TPU survevaluprotsess ja vormi detailid (1. osa)

1 Survevalu
TPU jaoks sobivaim töötlemismeetod on kruvi survevalumasin. Ühe normaalse pikkusega keermega saab kolmeastmeline kruvi toota hea plastifitseeritud ühtlase sulandi. Kui on vaja suurt plastifitseerimisvõimet (tootmisvõimsust), võib kasutada pikemat kruvi.
Joonis 1.1 Sissepritsekruvi TPU töötlemiseks
Survetsooni kruvi ei ole suure nihkejõu tõttu rakendatav. TPU plastifitseerimine nõuab kruvi suure energia ja suure pöördemomendiga ajamit. Ebapiisav pöördemoment põhjustab kruvi pöörlemiskiiruse kõikumist ja ebaühtlast plastifitseerimist. Piiratud piires annab kõrgem tünni temperatuur häid tulemusi, kuigi sellega kaasneb materjalide ülekuumenemise oht. Düüsi ja silindripea vaheline tee peab olema konstrueeritud nii, et sellel ei oleks surnud nurka, nii et materjali saab süstida ilma termiliste kahjustusteta. Kruvitoru ja otsiku küttesüsteemi täpne temperatuuri reguleerimine on võtmepunkt. Jälgige, et otsik oleks kogu pikkuses ühtlaselt soojenenud. Hoiduge rajal oleva sulamaterjali lokaalse ülekuumenemise ja võimaliku külma eest. Sulanud TPU ei ole söövitav ega abrasiivne. Sel põhjusel ei vaja kruvi spetsiaalset legeerterasest ega tugevdatud katet.
Joonis 1.2 Käigukäepideme survevalu
2 Kruvi silindri ja matriitsi temperatuuri seadistus
Sissepritseseade: TPU-d töödeldakse sulamistemperatuuril vahemikus 190–220 °C. Mõnede kõvade klasside puhul võib sulamistemperatuur tõusta 240 °C-ni. Konkreetse taseme TPU sulamistemperatuuri vahemiku leiate vastavast tooteteabe tabelist . Joonisel 2.1 on näidatud kruvisilindri ja düüsi kuumutamise juhtväärtused erineva Shore'i kõvaduse korral.
Joonis 2.1 Erineva kõvaduse temperatuuri seadistus
Hallitus: hallituse temperatuuri peamine mõju on pinna kvaliteedil ja vormist lahtivõtmisel. See mõjutab ka lõppstruktuuri kokkutõmbumist ja sisepinget (külmalt). Tavaline vormi temperatuur peab olema 20 - 40 kraadi C. Siiski, kui TPU-d on täiustatud ja klaaskiust täidis on TPU tugevdamiseks, tuleks parima pinnakvaliteedi tagamiseks tõsta vormi temperatuuri 60 kraadini C. Paksu seinaga esemete jahutamiseks võib temperatuuri vähendamine umbes 5 kraadi võrra vähendada tsükli aega.
Plastifikatsioon: plastifitseerimiskiiruse korral ei tohi ümbermõõdu kiirus ületada 0,3 m/s. Doseerimiskäik peaks olema vahemikus 1 D kuni 4 D. Järgmisel joonisel on näidatud maksimaalne kiirus erinevate kruvide läbimõõtude korral.
Joonis 2.2 Funktsionaalne seos kruvi kiiruse ja kruvi läbimõõdu vahel
Praktiline kogemus näitab, et kõige parem on kasutada 30 - 75 protsenti kruvi silindri mahutavusest. Kui kruvisilindri mahutavusele vastav sissepritse maht on väga väike, jääb sulatis plastifitseerimisseadmesse liiga kauaks. See põhjustab sula aine termilisi kahjustusi.
Joonis 2.3 TPU sulandi lagunemine kruvisilindri töötlemisel
Sissepritse rõhk, hoidmisrõhk, vasturõhk, sissepritse kiirus
Ideaalse töötlemise jaoks on oluline rõhu ja sissepritse kiiruse pidev juhtimine. See peab suutma juhtida sissepritse ja hoida rõhku vahemikus 100–1200 baari. Homogeniseerimiseks peab olema vasturõhk, mis on tavaliselt seatud vahemikku 1–2,5 protsenti sissepritserõhust. Sissepritse kiirus sõltub peamiselt seina paksusest. Tavaliselt tuleb paksuseinaliste toodete vorm täita aeglaselt, õhukeseseinalised aga kiiresti.
Lisaks seina paksusele ja õõnsuse tüübile mängib sissepritse kiiruses olulist rolli hallituse heitgaas, mis aitab vältida kõrgsurve kuuma õhu põhjustatud nn põletusjälgi. Sissepritsesurve/hoidmisrõhk avaldab suurt mõju ruumi stabiilsusele ja vormi eemaldamisele.
Liiga kõrge sissepritserõhk vormimise ajal, samas kui liiga madal hoidmisrõhk tekitab mõlke. Ülekoormust vormida ja lahti võtta on keerulisem. Soovitatav on töötada astmelise rõhuga, st madalama hoidmisrõhuga kui sissepritse surve. Reegli järgi on 50 protsenti süstimisrõhust sobiv. See võimaldab toota kaupu minimaalse siserõhuga.
Joonis 2 4TPU töötlemise tüüpilised tsüklietapid
Tsükli aeg
Tsükli aja määrab eseme kuju, seina paksus, vormi jahtumine ja materjal ise. Järgmine joonis näitab seina paksuse mõju süstimistsüklile. TPU saab jagada kolmeks tasemeks: kõva, keskmine ja pehme.
Joonis 5.5 Tsükli aja ning seina paksuse ja kõvaduse vaheline seos
Vormi mahavõtmine
TPU replikatsioonivormi tuleb üksikasjalikult kirjeldada. Pehme tasemega TPU on väga kummaline ja võib toota väga ebatavalisi seinaelemente. Seda tuleb vormi kujundamisel arvestada. Vabastamiseks võib kasutada vabastusainet. Hea toimega on silaanipõhised vabastavad ained nagu Baysilon M. Võib kasutada ka silaanivaba eraldusainet, kuid seda tuleb kasutada sageli.
3 Jäätmete taaskasutamine
Jäätmematerjalidest valmistatud purustatud materjale, väravaid ja kvalifitseerimata tooteid saab ringlussevõtuks muuta osakesteks, kui need on puhtad ja kuivad. Survevalu puhul ei mõjuta puhtale materjalile vähem kui 30 protsendi purustatud materjali lisamine toote toimivust. Kui töötlete purustatud materjale ise, tuleb vormitud esemeid vastavalt vajadusele testida, et teha kindlaks, kas need vastavad jõudlusnõuetele.