挤压 | 6分钟读

在薄膜中解决凝胶,管材挤出

凝胶是薄膜和管材挤出中常见的质量问题。要解决这些问题,请从它们的来历中学习。

分享

Facebook分享图标 LinkedIn分享图标 Twitter分享图标 通过电子邮件共享图标 打印图标

在挤出厚度小于0.005英寸的透明薄膜和管材时,凝胶是常见的质量问题。凝胶主要是视觉缺陷,是由少量的较高分子量的材料或污染引起的,这些反射或反射的光与材料的其余部分不同。他们不是'不透明或厚壁产品(大于0.02英寸)的问题't visible.

凝胶可能来自多种来源:双峰树脂中的HMW尾巴,过热导致的交联材料,热稳定性较差的添加剂,再研磨产生的细粉,催化剂残留物(例如二氧化硅)以及其他有机或无机污染。

由于挤出机中的剪切力,凝胶通常最终会变成细长的椭圆形。那些由污染引起的通常带有点或"fisheye"在中心; HMW材料引起的凝胶不会。当凝胶由HMW小滴组成时,它们主要是化妆品问题。但是,由污染引起的凝胶会在试管中产生薄弱点,甚至在薄膜上形成孔。

如果挤出产品中有凝胶,则它'重要的是要知道它们是起源于传入的原材料还是在挤压过程中产生的。聚合过程中形成的凝胶称为P凝胶。它们在树脂过热的反应器停滞区域形成。它们也可能是由双峰工艺产生的高分子量馏分,也可能是反应堆需要维护时制造的树脂。 

P-凝胶是聚烯烃中的常见问题。一些非烯烃也具有高凝胶问题。 PVDF可能会引起制造商严重的凝胶问题,尤其是如果'在维护周转之前不久进行。因此,处理器使用的材料'容易产生凝胶的人应了解反应器的维护时间表。

凝胶也可以在挤出过程中形成。这些被称为E型凝胶,往往由于高温或较长的停留时间而形成。电子凝胶可通过挤出机中的死点产生—例如,螺钉中的停滞区域。例如,Maddock混合区可能会产生死点。

 

预防P-Gels

抵制P凝胶的最佳方法是测试它们的进料,并与树脂供应商明确沟通。当树脂供应商意识到他们 '在与产品要求低凝胶量的老练用户打交道时,他们将尝试发送优质材料。当运行多层薄膜时,进入凝胶的质量控制特别重要,因为您需要更多的材料和挤出机来检查凝胶。

P凝胶测试需要一块薄薄的材料。噬菌斑可以通过多种方式制备,例如通过压缩成型一些颗粒' worth of resin. It'控制加压温度以确保您不会'在测试过程中产生更多的凝胶。可以使用高射投影仪和偏振光将斑块中单位面积的凝胶数进行计数,以将图像投影到屏幕上。确保您在公司内标准化凝胶测试程序。他们应该被书面并始终如一地遵循。

如果进料中的凝胶含量低或至少稳定,则可以采取措施减少挤出过程中的凝胶,尽管'不容易。筛板通常在破碎板未使用之前使用'不能捕获足够的凝胶以显着减少它们。在螺杆中添加分散混合元素可能会减少凝胶,但通常不会'彻底消除它们。产生伸长流的新型分散混合器,例如Rauwendaal挤出工程和威斯康星州麦迪逊的麦迪逊集团出售的CRD混合器,比早期模型分散的凝胶更多。同样,通常用于减少熔体破裂的含氟聚合物加工助剂可以减少PE膜中的凝胶。

去除凝胶的最佳工具之一是"depth filtration"介质,例如多孔烧结金属盘或3D排列的无规钢纤维的毡状垫。这些深度过滤器具有特定的额定值,并且已经用于挤出要求最低凝胶水平的高质量薄膜和纤维数十年。但是,这些过滤器价格昂贵,需要定期更换。

 

预防‘E-gels'

为避免在挤出过程中产生凝胶,请确保螺杆和模头具有流线型设计。另外,螺钉,机筒和模具表面也应没有可能会聚集熔体并引起降解的凹槽,划痕或凿子。

It'检查树脂进料管,搅拌器,进料器,料斗和其他散装处理硬件是否存在细屑,流光或其他塑料的污染也很重要。更换树脂时,应彻底吹散并清理散装处理设备。

减少凝胶的另一种方法是使用高度稳定的塑料,甚至是另一种更稳定的塑料启动挤出机,以在关键表面上涂覆抗降解层。

有几种计数胶卷中凝胶的方法。离线计数样品有很少使用的标准。使用基于激光或CCD相机的自动方法来监控生产中的凝胶。已经提出了用于自动凝胶检测的ASTM程序,但是某些问题仍未解决—例如如何报告结果以及要计算多少大小的凝胶。

 

凝胶侦探案

有时P型凝胶和E型凝胶之间的界线变得模糊。在实际情况下,由天然PP均聚物制成单层流延膜的加工商在凝胶方面存在严重的外观问题。处理器'第一步是确定凝胶的性质,因此在显微镜下检查瑕疵周围的区域。将膜切成凝胶,以检查横截面。然后将样品包埋在环氧树脂中,并在固化环氧树脂后进行抛光。用配备有抛光和切片机功能的Leica光学显微镜(Laborlux 12 Pol S)以200倍放大倍数拍摄显微照片。

用偏振光照射样品,并拍摄透射光。在照片中,加工者可以看到凝胶的中心有黑点,表明原因是降解或其他污染。因此,下一步是检查挤出机的操作—具有流延膜模具和纵向定向器的功能齐全的7.8英寸单螺杆机器。彻底的故障排除意味着不理会任何事情。因此,下一步就是检查熔体温度探头的准确性。

这是通过使用挤出模拟软件预测挤出机中的条件来实现的,前提是所用树脂,螺杆速度,模头限制和机筒加热器的设定温度。计算机模拟通过预测比传感器显示的熔融温度高得多的熔融温度,对熔融探针的准确性产生怀疑。熔体温度估计为547 F,对于均聚物PP薄膜而言非常高。推荐的熔融温度约为500F。

因此,机筒温度降低了,目的是使模头的熔体温度达到500F。但是,该温度造成了太多的背压。可能的最低熔融温度为518 F,在该温度下凝胶不太明显,但仍然存在。

螺杆设计(包括带有屏障的4D分散混合器)被认为适合PP。还检查了机器设置是否存在问题,但未发现任何问题。

接下来,研究聚合物本身。将不含添加剂的聚合物样品送去进行热重分析,结果表明在685 F下失重1%。这排除了PP的降解。

剩下的添加剂包装,即滑爽剂和抗粘连剂的母料,可能是罪魁祸首。与添加剂供应商联系,并将载体材料更改为对热量和剪切敏感性较低的材料。进行此更改后,凝胶问题完全消失了。

克里斯·劳文达(Chris Rauwendaal)在挤出领域已经工作了近30年。他在加利福尼亚的洛斯阿尔托斯山(Los Altos Hills)领导自己的咨询公司,该公司提供螺钉和模具设计以及过程故障排除服务。作者欢迎读者’通过电子邮件提出问题或意见:chris@rauwendaal.com。该系列的前几篇文章可以在www.ptonline.com上找到。

相关内容

  • 要解决Profile 挤压 的问题,首先要了解所有变量

    它需要耐心,逻辑思维和有条不紊的方法来评估每个独特的问题并及时解决问题。

  • 高速挤出:您准备好快速通道了吗?

    大约三打,主要是欧洲的加工商,正在推动高速单螺杆挤出机的商业开发。他们已经安装了100多台小型超传动机器,它们的螺杆转速高达1500 rpm,比标准挤出机快8到10倍。至少有两家德国机器制造商正在研究转速达到2000 rpm甚至更高的机器。目的是在不增加挤出机尺寸的情况下提高产量。

  • 更加智能的挤出机尺寸

    加工商通常会建议使用比实际所需的挤出机大得多的挤出机,而挤出机对于下游设备的工作和功能而言却并非如此。