PE薄膜晶點(diǎn)的成因及解決方法
晶點(diǎn),也稱為“魚眼”,恐怕是聚乙烯薄膜生產(chǎn)中最常見,但也最頭痛的問題。雖然晶點(diǎn)很常見,但它卻沒有明確的定義。一般來(lái)說(shuō),我們把薄膜上凸出薄膜表面的顆粒狀缺陷統(tǒng)稱為晶點(diǎn)問題。雖然晶點(diǎn)問題很常見,但卻不容易解決。這主要是因?yàn)榭梢砸鹁c(diǎn)問題的因素太多了。如果無(wú)法明確晶點(diǎn)產(chǎn)生的原因,就很難有的放矢地采取措施改善或解決。因此,我們首選需要了解的是晶點(diǎn)的分類和成因,以及鑒別不同類型晶點(diǎn)的方法。然后弄清楚成因之后,自然有相對(duì)應(yīng)的解決辦法。大體上,晶點(diǎn)可以分為“外來(lái)污染物”、“交聯(lián)/氧化”、“塑化不良”三大類。要對(duì)晶點(diǎn)類型進(jìn)行甄別,光靠肉眼是不夠的。比較簡(jiǎn)便的方法是在偏光顯微鏡下進(jìn)行熱臺(tái)分析。更復(fù)雜和精細(xì)的檢測(cè)方法需要專業(yè)的測(cè)試儀器,例如冷凍切片顯微鏡、顯微紅外、EDX能譜等等。因?yàn)槟切I(yè)測(cè)試設(shè)備都不是普通薄膜生產(chǎn)廠能夠裝備的,所以在這里只給大家介紹基于熱臺(tái)偏光顯微鏡的簡(jiǎn)易方法。
外來(lái)污染物
外來(lái)污染物造成的晶點(diǎn)不是少數(shù)。畢竟薄膜生產(chǎn)車間的環(huán)境復(fù)雜,里面有很多潛在的外來(lái)污染源。例如,工作服上掉落的纖維、樹脂包裝袋表面的灰塵/污垢、甚至昆蟲/蚊子的尸體。這些潛在污染物都可能進(jìn)入混料機(jī),跟著進(jìn)入料斗和擠出機(jī)。等它們從模頭出來(lái)的時(shí)候,自然成為薄膜上的晶點(diǎn)。
下面三個(gè)照片,分別是室溫、熱臺(tái)加熱到130℃和重新冷卻至室溫之和的顯微鏡照片。在加熱前,就已經(jīng)可以看到晶點(diǎn)里面有纖維狀的物質(zhì);熱臺(tái)把薄膜主體融化以后,纖維變得非常明顯;重新冷卻至室溫以后,纖維仍然很明顯。據(jù)此,可以判斷這個(gè)晶點(diǎn)其實(shí)是纖維污染造成的。但并不是所有的外來(lái)污染晶點(diǎn)都能夠用熱臺(tái)顯微鏡容易地看出來(lái)。如果污染物是其他類型的聚合物樹脂(例如尼龍、EVOH),熱臺(tái)偏光顯微鏡只是作為輔助手段。通過不斷提高熱臺(tái)溫度,粗略觀測(cè)污染物樹脂的熔點(diǎn),然后需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程中可能遇到的潛在污染物樹脂進(jìn)行排查才能做出比較好的判斷。
無(wú)論如何,一旦確定外來(lái)污染物是晶點(diǎn)的主要問題之后,自然可以有相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。例如:
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提高車間潔凈度;
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改善物料儲(chǔ)運(yùn)流程,保持樹脂包裝袋清潔;
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嚴(yán)控生產(chǎn)秩序,配料時(shí)避免不同類型原料間的交叉污染等。
交聯(lián)/氧化
交聯(lián)是最常見的一類晶點(diǎn)。畢竟聚乙烯樹脂和薄膜的生產(chǎn)中會(huì)經(jīng)過熔融擠出過程。在高溫下,聚乙烯分子會(huì)發(fā)生交聯(lián),進(jìn)而形成分子量很大的難塑化部分,表現(xiàn)在薄膜上就是交聯(lián)晶點(diǎn)。輕度交聯(lián)的晶點(diǎn)一般是無(wú)色的。但是交聯(lián)程度很高的情況下聚合物甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重的降解,從而形成所謂的氧化晶點(diǎn)。這類晶點(diǎn)一般都是黃褐色甚至深褐色。
熱臺(tái)偏光顯微鏡仍然是比較簡(jiǎn)單易行的判定交聯(lián)或氧化晶點(diǎn)的方法。高度交聯(lián)或者氧化降解的晶點(diǎn)是很難熔的。因此,當(dāng)薄膜主體已經(jīng)被熱臺(tái)完全融化以后,在偏光顯微鏡下仍然可以看到很明顯的交聯(lián)晶點(diǎn)、甚至包含了一些褐色降解產(chǎn)物。下圖為熱臺(tái)145℃時(shí),顯微鏡下不熔的氧化晶點(diǎn)。
與高度交聯(lián)或氧化晶點(diǎn)不同,輕度交聯(lián)的晶點(diǎn)在顯微鏡下會(huì)隨著溫度升高而消失??瓷先ハ袷歉∧ぶ黧w一起熔化了(或者在主體熔點(diǎn)稍高的溫度下消失)。但是當(dāng)溫度降低以后,它還是會(huì)出現(xiàn)。下圖即為冷卻后,仍然能夠隱約看到的輕度交聯(lián)晶點(diǎn)。
不同晶點(diǎn)的解決方法
我們?cè)谇懊嬖敿?xì)介紹了主要的晶點(diǎn)類型、鑒別方法、成因以及應(yīng)對(duì)方法??偨Y(jié)起來(lái)如下:
利用熱臺(tái)偏光顯微鏡鑒別不同類型的晶點(diǎn)
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顯微鏡下可以看到污染物——外來(lái)污染物晶點(diǎn);
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將薄膜主體加熱融化后仍然可以看到清晰的晶點(diǎn)或降解產(chǎn)物——高度交聯(lián)/氧化晶點(diǎn);
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將薄膜主體加熱融化后晶點(diǎn)消失,但降溫后可以重新看到晶點(diǎn)——輕度交聯(lián)的晶點(diǎn);
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將薄膜主體加熱融化后晶點(diǎn)消失,但降溫晶點(diǎn)不恢復(fù)——塑化不良的晶點(diǎn)。
外來(lái)污染物晶點(diǎn)的應(yīng)對(duì)方法
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提高車間潔凈度;
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改善物料儲(chǔ)運(yùn)流程,保持樹脂包裝袋清潔;
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嚴(yán)控生產(chǎn)秩序,配料時(shí)避免不同類型原料間的交叉污染等。
交聯(lián)/氧化晶點(diǎn)的應(yīng)對(duì)方法
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更換晶點(diǎn)較少批次的原料;
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降低加工溫度;
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添加額外的抗氧劑;
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優(yōu)化設(shè)備、更換成設(shè)計(jì)優(yōu)秀的螺桿等。
塑化不良晶點(diǎn)的應(yīng)對(duì)方法
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避免將粒料和粉料混合使用;
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注意原料顆粒的抽送過程,避免因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生原料粉末;
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避免將熔點(diǎn)差別非常大的原料簡(jiǎn)單共混使用;
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若配方要求,必須混合熔點(diǎn)差別大的原料;則需要降低螺桿第一區(qū)和第二區(qū)的溫度,避免低熔點(diǎn)原料過早融化,同時(shí)可以加密濾網(wǎng),增加計(jì)量段的剪切。
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