Plastics_11_2012

ТЕХНОЛОГИИ П Л А С Т И К С № 1 1 ( 1 1 7 ) 2 0 1 2 w w w . p l a s t i c s . r u 61 При нагревании окисленные полимерные макромолекулы соединяются кислородными мостиками, что приводит к образованию бо- лее крупных молекул в результате окисле- ния и сшивки, формированию гелеобразных участков, обладающих намного более высо- кой вязкостью по сравнению с остальной ча- стью расплава, а иногда даже не способных плавиться при обычных условиях экструзии. Сшитые агломераты могут быть хрупкими и разделяться на мелкие кусочки, которые затем формируют множество более мелких гелеобразных включений. В соответствии с правилом Аррениуса, скорость термоокислительной реакции удва- ивается при каждом увеличении температу- ры на 10°С, поэтому снижение температуры расплава всего на 10°С позволяет полимеру вдвое дольше находиться при данной темпе- ратуре до начала деструкции. Вероятность реакций сшивки увеличи- вают двойные связи и активные функцио- нальные группы в полимерных молекулах. Например, в макромолекулах линейного полиэтилена низкой плотности больше двойных связей по сравнению с макромо- лекулами полиэтилена низкой плотности. Дополнительно более интенсивному сши- ванию при переработке линейного полиэти- лена низкой плотности также способствует то, что обычно ЛПЭНП экструдируется при более высоких температурах, чем ПЭНП. Режимы экструзии Реальная причина гелеобразных включе- ний в пленке — перегретая, плохо очищен- ная или неудачно спроектированная экстру- зионная головка. Однако чаще формирование гелеобраз- ных включений не связано с конструктивны- ми особенностями экструзионной головки, а вызвано нарушениями, происходящими еще в экструдере. К неполному плавлению, смешиванию и распределению добавок в экструдере приво- дят неправильно подобранные концентрация компонентов, время и интенсивность сме- шения, плохая термодинамическая совме- стимость компонентов, плохое разрушение агломератов, когда слишком велика разница в скоростях плавления смешиваемых ком- понентов или большое различие в вязкости между базовым полимером и добавками. Типичный пример появления непропла- вов, или неоднородностей в расплаве, —ког- да на одной экструзионной линии вначале перерабатывают полипропилен, а затем пе- реходят на полиэтилен низкой плотности с таким же индексом текучести расплава. Хотя индексы текучести расплава у обо- их полимеров почти одинаковы, их вязкости прифактических условиях плавления и сдви- га в экструдере очень сильно отличаются. Кроме отличия в снижении вязкости при сдвиге, рабочая температура расплава при переработке полипропилена задается на 40- 50 ° С больше, чем температура расплава для полиэтилена низкой плотности. Чтобы устранить гелеобразные включе- ния из-за непроплавов или плохого смеши- вания и улучшить гомогенность расплава, операторы изменяют технологические пара- метры экструзии — температуру расплава и профиль температуры по зонам экструдера, продолжительность воздействия высокой температуры, скорость вращения шнека. Если допустимо повышение температуры расплава базового полимера, то высокомо- лекулярные компоненты можно размягчить так, чтобы они смогли максимально распре- делиться в массе расплава. Если никакие изменения технологиче- ских режимов не помогают, приходится ис- пользовать шнек экструдера специальной конструкции с более эффективными дис- пергирующими элементами в секции сме- шивания. Это нужно делать очень осторожно, по- скольку некоторые шнеки, специально раз- работанные для уменьшения износа или уве- личения производительности, иногда хуже обеспечивают дистрибутивное смешивание, создают инкапсуляцию нерасплавленных твердых частиц, что завершается появлени- ем гелеобразных включений. Фильтрация расплава Для улучшения характеристики смеше- ния нужно обеспечить диспергирование компонентов в композиции, то есть раз- дробление агломератов до минимального размера частиц, и одновременно добиться интенсивного дистрибутивного смешива- ния, то есть достижения высокой степени однородности в полимерной матрице. Диспергирование эффективно улучша- ется при увеличении сдвиговых нагрузок и температуры, а дистрибутивное смешивание сильно зависит от продолжительности на- грева и величины противодавления. Самый простой способ улучшить дистрибутивное смешивание в экструдере — использовать более плотные пакеты сеток. Слегка сшитые гелеобразные включе- ния достаточно эластичны, способны легко сжаться или даже разрушиться и проходить через отверстия в пакете фильтрующих се- ток. Обычные фильтры для расплава с на-