Thermoplastisches Polyurethan (TPU) ist ein flexibles Polyurethan, das aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften in vielen Industriezweigen Anwendung findet. Von allen Herstellungsverfahren für thermoplastisches Polyurethan Produkte, Thermoplastisches Polyurethan-Spritzgießen ist eine der besten und kostengünstigsten Methoden. In diesem Artikel werden TP\U, das Spritzgießverfahren, seine Vorteile und Verwendungszwecke erläutert und einige häufig gestellte Fragen (CALS) beantwortet.
Was ist Thermoplastisches Polyurethan (TPU)?
Thermoplastisches Polyurethan ist eine Klasse von Elastomeren, die die Eigenschaften von Kunststoff- und Gummimaterial besitzt. Äußerst flexibel und transparent, thermoplastisches Polyurethan ist öl-, fett- und abriebbeständig und findet daher unter anderem in der Automobilindustrie, der Medizintechnik und im Bereich der langlebigen Konsumgüter hervorragende Verwendung.
Kategorisieren wir thermoplastisches Polyurethan Materialien in drei Kategorien:
- Auf Polyesterbasis thermoplastisches Polyurethan: Es hat eine hohe mechanische Festigkeit und weist gute abriebfeste Eigenschaften auf.
- Auf Polyetherbasis thermoplastisches Polyurethan: Es hat eine gute Flexibilität und ist bei niedrigen Temperaturen sehr stabil.
- Auf Polycaprolacton basierende thermoplastisches Polyurethan: Es handelt sich um eine Vernetzung von PE-Copol und DUR, die eine bessere Hydrolysebeständigkeit und Haltbarkeit aufweist.
Was ist TPU-Spritzgießen?
TPU-Spritzguss ist ein Verfahren, bei dem eine geschlossene Form mit Hilfe einer Gussform hergestellt wird, die mit geschmolzenen thermoplastischen Polyurethan-Nanopartikeln reagiert, um Formen zu erzeugen. Dieses Verfahren eignet sich gut für die Herstellung komplizierter, hochpräziser Komponenten in großen Mengen.
Der Prozess der thermoplastisches Polyurethan Spritzguss
Das Spritzgießen von thermoplastischem Polyurethan (TPU) ist ein gut organisiertes Verfahren, das sich zur Herstellung präziser Teile eignet. Im Folgenden wird Schritt für Schritt erklärt, wie es funktioniert:
1. Materialvorbereitung
Zunächst muss erklärt werden, dass das TPU-Granulat getrocknet werden muss, bevor der Spritzgussprozess beginnt. Aus diesem Grund ist es notwendig thermoplastisches Polyurethan eine gewisse Hygroskopie aufweist, d. h. in der Lage ist, Feuchtigkeit aus der Luft zu absorbieren. Wenn das Granulat Feuchtigkeit enthält, kann dies zur Bildung von Blasen oder zu einer schlechten Oberflächenbeschaffenheit der fertigen Teile führen. Ein weiterer Vorteil des Trocknens besteht darin, dass das Material in den richtigen Zustand für die Formgebung gebracht wird.
2. Erhitzen und Schmelzen
Das getrocknete TPU-Granulat wird dann in den Zylinder der Spritzgießmaschine eingefüllt. Im Inneren des Zylinders angekommen, erwärmen Heizungen das Granulat auf das erforderliche Maß, um den Inhalt zu schmelzen. Für thermoplastisches Polyurethan Es gibt keinen festen Wert, aber normalerweise schwankt er zwischen 200°C und 250°C, je nach thermoplastisches Polyurethan Sorte verwendet. Diese Phase wird als kritisch angesehen, da eine gleichmäßige Oberfläche den freien Fluss des Metalls in die Form gewährleistet und die Entstehung von Fehlern verhindert.
3. Injektion
Die Injektion erfolgt nach der thermoplastisches Polyurethan geschmolzen und in den Formhohlraum ausgetragen wird. Dies wird durch einen Hochdruckmechanismus erreicht, bei dem die Schmelze thermoplastisches Polyurethan in die Form gepresst wird. Der Druck sorgt dafür, dass in der Form der thermoplastisches PolyurethanSo werden auch kleine Merkmale, die schwer zu füllende Bereiche umfassen können, besetzt. Dieser Schritt gewährleistet die genaue Formgebung bzw. das Erreichen anspruchsvoller Strukturen beim Entfalten des Stoffes.
4. Kühlung
Nachdem die Form gefüllt ist, folgt der Prozess des Abkühlens. Während des Abkühlens, thermoplastisches Polyurethan Formen werden starr und nehmen die Form des Formhohlraums an, der zur Herstellung des thermoplastisches Polyurethan festen Teil. Die Temperatur wird kontrolliert, um mögliche Probleme wie Verformung oder Schrumpfung zu vermeiden. Die Abkühlzeit richtet sich nach der Größe und Dicke des zu fertigenden Teils.
5. Auswurf
Schließlich öffnet sich die Form und das fertige Teil ist bereit zum Auswerfen. Dies geschieht durch die Verwendung von Auswerferstiften oder anderen Mitteln, um das Teil aus der Form zu werfen. Es wird alles unternommen, um das Teil in diesem Stadium des Prozesses nicht zu zerbrechen. In einigen Fällen können nach der Formgebung des oben genannten Produkts weitere sekundäre Prozesse durchgeführt werden, wie das Abschneiden des überschüssigen Materials, das Polieren oder die Prüfung.
Fortgeschrittene Thermoplastisches Polyurethan-Spritzgießen Techniken
Hier sind einige der wichtigsten Thermoplastisches Polyurethan-Spritzgießen Techniken, die wir in der heutigen Zeit anwenden können;
1. Umspritzen
Eine besondere Art von Umspritzen beinhaltet die Überlagerung von thermoplastisches Polyurethan auf starren Kunststoff oder sogar Metall aufzubringen, um ein einheitliches Bauteil herzustellen. Bei dieser Technik werden die Elastizität und der Komfort von TPU mit der Steifigkeit des Basismaterials kombiniert. Sie wird bei Produkten wie Griffen mit weichem Griff, Schutzhüllen für Telefone und medizinischen Anwendungen eingesetzt, da die Integration von Material mit MIM und weichen Komponenten für die Funktionalität und Nutzbarkeit der Endprodukte entscheidend ist.
2. Multi-Shot-Spritzgießen
Multi-Shot-Spritzgießen oder Zweikomponenten-Spritzguss macht es möglich, die Teile aus thermoplastischem Polyurethan als Multi-Material oder Multi-Color auf der Grundlage eines einzigen Gießzyklus. Bei dieser Technik werden abwechselnde Material- oder Farbschichten in die Form eingebracht, um mehrstufige Komponenten mit erhöhter Funktionalität und besserem Aussehen herzustellen. Sie wird vor allem dort eingesetzt, wo sowohl starre als auch weiche Anwendungen gesucht werden, z. B. in der Innenausstattung von Kraftfahrzeugen oder bei Teilen, die eine komplizierte Farbdifferenzierung bei Konsumgütern erfordern.
3. Gasunterstütztes Spritzgießen
Dabei wird eine bestimmte Gasmenge, vorzugsweise Stickstoff, in den Formhohlraum eingespritzt und bewirkt die Bildung von Hohlräumen im Teil. Dies kann zu leichteren Teilen mit geringerer Materialstärke bei vergleichbarer mechanischer Festigkeit führen. Gasunterstütztes Spritzgießen eignet sich für die Herstellung großer Teile, z. B. Automobilverkleidungen oder Handgriffe, bei denen die Reduzierung der Masse wichtig ist, aber nicht auf Kosten der Festigkeit geht.
Eigenschaften von thermoplastisches Polyurethan Das macht es ideal für das Spritzgießen
Im Folgenden werden die gemeinsamen Eigenschaften von Thermoplastisches Polyurethan-Spritzgießen;
1. Elastizität
Thermoplastisches Polyurethan-Spritzgießen weist eine gummiähnliche Flexibilität und eine plastikähnliche Zähigkeit auf, so dass sich daraus robuste, aber flexible Teile entwickeln lassen. Diese Eigenschaft macht thermoplastisches Polyurethan geeignet für den Einsatz in bestimmten Bereichen, in denen Teile Flexibilität benötigen, um sich entweder zu biegen oder zu dehnen, um die gewünschte spezifische Form zu erhalten oder um das Teil vor Stößen zu schützen, z. B. bei Zwischensohlen für Sportschuhe, Automobildichtungen und flexiblen Schläuchen.
2. Chemische Beständigkeit
Das neue Material zeichnet sich durch eine hervorragende Beständigkeit gegen Öle, Fette und verschiedene Chemikalien aus, so dass es auch unter schwierigen industriellen Bedingungen eingesetzt werden kann. Diese Eigenschaft ist in der Automobilindustrie und in industriellen Anwendungen sehr wichtig, da viele der Flüssigkeiten wie Dichtungen, Schläuche und Dichtungsmaterialien in der Regel dem Element ausgesetzt sind.
3. Transparenz
Allerdings, thermoplastisches PolyurethanDie inhärente Transparenz des Materials bedeutet, dass es leicht eingefärbt oder transparent verwendet werden kann, was für Konsumgüter wie Handyhüllen, personalisierte Schuhe usw. interessant ist. Diese Variabilität des Aussehens zusammen mit der Robustheit macht es zu einem sehr gefragten Material für elektronische und quasi-elektronische Produkte sowie für andere Waren im Lifestyle-Segment.
4. UV-Stabilität
Thermoplastisches Polyurethan-Spritzgießen hat eine hohe UV-Stabilität, d. h. es verfärbt sich nicht so leicht, formuliert sich nicht und zerfällt nicht, wenn es dem Sonnenlicht ausgesetzt wird. Diese Eigenschaft macht thermoplastisches Polyurethan ideal für Anwendungen wie Schutzhüllen, Automobilteile und Sportgeräte, die in sonnigen Gebieten eingesetzt werden.
5. Biokompatibilität
Diese Art von thermoplastisches Polyurethan gilt als biokompatibel und kann daher sicher in Kontakt mit menschlichem Gewebe verwendet werden. Dies macht es zu einem guten Kandidaten für medizinische Geräte wie Katheter, chirurgische Schläuche und Prothesen, bei denen die chemische Beständigkeit ebenso wichtig ist.
Vergleich zwischen TPU vs. TPE Spritzguss
In der folgenden Tabelle wird der Unterschied zwischen thermoplastisches Polyurethan Und TPE-Spritzguss in der Tiefe;
| Aspekt | TPU | TPE |
| Haltbarkeit | Hervorragende Abrieb- und Verschleißfestigkeit. | Mäßige Haltbarkeit, geeignet für leichteren Gebrauch. |
| Flexibilität | Ausgezeichnet, auch bei niedrigen Temperaturen. | Gut, aber weniger belastbar unter Stress. |
| Temperaturbeständigkeit | Hoch (bis zu 120-150°C). | Mäßig (bis zu 100°C). |
| Verarbeitung Temp. | Höher (200-250°C). | Niedriger (180-220°C). |
| Kosten | Teurer. | Kostengünstiger. |
| Anwendungen | Automobilindustrie, Medizin, Schuhe, Elektronik. | Konsumgüter, Soft-Touch-Griffe, Dichtungen. |
| Feuchtigkeitsempfindlichkeit | Vor der Verarbeitung ist eine gründliche Trocknung erforderlich. | Weniger feuchtigkeitsempfindlich. |
| Recyclingfähigkeit | Weniger recycelbar. | Leichter zu recyceln. |
Vorteile von thermoplastisches Polyurethan Spritzguss
Hier sind einige der Vorteile von thermoplastisches Polyurethan Injektionsformteile;
- Präzision und Konsistenz: Das Spritzgießen sorgt für Genauigkeit, egal ob kleine oder viele Teile hergestellt werden, alle Teile sind gleich.
- Designflexibilität: thermoplastisches Polyurethan hat eine hohe Flexibilität, die zusammen mit der Fähigkeit des Spritzgießens eine große Möglichkeit für Design und Geometrie bietet.
- Kosteneffizienz: Die Anschaffung der Gussformen kann anfangs etwas teuer sein, aber die Gesamtkosten sind für eine Großproduktion relativ günstig.
- Zuverlässige und hochverstärkte Komponenten: Bar Produkte hergestellt durch thermoplastisches Polyurethan Spritzgießen werden mit hoher Haltbarkeit, Witterungsbeständigkeit und Elastizität eingesetzt.
Anwendungen von thermoplastisches Polyurethan in Spritzgießen
Erörtern wir einige der wichtigsten Verwendungszwecke von thermoplastisches Polyurethan Spritzgießen;
- Automobilindustrie: Thermoplastisches Polyurethan Komponenten werden aufgrund ihrer abrasiven Eigenschaften und ihrer Flexibilität für Schläuche, Dichtungen und Dichtungsringe verwendet.
- Schuhwerk: Thermoplastisches Polyurethan ist ein Material, das am häufigsten für Schuhsohlen und Zwischensohlen verwendet wird, da es einen hohen Tragekomfort bietet und darüber hinaus sehr haltbar ist.
- Medizinische Geräte: Medizinische Schläuche und Katheter sollten aus biokompatiblen und chemikalienbeständigen Materialien hergestellt werden, damit sie thermoplastisches Polyurethan ein geeignetes Material für seine Herstellung.
- Sportgeräte: Thermoplastisches Polyurethan ist flexibel und stark und wird daher häufig zur Herstellung von Sportbekleidung wie Brillen, Helmen, Schutzausrüstungen, Schwimmern und anderen aufblasbaren Gegenständen verwendet.
Die Herausforderungen der thermoplastisches Polyurethan Spritzgießen
Trotz seiner Vorteile, thermoplastisches Polyurethan Das Spritzgießen birgt einige Herausforderungen:
- Feuchtigkeitsempfindlichkeit: thermoplastisches Polyurethan ist hygroskopisch, und seine Fähigkeit, Feuchtigkeit aus der Luft aufzunehmen, ist ein großer Nachteil für die Produktqualität, insbesondere wenn es nicht richtig getrocknet wurde.
- Verarbeitungstemperaturbereich: Eine strenge Kontrolle der Temperatur ist erforderlich, da einige Materialien empfindlich sind und zerstört werden können oder einfach nicht richtig zusammenwachsen.
- Schrumpfung und Verformung: Die thermoplastisches Polyurethan Die Teile sind empfindlich gegenüber Schwindung, und während der Abkühlphase kann es zu Verzug kommen, was bedeutet, dass diese Auswirkungen bei der Konstruktion der Form und der Wahl des Herstellungsverfahrens berücksichtigt werden sollten.
Verbesserung der thermoplastisches Polyurethan Spritzguss
Um die besten Ergebnisse zu erzielen mit thermoplastisches Polyurethan Spritzgießen, beachten Sie die folgenden Tipps:
- Hochwertige Qualität verwenden thermoplastisches Polyurethan: Es ist von Vorteil zu gewährleisten, dass das Material den Anforderungen der Anwendung entspricht, z. B. in Bezug auf Flexibilität, Härte oder chemische Beständigkeit.
- Design für Fertigung/Montage (DfMA): Minimieren Sie Formfehler und erhöhen Sie gleichzeitig die Anzahl der Zyklen pro Stunde, die eine Form produzieren kann.
- Wartung der Ausrüstung: Regelmäßige Überprüfung und Wartung der Formmaschinen, um deren einwandfreie Funktion zu gewährleisten.
- Kontrolle des Feuchtigkeitsgehalts: thermoplastisches Polyurethan Pellets müssen vor der Verarbeitung getrocknet werden, da sonst fehlerhafte Produkte hergestellt werden.
Zukunftsperspektive der thermoplastisches Polyurethan Spritzguss
Nachdem wir alle Vor- und Nachteile der Thermoplastisches Polyurethan-Spritzgießenkönnen wir sehen, dass sie in naher Zukunft einen größeren Anwendungsbereich haben wird;
- Nachhaltige TPUs: Der Grund für die Entwicklung biobasierter TPU-Werkstoffe ist die Verringerung der Umweltbelastung durch die Industrie.
- Fortgeschrittene Formentwürfe: Fortschritte wie die konforme Kühlung und additiv gefertigte Formen machen den Prozess effektiver und produktiver und verbessern das Endprodukt.
- Kommunikation mit Smart Manufacturing: Die Einführung von RTM und PM hat die Produktivität des TPU-Spritzgießens durch die Anwendung von Industrie 4.0-Technologien verbessert.
Schlussfolgerung
TPU-Spritzgießen ist eine wichtige Art des Spritzgießens, weil thermoplastisches Polyurethan hat die Flexibilität von thermoplastischen Elastomeren, während das Spritzgießen die Genauigkeit und Effizienz des Prozesses bietet. Wenn man die Eigenschaften des Materials kennt, kann man den Prozess optimieren und Herausforderungen angehen, so dass die Hersteller langlebige und hochwertige Produkte herstellen können. thermoplastisches Polyurethan Teile. Die Anwendung von Thermoplastisches Polyurethan-Spritzgießen hat sich in Bezug auf die Materialien und die technologische Umsetzung kontinuierlich weiterentwickelt und bietet daher vielversprechende Perspektiven für die Bereitstellung vielseitiger Lösungen für die aktuellen Anforderungen der Fertigungsindustrie.
Häufig gestellte Fragen (FAQs)
1. Was ist der Standardhärtebereich von thermoplastisches Polyurethan die beim Spritzgussverfahren verwendet werden?
TPU kann von 60 Shore A für weiche und flexible Formen bis zu 85 Shore D für harte und steife Formen variieren, was es vielseitig einsetzbar macht.
2. Wie wählt man den richtigen thermoplastisches Polyurethan für eine bestimmte Anwendung?
Es ist wichtig, auf Aspekte wie Härte, Elastizität, Abriebfestigkeit und chemische Verträglichkeit zu achten. Es ist ratsam, dass Sie sich bei den Anbietern nach bestimmten Qualitäten umsehen, die Ihren Anforderungen entsprechen.
3. Anwendbarkeit von thermoplastisches Polyurethan Spritzgießen für die Großserienproduktion.
Ja, das ist so, weil Thermoplastisches Polyurethan-Spritzgießen ist genau und effizient für die kommerzielle Produktion.
4. Was gibt thermoplastisches Polyurethan einen Vorteil gegenüber anderen Thermoplasten?
thermoplastisches Polyurethan zeichnet sich im Vergleich zu PVC oder PE durch eine deutlich verbesserte Flexibilität, Abriebtoleranz sowie Chemikalien- und UV-Beständigkeit aus und ist damit ideal für höhere Anforderungen.