Qué es el moldeo por inyección de TPU

Moldeo por inyección de TPU se refiere al proceso de inyectar poliuretano termoplástico (TPU) en un molde para fabricar un producto acabado. El TPU es un tipo de material que presenta las propiedades tanto de los termoplásticos como de los elastómeros. Suele utilizarse para fabricar productos que requieren flexibilidad, durabilidad y resistencia a la abrasión.

El moldeo por inyección de TPU es un proceso versátil que puede utilizarse para fabricar una amplia variedad de productos, como calzado, piezas industriales y dispositivos médicos, entre otros. Ofrece muchas ventajas sobre los métodos de fabricación tradicionales, como costes más bajos, tiempos de producción más rápidos y mayor flexibilidad de diseño. Los materiales de TPU también son reciclables, lo que los convierte en una opción más sostenible para los fabricantes.

Moldeo por inyección de TPU (poliuretano termoplástico) El proceso de moldeo por inyección tiene muchos métodos, como el moldeo por inyección, el moldeo por soplado, el moldeo por compresión, el moldeo por extrusión, etc., entre los cuales el moldeo por inyección es el más utilizado. Moldeo por inyección de TPU que se dividen en tres etapas: preplastificación, inyección y expulsión. La máquina de inyección se divide en tipo émbolo y tipo tornillo. Se recomienda la máquina de inyección de tipo tornillo porque proporciona una velocidad, plastificación y fusión uniformes.

1. Diseño de la máquina de inyección

El barril de la máquina de inyección está revestido con aleación de cobre y aluminioEl tornillo está cromado para evitar el desgaste. La relación longitud diámetro del tornillo L / D = 16 ~ 20 es mejor, al menos 15; la relación de compresión es de 2,5/1 ~ 3,0/1. La longitud de la sección de alimentación es de 0,5L, la sección de compresión es de 0,3L, y la sección de medición es de 0,2L. El anillo de retención se instalará cerca de la parte superior del tornillo para evitar el reflujo y mantener la presión máxima.

El TPU debe procesarse con una boquilla de flujo automático, la salida es un cono invertido, el diámetro de la boquilla es superior a 4 mm, menos de 0,68 mm de la entrada del collar del canal principal, y la boquilla debe estar equipada con una cinta de calentamiento controlable para evitar la solidificación del material.

Desde un punto de vista económico, el volumen de inyección debe ser 40% - 80% de la cantidad cuantitativa. La velocidad del tornillo es de 20-50 R / min.

2. Diseño de moldes para el moldeo por inyección de TPU

El diseño del molde debe prestar atención a los siguientes puntos cuando se moldea con moldeo por inyección de material tpu:

(1) encogimiento de las piezas moldeadas de TPU

La contracción se ve afectada por la dureza de las materias primas, el grosor, la forma, la temperatura de moldeo, la temperatura del molde y otras condiciones de moldeo. Generalmente, el rango de contracción es de 0,005-0,020cm/cm. Por ejemplo, una pieza de prueba rectangular de 100 x 10 × 2 mm se encoge en la dirección longitudinal de la puerta y en la dirección de flujo, y la dureza de 75A es 2-3 veces mayor que la de 60 shore degree. En la figura 1 se muestra el efecto de la dureza y el grosor del TPU sobre la contracción. Se puede observar que cuando la dureza del TPU está entre 78a y 90a, la contracción disminuye con el aumento del grosor; cuando la dureza está entre 95A y 74d, la contracción aumenta ligeramente con el aumento del grosor.

(2) Pozo de corredera y ranura fría

El canal principal es una sección del canal que conecta la boquilla inyectora con el canal de derivación o la cavidad del molde. El diámetro debe expandirse hacia el interior, con un ángulo de más de 2 grados, para facilitar la eliminación de las vegetaciones del canal de flujo. El canal de derivación es el canal que conecta el canal principal y cada cavidad en el molde multiranura, y su disposición en el molde debe ser simétrica y equidistante. El canal de flujo puede ser circular, semicircular y rectangular, con un diámetro de 6-9mm. La superficie del canal debe estar pulida como la cavidad para reducir la resistencia al flujo y proporcionar una mayor velocidad de llenado.

Un pozo frío es un lugar vacío (corredor de extensión adicional) al final del corredor principal, que se utiliza para recoger el material frío producido entre las dos inyecciones al final de la boquilla, a fin de evitar que el corredor de desviación o la compuerta se bloqueen por el material frío. Cuando el material frío se mezcla en la cavidad del molde, es fácil que se produzca la tensión interna del producto. El diámetro del orificio del material frío es de 8-10 mm, y el tamaño es de unos 6 mm de largo.

(3) compuerta y respiradero

La compuerta es el corredor que conecta el canal de flujo principal o el canal de derivación y la cavidad. Su sección transversal suele ser menor que la del paso del canal, que es la parte más pequeña del sistema de canalización, y su longitud debe ser corta. La forma de la compuerta es rectangular o circular, y su tamaño aumenta con el grosor del producto.

El grosor del producto es inferior a 4 mm, con un diámetro de 1 mm; el grosor de la compuerta es de 4-8 mm, con un diámetro de 1,4 mm; el grosor de la compuerta es superior a 8 mm, con un diámetro de 2,0-2,7 mm. La posición de la puerta se selecciona generalmente en la parte más gruesa del producto, que no afecta a la apariencia y el uso, y está en ángulo recto con el molde, a fin de prevenir la contracción y evitar el patrón en espiral.

La ranura de escape o ventilación es un tipo de salida de aire tipo ranura abierta en el molde, que se utiliza para evitar que el material fundido que entra en el molde se involucre en el gas y para descargar el gas de la cavidad del molde.

De lo contrario, los productos tendrán agujeros de aire, fusión deficiente, llenado insuficiente o trampa de aire, e incluso quemarán los productos debido a las altas temperaturas causadas por la compresión del aire, lo que provocará tensiones internas en los productos. El orificio de escape puede colocarse al final del flujo de fusión en la cavidad del molde o en la línea de separación del molde de plásticoque es una ranura de vertido de 0,15 mm de profundidad y 6 mm de anchura.

Es necesario controlar la temperatura del molde de TPU tan uniformemente como sea posible para evitar la deformación y torsión de las piezas, a continuación se presentan algunos productos de moldeo por inyección de TPU que hicimos antes. Si usted tiene cualquier requisito para los productos de moldeo por inyección de TPU o TPE, recepción para entrarnos en contacto con.

3 Condiciones de moldeo

La condición de moldeo más importante de TPU (poliuretano termoplástico) son la temperatura, la presión y el tiempo que afectan al flujo y al enfriamiento de la plastificación. Estos parámetros afectarán a la apariencia y el rendimiento de las piezas moldeadas por inyección de TPU. Unas buenas condiciones de procesamiento deben permitir obtener piezas de color blanco a beige uniforme.

(1) Temperatura

La temperatura que debe controlarse en el proceso de moldeo por inyección de plástico TPU incluye la temperatura del barril, la temperatura de la boquilla y la temperatura del molde. Las dos primeras temperaturas afectan principalmente a la plastificación y el flujo del TPU, y la segunda afecta al flujo y la refrigeración de la pieza moldeada por inyección de TPU.

• Temperatura del barril - la selección de la temperatura del barril está relacionada con la dureza del material TPU. La temperatura de fusión de TPU con alta dureza es alta, y la temperatura más alta en el extremo del barril también es alta. El rango de temperatura del barril utilizado para el procesamiento de TPU es de 177 ~ 232 ℃. La distribución de la temperatura del barril es generalmente de un lado (extremo posterior) de la tolva a la boquilla (extremo frontal), aumentando gradualmente, a fin de hacer que la temperatura del TPU aumente de manera constante y lograr el propósito de plastificación uniforme.
• Temperatura de la boquilla - la temperatura de la tobera suele ser ligeramente inferior a la temperatura máxima del cañón para evitar la posible salivación del material fundido en el recto a través de la tobera. Si se utiliza la boquilla autoblocante para evitar la salivación, la temperatura de la boquilla también puede controlarse dentro del intervalo de temperatura máxima del cañón.
• Temperatura del molde - La temperatura del molde tiene una gran influencia en el rendimiento interno y la calidad aparente de los productos de TPU. Depende de la cristalinidad del TPU y del tamaño de los productos. La temperatura del molde suele controlarse mediante un medio de refrigeración a temperatura constante, como el agua de máquina.
  TPU tiene alta dureza, alta cristalinidad y alta temperatura de moldeo. Por ejemplo, Texin, dureza 480A, temperatura de molde 20-30 ℃; dureza 591A, temperatura de molde 30-50 ℃; dureza 355d, temperatura de molde 40-65 ℃. La temperatura del molde de los productos TPU es generalmente 10-60 ℃. Si la temperatura del molde es baja, el material fundido se congela demasiado pronto y se produce una línea aerodinámica, lo que no favorece el crecimiento de esferulitas, por lo que la cristalinidad de los productos es baja, y se producirá un proceso de cristalización tardío, que causará la contracción posterior y el cambio de rendimiento de los productos.
• Presión - la proceso de inyección es la presión, que incluye la presión de plastificación (contrapresión) y la presión de inyección. Cuando el tornillo retrocede, la presión en la parte superior de la masa fundida es la contrapresión, que se regula mediante la válvula de rebose. El aumento de la contrapresión aumentará la temperatura de la masa fundida, reducirá la velocidad de plastificación, uniformizará la temperatura de la masa fundida y la mezcla de color, y descargará el gas de la masa fundida, pero prolongará el ciclo de moldeo. La contrapresión del TPU suele ser de 0,3 ~ 4MPa. La presión de inyección es la presión ejercida sobre el TPU por la parte superior del tornillo. Su función es vencer la resistencia al flujo del TPU desde el barril a la cavidad, llenar el molde con material fundido y compactar el material fundido.
  La resistencia al flujo y la tasa de llenado del TPU están estrechamente relacionadas con la viscosidad de la masa fundida, mientras que la viscosidad de la masa fundida está directamente relacionada con la dureza del TPU y la temperatura de la masa fundida, es decir, la viscosidad de la masa fundida no sólo está determinada por la temperatura y la presión, sino también por la dureza del TPU y la tasa de deformación. Cuanto mayor es la velocidad de cizallamiento, menor es la viscosidad; cuanto mayor es la dureza del TPU, mayor es la viscosidad.
  Relación entre la viscosidad y la velocidad de cizallamiento de la resina con diferente dureza (240℃). A la misma velocidad de cizallamiento, la viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura, pero a alta velocidad de cizallamiento, la viscosidad no se ve tan afectada por la temperatura como a baja velocidad de cizallamiento. La presión de inyección del TPU suele ser de 20 ~ 110MPa. La presión de mantenimiento es aproximadamente la mitad de la presión de inyección, y la contrapresión debe ser 1. Por debajo de 4MPa para que el TPU se plastifique uniformemente.
• Duración del ciclo - el tiempo de ciclo necesario para completar un proceso de inyección se denomina tiempo de ciclo de moldeo. El tiempo de ciclo incluye el tiempo de llenado, el tiempo de mantenimiento, el tiempo de enfriamiento y otros tiempos (apertura, desmoldeo, cierre, etc.), lo que afecta directamente a la productividad de la mano de obra y a la utilización de los equipos. El ciclo de moldeo del TPU suele estar determinado por la dureza, el grosor y la configuración. El ciclo de alta dureza del TPU es corto, el ciclo de espesor de la pieza de plástico es largo, el ciclo complejo de configuración de la pieza de plástico es largo, y el ciclo de conformado también está relacionado con la temperatura del molde. El ciclo de moldeo de TPU es generalmente entre 20-60s.
• Velocidad de inyección - La velocidad de inyección depende principalmente de la configuración de los productos de moldeo por inyección de TPU. Los productos con una cara frontal gruesa necesitan una velocidad de inyección más baja, mientras que los productos con una cara frontal fina necesitan una velocidad de inyección más rápida.
• Velocidad del tornillo - El procesamiento de productos de moldeo por inyección de TPU por lo general requiere una baja tasa de cizallamiento, por lo que una menor velocidad del tornillo es apropiado. La velocidad del tornillo de TPU es generalmente 20-80r / min, por lo que se prefiere ser 20-40r / min.

(2) Tratamiento de parada

En TPU (poliuretano termoplástico) puede degradarse en un tiempo prolongado bajo alta temperatura, PS, PE, plástico acrilato o ABS deben ser utilizados para la limpieza después de la parada; si la parada dura más de 1 hora, la calefacción debe ser apagada.

(3) Tratamiento posterior de los productos

Debido a la plastificación desigual del TPU en el barril o a las diferentes velocidades de enfriamiento en la cavidad de la matriz, a menudo se produce una cristalización, orientación y contracción desiguales, lo que conduce a la existencia de tensiones internas en los productos, que son más prominentes en los productos de paredes gruesas o en los productos con insertos metálicos. Las propiedades mecánicas de los productos con tensiones internas suelen reducirse, y la superficie de los productos se agrieta o incluso se deforma y agrieta. La forma de resolver estos problemas en la producción es recocer los productos.

La temperatura de recocido depende de la dureza de los productos de moldeo por inyección de TPU. Los productos de alta dureza tienen temperaturas de recocido más altas y los de dureza más baja. Las temperaturas demasiado altas pueden causar alabeo o deformación de los productos, y las temperaturas demasiado bajas no pueden eliminar la tensión interna. El TPU debe recocerse a baja temperatura durante mucho tiempo, y los productos con menor dureza pueden colocarse a temperatura ambiente durante varias semanas para conseguir el mejor rendimiento. La dureza puede ser recocida 80 ℃× 20h por debajo de shore A85, y 100 ℃× 20h por encima de A85. El recocido puede llevarse a cabo en el horno de aire caliente, prestar atención a la posición de no sobrecalentar localmente y deformar los productos.

El recocido no sólo puede eliminar las tensiones internas, sino también mejorar las propiedades mecánicas. Dado que el TPU es una forma bifásica, la mezcla de fases se produce durante el trabajo en caliente del TPU. Cuando la Producto de moldeo por inyección de TPU se enfría rápidamente, debido a su alta viscosidad y lenta separación de fases, debe tener tiempo suficiente para separarse y formar una microárea, a fin de obtener el mejor rendimiento.

(4) Moldeo por inyección de incrustaciones

Con el fin de satisfacer las necesidades de montaje y servicio de fuerza, Piezas de moldeo por inyección de TPU necesitan incrustarse con insertos metálicos. El inserto metálico se coloca primero en una posición predeterminada del molde y luego se inyecta en el producto completo. Debido a la gran diferencia de propiedades térmicas y de contracción entre el inserto metálico y el TPU, los productos de TPU con inserto no quedan firmemente adheridos.

La solución es precalentar el inserto metálico porque la diferencia de temperatura de la masa fundida se reduce después del precalentamiento, de modo que la masa fundida alrededor del inserto puede enfriarse lentamente y la contracción es relativamente uniforme durante el proceso de inyección, y puede producirse un cierto efecto de alimentación de material caliente para evitar una tensión interna excesiva alrededor del inserto.

El TPU es fácil de incrustar y la forma de la incrustación no está limitada. Sólo después de que la incrustación se desengrasa, se calienta a 200-230 ℃ para 1. La fuerza de pelado puede alcanzar 6-9kg / 25mm en 5-2min. La fuerza de pelado puede alcanzar 6-9kg / 25mm en 5-2min. Con el fin de obtener una unión más fuerte, el inserto puede ser recubierto con adhesivo, a continuación, se calienta a 120 ℃, y luego se inyecta. Además, cabe señalar que el TPU utilizado no debe contener lubricantes.

(5) Reciclado de materiales reciclados

En el proceso de transformación del moldeado por inyección de TPU, pueden reciclarse residuos como el canal de flujo principal, el canal de derivación y los productos no cualificados. De acuerdo con los resultados experimentales, el material reciclado 100% puede utilizarse completamente sin añadir material nuevo, y las propiedades mecánicas no se reducen seriamente.

Sin embargo, para mantener las propiedades físicas y mecánicas y las condiciones de inyección al mejor nivel, se recomienda que la proporción de material reciclado sea de 25% ~ 30%. Cabe señalar que el tipo y la especificación de los materiales reciclados y los materiales nuevos deben ser los mismos.

No deben utilizarse materiales reciclados contaminados o recocidos. Los materiales reciclados no deben almacenarse durante demasiado tiempo. Es mejor granularlos y secarlos inmediatamente. En general, debe reducirse la viscosidad de fusión de los materiales reciclados y deben ajustarse las condiciones de conformado.

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