YÜKSEK HACİMLİ PROSESLER
Pres kalıplama, CTP ürünlerin, yüksek hacimli üretimlerde geldiği son noktadır. Dört adet temel pres kalıplama yöntemi mevcuttur.
• SMC Hazır Kalıplama Bileşimi
• BMC Hazır Kalıplama Bileşimi
• Islak sistemli preform ve keçeleri presleme
• Takviyeli termoplastik levha presleme
Bu proses ısıtılmış metal kalıplarda, kompozit malzemenin istenilen şekilde, reçine sistemi sertleşene kadar 170–200 bar hidrolik basInç altında sıkıştırılması işlemidir. En fazla ticari kullanım alanına sahip SMC sisteminden başlayarak pres kalıplama malzemelerini inceleyelim:
SMC HAZIR KALIPLAMA BİLEŞİMİ
SMC takviye malzemeleri, smc polyester reçine, dolgu malzemeleri, kimyasal kalınlaştırıcılar, katalizörler, kalıp ayırıcılar ve raf ömrünün uzamasını sağlayan diğer katkıların birleştirildiği, tamamen bütünleştirilmiş, kolaylıkla pestil haline getirilebilen hazır kalıplama bileşimidir. SMC bileşimi, ayrıca pigmentleri ve çekmeyi kontrol eden girdileri de içerebilir. Kavramsal olarak SMC bileşimi, levha halindeki çeliğin kompozit olarak karşılığıdır. Bir başka deyişle SMC, karmaşık şekilli olarak kalıplanmadan önce bir süre bekletilebilir.) SMC’nin çelikle karşılaştırılmasında önemli olan tek fark, SMC’nin şekillendirilmesinde tek kalıp yeterli olurken, çelikler için takım halinde, bir dizi metal kalıp gerekmektedir. SMC üstün performans özellikleri nedeniyle, yüksek hacimli üretime elverişlidir. Otomotiv, elektrik/ elektronik ve ev aletleri sektörlerindeki uygulamalarda ağırlık kazanmaktadır.
SMC ÜRETİMİ
Cam elyafı takviyesi dışında sıvı ve toz halindeki tüm SMC girdileri, devamlı veya kesikli olarak, mikserlerde karşılaştırılır. Elde edilen bileşim genellikle 40.000-100.000 centipoise viskozitede, kıvamlı bir sıvı veya diğer bir deyişle, bir macundur. Bu macun halindeki malzeme, üzerine kırpılan belirli miktardaki cam elyafı ile birlikte, üstten ve alttan gelen, genellikle naylon ve polietilen plastik malzemeden yapılmış taşıyıcı filmler tarafından kapatılarak, sandviç yapıda bir bileşim haline gelir. Sandviç yapıdaki bu görünüm, konveyör band üzerinde ilerleyerek, sıkıştırma ruloları arasından geçirilip pestil haline getirilmektedir. Daha sonra pestil halindeki hazır kalıplama bileşimi, uygun uzunluklarda rulo haline getirilip, reçinenin uçuculuğunu önlemek üzere naylon ambalajda paketlenerek, sıcaklık kontrollü bir ortamda depolanır. Malzeme daha sonra, uygun kalıplama vizkositesine ulaşılana kadar olgunlaştırılır.
SMC KIVAMININ AYARLANMASI
Magnezyum oksit, magnezyum hidroksit gibi SMC hamur formülasyonundaki kimyasal katkılar reçineyi kıvamlı hale getirir. Bu da reçinenin düşük vizkosite değerlerinden çok yüksek vizkosite değerlerine çıkmasını sağlar. SMC bileşimi arzu edilen kalıplama vizkositesi değerlerine ulaştığında, bileşim uygun şekilde kesilir ve tartılır. Kalıplanmak üzere taşıyıcı filmler kaldırılarak, önceden kesim ve tartım işlemleri yapılmış malzeme, hidrolik pres üzerine bağlanmış, uygun sıcaklığa getirilmiş kalıp içine yerleştirilir ve preslenir.
SMC ÇEŞİTLERİ
Kullanılan reçine veya takviye türlerine bağlı olarak çeşitli SMC tipleri tanımlanmaktadır. Reçine bazlı SMC’ler, soğuk kalıplamayla elde edilen son ürünün çekme özelliklerine göre adlandırılırlar. Bu tip SMC lerin her biri için çekme oranlar› yanda tanımlandığı gibidir. Takviye ürünlerine göre yapılan SMC sınıflaması şöyledir.
SMC–R; rastgele bir elyaf dağılımı vardır. 1,25 cm. ile istenilen herhangi bir uzunlukta kırpılmış lifler, iki boyutlu düzende tesadüfi şekilde sıralanmıştır.
SMC-R çeşitli kesitlerdeki kalıplama parçaları için uygundur. Son ürün özellikleri tüm yönlerde homojendir. Akış yönüne, elyaf oryantasyonuna ve kalıplama sırasında akış mesafesine bağlı olarak özelliklerinde farklılıklar görülebilir.
SMC-C tek yönlü bir oryantasyona sahip, kontinü cam elyafından oluşur. Kalıplanmış SMC-C takviye malzemesinin yerleştirildiği yönde yüksek, çapraz yönde de diğer yönlere göre düşük mukavemet gösterir. Presleme sırasında akışkanlığı yavaşlatır. SMC-C-R gelişigüzel kırpılmış elyaf ve tek yönlü kontinü lifleri bir araya getirmektedir. Mukavemet öncelikli olarak, kontinü elyafın olduğu yönde yüksektir. Tesadüfi dağılımlı lifler çapraz yönde mukavemet sağlar. Rastgele dizilmiş elyafın ilave edilmesi sınırlı kalıplamaların yapılmasına olanak tanır ve şarj özelliklerinde belirli bir derecede esneklik sağlar. SMC-D’ de tek yönlü fakat kontinü olmayan uzun lifler kullanılmaktadır. Bu tür lifler, genellikle 10 cm.ya da 10 cm.’den daha uzundur ve tek yönlü düzende geniş bir şekilde dağıtılırlar. Takviye malzemelerinin bu şekilde düzenlenmesi, elyaf yönünde daha iyi bir akış sağlar. Ancak SMC-C ile karşılaştırıldığında mukavemette bir azalma görülmektedir. SMC-D, SMC-R ile birleştirilebilir. Elde edilen malzeme genellikle SMC-D-R olarak isimlendirilir.
SMC’NiN KALIPLANMASI
SMC hazır kalıplama bileşimi, basınçlı preslere monte edilen ısıtılmış metal kalıplar içinde kalıplanır. Kalıp sıcaklık aralığı 120-1700C arasındadır. Kalıp basıncı ise 140-170 bar arasında değişir. Kalıplama süresi normal koşullarda parçanın kalınlığı, kalıp sıcaklığı ve kullanılan katalizör miktarına bağlı olarak 1-4 dakika arasındadır. Yüksek kalitede yüzey özellikleri gerektiren otomobil dış gövde panelleri gibi uygulamalarda, genellikle kalıplama süresi içinde, kalıp içinde kaplama (In-Mold Coatings (IMC) ) uygulanır. Bu uygulama bütün kalıplama süresini etkileyebilir. Sertleşmeden sonra kalıplanmış parçalar kalıptan çıkartılır. İkincil işlemler son ürün beklentilerine ve parça kompleksine bağlı olarak tercih edilir. Kalıplanmış parçalar delme, bağlama, vidalama gibi ikincil işlemlerden geçirilebilir.
SMC KALIPLAMA YÖNTEMiNiN AVANTAJLARI
SMC hazır kalıplama bileşiminin, çelik, alüminyum ve diğer çinko metal döküm gibi malzemelere göre toplam maliyet/performans getirisinde sağladığı avantajlar, tasarımcılar ve mühendisler tarafından sıkça ifade edilmektedir. Tek bir kalıpta birçok parça birleştirilebilir. SMC ürünler hafiftir ve yüksek sertlik ve dayanım özelliklerine sahiptir. SMC kalıplama, metal kalıplamada gereken birden fazla ekipmanın aksine tek bir ekipman ile işlenebildiğinden, genellikle metal kalıplama prosesinden daha ucuzdur. Ayrıca SMC kalıplama ekipmanının yapımı da daha kısa sürede gerçekleşir. Tüm bu avantajların toplam› SMC kompozit ürünlerini özellikle otomobil üreticileri için cazip hale getirmektedir. Günümüzün otomobil pazarlarında firmalar, seri üretim ve daha hızlı tasarım/üretim programları ile otomobil ve kamyon modellerinde ekonomik farklılıklar yaratacak yollar aramaktadır. SMC bu avantajlara bağlı olarak etkileyici bir performans geliştirmektedir.
SMC KALIPLAMA YÖNTEMİNİN DEZAVANTAJLARI
SMC üretimi ve kalıplanması için gereken sermaye yatırımı metallerle karşılaştırıldığında oldukça düşük olmasına rağmen, diğer kompozit proseslerine göre önemli ölçüde yüksektir. Bu yüzden, SMC parçaların üretiminin tüm harcamaların ekonomik seyrine, üretim hacmine, son ürünün ve ikincil işlemlerin maliyetine bağlı olarak yapılması kritik bir noktadır. SMC ürünlerin pazarda geleneksel malzemelerden yapılmış parçaların yerini almaya başlaması nedeniyle, rakip malzemelerin performans ve ekonomik analizlerinin doğru ve kesin bir şekilde yapılması önem kazanmıştır. Yatırım riskleri SMC’ler için oldukça yüksektir. Bu nedenle, rekabeti gerçek değerinin altında görmenin bedeli de yüksek olacaktır.
SMC KALIPLAMA YÖNTEMİ UYGULAMALARI
SMC kalıplama yöntemi öncelikli olarak otomotiv, elektrik/elektronik ve yap› sektörlerindeki yüksek hacimli uygulamalarda kullanılmaktadır. Düşük çekmeli ve hassas profilli reçine sistemlerinin 1960’ların sonlarında pazara tanıtılmasıyla, SMC uygulamalar› otomobil radyatör panelleri üretiminde ilk örneklerini vermiştir. Bu ön paneller, A sınıfı otomobil gövde panellerinde büyük hacimde hassas profilli SMC’nin ticari kullanımına öncülük etmiştir. Otomobil radyatör panelleri gibi başarılı uygulamalar bir çok araba, kamyon gövde panellerinde de SMC kullanımını başlamış ve SMC uygulamalarının sektördeki kullanımı yaygınlaşmıştır.
SMC: SADECE OTOMOTİV İÇİN DEĞİL
Ev aletleri endüstrisinde de SMC uygulamalarına olan talep artmaktadır. Örneğin, bir bulaşık makinesi iç kapağının SMC’den üretimi geleneksel olarak çelik kapı tasarımı ile karşılaştırıldığında, tek aşamada kalıplama ile birkaç farklı parçayı bir araya getirmektedir. SMC bulaşık makinası kapağı uygulaması, SMC’nin kimyasal bir ortama maruz kalan bir üründe göstermiş olduğu üstün performans nedeniyle birçok açıdan kullanılabileceğini,kanıtlamaktadır. Diğer SMC ev aletleri uygulamaları klimalar, buzdolapları, kızartma makineleri, bilgisayar ve büro malzemelerini kapsamaktadır.
SMC uygulamaları ayrıca, Japonya ve A.B.D yapı endüstrisinde, duş tekneleri ve küvet gibi uygulamalarla da kendini göstermektedir. SMC’nin birçok amaçla kullanılması malzeme mühendislerine ve ürün tasarımcılarına, levha halindeki bileşim için özel, büyük hacimli, üstün kalitede ve düşük maliyet getiren performans ve üretim talepleri hazırlayabilme olanağı tanımaktadır.