Muovipinnoitteen valmistusprosessi
Edellisissä luvuissa on selitetty upotuspinnoituksen ja upotusmuovauksen toiminnan yhtäläisyyksiä. Tässä luvussa perehdytään nyt yksityiskohtaisesti muovipinnoitteen valmistusprosesseihin.
Muovipinnoitteen esikäsittelyprosessi
Esikäsittelyvaiheella on ratkaiseva rooli muovipinnoitteen asianmukaisen levittämisen varmistamisessa metallialustalle. Nämä vaiheet ovat tärkeitä molemmille prosesseille. Kastopinnoituksen esikäsittelyprosessi on monimutkaisempi kuin kastomuovaus, koska se käsittää polymeerin pysyvän pinnoittamisen muotina käytettävälle metallille. Mukana olevat vaiheet on kuvattu alla:
Vaihe 1: Poista pinnan epäpuhtaudet
Epäpuhtaudet voivat vaarantaa polymeerin kiinnittymisen muottiin tai osaan. Ne luovat haavoittuvia alueita, joissa vauriot voivat alkaa ja levitä.
Rasvanpoisto:
Metallialustan pinnalla oleva öljy ja rasva toimivat epäpuhtauksina, jotka vähentävät vedenpitävyyttä ja estävät muovipinnoitteen normaalia tarttumista ja kerrostumista. Rasva voidaan poistaa alkalipesulla, peittauksella tai kuumalla rasvanpoistoprosessilla.
Riisuminen:
Aiemmin pinnoitetuista osista poista vanha kerros perusteellisesti ennen uuden pinnoitteen levittämistä.
Vaihe 2: Muuta alustan ominaisuuksia
Pinnan puhdistamisen lisäksi voidaan antaa lisäominaisuuksia haluttujen ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Nämä ominaisuudet voivat olla hyödyllisiä itse kastoprosessissa tai tuotteen loppukäytössä.
Fosfatointi:
Fosfatointi, joka tunnetaan myös nimellä fosfaattikonversio, on prosessi, jossa levitetään ohut kerros fosfaattia alustalle ennen muovipinnoitusta. Tämä fosfatointikerros parantaa korroosionkestävyyttä, jos muovipinnoite vaurioituu väistämättä. Kastopäällystykseen yleisesti käytettyjä fosfatointikerroksia ovat sinkkifosfaatti, rautafosfaatti ja fosfaattitriesteri.
Laukaisu:
Hitsausprosessissa pintaan lyötään pallomaisia hiukkasia, jolloin saadaan kylmäkäsitelty pinta. Tämä saa aikaan puristusjäännösjännityksen matriisin pinnalla sen lujuuden lisäämiseksi ja olemassa olevan jäännösjännityksen lievittämiseksi. Jäännösjännityksen esiintyminen voi mahdollisesti johtaa mikrohalkeamien muodostumiseen myöhempien prosessien aikana.
Hiekkapuhallus:
Hiekkapuhallus indusoi mikrohuokosia alustan pinnalle, muuttaen sitä ja lisäämällä sen pinta-alaa, jolloin pohjamaalit, pohjamaalit ja muovipinnoitteet tarttuvat paremmin. Yleisiä hiekkapuhallusmenetelmiä ovat mm. hiekka, metallihiekka, lasihelmihiekkapuhallus, muovihelmihiekkapuhallus.
Hauraus:
Deebrittlement on lämpökäsittelyprosessi, jonka tarkoituksena on poistaa metallimatriisiin läpäisevä vety, koska vedyn läsnäolo lisää alttiutta hauraalle murtumiselle rasituksessa. Hajavetyä johdetaan sisään aikaisempien esikäsittelyvaiheiden aikana, kuten peittauksessa ja fosfaattisovelluksissa.
Vaihe 3: Paranna muovipinnoitteen laatua
Levitä seuraavaa alustan pinnalle pinnoitteen laadun parantamiseksi
Pohjustus:
Pohjamaali toimii valmistelevana pinnoitekerroksena lisäämään alustan ja muovipinnoitteen välistä tarttuvuutta. Se tarjoaa myös lisäsuojaa pinnoitetulle alustalle.
Pohjapinnoite:
Pohjapinnoitteet ovat lisäpinnoitteita, jotka antavat valmiille osille erityisiä ominaisuuksia, kuten UV- ja naarmuuntumiskestävyyden. Pohjapinnoitetta ei yleensä käytetä yksinään, ja se yleensä suorittaa tehtävänsä yhdistettynä päämuovipinnoitteeseen.
Kastomuovausprosessia varten muotin pinnalle levitetään tai kiinnitetään irrotusainetta, joka auttaa poistamaan muovatun osan. Silikageeli ja pysyvä polytetrafluorieteeni (PTFE) ovat yleisimmin käytettyjä irrotusaineita. Kun esikäsittelyvaihe on valmis, muotti kuivataan kosteuden poistamiseksi. Jäännöskosteus aiheuttaa laajenemista seuraavissa vaiheissa syötetystä lämmöstä. Tämä johtaa tyhjien tai kuplien muodostumiseen.
Muovipinnoitteen valmistusprosessi
Vaihe 4: Esilämmitä muotti
Muotti altistetaan säädellylle kuumennukselle uunissa ennalta määrätyssä lämpötilassa ja keston ajan, jolloin kuumennuslämpötila toimii yhtenä komponenttien pinnoitepaksuutta säätelevistä keskeisistä parametreista. Lämmönjaon laatu riippuu sekä muotin suunnittelusta että ilmavirran hallinnasta uunissa. Tasaisen muotin lämmityksen varmistaminen on ratkaisevan tärkeää tasaisen pinnoitteen paksuuden saavuttamiseksi koko materiaalissa.
Vaihe 5: Kasta muotti
Upota kuumennettu muotti osittain tai kokonaan nestemäiseen polymeeriin ( PVC plastisoli tai PE-plastisoli). Polymeeri tarttuu muotin pintaan. Muotin ulkomitta on osan sisätila. Viipymäaika eli aika, jolloin muotti on upotettu nestemäiseen polymeeriin, on myös yksi parametreista, joka määrää osan lopullisen pinnoitepaksuuden. Pidempi viipymäaika tuottaa paksumman pinnoitteen. Upotus- ja muotista poistumisnopeus on myös keskeinen huomioitava parametri käytetyn nestemäisen polymeerin ominaisuuksista riippuen. Valmistaja määrittää nämä hinnat optimointivaiheen aikana. Nyrkkisääntönä on, että näiden nopeuksien on oltava hitaita nestemäisen polymeerin virtauksen säätelemiseksi ja sileän pinnan saamiseksi. Liian nopea poistuminen muotista viipymäajan jälkeen johtaa pinnan epätasaisuuksiin. Jos muotti kuitenkin upotetaan ja vedetään ulos liian hitaasti, tuloksena oleva pinnoite on liian paksu. Edistyneemmät tehtaat käyttävät hienojakoisten polymeerijauheiden leijukerroja korvaamaan perinteiset nestemäiset polymeeriliuokset. Konsepti on samanlainen kuin perinteinen menetelmä. Kun hieno polymeerijauhe koskettaa muotin kuumennettua pintaa, se sulaa ja tarttuu siihen.
Vaihe 6: Tyhjennä ylimääräinen polymeeri
Anna ylimääräisen nestemäisen polymeerin valua muotin pinnalta. Halutun paksumman pinnoitteen saamiseksi voidaan suorittaa useita kastovaiheita tai voidaan käyttää erikoispinnoitteita.
Vaihe 7: Koveta pinnoite
Pinnoite kovettuu uunissa, mikä helpottaa perusteellisempaa polymeerin kovettumisprosessia ja ylimääräisen veden, liuottimien ja lisäaineiden täydellistä haihtumista. Tämä vaihe on ratkaiseva polymeerin lopullisten mekaanisten ominaisuuksien, kuten jäykkyyden ja joustavuuden, saavuttamiseksi. Lämpökovettuvissa polymeereissä kovetusvaihe johtaa polymeeriketjujen täydelliseen silloittumiseen.
Vaihe 8: Jäähdytä pinnoite
Kovettunut pinnoite jäähdytetään upottamalla vesisäiliöön 122-1112 °C:n (50-600 °F) lämpötiloissa tai pakotetulla tai luonnollisella ilmankierrolla. Jäähtymisnopeutta ei pidetä kriittisenä parametrina muihin muovausmenetelmiin verrattuna.
Vaihe 9: Vapauta ja irrota tuote
Valmis osa irrotetaan kehyksestä. Kastomuovauksen yhteydessä muovipinnoite irrotetaan käsin tai mekaanisesti muotista, jolloin yksittäinen osa erotetaan erästä. Tämä tuottaa viimeistellyn muoviosan tai osan. Muovi- tai muovipinnoitteelle voidaan tehdä lisäjalostusprosesseja, kuten lovi, lävistys, painatus ja koristelu.
Videoleike muovipinnoitteen valmistusprosessista







