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TPE vs. TPU

TPU-Kunststoff

Bei der Auswahl der Materialarten für einen bestimmten Einsatzzweck ist es wichtig, zwischen thermoplastischen Elastomeren (TPE) und thermoplastischem Polyurethan (TPU) zu unterscheiden. Beide sind vielseitige Polymere und verfügen über einige besondere Eigenschaften. Sie ermöglichen ihre Anwendung in vielen Bereichen. TPE sind bekannt für ihre Flexibilität, ihre Verarbeitungsfreundlichkeit und ihre niedrigen Kosten. Daher eignen sich TPE für Anwendungen, bei denen nur eine mäßige Leistung erforderlich ist. Im Gegensatz zu TPU bieten sie eine verbesserte Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und chemische Eigenschaften, um anspruchsvollen Anwendungen sowie höheren Leistungsanforderungen gerecht zu werden. In diesem Artikel werden wir also TPE und TPU sowie ihre Unterschiede, Ähnlichkeiten und Eigenschaften untersuchen.

Was ist TPE?

TPE ist die Kurzform von Thermoplastische Elastomere. Es handelt sich um eine Art Polymer, das Eigenschaften von Gummi mit recycelbarem thermoplastischem Material hat. Es ist so flexibel wie Gummi, aber gleichzeitig so handhabbar wie Thermoplaste. TPE werden hauptsächlich in Bereichen eingesetzt, in denen Flexibilität, Festigkeit und einfache Formulierung als entscheidend angesehen werden. Gehe zu ist TPE sicher um mehr über TPE zu erfahren.

Was ist TPU?

Thermoplastisches Polyurethan (TPU) wird als thermoplastisches Elastomer mit sehr hoher Elastizität, Festigkeit sowie Abrieb-, Chemikalien- und Ölbeständigkeit beschrieben. TPU zeichnet sich durch die Eigenschaften sowohl von Kunststoff- als auch von Elastomermaterialien aus und weist in vielen anspruchsvollen Anwendungen eine hervorragende Leistung auf. ist TPU sicher um mehr über TPU zu erfahren.

TPU-Kunststoffmaterial

Vollständiger Prozess der Herstellung von TPE und TPU?

Lassen Sie uns den gesamten Herstellungsprozess von TPE und TPU besprechen.

1. Herstellungsprozess von TPE

Nachfolgend wird der schrittweise Prozess der Herstellung thermoplastischer Elastomere beschrieben.

1. Mischen

Bei TPEs wie Styrolblockcopolymeren (SBCs) erfolgt die Herstellung durch die Mischung von Polystyrol mit elastomeren Polymeren, z. B. Polybutadien. Die Mischung wird erhitzt, um sie zu schmelzen, und dann wird der Verfestigungsprozess durchgeführt, um das Endprodukt zu erhalten.

2. Polymerisation

Bei der Bildung von TPEs muss das Propylen kontrolliert mit anderen Monomeren reagieren. So kann ein thermoplastisches Elastomer entstehen. Dieser Prozess kann durch einige Techniken, einschließlich Masse- oder Lösungspolymerisation, durchgeführt werden.

3. Vulkanisation

Bei der Herstellung von thermoplastischen Vulkanisaten (TPVs) wird die bei ihrer Entstehung verwendete Methode dynamische Vulkanisation genannt. Während der Schmelzverarbeitung dieses thermoplastischen Polymers wird bei diesem Verfahren ein Vernetzungsmittel, d. h. Schwefel, zugegeben. Das Endprodukt ist eine Mischung, bei der der elastomere Teil zumindest teilweise vernetzt ist. Dies trägt dazu bei, die Elastizität und die mechanischen Eigenschaften des Materials zu verbessern.

4. Extrusion und Formgebung

Nach dem Mischen oder der Polymerisation müssen TPEs dann durch Extrusion oder Spritzguss verarbeitet werden. Bei der Extrusion hingegen wird eine Düse verwendet, um kontinuierliche Formen des geschmolzenen TPE zu extrudieren. Beim Spritzguss hingegen wird das geschmolzene Material in Formen gespritzt, um die gewünschten Formen und Produkte herzustellen.

2. Herstellungsprozess von TPU

Hier ist der schrittweise Prozess der Herstellung von thermoplastischem Polyurethan (TPU).

TPE vs. TPU

1. Polymerisation

Wir stellen TPU unter Verwendung von Diisocyanaten (zum Beispiel Methylendiphenyldiisocyanat oder Toluoldiisocyanat) und Diolen (z. B. Polyether- oder Polyesterdiolen) her. Diese Reaktion wird also kontrolliert durchgeführt, um das Polyurethanpolymer herzustellen.

2. Zinseszins

Nach der Polymerisation wird das TPU-Polymer mit Füllstoffen wie Weichmachern, Stabilisatoren und Farbstoffen vermischt, um die Entwicklung der gewünschten Eigenschaften zu erleichtern. Bei diesem Verfahren wird die Schmelzmischung mithilfe eines Extruders durchgeführt. In dieser Phase können jedoch auch andere Methoden zum Einsatz kommen.

3. Extrusion und Spritzguss

TPU wird wie jedes andere thermoplastische Elastomer durch Extrusion oder Spritzguss verarbeitet. Allerdings werden bei der Verarbeitung von TPU im Vergleich zu TPEs fortschrittlichere Methoden verwendet. Bei der Extrusion wird TPU durch eine Düse gepresst und in lange Profile geformt. Beim Spritzguss wird TPU in eine Form gespritzt, um bestimmte Teile herzustellen.

4. Kalandrieren und Gießen

Für einige Anwendungen kann TPU auch im Kalandrierungsverfahren verarbeitet werden, bei dem TPU durch Walzen oder Gießen in sehr dünne Platten umgewandelt wird. Dabei wird TPU direkt in Folien oder Platten gegossen.

Eigenschaften von TPU

  • Flexibilität: TPU bietet große Flexibilität und Elastizität für die Analysen.
  • Haltbarkeit: Empfohlen aufgrund von Qualitätsmerkmalen wie Abrieb-, Verschleiß- und Reißfestigkeit.
  • Chemische Beständigkeit: Mäßig beständig gegenüber Öl, Fett und Chemikalien.
  • Temperaturbereich: Aufgrund der hohen Arbeitsgeschwindigkeit ist diese Bauform der UV-LED in einem weiten Temperaturbereich von -40°C bis +80°C einsetzbar.
  • Transparenz: Es ist möglich, TPU transparent zu machen, was für manche Anwendungen von Vorteil sein kann.

 Eigenschaften von TPE

  • Elastizität: Zeigt gummiartige Elastizität.
  • Verarbeitbarkeit: Sie lassen sich leicht verarbeiten und formen und verfügen über gute Fließeigenschaften.
  • Flexibilität: Verfügt normalerweise über eine mäßige Verarbeitbarkeit, kann aber durch spezielle Mischungen eine geringere oder höhere Härte erreichen.
  • Recyclingfähigkeit: Sie ist recycelbar und somit eine umweltfreundliche Matratze.
  • Kosteneffizienz: Normalerweise günstiger als einige andere Elastomere.

Materialeigenschaften von TPE und TPU

  1. TPE-Materialien: TPEs basieren auf mehreren Polymeren, z. B. Styrolblockcopolymeren, Polyolefinen und thermoplastischen Vulkanisaten. Sie werden regelmäßig mit Zusatzstoffen wie Weichmachern, Stabilisatoren, Füllstoffen und Farbstoffen vermischt, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Die anderen beiden sind die Verarbeitungshilfe und die Spezialzusätze, die ebenfalls zur Verbesserung der Leistung und Verarbeitbarkeit eingesetzt werden können.
  2. TPU-Materialien: TPUs werden entweder aus Polyester- oder Polyetherdiolen zusammen mit Diisocyanaten hergestellt. Sie enthalten Weichmacher, Stabilisatoren, Füllstoffe und Farbstoffe. Andere wiederum enthalten Vernetzer für eine bessere Leistung. Funktionelle Additive, die auch als Verarbeitungshilfsmittel und Spezialadditive bezeichnet werden, dienen der Veränderung physikalischer Eigenschaften und Leistung.

Was ist der Unterschied zwischen TPE und TPU?

Lassen Sie uns die wichtigsten Unterschiede zwischen TPE und TPU im Detail besprechen

1. Chemische Zusammensetzung

  • TPE: Dies ist eine allgemeine Klassifizierung, die eine Reihe von Polymeren umfasst, die in diese Kategorie fallen, darunter SBCs, TPOs und TPVs. Dabei handelt es sich um Polymere, die sowohl elastische als auch thermoplastische Eigenschaften aufweisen. Es kann sich also entweder um Mischungen oder Copolymere handeln.
  • TPU: Genauer gesagt werden sie aus Polyurethanen hergestellt, die durch die Einwirkung von Diisocyanaten und Diolen gebildet werden. TPUs sind Beispiele für thermoplastische Elastomere, unterscheiden sich jedoch chemisch von anderen thermoplastischen Elastomeren. Außerdem werden sie aus Polyurethan hergestellt.

2. Materialeigenschaften

  • TPE: Verleiht dem Produkt Weichheit und Flexibilität. TPEs können je nach Anwendungsanforderung mäßig elastisch oder hochelastisch hergestellt werden. Dadurch lassen sie sich aufgrund niedrigerer Verarbeitungstemperaturen und Viskositäten im Allgemeinen leichter verarbeiten und formen.
  • TPU: Dieses Material weist eine bemerkenswerte Abriebfestigkeit und hohe mechanische Festigkeit auf und ist chemikalien- und ölbeständig. TPUs verlieren ihre Leistungsfähigkeit auch bei niedrigen oder hohen Temperaturen nicht.

3. Verarbeitung und Herstellung

  • TPE: Zersetzt sich schneller oder hat eine geringere Schmelzviskosität. Es ist einfacher zu verarbeiten und daher billiger in der Herstellung. Produkte aus TPE werden meist im Spritzguss-, Extrusions- oder Blasformverfahren hergestellt.
  • TPU: Muss bei höheren Temperaturen verarbeitet werden und die höhere Schmelzviskosität macht die Verarbeitung schwieriger. TPU kann jedoch mit gängigen Verfahren wie Spritzguss und Extrusion auf die gleiche Weise verarbeitet werden.

4. Leistungseigenschaften

  • TPE: Verfügt im Vergleich zu TPU über eine schlechte Abriebfestigkeit und mechanische Festigkeit. Es widersteht möglicherweise auch starken Chemikalien oder hohen/niedrigen Temperaturen nicht so gut wie die anderen Typen.
  • TPU: Es weist eine sehr hohe Zugfestigkeit, hervorragende Schleifeigenschaften und zufriedenstellende Ergebnisse im Nieder- und Hochtemperaturbereich auf. Es bietet eine bessere chemische Beständigkeit, da es mit schwierigen chemischen Umgebungen zurechtkommt.

5. Kosten und Recyclingfähigkeit

  • TPE: Normalerweise billiger als TPU und auch leichter zu recyceln. Im Vergleich zu Metallen sind die Verarbeitungs- und Materialkosten normalerweise geringer. Daher ist es für die meisten Anwendungen geeignet.
  • TPU: Ist günstiger als TPE, da es bessere Leistungsmerkmale bietet. TPU kann schwieriger zu recyceln sein. Daher könnte seine Umweltbelastung beeinträchtigt werden.

6. Bewerbungen

  • TPE: Wird in Konsumgütern, Automobilanwendungen, Dichtungsanwendungen, Dichtungsringen und medizinischen Geräten verwendet. Es wird für Anwendungen ausgewählt, bei denen Flexibilität und Kosten die Hauptanforderungen sind, anstatt nach einem hohen Maß an Haltbarkeit zu suchen.
  • TPU: Häufig in Anwendungen, die hohe Leistung erfordern, z. B. bei der Herstellung von Autoteilen, Industrieteilen, Sportschuhsohlen und medizinischen Geräten. Es eignet sich am besten für Produkte, die einen hohen Abrieb, offensichtliche Chemikalien und ein hohes Maß an Abrieb erfordern oder erfordern.

 

Merkmal TPE (Thermoplastische Elastomere) TPU (Thermoplastisches Polyurethan)
Chemische Zusammensetzung Es besteht im Allgemeinen aus verschiedenen Polymeren (z. B. SBCs, TPOs, TPVs). Es handelt sich um eine Zusammensetzung aus Polyurethanen (Diisocyanate + Diole)
Materialeigenschaften Relativ flexibel, weich und kann starr oder flexibel sein Zeigt eine hohe Abriebfestigkeit, ist robust und chemikalienbeständig
Verarbeitung Ziemlich einfach, benötigt niedrigere Temperaturen und erfordert einfacheres Formen Es könnten höhere Temperaturen erforderlich sein und eine komplexere Verarbeitung erforderlich sein
Leistungseigenschaften Im Allgemeinen haben sie eine geringere Abriebfestigkeit und mechanische Festigkeit. Außerdem haben sie eine begrenzte chemische Beständigkeit Besitzen hervorragende Abriebfestigkeit, hohe Festigkeit und Leistung bei extremen Temperaturen
Kosten und Recyclingfähigkeit Generell niedrigere Kosten, einfacher zu recyceln Sind teurer und schwieriger zu recyceln
Anwendungen Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in Konsumgütern, Automobilteilen, Dichtungen und medizinischen Geräten Vielfältige Einsatzmöglichkeiten in Industrieteilen, Schuhen, Automobilkomponenten und medizinischen Geräten

Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen TPE und TPU?

Sowohl TPE als auch TPU gehören zur Familie der Thermoplaste. Sie haben also viele Gemeinsamkeiten. Lassen Sie uns diese Gemeinsamkeiten im Detail besprechen.

  • Thermoplastische Natur: Beide können durch Erhitzung mehrfach wiederverwendet und recycelt werden.
  • Elastische Eigenschaften: Sie verformen sich zwar auch, doch diese beiden Materialien sind flexibel und nehmen ihren ursprünglichen Zustand wieder an, sobald sie der verformenden Kraft entzogen werden.
  • Verarbeitungsmethoden: Dabei kommen alle drei Verarbeitungsverfahren Spritzguss, Extrusion und Blasformen zum Einsatz.
  • Anpassbar: Beide können je nach technischen Anforderungen unterschiedliche Härte, Flexibilität und Festigkeit aufweisen.
  • Verbraucherprodukte: Beide können in Autokomponenten, klinischen Geräten und Haushaltsgeräten eingesetzt werden.
  • Überlappende Anwendungsfälle: Sie eignen sich gut für den Einsatz, wenn für das gewünschte Produkt Flexibilität und Robustheit erforderlich sind.
  • Recyclingfähigkeit: Beide sind in den meisten Fällen recycelbar, obwohl der Recyclingprozess unterschiedlich sein kann.
  • Umweltbeständigkeit: Sie bieten je nach Zusammensetzung einen gewissen Grad an Barriere gegen Feuchtigkeit und UV-Licht.
TPE-Spritzgussform

TPE-Spritzgussform

Was sind die gegenseitigen Alternativen zu TPE und TPU?

 

Material Beschreibung Vorteile Nachteile
Silikonkautschuk Es ist ein Elastomer mit hoher Flexibilität und Temperaturbeständigkeit. Hervorragende Temperaturstabilität und chemische Beständigkeit. Normalerweise teurer und schwieriger zu verarbeiten.
EPDM-Kautschuk Hauptsächlich ein synthetischer Kautschuk mit guter Witterungs- und Ozonbeständigkeit. Zeigt hohe Haltbarkeit, gut für den Einsatz im Freien. Es hat eine geringere Flexibilität als TPE und TPU.
Neopren Es handelt sich außerdem um einen synthetischen Kautschuk, der für seine Flexibilität und Wetterbeständigkeit bekannt ist. Besitzen eine gute chemische Beständigkeit und Flexibilität. Es weist eine geringere Zugfestigkeit und Abriebfestigkeit auf.
Viton (FKM) Es ist ein Fluorelastomer mit hoher chemischer Beständigkeit. Besitzen eine hervorragende Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit. Sind teuer und starr.
Polyolefin-Elastomere (POE) Flexibles und vielseitiges Material, ähnlich wie TPE. Hat eine gute Flexibilität und geringe Dichte. Im Vergleich zu TPU weist es eine eingeschränkte chemische Beständigkeit auf.

 

Was sind die Vorteile von TPE im Vergleich zu TPU?

  1. Kostengünstig: Normalerweise sind die Produktionskosten bei der Herstellung fester Nahrung höher, aber im Allgemeinen sind die Kosten niedriger.
  2. Einfache Verarbeitung: Reduzierte Temperaturen, bei denen die Artikel verarbeitet werden können, und einfachere Formbarkeit des Materials.
  3. Flexibilität und Weichheit: Es stehen umfassende Parameter zur Weichheit und Flexibilität chirurgischer Klammergeräte zur Verfügung.
  4. Recyclingfähigkeit: Recyclingfähigkeit bzw. Wiederverwendbarkeit in Form und Material ist das vierte Kriterium und besagt, dass ein Gegenstand leicht recycelt bzw. wiederverarbeitet werden kann.
  5. Vielseitige Formulierungen: Existiert in unterschiedlichen Formen, um die spezifischen Eigenschaften der jeweiligen Anwendung zu erfüllen.

Was sind die Nachteile von TPE im Vergleich zu TPU?

 

  • Geringere Abriebfestigkeit: Bei Anwendungen mit hohem Verschleiß sind die Vorzüge sehr gut.
  • Chemische Beständigkeit: Im Allgemeinen anfälliger gegenüber Angriffen durch Chemikalien, Öl und Lösungsmittel.
  • Temperaturtoleranz: Verringerte Leistung bei hohen oder niedrigen Temperaturen.
  • Mechanische Festigkeit: Es weist im Allgemeinen eine geringere Zugfestigkeit und Reißfestigkeit auf.

Was sind die Vorteile von TPU im Vergleich zu TPE?

  1. Überlegene Abriebfestigkeit: Durch die extreme Verschleißfestigkeit wird eine sehr gute Leistung bei Anwendungen gewährleistet, bei denen ein schneller Verschleiß wahrscheinlich ist.
  2. Chemikalien- und Ölbeständigkeit: Wird durch chemische Lösungsmittel und andere Chemikalien nicht leicht zersetzt.
  3. Hohe Leistung unter Extrembedingungen: Beständig gegen hohe und niedrige Temperaturen sowohl von Umgebungstemperatur als auch von Trockeneis.
  4. Starke mechanische Eigenschaften: Überlegene Spannkraft und verbesserte Schlagfestigkeit.
  5. Anpassbar: Unterschiedliche Härte- und Elastizitätsoptionen.

Was sind die Nachteile von TPU im Vergleich zu TPE?

  • Höhere Kosten: Da es sich um ein hausgemachtes Produkt handelt, ist die Herstellung teurer als bei herkömmlichen Konsumgütern.
  • Verarbeitungskomplexität: Dazu sind hohe Temperaturen und spezielle Geräte oder Instrumente erforderlich.
  • Recycling-Herausforderungen: Im Vergleich zu TPE ist das Recycling schwieriger.
  • Begrenzte Formulierungen: Im Vergleich zu TPE gibt es entwicklungsbedingt weniger Typen.

Wann sollte man sich für TPE entscheiden?

  • Kosteneffizienz: Wenn das Budget ein Problem darstellt, wie bei TPE, kann die Verwendung dieser Form kostengünstiger sein.
  • Einfache Abwicklung: Für Anwendungen, bei denen eine einfache Formgebung erforderlich ist und die Formtemperatur vergleichsweise niedrig ist.
  • Flexibilität: Wenn es bei der Anwendung von Gummiprodukten um Elemente geht, die Weichheit und Flexibilität erfordern, wie etwa Griffe oder Dichtungen.
  • Recyclingfähigkeit: Und zwar für eine im Verhältnis zu den Auswirkungen umweltfreundliche und gut recyclebare Produktion.
  • Allgemeine Verwendung: Dabei handelt es sich um Anwendungen, die keine Höchstleistungen von den Bürsten abverlangen.

Wann sollte man sich für TPU entscheiden?

  • Haltbarkeit: Überall dort, wo hoher Verschleiß und Reibung auftreten und eine hohe Abrasivität erforderlich ist.
  • Chemische Beständigkeit: Beim Arbeiten mit Chemikalien, Ölen oder Lösungsmitteln ist mit dem Tragen von Handschuhen zu rechnen. Zu den Personen, die Handschuhe tragen müssen, zählen auch solche beim Arbeiten mit.
  • Temperaturextreme: Sowohl bei hohen Temperaturen als auch bei niedrigen Temperaturen kann dies erreicht werden.
  • Mechanische Festigkeit: Wenn Anwendungen mit hoher Zug- und Schlagfestigkeit erforderlich sind.
  • Besondere Leistungsanforderungen: Um solche spezifischen Anforderungen an verschiedene gebaute Umgebungen zu erfüllen, kann man auf maßgeschneiderte Eigenschaften zurückgreifen wie
TPU-Spritzgussform

TPU-Spritzgussform

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass TPE und TPU trotz der Ähnlichkeiten unterschiedliche Materialien mit bemerkenswerten Eigenschaften und Nachteilen in Bezug auf die Verwendung sind. TPE sind im Vergleich zu anderen Elastomeren relativ billiger und ihre Verarbeitung ist auch einfacher. Dies macht sie vielseitig einsetzbar. Gleichzeitig sind TPUs für höchste Belastungen und Anforderungen in Bezug auf Verschleiß, Hitze und chemische Beständigkeit ausgelegt. Was die Unterschiede in den Eigenschaften von TPE und TPU betrifft, kann Folgendes festgestellt werden: Die Überlegenheit oder Unterlegenheit von TPE im Vergleich zu TPU hängt von den besonderen Anforderungen des Materials, Kostenüberlegungen und technologischen Möglichkeiten der Weiterverarbeitung des Produkts ab.

Häufig gestellte Fragen

 

F1. Was ist der Hauptunterschied zwischen TPE und TPU?

Der wichtigste Unterschied besteht darin, dass TPU eine spezielle Art von TPE ist. Es verfügt jedoch über ein höheres Potenzial hinsichtlich seiner Festigkeit, Beständigkeit gegen Chemikalien oder Lösungsmittel und angepassten Temperatursegmenten.

F2. Sind TPU und TPE recycelbar?

Das Recycling von TPE und TPU ist möglich, allerdings sind die Recyclingmöglichkeiten im Vergleich zu anderen thermoplastischen Elastomeren eingeschränkt.

Ja, TPE ist recycelbar; das gleiche gilt auch für TPU-Materialien.

F3. Was von beiden ist günstiger, TPE oder TPU? 

TPE ist im Vergleich zu TPU etwas kostengünstiger.

Frage 4: Wie unterscheiden sich TPU und TPE hinsichtlich ihrer Anwendungen?

TPU eignet sich dort, wo eine Verstärkung erforderlich ist, die Anwendung Chemikalien oder rauen Umgebungen ausgesetzt ist und die Anwendung außerdem großer Hitze standhalten muss.

F5. Kann TPE in Regionen mit außergewöhnlichen klimatischen Bedingungen verwendet werden?

Es gibt einige Nachteile im Zusammenhang mit TPE. Aus diesem Grund ist es möglicherweise nicht so effektiv wie TPU insbesondere unter schwierigen Bedingungen.

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TPU-Spritzguss

TPU-Abdeckung für tragbare Computer

What is TPU Injection Molding

TPU-Spritzguss refers to the process of injecting Thermoplastic Polyurethane (TPU) into a mold to produce a finished product. TPU is a type of material that exhibits the properties of both thermoplastics and elastomers. It is often used to produce products that require flexibility, durability, and resistance to abrasion.

TPU injection molding is a versatile process that can be used to produce a wide variety of products, including footwear, industrial parts, medical devices, and more. It offers many benefits over traditional manufacturing methods, including lower costs, faster production times, and greater design flexibility. TPU materials are also recyclable, making them a more sustainable option for manufacturers.

TPU (Thermoplastic polyurethane) injection molding process has many methods, including injection molding, blow molding, compression molding, extrusion molding, etc., among which injection molding is most commonly used. use the injection molding process to mold TPU into required TPU-Spritzguss parts, which are divided into three stages: pre plasticizing, injection, and ejecting out. The injection machine is divided into plunger type and screw type. Screw type injection machine is recommended because it provides uniform speed, plasticization, and melting.

TPU phone cover molding

TPU phone cover molding

1. Design of injection machine

The barrel of the injection machine is lined with copper-aluminum alloy, and the screw is chrome plated to prevent wear. The length diameter ratio of screw L / D = 16 ~ 20 is better, at least 15; the compression ratio is 2.5/1 ~ 3.0/1. The length of the feeding section is 0.5L, the compression section is 0.3L, and the metering section is 0.2L. The check ring shall be installed near the top of the screw to prevent backflow and maintain the maximum pressure.

The TPU should be processed with a self flow nozzle, the outlet is an inverted cone, the nozzle diameter is more than 4mm, less than 0.68mm of the main channel collar inlet, and the nozzle should be equipped with a controllable heating belt to prevent material solidification.

From an economic point of view, the injection volume should be 40% – 80% of the quantitative amount. The screw speed is 20-50 R / min.

2. Mold design for TPU injection molding

Mold design should pay attention to the following points when molding with tpu material injection molding:

(1) shrinkage of molded TPU molding parts

Shrinkage is affected by the hardness of raw materials, thickness, shape, molding temperature, mold temperature, and other molding conditions. Generally, the shrinkage range is 0.005-0.020cm/cm. For example, a 100 x 10 × 2mm rectangular test piece shrinks in the length direction of the gate and the flow direction, and the hardness of 75A is 2-3 times larger than that of 60 shore degree. The effect of hardness and thickness of TPU on shrinkage is shown in Figure 1. It can be seen that when the hardness of TPU is between 78a and 90a, the shrinkage decreases with the increase of thickness; when the hardness is between 95A and 74d, the shrinkage slightly increases with the increase of thickness.

(2) Runner and cold slot well

The main runner is a section of the runner connecting the injector nozzle to the shunt channel or cavity in the mold. The diameter should be expanded inward, with an angle of more than 2 degree, so as to facilitate the removal of flow channel vegetations. The shunt channel is the channel connecting the main channel and each cavity in the multi-groove mold, and its arrangement on the mold should be symmetrical and equidistant. The flow channel can be circular, semi-circular and rectangular, with a diameter of 6-9mm. The runner surface must be polished like the cavity to reduce flow resistance and provide a faster filling speed.

A cold well is an empty place (extra extend runner) at the end of the main runner, which is used to catch the cold material produced between the two injections at the end of the nozzle, so as to prevent the diversion runner or gate from blocking by cold material. When the cold material is mixed into the mold cavity, the internal stress of the product is easy to occur. The diameter of the cold material hole is 8-10 mm, and the size is about 6 mm long.

(3) gate and vent

The gate is the runner connecting the main flow channel or the shunt channel and the cavity. Its cross-sectional area is usually smaller than the runner passage, which is the smallest part of the runner system, and its length should be short. The gate shape is rectangular or circular, and the size increases with the thickness of the product.

The thickness of the product is less than 4mm, with a diameter of 1mm; the thickness of the gate is 4-8mm, with a diameter of 1.4mm; the thickness of the gate is more than 8mm, with a diameter of 2.0-2.7mm. The gate position is generally selected at the thickest part of the product, which does not affect the appearance and use, and is at right angles to the mold, so as to prevent shrinkage and avoid spiral pattern.

Exhaust or venting slot is a kind of slot type air outlet opened in the mold, which is used to prevent the molten material from entering the mold from getting involved in the gas and to discharge the gas from the mold cavity.

Otherwise, the products will have air holes, poor fusion, insufficient filling or air trap, and even burn the products due to high temperatures caused by air compression, resulting in internal stress of the products. The exhaust port can be set at the end of the melt flow in the mold cavity or on the parting line of the Plastikform, which is a 0.15mm deep and 6mm wide pouring slot.

It is necessary to control the TPU mold temperature as evenly as possible to avoid warping and twisting of the parts, below are some TPU injection molding products we made before. If you have any requirement for TPU or TPE injection molding  products, welcome to contact us.

TPU-Spritzguss

TPU-Spritzguss

3 Molding conditions

The most important molding condition of TPU (Thermoplastic polyurethane) is the temperature, pressure and time that affect the flow and cooling of plasticization. These parameters will affect the appearance and performance of TPU injection molding parts. Good processing conditions should be able to obtain even white to beige parts.

(1) Temperature

The temperature to be controlled in the TPU plastic injection molding process includes barrel temperature, nozzle temperature, and mold temperature. The first two temperatures mainly affect the plasticization and flow of TPU, and the second one affects the flow and cooling of the TPU injection molding part.

  • Barrel temperature – the selection of barrel temperature is related to the hardness of TPU material. The melting temperature of TPU with high hardness is high, and the highest temperature at the end of the barrel is also high. The temperature range of the barrel used for processing TPU is 177 ~ 232 ℃. The temperature distribution of the barrel is generally from one side (rear end) of the hopper to the nozzle (front end), gradually increasing, so as to make the TPU temperature rise steadily and achieve the purpose of uniform plasticization.
  • Nozzle temperature – the nozzle temperature is usually slightly lower than the maximum temperature of the barrel to prevent the possible salivation of molten material in the straight-through the nozzle. If the self-locking nozzle is used to prevent salivation, the nozzle temperature can also be controlled within the maximum temperature range of the barrel.
  • Mold temperature – mold temperature has a great influence on the internal performance and apparent quality of TPU products. It depends on the crystallinity of TPU and the size of products. Mold temperature is usually controlled by constant temperature cooling medium such as machine water.
    TPU has high hardness, high crystallinity, and high mold temperature. For example, Texin, hardness 480A, mold temperature 20-30 ℃; hardness 591A, mold temperature 30-50 ℃; hardness 355d, mold temperature 40-65 ℃. The mold temperature of TPU products is generally 10-60 ℃. Mold temperature is low, melting material is frozen too early and streamline is produced, which is not conducive to the growth of spherulites, so that the crystalline of products is low, and late crystallization process will occur, which will cause post shrinkage and performance change of products.
  • Pressure – the injection process is pressure including plasticizing pressure (back pressure) and injection pressure. When the screw retreats, the pressure on the top of the melt is the backpressure, which is regulated by the overflow valve. Increasing the back pressure will increase the melt temperature, reduce the plasticizing speed, make the melt temperature uniform and the color mixture uniform, and discharge the melt gas, but will extend the molding cycle. The backpressure of TPU is usually 0. 3 ~ 4MPa. Injection pressure is the pressure exerted on TPU by the top of the screw. Its function is to overcome the flow resistance of TPU from the barrel to the cavity, to fill the mold with molten material, and to compact the molten material.
    The flow resistance and filling rate of TPU are closely related to the melt viscosity, while the melt viscosity is directly related to TPU hardness and melt temperature, that is, the melt viscosity is not only determined by temperature and pressure, but also by TPU hardness and deformation rate. The higher the shear rate is, the lower the viscosity is; the higher the hardness of TPU is, the higher the viscosity is.
    Relationship between viscosity and shear rate of resin with different hardness (240℃). At the same shear rate, the viscosity decreases with the increase of temperature, but at the high shear rate, the viscosity is not affected as much by temperature as at a low shear rate. The injection pressure of TPU is generally 20 ~ 110MPa. The holding pressure is about half of the injection pressure, and the backpressure should be 1. Below 4MPa to make TPU plasticized evenly.
  • Cycle time – the cycle time required to complete an injection process is called the molding cycle time. Cycle time includes filling time, holding time, cooling time and other times (opening, demoulding, closing, etc.), which directly affects labor productivity and equipment utilization. The forming cycle of TPU is usually determined by hardness, thickness, and configuration. The high hardness cycle of TPU is short, the thick cycle of the plastic part is long, the complex cycle of plastic part configuration is long, and the forming cycle is also related to mold temperature. The TPU molding cycle is generally between 20-60s.
  • Einspritzgeschwindigkeit – the injection speed mainly depends on the configuration of TPU injection molding products. Products with thick end face need lower injection speed, while products with thin end face need faster injection speed.
  • Screw speed – The processing of TPU injection molding products usually requires a low shear rate, so a lower screw speed is appropriate. The screw speed of TPU is generally 20-80r / min, so it is preferred to be 20-40r / min.

(2) Shutdown treatment

As TPU (Thermoplastic polyurethane) may degrade in extended time under high temperature, PS, PE, acrylate plastic or ABS should be used for cleaning after shutdown; if the shutdown lasts for more than 1 hour, heating should be turned off.

TPU plastic Injection molding

TPU plastic molding

(3) Post-treatment of products

Due to the uneven plasticization of TPU in the barrel or the different cooling rates in the die cavity, it often produces uneven crystallization, orientation, and contraction, which leads to the existence of internal stress in products, which is more prominent in thick-walled products or products with metal inserts. The mechanical properties of products with internal stress are often reduced, and the surface of products is craze or even deformed and cracked. The way to solve these problems in production is to anneal the products.

The annealing temperature depends on the hardness of TPU injection molding products. Products with high hardness have higher annealing temperatures and lower hardness temperatures. Too high temperatures may cause warpage or deformation of products, and too low temperatures cannot eliminate internal stress. TPU should be annealed at low temperature for a long time, and the products with lower hardness can be placed at room temperature for several weeks to achieve the best performance. The hardness can be annealed 80 ℃× 20h under shore A85, and 100 ℃× 20h above A85. Annealing can be carried out in the hot air oven, pay attention to the position not to locally overheat and deform the products.

Annealing can not only eliminate internal stress but also improve the mechanical properties. Because TPU is a two-phase form, phase mixing occurs during TPU hot working. When the TPU injection molding product is cooled rapidly, due to its high viscosity and slow phase separation, it must have enough time to separate and form a micro area, so as to obtain the best performance.

(4) Inlaid injection molding

In order to meet the needs of assembly and service strength, TPU injection molding parts need to be embedded with metal inserts. The metal insert is first placed in a predetermined position in the mold and then injected into a whole product. Because of the great difference of thermal properties and shrinkage between the metal insert and TPU, the TPU products with insert are not firmly bonded.

The solution is to preheat the metal insert because the temperature difference of the melt is reduced after preheating so that the melt around the insert can be cooled slowly and the shrinkage is relatively uniform during the injection process, and a certain amount of hot material feeding effect can occur to prevent excessive internal stress around the insert.

TPU is easy to inlay and the shape of inlay is not limited. Only after the inlay is degreased, it is heated at 200-230 ℃ for 1. The peel strength can reach 6-9kg / 25mm in 5-2min. In order to obtain a stronger bonding, the insert can be coated with adhesive, then heated at 120 ℃, and then injected. In addition, it should be noted that the TPU used should not contain lubricants.

(5) Recycling of recycled materials

In the process of TPU injection molding processing, wastes such as the main flow channel, shunt channel and unqualified products can be recycled. According to the experimental results, 100% recycled material can be fully utilized without adding new material, and the mechanical properties are not seriously reduced.

However, in order to keep the physical and mechanical properties and injection conditions at the best level, it is recommended that the proportion of recycled material be 25% ~ 30%. It should be noted that the type and specification of recycled materials and new materials should be the same.

The polluted or annealed recycled materials should not be used. The recycled materials should not be stored for too long. It is better to granulate and dry them immediately. Generally, the melt viscosity of recycled materials should be reduced and the forming conditions should be adjusted.

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