Vilka är utmaningarna i TPU -arkgjutning?
Tpu -extrudermaskin Erbjuder en kombination av elasticitet, slitmotstånd, vädermotstånd och miljöåtervinningsbarhet, vilket gör den allmänt använt inom medicinska, sport- och förpackningsapplikationer. Emellertid är dess breda hårdhetsintervall (strand en 60 till strand d 80), känslig smältviskositet och mottaglighet för hydrolys och termisk nedbrytning leder till tre kärnutmaningar under gjutningsprocessen: enhetlighetskontroll, prestandaunderhåll och processstabilitet. De specifika utmaningarna, deras orsaker och effekter är följande:
1. Förbehandling av råmaterial: Fuktkontroll är utmanande och påverkar direkt arkkvaliteten.
TPU är en mycket hygroskopisk polymer. De uretanbindningarna i sin molekylstruktur reagerar lätt med vatten. Att överskrida fuktinnehållet i råmaterialet kan leda till en serie problem under formningsprocessen. Detta är den primära förbehandlingsutmaningen för TPU-arkgjutning. Svårigheter:
Snabb fuktabsorption och svårigheter vid fullständig avlägsnande: TPU -pellets som utsätts för luft i bara en timme kan se att deras fuktinnehåll stiger från 0,03% (det acceptabla värdet) till över 0,1%. Absorptionshastigheten fördubblas i miljöer med fuktighet> 60%. Dessutom penetrerar fukt lätt pelletsen, vilket gör det svårt att helt ta bort med konventionell torkning.
Smal torkningsparameterfönster: Om torktemperaturen är för låg (<80 ° C) kan fukt kan inte helt avdunsta. Om temperaturen är för hög (> 120 ° C) kommer TPU att mjukas upp och fastna för tidigt, bildar "klumpiga agglomerationer" och förhindrar korrekt utfodring. Om torktiden är för kort (<4 timmar) kommer fukt att kvarstå, medan om den är för lång (> 8 timmar) kommer TPU -molekylkedjorna att försämras något, vilket minskar dess elasticitet.
Direkt påverkan: Efter bildning kommer bubblor och nålhål att visas på ytan av arket (orsakat av högtemperaturångning av fukt), och "silverstreck" kommer att bildas internt (på grund av ojämnt smältflöde orsakat av fuktånga). I svåra fall kan arket delaminera och mekaniska egenskaper (såsom draghållfasthet) minska med 15%-30%. Ii. TPU -plåt extruderingsmålning: Smältflöde och temperaturkontroll är kärntekniska flaskhalsar
Mainstream TPU-arkgjutningsprocessen är "enskruv/tvillingskruv extrudering följt av kalengering." Emellertid uppvisar TPU-smält betydande icke-Newtonska egenskaper (viskositet är känslig för temperatur och skjuvhastighet), och processkompatibiliteten hos TPU: er av varierande hårdhet varierar betydligt. Detta gör det svårt att kontrollera enhetlighet och stabilitet under extrudering, en viktig operativ utmaning för utrustningen.
1. Känslig smältviskositet kan lätt leda till ojämn plåttjocklek.
Orsaker till svårigheter:
TPU: s smältflödeshastighet (MFR) är extremt känslig för temperaturfluktuationer: För varje 10 ° C ökning av temperaturen kan MFR öka med 20% -30% (jämfört med endast 5% -10% för standard PP). Om temperaturen på extruderfatet fluktuerar med ± 3 ° C över sektioner kommer smältviskositeten att variera avsevärt, vilket resulterar i ojämna matningshastigheter. Dålig anpassningsförmåga för skjuvhastighet: Mjuk TPU (strand A 60-80) har låg smältviskositet. Överdrivet höga skruvhastigheter (> 60 rpm) kan lätt orsaka smältfraktur (grova och skrynkliga materialytor). Hård TPU (strand D 60-80) har hög smältviskositet, så låga hastigheter (<30 rpm) kan leda till otillräcklig mjukgöring, vilket resulterar i osmältpartiklar i arket.
Direkt påverkan: Avvikelser av arktjockleken överskrider toleranser (acceptabel avvikelse ≤ ± 0,05 mm, ofta överstiger ± 0,1 mm). Sänkmärken är vanliga i områden där materialet är för tjockt, medan brott är vanligt i områden där materialet är för tunt. Detta gör arket olämpligt för applikationer med hög precision som medicinska filmer. 2. Precision med hög temperaturkontroll krävs för att undvika termisk nedbrytning och prestandaförlust.
Svårigheter:
Tpu -extrudermaskin Har ett smalt termiskt stabilitetsområde: De flesta TPU -bearbetningstemperaturer sträcker sig från endast 200 ° C till 230 ° C. Temperaturer över 240 ° C orsakar molekylkedjebrott (nedbrytning av uretanbindningar), frisläppande gaser som CO₂, vilket resulterar i "brända partiklar" (små svarta fläckar) i arket. Temperaturer under 190 ° C resulterar i otillräcklig smältfluiditet, vilket förhindrar att hålrummet fylls, vilket resulterar i "brist".
Batstemperaturgradientmatchning är svår: TPU-extrudering kräver en strikt "låg temperaturmatning-medelstora temperaturplastisering-högtemperatur homogeniserande" gradient (t.ex. 180 ° C-190 ° C i utfodringssektionen, 200 ° C-2110 ° C i masticeringssektionen och 210 ° C-220 ° C i hemskoget). En gradientskillnad på mindre än 10 ° C resulterar i ojämn mjukgöring; En gradientskillnad större än 30 ° C kan lätt leda till lokal överhettning och nedbrytning. Direkta effekter: Mekaniska egenskaper för ark (såsom förlängning vid paus) försämras, den elastiska återhämtningsgraden för mjuka TPU-sjunker från 90% till under 70%, och hårdheten för hård TPU minskar med 5-10 strandgrader. Ytan är benägen för gulning (orsakad av nedbrytningsprodukter), vilket påverkar utseende.
För det tredje utrustning för TPU -ark: Det är svårt att balansera ytkvalitet och dimensionell stabilitet
Efter extrudering måste TPU -ark formas (styrning av tjocklek och planhet) med hjälp av ett kalendersrullsystem. TPU har emellertid en stark elastisk minneseffekt (benägen att återhämta sig efter kylning) och en hög termisk krympningshastighet (vanligtvis 3%-5%, 2-3 gånger PP). Detta gör det svårt att samtidigt uppnå både ytlidighet och dimensionell noggrannhet under kalendreringsprocessen, vilket presenterar en viktig utmaning efter efterbruket. Svårighet 1: Matchande kalenderrullningstemperatur och tryck.
Om kalendervalsetemperaturen är för låg (<60 ° C), kyls TPU för snabbt på rullytan och kan inte helt följa rullytans struktur, vilket resulterar i en matt och disig plåt.
Om trycket är för högt (> 15MPa) är mjuk TPU benägen att "rullmarkeringsrester" (rullytans struktur pressas för djupt), medan hård TPU är benägen att "stressa sprickor" i kanterna. Om trycket är för lågt (<5mpa) kan bubblor i smältan inte elimineras, vilket resulterar i ojämn arkdensitet. Svårigheter 2: Konflikt mellan kylning och dimensionell krympning. Efter att TPU -arket kommer från kalendringsrullarna (vid en temperatur av cirka 80 ° C till 100 ° C) måste det snabbt kylas till under 40 ° C genom en "kylrulleenhet." Kylning för snabbt kan emellertid leda till intern spänningskoncentration i arket, vilket gör det benäget att vrida (t.ex. uppåtböjning av kanterna) under efterföljande lagring. Kylning för långsamt (> 30 sekunder) får TPU att fortsätta krympa, vilket leder till ökad dimensionell avvikelse (t.ex. 2% till 3% krympning i längsgående riktning), vilket gör det olämpligt för efterföljande skärning. Iv. TPU -arkutrustning Anpassningsbarhet: Konventionell plastutrustning kräver riktad modifiering
TPU -arkgjutningsutrustning kan inte direkt använda konventionell PP/PE -extrudering. Kärnkomponenter måste modifieras, annars kommer de ovannämnda svårigheterna att förvärras. Detta representerar en dold svårighet för utrustningsnivå:
Modifiering av skruvstruktur: Konventionella skruvar (såsom gradientskruvar) har låg mjukgöringseffektivitet för TPU och är benägna att lokalisera överhettning. De bör ersättas med "barriärskruvar" (med en ytterligare blandningssektion) för att förbättra mjukgöringens enhetlighet, men denna modifiering är kostsam (cirka 50 000 till 100 000 yuan per enhet).
Die designoptimering: Konventionella platta dörrar är benägna att "smälta retention" vid urladdningsporten (TPU förblir i hörnen av matrisen under en längre period, vilket leder till nedbrytning). En "torpedo-head die" krävs för att minska döda zoner, och matningsgapet måste vara exakt justerbart (med en noggrannhet på ± 0,01 mm). Annars kan enhetlighet inte uppnås för tunna TPU -ark (tjocklek <0,1 mm).
Utdragning och lindningskontroll: TPU-ark är mycket elastiska, och "konstant spänningskontroll" för konventionella uttagningsmaskiner är otillräcklig. Det är benäget att misslyckas (spänningsfluktuationer på ± 5% kommer att göra att arket sträcker sig och deformeras) och måste ersättas med ett "servomotor traktionssystem" med realtidsjustering av spänningssensorn. Vid lindning måste en "ytlindningsmetod" också antas (för att undvika kant rynkor orsakade av mittlindning), vilket avsevärt ökar utrustningens investeringskostnad.
