Formsprutning av TPU

Vad är TPU-injektionsgjutning

Formsprutning av TPU avser processen att injicera termoplastisk polyuretan (TPU) i en form för att producera en färdig produkt. TPU är en typ av material som har egenskaper hos både termoplaster och elastomerer. Det används ofta för att tillverka produkter som kräver flexibilitet, hållbarhet och nötningsbeständighet.

Formsprutning av TPU är en mångsidig process som kan användas för att tillverka en mängd olika produkter, inklusive skor, industriella delar, medicintekniska produkter och mycket mer. Det erbjuder många fördelar jämfört med traditionella tillverkningsmetoder, inklusive lägre kostnader, snabbare produktionstider och större designflexibilitet. TPU-material är också återvinningsbara, vilket gör dem till ett mer hållbart alternativ för tillverkare.

Formsprutning av TPU (termoplastisk polyuretan) processen har många metoder, inklusive formsprutning, formblåsning, kompressionsgjutning, extruderingsgjutning etc., bland vilka formsprutning är vanligast. använd formsprutningsprocessen för att forma TPU till önskad Formsprutning av TPU delar, som är indelade i tre steg: förmjukning, injektion och utstötning. Injektionsmaskinen är uppdelad i kolvtyp och skruvtyp. Injektionsmaskin av skruvtyp rekommenderas eftersom den ger enhetlig hastighet, mjukgöring och smältning.

1. Konstruktion av insprutningsmaskin

Injektionsmaskinens pipa är fodrad med koppar-aluminiumlegeringoch skruven är förkromad för att förhindra slitage. Längddiameterförhållandet för skruven L / D = 16 ~ 20 är bättre, minst 15; kompressionsförhållandet är 2,5/1 ~ 3,0/1. Matningssektionens längd är 0,5L, kompressionssektionen är 0,3L och doseringssektionen är 0,2L. Kontrollringen ska installeras nära skruvens topp för att förhindra återflöde och bibehålla maximalt tryck.

TPU bör bearbetas med ett självflödesmunstycke, utloppet är en inverterad kon, munstycksdiametern är mer än 4 mm, mindre än 0,68 mm av huvudkanalens krageinlopp, och munstycket bör vara utrustat med ett kontrollerbart värmebälte för att förhindra stelning av materialet.

Ur ekonomisk synvinkel bör injektionsvolymen vara 40% - 80% av den kvantitativa mängden. Skruvhastigheten är 20-50 R / min.

2. Formdesign för TPU-insprutningsgjutning

Formkonstruktionen bör ta hänsyn till följande punkter vid gjutning med formsprutning av tpu-material:

(1) krympning av gjutna TPU-gjutningsdelar

Krympning påverkas av hårdheten hos råvaror, tjocklek, form, gjutningstemperatur, mögeltemperatur och andra gjutningsförhållanden. Generellt är krympningsintervallet 0,005-0,020 cm / cm. Till exempel krymper en 100 x 10 × 2 mm rektangulär provbit i grindens längdriktning och flödesriktningen, och hårdheten på 75A är 2-3 gånger större än den för 60 shore-grad. Effekten av hårdhet och tjocklek på TPU på krympning visas i figur 1. Det kan ses att när TPU: s hårdhet är mellan 78a och 90a minskar krympningen med ökningen av tjockleken; när hårdheten är mellan 95A och 74d ökar krympningen något med ökningen av tjockleken.

(2) Brunn för löpare och kall slits

Huvudkanalen är en del av kanalen som förbinder injektormunstycket med shuntkanalen eller hålrummet i formen. Diametern bör utvidgas inåt, med en vinkel på mer än 2 grader, för att underlätta avlägsnandet av flödeskanalvegetationer. Shuntkanalen är kanalen som förbinder huvudkanalen och varje hålighet i formen med flera spår, och dess arrangemang på formen bör vara symmetriskt och lika långt. Flödeskanalen kan vara cirkulär, halvcirkelformad och rektangulär, med en diameter på 6-9 mm. Löparytan måste vara polerad som håligheten för att minska flödesmotståndet och ge en snabbare fyllningshastighet.

En kall brunn är en tom plats (extra förlängningslöpare) i slutet av huvudlöparen, som används för att fånga det kalla materialet som produceras mellan de två injektionerna i slutet av munstycket, för att förhindra att avledningslöparen eller grinden blockeras av kallt material. När det kalla materialet blandas in i formhålan är produktens inre stress lätt att uppstå. Diametern på det kalla materialhålet är 8-10 mm och storleken är cirka 6 mm lång.

(3) grind och ventil

Porten är löparen som förbinder huvudflödeskanalen eller shuntkanalen och håligheten. Dess tvärsnittsarea är vanligtvis mindre än löparpassagen, som är den minsta delen av löparsystemet, och dess längd bör vara kort. Grindformen är rektangulär eller cirkulär och storleken ökar med produktens tjocklek.

Produktens tjocklek är mindre än 4 mm, med en diameter på 1 mm; portens tjocklek är 4-8 mm, med en diameter på 1,4 mm; portens tjocklek är mer än 8 mm, med en diameter på 2,0-2,7 mm. Grindpositionen väljs i allmänhet vid den tjockaste delen av produkten, vilket inte påverkar utseendet och användningen, och är i rät vinkel mot formen för att förhindra krympning och undvika spiralmönster.

Avgas- eller avluftningsslits är ett slags luftutlopp av slits typ som öppnas i formen, som används för att förhindra att det smälta materialet kommer in i formen från att bli involverat i gasen och för att släppa ut gasen från formhålan.

Annars kommer produkterna att ha lufthål, dålig fusion, otillräcklig fyllning eller luftfälla och till och med bränna produkterna på grund av höga temperaturer orsakade av luftkompression, vilket resulterar i inre stress hos produkterna. Avgasporten kan ställas in i slutet av smältflödet i formhålan eller på avskiljningslinjen för plastformvilket är en 0,15 mm djup och 6 mm bred hällslits.

Det är nödvändigt att kontrollera TPU-formtemperaturen så jämnt som möjligt för att undvika vridning och vridning av delarna, nedan är några TPU-formsprutningsprodukter som vi gjorde tidigare. Om du har några krav på formsprutningsprodukter för TPU eller TPE, välkommen att kontakta oss.

3 Gjutningsförhållanden

Det viktigaste gjutningstillståndet för TPU (termoplastisk polyuretan) är temperatur, tryck och tid som påverkar flödet och kylningen av plastiseringen. Dessa parametrar kommer att påverka utseendet och prestandan hos TPU-formsprutningsdelar. Goda bearbetningsförhållanden bör kunna erhålla även vita till beige delar.

(1) Temperatur

Temperaturen som ska kontrolleras i formsprutningsprocessen för TPU-plast inkluderar fattemperatur, munstyckstemperatur och formtemperatur. De två första temperaturerna påverkar huvudsakligen plastiseringen och flödet av TPU, och den andra påverkar flödet och kylningen av TPU-formsprutningsdelen.

• Fatets temperatur - valet av fattemperatur är relaterat till TPU-materialets hårdhet. Smälttemperaturen för TPU med hög hårdhet är hög och den högsta temperaturen i slutet av pipan är också hög. Temperaturområdet för cylindern som används för bearbetning av TPU är 177 ~ 232 ℃. Fatets temperaturfördelning är i allmänhet från ena sidan (bakre änden) av behållaren till munstycket (främre änden), gradvis ökande, så att TPU-temperaturen stiger stadigt och uppnår syftet med enhetlig mjukgöring.
• Temperatur munstycke - munstyckstemperaturen är vanligtvis något lägre än pipans maximala temperatur för att förhindra eventuell salivutsöndring av smält material i rakt genom munstycket. Om det självlåsande munstycket används för att förhindra salivutsöndring kan munstyckstemperaturen också kontrolleras inom pipans maximala temperaturområde.
• Formtemperatur - formtemperaturen har ett stort inflytande på TPU-produkternas interna prestanda och synliga kvalitet. Det beror på kristalliniteten hos TPU och storleken på produkterna. Formtemperaturen styrs vanligtvis av kylmedium med konstant temperatur, t.ex. maskinvatten.
  TPU har hög hårdhet, hög kristallinitet och hög formtemperatur. Till exempel Texin, hårdhet 480A, mögeltemperatur 20-30 ℃; hårdhet 591A, mögeltemperatur 30-50 ℃; hårdhet 355d, mögeltemperatur 40-65 ℃. Formtemperaturen för TPU-produkter är i allmänhet 10-60 ℃. Formtemperaturen är låg, smältmaterialet fryses för tidigt och strömlinjeformning produceras, vilket inte bidrar till tillväxten av sfäroliter, så att produkternas kristallin är låg och sen kristallisationsprocess kommer att inträffa, vilket kommer att orsaka efterkrympning och prestandaförändring av produkter.
• Tryck - den Insprutningsprocessen består av ett tryck som inkluderar plastiseringstryck (mottryck) och insprutningstryck. När skruven drar sig tillbaka är trycket på toppen av smältan baktrycket, som regleras av överströmningsventilen. Att öka baktrycket kommer att öka smälttemperaturen, minska mjukningshastigheten, göra smälttemperaturen enhetlig och färgblandningen enhetlig och släppa ut smältgasen, men kommer att förlänga gjutcykeln. Backtrycket för TPU är vanligtvis 0. 3 ~ 4MPa. Injektionstryck är det tryck som utövas på TPU av skruvens topp. Dess funktion är att övervinna TPU: s flödesmotstånd från cylindern till håligheten, att fylla formen med smält material och att komprimera det smälta materialet.
  Flödesmotståndet och fyllningsgraden för TPU är nära relaterade till smältviskositeten, medan smältviskositeten är direkt relaterad till TPU-hårdhet och smälttemperatur, det vill säga smältviskositeten bestäms inte bara av temperatur och tryck utan också av TPU-hårdhet och deformationshastighet. Ju högre skjuvhastigheten är, desto lägre är viskositeten; ju högre hårdheten hos TPU är, desto högre är viskositeten.
  Förhållandet mellan viskositet och skjuvhastighet för harts med olika hårdhet (240 ℃). Vid samma skjuvningshastighet minskar viskositeten med temperaturökningen, men vid den höga skjuvningshastigheten påverkas viskositeten inte lika mycket av temperaturen som vid en låg skjuvningshastighet. Injektionstrycket för TPU är i allmänhet 20 ~ 110MPa. Hålltrycket är ungefär hälften av injektionstrycket och mottrycket bör vara 1. Under 4MPa för att göra TPU mjukgjort jämnt.
• Cykeltid - Den cykeltid som krävs för att slutföra en formsprutningsprocess kallas för formningscykeltid. Cykeltiden inkluderar fyllningstid, hålltid, kyltid och andra tider (öppning, avformning, stängning etc.), vilket direkt påverkar arbetsproduktiviteten och utrustningsutnyttjandet. Formningscykeln för TPU bestäms vanligtvis av hårdhet, tjocklek och konfiguration. TPU: s höga hårdhetscykel är kort, plastdelens tjocka cykel är lång, den komplexa cykeln för plastdelskonfiguration är lång och formningscykeln är också relaterad till mögeltemperaturen. TPU-gjutningscykeln är i allmänhet mellan 20-60s.
• Insprutningshastighet - Injektionshastigheten beror huvudsakligen på konfigurationen av TPU-formsprutningsprodukter. Produkter med tjock ändyta behöver lägre insprutningshastighet, medan produkter med tunn ändyta behöver snabbare insprutningshastighet.
• Skruvhastighet - Bearbetningen av TPU-injektionsgjutningsprodukter kräver vanligtvis en låg skjuvhastighet, så en lägre skruvhastighet är lämplig. Skruvhastigheten för TPU är i allmänhet 20-80r / min, så det är att föredra att vara 20-40r / min.

(2) Behandling vid avstängning

Som TPU (termoplastisk polyuretan) kan försämras under längre tid under hög temperatur, PS, PE, akrylatplast eller ABS bör användas för rengöring efter avstängning; om avstängningen varar i mer än 1 timme bör värmen stängas av.

(3) Efterbehandling av produkter

På grund av den ojämna plastiseringen av TPU i cylindern eller de olika kylhastigheterna i munstyckshålan, producerar den ofta ojämn kristallisation, orientering och sammandragning, vilket leder till att det finns inre spänningar i produkter, vilket är mer framträdande i tjockväggiga produkter eller produkter med metallinsatser. De mekaniska egenskaperna hos produkter med inre stress reduceras ofta och produktens yta är krackelerad eller till och med deformerad och sprucken. Sättet att lösa dessa problem i produktionen är att glödga produkterna.

Glödgningstemperaturen beror på hårdheten hos TPU-injektionsgjutningsprodukter. Produkter med hög hårdhet har högre glödgningstemperaturer och lägre hårdhetstemperaturer. För höga temperaturer kan orsaka varpage eller deformation av produkter, och för låga temperaturer kan inte eliminera inre stress. TPU bör glödgas vid låg temperatur under lång tid och produkterna med lägre hårdhet kan placeras vid rumstemperatur i flera veckor för att uppnå bästa prestanda. Hårdheten kan glödgas 80 ℃ × 20 h under shore A85 och 100 ℃ × 20 h över A85. Glödgning kan utföras i varmluftsugnen, var uppmärksam på positionen för att inte lokalt överhettas och deformera produkterna.

Glödgning kan inte bara eliminera inre stress utan också förbättra de mekaniska egenskaperna. Eftersom TPU är en tvåfasform uppstår fasblandning under TPU varmbearbetning. När den TPU formsprutningsprodukt kyls snabbt, på grund av dess höga viskositet och långsamma fasseparation, måste den ha tillräckligt med tid för att separera och bilda ett mikroområde för att få bästa prestanda.

(4) Inlagd formsprutning

För att möta behoven av montering och servicestyrka, TPU formsprutningsdelar måste vara inbäddade med metallinsatser. Metallinsatsen placeras först i en förutbestämd position i formen och injiceras sedan i en hel produkt. På grund av den stora skillnaden i termiska egenskaper och krympning mellan metallinsatsen och TPU är TPU-produkterna med insats inte ordentligt bundna.

Lösningen är att förvärma metallinsatsen eftersom smältans temperaturskillnad minskar efter förvärmning så att smältan runt insatsen kan kylas långsamt och krympningen är relativt enhetlig under injektionsprocessen, och en viss mängd matningseffekt av varmt material kan uppstå för att förhindra överdriven inre spänning runt insatsen.

TPU är lätt att lägga in och formen på inlägget är inte begränsad. Först efter att inlägget har avfettats värms det upp till 200-230 ℃ i 1. Skalstyrkan kan nå 6-9 kg / 25 mm på 5-2 minuter. För att få en starkare bindning kan insatsen beläggas med lim, sedan värmas upp till 120 ℃ och sedan injiceras. Dessutom bör det noteras att den TPU som används inte bör innehålla smörjmedel.

(5) Återvinning av återvunnet material

I processen för TPU-formsprutningsbearbetning kan avfall som huvudflödeskanalen, shuntkanalen och okvalificerade produkter återvinnas. Enligt de experimentella resultaten kan 100% återvunnet material utnyttjas fullt ut utan att lägga till nytt material, och de mekaniska egenskaperna reduceras inte allvarligt.

För att hålla de fysiska och mekaniska egenskaperna och injektionsförhållandena på bästa nivå rekommenderas dock att andelen återvunnet material är 25% ~ 30%. Det bör noteras att typen och specifikationen av återvunnet material och nya material bör vara desamma.

Förorenade eller glödgade återvunna material bör inte användas. Återvunnet material bör inte lagras för länge. Det är bättre att granulera och torka dem omedelbart. I allmänhet bör smältviskositeten hos återvunna material minskas och formningsförhållandena bör justeras.

Kontrollera mer Formsprutning av TPU information eller för att kontakta oss.