GUIA DE PROCESSAMENTO - TPU

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1 GUIA DE PROCESSAMENTO - TPU POLYURETHANE

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3 PROCESSO DE MOLDAGEM POR INJEÇÃO 1. Projeto 1.1. Projeto do maquinário Devido à viscosidade do TPU (Poliuretano Termoplástico) fundido, a injetora deve ter uma unidade hidráulica potente para a rosca. É importante que o motor de acionamento tenha baixa velocidade/ alto torque para processar produtos de TPU. O torque insuficiente causa alterações na velocidade de injeção e homogeneização não uniforme. Veja abaixo um esquema típico de uma injetora para TPU: Tie bar Water cooling channels Hydraulic motor Heater bands Mould Back-flow stop valve Screw travel limit switches (adjustable) Hydraulic fluid pipes 1.2. Bico injetor Recomendamos usar um bico reto e aberto com uma ponta cônica interna. Um bico antirrefluxo pode ser útil, mas não é uma exigência. Se o projeto de uma máquina específica ou molde exibir um bico de injeção longo ou uma extensão, ele deve ser bem isolado com manta de aquecimento para que não haja pontos frios. Os compostos Wanthane TPU mais duros, por causa do seu ponto de fusão mais elevado, podem ser prejudicados se houver um ponto frio. O resultado será notado na próxima injeção, quando um ponto de material frio será carregado para dentro da cavidade junto com o material fundido quente. Quanto mais longo o ciclo necessário para uma peça específica, mais problemático isso pode se tornar. Por isso, o bico deve estar bem isolado com mantas de aquecimento. As mantas devem se estender o mais próximo possível da ponta Força de fechamento Quando a cavidade do molde está cheia de material fundido sob alta pressão, uma força potente gerada na cavidade do molde tenta separar os moldes ao longo da superfície de contato. O valor da força é igual à área projetada das peças e canais na superfície de contato vezes a pressão da matéria fundida na cavidade. A pressão de fusão na cavidade normalmente é entre 30~40MPa ao produzir peças pequenas ou médias. Quando mais longo o caminho do fluxo, maior a pressão de injeção necessária para peças de paredes finas, isto é, a força de travamento do molde é maior.

4 1.4. Projeto da rosca Uma rosca multiuso convencional pode ser usada para a produção de Wanthane TPU. Entretanto, deve-se tomar cuidado para evitar o superaquecimento durante o processamento, pois isso pode causar a degradação do TPU. A rosca multiuso é dividida em três zonas distintas e cada uma delas desempenha um papel importante na mudança de estado do material. O limite da proporção L/D adequada para moldagem por injeção é entre 18/1 e 22/1. Zona de dosagem Zona de Compressão Zona de Alimentação 0.3L 0.4L 0.3L L=20D Zona de dosagem: A finalidade dessa zona é garantir que o material fundido esteja completamente misturado e homogeneizado. A profundidade da palheta é constante aqui. A extensão da zona de dosagem deve ser entre 30-40% do comprimento total. Zona de compressão: Essa é a zona onde o material TPU é fundido. A profundidade da palheta nessa zona é constantemente reduzida, o que aumenta a pressão e garante um contato maior com a parede do cilindro. As taxas de compressão dentro dessa zona devem ser entre 2.0 : 1 e 2.5 : 1. A extensão da zona de medição deve ser de 40% do comprimento total. Zona de alimentação: Ela está diretamente abaixo do funil de carga. Conforme o material passa por essa zona, ele capta o calor conduzido das paredes do cilindro. No final dessa zona, o material deve ficar próximo ao seu ponto de amolecimento. A profundidade da palheta na zona de alimentação é constante. A zona de alimentação deve ser entre 30 40% do comprimento total da rosca. A CR (taxa de compressão) deve ser Para CR típicas em relação ao diâmetro, usar a tabela abaixo: Profundidade das palhetas em relação ao diâmetro da rosca Diâmetro normal (D) mm Profundidade da palheta Zona de alimentação (mm) 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 8,0 Zona de medição (mm) 2,5 2,75 3,0 3,25 3,5 4,0

5 1.5. Projeto do molde Os materiais adequados para produção de molde por injeção TPU são aço ou ligas de aço. Para processamento de Wanthane TPU, é necessário uma temperatura de moldagem mais baixa, assim o molde deve ter núcleos projetados para passar água fria através do molde. O sistema típico de enchimento é como segue: PONTO DE INJEÇÃO CANAL DE INJEÇÃO CANAL PRIMÁRIO PEÇA Canal de injeção no molde: O canal de injeção no molde para WANTHANE TPU deve ser entre 25 a 50% maior do que para termoplásticos duros convencionais, sendo projetado para um cone com ângulo de 2-4. O diâmetro de entrada da bucha sempre deve ser um pouco maior do que o orifício de saída do bocal. Para promover uma pressão equilibrada nos canais e cavidades, o diâmetro de saída da bucha do canal de entrada do molde deve ser maior que o diâmetro do canal primário. Projeto da bucha de um canal de injeção. POÇO FRIO/CANAL DE RETENÇÃO GALHOS TERMOPLÁSTICOS RÍGIDOS WANTHANE TPU Max length 150mm Canal de alimentação: É preferível um diâmetro grande. Isso evita o cisalhamento localizado e garante a transferência máxima da pressão. É aconselhável evitar bordas afiadas nos pontos onde o material muda a direção do fluxo, isso evita o excesso de rebarbas do material. Deve-se tomar cuidado para garantir que os canais sejam capazes de resfriar, no mínimo, tão rápido quanto os componentes, mantendo os tempos do ciclo no mínimo. As melhores características do fluxo são obtidas usando um canal de alimentação totalmente redondo, embora outras configurações tenham sido utilizadas com sucesso. O comprimento do fluxo balanceado no sistema de canais garantirá o preenchimento uniforme de cada cavidade do molde. Bom Ruim Ponto de injeção Pontos de injeção grandes garantem a manutenção da pressão adequada e também reduzem a quantidade de cisalhamento. Os projetos comuns são: anel, filme, diafragma e ventilador. Eles devem estar localizados na área da parede com espessura máxima. O sistema do ponto de injeção deve ser projetado de forma balanceada. Configuração do canal de entrada. Sprue Gate Fan Gate Tunnel Gate Ring Gate Tab Gate Pin Gate

6 C A D. Respiros (vents): A saída de gases de um molde para Wanthane TPU é particularmente importante e deve-se prestar muita atenção a esse fator durante o projeto do molde e seu teste inicial. Ventilação inadequada resulta em manchas escuras, marcas de queimado na peça e aprisionamento de ar. Os canais de ventilação de 0,02 a 0,05 mm de profundidade ficam melhor situados na linha de junção, insertos e pinos ejetores. A Ventilação Dimensões: A- 0,03mm B- 3mm C- 6-12mm D- mínimo 0,8mm B Poço frio/canal de retenção: Para prevenir que um ponto de material frio vindo do bico de injeção chegue até a peça, os canais devem sempre ser prolongados em cada mudança de direção, de modo a formar o que se chama comumente de poço frio. O poço frio deve ter, no mínimo, o mesmo diâmetro do bico de injeção, de modo a garantir que o material frio seja realmente retido. 2d. canal secundário ponto injeção. canal primário d. Contração do molde: Para projetar o molde, você deve conhecer a contração do material, que é influenciada pelo projeto do molde, projeto do produto ( espessura da parede, estrutura, condições de processamento, temperatura, pressão, tempo ). A contração típica de TPU s de diferentes durezas pode ser vista aqui: Dureza Taxa de contração% 70A 80A 85A 90A 95A 98A 64D 72D Preparar o material para uso Contração do molde: A secagem é um procedimento muito importante para o processamento do TPU. A secagem adequada pode evitar muitos problemas de processo e também melhora o desempenho do produto. O teor de água dos grânulos de TPU deve ser controlado abaixo de 0,05%. 175 Tempo Ciclo (sec.) A 64D Recomendamos as seguintes condições de secagem: Durezas de 70A-90A : C 4-6h Durezas de 95A-72D: C 3-4h Se a umidade do ar for alta, deve-se aumentar o tempo de secagem Espessura (mm)

7 2.2. Coloração A adição de um masterbatch de cores é a maneira mais simples, limpa e eficiente para colorir. Os masterbatches baseados em TPU são recomendados para o desempenho ideal, porém os que utilizam PE, PP ou ABS podem ser adequados para algumas aplicações. A quantidade recomendada para adição é 2-10% com base nos diferentes requisitos de cores. Em algumas condições, você também pode adicionar pigmento de cor Aditivos De um modo geral, os grânulos de TPU fornecidos tiveram aditivos acrescentados durante sua produção, porém é possível acrescentar aditivos como desmoldantes, estabilizadores de UV, anti-estáticos, conforme a necessidade Reciclagem As peças perdidas, galhos, rebarbas etc., podem ser moídas e misturadas com material novo desde que passe pela secagem novamente e não ultrapasse a 20% no total. É importante que os grânulos do material reciclado tenham tamanho aproximado dos grânulos de material virgem. Lembre-se que adicionar material reciclado pode afetar as propriedades finais do produto. 3. Parâmetros do processamento Os principais parâmetros de processo são: temperatura de injeção, temperatura do molde, pressão de injeção, contra-pressão, pressão de fechamento, tempo de injeção, tempo de retenção, tempo de resfriamento, velocidade da rosca, velocidade de injeção Temperatura A dureza é fator decisivo para a definição da temperatura de injeção. Dureza Zona de alimentação Zona de compressão Zona de medição Zona do bocal 70A A A A A A D D

8 3.2. Velocidade de injeção Os materiais TPU são sensíveis ao cisalhamento. A velocidade excessiva de injeção pode causar a degradação do material e reduzir o desempenho do produto. A velocidade de injeção em relação ao diâmetro pode ser vista como segue: Velociadade da Rosca (rpm) Diâmetro da Rosca (mm) 3.3. Pressão de injeção e retenção Esses fatores influenciam a estabilidade dimensional. Se a pressão de retenção for muito baixa, podem ocorrer marcas de afundamento. Se a pressão de injeção for muito baixa, podem ocorrer bolhas. A pressão real necessária depende do tamanho da peça, do projeto do molde e da configuração do canal de alimentação ou do ponto de injeção. Normalmente, a pressão de retenção pode ser ajustada em 60% da pressão de injeção Contra-pressão Isso afeta a homogeneização do TPU fundido, mas não deve ser muito alta, devendo ficar entre 20-30% da pressão de injeção Velocidade de injeção A velocidade de injeção adequada depende do produto e da configuração do ponto de injeção. Ela é um pouco mais lenta que no plástico comum, já que uma velocidade de injeção mais alta pode resultar em bolhas. Recomendamos que a velocidade de injeção não ultrapasse 25mm/s Tempo do ciclo O tempo do ciclo decide a eficiência da produção, impactando o custo final do produto. Ele engloba o tempo de injeção, tempo de retenção, tempo de resfriamento, sendo esse último 70-80% de todo o ciclo. Ele tem relação maior com a temperatura do processamento, temperatura do molde e também com a espessura da peça do produto. A curva abaixo mostra o tempo do ciclo de TPU s de diferentes durezas em relação a espessura da parede. Geralmente TPU s mais macios necessitam tempo de ciclo maiores, especialmente o tempo de resfriamento. 175 Tempo Ciclo (sec.) A 64D Espessura (mm)

9 3.7. Temperatura do molde Em geral, recomendamos que a temperatura do molde seja mantida entre 10 C e 40 C. Para diminuir o tempo de resfriamento, a temperatura do molde pode ser ajustada lentamente, especialmente para TPU s mais macios. Porém é importante lembrar que a temperatura do molde muito baixa pode resultar em afundamento da peça e outros problemas Pós-tratamento Isso pode melhorar o desempenho do produto. As condições de pós-tratamento serão alteradas para TPU de graus diferentes: Dureza Shore A Shore A Shore D Condição do tratamento 80 16h 90 16h h

10 PRINCIPAIS PROBLEMAS E SUAS SOLUÇÕES NA INJEÇÃO DO TPU Problemas Soluções PEÇAS INCOMPLETAS Aumentar a pressão de injeção Aumentar a contra pressão Aumentar a velocidade de injeção Aumentar a temperatura do cilindro Aumentar a temperatura do bico Aumentar ou desobstruir o diâmetro do furo do bico Aumentar o curso de dosagem Aumentar o tempo de injeção e contra-pressão Diminuir o RPM da rosca Rever o sistema de alimentação do molde Fazer saídas de ar no molde PEÇAS ADERINDO NO MOLDE Corrigir os defeitos do molde (saliências) Adicionar ou trocar posição do pino ejetor Aumentar o tempo de resfriamento Reduzir a temperatura do TPU fundido Usar temporariamente desmoldante PEÇA COM DEPRESSÕES NA SUPERFÍCIE Aumentar a pressão de injeção Aumentar a pressão de recalque Aumentar a contra - pressão Aumentar o tamanho do canal de entrada Mudar o local do ponto de injeção Reduzir a temperatura do TPU fundido se ela estiver muito alta MARCAS DE QUEIMADO Reduzir o tempo de residência na unidade de injeção Evitar a contaminação da resina Corrigir pontos de fixação no conjunto do cilindro, rosca e bocal Purgar completamente sistema de injeção Bolhas de ar internas Aumentar a contra - pressão Aumentar ou desobstruir o diâmetro do furo do bico

11 Problemas Soluções BOLHAS DE AR INTERNAS Aumentar o curso de dosagem Aumentar o tempo de injeção e contra-pressão Diminuir a temperatura do cilindro Rever sistema de alimentação do molde Fazer saídas de ar no molde Verificar se há contaminação do material Aumentar a pressão de recalque Bolhas externas Aumentar a contra - pressão Aumentar a velocidade de injeção Aumentar a temperatura do bico Aumentar e desobstruir o diâmetro do furo do bico Aumentar o curso de dosagem Aumentar o tempo de injeção e Contra-pressão Diminuir o RPM da rosca Diminuir a temperatura do cilindro Diminuir a temperatura do bico Rever o sistema de alimentação no molde Fazer saídas de ar no molde Utilizar bucha com 6 de conicidade e poço frio Aferir os instrumentos contr. temperatura da máquina Verificar se há contaminação do material CANAIS DE DISTRIBUIÇÃO Aumentar o tempo de resfriamento Diminuir tempo de injeção e contra - pressão Diminuir a contra - pressão Diminuir o RPM da rosca Diminuir a velocidade de injeção Diminuir a temperatura do cilindro Diminuir a temperatura do bico Diminuir a pressão de injeção e contra - pressão Rever o sistema de alimentação do molde Rever o sistema de extração Verificar o acabamento do molde e para TPU Verificar o sistema de refrigeração do molde Utilizar desmoldante de silicone/estearato Utilizar bucha com 6 de conicidade e poço frio

12 Problemas Soluções Canais de distribuição Utilizar WANTHANE apropriado para injeção Aferir os instrumentos contr. temp. da máquina Emendas Aumentar a pressão de injeção Aumentar a pressão de contra-pressão Aumentar a contra - pressão Aumentar a velocidade de injeção Aumentar a temperatura do cilindro Aumentar a temperatura do bico Aumentar ou desobstruir o diâmetro do furo do bico Aumentar o curso de dosagem Aumentar o tempo de injeção e contra-pressão Diminuir a temperatura do cilindro Diminuir a temperatura do bico Rever o sistema de alimentação do molde Fazer saídas de ar no molde Verificar o sistema de refrigeração do molde Reduzir a aplicação de óleo e desmoldante Utilizar bucha com 6 de conicidade e poço frio Aferir os instrumentos contr. temperatura da máquina Verificar se há contaminação do material Depressões ou rechupe Aumentar a contra - pressão Aumentar a pressão de contra - pressão Aumentar a contra pressão Aumentar ou desobstruir o diâmetro do furo do bico Aumentar o curso de dosagem Aumentar o tempo de injeção e contra-pressão Aumentar o tempo de resfriamento Diminuir o RPM da rosca Diminuir a velocidade de injeção Rever o sistema de alimentação do molde Fazer saídas de ar no molde Verificar o sistema de refrigeração do molde Aferir os instrumentos contr. temperatura da máquina

13 Problemas Soluções Regiões foscas Aumentar a pressão de injeção Aumentar a contra - pressão Aumentar a velocidade de injeção Aumentar a temperatura do cilindro Aumentar a temperatura do bico Aumentar ou desobstruir o diâmetro do furo do bico Aumentar o curso de dosagem Aumentar o tempo de injeção e contra - pressão Diminuir a velocidade de injeção Rever o sistema de alimentação do molde Fazer saídas de ar no molde Verificar o acabamento do molde para TPU Verificar o sistema de refrigeração do molde Reduzir a aplicação de óleo e desmoldante Aferir os instrumentos contr. temperatura da máquina Verificar se há contaminação do material Rebarbas na peça Diminuir tempo de injeção e contra-pressão Diminuir a contra - pressão Diminuir o RPM da rosca Diminuir a velocidade de injeção Diminuir a temperatura do cilindro Diminuir a temperatura do bico Verificar o acabamento do molde para TPU Verificar os ajustes de fechamento do molde Verificar o sistema de refrigeração do molde Reduzir a aplicação de óleo e desmoldante Aferir os instrumentos contr. temperatura da máquina Verificar se há contaminação do material Deformação após resfriamento Aumentar a pressão de injeção Aumentar a contra - pressão Aumentar o tempo de injeção e contra - pressão Aumentar o tempo de injeção e recalque Aumentar o tempo de resfriamento Diminuir o RPM da rosca Diminuir a velocidade de injeção

14 Problemas Soluções Deformação após resfriamento Rever o sistema de alimentação do molde Rever o sistema de extração Fazer saídas de ar no molde Verificar o acabamento do molde para TPU Verificar o sistema de refrigeração do molde Desfolhamento ou Delaminação Aumentar a contra - pressão Aumentar a temperatura do cilindro Aumentar a temperatura do bico Aumentar ou desobstruir o diâmetro do furo do bico Aumentar o curso de dosagem Aumentar o tempo de injeção e contra - pressão Diminuir a velocidade de injeção Rever o sistema de alimentação do molde Rever sistema de extração Verificar acabamento do molde para TPU Verificar sistema de refrigeração do molde Verificar se há contaminação do material

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