نظرة عامة فنية على EVOH (بوليمر كحول فينيل الإيثيلين)

1. نظرة عامة أساسية

EVOH (بوليمر كحول فينيل الإيثيلين) هو بوليمر بلوري يتكون من بلمرة مشتركة للإيثيلين وكحول الفينيل. ومن المسلم به كواحد من الراتنجات الثلاثة الرئيسية عالية الحاجز في العالم (إلى جانب PVDC والبولي أميد). يتم إنتاجه من خلال التصبن أو التصبن الجزئي لكوبوليمر أسيتات فينيل الإيثيلين (EVA) ويمكن اعتباره شكلاً معدلاً من كحول البولي فينيل. يتراوح محتوى الإيثيلين عادة من 20% إلى 45% محتوى مولي، مع محتوى كحول الفينيل بين 60% و80%.

الخصائص الجزيئية الرئيسية

تحتوي السلاسل الجزيئية EVOH على مجموعات الهيدروكسيل (-OH) التي تشكل بنية كثيفة من خلال الروابط الهيدروجينية.

● يتراوح محتوى الإيثيلين عادة من 20% إلى 45% مول%.

● مع زيادة محتوى الإيثيلين، ينخفض أداء حاجز الغاز، ولكن تتحسن مقاومة الرطوبة وقابلية المعالجة.

2. الخصائص والمزايا التقنية الرئيسية

فئة العقار	الوصف الفني	مزايا محددة
حاجز غاز ممتاز	حاجز الغاز أكبر بـ 10 أضعاف من حاجز PVDC، وأعلى بـ 100 مرة تقريبًا من PA، وأعلى بـ 10,000 مرة تقريبًا من PP/PE	يمنع بشكل فعال دخول الأكسجين، ويحافظ على نكهة الطعام وجودته؛ يحتفظ بشكل فعال بثاني أكسيد الكربون أو النيتروجين في العبوات التي يتم مسحها بالغاز
مقاومة الزيت/المذيبات	مقاومة عالية للغاية لمعظم المذيبات والزيوت العضوية	زيادة الوزن صفر بعد غمر لمدة عام في الهكسان الحلقي والزيلين والإيثر البترولي والبنزين والأسيتون عند درجة حرارة 68 درجة فهرنهايت
الخواص الميكانيكية	قوة ميكانيكية عالية ومرونة وصلابة السطح	قوة الشد النموذجية عند الاستراحة: تقريبًا. 44-49 ميجا باسكال
الخصائص البصرية	لمعان عالي، ضباب منخفض، شفافية عالية	تتميز الأفلام بوضوح بصري ممتاز
الاستقرار الحراري	أعلى استقرار حراري بين جميع الراتنجات التجارية ذات الحاجز العالي	معالجة النفايات قابلة لإعادة التدوير؛ يمكن أن تحتوي إعادة الطحن على > 20% من EVOH
الصداقة البيئية	لا الملدنات. الاحتراق لا ينتج الديوكسينات	يتوافق مع معايير الاتصال الغذائي لدى إدارة الغذاء والدواء والاتحاد الأوروبي؛ آمن للاتصال المباشر بالأغذية/الأدوية

3. نطاقات الملكية النموذجية

الملكية	نطاق القيمة النموذجية	ملاحظات
الكثافة	1.13 – 1.21 جم/سم3	عادة 1.15-1.19 جم/سم3
مؤشر الذوبان	0.7 – 20 جم/10 دقائق	عند 190 درجة مئوية/2.16 كجم
محتوى الإيثيلين	20 – 45 مول%	النطاق المشترك: 38-44%؛ 32% نقطة توازن نموذجية
نقطة الانصهار	158 - 190 درجة مئوية	عادة 160-168 درجة مئوية
قوة الشد	44 - 49 ميجا باسكال	درجة الفيلم
استطالة عند الاستراحة	320 – 340%	درجة الفيلم
معدل نقل الأكسجين	0.6 سم³/(م²·24ساعة·0.1MPa)	تقاس في هياكل متعددة الطبقات
معدل انتقال بخار الماء	2.0 جم/(م²·24 ساعة)	تقاس في هياكل متعددة الطبقات

4. إرشادات المعالجة

4.1 طرق المعالجة الأساسية

هناك ثلاث طرق أساسية لدمج EVOH كطبقة حاجزة في الهياكل متعددة الطبقات:

البثق المشترك: الجمع بين EVOH مع البولي أوليفينات أو البولي أميد لتشكيل هياكل متعددة الطبقات

تصفيح الفيلم: تصفيح فيلم EVOH على ركائز أخرى أو طلاء بمواد أخرى

الطلاء المباشر: استخدام راتينج EVOH كطلاء لمختلف الركائز أو الحاويات أحادية الطبقة

4.2 اعتبارات تصميم براغي البثق الخاصة بـ EVOH

EVOH عبارة عن لدن بالحرارة شبه بلورية ذو لزوجة عالية الذوبان ونطاق انصهار ضيق. مطلوب اهتمام خاص أثناء المعالجة:

معلمة التصميم	النطاق الموصى به	ملاحظات
قطر المسمار	القطر الأصغر المفضل للإخراج المحدد	يقلل من وقت التعرض للحرارة، ويزيد من معدل تدفق المواد، ويعزز التنظيف الذاتي
نسبة L/D	24-30:1، عادة 24-26:1	فالقصر القصير جدًا يؤدي إلى مخاطر التلدين الضعيف وانحباس الهواء
نسبة الضغط	3-4:1، عادة 3:1
طول قسم التغذية	8-9 د	اضبط على أساس محتوى الإيثيلين
طول قسم الضغط	6-10 د
طول قسم القياس	8-13د

4.3 احتياطات المعالجة

● لمنع "الهلام" والتكربن، يجب أن تتميز البراغي بتصميمات كاملة الطيران ومطلية بالكروم

● EVOH حساس للقص؛ تساعد زيادة سرعة المسمار بشكل مناسب على تقليل اللزوجة من أجل مطابقة أفضل مع الراتنجات الأخرى

● يجب التحكم بدقة في درجات حرارة المعالجة لتجنب ركود الذوبان

5. التطبيقات التفصيلية حسب الصناعة

قطاع الصناعة	التطبيقات الأولية	الخصائص الرئيسية المستخدمة
تغليف المواد الغذائية	• التغليف المعقم: لوح تغليف المواد الغذائية السائلة • أكياس التعبئة الساخنة والمعوجة: مقاومة التعقيم لدرجات الحرارة العالية • تغليف المنتجات الطازجة: اللحوم، والمأكولات البحرية، ومنتجات الألبان، والعصير • تغليف البهارات: التوابل الحارة، وزيت الطهي • تغليف القهوة/الشاي: الاحتفاظ بالرائحة	حاجز الأكسجين، الاحتفاظ بالرائحة، عمر افتراضي ممتد، مقاومة درجات الحرارة العالية
التعبئة والتغليف غير الغذائية	• المواد الكيميائية المنزلية: مستحضرات التجميل ومعجون الأسنان • المواد الكيميائية الدقيقة: المبيدات الحشرية، والطلاءات، وأحبار العضوية • تغليف الأدوية: الأدوية والمنتجات الصحية • تغليف البضائع الخطرة: الزيلين والبنزين	مقاومة المذيبات العضوية، منع التسرب، السلامة، غير سامة
صناعة السيارات	• خزانات الوقود البلاستيكية متعددة الطبقات: هياكل مكونة من 6 طبقات، EVOH ~3% • خطوط الوقود: مشتركة في البثق مع النايلون 12	مقاومة نفاذ الوقود، خفة الوزن، مرونة التصميم
أنابيب الحاجز / الأنابيب	• طبقات حاجز الأكسجين للتدفئة تحت الأرضية: تمنع تآكل المعادن • أنابيب نظام التدفئة: تمنع نمو الطحالب/البكتيريا	حاجز الأكسجين، مقاومة الطقس
قطاعات أخرى	• الزراعة: أفلام تبخير التربة • المواد الطبية: الانسداد، والأغشية الانتقائية النفاذية • المنسوجات: الملابس العملية • تعديل البوليمر: تعديل الراتنج	تعدد الاستخدامات والأداء العالي

6. التطورات والاتجاهات التكنولوجية الحديثة

6.1 تحسينات مقاومة الرطوبة

قامت شركة Mitsubishi Chemical بتطوير Soarnol™ RB7205B؛ قام Kuraray بتطوير سلسلة KURARISTER™ التي تستهدف تطبيقات الأفلام المعوجة. تعمل هذه العناصر على معالجة التصفيح والتبييض بشكل فعال أثناء عملية المعوجة، مع استعادة خصائص الحاجز خلال 3-7 أيام.

6.2 EVOH القائم على الحيوية

قدمت شركة Mitsubishi Chemical Soarnol™ PB7104B، الذي يحتوي على ما يزيد عن 25% من المحتوى الحيوي.

6.3 حلول إعادة التدوير

قامت شركة Mitsubishi Chemical بتطوير مساعد إعادة التدوير Soaresin™، مما أدى إلى تحسين التوافق بين البولي أوليفينات وEVOH لتسهيل إعادة تدوير مواد التعبئة والتغليف.

قام Kuraray بتطوير سلسلة EVAL™ XEP، المصممة لقابلية إعادة التدوير.

6.4 الدرجات المتخصصة

تطوير درجات تحتوي على نسبة إيثيلين تبلغ 27%، 29%، 44% وما إلى ذلك، ومصممة خصيصًا لتطبيقات محددة.

تقدم Kuraray 7 سلاسل EVAL™ (M وL وF وما إلى ذلك) تغطي تطبيقات السيارات والتشكيل الحراري والأنابيب والأفلام.

7. اعتبارات هامة

7.1 حساسية الرطوبة

EVOH محب للماء واسترطابي. عندما يمتص الرطوبة، يتأثر أداء حاجز الغاز الخاص به. لذلك، يتم دمج EVOH عادةً مع راتنجات حاجز الرطوبة العالية مثل البولي أوليفينات (PE/PP)، مما يضع طبقة EVOH في منتصف الهيكل متعدد الطبقات.

7.2 معالجة الاستقرار الحراري

على الرغم من أن EVOH يتمتع بثبات حراري عالي، إلا أنه يجب تجنب ركود الذوبان أثناء المعالجة. يمكن أن يؤدي الركود إلى الجفاف الجزيئي، وتكوين رابطة مزدوجة، والتشابك، مما يؤدي إلى ظهور "المواد الهلامية" أو حتى الكربنة.

7.3 التوافق مع الراتنجات الأخرى

غير متوافق مع البولي أوليفينات (PE، PP): يتطلب طبقة ربط (راتنج لاصق) للترابط.

التوافق الجيد مع PA6: يمكن استخدامها لإنشاء خلطات.

التوافق المحدود مع PBAT: قد تتدهور الخواص الميكانيكية عند التحميل العالي لمركب EVOH.

السابق: الجوانب الفنية نظرة عامة على EAA (بوليمر حمض أكريليك الإيثيلين)

التالي: EVA نظرة عامة على تطبيقات الجسيمات (خلات فينيل الإيثيلين)