Was ist TPU-Spritzgießen?

TPU-Spritzguss bezieht sich auf den Prozess des Einspritzens von Thermoplastischem Polyurethan (TPU) in eine Form, um ein fertiges Produkt herzustellen. TPU ist eine Art von Material, das sowohl die Eigenschaften von Thermoplasten als auch von Elastomeren aufweist. Es wird häufig zur Herstellung von Produkten verwendet, die Flexibilität, Haltbarkeit und Abriebfestigkeit erfordern.

TPU-Spritzguss ist ein vielseitiges Verfahren, das für die Herstellung einer Vielzahl von Produkten verwendet werden kann, darunter Schuhe, Industrieteile, medizinische Geräte und mehr. Es bietet viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren, darunter niedrigere Kosten, schnellere Produktionszeiten und größere Designflexibilität. TPU-Materialien sind außerdem recycelbar, was sie zu einer nachhaltigeren Option für Hersteller macht.

TPU-Spritzgießen (Thermoplastisches Polyurethan) Verfahren gibt es viele Methoden, darunter Spritzgießen, Blasformen, Formpressen, Extrusionsformen usw., wobei das Spritzgießen am häufigsten verwendet wird. Das Spritzgießverfahren wird verwendet, um TPU in die gewünschte Form zu bringen. TPU-Spritzguss Teile, die in drei Stufen unterteilt sind: Vorplastifizierung, Einspritzen und Auswerfen. Bei der Einspritzmaschine wird zwischen Kolben- und Schneckentyp unterschieden. Die Schneckenspritzmaschine wird empfohlen, weil sie eine gleichmäßige Geschwindigkeit, Plastifizierung und Schmelzung gewährleistet.

1. Konstruktion der Einspritzmaschine

Der Zylinder der Einspritzmaschine ist ausgekleidet mit Kupfer-Aluminium-Legierungund die Schraube ist verchromt, um Verschleiß zu verhindern. Das Längen-Durchmesser-Verhältnis der Schraube L / D = 16 ~ 20 ist besser, mindestens 15; das Kompressionsverhältnis ist 2.5/1 ~ 3.0/1. Die Länge des Zuführungsabschnitts ist 0.5L, der Kompressionsabschnitt ist 0.3L, und der Dosierabschnitt ist 0.2L. Der Rückschlagring muss in der Nähe des oberen Endes der Schnecke installiert werden, um einen Rückfluss zu verhindern und den maximalen Druck aufrechtzuerhalten.

Das TPU sollte mit einer Selbstflussdüse verarbeitet werden, der Auslass ist ein umgekehrter Kegel, der Düsendurchmesser beträgt mehr als 4 mm, weniger als 0,68 mm des Hauptkanalkragens, und die Düse sollte mit einem steuerbaren Heizband ausgestattet sein, um eine Materialverfestigung zu verhindern.

Aus wirtschaftlicher Sicht sollte das Einspritzvolumen 40% - 80% der Mengenmenge betragen. Die Schneckendrehzahl beträgt 20-50 R / min.

2. Formenbau für TPU-Spritzguss

Bei der Konstruktion von Formen sollten folgende Punkte beachtet werden, wenn sie mit tpu material spritzgießen:

(1) Schrumpfung von TPU-Spritzgussteilen

Die Schrumpfung wird durch die Härte des Rohmaterials, die Dicke, die Form, die Formtemperatur, die Formtemperatur und andere Formbedingungen beeinflusst. Im Allgemeinen liegt die Schwindung im Bereich von 0,005-0,020 cm/cm. So schrumpft z. B. ein 100 x 10 × 2 mm großer rechteckiger Probekörper in der Längsrichtung des Anschnitts und in der Fließrichtung, und die Härte von 75A ist 2-3 Mal größer als die von 60 Shore-Grad. Der Einfluss von Härte und Dicke des TPU auf die Schrumpfung ist in Abbildung 1 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass bei einer TPU-Härte zwischen 78a und 90a die Schrumpfung mit zunehmender Dicke abnimmt; bei einer Härte zwischen 95A und 74d nimmt die Schrumpfung mit zunehmender Dicke leicht zu.

(2) Läufer und Kaltschlitzbrunnen

Der Hauptkanal ist ein Abschnitt des Kanals, der die Einspritzdüse mit dem Nebenkanal oder dem Hohlraum in der Form verbindet. Der Durchmesser sollte nach innen erweitert werden, mit einem Winkel von mehr als 2 Grad, um die Entfernung von Fließkanalbewuchs zu erleichtern. Der Nebenstromkanal ist der Kanal, der den Hauptkanal und jeden Hohlraum in der Mehrnutenform verbindet, und seine Anordnung auf der Form sollte symmetrisch und äquidistant sein. Der Fließkanal kann kreisförmig, halbkreisförmig oder rechteckig sein, mit einem Durchmesser von 6-9 mm. Die Oberfläche des Fließkanals muss wie die Kavität poliert sein, um den Fließwiderstand zu verringern und eine höhere Füllgeschwindigkeit zu erreichen.

Eine Kaltmulde ist eine leere Stelle (zusätzlicher Verlängerungskanal) am Ende des Hauptkanals, die dazu dient, das kalte Material aufzufangen, das zwischen den beiden Einspritzungen am Ende der Düse entsteht, um zu verhindern, dass der Umleitungskanal oder der Anschnitt durch kaltes Material blockiert wird. Wenn das kalte Material in den Formhohlraum gemischt wird, kann es leicht zu inneren Spannungen im Produkt kommen. Der Durchmesser des Lochs für das kalte Material beträgt 8-10 mm, und die Länge beträgt etwa 6 mm.

(3) Tor und Entlüftung

Der Anguss ist der Kanal, der den Haupt- oder Nebenstromkanal mit dem Hohlraum verbindet. Seine Querschnittsfläche ist in der Regel kleiner als der Kanaldurchgang, der den kleinsten Teil des Kanalsystems darstellt, und seine Länge sollte kurz sein. Die Form des Anschnitts ist rechteckig oder kreisförmig, und die Größe nimmt mit der Dicke des Produkts zu.

Die Dicke des Produkts beträgt weniger als 4 mm, mit einem Durchmesser von 1 mm; die Dicke des Anschnitts beträgt 4-8 mm, mit einem Durchmesser von 1,4 mm; die Dicke des Anschnitts beträgt mehr als 8 mm, mit einem Durchmesser von 2,0-2,7 mm. Die Position des Anschnitts wird in der Regel an der dicksten Stelle des Produkts gewählt, was das Aussehen und die Verwendung nicht beeinträchtigt, und befindet sich im rechten Winkel zur Form, um Schrumpfung zu verhindern und Spiralmuster zu vermeiden.

Der Entlüftungs- oder Entlüftungsschlitz ist eine Art schlitzförmiger Luftauslass, der in der Form geöffnet wird, um zu verhindern, dass das geschmolzene Material, das in die Form eintritt, mit dem Gas in Berührung kommt, und um das Gas aus dem Formhohlraum abzuführen.

Andernfalls weisen die Produkte Luftlöcher, eine schlechte Schmelze, eine unzureichende Füllung oder eine Luftfalle auf und können aufgrund der durch die Luftkompression verursachten hohen Temperaturen sogar verbrennen, was zu inneren Spannungen in den Produkten führt. Die Entlüftungsöffnung kann am Ende des Schmelzeflusses im Formhohlraum oder an der Trennebene des Formwerkzeugs angebracht werden. Plastikformdas ist ein 0,15 mm tiefer und 6 mm breiter Gießschlitz.

Es ist notwendig, die Temperatur der TPU-Form so gleichmäßig wie möglich zu steuern, um ein Verziehen und Verdrehen der Teile zu vermeiden. Nachfolgend finden Sie einige TPU-Spritzgussprodukte, die wir bereits hergestellt haben. Wenn Sie eine Anforderung für TPU oder TPE-Spritzgießprodukte haben, können Sie uns gerne kontaktieren.

3 Bedingungen für die Formgebung

Die wichtigste Voraussetzung für die Formgebung von TPU (Thermoplastisches Polyurethan) ist die Temperatur, der Druck und die Zeit, die den Fluss und die Abkühlung der Plastifizierung beeinflussen. Diese Parameter beeinflussen das Aussehen und die Leistung von TPU-Spritzgussteilen. Bei guten Verarbeitungsbedingungen sollten gleichmäßige weiße bis beigefarbene Teile erzielt werden können.

(1) Temperatur

Die im TPU-Spritzgießprozess zu kontrollierende Temperatur umfasst die Zylindertemperatur, die Düsentemperatur und die Werkzeugtemperatur. Die ersten beiden Temperaturen wirken sich hauptsächlich auf die Plastifizierung und das Fließen von TPU aus, während die zweite Temperatur das Fließen und die Kühlung des TPU-Spritzgussteils beeinflusst.

• Temperatur des Fasses - Die Wahl der Zylindertemperatur hängt mit der Härte des TPU-Materials zusammen. Die Schmelztemperatur von TPU mit hoher Härte ist hoch, und die höchste Temperatur am Ende des Zylinders ist ebenfalls hoch. Der Temperaturbereich des Zylinders, der für die Verarbeitung von TPU verwendet wird, beträgt 177 ~ 232 ℃. Die Temperaturverteilung des Zylinders erfolgt im Allgemeinen von einer Seite (hinteres Ende) des Trichters bis zur Düse (vorderes Ende) und nimmt allmählich zu, damit die Temperatur des TPU stetig ansteigt und eine gleichmäßige Plastifizierung erreicht wird.
• Düsentemperatur - Die Düsentemperatur ist in der Regel etwas niedriger als die maximale Temperatur des Zylinders, um ein mögliches Einspeicheln des geschmolzenen Materials im Durchgang der Düse zu verhindern. Wird die selbstsperrende Düse zur Vermeidung von Speichelfluss verwendet, kann die Düsentemperatur auch innerhalb des maximalen Temperaturbereichs des Zylinders geregelt werden.
• Temperatur der Form - Die Werkzeugtemperatur hat einen großen Einfluss auf die innere Leistung und die sichtbare Qualität von TPU-Produkten. Sie hängt von der Kristallinität des TPU und der Größe der Produkte ab. Die Formtemperatur wird in der Regel durch ein Kühlmedium mit konstanter Temperatur, wie z. B. Maschinenwasser, gesteuert.
  TPU hat eine hohe Härte, eine hohe Kristallinität und eine hohe Formtemperatur. Zum Beispiel, Texin, Härte 480A, Formtemperatur 20-30 ℃; Härte 591A, Formtemperatur 30-50 ℃; Härte 355d, Formtemperatur 40-65 ℃. Die Formtemperatur von TPU-Produkten ist in der Regel 10-60 ℃. Formtemperatur ist niedrig, Schmelzmaterial ist zu früh gefroren und Stromlinie produziert wird, die nicht förderlich für das Wachstum von Sphärolithen ist, so dass die kristalline von Produkten niedrig ist, und späten Kristallisationsprozess auftreten wird, die nach Schrumpfung und Leistung Veränderung der Produkte verursachen wird.
• Druck - die Einspritzvorgang ist der Druck, der den Plastifizierdruck (Gegendruck) und den Einspritzdruck umfasst. Wenn sich die Schnecke zurückzieht, ist der Druck auf der Oberseite der Schmelze der Staudruck, der durch das Überlaufventil geregelt wird. Eine Erhöhung des Gegendrucks erhöht die Schmelzetemperatur, verringert die Plastifiziergeschwindigkeit, sorgt für eine gleichmäßige Schmelzetemperatur und eine gleichmäßige Farbmischung und leitet das Schmelzegas ab, verlängert jedoch den Formgebungszyklus. Der Gegendruck von TPU beträgt normalerweise 0,3 ~ 4MPa. Der Einspritzdruck ist der Druck, der von der Oberseite der Schnecke auf das TPU ausgeübt wird. Seine Aufgabe ist es, den Fließwiderstand des TPU vom Zylinder in die Kavität zu überwinden, die Form mit geschmolzenem Material zu füllen und das geschmolzene Material zu verdichten.
  Der Fließwiderstand und die Füllrate von TPU stehen in engem Zusammenhang mit der Schmelzeviskosität, während die Schmelzeviskosität direkt mit der TPU-Härte und der Schmelzetemperatur zusammenhängt, d. h. die Schmelzeviskosität wird nicht nur durch Temperatur und Druck, sondern auch durch die TPU-Härte und die Verformungsgeschwindigkeit bestimmt. Je höher die Scherrate ist, desto niedriger ist die Viskosität; je höher die Härte des TPU ist, desto höher ist die Viskosität.
  Beziehung zwischen Viskosität und Schergeschwindigkeit von Harz mit unterschiedlicher Härte (240℃). Bei gleicher Schergeschwindigkeit nimmt die Viskosität mit steigender Temperatur ab, aber bei einer hohen Schergeschwindigkeit wird die Viskosität nicht so stark von der Temperatur beeinflusst wie bei einer niedrigen Schergeschwindigkeit. Der Einspritzdruck von TPU beträgt im Allgemeinen 20 ~ 110 MPa. Der Nachdruck beträgt etwa die Hälfte des Einspritzdrucks, und der Gegendruck sollte 1 betragen. Unter 4MPa, damit das TPU gleichmäßig plastifiziert.
• Zykluszeit - Die Zykluszeit, die für den Abschluss eines Spritzgießvorgangs erforderlich ist, wird als Formgebungszykluszeit bezeichnet. Die Zykluszeit umfasst die Füllzeit, die Haltezeit, die Abkühlzeit und andere Zeiten (Öffnen, Entformen, Schließen usw.), die sich direkt auf die Arbeitsproduktivität und die Anlagenauslastung auswirken. Der Formungszyklus von TPU wird in der Regel durch Härte, Dicke und Konfiguration bestimmt. Der Zyklus für TPU mit hoher Härte ist kurz, der Zyklus für die Dicke des Kunststoffteils ist lang, der komplexe Zyklus für die Konfiguration des Kunststoffteils ist lang, und der Formungszyklus hängt auch mit der Formtemperatur zusammen. Der TPU-Formbildungszyklus liegt im Allgemeinen zwischen 20 und 60 Sekunden.
• Einspritzgeschwindigkeit - Die Einspritzgeschwindigkeit hängt hauptsächlich von der Konfiguration der TPU-Spritzgießprodukte ab. Produkte mit dicker Stirnfläche benötigen eine niedrigere Einspritzgeschwindigkeit, während Produkte mit dünner Stirnfläche eine höhere Einspritzgeschwindigkeit benötigen.
• Schneckendrehzahl - Die Verarbeitung von TPU-Spritzgießprodukten erfordert in der Regel eine niedrige Scherrate, so dass eine niedrigere Schneckendrehzahl angemessen ist. Die Schneckendrehzahl von TPU ist in der Regel 20-80r / min, so ist es bevorzugt, 20-40r / min sein.

(2) Behandlung beim Herunterfahren

Als TPU (Thermoplastisches Polyurethan) kann sich bei hohen Temperaturen über einen längeren Zeitraum zersetzen, daher sollten PS, PE, Acrylatkunststoff oder ABS für die Reinigung nach der Abschaltung verwendet werden; wenn die Abschaltung länger als 1 Stunde dauert, sollte die Heizung abgeschaltet werden.

(3) Nachbehandlung der Produkte

Aufgrund der ungleichmäßigen Plastifizierung von TPU im Zylinder oder der unterschiedlichen Abkühlungsraten im Formhohlraum kommt es häufig zu einer ungleichmäßigen Kristallisation, Ausrichtung und Kontraktion, was zu inneren Spannungen in den Produkten führt, die bei dickwandigen Produkten oder Produkten mit Metalleinlagen stärker ausgeprägt sind. Die mechanischen Eigenschaften von Produkten mit Eigenspannungen sind oft vermindert, und die Oberfläche der Produkte ist rissig oder sogar verformt und rissig. Die Lösung für diese Probleme in der Produktion ist das Glühen der Produkte.

Die Glühtemperatur hängt von der Härte der TPU-Spritzgießprodukte ab. Produkte mit hoher Härte haben höhere Glühtemperaturen und niedrigere Härtetemperaturen. Zu hohe Temperaturen können zu Verzug oder Verformung der Produkte führen, und zu niedrige Temperaturen können innere Spannungen nicht beseitigen. TPU sollte lange Zeit bei niedriger Temperatur getempert werden, und Produkte mit geringerer Härte können mehrere Wochen bei Raumtemperatur gelagert werden, um die beste Leistung zu erzielen. Die Härte kann 80 ℃× 20h unter Shore A85 und 100 ℃× 20h über A85 getempert werden. Glühen kann in der Heißluft-Ofen durchgeführt werden, achten Sie auf die Position nicht lokal überhitzen und verformen die Produkte.

Das Glühen kann nicht nur innere Spannungen beseitigen, sondern auch die mechanischen Eigenschaften verbessern. Da es sich bei TPU um eine zweiphasige Form handelt, kommt es während der TPU-Warmumformung zu einer Phasenvermischung. Wenn die TPU-Spritzgießprodukt schnell abgekühlt wird, muss es aufgrund seiner hohen Viskosität und langsamen Phasentrennung genügend Zeit haben, sich zu trennen und einen Mikrobereich zu bilden, um die beste Leistung zu erzielen.

(4) Eingelegtes Spritzgießen

Um dem Bedarf an Montage- und Servicestärke gerecht zu werden, TPU-Spritzgussteile müssen mit Metalleinlagen eingebettet werden. Die Metalleinlage wird zunächst an einer bestimmten Stelle in der Form platziert und dann in das gesamte Produkt eingespritzt. Aufgrund der großen Unterschiede bei den thermischen Eigenschaften und der Schrumpfung zwischen dem Metalleinsatz und dem TPU sind die TPU-Produkte mit Einsatz nicht fest verbunden.

Die Lösung besteht darin, den Metalleinsatz vorzuwärmen, da der Temperaturunterschied der Schmelze nach dem Vorwärmen verringert wird, so dass die Schmelze um den Einsatz herum langsam abgekühlt werden kann und die Schrumpfung während des Einspritzvorgangs relativ gleichmäßig ist, und ein gewisser Effekt der Heißmaterialzufuhr auftreten kann, um übermäßige innere Spannungen um den Einsatz herum zu vermeiden.

TPU lässt sich leicht einlegen und die Form des Inlays ist nicht begrenzt. Erst nachdem das Inlay entfettet ist, wird es bei 200-230 ℃ für 1. Die Schälfestigkeit kann 6-9kg / 25mm in 5-2min erreichen. Um eine stärkere Bindung zu erreichen, kann das Inlay mit Klebstoff beschichtet, dann auf 120 ℃ erhitzt und anschließend injiziert werden. Darüber hinaus ist zu beachten, dass das verwendete TPU keine Gleitmittel enthalten sollte.

(5) Recycling recycelter Materialien

Bei der Verarbeitung von TPU-Spritzgussteilen können Abfälle wie der Hauptstromkanal, der Nebenstromkanal und unqualifizierte Produkte recycelt werden. Nach den experimentellen Ergebnissen kann 100% recyceltes Material vollständig genutzt werden, ohne neues Material hinzuzufügen, und die mechanischen Eigenschaften werden nicht ernsthaft reduziert.

Um jedoch die physikalischen und mechanischen Eigenschaften und die Einspritzbedingungen auf dem besten Niveau zu halten, wird empfohlen, dass der Anteil des recycelten Materials 25% ~ 30% beträgt. Es sollte beachtet werden, dass die Art und Spezifikation der recycelten Materialien und der neuen Materialien die gleiche sein sollte.

Verschmutzte oder geglühte Recyclingmaterialien sollten nicht verwendet werden. Die recycelten Materialien sollten nicht zu lange gelagert werden. Es ist besser, sie sofort zu granulieren und zu trocknen. Generell sollte die Schmelzviskosität von Rezyklaten verringert und die Umformbedingungen angepasst werden.

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