Экструзия вспененного ПП. Коробление листа

[Sou1]

Уважаемые форумчане, прошу помочь в следующем вопросе: Производим вспененные листы из ПП соэкструзией (А-Б-А)
после остывания листа, происходит коробление в направлении экструзии (т.е. лист с краев загибается к центру вниз). Лист изготавливаем толщиной 10 15 18 20 мм. Машина итальянская, каландровая система вертикально вверх (3 каландра), затем калибраторы, рольган 15 метров, фрезы, транспортер. Хочу заметить что при производстве монолитного листа любой толщины таких проблем не возникает. Как я понимаю это скорее всего следствие медленного охлаждения т.к. у вспененной структуры коэффициент теплопроводности меньше. Как устранить подобный вид брака? Температуры скинуть в цилиндре и на каландрах ? Или все таки учитывая характер коробления нужно нагревать низ листа, что бы предотвратить преждевременное остывание листа снизу?
Заранее спасибо

[Maks42]

Как вариант, уменьшить линейную скорость листа (производительность).

[Sou1]

Как я понимаю принятие предложенных вами мер увеличит время охлаждения на каландрующем и калибрующем устройстве? И снизит температуру расплава? Честно говоря производительность итак низкая, 450 кг в час, вместо 1000 кг. Может все таки будет эффективнее понизить температуру на каландрах в цилиндре, на голове, на калибрах. Что бы лист остывал быстрее до температуры стеклования и релаксация напряжений не успевала проходить?

[Shadow]

уменьшите температуру второго вала и увеличьте температуру третьего вала.
второй 40-60°С
третий 80-90°С
уберите сквозняки

[Shadow]

Как я понимаю принятие предложенных вами мер увеличит время охлаждения на каландрующем и калибрующем устройстве? И снизит температуру расплава? Честно говоря производительность итак низкая, 450 кг в час, вместо 1000 кг. Может все таки будет эффективнее понизить температуру на каландрах в цилиндре, на голове, на калибрах. Что бы лист остывал быстрее до температуры стеклования и релаксация напряжений не успевала проходить?

релаксация напряжений... все верно
принцип такой: куда гнет, значит с той стороны идет более медленное остывание листа, значит надо занижать температуру.
третий вал - релаксационный, он снимает напряжение с внешней стороны листа, выравнивает температурный профиль в сечении, далее после каландров лист должен равномерно остывать в зоне воздушного охлаждения.

[Наталья Александровна]

производительность итак низкая, 450 кг в час, вместо 1000 кг.

Лист изготавливаем толщиной 10 15 18 20 мм.

А остальные габариты листа: длина и ширина? А толщина внешних слоев?
Производительность 450 это на вспененном листе? А 1 000 когда-нибудь была?

[Sou1]

Учитывая специфику нашей каландровой системы вертикально вверх, я так понимаю у нас 2 вал (средний) будет релаксационный. При этом надо понизить на нижнем валу (1 или приёмном) температуру, на среднем поднять, на верхнем (3), тоже можно уменьшить. Уважаемый Shadow, подскажите правильно ли я понимаю механизм образования описанного коробления: лист остывает неравномерно, в результате, с нижней стороны листа релаксационные процессы (разориентация макромолекул) идут дольше по времени?? А то образование есть, а вот с грамотным человеком с академическими и практическими знаниями в этом вопросе общаться не приходилось.

[Sou1]

Наталья Александровна, длина 1 метр, ширина 2 или 1.5 метра. Толщина внешних слоев около 20 % от общей толщины. Производительность 450 у нас минимальная, на любом листе, так сказать установлено начальством. Хотя 3 мм делаем при производительности 350 кг. Наталья Александровна я еще вам сегодня в личку писал по поводу вашего опыта с мелом, вы могли бы ответить?

[Наталья Александровна]

Производительность 450 у нас минимальная, на любом листе,

Т.е. получается что при плотности 0,9 (монолит) у Вас за час выходит приблизительно 17 листов ,
а вспененного при плотности 0,7 - 21 лист?

[Sou1]

Производительность 450 у нас минимальная, на любом листе,

Т.е. получается что при плотности 0,9 (монолит) у Вас за час выходит приблизительно 17 листов ,
а вспененного при плотности 0,7 - 21 лист?

В зависимости от толщины листа, приблизительно скорость вытяжки на вспененном листе толщиной 18 мм 35 см в минуту, соответственно 1 метр (1 лист 1*2) за 3 минуты.

[Наталья Александровна]

Ну, вот Вам и ответ:
Вспененный лист едет у Вас по линии гораздо быстрее. Соответственно, не успевает остывать. (И, конечно, его начинает коробить)
Вам бесполезно играть температурами на таких толщинах. Снижайте скорость (господам руководителям предоставляйте статистику не в кг, а шт. изделий) И добавьте температуру на тэнах вдоль листа. (в свое время, они меня здорова выручили)

[Sou1]

Если бы дело обстояло исключительно в скорости вытяжки, у нас бы листы 8 мм 5 мм и 3 мм (приблизительно 1 метр в минуту), тоже коробило, но с ними все в порядке. Как я понимаю дело в основном именно в вспененной структуре у которой низкий коэффициент теплопроводности, но выход в любом случае либо повысить скорость охлаждения, либо как предположил Shadow изменить температурный градиент на каландрах.

[Sou1]

Либо снизить производительность, но это уже по моему крайние меры

[Наталья Александровна]

Как я понимаю дело в основном именно в вспененной структуре у которой низкий коэффициент теплопроводности, но выход в любом случае либо повысить скорость охлаждения, либо как предположил Shadow изменить температурный градиент на каландрах.

Именно, в коэффициенте теплопроводности. Снижая температуру валов, Вы мало чего добьетесь. (поверьте моему горькому опыту особенно на соэкструзии) только

снизить производительность,

Увы на 15-ти метрах другого выхода нет.

[Shadow]

Учитывая специфику нашей каландровой системы вертикально вверх, я так понимаю у нас 2 вал (средний) будет релаксационный. При этом надо понизить на нижнем валу (1 или приёмном) температуру, на среднем поднять, на верхнем (3), тоже можно уменьшить. Уважаемый Shadow, подскажите правильно ли я понимаю механизм образования описанного коробления: лист остывает неравномерно, в результате, с нижней стороны листа релаксационные процессы (разориентация макромолекул) идут дольше по времени?? А то образование есть, а вот с грамотным человеком с академическими и практическими знаниями в этом вопросе общаться не приходилось.

Попробую объяснить популярным языком:
1. Полипропилен- кристаллический полимер.
2. Температура кристализации 126-122С(зависит от нуклеаторов, нуклеаторы повышают температуру кристализации)
3. При кристаллизации происходит ориентация молекул, соответсвенно увеличивается плотность материала.... В конечном счете переработчики наблюдают усадку материала...
4. На степень кристалличности играет скорость кристаллизации. Другими словами чем быстрее у вас происходит кристаллизация, тем меньше усадка материала.
5. Скорость кристализации это dT/dt - если осознаете суть это формулы будет вам счастье
6. Коэффициент теплопередачи на границе металл-полимер>полимер-воздух
7. Полимер имеет низкую теплопроводность(можно увеличить введением мела), пена еще меньше. Соответственно температурный профиль по толщине листа будет разный.
Из этого всего вытекает, что кристаллизация ака усадка будет не равномерная по толщине листа. Там где температурный профиль будет выше в момент времени, там и усадка растет- лист гнет.
А теперь распечатайте это, сядьте на стул перед линией и втыкайте пока не озарит. Пока сами не поймете принцип будет просто черный ящик.

[Sou1]

Ладно будем экспериментировать. Спасибо за советы.
Наталья Александровна а вы на каком сырье работаете ? Птр? Вы сейчас производите вспененные листы или только с мелом работаете?

[Sou1]

Учитывая специфику нашей каландровой системы вертикально вверх, я так понимаю у нас 2 вал (средний) будет релаксационный. При этом надо понизить на нижнем валу (1 или приёмном) температуру, на среднем поднять, на верхнем (3), тоже можно уменьшить. Уважаемый Shadow, подскажите правильно ли я понимаю механизм образования описанного коробления: лист остывает неравномерно, в результате, с нижней стороны листа релаксационные процессы (разориентация макромолекул) идут дольше по времени?? А то образование есть, а вот с грамотным человеком с академическими и практическими знаниями в этом вопросе общаться не приходилось.

Попробую объяснить популярным языком:
1. Полипропилен- кристаллический полимер.
2. Температура кристализации 126-122С(зависит от нуклеаторов, нуклеаторы повышают температуру кристализации)
3. При кристаллизации происходит ориентация молекул, соответсвенно увеличивается плотность материала.... В конечном счете переработчики наблюдают усадку материала...
4. На степень кристалличности играет скорость кристаллизации. Другими словами чем быстрее у вас происходит кристаллизация, тем меньше усадка материала.
5. Скорость кристализации это dT/dt - если осознаете суть это формулы будет вам счастье
6. Коэффициент теплопередачи на границе металл-полимер>полимер-воздух
7. Полимер имеет низкую теплопроводность(можно увеличить введением мела), пена еще меньше. Соответственно температурный профиль по толщине листа будет разный.
Из этого всего вытекает, что кристаллизация ака усадка будет не равномерная по толщине листа. Там где температурный профиль будет выше в момент времени, там и усадка растет- лист гнет.
А теперь распечатайте это, сядьте на стул перед линией и втыкайте пока не озарит. Пока сами не поймете принцип будет просто черный ящик.

Да все доступно написано, спасибо. Только по моему ориентация является следствием вытяжки макромолекул в экструдере, в фильере, при каландровании. И служит причиной кристаллизации, а не наоборот. Кристаллизация так же проходит путем формирования структур с дальним порядком расположения ММ и других кинетических единиц, в основном это пачки и фибриллы.
-Поскольку ПП частично кристаллизующийся полимер в нем релаксация (возврат цепей полимера в более термодинамический выгодное состояние т.е. клубок) будет проходить до Температуры стеклования, а не температуры кристаллизации.
-Усадка следствие разориентации макромолекул
- Из вашего текста следует, что аморфные полимеры не усаживаются.

[SBM]

Попробуйте применить нуклиатор, например, 3 - 10% талькового концентрата d50 - 5 мкр.
Проверьте равномерность температуры по ширине валов и листа, например пирометром. Такой эффект бывает при сильно "остром" температурном профиле по ширине листа.

Где происходит загиб листа? непосредственно на линии при производстве или после?
Какой способ вспенивания используется? Физический, химический - эндо \ экзо??
Температуры переработки, расплава, ПТР сырья?
Линейная скорость листа + ширина толщина+ плотность+ длина охлаждающего рольгана ??

[Sou1]

Загиб листа происходит после резки, то есть на палете заметно коробление. Вспенивание - химическое - эндо. Температуры 195- 205 (пена), 200 - 208 (монолит).ПТР 1.2. Скорость 30 см в минуту ширина 2 метра, желаемая плотность 0,75, длина рольгана примерно 20 метров. SMB а вы работали со вспененным полипропиленом? Меня интересует как можно повысить вязкость нулевого сдвига ПП, наверняка есть какие нибудь добавки.

[SBM]

ПП - гомо\копо ?
Есть ли проблемы с размером пор или плотностью?
Если можно фото листа?
Можно применить более низкие температуры, в районе 180 - 190(расплав) 200 головка особенно с применением процессинговой или скользящей добавки, это и увеличит вязкость системы для стабилизации размера пор.. Если позволят давление можно применить сырье низким ПТР или делать смесь из двух разных марок сырья. Низкий ПТР предпочтительней. Релаксация напряжений возникает по многим причинам, включая теплопроводность, градиент температур, газоперенос в порах пены, и т.д.
Рольган у Вас с охлаждаемыми роликами?. Попробуйте увеличить их температуру, чтобы выровнять интенсивность охлаждения сверху и с низу.
И опять таки для увеличения скорости кристаллизации, примените нуклеатор - тальк, бензоат, сорбитолы...

Для этого применения, с точки зрения стабильности, лучше всего подойдет капсулированный вспениватель например Expancel

[Наталья Александровна]

Наталья Александровна а вы на каком сырье работаете ? Птр? Вы сейчас производите вспененные листы или только с мелом работаете?

Сегодня я делаю пуговицы.
Но, в недавнем прошлом, дела листы, а воспоминания еще свежи.
Работали и с Баленом, и с СибУром, и с Нижнекамском. ПТР от 0,3 до 0,6.
Сначала делали просто листы из ПП. Затем попытались делать вспененный. Но у нас ничего не получилось. Т.к. наш Китаец оказался просто не приспособленным для химического вспенивания. (при включенной дегазации вся работа порофора, буквально вылетала в трубу; а при выключенной - начиналась просто жуткая пульсация)
Стали работать ПП+мел.
Затем приобрели другого Китайца. С соэкструзией и без дегазации во внутреннем слое. Попробовали.
НО рольный стол оказался длинною всего в 15м. А собирались делать листы 2*4м. Так на выходе наш лист завязался в морской узел. И вот тогда и начали ломать голову, что такое можно придумать.
Не буду подробно описывать все телодвижения (скажу только что так же пробовали играть температурой - не помогло) Расскажу, к чему в конце концов пришли:
В средний слой кроме порофора стали добавлять еще и 5% мела. Во первых увеличили теплоотдачу, а во вторых - лист стал тяжелее и распрямился за счет собственной тяжести.
Отказались от принудительного охлаждения (навязанного китайцами). Вместо этого поставили обогревающие тэны, по образу Китайца №1
Скоростью пришлось пожертвовать. И теперь выпускается лист не 2*4м, а 2*1м. (увы по другому ни как не получается)

[anttimonin]

Для производства листа EPP , в зависимости от нужной плотности, используют специальные марки ПП Daploy, и миксы с ним ( гомо, рандом ПП , а также ПЭ)

[Sou1]

Наталья Александровна, а у вас давление насосной станции дегазации не регулировалось? То есть были возможны только два положения вкл. и выкл. ? Просто у нас можно регулировать давления от - 1 атм и выше т.е. -0.7 атм (кстати примерно на таком давлении и выпускаем вспененный лист).Какой вспениватель использовали? Какую плотность хотели получить ?

[Sou1]

Мы используем блоксополимер ПП ПТР 1,2. При этом вспенивание идет отличное, при концентрации вспенивателя 0,5 %, плотность полученного соэкструзионного листа 0,75, хотелось бы 0,65. Единственная проблема, которая не решена, это разрыв верхнего слоя (работаем с небольшим наплывом), при добавлении вспенивателя. Температуры особо не помогают, даже при 200 градусах верхний слой рвется. Есть конечно вариант использовать сырье с более низким ПТР типа ПП сверхвысокой ММ, но тут возникает другая проблема - полосы продольные вдоль направлении экструзии из за нагара. Я так понимаю еще сама схема охлаждения не правильно подобрана, надо использовать каландровую систему вертикально вниз а не вверх. Поскольку нам приходиться работать с небольшим наплывом, что бы лист не провисал, и не отвалился.

[Sou1]

Уважаемые, у кого нибудь есть литература по вспениванию полимеров в электронном виде?

[Наталья Александровна]

Вспениватели использовали разные. Если интересно, какие конкретно, могу написать в личку. Плотности хотели добиться 0,7.
Вакуум на дегазации регулировался, но от этого было мало толку. Уменьшение вакуума было пропорционально пульсации расплава.

[Sou1]

А у вас экструдер был без насоса расплава?

[Sou1]

Если вам будет не трудно могли бы вы скинуть в личку марки вспенивателей.

[Наталья Александровна]

А у вас экструдер был без насоса расплава?

Так ведь в том и проблем, что был. Т.е. задавалось давление после фильтра, а частота вращения подбиралась автоматически.
Так вот здесь и оказался камень преткновения. Стоило вспененному расплаву дойти до датчика давления, как тот показывал, что давление расплава упало. И начинался разгон шнека, что было ощущение, что это реактивный самолет разгоняется для взлета. И давление жутко скакало вверх.
Затем, тот же датчик, давал сигнал, что давление слишком высокое. И шнек, почти останавливался.
Потом, опять сигнал давление слишком низкое, (см. п.1)
Можете себе представить, что творилось на выходе?

[Sou1]

Ну если у вас был еще и шнек в дозаторе, то можно было поставить большую частоту вращения на шнеке дозатора чем на шнеке экструдера, таким образом шнек постоянно заполнен будет и возможны незначительные колебания на 1 бар и то навряд ли. Либо уменьшать температуру градусов на 10 от фильтров до головы, по крайней мере мы так эту проблему решаем.