BOPET生產(chǎn)線產(chǎn)生氣泡的原因分析

符朝貴

(中包聯(lián)塑料專家委員會(huì) 江蘇景宏新材料科技有限公司)

比較長(zhǎng)時(shí)間從事BOPET薄膜生產(chǎn)的業(yè)內(nèi)人士，都有在生產(chǎn)中薄膜出現(xiàn)氣泡的遭遇，怎樣總結(jié)產(chǎn)生氣泡的種類及產(chǎn)生的原因，是指導(dǎo)今后不再發(fā)生的必要過程，經(jīng)過歸納后認(rèn)為有以下幾種原因。

一.中等大小的氣泡

1.雙螺桿輔機(jī)的原因

⑴輔助擠出機(jī)的真空度降低，排氣量與擠出量不匹配，使水汽和低分子揮發(fā)物沒及時(shí)排除，帶入熔體中。

⑵，排氣量與擠出量不匹配，而是原料含水量高，雙螺桿輔機(jī)，喂料量大，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)快，引起排氣來不急，熔體帶氣體進(jìn)入熔體線造成。

⑶產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象。模頭出來時(shí)因氣的膨脹速度快，使熔體破裂成洞，一般這種原因產(chǎn)生的氣泡洞無黃色熔體帶出，而且是間斷性出現(xiàn)。

2.原料內(nèi)有較集中的低分子聚集物，在熔體線產(chǎn)生降解、氣化，一般這種氣泡會(huì)伴隨有黃色熔體出來，而且是集中出來。這種低分子聚合物集中主要是在干燥塔中形成或集中的，熱空氣干燥的同時(shí)，在PET粒料表面也形成了很薄的一層氧化層，這層氧化層主要是氧降解的低分子聚合物，因?yàn)樵诹Ａ狭鲃?dòng)產(chǎn)生摩擦成粉狀，又因?yàn)榉蹱畹途畚锩芏刃?，一般都靠干燥塔?nèi)壁緩慢向出口運(yùn)動(dòng)，如果到出口是非均勻流動(dòng)，就會(huì)引起低分子聚合物集中進(jìn)入擠出機(jī)的現(xiàn)象，而這種長(zhǎng)時(shí)間氧化降解的低分子聚合物特別容易氣化，所以產(chǎn)生氣泡的幾率極高.

3.原料內(nèi)有異物，如PP編織袋、PE捆扎繩等，這些異物主要是在投料過程中，沒有注意帶進(jìn)去的。由于這些塑料熔點(diǎn)低，在熔體擠出時(shí)溫度高會(huì)降解氣化，從模頭出來產(chǎn)生氣泡，這種氣泡一般不會(huì)太大，也會(huì)伴隨有微黃的熔體出來，而且是集中出現(xiàn).

防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，必須從設(shè)備上，制度上來解決。在投料斗上面設(shè)有篩網(wǎng)，篩網(wǎng)的孔徑略大于原料的粒徑，這樣就能防止編制袋絲和PE內(nèi)包裝袋的碎片掉入料斗，進(jìn)入干燥預(yù)結(jié)晶器或擠出機(jī)中。如果因?yàn)椴僮髟蛴挟愇锏羧肓隙?，操作人員必須想辦法取出，要在制度上嚴(yán)格規(guī)定。

另外操作人員要經(jīng)常檢查預(yù)結(jié)晶器的負(fù)壓值，一般負(fù)壓值不低于10㎜水柱，這樣才能把粉塵和異物通過吸風(fēng)機(jī)，旋風(fēng)分離器排除結(jié)晶器，使粉塵和異物不能進(jìn)入干燥塔內(nèi)，減少形成氣泡的可能.

4.過濾器充滿熔體，在工藝溫度下保溫時(shí)間過長(zhǎng)，可產(chǎn)生氣泡，這種氣泡是非集中的，有時(shí)連續(xù)出現(xiàn)并帶有微黃色熔體出來，這種現(xiàn)象易在過濾器壓差小時(shí)產(chǎn)生，因需要的過濾面積，小于過濾盤實(shí)際過濾面積，在多余的面積上就會(huì)停滯熔體。時(shí)間長(zhǎng)就降解，帶出后成氣泡.

這種氣泡一旦出現(xiàn)還很難消除，一般存在于過濾盤滯留區(qū)域，在正常生產(chǎn)壓力平衡的時(shí)候，滯留區(qū)域沒有流動(dòng)，只有當(dāng)滯留區(qū)域的PET樹酯降解到黏度很低，過濾網(wǎng)的阻力小到一定值時(shí)，降解熔體和氣泡一起進(jìn)入流動(dòng)的熔體，形成氣泡，一般這種形成的氣泡都伴有較黃色的降解熔體。

5.輔擠出機(jī)粗過濾網(wǎng)堵塞，使P1與P2的壓力差增大。P1的壓力大，由于過濾網(wǎng)堵塞熔體流量降低，使P2降低，在高溫下熔體從高壓區(qū)進(jìn)入低壓區(qū)，熔體迅速膨脹，使熔體里的低分子聚物迅速氣化經(jīng)過過濾器進(jìn)入模頭產(chǎn)生氣泡。

產(chǎn)生這種情況的原因有兩種:

⑴因?yàn)檫^濾網(wǎng)堵塞，使擠出機(jī)壓力增加，如果是雙螺桿擠出機(jī)，壓力大會(huì)是熔體反流到排氣口，很快就發(fā)現(xiàn)擠出機(jī)背壓大，要更換過濾網(wǎng)，如果是單螺桿擠出機(jī)，就要根據(jù)壓力傳感器的顯示數(shù)據(jù)來更換過濾網(wǎng)，一般擠出機(jī)出口壓力P1都是大于或等于P2，如果顯示的數(shù)據(jù)相反就該更換過濾網(wǎng)，不及時(shí)更換舊有出現(xiàn)氣泡的可能;

⑵擠出機(jī)的喂料量與計(jì)量泵的輸送量不匹配.不匹配現(xiàn)象都是出現(xiàn)在雙螺桿擠出機(jī)，因?yàn)殡p螺桿擠出機(jī)沒有定量計(jì)量的作用，擠出量完全是靠喂料量控制，所以要求計(jì)量泵的輸送量一定要與喂料量相近偏差不能太大。所以為了達(dá)到這個(gè)目的，P2壓力必須要與喂料電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)反饋控制，確保喂料量與計(jì)量泵的輸送量一致，可以杜絕氣泡在這個(gè)環(huán)節(jié)上產(chǎn)生。

二.較大的氣泡

1.換過濾器后，熔體在過濾器中壓縮的氣體，當(dāng)熔體壓力瞬間降低時(shí)，因氣體的膨脹速度快，可隨熔體出來一部分，造成氣泡，這種情況是因熔體粘度太低，過濾器壓差太低造成的。也是過濾器熔體下進(jìn)下出的設(shè)計(jì)造成的，一般這種氣泡間斷性出現(xiàn)，直至把所有的氣體排除后才能正常，盡快解決的辦法是，提高熔體粘度，或提高計(jì)量泵轉(zhuǎn)數(shù)，增加過濾器的壓差，使氣體盡快排除。

這種并聯(lián)底進(jìn)底出的過濾器，最容易產(chǎn)生這種氣泡，但單體的底進(jìn)上出的過濾器，在使用時(shí)也要注意過濾器的排氣。如果在剛開機(jī)時(shí)在過濾器頂部不及時(shí)或忘記排氣，當(dāng)過濾器內(nèi)部壓力增大，有部分氣體會(huì)從模頭排除，也有部分混入過濾器的熔體中，此時(shí)再想把氣泡排除干凈，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。

2.冷開機(jī)或更換過濾器，因過濾器溫度不夠引起的氣泡。

換過濾器后，保溫時(shí)間不夠就開機(jī)，使兩個(gè)并聯(lián)過濾器的使用面積相差較大，不但封閉了大量空氣，而且還使部分熔體因與低溫過濾盤接觸，粘度增加，粘貼在濾盤表面。待溫度增高粘度降低時(shí)同壓縮的氣體一同沖出模頭，造成大面積的氣泡和放電，這種現(xiàn)象如果不采取措施，會(huì)間斷性出現(xiàn)。解決的辦法是停機(jī)保溫一段時(shí)間，然后用計(jì)量泵的高轉(zhuǎn)數(shù)把氣體和降解的熔體快速擠出。

無論什么形式的過濾器，熔體充滿過濾器停機(jī)冷卻后又重新開機(jī)，過濾器都要進(jìn)行充分保溫，因?yàn)楝F(xiàn)在所以得過濾器加熱都是熱傳導(dǎo)形式，PET無論在固態(tài)還是在熔融態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)都很低，所以需要很長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)過濾器中固態(tài)PET變成熔融體，即使都變成熔融體，也存在因?yàn)橄群箨P(guān)系形成黏度上的差別，保溫達(dá)到熔體的流動(dòng)性能相近，再開機(jī)可以把新進(jìn)來的黏度高的熔體替代過濾器中流動(dòng)性好的降解熔體，就可以正常生產(chǎn)了。

3.過濾盤過濾率高，靠近最低氣泡點(diǎn)的過濾空隙增多，過濾面積大，開機(jī)后過濾器壓力還沒有達(dá)到過濾面積的利用率，所以會(huì)造成開機(jī)正常后十幾個(gè)小時(shí)出現(xiàn)氣泡。過濾器的壓差一定時(shí)，在一定時(shí)間的過濾面積的利用率也是基本確定的，如當(dāng)過濾器壓差在30bar時(shí)過濾面積的利用率70%，也就是說熔體只需要通過過濾面積70%較大的過濾空隙，就可以滿足總流量的要求，而其它30%的過濾面積或流量少或滯留，滯留時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)產(chǎn)生降解成氣泡。

這種情況一是增加熔體粘度，二是提高擠出量.粘度的增加會(huì)使所有的過濾空隙剪切阻力增加，也會(huì)增加一些過濾面積，在同樣粘度下，增加擠出量會(huì)增加更多的過濾面積，對(duì)減少熔體不流動(dòng)的死區(qū)和氣泡的產(chǎn)生見效較快。由于熔體流量的增加，熔體內(nèi)的雜質(zhì)，添加劑對(duì)大過濾空隙的堵塞逐漸增多，使原來的大過濾空隙變小，使過濾器的壓差逐漸增大，使小過濾空隙的熔體流量增加，當(dāng)熔體的流量使過濾面積的利用率達(dá)到100%，這時(shí)是生產(chǎn)最穩(wěn)定時(shí)期。隨著過濾器壓力差的增加熔體的剪切速率也隨著增加，當(dāng)剪切速率增加到一定值時(shí)(也就是壓力差大到一定值時(shí)一般70—80bar.)就會(huì)產(chǎn)生低分子聚合物的裂解，易產(chǎn)生中等氣泡。

4過濾器的設(shè)計(jì)上怎樣減少大氣泡的產(chǎn)生:

⑴要準(zhǔn)確的核算過濾器使用過濾面積，過濾器的過濾量最低時(shí)，過濾器的壓差不能太小，壓力差太小，說明熔體的流速低，在高溫下流速低易產(chǎn)生PET的降解，降解嚴(yán)重時(shí)就會(huì)產(chǎn)生氣泡。

⑵選用的過濾盤，不但要檢測(cè)冒泡點(diǎn)壓力，還要檢測(cè)過濾性能均勻性，看是否在高壓下，有無冒泡的死區(qū)，有這樣死區(qū)的過濾盤是不宜使用的。

⑶多次使用的過濾盤，由于多次清洗和使用，過濾性能肯定下降，我們清洗的過濾盤每次檢測(cè)都有記錄，為了減少氣泡，在組裝新過濾器時(shí)，一定要分選過濾盤，按過濾性能相近的過濾盤組成一組，減少在熔體過濾時(shí)產(chǎn)生的差別，降低氣泡產(chǎn)生的幾率。

⑷過濾盤清洗后，必須進(jìn)行超聲波清理，超聲波清理時(shí)清理過濾盤中的污物最好的辦法，每次清理完可以發(fā)現(xiàn)，在清水的底部有很多黑色的雜質(zhì)，而且隨著超聲波的時(shí)間長(zhǎng)短，效果也有很大的區(qū)別，超聲波時(shí)間長(zhǎng)的過濾盤，納污量明顯比超聲波時(shí)間短的過濾盤好，使用的時(shí)間也長(zhǎng)。

三.小氣泡產(chǎn)生的原因

1.干燥后的切片水分含量高，在熔融擠出過程中引起小氣泡，這種因?yàn)楹繒?huì)引起小氣泡的現(xiàn)象，對(duì)含水量的量化很難，因?yàn)樗c設(shè)備的特性，工藝條件的設(shè)定都有很大的關(guān)系，還要通過對(duì)每臺(tái)設(shè)備的摸索，如分離型螺桿在固體剪切過程中可排出部分因干燥不好而帶的較多水分，這也與預(yù)熱和壓縮段的設(shè)定溫度有關(guān)，因此這個(gè)數(shù)據(jù)很難量化，只能說在產(chǎn)品出現(xiàn)小氣泡時(shí)，在水分含量大的情況下這是個(gè)原因，或在其它因素都不變的情況下摸索本臺(tái)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

怎樣能使PET切片干燥后的含水量能滿足≤30PPm?

⑴保持結(jié)晶器的沸騰高度，充分去除切片表面的水分，防止在干燥塔內(nèi)切片結(jié)塊。如果結(jié)塊，結(jié)塊內(nèi)部的切片水分很難排除，所以一旦發(fā)現(xiàn)有結(jié)塊現(xiàn)象就要立即解決。其原因一是結(jié)晶器的風(fēng)壓不高，不能使整體結(jié)晶器的面積都能沸騰起來，沒有沸騰的地方就易結(jié)塊。另一個(gè)原因就是有切片短路現(xiàn)象，結(jié)晶器中沒有結(jié)晶好的切片，被大量的流到干燥塔中，引起再干燥塔內(nèi)結(jié)塊，這種現(xiàn)象一旦發(fā)生必須立即解決，找出問題產(chǎn)生的原因，一般都是設(shè)備的程序控制出現(xiàn)問題，或設(shè)備的風(fēng)門沒有調(diào)整好造成的切片短路。

⑵干燥塔中的干燥空氣的露點(diǎn)高，是干燥后的切片含水量高，一般要求干燥空氣的露點(diǎn)≤－40℃，干燥時(shí)間4—5小時(shí)切片含水量達(dá)到30PPm以下，如果干燥空氣露點(diǎn)高，干燥時(shí)間還短含水量就增加。

新鮮PET切片含水量0.4%時(shí)，熱空氣露點(diǎn)與干燥時(shí)間的關(guān)系.原料進(jìn)廠檢驗(yàn)時(shí)，一定要嚴(yán)禁原料的水分超標(biāo)，如果含水量大會(huì)促進(jìn)在預(yù)結(jié)晶器中的結(jié)塊，影響干燥效果。

2.擠出機(jī)排氣性能不好引起小氣泡，每臺(tái)擠出機(jī)都通過壓縮段的體積變化，和熔體在壓力作用下產(chǎn)生的回流現(xiàn)象有自動(dòng)排氣功能，由于固體床的壓縮破碎，碎塊中的氣體被熔體包圍，在均化段中進(jìn)一步熔融以后容易帶入薄膜中，形成氣泡，影響薄膜質(zhì)量。如果進(jìn)料口排氣不暢，而且有一定的壓力，(如由的生產(chǎn)線采用N2保護(hù))氣體有可能通過固體床與熔體混合造成更多氣泡的產(chǎn)生。

為了解決這個(gè)問題，擠出機(jī)必須選用分離型螺桿，因?yàn)榉蛛x型螺桿不會(huì)像普通螺桿那樣，固體床破碎而被熔料包圍，游離碎塊中含有的空氣不能排除，而分離型螺桿中的固體床保持著容易排氣的狀態(tài)，在壓力作用下氣體比較順利地往料斗方向排除。所以現(xiàn)在BOPET生產(chǎn)線都使用這種擠出機(jī)。

3.過濾器壓差過大引起小氣泡，在高壓下熔體通過濾盤時(shí)，產(chǎn)生很大的剪切力，在大的剪切力的作用下，低分子鏈斷裂在高壓下引起的壓力降解，使斷裂的分子鏈進(jìn)一步降解變成氣體混入熔體中，即產(chǎn)生氣泡。

如果不出小氣泡對(duì)于并聯(lián)過濾器來說，還是單體過濾器，壓差大都會(huì)減少死區(qū)的面積，使熔體在高壓下增加了流動(dòng)面積，消除了因過濾器壓差低產(chǎn)生的死區(qū)熔體的降解，所以有時(shí)壓差高生產(chǎn)也正常，(壓差高指在一定的允許的范圍內(nèi)，壓力差的數(shù)值靠近上限，并不是無限高，而且這種過濾器高壓差得生產(chǎn)，必然是熔體和過濾器都處于高溫狀態(tài)。)但這有它的缺點(diǎn)，就是壓差大會(huì)引起過濾盤的變形，特別影響過濾盤的彈性恢復(fù)，使過濾盤的納污量明顯下降，影響下次的使用和今后的事業(yè)壽命。

4.局部加熱溫度過高引起氣泡，一般這種情況的發(fā)生，是因傳感器失靈，使局部溫度過高，引起熱降解，或因設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間太長(zhǎng)，而且沒有按時(shí)排料，也會(huì)使部分低分子鏈斷裂然后再降解成氣體，即產(chǎn)生氣泡。

一般在流動(dòng)狀態(tài)下因熱量能及時(shí)帶走，所以不會(huì)有太大的影響，但如果流速減慢或不流動(dòng)，熔體就會(huì)迅速降解，在正常生產(chǎn)時(shí)局部溫度不超過300℃不會(huì)影響生產(chǎn)，如果溫度控制失控超過300℃就會(huì)有間斷性的氣泡出現(xiàn)。

5.過濾盤的過濾均勻性的影響，特別是過濾面積大的生產(chǎn)線，應(yīng)注意過濾盤過濾均勻性的檢查，新過濾片不明顯，如果用多次重復(fù)使用的過濾盤要注意這點(diǎn)。道理同上，同樣壓力下熔體在過濾盤面上的流速相差太大，有的地方甚至不通了，流速為零必然產(chǎn)生降解，必然有氣泡出來.