อะไรคือความท้าทายในการขึ้นรูปแผ่น TPU?

อะไรคือความท้าทายในการขึ้นรูปแผ่น TPU?

เครื่องอัดรีดแผ่น TPU นำเสนอการผสมผสานระหว่างความยืดหยุ่นความต้านทานการสึกหรอความต้านทานต่อสภาพอากาศและการรีไซเคิลสิ่งแวดล้อมทำให้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานทางการแพทย์กีฬาและบรรจุภัณฑ์ อย่างไรก็ตามช่วงความแข็งที่กว้าง (ชายฝั่ง A 60 ถึงฝั่ง D 80) ความหนืดหลอมละลายที่ละเอียดอ่อนและความไวต่อการไฮโดรไลซิสและการย่อยสลายความร้อนนำไปสู่ความท้าทายหลักสามประการในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป: การควบคุมความสม่ำเสมอการบำรุงรักษาประสิทธิภาพและความเสถียรของกระบวนการ ความท้าทายเฉพาะสาเหตุและผลกระทบมีดังนี้:

1. การปรับสภาพวัตถุดิบ: การควบคุมความชื้นเป็นสิ่งที่ท้าทายและส่งผลกระทบโดยตรงต่อคุณภาพของแผ่น

TPU เป็นพอลิเมอร์ที่มีการดูดความชื้นสูง พันธะยูรีเทนในโครงสร้างโมเลกุลทำปฏิกิริยาได้ง่ายกับน้ำ เกินปริมาณความชื้นในวัตถุดิบสามารถนำไปสู่ชุดของปัญหาในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป นี่คือความท้าทายก่อนการประมวลผลหลักสำหรับการขึ้นรูปแผ่น TPU ความยากลำบาก:

การดูดซับความชื้นอย่างรวดเร็วและความยากลำบากในการกำจัดอย่างสมบูรณ์: เม็ด TPU ที่สัมผัสกับอากาศเป็นเวลาเพียงหนึ่งชั่วโมงจะเห็นปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นจาก 0.03% (ค่าที่ยอมรับได้) เป็น 0.1% อัตราการดูดซับเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น> 60% นอกจากนี้ความชื้นจะแทรกซึมเม็ดได้อย่างง่ายดายทำให้ยากที่จะลบออกอย่างสมบูรณ์ด้วยการอบแห้งแบบธรรมดา

หน้าต่างพารามิเตอร์การอบแห้งแคบ: หากอุณหภูมิการอบแห้งต่ำเกินไป (<80 ° C) ความชื้นไม่สามารถระเหยได้อย่างเต็มที่ หากอุณหภูมิสูงเกินไป (> 120 ° C) TPU จะนุ่มและติดกันก่อนกำหนดสร้าง "agglomerations lumpy" และป้องกันการให้อาหารที่เหมาะสม หากเวลาในการอบแห้งสั้นเกินไป (<4 ชั่วโมง) ความชื้นจะยังคงอยู่ในขณะที่ถ้ามันยาวเกินไป (> 8 ชั่วโมง) โซ่โมเลกุล TPU จะลดลงเล็กน้อยลดความยืดหยุ่น

ผลกระทบโดยตรง: หลังจากขึ้นรูปฟองและรูเข็มจะปรากฏบนพื้นผิวของแผ่น (เกิดจากการระเหยของความชื้นอุณหภูมิสูง) และ "ริ้วรอยเงิน" จะเกิดขึ้นภายใน ในกรณีที่รุนแรงแผ่นสามารถ delaminate และคุณสมบัติเชิงกล (เช่นความต้านทานแรงดึง) สามารถลดลงได้ 15%-30% ii. การอัดขึ้นรูปแผ่น TPU: การหลอมเหลวและการควบคุมอุณหภูมิเป็นคอขวดทางเทคนิคหลัก

กระบวนการขึ้นรูปแผ่น TPU หลักคือ อย่างไรก็ตาม TPU Melt แสดงคุณสมบัติที่ไม่ใช่นิวตันอย่างมีนัยสำคัญ (ความหนืดมีความไวต่ออุณหภูมิและอัตราการเฉือน) และความเข้ากันได้ของกระบวนการของ TPUs ของความแข็งที่แตกต่างกันแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ สิ่งนี้ทำให้ยากต่อการควบคุมความสม่ำเสมอและความเสถียรในระหว่างการอัดรีดซึ่งเป็นความท้าทายในการปฏิบัติงานที่สำคัญสำหรับอุปกรณ์

1. ความหนืดละลายที่ละเอียดอ่อนสามารถนำไปสู่ความหนาของแผ่นที่ไม่สม่ำเสมอได้อย่างง่ายดาย

สาเหตุของความยาก:

อัตราการไหลเวียนของ TPU (MFR) มีความไวต่อความผันผวนของอุณหภูมิอย่างมาก: สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุก ๆ 10 ° C MFR สามารถเพิ่มขึ้นได้ 20% -30% (เทียบกับเพียง 5% -10% สำหรับ PP มาตรฐาน) หากอุณหภูมิของบาร์เรลเครื่องอัดรีดมีความผันผวนโดย± 3 ° C ในส่วนต่าง ๆ ความหนืดละลายจะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญส่งผลให้ความเร็วในการปล่อยตายไม่สม่ำเสมอ ความสามารถในการปรับอัตราแรงเฉือนไม่ดี: Soft TPU (ชายฝั่ง A 60-80) มีความหนืดหลอมเหลวต่ำ ความเร็วสกรูที่สูงเกินไป (> 60 รอบต่อนาที) สามารถทำให้เกิดการแตกหักได้อย่างง่ายดาย (พื้นผิววัสดุที่ขรุขระและรอยย่น) Hard TPU (Shore D 60-80) มีความหนืดหลอมเหลวสูงดังนั้นความเร็วต่ำ (<30 รอบต่อนาที) สามารถนำไปสู่การทำให้เป็นพลาสติกไม่เพียงพอทำให้อนุภาคที่ไม่ได้ระบุภายในแผ่น

ผลกระทบโดยตรง: การเบี่ยงเบนความหนาของแผ่นเกินกว่าความคลาดเคลื่อน (การเบี่ยงเบนที่ยอมรับได้≤± 0.05 มม. มักจะเกิน± 0.1 มม.) เครื่องหมายจมเป็นเรื่องธรรมดาในพื้นที่ที่วัสดุหนาเกินไปในขณะที่การแตกหักเป็นเรื่องธรรมดาในพื้นที่ที่วัสดุบางเกินไป สิ่งนี้ทำให้แผ่นไม่เหมาะสมสำหรับแอพพลิเคชั่นที่มีความแม่นยำสูงเช่นภาพยนตร์ทางการแพทย์ 2. จำเป็นต้องมีความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิสูงมากเพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพด้วยความร้อนและการสูญเสียประสิทธิภาพ

ความยากลำบาก:

เครื่องอัดรีดแผ่น TPU  มีช่วงความเสถียรทางความร้อนแคบ: อุณหภูมิการประมวลผล TPU ส่วนใหญ่มีตั้งแต่เพียง 200 ° C ถึง 230 ° C อุณหภูมิสูงกว่า 240 ° C ทำให้เกิดการแตกของโซ่โมเลกุล (การสลายตัวของพันธะยูรีเทน) ปล่อยก๊าซเช่นCO₂ส่งผลให้ "อนุภาคที่ถูกเผาไหม้" (จุดดำเล็ก ๆ ) ในแผ่น อุณหภูมิต่ำกว่า 190 ° C ส่งผลให้การละลายหลอมละลายไม่เพียงพอป้องกันไม่ให้โพรงตายจากการเติมส่งผลให้ "การขาดแคลน"

การจับคู่อุณหภูมิการไล่ระดับสีของบาร์เรลเป็นเรื่องยาก: การอัดขึ้นรูป TPU ต้องการ "การให้อาหารอุณหภูมิต่ำที่เข้มงวด-พลาสติกอุณหภูมิปานกลาง-การไล่ระดับสีอุณหภูมิสูง" การไล่ระดับสี (เช่น 180 ° C-190 ° C ในส่วนการให้อาหาร, 200 ° C-210 ° C ในส่วนพลาสติกและ 210 ° C-220 ° C ความแตกต่างของการไล่ระดับสีน้อยกว่า 10 ° C ส่งผลให้เกิดพลาสติกที่ไม่สม่ำเสมอ ความแตกต่างของการไล่ระดับสีที่มากกว่า 30 ° C สามารถนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปและการย่อยสลาย ผลกระทบโดยตรง: สมบัติเชิงกลของแผ่น (เช่นการยืดตัวเมื่อหยุดพัก) ลดลงอัตราการฟื้นตัวแบบยืดหยุ่นของ TPU อ่อนลดลงจาก 90% เป็นต่ำกว่า 70% และความแข็งของ TPU แข็งลดลง 5-10 องศา พื้นผิวมีแนวโน้มที่จะเป็นสีเหลือง (เกิดจากผลิตภัณฑ์การย่อยสลาย) ซึ่งมีผลต่อลักษณะที่ปรากฏ

ประการที่สามอุปกรณ์ปฏิทินแผ่น TPU: มันยากที่จะรักษาสมดุลคุณภาพพื้นผิวและความเสถียรของมิติ

หลังจากการอัดรีดแล้วแผ่น TPU จะต้องมีรูปร่าง (ควบคุมความหนาและความเรียบ) โดยใช้ระบบลูกกลิ้งตามปฏิทิน อย่างไรก็ตาม TPU มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำยืดหยุ่นที่แข็งแกร่ง (มีแนวโน้มที่จะเด้งหลังจากการระบายความร้อน) และอัตราการหดตัวทางความร้อนสูง (โดยทั่วไป 3%-5%, 2-3 เท่าของ PP) สิ่งนี้ทำให้ยากที่จะบรรลุความเรียบเนียนของพื้นผิวและความแม่นยำในมิติพร้อมกันในระหว่างกระบวนการปฏิทินซึ่งนำเสนอความท้าทายหลังการโพสต์ที่สำคัญ ความยาก 1: การจับคู่อุณหภูมิและความดันม้วนปฏิทิน

หากอุณหภูมิม้วนปฏิทินต่ำเกินไป (<60 ° C) TPU ละลายจะเย็นลงเร็วเกินไปบนพื้นผิวม้วนและไม่สามารถยึดติดกับพื้นผิวม้วนได้อย่างเต็มที่

หากความดันสูงเกินไป (> 15mpa), Soft TPU มีแนวโน้มที่จะ "Roller Mark ตกค้าง" (พื้นผิวม้วนถูกกดลึกเกินไป) ในขณะที่ TPU แข็งมีแนวโน้มที่จะ "ความเครียดแตก" ที่ขอบ หากความดันต่ำเกินไป (<5mpa) ฟองภายในไม่สามารถกำจัดได้ทำให้เกิดความหนาแน่นของแผ่นที่ไม่สม่ำเสมอ ความยากลำบาก 2: ความขัดแย้งระหว่างการระบายความร้อนและการหดตัวของมิติ หลังจากแผ่น TPU โผล่ออกมาจากลูกกลิ้งปฏิทิน (ที่อุณหภูมิประมาณ 80 ° C ถึง 100 ° C) จะต้องเย็นลงอย่างรวดเร็วถึง 40 ° C โดย "ชุดลูกกลิ้งระบายความร้อน" อย่างไรก็ตามการระบายความร้อนเร็วเกินไปอาจนำไปสู่ความเข้มข้นของความเครียดภายในในแผ่นทำให้มีแนวโน้มที่จะแปรปรวน (เช่นการดัดงอขึ้นของขอบ) ในระหว่างการจัดเก็บที่ตามมา การระบายความร้อนช้าเกินไป (> 30 วินาที) ทำให้ TPU ลดลงอย่างต่อเนื่องนำไปสู่การเบี่ยงเบนมิติที่เพิ่มขึ้น (เช่นการหดตัว 2% ถึง 3% ในทิศทางตามยาว) ทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับการตัดที่ตามมา iv. อุปกรณ์การปรับอุปกรณ์แผ่น TPU: อุปกรณ์พลาสติกทั่วไปต้องมีการปรับเปลี่ยนเป้าหมาย

อุปกรณ์การขึ้นรูปแผ่น TPU ไม่สามารถใช้อุปกรณ์อัดรีด PP/PE แบบดั้งเดิมได้โดยตรง ส่วนประกอบหลักจะต้องได้รับการแก้ไขมิฉะนั้นความยากลำบากดังกล่าวจะรุนแรงขึ้น สิ่งนี้แสดงถึงความยากลำบากระดับอุปกรณ์ที่ซ่อนอยู่:

การดัดแปลงโครงสร้างสกรู: สกรูทั่วไป (เช่นสกรูไล่ระดับสี) มีประสิทธิภาพการปรับพลาสติกต่ำสำหรับ TPU และมีแนวโน้มที่จะมีความร้อนสูงเกินไป พวกเขาควรถูกแทนที่ด้วย "สกรูสิ่งกีดขวาง" (พร้อมส่วนผสมเพิ่มเติม) เพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอของพลาสติก แต่การปรับเปลี่ยนนี้มีค่าใช้จ่ายสูง (ประมาณ 50,000 ถึง 100,000 หยวนต่อหน่วย)

การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบตาย: การตายแบบแบนทั่วไปมีแนวโน้มที่จะ "ละลายการกักเก็บ" ที่พอร์ตการปล่อย (TPU ยังคงอยู่ในมุมของแม่พิมพ์เป็นระยะเวลานานนำไปสู่การย่อยสลาย) จำเป็นต้องมี "ตอร์ปิโด-หัวตาย" เพื่อลดโซนที่ตายแล้วและช่องว่างแบบตายจะต้องปรับได้อย่างแม่นยำ (ด้วยความแม่นยำ± 0.01 มม.) มิฉะนั้นความสม่ำเสมอไม่สามารถทำได้สำหรับแผ่น TPU บาง ๆ (ความหนา <0.1 มม.)

การควบคุมแบบดึงออกและคดเคี้ยว: แผ่น TPU มีความยืดหยุ่นสูงและ "การควบคุมความตึงเครียดคงที่" ของเครื่องดึงแบบทั่วไปไม่เพียงพอ มันมีแนวโน้มที่จะล้มเหลว (ความผันผวนของความตึงเครียด± 5% จะทำให้แผ่นยืดและเปลี่ยนรูป) และจำเป็นต้องถูกแทนที่ด้วย "ระบบลากมอเตอร์เซอร์โว" ด้วยการปรับเซ็นเซอร์ความตึงแบบเรียลไทม์ เมื่อคดเคี้ยวต้องใช้ "วิธีการขดลวดพื้นผิว" ด้วย (เพื่อหลีกเลี่ยงริ้วรอยขอบที่เกิดจากการคดเคี้ยวตรงกลาง) ซึ่งจะเพิ่มต้นทุนการลงทุนอุปกรณ์อย่างมีนัยสำคัญ