البولي يوريثين الحراري (TPU) هي مادة البولي يوريثين المرنة التي تتمتع بتطبيقات واسعة في العديد من الصناعات نظرًا لخصائصها الميكانيكية الممتازة. من بين جميع عمليات تصنيع بولي يوريثان لدن بالحرارة المنتجات, القولبة بالحقن بالبولي يوريثين بالحرارة هي واحدة من أفضل الطرق وأقلها تكلفة. تشرح هذه المقالة طريقة القولبة بالحقن TP\U، وعملية القولبة بالحقن ومزاياها واستخداماتها مع تقديم بعض الأسئلة الشائعة (CALS).
ما هو البولي يوريثين بالحرارة (TPU)؟
البولي يوريثين الحراري هي فئة من اللدائن المرنة التي تمتلك ميزات المواد البلاستيكية والمطاطية. مرنة وشفافة للغاية, بولي يوريثان لدن بالحرارة يتمتع بمقاومة جيدة للزيوت والشحوم والتآكل، وبالتالي يجد استخدامًا ممتازًا في السيارات، والطبية، والاستهلاكية المعمرة وغيرها.
دعونا نصنف بولي يوريثان لدن بالحرارة المواد إلى ثلاث فئات:
- أساسه بوليستر بولي يوريثان لدن بالحرارة: يتمتع بقوة ميكانيكية عالية ويتميز بخصائص مقاومة جيدة للتآكل.
- قائم على البولي إيثر بولي يوريثان لدن بالحرارة: يتميز بمرونة جيدة وثبات شديد في درجات الحرارة المنخفضة.
- بولي كابرولاكتون بولي يوريثان لدن بالحرارة: هو عبارة عن وصلة متشابكة من البولي إيثيلين-كوبول البولي إيثيلين-كوبول وDUR المرفوع مع مقاومة أفضل للتحلل المائي والمتانة.
ما هو قولبة حقن TPU؟
صب حقن TPU هي العملية التي يتم من خلالها تشكيل شكل مغلق باستخدام قالب يتفاعل مع جزيئات البولي يوريثان النانوية المصنوعة من البولي يوريثان بالحرارة التي تم صهرها لإنشاء أشكال. هذه العملية مناسبة تماماً لإنشاء مكونات معقدة وعالية الدقة بأحجام كبيرة.
عملية بولي يوريثان لدن بالحرارة القولبة بالحقن
إن قولبة حقن البولي يوريثان بالحرارة (TPU) هي طريقة منظمة بشكل جيد ومناسبة لتصنيع أجزاء دقيقة. وفيما يلي شرح تفصيلي لكيفية عملها خطوة بخطوة:
1. إعداد المواد
بادئ ذي بدء، من الضروري توضيح أن كريات TPU يجب تجفيفها قبل بدء عملية القولبة بالحقن. ولهذا السبب بولي يوريثان لدن بالحرارة لديها بعض جوانب الرطوبة، أي أنها قادرة على امتصاص الرطوبة من الهواء. في حالة احتواء الكريات على رطوبة، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تكوين فقاعات أو تشطيبات سطحية رديئة على الكريات النهائية. ومن المزايا الإضافية للتجفيف أنه يضع المادة في الحالة المناسبة للقولبة.
2. التسخين والذوبان
يتم بعد ذلك تغذية كريات TPU بمجرد تجفيفها في برميل ماكينة القولبة بالحقن. بعد وصولها إلى داخل البرميل، تبدأ السخانات بعد ذلك في تسخين الكريات بالقدر المطلوب لإحداث ذوبان المحتويات. بالنسبة ل بولي يوريثان لدن بالحرارة لا توجد قيمة ثابتة صارمة ولكن عادةً ما تتراوح بين 200 درجة مئوية إلى 250 درجة مئوية اعتمادًا على بولي يوريثان لدن بالحرارة الدرجة المستخدمة. تعتبر هذه المرحلة حرجة لأن السطح المنتظم يوفر تدفقًا حرًا للمعدن في القالب ويمنع حدوث أي عيب.
3. الحقن
يتم الحقن بعد بولي يوريثان لدن بالحرارة منصهر، حيث يتم تفريغه في تجويف القالب. يتم تحقيق ذلك من خلال آلية الضغط العالي حيث يتم تفريغ المادة المنصهرة بولي يوريثان لدن بالحرارة يُجبر في القالب. يتأكد الضغط من أنه في قالب بولي يوريثان لدن بالحرارة، يتم شغل جميع الملامح الصغيرة التي قد تضم مناطق يصعب ملؤها. تضمن هذه الخطوة التشكيل الدقيق أو تحقيق الهياكل المعقدة في فتح النسيج أو تحقيقها.
4. التبريد
وأخيرًا، بعد ملء القالب، تأتي عملية التبريد. أثناء التبريد, بولي يوريثان لدن بالحرارة تصبح القوالب جامدة وتتبنى شكل تجويف القالب المستخدم في صنع بولي يوريثان لدن بالحرارة الجزء الصلب. يتم التحكم في درجة الحرارة لتجنب المراوغات المحتملة مثل الالتواء أو الانكماش على حد سواء. يتم تحديد وقت التبريد حسب حجم وسُمك الجزء المراد إنتاجه.
5. الطرد
وأخيرًا، يتم تشغيل TPUendsg وينفتح القالب، ويصبح الجزء النهائي جاهزًا للقذف. يتم تحقيق ذلك باستخدام دبابيس قاذفة أو بعض الوسائل الأخرى لإخراج الجزء من القالب. يتم بذل كل جهد ممكن من أجل عدم كسره في هذه المرحلة من العملية. في بعض الحالات، بعد تشكيل المنتج المذكور أعلاه، قد يتم إجراء عمليات ثانوية أخرى، مثل قطع المواد الزائدة، أو التلميع، أو الفحص.
متقدم القولبة بالحقن بالبولي يوريثين بالحرارة التقنيات
فيما يلي بعض من أهم القولبة بالحقن بالبولي يوريثين بالحرارة التقنيات التي يمكننا استخدامها في العصر الحديث;
1. التشكيل الزائد
نوع خاص من صب زائد يتضمَّن تراكب بولي يوريثان لدن بالحرارة على البلاستيك الصلب أو حتى المعدن لإنتاج مكون كيان. تمزج هذه التقنية بين مرونة وراحة مادة TPU مع صلابة المادة الأساسية. ويتم تطبيقها في منتجات مثل المقابض ذات المقبض الناعم، وأغطية الهواتف الواقية والتطبيقات الطبية لأن دمج المواد مع المكونات اللينة والمكونات اللينة أمر بالغ الأهمية في تحديد وظائف المنتجات النهائية وقابليتها للاستخدام.
2. القولبة بالحقن متعدد الطلقات
قولبة الحقن متعدد الحقن أو صب لقطتين يجعل من الممكن جعل أجزاء من البولي يوريثين بالحرارة متعددة المواد أو متعددة الألوان بناءً على دورة صب واحدة. تنطوي هذه التقنية على استخدام طبقات متناوبة من المواد أو الألوان في القالب لإنشاء مكونات متعددة الخطوات، مع زيادة الوظائف والمظهر. وتُستخدم في الغالب حيث يتم البحث عن تطبيقات ذات ملمس صلب أو ناعم في الغالب في التصميمات الداخلية للسيارات أو حيث تتطلب الأجزاء تمايز الألوان المعقدة في المنتجات الاستهلاكية.
3. القولبة بالحقن بمساعدة الغاز
وهنا، يتم حقن كمية ثابتة من الغاز، ويفضل أن يكون النيتروجين في تجويف القالب والتسبب في تكوين فراغات داخل الجزء. قد ينتج عن ذلك أجزاء أخف وزنًا بسماكة مواد أقل ولكن بقوة ميكانيكية مماثلة. حقن القوالب بمساعدة الغاز مناسب لإنتاج الأجزاء الكبيرة؛ أي ألواح السيارات أو مقابض اليد حيث يكون تقليل الكتلة مهمًا ولكن ليس على حساب القوة.
خصائص بولي يوريثان لدن بالحرارة التي تجعلها مثالية لقولبة الحقن
فيما يلي الخصائص المشتركة لـ القولبة بالحقن بالبولي يوريثين بالحرارة;
1. المرونة
القولبة بالحقن بالبولي يوريثين بالحرارة تُظهر مرونة تشبه المطاط، وصلابة تشبه البلاستيك مما يجعلها تطور أجزاء قوية ومرنة في نفس الوقت. هذه الخاصية تجعل بولي يوريثان لدن بالحرارة مناسب للاستخدام في نطاقات محددة حيث تتطلب الأجزاء مرونة إما للثني أو التمدد إلى الشكل المحدد المطلوب أو لحماية الجزء من الصدمات في تطبيقات مثل النعال الوسطى للأحذية الرياضية وموانع تسرب السيارات والخراطيم المرنة.
2. مقاومة المواد الكيميائية
وتكشف المادة الجديدة عن مقاومة فائقة للزيوت والشحوم والمواد الكيميائية المختلفة أيضًا، وبالتالي يمكن اعتبار تطبيقها في الظروف الصناعية القاسية. هذه الخاصية مهمة جدًا في تطبيقات السيارات والتطبيقات الصناعية نظرًا لأن العديد من السوائل مثل الحشيات والخراطيم ومواد منع التسرب عادةً ما تتعرض للعنصر.
3. الشفافية
ومع ذلك, بولي يوريثان لدن بالحرارةتعني الشفافية المتأصلة فيه أنه يمكن تلوينه أو استخدامه بشفافية بسهولة، مما يجعله جذابًا لأفراد السلع الاستهلاكية مثل أغطية الهواتف والأحذية الشخصية وما إلى ذلك. ويؤدي هذا التباين في المظهر إلى جانب المتانة إلى ارتفاع الطلب عليه في المنتجات الإلكترونية وشبه الإلكترونية بالإضافة إلى السلع الأخرى في قطاع نمط الحياة.
4. ثبات الأشعة فوق البنفسجية
قولبة حقن البولي يوريثين بالحرارة يتمتع بثبات كبير في الأشعة فوق البنفسجية، مما يعني أنه لا يتغير لونه أو تركيبته أو يتحلل بسهولة عند تعرضه لأشعة الشمس. هذه الخاصية تجعل بولي يوريثان لدن بالحرارة مثالية للاستخدامات مثل الأغطية الواقية ومكونات السيارات والمعدات الرياضية المستخدمة في المناطق المشمسة.
5. التوافق الحيوي
هذا النوع من بولي يوريثان لدن بالحرارة تم اعتماده ليكون متوافقًا حيويًا وبالتالي آمنًا للاستخدام عند ملامسته للأنسجة البشرية في الجسم. وهذا يجعلها مرشحة جيدة للمعدات الطبية مثل القسطرة والأنابيب الجراحية والأطراف الصناعية وحيثما تكون المقاومة الكيميائية مهمة بنفس القدر.
مقارنة بين TPU مقابل TPE القولبة بالحقن
سيناقش الجدول التالي الفرق بين بولي يوريثان لدن بالحرارة و حقن TPE في العمق;
| وجه | تي بي يو | مادة تي بي إي |
| متانة | مقاومة فائقة للتآكل والتآكل. | متانة معتدلة، مناسبة للاستخدام الخفيف. |
| المرونة | ممتاز، حتى في درجات الحرارة المنخفضة. | جيد، ولكنه أقل مرونة تحت الضغط. |
| مقاومة درجة الحرارة | عالية (حتى 120-150 درجة مئوية). | معتدلة (حتى 100 درجة مئوية). |
| درجة حرارة المعالجة. | أعلى (200-250 درجة مئوية). | أقل (180-220 درجة مئوية). |
| يكلف | أغلى ثمناً | أكثر فعالية من حيث التكلفة. |
| التطبيقات | السيارات، والطبية، والأحذية، والإلكترونيات. | السلع الاستهلاكية والمقابض الناعمة الملمس والأختام. |
| حساسية الرطوبة | يتطلب تجفيفاً شاملاً قبل المعالجة. | أقل حساسية للرطوبة. |
| قابلية إعادة التدوير | أقل قابلية لإعادة التدوير. | أسهل في إعادة التدوير. |
إيجابيات بولي يوريثان لدن بالحرارة القولبة بالحقن
وفيما يلي بعض المزايا بولي يوريثان لدن بالحرارة صب إنجيسيون;
- الدقة والاتساق: يوفر القولبة بالحقن الدقة، سواءً كانت القطع التي يتم تصنيعها صغيرة أو كثيرة، فجميع القطع متشابهة في طبيعتها.
- مرونة التصميم: بولي يوريثان لدن بالحرارة مرونة جيدة توفر، إلى جانب القدرة على التشكيل بالحقن، إمكانية عالية للتصميم والهندسة.
- فعالية التكلفة: ومع ذلك، قد يكون شراء القوالب مكلفاً بعض الشيء في البداية ولكن التكلفة الإجمالية رخيصة نسبياً للإنتاج على نطاق واسع.
- مكونات موثوقة وعالية التعزيز: منتجات القضبان المصنعة من خلال بولي يوريثان لدن بالحرارة يتم تطبيق القولبة بالحقن بمستويات عالية من المتانة ومقاومة الطقس والمرونة.
تطبيقات بولي يوريثان لدن بالحرارة في قولبة الحقن
دعونا نناقش بعض الاستخدامات المهمة لـ بولي يوريثان لدن بالحرارة القولبة بالحقن;
- صناعة السيارات: بولي يوريثان لدن بالحرارة يتم تطبيق المكونات على الخراطيم وموانع التسرب والحشيات، بسبب خصائصها الكاشطة ومرونتها.
- الأحذية: مادة البولي يوريثان اللدائن الحرارية هي المادة الأكثر استخداماً في نعال الأحذية والنعل الأوسط بسبب الراحة التي توفرها مع مزايا إضافية تتمثل في المتانة.
- الأجهزة الطبية: يجب أن تكون الأنابيب والقساطر الطبية مصنوعة من مواد متوافقة حيويًا ومقاومة للمواد الكيميائية أيضًا؛ وهذا يجعل بولي يوريثان لدن بالحرارة مادة مناسبة لإنتاجها.
- المعدات الرياضية: بولي يوريثين لدن بالحرارة مرن وقوي ومن ثم يستخدم على نطاق واسع في تصنيع الملابس الرياضية مثل النظارات الواقية والخوذات والتروس الواقية والعوامات وأي عنصر قابل للنفخ.
تحديات بولي يوريثان لدن بالحرارة حقن القالب
على الرغم من مزاياها, بولي يوريثان لدن بالحرارة ينطوي القولبة بالحقن على بعض التحديات:
- حساسية الرطوبة: بولي يوريثان لدن بالحرارة رطوبة وقدرته على امتصاص الرطوبة من الهواء، وهو ما يشكل عائقًا كبيرًا عندما يتعلق الأمر بجودة المنتج خاصةً إذا لم يتم تجفيفه بشكل صحيح.
- نطاق درجة حرارة المعالجة: يلزم التحكم الصارم في درجة الحرارة نظرًا لأن العديد من المواد حساسة ويمكن أن تتلف أو تختلط بشكل غير صحيح.
- الانكماش والالتواء: ال بولي يوريثان لدن بالحرارة تكون الأجزاء حساسة للانكماش، وقد يحدث اعوجاج أثناء مرحلة التبريد، مما يعني أنه عند تصميم القالب واختيار عملية التصنيع يجب مراعاة هذه التأثيرات.
التحسن في بولي يوريثان لدن بالحرارة القولبة بالحقن
لتحقيق أفضل النتائج مع بولي يوريثان لدن بالحرارة قولبة الحقن، ضع في اعتبارك النصائح التالية:
- استخدم جودة عالية بولي يوريثان لدن بالحرارة: من المفيد ضمان توافق المادة مع حاجة التطبيق من حيث المرونة أو الصلابة، على سبيل المثال، أو المناعة الكيميائية.
- التصميم من أجل التصنيع/التجميع (DfMA): الحد من عيوب القالب، وفي الوقت نفسه، تعزيز عدد الدورات في الساعة التي يمكن أن ينتجها القالب.
- صيانة المعدات: إجراء الفحوصات الدورية والصيانة الدورية لماكينات التشكيل لضمان حسن سير العمل.
- التحكم في مستويات الرطوبة: بولي يوريثان لدن بالحرارة يجب تجفيف الكريات قبل المعالجة لأن عدم القيام بذلك سيؤدي إلى إنتاج منتجات معيبة.
التوقعات المستقبلية لـ بولي يوريثان لدن بالحرارة القولبة بالحقن
بعد استعراض جميع إيجابيات واستخدامات القولبة بالحقن بالبولي يوريثين بالحرارة، يمكننا أن نرى أن لها نطاقًا أوسع في المستقبل القريب;
- وحدات البولي بروبيلين تيريفثالات مستدامة: إن تنغيم الأثر البيئي للصناعة هو السبب وراء تطوير مواد البولي يوريثان تيرفثالات البولي يوريثان القائمة على أساس حيوي.
- تصاميم القوالب المتقدمة: وتساهم التطورات مثل التبريد المطابق والقوالب المصنوعة من المواد المضافة في جعل العملية أكثر فعالية وإنتاجية بالإضافة إلى تحسين المنتج النهائي.
- التواصل مع التصنيع الذكي: أدى تطبيق RTM وPM إلى تحسين إنتاجية قولبة حقن البولي يوريثان TPU من خلال تطبيق تقنيات الصناعة 4.0.
خاتمة
يعد قولبة حقن TPU نوعًا مهمًا من أنواع القولبة بالحقن لأن بولي يوريثان لدن بالحرارة مرونة اللدائن البلاستيك الحراري بينما يوفر القولبة بالحقن دقة وكفاءة العملية. من خلال فهم خواص المواد، يمكن تحسين العملية ومعالجة التحديات بحيث يمكن للمصنعين إنشاء منتجات متينة وعالية الجودة بولي يوريثان لدن بالحرارة الأجزاء. تطبيق القولبة بالحقن بالبولي يوريثين بالحرارة في تطور مستمر من حيث المواد وتطبيق التكنولوجيا؛ ومن ثم، فإن هناك آفاقًا بعيدة تلوح في الأفق لتوفير حلول متعددة الاستخدامات في متطلبات الصناعة التحويلية الحديثة.
الأسئلة الشائعة (FAQs)
1. ما نطاق الصلابة القياسي لـ بولي يوريثان لدن بالحرارة المستخدمة في عملية القولبة بالحقن؟
يمكن أن يتراوح معدن TPU من 60 Shore A للأشكال اللينة والمرنة إلى 85 Shore D للأشكال الصلبة والصلبة مما يجعله متعدد الاستخدامات.
2. كيف يمكن للمرء اختيار بولي يوريثان لدن بالحرارة لتطبيق معين؟
من الضروري الانتباه لجوانب مثل؛ الصلابة والمرونة ومقاومة التآكل والتوافق الكيميائي. من المستحسن أن تذهب إلى الموردين للتحقق من بعض الدرجات التي تناسب متطلباتك.
3. قابلية التطبيق بولي يوريثان لدن بالحرارة القولبة بالحقن للإنتاج على نطاق واسع.
نعم، لأن القولبة بالحقن بالبولي يوريثين بالحرارة دقيقة وفعالة للإنتاج التجاري.
4. ما الذي يعطي بولي يوريثان لدن بالحرارة ميزة على اللدائن الحرارية الأخرى؟
بولي يوريثان لدن بالحرارة تتميز بمرونة محسّنة بشكل ملحوظ، وقدرة على تحمل المواد الكاشطة والثبات الكيميائي والأشعة فوق البنفسجية مقارنةً بالبلاستيك PVC أو البولي إيثيلين البولي إيثيلين مما يجعلها مثالية للاستخدامات الأعلى.