Почему на вашей литой пленке всегда появляются вертикальные полосы?

Продольные полосы — одна из самых сложных проблем при проведении экспериментов на машинах для производства литой пленки: вдоль направления тяги появляются периодические или хаотичные узоры, иногда мелкие, как “акулий кожа”, а иногда крупные и скрученные. Первая реакция многих — “матрица забилась” или «материал плохой», после чего они слепо чистят и меняют материалы, но проблема продолжает повторяться. На самом деле суть продольных полос заключается в разрушении расплава, а форма полос напрямую указывает на тип разрушения и направление регулировки. В этой статье вы узнаете, как проводить диагностику невооруженным глазом, без таблиц параметров, и как настраивать оборудование, ориентируясь на полосы.

I. Различия между двумя типами разрушения расплава: вязкое разрушение и упругое разрушение

Когда расплав выдавливается из щели матрицы, он подвергается как сдвиговым, так и растягивающим нагрузкам. Когда скорость экструзии превышает предел прочности материала, расплав “разрушается” — это явление называется разрушением расплава.

Тип перелома	Возможности Stripe	Основная причина
Вязкий разрыв	Мелкая, периодическая, перпендикулярная направлению потока (типа «акульей кожи»)	Скорость сдвига у стенки головки экструдера слишком высока, что приводит к “разрыву” расплава.
Пружное разрушение	Грубые, скрученные, неровные и спиралевидные по направлению потока.	Энергия упругости, накопленная в расплаве, внезапно высвобождается, вызывая “судороги” расплава.

II. Вязкое разрушение (эффект «акульей кожи»): снижение скорости или повышение температуры

Визуальная диагностика:

Поверхность мембраны напоминает кожу акулы, с мелкими, равномерными поперечными волнистостями (перпендикулярными направлению тяги).
Это явление обычно наблюдается при высоких скоростях экструзии и исчезает по мере снижения скорости. Оно часто встречается при работе с материалами высокой вязкости (такими как ПЭТ и полипропилен с высоким индексом текучести).

Почему так происходит?

У стенки матрицы расплав подвергается воздействию чрезвычайно высоких скоростей сдвига, в результате чего его поверхность “разрывается” и разрушается, но внутренняя часть остается неповрежденной. Это похоже на то, как если бы вы с силой надавили на мокрую бумажную салфетку: сначала разрывается поверхность.

Чего не следует делать: ни в коем случае не понижайте температуру! Понижение температуры приведет к увеличению вязкости и усугубит разрушение.

III. Эластический излом (спиральный): нагрев или добавки

Визуальная диагностика:

Полосы крупные, извитые и неровные, простираются вдоль направления тяги (в продольном направлении).

Иногда они принимают форму спирали или бамбука, и даже вся завеса расплава начинает вибрировать.

Обычно они возникают внезапно при средних скоростях и сохраняются в течение некоторого времени после замедления.

Почему так происходит?

Расплав растягивается и накапливает потенциальную энергию упругости внутри матрицы, которая внезапно высвобождается при выходе из матрицы, вызывая “дергание” расплава. Это явление характерно для материалов с очень узким распределением молекулярной массы (таких как некоторые металлоценовые полиолефины и ПММА с высокой молекулярной массой).

Чего не следует делать:
Ни в коем случае не снижайте скорость! При упругом разрыве снижение скорости зачастую не дает результата и может даже изменить период появления полос, не устранив их. Решением должно быть снижение упругости.

IV. Экспресс-проверка на насточной линии по производству литой пленки

Линии по производству литой пленки для настольного использования, благодаря коротким шнекам и небольшим матрицам, позволяют легче наблюдать критический момент разрыва расплава и требуют меньшего количества сырья (для быстрого сканирования достаточно 500 г). Рекомендуемая процедура:

Установите температуру ствола и матрицы.

Постепенно увеличивайте скорость протяжки от низкой до высокой (соответственно регулируя скорость экструзии).

Запишите “критическую скорость”, при которой появляются полосы.

Отрегулируйте скорость в соответствии с морфологией полос, как описано выше, и проследите, увеличивается ли критическая скорость.