Разрушение расплава — что это и как с ним бороться
Коротко и по делу для технологов и инженеров на производстве.
Что это такое
Разрушение расплава —
серьёзная деформация всего сечения экструдата (не поверхностный дефект, как «акулья кожа»). Проявляется по‑разному: спираль, «бамбук», регулярная рябь, случайные разрывы и т.д.
Чем отличается от «акульей кожи»
«Акулья кожа» —
поверхностный дефект. Разрушение расплава — проблема всего объёма расплава, связанная с внутренними напряжениями и потоком внутри матрицы/фильеры.
Типичные причины / механизмы (кратко)
Превышение критического напряжения сдвига на стенке матрицы (~0,1–0,4 МПа; ~15–60 psi).
Критическая упругая деформация (в зоне входа/в матрице) — материал не выдерживает восстанавливоемой деформации.
Скользящий поток / прерывистое проскальзывание по стенке при недостаточной адгезии расплава к матрице.
Зависимость от типа полимера и геометрии канала: для разных полимеров механизмы и места возникновения могут отличаться (линейные полимеры — чаще головка; разветвлённые — сужающаяся часть канала).
Зависимость от типа полимера:
- Критическая деформация (Hencky εc): для LLDPE εc < 3; для HDPE εc < 2; для LDPE εc > 3,5 — т.е. разные ПНД/ПВД/ЛПДЕ по‑разному «терпят» деформации.
- Критическое напряжение сдвига меняется обратно пропорционально молекулярной массе (в общем смысле).
На что влияют геометрия и температура:
- Чем меньше угол входа в матрицу — тем больше вероятность разрушения при более высоких скоростях.
- Оптимизация длины фильеры, радиуса входа и температуры стенки матрицы снижает склонность к разрыву расплава. Повышение температуры стенки матрицы часто повышает допустимую скорость экструдирования без разрушений.
Практические рекомендации по снижению риска разрушения расплава :
- Уменьшить линейную скорость экструзии или снизить местные градиенты деформации.
- Смягчить вход в матрицу: увеличить радиус входа, уменьшить резкие сужения, оптимизировать угол входа.
- Повысить температуру стенки матрицы (особенно в зоне выхода) — уменьшает сопротивление потоков и критичность деформаций.
- Улучшить однородность расплава (снижение термо‑ и механических неоднородностей).
- Рассмотреть изменение состава/ММР полимера (широкое ММР даёт большую устойчивость).
- Применять смазывающие добавки или тонкую внешнюю соэкструзию слоя низкой вязкости при необходимости.
- Проверить и устранить износ шнека/цилиндра и проблемы с подачей, которые могут создавать пульсации потока.
- При необходимости — изменить конструкцию шнека (уменьшить удельную деформацию, барьерные конструкции и т.п.).
Диагностика на линии
- Снимайте фото/видео дефекта → сравните форму (спираль/бамбук/рябь).
- Измеряйте давление и его пульсации в головке.
- Проверьте профиль температуры матрицы и шнека, износ, подачу.
- Эксперименты: понизьте скорость, увеличьте температуру матрицы, измените радиус входа — смотрите на реакцию.
Если коротко: разрушение расплава — это сигнал о том, что в канале/матрице образуются чрезмерные деформации или скольжение, и с ним лучше работать комплекcно — геометрия матрицы, режимы, состав полимера и состояние оборудования.
