Влияние на качеството на полиетиленовите суровини върху качеството на филмите
Най-популярният полимер за производство на филмови продукти е полиетиленът с ниско и високо налягане. Но по време на производствения процес понякога се появяват дефекти, които засягат заваряемостта на филмите, тяхното оцветяване и адхезията на флексо мастилата. И качеството на суровините играе важна роля. Суровината за производството на полиетилен е етилен - C2H4 - безцветен газ, който е най-простият ненаситен въглеводород от класа на олефините. производството на полиетилен от етилен изисква голямо количество ценни химически суровини - етилов алкохол, поради което в момента нефтът и свързаните с него газове се използват за производството на полиетилен. В тази връзка всички нови промишлени инсталации за производство на полиетилен са проектирани и изградени на базата на използването на етилен от нефт и свързани газове. Нефтените газове се образуват при високотемпературен крекинг при 400 - 450°C и пиролиза на масло при 700°C. В резултат на това те се превръщат в етилен с доста висок добив. Свързаните газове се отделят по време на производството на нефт и съдържат главно парафинови въглеводороди: метан, етан, пропан, бутан и др. Освен това природните и свързаните газове включват сероводород, азот, въглероден диоксид и хелий. Свързаните газови фракции и кондензат, като правило, са сложна смес от голям брой въглеводороди. Основно различни изомери на парафинови въглеводороди C4 и по-високи. С увеличаване на броя на въглеродните атоми в молекулата, броят на изомерите се увеличава. Освен парафинови въглеводороди някои бензини съдържат и нафтени. Изолирането от нефт и установяването на структурата на индивидуалните парафинови въглеводороди е много трудна задача. Тъй като тези въглеводороди са химически инертни. И разликата, например, в точките на кипене на C10-C12 въглеводородни изомери не надвишава десетичаст от градуса. Нафтените са клас съединения, намиращи се естествено в суровия нефт, състоящи се основно от циклопарафини, понякога кондензирани с аромати. В зависимост от фракционния състав, точката на топене и структурата парафините се разделят на два вида - течни (tтоп. ≤ 27 °C), твърди (tтоп. = 28–70 °C) и микрокристални (tтоп>60–80 °C) – церезини. При същата точка на топене церезините се различават от парафините по по-голямото си молекулно тегло, плътност и вискозитет. Церезините имат малко по-висок вискозитет на стопилка от конвенционалните парафини със същото молекулно тегло. Малко повече и тяхната плътност. Разликата между свойствата на техническите парафини и церезини се дължи главно на различното съотношение между количествата на основните групи въглеводороди, които съставляват тези два продукта, различните диапазони на молекулни тегла на представители на тези групи и накрая, наличието в церезините на значителни количества вискозни високомолекулни компоненти, които не са свързани с твърди въглеводороди, които липсват в техническия парафин. Такава разлика в състава на техническите парафини и церезини се дължи главно на разликата в суровините, от които се произвеждат тези продукти, и до известна степен на различни технологични условия за тяхното производство.
По-долу има поредица от микроснимки на дефекти, образувани във филмите. Основната причина за тези дефекти е наличието на тежки въглеводороди (парафинови и/или церезинови компоненти) в суровината, както и на газове.
Фигури 1 и 2. Микрочастици от твърд парафин върху повърхността на филма при увеличение съответно 2000 и 3500 пъти. Размерът на такива частици е от 1 до 10 микрона. Адхезията им не е голяма и затова лесно се отърсват от фолиото и навътреролки между слоевете филм могат да бъдат открити под формата на прах.
 |
Ориз. 3 и 4. Показани са парафинови микрочастици в полимера. Увеличение съответно 1500 и 50 000 пъти. Размерът на такъв коагулат е около 30 µm.
 |  |
Фигури 5 и 6. Микрографията показва, че парафиновите микрочастици изглежда кристализират близо до фунията, която се е образувала поради освобождаването на горещи газове от полимера. Увеличение съответно с 10 000 и 15 000. Размерите на коагулатите достигат 50 микрона.
 |  |
Фигури 7 и 8. Представени са микроснимки на микропукнатини в полимера, образувани в резултат на отделянето на горещи газове. Мащабиране съответно 15000 и 5000.
 |  |
Ориз. 9 и 10 са продължение на микроснимки на микропукнатини при увеличения съответно 5000 и 1000. При голямо натрупване на такива микропукнатини могат да се образуват зони без гланц върху повърхността на филмите.
 |  |
Ориз. 11 и 12. На повърхността на филмите могат да се появят микроиздатини. В такива образувания могат да присъстват както микрочастици от парафини , така и газови остатъци. С увеличение съответно от 1000 и 1500.
 |  |
На фиг. 13 и 14 показват повърхността на коагулата при 1500 и 5000, съответно. Заедно с парафиновите частици ясно се виждат пукнатини под формата на дюза, през която излизат газове. Размерът на микропукнатините може да бъде от 5 µm до 100 µm.
 |  |
Ориз. 15. КогаУвеличение от 300 пъти показва образувание, съдържащо парафинови / церезинови компоненти вътре и газ, който е напуснал стопилката от разтворено състояние под въздействието на температурата.
 |
В зависимост от фракционния състав, точката на топене и структурата парафините се делят на течни твърди и микрокристални церезини. При същата точка на топене церезините се различават от парафините по по-голямото си молекулно тегло, плътност и вискозитет. По-долу са микроснимки на дефекти, в които се забелязва вискозна структура на парафини / церезини.
Ориз. 16 и 17. При увеличение съответно 150 и 500 пъти е показана структурата на дефект с багрило.
 |  |
На фиг. 18 - 21 ясно се вижда, че частиците на багрилото са смесени с много вискозно вещество, което формира сърцевината на коагулата по много компактен начин. В този случай багрилото се смесва с церезин. Тъй като има висок вискозитет, са възможни разкъсвания на стопилката и сместа от багрило с церезин.
 |  |
 |  |
На фиг. 22 и 23 показват интерфейса коагулат-полимер.
 |  |
Сред дефектите може да има и коагулати от парафин / церезин без багрило вътре. Те също образуват полутвърда плътна маса, която е слабо намокрена от полимера - фиг. 24 - 27.
 |  |
 |  |
И може да има дефекти, когато твърдите парафини са смесени с вискозни церезини. Пример са микрографиите на фиг. 28-31.
 |  |
 |  |
И последното. Тежките въглеводороди (от парафиновата серия) също могат да бъдат течни. Поради това те се разтварят добре в полимера. Но поради различното си молекулно тегло, те също могат да образуват дефекти под формата на плътни коагулати.
Ориз. 32 и 33. При увеличение съответно 350 и 60 пъти са показани микроснимки на коагулати, състоящи се от полимер и определен вид тежък въглеводород, разтворен в него.
 |  |
Доказателството за наличието на две среди с различна плътност в коагулата е микроснимка на коагулата в поляризирана светлина - фиг. 34.
 |
Тази статия представя микрографии на всички видове дефекти, които са изследвани върху филми, получени на различно оборудване и на различни партиди полиетилен.