Производство пластиковой плёнки: неизбежная проблема гелевых частиц

Как известно, гелевые частицы — распространённая проблема для производителей плёнки. У прозрачных пластиковых пакетов гелевые частицы заметно ухудшают внешний вид. Для пластиковых пакетов, требующих более высокого качества печати, особенно при печати пластиковых пакетов большой площади, дефекты в виде белых точек, вызванные гелевыми частицами, составляют относительно большую долю потерь в производственном процессе отрасли пластиковых пакетов. Поэтому контроль за образованием гелевых частиц и устранение причин их появления являются важными технологическими этапами повышения технического уровня отрасли пластиковых пакетов.

1. Что такое гелевые частицы?

Гель-частицы фактически представляют собой «переполимеризированный полимер», то есть молекулярная масса полимера в «гель-частице» выше, чем у окружающего полимера того же типа. Благодаря высокой молекулярной массе полимер в гель-частице имеет более высокую температуру плавления, а после расплавления расплав обладает большей вязкостью. При экструзии рукавной или плоской плёнки полимер в гель-частице не может равномерно диспергироваться и смешиваться с окружающим полимером того же типа, а после раздува или плоского литья расплава в плёнку он застывает раньше окружающего полимера того же типа.

Поэтому застывшая масса «стреловидного» или «сферического» переполимеризованного полимера обычно называется «гель-частицей».

1. Причины образования гель-частиц

(1) Остаточный катализатор в полимере;

(2) Расплав полимера прилипает к металлическим поверхностям производственного оборудования (включая оборудование для полимеризации и оборудование для производства плёнки с раздувом), а при высокой температуре остаётся;

(3) Катализатор продолжает катализировать полимеризацию полимера, вследствие чего образуется переполимеризованный полимер;

Кислород, содержащийся в полимере, также может вызывать образование гелевых частиц в расплаве полимера (добавление определённого количества антиоксиданта помогает предотвратить образование гелевых частиц вследствие воздействия кислорода).

(1) Частицы геля, образующиеся в процессе полимеризации. Различное оборудование и технологии полимеризации по-разному влияют на образование частиц геля. Например, некоторые партии сырья известных брендов содержат немного частиц геля благодаря передовой технологии производства, низкому содержанию остаточного катализатора в полимере и удачной конструкции оборудования. Однако некоторые партии сырья более низкого качества содержат больше частиц геля из-за проблем с технологией производства и оборудованием.

(2) Гель-включения, обусловленные технологическим процессом. Например, плёнки, полученные на качественном оборудовании для формования, содержат меньше гель-включений, а плёнки, полученные на некачественном оборудовании, — больше.

1. Методы снижения или практически полного устранения гель-включений

Таким образом, существуют два основных способа устранения гель-включений в процессе выдувания плёнки:

(1) Уменьшить размер ячеек фильтрующей сетки на перерабатывающем оборудовании (например, заменить сетку на сетку 120 меш или даже 150 меш для сверхтонких плёнок).

Добавляйте в процессе производства поверхностную смазку, чтобы перерабатываемый расплав полимера не прилипал к поверхности оборудования для выдувания плёнки.

С точки зрения технологического процесса, хотя сетка фильтра с меньшим размером ячеек позволяет отфильтровывать большинство гелевых включений, присутствующих в полимере, а также гелевые частицы, возникающие вследствие прилипания полимера к поверхности шнека в узле шнек–цилиндр оборудования, проблема заключается в том, что противодавление оборудования соответственно увеличивается, а на некотором старом формующем оборудовании обеспечить такой уровень давления затруднительно. Поэтому частая замена фильтрующей сетки также может способствовать контролю гелевых частиц.

На сегодняшний день относительно эффективным способом контроля гельных частиц является применение высокоэффективных фторполимерных технологических добавок. Поскольку их полимерные молекулы являются высокополярными, высокоэффективные фторполимерные технологические добавки могут быстро мигрировать из расплавов олефиновых полимеров (например, ПЭ и ПП) и прилипать к металлическим поверхностям оборудования, тем самым устраняя неподвижный слой расплава полимера на металлических поверхностях.

В результате расплав полимера можно непрерывно проталкивать вперёд с равномерной скоростью, устраняя длительный нагрев расплава, прилипающего к металлической поверхности, тем самым предотвращая продолжение полимеризации полимера остаточным катализатором и, в конечном итоге, образование гелевых частиц в процессе формования плёнки.

С другой стороны, поскольку фторполимерные технологические добавки также могут прилипать к поверхности фильтрующей сетки, снижается сопротивление потока расплава полимера, проходящего через сетку. Поэтому применение фторполимерных технологических добавок создаёт технологические условия для использования более тонких фильтрующих сеток. Использование более тонких фильтрующих сеток является важной технологической мерой по удалению inherent gel частиц геля, образующихся в процессе производства полимера.