O que é moldagem por injeção de TPU?

Moldagem por injeção de TPU refere-se ao processo de injeção de poliuretano termoplástico (TPU) em um molde para produzir um produto acabado. O TPU é um tipo de material que apresenta as propriedades de termoplásticos e elastômeros. Ele é frequentemente usado para produzir produtos que exigem flexibilidade, durabilidade e resistência à abrasão.

A moldagem por injeção de TPU é um processo versátil que pode ser usado para produzir uma ampla variedade de produtos, incluindo calçados, peças industriais, dispositivos médicos e muito mais. Ele oferece muitos benefícios em relação aos métodos de fabricação tradicionais, incluindo custos mais baixos, tempos de produção mais rápidos e maior flexibilidade de design. Os materiais de TPU também são recicláveis, o que os torna uma opção mais sustentável para os fabricantes.

Moldagem por injeção de TPU (poliuretano termoplástico) O processo de moldagem por injeção tem muitos métodos, incluindo moldagem por injeção, moldagem por sopro, moldagem por compressão, moldagem por extrusão, etc., entre os quais a moldagem por injeção é mais comumente usada. Moldagem por injeção de TPU As peças são divididas em três estágios: pré-plastificação, injeção e ejeção. A máquina de injeção é dividida em tipo de êmbolo e tipo de parafuso. A máquina de injeção do tipo parafuso é recomendada porque proporciona velocidade, plastificação e fusão uniformes.

1. Projeto da máquina de injeção

O cilindro da máquina de injeção é revestido com liga de cobre-alumínioe o parafuso é cromado para evitar desgaste. A relação entre o comprimento e o diâmetro do parafuso L / D = 16 ~ 20 é melhor, pelo menos 15; a relação de compressão é de 2,5/1 ~ 3,0/1. O comprimento da seção de alimentação é de 0,5L, a seção de compressão é de 0,3L e a seção de medição é de 0,2L. O anel de retenção deve ser instalado próximo à parte superior do parafuso para evitar refluxo e manter a pressão máxima.

O TPU deve ser processado com um bocal de autofluxo, a saída é um cone invertido, o diâmetro do bocal é superior a 4 mm, menos de 0,68 mm da entrada do colar do canal principal, e o bocal deve ser equipado com uma correia de aquecimento controlável para evitar a solidificação do material.

Do ponto de vista econômico, o volume de injeção deve ser de 40% a 80% da quantidade quantitativa. A velocidade da rosca é de 20-50 R / min.

2. Projeto de molde para moldagem por injeção de TPU

O projeto do molde deve prestar atenção aos seguintes pontos ao moldar com moldagem por injeção de material tpu:

(1) encolhimento das peças moldadas de TPU

O encolhimento é afetado pela dureza das matérias-primas, espessura, forma, temperatura de moldagem, temperatura do molde e outras condições de moldagem. Em geral, a faixa de encolhimento é de 0,005 a 0,020 cm/cm. Por exemplo, uma peça de teste retangular de 100 x 10 × 2 mm encolhe na direção do comprimento da porta e na direção do fluxo, e a dureza de 75A é 2 a 3 vezes maior do que a de 60 shore degree. O efeito da dureza e da espessura do TPU no encolhimento é mostrado na Figura 1. Pode-se observar que, quando a dureza do TPU está entre 78a e 90a, o encolhimento diminui com o aumento da espessura; quando a dureza está entre 95A e 74d, o encolhimento aumenta ligeiramente com o aumento da espessura.

(2) Poço do corredor e da fenda fria

O canal principal é uma seção do canal que conecta o bico injetor ao canal de derivação ou à cavidade no molde. O diâmetro deve ser expandido para dentro, com um ângulo de mais de 2 graus, de modo a facilitar a remoção da vegetação do canal de fluxo. O canal de derivação é o canal que conecta o canal principal e cada cavidade no molde com várias ranhuras, e sua disposição no molde deve ser simétrica e equidistante. O canal de fluxo pode ser circular, semicircular e retangular, com um diâmetro de 6 a 9 mm. A superfície do canal deve ser polida como a cavidade para reduzir a resistência ao fluxo e proporcionar uma velocidade de enchimento mais rápida.

Um poço frio é um local vazio (canal de extensão extra) na extremidade do canal principal, usado para capturar o material frio produzido entre as duas injeções na extremidade do bocal, de modo a evitar que o canal de desvio ou a porta sejam bloqueados pelo material frio. Quando o material frio é misturado na cavidade do molde, é fácil ocorrer o estresse interno do produto. O diâmetro do orifício do material frio é de 8 a 10 mm, e o tamanho é de cerca de 6 mm de comprimento.

(3) portão e ventilação

A comporta é o canal que conecta o canal de fluxo principal ou o canal de derivação e a cavidade. Sua área de seção transversal é geralmente menor do que a passagem do canal, que é a menor parte do sistema de canais, e seu comprimento deve ser curto. O formato da porta é retangular ou circular, e o tamanho aumenta com a espessura do produto.

A espessura do produto é inferior a 4 mm, com um diâmetro de 1 mm; a espessura do portão é de 4 a 8 mm, com um diâmetro de 1,4 mm; a espessura do portão é superior a 8 mm, com um diâmetro de 2,0 a 2,7 mm. A posição da porta é geralmente selecionada na parte mais espessa do produto, o que não afeta a aparência e o uso, e está em ângulo reto com o molde, de modo a evitar o encolhimento e o padrão em espiral.

A fenda de exaustão ou ventilação é um tipo de saída de ar aberta no molde, usada para evitar que o material fundido que entra no molde seja envolvido pelo gás e para descarregar o gás da cavidade do molde.

Caso contrário, os produtos apresentarão orifícios de ar, fusão deficiente, enchimento insuficiente ou retenção de ar, e até mesmo queimarão os produtos devido às altas temperaturas causadas pela compressão do ar, resultando em estresse interno dos produtos. A porta de exaustão pode ser instalada no final do fluxo de fusão na cavidade do molde ou na linha de separação do molde. molde plásticoque é um slot de vazamento de 0,15 mm de profundidade e 6 mm de largura.

É necessário controlar a temperatura do molde de TPU da forma mais uniforme possível para evitar o empenamento e a torção das peças. Abaixo estão alguns produtos de moldagem por injeção de TPU que fabricamos anteriormente. Se tiver alguma necessidade de produtos de moldagem por injeção de TPU ou TPE, entre em contato conosco.

3 Condições de moldagem

A condição de moldagem mais importante do TPU (poliuretano termoplástico) é a temperatura, a pressão e o tempo que afetam o fluxo e o resfriamento da plastificação. Esses parâmetros afetarão a aparência e o desempenho das peças de moldagem por injeção de TPU. Boas condições de processamento devem permitir a obtenção de peças brancas a bege.

(1) Temperatura

A temperatura a ser controlada no processo de moldagem por injeção de plástico TPU inclui a temperatura do cilindro, a temperatura do bocal e a temperatura do molde. As duas primeiras temperaturas afetam principalmente a plastificação e o fluxo do TPU, e a segunda afeta o fluxo e o resfriamento da peça de moldagem por injeção de TPU.

• Temperatura do barril - A seleção da temperatura do cilindro está relacionada à dureza do material TPU. A temperatura de fusão do TPU com alta dureza é alta, e a temperatura mais alta no final do cilindro também é alta. A faixa de temperatura do cilindro usado para processar o TPU é de 177 a 232 ℃. A distribuição de temperatura do cilindro é geralmente de um lado (extremidade traseira) do funil até o bocal (extremidade dianteira), aumentando gradualmente, de modo a fazer com que a temperatura do TPU aumente constantemente e atinja o objetivo de plastificação uniforme.
• Temperatura do bocal - A temperatura do bocal geralmente é um pouco mais baixa do que a temperatura máxima do cilindro para evitar a possível salivação do material derretido na passagem direta pelo bocal. Se o bocal de travamento automático for usado para evitar a salivação, a temperatura do bocal também poderá ser controlada dentro da faixa de temperatura máxima do cilindro.
• Temperatura do molde - A temperatura do molde tem grande influência sobre o desempenho interno e a qualidade aparente dos produtos de TPU. Ela depende da cristalinidade do TPU e do tamanho dos produtos. A temperatura do molde geralmente é controlada por um meio de resfriamento de temperatura constante, como a água da máquina.
  O TPU tem alta dureza, alta cristalinidade e alta temperatura de molde. Por exemplo, Texin, dureza 480A, temperatura do molde 20-30 ℃; dureza 591A, temperatura do molde 30-50 ℃; dureza 355d, temperatura do molde 40-65 ℃. A temperatura do molde dos produtos de TPU é geralmente de 10-60 ℃. A temperatura do molde é baixa, o material de fusão é congelado muito cedo e é produzida uma linha aerodinâmica, o que não favorece o crescimento de esferulitos, de modo que a cristalinidade dos produtos é baixa e ocorrerá um processo de cristalização tardia, o que causará o pós-encolhimento e a mudança de desempenho dos produtos.
• Pressão - o O processo de injeção é uma pressão que inclui a pressão de plastificação (contrapressão) e a pressão de injeção. Quando a rosca recua, a pressão na parte superior da massa fundida é a contrapressão, que é regulada pela válvula de transbordamento. O aumento da contrapressão aumentará a temperatura de fusão, reduzirá a velocidade de plastificação, tornará a temperatura de fusão uniforme e a mistura de cores uniforme e descarregará o gás de fusão, mas estenderá o ciclo de moldagem. A contrapressão do TPU é geralmente de 0,3 a 4 MPa. A pressão de injeção é a pressão exercida sobre o TPU pela parte superior da rosca. Sua função é superar a resistência do fluxo de TPU do cilindro para a cavidade, preencher o molde com material fundido e compactar o material fundido.
  A resistência ao fluxo e a taxa de enchimento do TPU estão intimamente relacionadas à viscosidade da fusão, enquanto a viscosidade da fusão está diretamente relacionada à dureza do TPU e à temperatura de fusão, ou seja, a viscosidade da fusão não é determinada apenas pela temperatura e pressão, mas também pela dureza do TPU e pela taxa de deformação. Quanto maior for a taxa de cisalhamento, menor será a viscosidade; quanto maior for a dureza do TPU, maior será a viscosidade.
  Relação entre a viscosidade e a taxa de cisalhamento da resina com diferentes durezas (240℃). Na mesma taxa de cisalhamento, a viscosidade diminui com o aumento da temperatura, mas na alta taxa de cisalhamento, a viscosidade não é tão afetada pela temperatura quanto em uma baixa taxa de cisalhamento. A pressão de injeção do TPU é geralmente de 20 a 110 MPa. A pressão de retenção é cerca de metade da pressão de injeção, e a contrapressão deve ser 1. Abaixo de 4MPa para que o TPU seja plastificado uniformemente.
• Tempo de ciclo - O tempo de ciclo necessário para concluir um processo de injeção é chamado de tempo de ciclo de moldagem. O tempo de ciclo inclui o tempo de enchimento, o tempo de retenção, o tempo de resfriamento e outros tempos (abertura, desmoldagem, fechamento, etc.), o que afeta diretamente a produtividade da mão de obra e a utilização do equipamento. O ciclo de formação do TPU geralmente é determinado pela dureza, espessura e configuração. O ciclo de alta dureza do TPU é curto, o ciclo espesso da peça plástica é longo, o ciclo complexo da configuração da peça plástica é longo e o ciclo de formação também está relacionado à temperatura do molde. O ciclo de moldagem do TPU é geralmente entre 20 e 60s.
• Velocidade de injeção - A velocidade de injeção depende principalmente da configuração dos produtos de moldagem por injeção de TPU. Os produtos com face de extremidade grossa precisam de velocidade de injeção mais baixa, enquanto os produtos com face de extremidade fina precisam de velocidade de injeção mais rápida.
• Velocidade do parafuso - O processamento de produtos de moldagem por injeção de TPU geralmente requer uma baixa taxa de cisalhamento, portanto, uma velocidade de rosca menor é apropriada. A velocidade da rosca do TPU é geralmente de 20-80r / min, portanto, é preferível que seja de 20-40r / min.

(2) Tratamento de desligamento

Como TPU (poliuretano termoplástico) pode se degradar em tempo prolongado sob alta temperatura, PS, PE, plástico de acrilato ou ABS devem ser usados para limpeza após o desligamento; se o desligamento durar mais de uma hora, o aquecimento deve ser desligado.

(3) Pós-tratamento de produtos

Devido à plastificação desigual do TPU no cilindro ou às diferentes taxas de resfriamento na cavidade da matriz, ele geralmente produz cristalização, orientação e contração desiguais, o que leva à existência de tensão interna nos produtos, que é mais proeminente em produtos de paredes espessas ou produtos com inserções de metal. As propriedades mecânicas dos produtos com tensão interna geralmente são reduzidas, e a superfície dos produtos fica enrugada ou até mesmo deformada e rachada. A maneira de resolver esses problemas na produção é recozer os produtos.

A temperatura de recozimento depende da dureza dos produtos de moldagem por injeção de TPU. Os produtos com alta dureza têm temperaturas de recozimento mais altas e temperaturas de dureza mais baixas. Temperaturas muito altas podem causar empenamento ou deformação dos produtos, e temperaturas muito baixas não podem eliminar o estresse interno. O TPU deve ser recozido em baixa temperatura por um longo período, e os produtos com dureza mais baixa podem ser colocados em temperatura ambiente por várias semanas para obter o melhor desempenho. A dureza pode ser recozida em 80 ℃× 20h abaixo de shore A85 e 100 ℃× 20h acima de A85. O recozimento pode ser realizado no forno de ar quente, prestando atenção à posição para não superaquecer localmente e deformar os produtos.

O recozimento pode não apenas eliminar o estresse interno, mas também melhorar as propriedades mecânicas. Como o TPU é uma forma de duas fases, a mistura de fases ocorre durante o trabalho a quente do TPU. Quando a Produto de moldagem por injeção de TPU é resfriado rapidamente, devido à sua alta viscosidade e à lenta separação de fases, ele deve ter tempo suficiente para se separar e formar uma microárea, de modo a obter o melhor desempenho.

(4) Moldagem por injeção embutida

Para atender às necessidades de montagem e força de serviço, Peças de moldagem por injeção de TPU precisam ser incorporados com inserções de metal. A inserção de metal é primeiramente colocada em uma posição predeterminada no molde e, em seguida, injetada em um produto inteiro. Devido à grande diferença de propriedades térmicas e encolhimento entre o inserto de metal e o TPU, os produtos de TPU com inserto não são firmemente unidos.

A solução é pré-aquecer o inserto de metal, pois a diferença de temperatura da massa fundida é reduzida após o pré-aquecimento, de modo que a massa fundida ao redor do inserto possa ser resfriada lentamente e o encolhimento seja relativamente uniforme durante o processo de injeção, e uma certa quantidade de efeito de alimentação de material quente possa ocorrer para evitar estresse interno excessivo ao redor do inserto.

O TPU é fácil de embutir e o formato do embutimento não é limitado. Somente depois que o inlay é desengordurado, ele é aquecido a 200-230 ℃ por 1 minuto. A resistência ao descolamento pode chegar a 6-9 kg / 25 mm em 5-2 minutos. Para obter uma ligação mais forte, o inserto pode ser revestido com adesivo, depois aquecido a 120 ℃ e, em seguida, injetado. Além disso, deve-se observar que o TPU usado não deve conter lubrificantes.

(5) Reciclagem de materiais reciclados

No processo de processamento de moldagem por injeção de TPU, os resíduos, como o canal de fluxo principal, o canal de derivação e os produtos não qualificados, podem ser reciclados. De acordo com os resultados experimentais, o material reciclado do 100% pode ser totalmente utilizado sem a adição de material novo, e as propriedades mecânicas não são seriamente reduzidas.

Entretanto, para manter as propriedades físicas e mecânicas e as condições de injeção no melhor nível, recomenda-se que a proporção de material reciclado seja de 25% a 30%. Deve-se observar que o tipo e a especificação dos materiais reciclados e dos novos materiais devem ser os mesmos.

Os materiais reciclados poluídos ou recozidos não devem ser usados. Os materiais reciclados não devem ser armazenados por muito tempo. É melhor granulá-los e secá-los imediatamente. Em geral, a viscosidade de fusão dos materiais reciclados deve ser reduzida e as condições de formação devem ser ajustadas.

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