Proces vstřikování TPU a detaily formy (část 1)

1 Vstřikování
Nejvhodnější metodou zpracování TPU je šnekový vstřikovací stroj. S jediným závitem normální délky může třístupňový šnek produkovat dobrou měkčenou stejnoměrnou taveninu. Pokud je požadována vysoká plastifikační kapacita (výrobní kapacita), lze použít delší šnek.
Obrázek 1.1 Vstřikovací šroub pro zpracování TPU
Šroub v kompresní zóně nelze použít kvůli vysoké smykové síle. Plastifikace TPU vyžaduje vysokou energii a vysoký krouticí moment pohonu šroubu. Nedostatečný krouticí moment povede ke kolísání rychlosti šneku a nerovnoměrné plastifikaci. V rámci limitů bude vyšší teplota barelu poskytovat dobré výsledky, i když hrozí přehřátí materiálů. Dráha mezi tryskou a hlavou hlavně musí být navržena tak, aby neměla mrtvý úhel, takže materiál může být vstřikován bez tepelného poškození. Klíčovým bodem je přesné řízení teploty topného systému šnekového válce a trysky. Dbejte na to, aby byla tryska rovnoměrně zahřátá po celé délce. Pozor na místní přehřátí a možné prochladnutí roztaveného materiálu na cestě. Roztavený TPU není korozivní ani abrazivní. Z tohoto důvodu šroub nepotřebuje žádnou speciální legovanou ocel nebo zesílený povlak.
Obr. 1.2 Vstřikování řadicí páky
2 Nastavení teploty válce šroubu a matrice
Vstřikovací jednotka: TPU se musí zpracovávat při teplotě tání mezi 190 a 220 °C. U některých tvrdých jakostí se teplota tání může zvýšit až na 240 °C. Rozsah teplot tání pro konkrétní úroveň TPU lze nalézt v příslušné informační tabulce produktu . Obr. 2.1 ukazuje směrné hodnoty pro ohřev šnekového válce a trysky při různé tvrdosti Shore.
Obr. 2.1 Nastavení teploty pro různé tvrdosti
Forma: Hlavním vlivem teploty formy je kvalita povrchu a chování při vyjímání z formy. Ovlivňuje také smršťování a vnitřní pnutí finální konstrukce (za studena). Normální teplota formy by měla být 20 - 40 stupňů C. Nicméně s některými vylepšenými třídami TPU a výplní ze skelných vláken pro zpevnění TPU by měla být teplota formy zvýšena na 60 stupňů C, aby byla zajištěna nejlepší kvalita povrchu. Pro chlazení tlustostěnných předmětů může snížení o 5 stupňů C zkrátit dobu cyklu.
Plastifikování: Pro rychlost plastifikace nesmí obvodová rychlost překročit 0,3 m/s. Dávkovací zdvih by měl být mezi 1 D a 4 D. Následující obrázek ukazuje maximální rychlost při různých průměrech šneku.
Obr. 2.2 Funkční vztah mezi rychlostí šneku a průměrem šneku
Praktická zkušenost je taková, že nejlepší je využít 30 - 75 procent kapacity válce šroubu. Pokud je vstřikovací objem odpovídající kapacitě šnekového válce velmi nízký, zůstane tavenina v plastifikační jednotce příliš dlouho. Způsobí tepelné poškození roztavené látky.
Obrázek 2.3 Rozklad taveniny TPU při zpracování šnekového válce
Vstřikovací tlak, přídržný tlak, protitlak, rychlost vstřikování
Pro ideální zpracování je klíčovým bodem plynulá regulace tlaku a rychlosti vstřikování. Musí být schopen řídit vstřikování a udržovat tlak v rozsahu 100 až 1200 bar. Aby došlo k homogenizaci, musí existovat protitlak, který se obvykle nastavuje mezi 1 a 2,5 procenta vstřikovacího tlaku. Rychlost vstřikování závisí především na tloušťce stěny. Obecně platí, že formu pro silnostěnné předměty je třeba plnit pomalu, zatímco tenkostěnné předměty je třeba plnit rychle.
Kromě tloušťky stěny a typu dutiny hraje výfuk formy důležitou roli v rychlosti vstřikování, což pomáhá předcházet takzvaným "spáleninám" způsobeným vysokotlakým horkým vzduchem. Vstřikovací tlak/přídržný tlak má velký vliv na stabilitu prostoru a vyjímání z formy.
Příliš vysoký vstřikovací tlak během lisování, zatímco příliš nízký přídržný tlak vytváří promáčkliny. Je obtížnější vytvořit přetížení a odformování. Je vhodné pracovat s odstupňovaným tlakem, to znamená nižším přídržným tlakem, než je vstřikovací tlak. Podle pravidla je vhodných 50 procent vstřikovacího tlaku. To může vyrábět zboží s minimálním vnitřním tlakem.
Obrázek 2 Typické kroky cyklu zpracování 4TPU
Doba cyklu
Doba cyklu je dána tvarem předmětu, tloušťkou stěny, chlazením formy a samotným materiálem. Následující obrázek ukazuje vliv tloušťky stěny na vstřikovací cyklus. TPU lze rozdělit do tří úrovní: tvrdé, střední a měkké.
Obr. 5.5 Vztah mezi dobou cyklu a tloušťkou stěny a tvrdostí
Odformování
Forma replikace TPU musí být podrobně popsána. TPU na měkké úrovni je velmi zvláštní a může vytvářet velmi neobvyklé předměty na stěnách. To je třeba vzít v úvahu při návrhu formy. K uvolnění lze použít separační činidlo. Dobré účinky mají separační prostředky na bázi silanu, jako je Baysilon M. Lze použít i separační prostředek bez silanů, ale musí se používat často.
3 Recyklace odpadu
Drcené materiály vyrobené z odpadních materiálů, vrat a nekvalifikovaných produktů mohou být přeměněny na částice pro recyklaci, pokud jsou čisté a suché. U vstřikování neovlivní výkon produktu přidání méně než 30 procent drceného materiálu k čistému materiálu. Pokud zpracováváte drcené materiály vlastními silami, musí být tvarované výrobky podle potřeby testovány, aby se zjistilo, zda mohou splňovat požadavky na výkon.