Termoplastisk polyuretan (TPU) är en flexibel polyuretan som tack vare sina utmärkta mekaniska egenskaper har ett brett användningsområde inom många branscher. Av alla tillverkningsprocesser för termoplastisk polyuretan produkter, Formsprutning av termoplastisk polyuretan är en av de bästa och mest prisvärda metoderna. I den här artikeln förklaras TP\U, formsprutningsprocessen, dess fördelar och användningsområden samtidigt som några av de vanligaste frågorna (CALS) besvaras.
Vad är termoplastisk polyuretan (TPU)?
Termoplastisk polyuretan är en klass av elastomerer som har egenskaper från plast- och gummimaterial. Extremt flexibelt och transparent, termoplastisk polyuretan har god beständighet mot olja, fett och nötning och har därför utmärkt användning i bland annat bilar, medicinteknik och konsumentvaror.
Låt oss kategorisera termoplastisk polyuretan material i tre kategorier:
- Polyesterbaserad termoplastisk polyuretan: Den har hög mekanisk hållfasthet och goda nötningsbeständiga egenskaper.
- Polyeterbaserad termoplastisk polyuretan: Den har god flexibilitet och är mycket stabil i låga temperaturer.
- Polykaprolaktonbaserad termoplastisk polyuretan: Det är en tvärbindning av PE-Copol och DUR som ger bättre hydrolysbeständighet och hållbarhet.
Vad är formsprutning av TPU?
Formsprutning av TPU är en process där en sluten form formas med hjälp av en gjutform som reagerar med nanopartiklar av termoplastisk polyuretan som har smälts för att skapa former. Denna process är väl lämpad för att skapa invecklade komponenter med hög precision i stora volymer.
Processen för att termoplastisk polyuretan Formsprutning
Formsprutning av termoplastisk polyuretan (TPU) är en välorganiserad metod som lämpar sig för tillverkning av exakta delar. Här är en steg-för-steg-förklaring av hur det fungerar:
1. Förberedelse av material
Först och främst är det nödvändigt att förklara att TPU-pelletsen ska torkas innan formsprutningsprocessen påbörjas. Det är av denna anledning som termoplastisk polyuretan har någon aspekt av hygroskopi, det vill säga kan absorbera fukt från luften. Om pelletsen innehåller fukt kan det leda till bubbelbildning eller dålig ytfinish på slutprodukten. En ytterligare fördel med torkning är att det sätter materialet i rätt tillstånd för gjutning.
2. Uppvärmning och smältning
De torkade TPU-pelletsen matas sedan in i formsprutningsmaskinens cylinder. Efter att ha nått insidan av pipan börjar värmare sedan värma pelletsen i önskad utsträckning för att orsaka smältning av innehållet. För termoplastisk polyuretan finns inget strikt fast värde, men normalt varierar det mellan 200°C och 250°C beroende på termoplastisk polyuretan använd kvalitet. Detta steg är mycket viktigt eftersom en jämn yta ger ett fritt flöde av metallen i formen och förhindrar att det uppstår några fel.
3. Injektion
Injektionen sker efter att termoplastisk polyuretan smälts, där den släpps ut i formhålan. Detta uppnås genom en högtrycksmekanism där den smälta termoplastisk polyuretan tvingas in i formen. Trycket ser till att det i gjutformen av termoplastisk polyuretanNär tyget vecklas ut är alla små detaljer som kan utgöra svårfyllda områden upptagna. Detta steg säkerställer exakt formning eller uppnående av sofistikerade strukturer när tyget vecklas ut.
4. Kylning
Slutligen, efter att formen har fyllts, kommer kylningsprocessen. Under kylningen, termoplastisk polyuretan formar blir styva och antar formen på den formkavitet som används för att skapa termoplastisk polyuretan solid del. Temperaturen kontrolleras för att undvika eventuella felaktigheter såsom skevhet eller krympning. Kyltiden bestäms av storleken och tjockleken på den del som ska produceras.
5. Utkastning
Slutligen öppnas TPUendsg och formen och den färdiga delen är klar för utmatning. Detta åstadkoms genom att använda utmatningsstift eller något annat sätt att kasta ut delen ur formen. Alla ansträngningar görs för att den inte ska gå sönder i detta skede av processen. I vissa fall kan andra sekundära processer utföras efter formningen av ovanstående produkt, t.ex. bortskärning av överflödigt material, polering eller inspektion.
Avancerad Formsprutning av termoplastisk polyuretan Tekniker
Här är några av de viktigaste Formsprutning av termoplastisk polyuretan tekniker som vi kan använda i modern tid;
1. Övergjutning
En speciell typ av övergjutning innebär överlagring termoplastisk polyuretan på styv plast eller till och med metall för att skapa en helhetskomponent. Den här tekniken kombinerar TPU:s elasticitet och komfort med basmaterialets styvhet. Den används i produkter som handtag med mjuka grepp, skyddande telefonfodral och medicinska applikationer eftersom integrering av material med MIM och mjuka komponenter är avgörande för slutprodukternas funktionalitet och användbarhet.
2. Formsprutning med flera skott
Multi-shot formsprutning eller gjutning med två skott gör det möjligt att göra delar av termoplastisk polyuretan som multimaterial eller flerfärg baserat på en enda gjutcykel. Denna teknik innebär att man använder alternerande lager av material eller färg i formen för att skapa komponenter i flera steg, med ökad funktionalitet och utseende. Tekniken används främst för applikationer med både styv och mjuk känsla, främst inom fordonsinteriörer eller för komponenter som kräver komplicerad färgdifferentiering i konsumentprodukter.
3. Gasassisterad formsprutning
Här sprutas en bestämd mängd gas, företrädesvis kväve, in i formhålan och orsakar hålrumsbildning i detaljen. Detta kan resultera i lättare delar med mindre materialtjocklek men med jämförbar mekanisk hållfasthet. Gasassisterad formsprutning är lämplig för tillverkning av stora delar, t.ex. fordonspaneler eller handtag där det är viktigt att minska massan men inte på bekostnad av hållfastheten.
Egenskaper för termoplastisk polyuretan Det gör den idealisk för formsprutning
Följande är de vanligaste egenskaperna hos Formsprutning av termoplastisk polyuretan;
1. Elasticitet
Formsprutning av termoplastisk polyuretan uppvisar gummiliknande flexibilitet och plastliknande seghet, vilket gör att den kan utveckla robusta men flexibla delar. Denna egenskap gör termoplastisk polyuretan lämplig för användning i specifika områden där delar kräver flexibilitet antingen för att böjas eller sträckas till önskad specifik form eller för att skydda delen från stötar för applikationer som mellansulor för sportskor, biltätningar och flexibla slangar.
2. Kemisk resistens
Det nya materialet uppvisar en enastående beständighet mot oljor, fetter och olika kemikalier, vilket gör att det kan användas i svåra industriella förhållanden. Denna egenskap är mycket viktig i bil- och industriapplikationer eftersom många av vätskorna, t.ex. packningar, slangar och tätningsmaterial, vanligtvis utsätts för dessa element.
3. Öppenhet
Men.., termoplastisk polyuretan's inneboende transparens innebär att det lätt kan färgas eller användas transparent, vilket tilltalar medlemmar av konsumentvaror som telefonskal, personliga skor etc. Denna variation i utseende tillsammans med robustheten gör att det finns en stor efterfrågan på elektronik och kvasielektronikprodukter samt andra varor inom livsstilssegmentet.
4. UV-stabilitet
Formsprutning av termoplastisk polyuretan har hög UV-stabilitet, vilket innebär att den inte så lätt missfärgas, formuleras eller bryts ned när den utsätts för solljus. Denna egenskap gör termoplastisk polyuretan idealisk för applikationer som skyddsöverdrag, bilkomponenter och sportutrustning som används i soliga områden.
5. Biokompatibilitet
Denna typ av termoplastisk polyuretan har ackrediterats för att vara biokompatibelt och därmed säkert att använda i kontakt med mänskliga vävnader i kroppen. Detta gör den till en bra kandidat för medicinsk utrustning som katetrar, kirurgiska slangar och proteser och där kemisk resistens är lika viktig.
Jämförelse mellan TPU mot TPE Formsprutning
I följande tabell diskuteras skillnaden mellan termoplastisk polyuretan och Formsprutning av TPE på djupet;
| Aspekt | TPU | TPE |
| Hållbarhet | Överlägsen nötnings- och slitstyrka. | Måttlig slitstyrka, lämplig för lättare användning. |
| Flexibilitet | Utmärkt, även vid låga temperaturer. | Bra, men mindre motståndskraftig under stress. |
| Temperaturbeständighet | Hög (upp till 120-150°C). | Måttlig (upp till 100°C). |
| Bearbetningstemp. | Högre (200-250°C). | Lägre (180-220°C). |
| Kostnad | Dyrare. | Mer kostnadseffektivt. |
| Tillämpningar | Fordon, medicinteknik, skor, elektronik. | Konsumentvaror, soft-touch grepp, tätningar. |
| Fuktkänslighet | Kräver noggrann torkning före bearbetning. | Mindre fuktkänslig. |
| Återvinningsbarhet | Mindre återvinningsbar. | Lättare att återvinna. |
Fördelar med termoplastisk polyuretan Formsprutning
Här är några av fördelarna med termoplastisk polyuretan Injektionsgjutning;
- Precision och konsekvens: Formsprutning ger noggrannhet, oavsett om det är små eller många föremål som tillverkas, alla delar är likadana till sin natur.
- Flexibilitet i utformningen: termoplastisk polyuretan har en god flexibilitet som tillsammans med möjligheten till formsprutning ger stora möjligheter till design och geometri.
- Kostnadseffektivitet: Formarna kan dock visa sig vara lite dyra att köpa initialt, men den totala kostnaden är relativt billig för storskalig produktion.
- Tillförlitliga och höga armeringskomponenter: Barprodukter tillverkade genom termoplastisk polyuretan formsprutning tillämpas med höga nivåer av hållbarhet, väderbeständighet och elasticitet.
Tillämpningar av termoplastisk polyuretan i Formsprutning
Låt oss diskutera några av de viktiga användningsområdena för termoplastisk polyuretan formsprutning;
- Fordonsindustrin: termoplastisk polyuretan komponenter appliceras på slangar, tätningar och packningar på grund av deras nötande egenskaper och flexibilitet.
- Skor: Termoplastisk polyuretan är ett material som oftast används för skosulor och mellansulor på grund av den komfort det ger med de ytterligare fördelarna med hållbarhet.
- Medicintekniska produkter: Medicinska slangar och katetrar bör vara tillverkade av biokompatibla material som också är resistenta mot kemikalier; detta gör termoplastisk polyuretan ett lämpligt material för dess produktion.
- Sportutrustning: termoplastisk polyuretan är flexibel och stark och används därför ofta vid tillverkning av sportkläder som skyddsglasögon, hjälmar, skyddsutrustning, flottörer och alla uppblåsbara föremål.
Utmaningar för termoplastisk polyuretan formsprutning
Trots sina fördelar, termoplastisk polyuretan formsprutning har vissa utmaningar:
- Fuktkänslighet: termoplastisk polyuretan är hygroskopisk och dess förmåga att ta upp fukt från luften är ett stort avbräck när det gäller produktkvalitet, särskilt om den inte har torkats ordentligt.
- Temperaturområde för bearbetning: Strikt kontroll av temperaturen krävs eftersom flera material är känsliga och kan förstöras eller bara smälta samman på ett felaktigt sätt.
- Krympning och skevhet: Den termoplastisk polyuretan är känsliga för krympning och skevhet kan uppstå under kylningsfasen, vilket innebär att dessa effekter bör beaktas vid utformningen av formen och valet av tillverkningsprocess.
Förbättring i termoplastisk polyuretan Formsprutning
För att uppnå bästa resultat med termoplastisk polyuretan formsprutning, överväga följande tips:
- Använd hög kvalitet termoplastisk polyuretan: Det är en fördel att se till att materialet uppfyller applikationens krav på t.ex. flexibilitet, hårdhet eller kemisk immunitet.
- Design för tillverkning/montering (DfMA): Minimera formdefekter och samtidigt öka antalet cykler per timme som en form kan producera.
- Underhålla utrustning: Utföra regelbundna kontroller och service av gjutmaskiner för att garantera korrekt funktion.
- Kontrollera fuktnivåerna: termoplastisk polyuretan pellets måste torkas före bearbetning, eftersom det annars kommer att leda till att felaktiga produkter framställs.
Framtidsutsikter för termoplastisk polyuretan Formsprutning
Efter att ha gått igenom alla fördelar och användningsområden för Formsprutning av termoplastisk polyuretankan vi se att den har en bredare räckvidd inom en snar framtid;
- Hållbara TPU:er: Att minska industrins miljöpåverkan är anledningen till utvecklingen av biobaserade TPU-material.
- Avancerad formkonstruktion: Framsteg som konform kylning och additivt tillverkade formar gör processen mer effektiv och produktiv samt förbättrar slutprodukten.
- Kommunicera med smart tillverkning: Implementeringen av RTM och PM har förbättrat produktiviteten för formsprutning av TPU genom tillämpning av Industri 4.0-teknik.
Slutsats
Formsprutning av TPU är en viktig typ av formsprutning eftersom termoplastisk polyuretan har flexibiliteten hos termoplastiska elastomerer medan formsprutning ger noggrannhet och effektivitet i processen. Genom att förstå materialets egenskaper kan processen optimeras och utmaningar hanteras så att tillverkarna kan skapa hållbara och högkvalitativa termoplastisk polyuretan delar. Tillämpningen av Formsprutning av termoplastisk polyuretan har genomgått en kontinuerlig utveckling när det gäller material och teknikimplementering och har därför stora möjligheter att erbjuda mångsidiga lösningar på de senaste kraven inom tillverkningsindustrin.
Vanliga frågor och svar (FAQ)
1. Vad är standardhårdhetsintervallet för termoplastisk polyuretan som används i formsprutningsprocessen?
TPU kan variera från 60 Shore A för mjuka och flexibla former till 85 Shore D för hårda och styva former och det gör det mångsidigt.
2. Hur väljer man ut rätt termoplastisk polyuretan för en viss applikation?
Det är viktigt att se upp för aspekter som hårdhet, elasticitet, nötningsbeständighet och kemisk kompatibilitet. Det är tillrådligt att du går till leverantörer för att kolla in vissa kvaliteter som passar dina krav.
3. Tillämplighet av termoplastisk polyuretan formsprutning för storskalig produktion.
Ja, det är det eftersom Formsprutning av termoplastisk polyuretan är korrekt och effektiv för kommersiell produktion.
4. Vad ger termoplastisk polyuretan en fördel jämfört med andra termoplaster?
termoplastisk polyuretan har betydligt bättre flexibilitet, nötningstolerans samt kemisk och UV-stabilitet jämfört med PVC eller PE, vilket gör dem idealiska för högre applikationer.