Czym jest formowanie wtryskowe TPU

Formowanie wtryskowe TPU odnosi się do procesu wtryskiwania poliuretanu termoplastycznego (TPU) do formy w celu wytworzenia gotowego produktu. TPU to rodzaj materiału, który wykazuje właściwości zarówno tworzyw termoplastycznych, jak i elastomerów. Jest często używany do produkcji produktów wymagających elastyczności, trwałości i odporności na ścieranie.

Formowanie wtryskowe TPU to wszechstronny proces, który można wykorzystać do produkcji szerokiej gamy produktów, w tym obuwia, części przemysłowych, urządzeń medycznych i innych. Oferuje wiele korzyści w porównaniu z tradycyjnymi metodami produkcji, w tym niższe koszty, szybsze czasy produkcji i większą elastyczność projektowania. Materiały TPU nadają się również do recyklingu, co czyni je bardziej zrównoważoną opcją dla producentów.

Formowanie wtryskowe TPU (termoplastycznego poliuretanu) Proces ten obejmuje wiele metod, w tym formowanie wtryskowe, formowanie rozdmuchowe, formowanie kompresyjne, formowanie ekstruzyjne itp., wśród których najczęściej stosuje się formowanie wtryskowe. Proces formowania wtryskowego służy do formowania TPU w wymagane Formowanie wtryskowe TPU części, które są podzielone na trzy etapy: wstępne uplastycznienie, wtrysk i wypychanie. Maszyna wtryskowa jest podzielona na typ tłokowy i ślimakowy. Maszyna wtryskowa typu ślimakowego jest zalecana, ponieważ zapewnia równomierną prędkość, uplastycznienie i topienie.

1. Projekt maszyny wtryskowej

Lufa maszyny wtryskowej wyłożona jest stop miedzi i aluminium, a śruba jest chromowana, aby zapobiec zużyciu. Stosunek długości do średnicy śruby L / D = 16 ~ 20 jest lepszy, co najmniej 15; współczynnik sprężania wynosi 2,5/1 ~ 3,0/1. Długość sekcji zasilającej wynosi 0,5 l, sekcji sprężania wynosi 0,3 l, a sekcji dozującej wynosi 0,2 l. Pierścień kontrolny należy zainstalować w pobliżu górnej części śruby, aby zapobiec cofaniu się płynu i utrzymać maksymalne ciśnienie.

TPU należy przetwarzać za pomocą dyszy samoczynnie przepływającej, wylot ma kształt odwróconego stożka, średnica dyszy wynosi ponad 4 mm, czyli mniej niż 0,68 mm od wlotu kołnierza kanału głównego, a dysza powinna być wyposażona w regulowany pas grzewczy, aby zapobiec krzepnięciu materiału.

Z punktu widzenia ekonomicznego objętość wtrysku powinna wynosić 40% – 80% ilości ilościowej. Prędkość ślimaka wynosi 20-50 R/min.

2. Projekt formy do formowania wtryskowego TPU

Projektując formę, należy zwrócić uwagę na następujące kwestie podczas formowania: formowanie wtryskowe materiału tpu:

(1) kurczenie się formowanych części TPU

Skurcz jest zależny od twardości surowców, grubości, kształtu, temperatury formowania, temperatury formy i innych warunków formowania. Ogólnie rzecz biorąc, zakres skurczu wynosi 0,005-0,020 cm/cm. Na przykład prostokątny element testowy o wymiarach 100 x 10 × 2 mm kurczy się w kierunku długości wlewu i kierunku przepływu, a twardość 75A jest 2-3 razy większa niż 60 stopni Shore'a. Wpływ twardości i grubości TPU na skurcz pokazano na rysunku 1. Można zauważyć, że gdy twardość TPU mieści się w zakresie od 78a do 90a, skurcz zmniejsza się wraz ze wzrostem grubości; gdy twardość mieści się w zakresie od 95A do 74d, skurcz nieznacznie wzrasta wraz ze wzrostem grubości.

(2) Kanał spustowy i studzienka szczelinowa zimna

Kanał główny to część kanału łącząca dyszę wtryskiwacza z kanałem bocznikowym lub wnęką w formie. Średnica powinna być rozszerzona do wewnątrz, pod kątem większym niż 2 stopnie, aby ułatwić usuwanie roślinności kanału przepływu. Kanał bocznikowy to kanał łączący kanał główny i każdą wnękę w formie wielorowkowej, a jego rozmieszczenie na formie powinno być symetryczne i równoodległe. Kanał przepływu może być okrągły, półkolisty i prostokątny, o średnicy 6-9 mm. Powierzchnia kanału musi być wypolerowana jak wnęka, aby zmniejszyć opór przepływu i zapewnić szybszą prędkość napełniania.

Zimny kanał to puste miejsce (dodatkowy kanał) na końcu głównego kanału, które służy do wychwytywania zimnego materiału wytwarzanego między dwoma wtryskami na końcu dyszy, aby zapobiec blokowaniu kanału odchylającego lub wlewu przez zimny materiał. Gdy zimny materiał jest mieszany z wnęką formy, łatwo dochodzi do naprężenia wewnętrznego produktu. Średnica otworu zimnego materiału wynosi 8-10 mm, a jego rozmiar to około 6 mm długości.

(3) brama i odpowietrznik

Bramka to kanał łączący główny kanał przepływu lub kanał bocznikowy z wnęką. Jej powierzchnia przekroju poprzecznego jest zwykle mniejsza niż kanał kanału, który jest najmniejszą częścią układu kanałów, a jej długość powinna być krótka. Kształt bramy jest prostokątny lub okrągły, a jej rozmiar zwiększa się wraz z grubością produktu.

Grubość produktu jest mniejsza niż 4 mm, przy średnicy 1 mm; grubość bramy wynosi 4-8 mm, przy średnicy 1,4 mm; grubość bramy wynosi ponad 8 mm, przy średnicy 2,0-2,7 mm. Położenie bramy jest zazwyczaj wybierane w najgrubszej części produktu, co nie wpływa na wygląd i użytkowanie, i jest pod kątem prostym do formy, aby zapobiec skurczowi i uniknąć wzoru spiralnego.

Otwór wylotowy lub wentylacyjny to rodzaj szczeliny wylotowej powietrza otwartej w formie, która zapobiega przedostawaniu się stopionego materiału do formy, mieszaniu się z gazem oraz odprowadza gaz z wnęki formy.

W przeciwnym razie produkty będą miały otwory powietrzne, słabe połączenie, niewystarczające wypełnienie lub pułapkę powietrzną, a nawet spalą produkty z powodu wysokich temperatur spowodowanych sprężaniem powietrza, co spowoduje wewnętrzne naprężenie produktów. Otwór wylotowy można ustawić na końcu przepływu stopu w gnieździe formy lub na linii podziału forma plastikowa, która ma 0,15 mm głębokości i 6 mm szerokości szczelinę wlewową.

Konieczne jest kontrolowanie temperatury formy TPU tak równomiernie, jak to możliwe, aby uniknąć odkształceń i skręceń części, poniżej znajduje się kilka produktów formowanych wtryskowo TPU, które wykonaliśmy wcześniej. Jeśli masz jakiekolwiek wymagania dotyczące produktów formowanych wtryskowo TPU lub TPE, zapraszamy do kontaktu z nami.

3 Warunki formowania

Najważniejszy warunek formowania TPU (termoplastyczny poliuretan) to temperatura, ciśnienie i czas, które wpływają na przepływ i chłodzenie plastyfikacji. Parametry te będą miały wpływ na wygląd i wydajność części formowanych wtryskowo TPU. Dobre warunki przetwarzania powinny umożliwić uzyskanie nawet białych do beżowych części.

(1) Temperatura

Temperatura, którą należy kontrolować w procesie formowania wtryskowego tworzywa TPU, obejmuje temperaturę cylindra, temperaturę dyszy i temperaturę formy. Pierwsze dwie temperatury wpływają głównie na uplastycznienie i przepływ TPU, a druga na przepływ i chłodzenie części formowanej wtryskowo TPU.

• Temperatura lufy – wybór temperatury cylindra jest związany z twardością materiału TPU. Temperatura topnienia TPU o wysokiej twardości jest wysoka, a najwyższa temperatura na końcu cylindra jest również wysoka. Zakres temperatur cylindra używanego do przetwarzania TPU wynosi 177 ~ 232 ℃. Rozkład temperatury cylindra jest ogólnie od jednej strony (tylnego końca) leja do dyszy (przedniego końca), stopniowo zwiększając się, tak aby temperatura TPU rosła równomiernie i osiągnąć cel równomiernego uplastycznienia.
• Temperatura dyszy – temperatura dyszy jest zwykle nieco niższa od maksymalnej temperatury lufy, aby zapobiec ewentualnemu ślinieniu się stopionego materiału w bezpośrednim przejściu dyszy. Jeśli samoblokująca się dysza jest używana w celu zapobiegania ślinieniu się, temperaturę dyszy można również kontrolować w maksymalnym zakresie temperatur lufy.
• Temperatura formy – temperatura formy ma duży wpływ na wewnętrzną wydajność i widoczną jakość produktów TPU. Zależy ona od krystaliczności TPU i rozmiaru produktów. Temperaturę formy zwykle kontroluje się za pomocą stałego medium chłodzącego, takiego jak woda maszynowa.
  TPU ma wysoką twardość, wysoką krystaliczność i wysoką temperaturę formy. Na przykład Texin, twardość 480A, temperatura formy 20-30 ℃; twardość 591A, temperatura formy 30-50 ℃; twardość 355d, temperatura formy 40-65 ℃. Temperatura formy produktów TPU wynosi zazwyczaj 10-60 ℃. Temperatura formy jest niska, materiał topliwy jest zamrażany zbyt wcześnie i powstaje opływowy kształt, co nie sprzyja wzrostowi sferolitów, przez co krystaliczność produktów jest niska i nastąpi późny proces krystalizacji, który spowoduje skurcz poprodukcyjny i zmianę wydajności produktów.
• Ciśnienie – proces wtrysku to ciśnienie, w tym ciśnienie uplastyczniające (ciśnienie wsteczne) i ciśnienie wtrysku. Gdy ślimak się cofa, ciśnienie na górze stopu jest ciśnieniem wstecznym, które jest regulowane przez zawór przelewowy. Zwiększenie ciśnienia wstecznego zwiększy temperaturę stopu, zmniejszy prędkość uplastyczniania, ujednolici temperaturę stopu i mieszankę kolorów oraz uwolni gaz stopu, ale wydłuży cykl formowania. Ciśnienie wsteczne TPU wynosi zwykle 0,3 ~ 4 MPa. Ciśnienie wtrysku to ciśnienie wywierane na TPU przez górę ślimaka. Jego funkcją jest pokonanie oporu przepływu TPU z cylindra do wnęki, wypełnienie formy stopionym materiałem i zagęszczenie stopionego materiału.
  Opór przepływu i szybkość napełniania TPU są ściśle związane z lepkością stopu, podczas gdy lepkość stopu jest bezpośrednio związana z twardością TPU i temperaturą stopu, to znaczy, że lepkość stopu jest nie tylko określana przez temperaturę i ciśnienie, ale także przez twardość TPU i szybkość odkształcania. Im wyższa szybkość ścinania, tym niższa lepkość; im wyższa twardość TPU, tym wyższa lepkość.
  Zależność między lepkością a szybkością ścinania żywicy o różnej twardości (240℃). Przy tej samej szybkości ścinania lepkość maleje wraz ze wzrostem temperatury, ale przy wysokiej szybkości ścinania lepkość nie jest tak bardzo zależna od temperatury, jak przy niskiej szybkości ścinania. Ciśnienie wtrysku TPU wynosi zazwyczaj 20 ~ 110 MPa. Ciśnienie trzymania stanowi około połowę ciśnienia wtrysku, a przeciwciśnienie powinno wynosić 1, Poniżej 4 MPa, aby TPU było równomiernie uplastycznione.
• Czas cyklu – czas cyklu wymagany do ukończenia procesu wtrysku nazywany jest czasem cyklu formowania. Czas cyklu obejmuje czas napełniania, czas utrzymywania, czas chłodzenia i inne czasy (otwieranie, wyjmowanie z formy, zamykanie itp.), które bezpośrednio wpływają na wydajność pracy i wykorzystanie sprzętu. Cykl formowania TPU jest zwykle określany przez twardość, grubość i konfigurację. Cykl wysokiej twardości TPU jest krótki, cykl grubości części z tworzywa sztucznego jest długi, złożony cykl konfiguracji części z tworzywa sztucznego jest długi, a cykl formowania jest również związany z temperaturą formy. Cykl formowania TPU wynosi zazwyczaj od 20 do 60 sekund.
• Prędkość wtrysku – prędkość wtrysku zależy głównie od konfiguracji produktów formowanych wtryskowo TPU. Produkty o grubej powierzchni końcowej wymagają niższej prędkości wtrysku, podczas gdy produkty o cienkiej powierzchni końcowej wymagają szybszej prędkości wtrysku.
• Prędkość śruby – Przetwarzanie produktów formowanych wtryskowo TPU zwykle wymaga niskiej szybkości ścinania, więc odpowiednia jest niższa prędkość ślimaka. Prędkość ślimaka TPU wynosi zazwyczaj 20-80 obr./min, więc preferowane jest 20-40 obr./min.

(2) Leczenie wyłączające

Jak TPU (termoplastyczny poliuretan) może ulec degradacji po dłuższym czasie wystawienia na działanie wysokiej temperatury, do czyszczenia po wyłączeniu należy stosować PS, PE, plastik akrylowy lub ABS; jeżeli wyłączenie trwa dłużej niż 1 godzinę, ogrzewanie należy wyłączyć.

(3) Obróbka końcowa produktów

Z powodu nierównomiernego uplastycznienia TPU w cylindrze lub różnych szybkości chłodzenia w gnieździe matrycy, często dochodzi do nierównomiernej krystalizacji, orientacji i skurczu, co prowadzi do występowania naprężeń wewnętrznych w produktach, które są bardziej widoczne w produktach o grubych ściankach lub produktach z wkładkami metalowymi. Właściwości mechaniczne produktów z naprężeniami wewnętrznymi są często zmniejszone, a powierzchnia produktów jest spękana lub nawet zdeformowana i popękana. Sposobem na rozwiązanie tych problemów w produkcji jest wyżarzanie produktów.

Temperatura wyżarzania zależy od twardości produktów formowanych wtryskowo TPU. Produkty o wysokiej twardości mają wyższe temperatury wyżarzania i niższe temperatury twardości. Zbyt wysokie temperatury mogą powodować odkształcenia lub deformacje produktów, a zbyt niskie temperatury nie mogą wyeliminować naprężeń wewnętrznych. TPU należy wyżarzać w niskiej temperaturze przez długi czas, a produkty o niższej twardości można umieścić w temperaturze pokojowej na kilka tygodni, aby uzyskać najlepszą wydajność. Twardość można wyżarzać w 80 ℃× 20h pod ciśnieniem Shore'a A85 i 100 ℃× 20h powyżej A85. Wyżarzanie można przeprowadzić w piecu z gorącym powietrzem, zwracając uwagę na pozycję, aby nie przegrzać lokalnie i nie odkształcić produktów.

Wyżarzanie może nie tylko wyeliminować naprężenia wewnętrzne, ale także poprawić właściwości mechaniczne. Ponieważ TPU jest formą dwufazową, mieszanie faz następuje podczas obróbki cieplnej TPU. Gdy Produkt formowany wtryskowo TPU jest szybko chłodzony, ze względu na swoją wysoką lepkość i powolny rozdział faz, musi mieć wystarczająco dużo czasu na oddzielenie się i utworzenie mikroobszaru, aby uzyskać najlepszą wydajność.

(4) Formowanie wtryskowe wkładane

Aby sprostać potrzebom w zakresie montażu i siły serwisowej, Części formowane wtryskowo TPU muszą być osadzone z wkładkami metalowymi. Wkładka metalowa jest najpierw umieszczana w ustalonej pozycji w formie, a następnie wtryskiwana do całego produktu. Ze względu na dużą różnicę właściwości termicznych i skurczu między wkładką metalową a TPU, produkty TPU z wkładką nie są trwale połączone.

Rozwiązaniem jest wstępne podgrzanie wkładki metalowej, ponieważ różnica temperatur stopu zmniejsza się po wstępnym podgrzaniu, dzięki czemu stop wokół wkładki może być powoli chłodzony, a skurcz jest stosunkowo równomierny w trakcie procesu wtryskiwania. Ponadto może wystąpić pewien efekt podawania gorącego materiału, zapobiegający nadmiernym naprężeniom wewnętrznym wokół wkładki.

TPU jest łatwy do włożenia, a kształt wkładki nie jest ograniczony. Dopiero po odtłuszczeniu wkładki jest ona podgrzewana do 200-230 ℃ przez 1. Wytrzymałość na odrywanie może osiągnąć 6-9 kg / 25 mm w ciągu 5-2 min. Aby uzyskać mocniejsze wiązanie, wkładkę można pokryć klejem, a następnie podgrzać do 120 ℃, a następnie wstrzyknąć. Ponadto należy zauważyć, że stosowany TPU nie powinien zawierać środków smarnych.

(5) Recykling materiałów pochodzących z recyklingu

W procesie przetwarzania formowania wtryskowego TPU odpady, takie jak główny kanał przepływu, kanał bocznikowy i niekwalifikowane produkty, mogą zostać poddane recyklingowi. Zgodnie z wynikami eksperymentów, materiał z recyklingu 100% może zostać w pełni wykorzystany bez dodawania nowego materiału, a właściwości mechaniczne nie ulegają poważnemu pogorszeniu.

Jednakże, aby utrzymać właściwości fizyczne i mechaniczne oraz warunki wtrysku na najlepszym poziomie, zaleca się, aby proporcja materiału pochodzącego z recyklingu wynosiła 25% ~ 30%. Należy zauważyć, że rodzaj i specyfikacja materiałów pochodzących z recyklingu i nowych materiałów powinny być takie same.

Zanieczyszczonych lub wyżarzanych materiałów pochodzących z recyklingu nie należy używać. Materiałów pochodzących z recyklingu nie należy przechowywać zbyt długo. Lepiej jest je natychmiast zgranulować i wysuszyć. Ogólnie rzecz biorąc, lepkość stopu materiałów pochodzących z recyklingu należy zmniejszyć, a warunki formowania należy dostosować.

Sprawdź więcej Formowanie wtryskowe TPU informacji lub w celu skontaktowania się z nami.