Moulage par injection TPU

Qu'est-ce que le moulage par injection TPU

Moulage par injection de TPU désigne le processus d'injection de polyuréthane thermoplastique (TPU) dans un moule pour produire un produit fini. Le TPU est un type de matériau qui présente les propriétés des thermoplastiques et des élastomères. Il est souvent utilisé pour produire des produits qui nécessitent flexibilité, durabilité et résistance à l'abrasion.

Le moulage par injection de TPU est un procédé polyvalent qui peut être utilisé pour produire une grande variété de produits, notamment des chaussures, des pièces industrielles, des dispositifs médicaux, etc. Il offre de nombreux avantages par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles, notamment des coûts réduits, des délais de production plus rapides et une plus grande flexibilité de conception. Les matériaux TPU sont également recyclables, ce qui en fait une option plus durable pour les fabricants.

Moulage par injection de TPU (polyuréthane thermoplastique) Le processus comporte de nombreuses méthodes, notamment le moulage par injection, le moulage par soufflage, le moulage par compression, le moulage par extrusion, etc., parmi lesquelles le moulage par injection est le plus couramment utilisé. Utilisez le processus de moulage par injection pour mouler le TPU dans le format requis Moulage par injection de TPU Les pièces sont divisées en trois étapes : pré-plastification, injection et éjection. La machine d'injection est divisée en type à piston et type à vis. La machine d'injection à vis est recommandée car elle offre une vitesse, une plastification et une fusion uniformes.

1. Conception de la machine d'injection

Le canon de la machine d'injection est doublé de alliage cuivre-aluminium, et la vis est chromée pour éviter l'usure. Le rapport longueur/diamètre de la vis L/D = 16 ~ 20 est meilleur, au moins 15 ; le taux de compression est de 2,5/1 ~ 3,0/1. La longueur de la section d'alimentation est de 0,5 L, la section de compression est de 0,3 L et la section de dosage est de 0,2 L. La bague de contrôle doit être installée près du haut de la vis pour empêcher le reflux et maintenir la pression maximale.

Le TPU doit être traité avec une buse à écoulement automatique, la sortie est un cône inversé, le diamètre de la buse est supérieur à 4 mm, inférieur à 0,68 mm de l'entrée du collier du canal principal et la buse doit être équipée d'une ceinture chauffante contrôlable pour empêcher la solidification du matériau.

D'un point de vue économique, le volume d'injection doit être de 40% - 80% de la quantité quantitative. La vitesse de la vis est de 20-50 R/min.

2. Conception du moule pour le moulage par injection de TPU

La conception du moule doit prêter attention aux points suivants lors du moulage avec moulage par injection de matériau TPU:

(1) rétrécissement des pièces moulées en TPU

Le retrait est affecté par la dureté des matières premières, l'épaisseur, la forme, la température de moulage, la température du moule et d'autres conditions de moulage. En général, la plage de retrait est de 0,005 à 0,020 cm/cm. Par exemple, une éprouvette rectangulaire de 100 x 10 × 2 mm rétrécit dans le sens de la longueur de la porte et dans le sens de l'écoulement, et la dureté de 75A est 2 à 3 fois supérieure à celle de 60 degrés Shore. L'effet de la dureté et de l'épaisseur du TPU sur le retrait est illustré à la figure 1. On peut voir que lorsque la dureté du TPU est comprise entre 78a et 90a, le retrait diminue avec l'augmentation de l'épaisseur ; lorsque la dureté est comprise entre 95A et 74d, le retrait augmente légèrement avec l'augmentation de l'épaisseur.

(2) Canal et puits à fente froide

Le canal principal est une section du canal reliant la buse d'injection au canal de dérivation ou à la cavité du moule. Le diamètre doit être élargi vers l'intérieur, avec un angle de plus de 2 degrés, afin de faciliter l'élimination des végétations du canal d'écoulement. Le canal de dérivation est le canal reliant le canal principal et chaque cavité du moule à rainures multiples, et sa disposition sur le moule doit être symétrique et équidistante. Le canal d'écoulement peut être circulaire, semi-circulaire et rectangulaire, avec un diamètre de 6 à 9 mm. La surface du canal doit être polie comme la cavité pour réduire la résistance à l'écoulement et assurer une vitesse de remplissage plus rapide.

Un puits froid est un espace vide (canal supplémentaire) à l'extrémité du canal principal, qui sert à recueillir le matériau froid produit entre les deux injections à l'extrémité de la buse, afin d'empêcher le canal de déviation ou la porte d'être bloqué par le matériau froid. Lorsque le matériau froid est mélangé dans la cavité du moule, la contrainte interne du produit est facile à produire. Le diamètre du trou de matériau froid est de 8 à 10 mm et la taille est d'environ 6 mm de long.

(3) porte et évent

La porte est le canal reliant le canal d'écoulement principal ou le canal de dérivation et la cavité. Sa section transversale est généralement plus petite que le passage du canal, qui est la plus petite partie du système de canaux, et sa longueur doit être courte. La forme de la porte est rectangulaire ou circulaire et la taille augmente avec l'épaisseur du produit.

L'épaisseur du produit est inférieure à 4 mm et son diamètre est de 1 mm ; l'épaisseur de la porte est de 4 à 8 mm et son diamètre est de 1,4 mm ; l'épaisseur de la porte est supérieure à 8 mm et son diamètre est de 2,0 à 2,7 mm. La position de la porte est généralement choisie dans la partie la plus épaisse du produit, ce qui n'affecte pas l'apparence et l'utilisation, et est perpendiculaire au moule, afin d'éviter le rétrécissement et d'éviter le motif en spirale.

La fente d'échappement ou de ventilation est une sorte de sortie d'air de type fente ouverte dans le moule, qui est utilisée pour empêcher le matériau en fusion de pénétrer dans le moule, de s'impliquer dans le gaz et pour évacuer le gaz de la cavité du moule.

Dans le cas contraire, les produits auront des trous d'air, une mauvaise fusion, un remplissage insuffisant ou un piège à air, et même brûleront les produits en raison des températures élevées causées par la compression de l'air, ce qui entraînera des contraintes internes des produits. L'orifice d'échappement peut être placé à la fin du flux de fusion dans la cavité du moule ou sur la ligne de séparation du moule en plastique, qui est une fente de coulée de 0,15 mm de profondeur et de 6 mm de largeur.

Il est nécessaire de contrôler la température du moule en TPU de la manière la plus uniforme possible pour éviter le gauchissement et la torsion des pièces. Vous trouverez ci-dessous quelques produits de moulage par injection en TPU que nous avons fabriqués auparavant. Si vous avez des besoins en produits de moulage par injection en TPU ou en TPE, n'hésitez pas à nous contacter.

3 Conditions de moulage

La condition de moulage la plus importante de TPU (polyuréthane thermoplastique) Il s'agit de la température, de la pression et du temps qui affectent le flux et le refroidissement de la plastification. Ces paramètres affecteront l'apparence et les performances des pièces moulées par injection en TPU. De bonnes conditions de traitement devraient permettre d'obtenir des pièces même blanches à beiges.

(1) Température

La température à contrôler dans le processus de moulage par injection de plastique TPU comprend la température du cylindre, la température de la buse et la température du moule. Les deux premières températures affectent principalement la plastification et l'écoulement du TPU, et la seconde affecte l'écoulement et le refroidissement de la pièce moulée par injection de TPU.

• Température du canon – le choix de la température du cylindre est lié à la dureté du matériau TPU. La température de fusion du TPU à haute dureté est élevée et la température la plus élevée à l'extrémité du cylindre est également élevée. La plage de température du cylindre utilisé pour le traitement du TPU est de 177 à 232 ℃. La distribution de la température du cylindre va généralement d'un côté (extrémité arrière) de la trémie à la buse (extrémité avant), augmentant progressivement, de manière à ce que la température du TPU augmente régulièrement et à atteindre l'objectif d'une plastification uniforme.
• Température de la buse – la température de la buse est généralement légèrement inférieure à la température maximale du canon pour éviter une éventuelle salivation de la matière fondue dans la buse. Si la buse autobloquante est utilisée pour éviter la salivation, la température de la buse peut également être contrôlée dans la plage de température maximale du canon.
• Température du moule – La température du moule a une grande influence sur les performances internes et la qualité apparente des produits en TPU. Elle dépend de la cristallinité du TPU et de la taille des produits. La température du moule est généralement contrôlée par un fluide de refroidissement à température constante tel que l'eau de la machine.
  Le TPU présente une dureté élevée, une cristallinité élevée et une température de moulage élevée. Par exemple, Texin, dureté 480A, température de moulage 20-30 ℃ ; dureté 591A, température de moulage 30-50 ℃ ; dureté 355d, température de moulage 40-65 ℃. La température de moulage des produits TPU est généralement de 10 à 60 ℃. La température du moule est basse, le matériau en fusion est congelé trop tôt et un profil est produit, ce qui n'est pas propice à la croissance des sphérolites, de sorte que la cristallinité des produits est faible et un processus de cristallisation tardif se produira, ce qui entraînera un retrait ultérieur et une modification des performances des produits.
• Pression – la Le processus d'injection comprend la pression, y compris la pression de plastification (contre-pression) et la pression d'injection. Lorsque la vis se retire, la pression sur le dessus de la masse fondue est la contre-pression, qui est régulée par la soupape de trop-plein. L'augmentation de la contre-pression augmentera la température de fusion, réduira la vitesse de plastification, uniformisera la température de fusion et le mélange de couleurs, et évacuera le gaz de fusion, mais prolongera le cycle de moulage. La contre-pression du TPU est généralement de 0,3 à 4 MPa. La pression d'injection est la pression exercée sur le TPU par le haut de la vis. Sa fonction est de surmonter la résistance à l'écoulement du TPU du cylindre à la cavité, de remplir le moule de matière fondue et de compacter la matière fondue.
  La résistance à l'écoulement et le taux de remplissage du TPU sont étroitement liés à la viscosité de la masse fondue, tandis que la viscosité de la masse fondue est directement liée à la dureté du TPU et à la température de fusion, c'est-à-dire que la viscosité de la masse fondue n'est pas seulement déterminée par la température et la pression, mais aussi par la dureté du TPU et le taux de déformation. Plus le taux de cisaillement est élevé, plus la viscosité est faible ; plus la dureté du TPU est élevée, plus la viscosité est élevée.
  Relation entre la viscosité et le taux de cisaillement de la résine de dureté différente (240℃). À taux de cisaillement identique, la viscosité diminue avec l'augmentation de la température, mais à taux de cisaillement élevé, la viscosité n'est pas autant affectée par la température qu'à faible taux de cisaillement. La pression d'injection du TPU est généralement de 20 à 110 MPa. La pression de maintien est d'environ la moitié de la pression d'injection et la contre-pression doit être inférieure à 1,4 MPa pour que le TPU soit plastifié uniformément.
• Durée du cycle – le temps de cycle nécessaire pour terminer un processus d'injection est appelé temps de cycle de moulage. Le temps de cycle comprend le temps de remplissage, le temps de maintien, le temps de refroidissement et d'autres temps (ouverture, démoulage, fermeture, etc.), qui affectent directement la productivité du travail et l'utilisation de l'équipement. Le cycle de formage du TPU est généralement déterminé par la dureté, l'épaisseur et la configuration. Le cycle de dureté élevée du TPU est court, le cycle d'épaisseur de la pièce en plastique est long, le cycle complexe de configuration de la pièce en plastique est long et le cycle de formage est également lié à la température du moule. Le cycle de moulage du TPU est généralement compris entre 20 et 60 s.
• Vitesse d'injection – La vitesse d'injection dépend principalement de la configuration des produits moulés par injection TPU. Les produits à extrémité épaisse nécessitent une vitesse d'injection plus faible, tandis que les produits à extrémité fine nécessitent une vitesse d'injection plus rapide.
• Vitesse de la vis – Le traitement des produits moulés par injection en TPU nécessite généralement un faible taux de cisaillement, une vitesse de vis inférieure est donc appropriée. La vitesse de vis du TPU est généralement de 20 à 80 tr/min, il est donc préférable qu'elle soit de 20 à 40 tr/min.

(2) Traitement d'arrêt

Comme TPU (polyuréthane thermoplastique) peut se dégrader au fil du temps sous haute température, PS, PE, plastique acrylate ou ABS doivent être utilisés pour le nettoyage après l'arrêt ; si l'arrêt dure plus d'une heure, le chauffage doit être éteint.

(3) Post-traitement des produits

En raison de la plastification inégale du TPU dans le cylindre ou des vitesses de refroidissement différentes dans la cavité de la matrice, il se produit souvent une cristallisation, une orientation et une contraction inégales, ce qui conduit à l'existence de contraintes internes dans les produits, qui sont plus importantes dans les produits à parois épaisses ou les produits avec des inserts métalliques. Les propriétés mécaniques des produits soumis à des contraintes internes sont souvent réduites et la surface des produits est craquelée ou même déformée et fissurée. Le moyen de résoudre ces problèmes en production est de recuire les produits.

La température de recuit dépend de la dureté des produits moulés par injection TPU. Les produits à dureté élevée ont des températures de recuit plus élevées et des températures de dureté plus basses. Des températures trop élevées peuvent provoquer un gauchissement ou une déformation des produits, et des températures trop basses ne peuvent pas éliminer les contraintes internes. Le TPU doit être recuit à basse température pendant une longue période, et les produits à faible dureté peuvent être placés à température ambiante pendant plusieurs semaines pour obtenir les meilleures performances. La dureté peut être recuite à 80 ℃ × 20h sous Shore A85 et à 100 ℃ × 20h au-dessus de A85. Le recuit peut être effectué dans un four à air chaud, en faisant attention à la position pour ne pas surchauffer localement et déformer les produits.

Le recuit peut non seulement éliminer les contraintes internes, mais également améliorer les propriétés mécaniques. Étant donné que le TPU est une forme à deux phases, le mélange des phases se produit pendant le travail à chaud du TPU. Lorsque le Produit de moulage par injection TPU est refroidi rapidement, en raison de sa viscosité élevée et de sa séparation de phase lente, il doit avoir suffisamment de temps pour se séparer et former une micro zone, afin d'obtenir les meilleures performances.

(4) Moulage par injection incrusté

Afin de répondre aux besoins de solidité d'assemblage et de service, Pièces moulées par injection en TPU doivent être intégrés avec des inserts métalliques. L'insert métallique est d'abord placé dans une position prédéterminée dans le moule, puis injecté dans un produit entier. En raison de la grande différence de propriétés thermiques et de retrait entre l'insert métallique et le TPU, les produits TPU avec insert ne sont pas fermement liés.

La solution consiste à préchauffer l'insert métallique car la différence de température de la masse fondue est réduite après le préchauffage de sorte que la masse fondue autour de l'insert peut être refroidie lentement et le retrait est relativement uniforme pendant le processus d'injection, et une certaine quantité d'effet d'alimentation en matériau chaud peut se produire pour éviter une contrainte interne excessive autour de l'insert.

Le TPU est facile à incruster et la forme de l'incrustation n'est pas limitée. Une fois l'incrustation dégraissée, elle est chauffée à 200-230 ℃ pendant 1 minute. La résistance au pelage peut atteindre 6-9 kg/25 mm en 5-2 minutes. Afin d'obtenir une liaison plus solide, l'insert peut être enduit d'adhésif, puis chauffé à 120 ℃, puis injecté. De plus, il convient de noter que le TPU utilisé ne doit pas contenir de lubrifiants.

(5) Recyclage des matériaux recyclés

Dans le processus de moulage par injection de TPU, les déchets tels que le canal d'écoulement principal, le canal de dérivation et les produits non qualifiés peuvent être recyclés. Selon les résultats expérimentaux, le matériau recyclé 100% peut être pleinement utilisé sans ajout de nouveau matériau, et les propriétés mécaniques ne sont pas sérieusement réduites.

Cependant, afin de maintenir les propriétés physiques et mécaniques et les conditions d'injection au meilleur niveau, il est recommandé que la proportion de matériaux recyclés soit de 25% ~ 30%. Il convient de noter que le type et les spécifications des matériaux recyclés et des nouveaux matériaux doivent être les mêmes.

Les matériaux recyclés pollués ou recuits ne doivent pas être utilisés. Les matériaux recyclés ne doivent pas être stockés trop longtemps. Il est préférable de les granuler et de les sécher immédiatement. En général, la viscosité à l'état fondu des matériaux recyclés doit être réduite et les conditions de formage doivent être ajustées.

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