1、案例背景
某企業(yè)生產(chǎn)的PE/碳酸鈣透氣膜表面出現(xiàn)了不同程度的晶點(diǎn)缺陷，導(dǎo)致薄膜的靜水壓，薄膜拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)明顯的下降，嚴(yán)重影響材料使用性能，需要找到該缺陷產(chǎn)生的原因，并調(diào)整相關(guān)生產(chǎn)工藝及配方。
圖1 背光燈下薄膜晶點(diǎn)圖片
2、異常分析
PE/碳酸鈣透氣膜的生產(chǎn)工藝流程為：
共混造粒→單螺桿擠出→縱向拉伸→收卷成膜
取透氣膜兩處不同缺陷位置，通過DSC、SEM、徠卡光學(xué)顯微鏡等方法，逐步分析缺陷產(chǎn)生原因。
3、分析步驟
3.1 光學(xué)顯微鏡分析
圖2 背光燈下晶點(diǎn)
在徠卡光學(xué)顯微鏡下觀察，該晶點(diǎn)外觀呈現(xiàn)為黃色的圓形，這是由于晶點(diǎn)，具有較高的黏度，在薄膜進(jìn)行拉伸過程中該區(qū)域位置不隨周圍樹脂進(jìn)行拉伸從而形成圓形缺陷。
3.2 掃描電子顯微鏡分析
圖3 晶點(diǎn)斷面掃描電鏡圖
對(duì)材料的斷面進(jìn)行分析研究，從掃描電鏡的結(jié)果來看，斷面處無顆粒團(tuán)聚點(diǎn)，但是存在明顯的界面，說明晶點(diǎn)不是由于碳酸鈣團(tuán)聚引起的。
圖4 晶點(diǎn)電子能譜結(jié)果
對(duì)該區(qū)域進(jìn)行電子能譜掃描，從能譜圖上來看，該區(qū)域只含C、O兩種元素。推測(cè)由于透氣粒子在擠出機(jī)中停留時(shí)間過長(zhǎng)，樹脂受到高溫和強(qiáng)剪切應(yīng)力作用，部分聚乙烯C-H鍵或C-C主鍵發(fā)生斷裂產(chǎn)生自由基，這些自由基團(tuán)比較活潑，在微量氧存在下生成過氧化物自由基，向聚乙烯碳鏈轉(zhuǎn)移，樹脂相對(duì)分子質(zhì)量成倍增長(zhǎng)或形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致了晶點(diǎn)的產(chǎn)生。
3.3 DSC結(jié)晶曲線分析
將類似區(qū)域的薄膜缺陷，用鋒利的刀片取樣收集，通過差示掃描量熱儀測(cè)量材料的熔融溫度以及結(jié)晶溫度，如圖5所示。
圖5 薄膜正常區(qū)域及薄膜缺陷處材料的DSC結(jié)晶曲線、二次升溫熔融曲線
結(jié)果顯示薄膜缺陷處材料的熔融溫度以及結(jié)晶溫度與正常區(qū)域樹脂的溫度是一致的，表明薄膜缺陷區(qū)域的材料不是其他樹脂或者高分子量的PE樹脂導(dǎo)致的。
圖6 熱臺(tái)偏光顯微鏡下材料異常區(qū)域
為進(jìn)一步證明該異常區(qū)域是否是由凝膠/過度交聯(lián)引起，對(duì)該區(qū)域的樹脂進(jìn)行顯微熱臺(tái)加熱。從圖中我們可以觀察到薄膜缺陷處材料從120℃緩慢升至180℃的過程中，樹脂材料慢慢融化并和周圍樹脂融為一體，材料冷卻降溫至80℃后，該異常區(qū)域消失和周圍保持一致，這再次表明該缺陷不是由于凝膠/過度交聯(lián)引起的，而是由于基體樹脂塑化不良導(dǎo)致的。
4、處理意見
PE/碳酸鈣透氣膜產(chǎn)生塑化不良的因素有很多，在加工生產(chǎn)過程中機(jī)器溫度不夠或者材料在機(jī)器中的塑化時(shí)間太短均可能會(huì)出現(xiàn)這種問題，因此在生產(chǎn)過程中應(yīng)注意機(jī)器的溫度能達(dá)到材料的塑化要求同時(shí)保證材料在機(jī)器中有充足的塑化時(shí)間。另一種容易忽略的原因是在停機(jī)轉(zhuǎn)產(chǎn)過程中，工廠一般會(huì)使用低熔指的樹脂材料進(jìn)行清洗機(jī)器，生產(chǎn)過程中這種低熔指的樹脂若未能充分過渡也會(huì)容易出現(xiàn)塑化不良的問題。
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