Вплив якості сировини поліетилену на якість плівок
Найбільш затребуваним полімером для плівкової продукції є поліетилен низького і високого тиску. Але в процесі виробництва іноді з'являються дефекти, які впливають на зварюваність плівок, їх фарбування та адгезію флексофарб. І важливу роль відіграє якість сировини. Сировиною для поліетилену служить етилен - С2Н4 - безбарвний газ, що представляє найпростіший ненасичений вуглеводень класу олефінів. отримання поліетилену з етилену вимагає великої кількості цінної хімічної сировини - етилового спирту, тому в даний час для отримання поліетилену використовують нафтові та попутні гази. У зв'язку з цим нові промислові установки для виробництва поліетилену проектують і будують на основі використання етилену нафтових і попутних газів. Нафтові гази утворюються у процесі високотемпературного крекінгу при 400 - 450°З піролізу нафти при 700°С. Внаслідок чого перетворюються на етилен із досить високим виходом. Попутні гази, що виділяються при видобутку нафти і містять в основному парафінові вуглеводні: метан, етан, пропан, бутан і т. д. Крім того, до складу природних та попутних газів входять сірководень, азот, двоокис вуглецю та гелій. Фракції попутних газів і конденсат, як правило, є складною сумішшю великої кількості вуглеводнів. В основному різних ізомерів парафінових вуглеводнів С4 і вище. Зі збільшенням числа вуглецевих атомів у молекулі число ізомерів зростає. Крім парафінових вуглеводнів до складу деяких бензинів входять і нафтени. Виділення з нафти та встановлення будови індивідуальних парафінових вуглеводнів є дуже важким завданням. Так як ці вуглеводні хімічно інертні. А різниця, наприклад, у температурах кипіння ізомерів вуглеводнів С10-С12 не перевищує десятихчасткою градуса. Нафтени - клас сполук, що зустрічаються в природі в сирій нафті і складаються в основному з циклопарафінів, що іноді конденсуються з ароматичними сполуками. Залежно від фракційного складу, температури плавлення та структури парафіни поділяють на два типи – рідкі (tпл ≤ 27 °C), тверді (tпл = 28–70 °C) та мікрокристалічні (tпл > 60–80 °C) – церезини. При однаковій температурі плавлення церезини відрізняються від парафінів більшою молекулярною масою, густотою та в'язкістю. Церезини мають дещо вищу в'язкість у розплавленому стані, ніж звичайні парафіни однакової молекулярної ваги. Дещо більше і їх щільність. Відмінність між властивостями технічних парафінів і церезинів обумовлюється, головним чином, різним співвідношенням між кількостями основних груп вуглеводнів, що становлять дані два продукти, різними інтервалами молекулярних ваг представників цих груп і, нарешті, присутністю в церезинах істотних кількостей в'язких високомолекулярних компонентів, що не відносять , які у технічному парафіні відсутні. Така різниця у складі технічних парафінів і церезинів викликається в основному різницею сировини, з якої ці продукти виробляються, та певною мірою різними технологічними умовами їх виготовлення.
Нижче наведемо серію мікрофотографій дефектів, які утворилися в плівках. Основною причиною цих дефектів стала присутність важких вуглеводнів (парафінової та/або церезинової компоненти) у сировині, а також газів.
Рис.1 і 2. Мікрочастинки твердого парафіну на поверхні плівки зі збільшенням у 2000 та 3500 разів відповідно. Розмір таких частинок становить від 1 до 10 мкм. Їх адгезія не велика і, тому, вони легко струшуються з плівки тарулонах між шарами плівки можна виявити у вигляді пилу.
 |
Мал. 3 та 4. Показані мікрочастинки парафіну в полімері. Збільшення у 1500 та 50000 разів відповідно. Розмір такого коагуляту близько 30 мкм.
 |  |
Рис.5 і 6. На мікрофотографії показано, що мікрочастинки парафінів як би кристалізуються біля вирви, яка утворилася внаслідок виходу гарячих газів з полімеру. Збільшення 10000 та 15000 відповідно. Розміри коагулятів сягають 50 мкм.
 |  |
Рис.7 та 8. Представлені мікрофотографії мікротріщин полімеру, що утворилися внаслідок виходу гарячих газів. Збільшення 15000 та 5000 відповідно.
 |  |
Мал. 9 та 10 – продовження мікрофотографій мікротріщин при збільшенні 5000 та 1000 відповідно. При великому скупченні таких мікротріщин на поверхні плівок можуть утворюватися зони без блиску.
 |  |
Мал. 11 і 12. На поверхні плівок можуть зустрічатися мікроопуклості. У таких утвореннях можуть бути присутніми як мікрочастинки парафінів, так і залишки газів. При збільшенні 1000 та 1500 відповідно.
 |  |
На рис. 13 і 14 представлена поверхня коагуляту при 1500 та 5000 відповідно. Поряд із частинками парафінів добре видно тріщини у вигляді сопла, через які виходили гази. Розмір мікротріщин може бути від 5 мкм до 100 мкм.
 |  |
Мал. 15. ПриЗбільшення в 300 разів показано утворення, що містить всередині як парафіново /церезиновую компоненти, так і газ, який розчинений стан під впливом температури вийшов з розплаву.
 |
Залежно від фракційного складу, температури плавлення та структури парафіни поділяють на рідкі тверді та мікрокристалічні церезини. При однаковій температурі плавлення церезини відрізняються від парафінів більшою молекулярною масою, густотою та в'язкістю. Нижче наведені мікрофотографії дефектів, у яких помітна в'язка структура парафінів/церезинів.
Мал. 16 та 17. При збільшенні у 150 та 500 разів відповідно показана структура дефекту з барвником.
 |  |
На рис. 18 - 21 добре видно, що частинки барвника змішані з дуже в'язкою речовиною, яка компактно сформувало ядро коагулята. У цьому випадку барвник змішаний із церезином. Так як він має високу в'язкість, то можливі розриви розплаву і суміші барвника з церезином.
 |  |
 |  |
На рис. 22 та 23 показана межа коагуляту з полімером.
 |  |
Серед дефектів можуть зустрічатися і коагуляти парафінового/церезинового типу без барвника всередині. Вони також утворюють напівтверду щільну масу, яка погано змочується полімером – рис.24-27.
 |  |
 |  |
А можуть зустрічатися дефекти, де тверді парафіни змішані з в'язкими церезинами. Прикладом можуть бути мікрофотографії рис. 28-31.
 |  |
 |  |
І останнє. Важкі вуглеводні (парафінового ряду) можуть бути рідкими. Тому вони добре розчиняються у полімері. Але в силу різної молекулярної маси вони також можуть утворювати дефекти у вигляді щільних коагулятів.
Мал. 32 і 33. При збільшенні в 350 і 60 разів відповідно, наведені мікрофотографії коагулятів, що складаються з полімеру і розчиненого в ньому певного типу важкого вуглеводню.
 |  |
Доказом присутності в коагуляті двох середовищ із різними щільностями служить мікрофотографія коагуляту в поляризованому світлі – рис. 34.
 |
У цій статті наведено мікрофотографії всіх видів дефектів, які були досліджені на плівках, отриманих на різному обладнанні та на різних партіях поліетиленів.