Stampaggio a iniezione di TPU

Cos'è lo stampaggio a iniezione di TPU

Stampaggio a iniezione di TPU si riferisce al processo di iniezione di poliuretano termoplastico (TPU) in uno stampo per produrre un prodotto finito. Il TPU è un tipo di materiale che presenta le proprietà sia dei termoplastici che degli elastomeri. Viene spesso utilizzato per produrre prodotti che richiedono flessibilità, durata e resistenza all'abrasione.

Lo stampaggio a iniezione di TPU è un processo versatile che può essere utilizzato per produrre un'ampia varietà di prodotti, tra cui calzature, parti industriali, dispositivi medici e altro ancora. Offre molti vantaggi rispetto ai metodi di produzione tradizionali, tra cui costi inferiori, tempi di produzione più rapidi e maggiore flessibilità di progettazione. I materiali in TPU sono anche riciclabili, il che li rende un'opzione più sostenibile per i produttori.

Stampaggio a iniezione di TPU (poliuretano termoplastico) il processo ha molti metodi, tra cui lo stampaggio a iniezione, lo stampaggio a soffiaggio, lo stampaggio a compressione, lo stampaggio per estrusione, ecc., tra i quali lo stampaggio a iniezione è il più comunemente utilizzato. utilizzare il processo di stampaggio a iniezione per modellare il TPU nel modo richiesto Stampaggio a iniezione di TPU parti, che sono divise in tre fasi: pre-plastificazione, iniezione ed espulsione. La macchina per iniezione è divisa in tipo a stantuffo e tipo a vite. La macchina per iniezione tipo a vite è consigliata perché fornisce velocità uniforme, plastificazione e fusione.

1. Progettazione della macchina per iniezione

Il cilindro della macchina per iniezione è rivestito con lega rame-alluminio, e la vite è cromata per prevenire l'usura. Il rapporto lunghezza diametro della vite L / D = 16 ~ 20 è migliore, almeno 15; il rapporto di compressione è 2,5/1 ~ 3,0/1. La lunghezza della sezione di alimentazione è 0,5 L, la sezione di compressione è 0,3 L e la sezione di misurazione è 0,2 L. L'anello di controllo deve essere installato vicino alla parte superiore della vite per prevenire il riflusso e mantenere la pressione massima.

Il TPU deve essere lavorato con un ugello auto-fluente, l'uscita è un cono rovesciato, il diametro dell'ugello è superiore a 4 mm, inferiore a 0,68 mm dell'ingresso del collare del canale principale e l'ugello deve essere dotato di una cinghia riscaldante controllabile per evitare la solidificazione del materiale.

Da un punto di vista economico, il volume di iniezione dovrebbe essere 40% – 80% della quantità quantitativa. La velocità della vite è 20-50 R / min.

2. Progettazione dello stampo per stampaggio a iniezione di TPU

La progettazione dello stampo deve prestare attenzione ai seguenti punti quando si stampa con stampaggio a iniezione di materiale TPU:

(1) restringimento delle parti stampate in TPU

Il restringimento è influenzato dalla durezza delle materie prime, dallo spessore, dalla forma, dalla temperatura di stampaggio, dalla temperatura dello stampo e da altre condizioni di stampaggio. In genere, l'intervallo di restringimento è 0,005-0,020 cm/cm. Ad esempio, un pezzo di prova rettangolare da 100 x 10 × 2 mm si restringe nella direzione della lunghezza del gate e nella direzione del flusso e la durezza di 75A è 2-3 volte maggiore di quella di 60 gradi shore. L'effetto della durezza e dello spessore del TPU sul restringimento è mostrato nella Figura 1. Si può vedere che quando la durezza del TPU è compresa tra 78a e 90a, il restringimento diminuisce con l'aumento dello spessore; quando la durezza è compresa tra 95A e 74d, il restringimento aumenta leggermente con l'aumento dello spessore.

(2) Canaletta e pozzetto di raffreddamento

Il canale principale è una sezione del canale che collega l'ugello dell'iniettore al canale di derivazione o alla cavità nello stampo. Il diametro deve essere espanso verso l'interno, con un angolo di oltre 2 gradi, in modo da facilitare la rimozione delle vegetazioni del canale di flusso. Il canale di derivazione è il canale che collega il canale principale e ciascuna cavità nello stampo multi-scanalatura, e la sua disposizione sullo stampo deve essere simmetrica ed equidistante. Il canale di flusso può essere circolare, semicircolare e rettangolare, con un diametro di 6-9 mm. La superficie del canale deve essere lucidata come la cavità per ridurre la resistenza al flusso e fornire una velocità di riempimento più rapida.

Un pozzetto freddo è un posto vuoto (canale di estensione extra) all'estremità del canale principale, che viene utilizzato per catturare il materiale freddo prodotto tra le due iniezioni all'estremità dell'ugello, in modo da impedire che il canale di deviazione o la saracinesca si blocchino con il materiale freddo. Quando il materiale freddo viene miscelato nella cavità dello stampo, è facile che si verifichi lo stress interno del prodotto. Il diametro del foro del materiale freddo è di 8-10 mm e la dimensione è di circa 6 mm di lunghezza.

(3) cancello e sfiato

La saracinesca è il canale di scorrimento che collega il canale di flusso principale o il canale di derivazione e la cavità. La sua area trasversale è solitamente più piccola del passaggio del canale di scorrimento, che è la parte più piccola del sistema di canali, e la sua lunghezza dovrebbe essere breve. La forma della saracinesca è rettangolare o circolare e le dimensioni aumentano con lo spessore del prodotto.

Lo spessore del prodotto è inferiore a 4 mm, con un diametro di 1 mm; lo spessore del cancello è di 4-8 mm, con un diametro di 1,4 mm; lo spessore del cancello è superiore a 8 mm, con un diametro di 2,0-2,7 mm. La posizione del cancello è generalmente selezionata nella parte più spessa del prodotto, che non influisce sull'aspetto e sull'uso, ed è ad angolo retto rispetto allo stampo, in modo da prevenire il restringimento ed evitare il modello a spirale.

La fessura di scarico o di sfiato è un tipo di fessura di uscita dell'aria aperta nello stampo, utilizzata per impedire al materiale fuso di entrare nello stampo di venire coinvolto nel gas e per scaricare il gas dalla cavità dello stampo.

Altrimenti, i prodotti avranno buchi d'aria, scarsa fusione, riempimento insufficiente o intrappolamento d'aria e persino bruceranno i prodotti a causa delle alte temperature causate dalla compressione dell'aria, con conseguente stress interno dei prodotti. La porta di scarico può essere impostata alla fine del flusso di fusione nella cavità dello stampo o sulla linea di separazione del stampo in plastica, che è una fessura di colata profonda 0,15 mm e larga 6 mm.

È necessario controllare la temperatura dello stampo in TPU il più uniformemente possibile per evitare deformazioni e torsioni delle parti, di seguito sono riportati alcuni prodotti per stampaggio a iniezione in TPU che abbiamo realizzato in precedenza. Se hai esigenze per prodotti per stampaggio a iniezione in TPU o TPE, non esitare a contattarci.

3 Condizioni di stampaggio

La condizione di stampaggio più importante di TPU (poliuretano termoplastico) è la temperatura, la pressione e il tempo che influenzano il flusso e il raffreddamento della plastificazione. Questi parametri influenzeranno l'aspetto e le prestazioni delle parti stampate a iniezione di TPU. Buone condizioni di lavorazione dovrebbero essere in grado di ottenere parti anche bianche o beige.

(1) Temperatura

La temperatura da controllare nel processo di stampaggio a iniezione di plastica TPU include la temperatura del cilindro, la temperatura dell'ugello e la temperatura dello stampo. Le prime due temperature influenzano principalmente la plastificazione e il flusso del TPU, mentre la seconda influenza il flusso e il raffreddamento della parte di stampaggio a iniezione di TPU.

• Temperatura della canna – la selezione della temperatura del barile è correlata alla durezza del materiale TPU. La temperatura di fusione del TPU con elevata durezza è elevata e anche la temperatura più alta all'estremità del barile è elevata. L'intervallo di temperatura del barile utilizzato per la lavorazione del TPU è 177 ~ 232 ℃. La distribuzione della temperatura del barile è generalmente da un lato (estremità posteriore) della tramoggia all'ugello (estremità anteriore), aumentando gradualmente, in modo da far aumentare costantemente la temperatura del TPU e raggiungere lo scopo di una plastificazione uniforme.
• Temperatura dell'ugello – la temperatura dell'ugello è solitamente leggermente inferiore alla temperatura massima del cilindro per impedire la possibile salivazione del materiale fuso nel passaggio diretto attraverso l'ugello. Se si utilizza l'ugello autobloccante per impedire la salivazione, la temperatura dell'ugello può anche essere controllata entro l'intervallo di temperatura massima del cilindro.
• Temperatura dello stampo – la temperatura dello stampo ha una grande influenza sulle prestazioni interne e sulla qualità apparente dei prodotti in TPU. Dipende dalla cristallinità del TPU e dalle dimensioni dei prodotti. La temperatura dello stampo è solitamente controllata da un mezzo di raffreddamento a temperatura costante come l'acqua della macchina.
  Il TPU ha elevata durezza, elevata cristallinità e alta temperatura di stampo. Ad esempio, Texin, durezza 480A, temperatura di stampo 20-30 ℃; durezza 591A, temperatura di stampo 30-50 ℃; durezza 355d, temperatura di stampo 40-65 ℃. La temperatura di stampo dei prodotti in TPU è generalmente 10-60 ℃. La temperatura di stampo è bassa, il materiale di fusione si congela troppo presto e si produce una linea aerodinamica, che non favorisce la crescita di sferuliti, quindi la cristallinità dei prodotti è bassa e si verificherà un processo di cristallizzazione tardiva, che causerà il restringimento successivo e il cambiamento delle prestazioni dei prodotti.
• Pressione – la il processo di iniezione è la pressione che include la pressione di plastificazione (contropressione) e la pressione di iniezione. Quando la vite si ritira, la pressione sulla parte superiore della massa fusa è la contropressione, che è regolata dalla valvola di troppo pieno. L'aumento della contropressione aumenterà la temperatura di fusione, ridurrà la velocità di plastificazione, renderà la temperatura di fusione uniforme e la miscela di colore uniforme e scaricherà il gas di fusione, ma estenderà il ciclo di stampaggio. La contropressione del TPU è solitamente 0,3 ~ 4 MPa. La pressione di iniezione è la pressione esercitata sul TPU dalla parte superiore della vite. La sua funzione è quella di superare la resistenza al flusso del TPU dal cilindro alla cavità, di riempire lo stampo con materiale fuso e di compattare il materiale fuso.
  La resistenza al flusso e la velocità di riempimento del TPU sono strettamente correlate alla viscosità della fusione, mentre la viscosità della fusione è direttamente correlata alla durezza del TPU e alla temperatura di fusione, ovvero la viscosità della fusione non è determinata solo dalla temperatura e dalla pressione, ma anche dalla durezza del TPU e dalla velocità di deformazione. Maggiore è la velocità di taglio, minore è la viscosità; maggiore è la durezza del TPU, maggiore è la viscosità.
  Relazione tra viscosità e velocità di taglio della resina con diversa durezza (240℃). Alla stessa velocità di taglio, la viscosità diminuisce con l'aumento della temperatura, ma a velocità di taglio elevata, la viscosità non è influenzata dalla temperatura tanto quanto a una bassa velocità di taglio. La pressione di iniezione del TPU è generalmente 20 ~ 110 MPa. La pressione di mantenimento è circa la metà della pressione di iniezione e la contropressione dovrebbe essere 1. Al di sotto di 4 MPa per rendere il TPU plastificato in modo uniforme.
• Tempo di ciclo – il tempo di ciclo richiesto per completare un processo di iniezione è chiamato tempo di ciclo di stampaggio. Il tempo di ciclo include il tempo di riempimento, il tempo di mantenimento, il tempo di raffreddamento e altri tempi (apertura, sformatura, chiusura, ecc.), che influenzano direttamente la produttività della manodopera e l'utilizzo delle attrezzature. Il ciclo di formatura del TPU è solitamente determinato da durezza, spessore e configurazione. Il ciclo di elevata durezza del TPU è breve, il ciclo spesso della parte in plastica è lungo, il ciclo complesso della configurazione della parte in plastica è lungo e il ciclo di formatura è anche correlato alla temperatura dello stampo. Il ciclo di stampaggio del TPU è generalmente compreso tra 20 e 60 secondi.
• Velocità di iniezione – la velocità di iniezione dipende principalmente dalla configurazione dei prodotti di stampaggio a iniezione di TPU. I prodotti con superficie terminale spessa necessitano di una velocità di iniezione inferiore, mentre i prodotti con superficie terminale sottile necessitano di una velocità di iniezione superiore.
• Velocità della vite – La lavorazione di prodotti di stampaggio a iniezione di TPU richiede solitamente una bassa velocità di taglio, quindi è appropriata una velocità della vite inferiore. La velocità della vite del TPU è generalmente di 20-80r/min, quindi è preferibile che sia di 20-40r/min.

(2) Trattamento di arresto

COME TPU (poliuretano termoplastico) potrebbe degradarsi nel tempo a temperature elevate, per la pulizia dopo lo spegnimento si consiglia di utilizzare PS, PE, plastica acrilica o ABS; se lo spegnimento dura più di 1 ora, spegnere il riscaldamento.

(3) Post-trattamento dei prodotti

A causa della plastificazione non uniforme del TPU nel cilindro o delle diverse velocità di raffreddamento nella cavità dello stampo, spesso si produce una cristallizzazione, un orientamento e una contrazione non uniformi, che portano all'esistenza di stress interno nei prodotti, che è più evidente nei prodotti a parete spessa o nei prodotti con inserti metallici. Le proprietà meccaniche dei prodotti con stress interno sono spesso ridotte e la superficie dei prodotti è screpolata o addirittura deformata e incrinata. Il modo per risolvere questi problemi in produzione è ricottura dei prodotti.

La temperatura di ricottura dipende dalla durezza dei prodotti di stampaggio a iniezione di TPU. I prodotti con elevata durezza hanno temperature di ricottura più elevate e temperature di durezza più basse. Temperature troppo elevate possono causare deformazioni o deformazioni dei prodotti e temperature troppo basse non possono eliminare lo stress interno. Il TPU deve essere ricotto a bassa temperatura per un lungo periodo e i prodotti con durezza inferiore possono essere posizionati a temperatura ambiente per diverse settimane per ottenere le migliori prestazioni. La durezza può essere ricotta a 80 ℃ × 20 ore sotto shore A85 e 100 ℃ × 20 ore sopra A85. La ricottura può essere eseguita nel forno ad aria calda, prestare attenzione alla posizione per non surriscaldare localmente e deformare i prodotti.

La ricottura non solo può eliminare lo stress interno, ma anche migliorare le proprietà meccaniche. Poiché il TPU è una forma bifasica, la miscelazione delle fasi avviene durante la lavorazione a caldo del TPU. Quando il Prodotto per stampaggio a iniezione in TPU viene raffreddato rapidamente, a causa della sua elevata viscosità e della lenta separazione di fase, deve avere abbastanza tempo per separarsi e formare una microarea, in modo da ottenere le migliori prestazioni.

(4) Stampaggio a iniezione intarsiato

Per soddisfare le esigenze di assemblaggio e resistenza al servizio, Parti stampate a iniezione in TPU devono essere incorporati con inserti metallici. L'inserto metallico viene prima posizionato in una posizione predeterminata nello stampo e poi iniettato in un prodotto intero. A causa della grande differenza di proprietà termiche e restringimento tra l'inserto metallico e il TPU, i prodotti in TPU con inserto non sono saldamente legati.

La soluzione è preriscaldare l'inserto metallico perché la differenza di temperatura della massa fusa si riduce dopo il preriscaldamento, in modo che la massa fusa attorno all'inserto possa raffreddarsi lentamente e il restringimento sia relativamente uniforme durante il processo di iniezione; inoltre, può verificarsi un certo effetto di alimentazione del materiale caldo per evitare eccessive sollecitazioni interne attorno all'inserto.

Il TPU è facile da intarsiare e la forma dell'intarsio non è limitata. Solo dopo che l'intarsio è stato sgrassato, viene riscaldato a 200-230 ℃ per 1. La resistenza alla pelatura può raggiungere 6-9 kg / 25 mm in 5-2 minuti. Per ottenere un legame più forte, l'inserto può essere rivestito con adesivo, quindi riscaldato a 120 ℃ e quindi iniettato. Inoltre, va notato che il TPU utilizzato non deve contenere lubrificanti.

(5) Riciclaggio di materiali riciclati

Nel processo di lavorazione dello stampaggio a iniezione di TPU, gli scarti come il canale di flusso principale, il canale di derivazione e i prodotti non qualificati possono essere riciclati. Secondo i risultati sperimentali, il materiale riciclato 100% può essere completamente utilizzato senza aggiungere nuovo materiale e le proprietà meccaniche non vengono seriamente ridotte.

Tuttavia, per mantenere le proprietà fisiche e meccaniche e le condizioni di iniezione al livello migliore, si raccomanda che la proporzione di materiale riciclato sia 25% ~ 30%. Si noti che il tipo e le specifiche dei materiali riciclati e dei nuovi materiali devono essere gli stessi.

I materiali riciclati inquinati o ricotti non devono essere utilizzati. I materiali riciclati non devono essere conservati per troppo tempo. È meglio granularli e asciugarli immediatamente. In genere, la viscosità di fusione dei materiali riciclati deve essere ridotta e le condizioni di formatura devono essere regolate.

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