Herstellung von Kunststofffolie: Das unvermeidbare Problem mit Gelpartikeln

Wie allgemein bekannt ist, sind Gelpartikel ein häufiges Problem für Folienhersteller. Bei transparenten Kunststoffbeuteln beeinträchtigen Gelpartikel ihr Erscheinungsbild spürbar. Bei Kunststoffbeuteln, die eine höhere Druckqualität erfordern, insbesondere beim Großflächendruck von Kunststoffbeuteln, machen der durch Gelpartikel verursachte Ausschuss wegen „White Spots“ einen relativ großen Anteil der Verluste im Produktionsprozess der Kunststoffbeutelindustrie aus. Daher sind die Kontrolle der Bildung von Gelpartikel und die Beseitigung ihrer Ursachen wichtige Prozessschritte zur Verbesserung des technischen Niveaus der Kunststoffbeutelindustrie.

1. Was sind Gelpartikel

Gelpartikel sind in der Tat „überpolymerisiertes Polymer“, das heißt, die Molekülmasse des Polymers am „Gelpartikel“ ist höher als die des umgebenden Polymers derselben Art. Aufgrund der hohen Molekülmasse hat das Polymer am Gelpartikel einen höheren Schmelzpunkt, und wenn es aufgeschmolzen wird, besitzt die Schmelze eine höhere Viskosität. Beim Extrudieren von Blasfolie oder Gießfolie kann sich das Polymer am Gelpartikel nicht gleichmäßig in dem umgebenden Polymer derselben Art dispergieren und mit diesem mischen, und nachdem die Schmelze zu einer Folie geblasen oder gegossen wurde, verfestigt sie sich, bevor das umgebende Polymer derselben Art.

Daher wird die verfestigte Masse eines „pfeilförmigen“ oder „kugelförmigen“ überpolymerisierten Polymers üblicherweise als „Gelpartikel“ bezeichnet.

1. Ursachen der Gelpartikel

(1) Restkatalysator im Polymer;

(2) Die Polymerschmelze haftet an den Metalloberflächen der Produktionsanlagen (einschließlich Polymerisationsanlagen und Blasfolienanlagen) und hinterlässt bei hohen Temperaturen Rückstände;

(3) Der Katalysator katalysiert weiterhin die Polymerisation des Polymers und bildet dabei überpolymerisiertes Polymer;

Der im Polymer enthaltene Sauerstoff kann außerdem Gelpartikel in der Polymerschmelze verursachen (die Zugabe einer gewissen Menge Antioxidationsmittel hilft, die durch Sauerstoff entstehenden Gelpartikel zu verhindern).

Gelpartikel werden durch den Polymerisationsprozess verursacht. Unterschiedliche Polymerisationsanlagen und -verfahren wirken sich unterschiedlich auf die Bildung von Gelpartikeln aus. Beispielsweise enthalten einige Markenrohmaterialien nur wenige Gelpartikel, bedingt durch eine fortschrittliche Produktionstechnologie, einen geringen Restkatalysatorgehalt im Polymer und eine gute Anlagenstruktur. Rohstoffe geringerer Qualität enthalten jedoch aufgrund von Problemen bei der Produktionstechnologie und den Anlagen mehr Gelpartikel.

(2) Prozesbedingt verursachte Gelpartikel. Beispielsweise weisen Folien, die auf einer guten Formausrüstung hergestellt werden, weniger Gelpartikel auf, während Folien, die auf einer schlechten Ausrüstung hergestellt werden, mehr Gelpartikel aufweisen.

1. Methoden zur Reduzierung oder weitestgehenden Beseitigung von Gelpartikeln

Zusammenfassend gibt es zwei Hauptmethoden, um Gelpartikel im Folienblasprozess zu beseitigen:

(1) Die Feinheit des Filtersiebs an der Verarbeitungsausrüstung erhöhen (beispielsweise das Sieb auf 120 Mesh oder bei ultras dünnen Folien sogar auf 150 Mesh umstellen).

(2) Während der Produktion ein Oberflächenschmiermittel zudosieren, damit die verarbeitete Polymerschmelze nicht an der Oberfläche der Anlage zur Blasfolienherstellung anhaften kann.

Aus Sicht des Produktionsprozesses kann ein feineres Filtersieb zwar die meisten im Polymer enthaltenen Gelpartikel herausfiltern und auch die Gelpartikel herausfiltern, die durch das Anhaften von Polymer an der Oberfläche der Schnecke beziehungsweise des Zylinders der Anlage entstehen. Das Problem besteht jedoch darin, dass der Gegendruck der Anlage entsprechend ansteigt, was bei manchen alten Formgebungsanlagen schwierig zu realisieren ist. Daher kann auch das regelmäßige Wechseln des Filtersiebs dazu beitragen, Gelpartikel zu kontrollieren.

Bisher ist der Einsatz hochleistungsfähiger fluorpolymerer Verarbeitungshilfsmittel ein relativ wirksames Mittel zur Kontrolle von Gelpartikeln. Da ihre Polymermoleküle stark polar sind, können hochleistungsfähige fluorpolymere Verarbeitungshilfsmittel rasch aus Schmelzen von Olefinpolymeren (z. B. PE und PP) migrieren und an den Metalloberflächen der Anlage anhaften, wodurch die dort stagnierende Polymerschmelzschicht beseitigt wird.

Dadurch kann die Polymerschmelze kontinuierlich und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit vorgeschoben werden, wodurch eine längere Erhitzung der an der Metalloberfläche anhaftenden Polymerschmelze vermieden wird. Zudem wird verhindert, dass Restkatalysator das Polymer weiter polymerisiert, und somit werden auch die während des Folienbildungsprozesses entstehenden Gelpartikel vermieden.

Andererseits können Fluorpolymer-Verarbeitungshilfsstoffe auch an der Oberfläche des Filtersiebs haften, wodurch der Fließwiderstand der durch das Sieb strömenden Polymerschmelze verringert wird. Durch den Einsatz von Fluorpolymer-Verarbeitungshilfsstoffen werden daher die Prozessbedingungen für die Verwendung feinerer Filtersiebe geschaffen. Die Verwendung feinerer Filtersiebe ist eine wichtige Prozessmaßnahme zum Abfiltrieren der inhärenten Gelpartikel, die bei der Polymerproduktion entstehen.