Thermoplastisch polyurethaan (TPU) is een flexibel polyurethaan dat dankzij zijn uitstekende mechanische eigenschappen enorme toepassingen kent in vele industrieën. Van alle productieprocessen van thermoplastisch polyurethaan producten, thermoplastisch polyurethaan spuitgieten is een van de beste en meest betaalbare methoden. In dit artikel wordt uitleg gegeven over TPU, het spuitgietproces, de voordelen en het gebruik ervan en een aantal veelgestelde vragen (CALS).
Wat is Thermoplastisch Polyurethaan (TPU)?
Thermoplastisch polyurethaan is een klasse elastomeren die de eigenschappen van kunststof en rubber bezit. Uiterst flexibel en transparant, thermoplastisch polyurethaan heeft een goede weerstand tegen olie, vet en schuren en kan daarom uitstekend worden gebruikt in onder andere auto's, de medische sector en duurzame consumentenproducten.
Laten we categoriseren thermoplastisch polyurethaan materialen in drie categorieën:
- op polyesterbasis thermoplastisch polyurethaan: Het heeft een hoge mechanische sterkte en goede slijtvaste eigenschappen.
- Op polyether gebaseerde thermoplastisch polyurethaan: Het heeft een goede flexibiliteit en is zeer stabiel bij lage temperaturen.
- op basis van polyproprolacton thermoplastisch polyurethaan: Het is een crosslink van PE-Copol en DUR met een betere hydrolyseweerstand en duurzaamheid.
Wat is TPU spuitgieten?
TPU-spuitgieten is het proces waarbij een ingesloten vorm wordt gevormd met behulp van een mal die reageert met thermoplastische polyurethaan nanodeeltjes die zijn gesmolten om vormen te creëren. Dit proces is zeer geschikt voor het maken van ingewikkelde, zeer nauwkeurige onderdelen in grote volumes.
Het proces van thermoplastisch polyurethaan Spuitgieten
Thermoplastisch polyurethaan (TPU) spuitgieten is een goed georganiseerde methode die geschikt is om nauwkeurige onderdelen te maken. Hier wordt stap voor stap uitgelegd hoe het werkt:
1. Materiaalvoorbereiding
Eerst en vooral is het nodig om uit te leggen dat de TPU-korrels gedroogd moeten worden voor het spuitgietproces begint. Daarom moeten thermoplastisch polyurethaan hygroscopie heeft, d.w.z. vocht uit de lucht kan opnemen. Als de pellets vocht bevatten, kan dit leiden tot de vorming van luchtbellen of een slechte oppervlakteafwerking van de uiteindelijke wenken. Een bijkomend voordeel van drogen is dat het het materiaal in de juiste staat brengt om te gieten.
2. Verwarmen en smelten
Na het drogen worden de TPU-korrels in het vat van de spuitgietmachine gevoerd. Aan de binnenkant van het vat beginnen verwarmers de korrels op te warmen tot de vereiste hoeveelheid om de inhoud te laten smelten. Voor thermoplastisch polyurethaan er is geen strikte vaste waarde, maar normaal varieert deze tussen 200°C en 250°C, afhankelijk van de thermoplastisch polyurethaan kwaliteit gebruikt. Dit stadium wordt als kritisch beschouwd omdat een uniform oppervlak zorgt voor een vrije stroom van het metaal in de mal en het ontstaan van gebreken voorkomt.
3. Injectie
Injectie vindt plaats na de thermoplastisch polyurethaan wordt gesmolten, waar het in de vormholte terechtkomt. Dit wordt bereikt door een hogedrukmechanisme waarbij het gesmolten thermoplastisch polyurethaan wordt in de mal geperst. De druk zorgt ervoor dat in de mal van thermoplastisch polyurethaankleine kenmerken die moeilijk te vullen gebieden kunnen vormen, allemaal bezet zijn. Deze stap zorgt voor het nauwkeurig vormen of bereiken van verfijnde structuren bij het ontvouwen van de stof.
4. Koeling
Nadat de mal gevuld is, volgt het afkoelingsproces. Tijdens het koelen, thermoplastisch polyurethaan matrijzen worden stijf en nemen de vorm aan van de matrijsholte waarmee de thermoplastisch polyurethaan massief deel. De temperatuur wordt gecontroleerd om mogelijke afwijkingen zoals kromtrekken of krimpen te voorkomen. De koeltijd wordt bepaald door de grootte en dikte van het te maken onderdeel.
5. Uitwerpen
Tenslotte gaat de TPUendsg in werking en gaat de matrijs open en is het afgewerkte onderdeel klaar om uitgeworpen te worden. Dit wordt gedaan door uitwerppennen of andere middelen te gebruiken om het onderdeel uit de mal te werpen. Er wordt alles aan gedaan om het niet te breken in dit stadium van het proces. In sommige gevallen kunnen na het vormen van het bovenstaande product andere secundaire processen worden uitgevoerd, zoals het afsnijden van overtollig materiaal, polijsten of inspectie.
Geavanceerd thermoplastisch polyurethaan spuitgieten Technieken
Hier zijn enkele belangrijke thermoplastisch polyurethaan spuitgieten technieken die we in het moderne tijdperk kunnen gebruiken;
1. Overspuiten
Een speciaal type van overgieten omvat het overlappen van thermoplastisch polyurethaan op stijf plastic of zelfs metaal om een entiteitonderdeel te maken. Deze techniek mengt de elasticiteit en het comfort van TPU met de stijfheid van het basismateriaal. Het wordt toegepast in producten zoals soft-grip handgrepen, beschermende telefoonhoesjes en medische toepassingen omdat de integratie van materiaal met MIM en zachte componenten cruciaal is bij het bepalen van de functionaliteit en bruikbaarheid van eindproducten.
2. Meervoudig spuitgieten
Multi-shot spuitgieten of twee schots gieten maakt het mogelijk om thermoplastische polyurethaan onderdelen als multimateriaal of multikleur gebaseerd op de enkele vormcyclus. Bij deze techniek worden afwisselende lagen materiaal of kleur in de matrijs gebruikt om onderdelen in meerdere stappen te maken, met een betere functionaliteit en een mooier uiterlijk. Deze techniek wordt vooral gebruikt voor toepassingen met zowel harde als zachte aanvoelen, meestal in autointerieurs of waar onderdelen een ingewikkelde kleurdifferentiatie vereisen in consumentenproducten.
3. Spuitgieten met gasondersteuning
Hierbij wordt een vaste hoeveelheid gas, bij voorkeur stikstof, in de matrijsholte geïnjecteerd, wat leidt tot de vorming van holtes in het onderdeel. Dit kan resulteren in lichtere onderdelen met minder materiaaldikte maar met vergelijkbare mechanische sterkte. Gasondersteund spuitgieten is geschikt voor de productie van grote onderdelen, zoals panelen voor auto's of handgrepen, waarbij massareductie belangrijk is, maar niet ten koste gaat van de sterkte.
Eigenschappen van thermoplastisch polyurethaan Dat maakt het ideaal voor spuitgieten
Hieronder volgen de algemene eigenschappen van thermoplastisch polyurethaan spuitgieten;
1. Elasticiteit
thermoplastisch polyurethaan spuitgieten vertoont rubberachtige flexibiliteit en plasticachtige taaiheid, waardoor het stevige maar flexibele onderdelen kan ontwikkelen. Deze eigenschap maakt thermoplastisch polyurethaan geschikt voor gebruik in specifieke bereiken waar onderdelen flexibiliteit nodig hebben om te buigen of uit te rekken tot de vereiste specifieke vorm of om het onderdeel te beschermen tegen schokken voor toepassingen zoals tussenzolen voor sportschoeisel, afdichtingen voor auto's en flexibele slangen.
2. Chemische weerstand
Het nieuwe materiaal is uitstekend bestand tegen oliën, vetten en diverse chemicaliën en kan daarom worden toegepast in zware industriële omstandigheden. Deze eigenschap is erg belangrijk in auto's en industriële toepassingen omdat veel vloeistoffen zoals pakkingen, slangen en afdichtingsmaterialen meestal worden blootgesteld aan het element.
3. Transparantie
Echter, thermoplastisch polyurethaan's inherente transparantie betekent dat het gemakkelijk gekleurd of transparant gebruikt kan worden, wat aantrekkelijk is voor leden van de consumentengoederen zoals telefoonhoesjes, gepersonaliseerd schoeisel, enz. Door deze variabiliteit in uiterlijk en robuustheid is er veel vraag naar elektronica- en quasi-elektronicaproducten en andere producten in het lifestyle-segment.
4. UV-stabiliteit
Spuitgieten van thermoplastisch polyurethaan heeft een grote UV-stabiliteit, wat betekent dat het niet gemakkelijk verkleurt, geformuleerd of afgebroken wordt bij blootstelling aan zonlicht. Deze eigenschap maakt thermoplastisch polyurethaan ideaal voor toepassingen zoals beschermkappen, auto-onderdelen en sportuitrustingen die in zonnige gebieden worden gebruikt.
5. Biocompatibiliteit
Dit type thermoplastisch polyurethaan is erkend als biocompatibel en kan dus veilig worden gebruikt in contact met de menselijke lichaamsweefsels. Dit maakt het een goede kandidaat voor medische apparatuur zoals katheters, chirurgische slangen en protheses en waar chemische weerstand even belangrijk is.
Vergelijking tussen TPU versus TPE Spuitgieten
De volgende tabel bespreekt het verschil tussen thermoplastisch polyurethaan En TPE-spuitgieten diepte;
| Aspect | TPU | TPE |
| Duurzaamheid | Superieure slijtageweerstand. | Matige duurzaamheid, geschikt voor lichter gebruik. |
| Flexibiliteit | Uitstekend, zelfs bij lage temperaturen. | Goed, maar minder veerkrachtig onder stress. |
| Temperatuurbestendigheid | Hoog (tot 120-150°C). | Gematigd (tot 100°C). |
| Verwerkingstemperatuur | Hoger (200-250°C). | Lager (180-220°C). |
| Kosten | Duurder. | Meer kosteneffectief. |
| Toepassingen | Auto, medisch, schoenen, elektronica. | Consumentengoederen, soft-touch handgrepen, afdichtingen. |
| Vochtgevoeligheid | Moet grondig gedroogd worden voor verwerking. | Minder vochtgevoelig. |
| Recycleerbaarheid | Minder recyclebaar. | Gemakkelijker te recyclen. |
Voordelen van thermoplastisch polyurethaan Spuitgieten
Hier zijn enkele voordelen van thermoplastisch polyurethaan Inleggieten;
- Precisie en consistentie: Spuitgieten biedt nauwkeurigheid, of er nu kleine of veel artikelen worden gemaakt, alle stukken zijn gelijk van aard.
- Ontwerpflexibiliteit: thermoplastisch polyurethaan heeft een goede flexibiliteit die, samen met de mogelijkheid van spuitgieten, een hoge ontwerp- en geometriemogelijkheid biedt.
- Kosteneffectiviteit: De mallen zijn in het begin wel wat duur in aanschaf, maar de totale kosten zijn relatief goedkoop voor productie op grote schaal.
- Betrouwbare en sterk versterkende onderdelen: Staafproducten geproduceerd door thermoplastisch polyurethaan spuitgieten worden toegepast met een hoge duurzaamheid, weersbestendigheid en elasticiteit.
Toepassingen van thermoplastisch polyurethaan in Spuitgieten
Laten we enkele belangrijke toepassingen van thermoplastisch polyurethaan spuitgieten;
- Automobielindustrie: thermoplastisch polyurethaan componenten worden toegepast op slangen, afdichtingen en pakkingen vanwege hun abrasieve eigenschappen en flexibiliteit.
- Schoeisel: Thermoplastisch polyurethaan is een materiaal dat het meest wordt gebruikt voor schoenzolen en tussenzolen vanwege het comfort dat het biedt met de extra voordelen van duurzaamheid.
- Medische hulpmiddelen: Medische slangen en katheters moeten worden gemaakt van biocompatibele materialen die ook bestand zijn tegen chemicaliën. thermoplastisch polyurethaan een geschikt materiaal voor de productie ervan.
- Sportuitrusting: thermoplastisch polyurethaan is flexibel en sterk en wordt daarom veel gebruikt bij de productie van sportkleding zoals brillen, helmen, beschermende kleding, drijvers en andere opblaasbare artikelen.
Uitdagingen van thermoplastisch polyurethaan spuitgieten
Ondanks de voordelen, thermoplastisch polyurethaan spuitgieten heeft een aantal uitdagingen:
- Gevoeligheid voor vocht: thermoplastisch polyurethaan is hygroscopisch en het vermogen om vocht uit de lucht op te nemen is een grote tegenslag voor de productkwaliteit, vooral als het niet goed gedroogd is.
- Bereik verwerkingstemperatuur: Strikte controle van de temperatuur is vereist omdat verschillende materialen gevoelig zijn en vernietigd kunnen worden of onjuist kunnen versmelten.
- Krimp en kromtrekken: De thermoplastisch polyurethaan Onderdelen zijn gevoelig voor krimp en tijdens het afkoelen kan vervorming optreden, wat betekent dat bij het ontwerp van de matrijs en de selectie van het fabricageproces rekening moet worden gehouden met deze effecten.
Verbetering in thermoplastisch polyurethaan Spuitgieten
Om de beste resultaten te bereiken met thermoplastisch polyurethaan Overweeg de volgende tips bij het spuitgieten:
- Gebruik hoge kwaliteit thermoplastisch polyurethaan: Het is goed om te garanderen dat het materiaal voldoet aan de toepassingsvereisten, bijvoorbeeld op het gebied van flexibiliteit of hardheid, of chemische resistentie.
- Ontwerp voor productie/assemblage (DfMA): Minimaliseer matrijsdefecten en verhoog tegelijkertijd het aantal cycli per uur dat een matrijs kan produceren.
- Apparatuur onderhouden: Periodieke controles en onderhoud van spuitgietmachines uitvoeren om een goede werking te garanderen.
- Controleer het vochtgehalte: thermoplastisch polyurethaan De pellets moeten gedroogd worden voordat ze verwerkt worden, omdat dit leidt tot de productie van producten met gebreken.
Toekomstperspectief van thermoplastisch polyurethaan Spuitgieten
Na alle voor- en nadelen van thermoplastisch polyurethaan spuitgietenkunnen we zien dat het in de nabije toekomst een bredere reikwijdte heeft;
- Duurzame TPU's: Het verminderen van de milieu-impact van de industrie is de reden achter de ontwikkeling van TPU-materialen op biologische basis.
- Geavanceerde matrijsontwerpen: Vooruitgangen zoals conforme koeling en additief vervaardigde mallen maken het proces effectiever en productiever en verbeteren het eindproduct.
- Communiceren met Smart Manufacturing: De implementatie van RTM en PM heeft de productiviteit van het TPU spuitgieten verbeterd door de toepassing van Industrie 4.0 technologieën.
Conclusie
TPU spuitgieten is een belangrijke vorm van spuitgieten omdat thermoplastisch polyurethaan heeft de flexibiliteit van thermoplastische elastomeren, terwijl spuitgieten de nauwkeurigheid en efficiëntie van het proces biedt. Door de eigenschappen van het materiaal te begrijpen, kan het proces worden geoptimaliseerd en kunnen uitdagingen worden aangepakt, zodat fabrikanten duurzame en hoogwaardige producten kunnen maken. thermoplastisch polyurethaan delen. De toepassing van thermoplastisch polyurethaan spuitgieten is voortdurend in ontwikkeling geweest op het gebied van materialen en technologie-implementatie; daarom heeft het veel vooruitzichten aan de horizon voor het bieden van veelzijdige oplossingen in de recente vraag van de productie-industrie.
Veelgestelde vragen (FAQ's)
1. Wat is het standaard hardheidsbereik van thermoplastisch polyurethaan gebruikt in het spuitgietproces?
TPU kan variëren van 60 Shore A voor zachte en flexibele vormen tot 85 Shore D voor harde en stijve vormen en dat maakt het veelzijdig.
2. Hoe selecteer je de juiste thermoplastisch polyurethaan voor een bepaalde toepassing?
Het is essentieel om te letten op aspecten zoals hardheid, elasticiteit, slijtvastheid en chemische compatibiliteit. Het is raadzaam dat je naar leveranciers gaat om te kijken welke kwaliteiten aan je eisen voldoen.
3. Toepasselijkheid van thermoplastisch polyurethaan spuitgieten voor grootschalige productie.
Ja, dat komt omdat thermoplastisch polyurethaan spuitgieten nauwkeurig en efficiënt is voor commerciële productie.
4. Wat geeft thermoplastisch polyurethaan een voordeel ten opzichte van andere thermoplasten?
thermoplastisch polyurethaan heeft een aanzienlijk verbeterde flexibiliteit, slijtvastheid en chemische en UV-stabiliteit in vergelijking met PVC of PE, waardoor ze ideaal zijn voor hogere toepassingen.