودنی بر شفافیت فیلم
- پتانسیل ایجاد زردشوندگی در فیلم
- پتانسیل مهاجرت بالا که در پروسه چاپ و سیلینگ حرارتی می تواند مشکل ایجاد کند.
- میزان ناسازگاری مهندسی شده با پلیمر مورد نظر
- پتانسیل ایجاد مشکلات مربوط به بو
- پتانسیل سمی بودن برای گیاهان
- انواع افزودنی های آنتی فاگ
به طور کلی می توانیم دو دسته:
- خارجی
- داخلی
انواع خارجی آنهایی هستند که با اسپری یا غوطه وری اعمال می شوند. مزیت آنها عملکرد در دز های پایین و عیب آنها شسته شدن سریع از روی سیستم می باشد. کاربرد این دسته در صنعت بسیار محدود است.
افزودنی های داخلی تاثیر طولانی مدت تری داشته و معمول ترمی باشند. افزودنی در حضور آب به سطح مهاجرت می کند و با شسته شدن از سطح دوباره از داخل فیلم به سطح مهاجرت می نماید تا جایی که در فیلم افزودنی باقی نماند.
آنتی فاگ های صنعتی
این مواد معمولا سطح فعال های غیر یونی از خانواده:
- گلیسیرول استرها
- پلی گلیسیرول استرها
- سوربیتان استرها و ترکیبات اتوکسیلاتی آنها
- نونیل فنول اتوکسیلات ها (استاندارد FDA آمریکا را دارند اما در بسیاری کشورهای اروپایی استاندارد ندارند).
- الکل اتوکسیلات ها
افزودن آنتی فاگ به پلیمر
آنتی فاگ را می توان مستقیم یا به صورت مستربچ به پلیمر اضافه نمود. به خاطر مایع بودن یا داشتن دمای ذوب پایین معمولا مصرف کننده ها مستربچ را ترجیح می دهند. مستربچ ها می توانند تا 50 درصد از این افزودنی را شامل شوند. مقدار مصرف آنتی فاگ به:
- نوع پلیمر
- عمر عملکردی محصول
- ضخامت فیلم
و مقدار کل افزودنی های سیستم بستگی دارد. درصد های معمول بین 1 تا 3 درصد است.
