关于TPU注塑工艺……你知道多少

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注塑机塑料零部件的生产

1. 注塑

TPU 最适宜的加工手段莫过于螺杆型注塑机械。用通常长度的单螺纹，三段螺杆能生产很好的塑化均匀的熔融物。如果需要高的塑化能力（生产量）， 可以使用较长的螺杆。

短压缩区螺杆由于高剪切力而不适用。TPU 塑化需要高的能量，要求螺杆有高的扭矩驱动。扭矩不足会导致螺杆转速的波动和塑化的不均匀。在限度之内，较高的螺筒温度会产生良好结果，尽管会冒材料过热的危险。 射嘴和螺筒头的通路应设计成没有死角，而使材料能够射入而不致受到热破坏。螺筒和射嘴的加热系统的精确温度控制是要点。注意确保射嘴在整个长度都均匀受热。谨防在通路上熔料局部过热和可能受冷。熔融的TPU是即无腐蚀性也无磨损型。基于这里理由，螺杆不需任何特殊合金钢或加强镀层。

2. 螺筒和模具的温度设定

2.1 注射单元

TPU 应在190 到 220 °C之间的熔融温度下加工。对于一些硬的级别熔融温度可能会提高到 240°C 。具体级别TPU 的熔融温度范围在相关的产品信息表中可以找到。

2.2 模具

模具温度的主要影响在于表面质量和脱模行为。他也影响最终结构的收缩和内应力 受冷时） 。 正常模具温度应用20 - 40 °C。但用一些改良的TPU 级别和使用玻璃丝填充加强TPU，模具温度应提高到60 °C以确保最佳的表面质量。对于厚壁物品冷却，降低大约 5°C 能减少循环周期时间。

2.3 塑化

对于塑化速度应选择圆周速率不超过0.3 m/s。计量行程应在 1 D 和 4 D之间。 下图所示为不同螺杆直径下的最大速度。

实际经验是利用螺筒 30 - 75% 能力是最佳的。如果螺筒能力对应注射量非常低，则熔融物在塑化单元停留太长的时间。会导致熔融物热损坏。

2.4 注射压力，保持压力，背压力，注射速度

对于理想的加工，要点是对压力和注射速度的不间断的控制。其应能控制注射和保持压力在100到1200 bar 范围内。为了均化必须有背压力，通常设定在注射压力的1到2.5%之间。注射速度主要基于壁厚。通常对于厚壁物品的模具需要慢的填充，而薄壁物品需要快的填充。对于注射速度除了壁厚和模穴类型，模具排气扮演重要角色，其有助于避免高压热空气导致的所谓“烧痕”。注射压力/保持压力施加较大的影响是在了空间稳定性和脱模性。成型时的过高的注射压力，同时过低的保持压力产生凹痕。成型超载脱模更困难。 用错列的压力工作是可取的，即用比注射压力较低的保持压力。按规则，注射压力的50%的保持压力是适当的。这样能够用最小的内部压力生产出物品。

2.5 循环时间

决定循环时间的是物品的形状，壁厚，模具的冷却和材料本身。

2.6 脱模

TPU 的复制模具需要详细叙述。软级别的TPU很奇特，其能产生太不一般的壁的物品。这必须在设计模具是通盘考虑。脱模可以使用脱模剂。硅烷基脱模剂如Baysilon M 效果良好。无硅烷脱模剂也可以，但必须频繁使用。

3. 废料循环

废料、浇口，不合格品等制成的粉碎料如果清洁和干燥可以制成颗粒再生利用。对于注塑，在纯料中加不到30%的粉碎料不会影响产品的性能。 如果自己加工粉碎材料，成型物品必须按要求进行测试决定能否满足性能要求。对于挤出纯料中混和粉碎料是不适当的(因为粘度不同)。如果是同质的纯的粉碎料用于挤出，不是绝对不可以，但用于注塑是完全可以的。

4. 模具设计 / 外形结构

4.1 注射成型工具

TPU 模具应采用同种的用于热成型的钢制造。简单的小型产品趋向也采用铝合金制造。对于样件模具可以正常使用插入铸造树脂或压铸金属。 下列模具类型可以加工TPU：

• 两片式模具

• 三片式模具

• 双并式模具

• 全压式模具

• 多开隙模具

4.2 浇口

TPU通常使用以下类型的浇口：

• 薄膜浇口

• 隔膜浇口

• 针点浇口

• 环形浇口

• 直浇口

• 隧道式浇

• 热浇道浇口

对于浇口，浇道和注道应比硬塑料大 25 - 50 %。在浇口系统应特别避免压力下降。

浇道越远越应注意，流路必须设计成全通路使用整个的一个浇道直径，并且其布置在一个或两半模模具上。在多模穴模具上，即两片或三片型，浇道应布置成流路基本是相同长度。

针点浇口必须有一个弱点在浇口截面以确保干净的撕掉。大的针点浇口必须在部件上不连带任何喷射或其它的压痕发生。对于轴向对称的零件，可能会用环形或隔膜浇口更好地防止形成流线。模具填充和排气必须保持在紧密的控制之下。

如果浇注点是看不到的，隧道式浇口是最佳解决方案。

4.3 热浇道技术和热浇道射嘴

热浇道喂料系统适合热塑性塑料越来越流行。TPU也同样，这个技术被防范采用。

1．流动技术 2．温度控制 3．机械状态

4.4 例 1: 直浇口的开放射嘴

4.4.1 不用塑料隔离帽的开放射嘴

加工TPU不常用，因为热分离不好，导致 "眼圈", 光晕, 粘连和材料滴流。

4.4.2 用塑料隔离帽的开放的射嘴

4.4.3 用鱼雷头的开放射嘴

4.5 例 2: 带浇口的开放射嘴

这个系统是主要用于大型模具（单/多模穴）。具体有点是压力损失低和热分离好

4.6 例 3: 带针阀的射嘴

清洁的浇注点能直接放置在部件上。这个浇注系统表现出有效的热隔离和低压力损失。

4.7 模具的流动特性

TPU 的流动行为基本和其它热塑性材料相同。流道动路径的长度决定于融熔的温度，填充零件的壁厚，注射速度和材料的流变学特性。根据设备和技术条件注射速度各种各样。

4.8 模具排气

特别对于TPU厚壁零件，重要的是好的模穴排气。在分模线上0.02到0.05mm深度和5mm宽度的凹槽认为合适 。如果某个非模具分模线区域空气被压缩则通过使用针和用合适的办法插入适当排气是可行的。

4.9 收缩

对于热塑性聚氨酯其仅能在模具设计阶段基于物品外形在一定限度之内修改收缩数据，其壁厚和加工条件都对收缩产生重大影响。模具设计的大致规则设定收缩大约1%。次要的差别靠良好的弹性形变抵消。 用软级别的TPU和薄壁的物品比用硬级别的TPU和较大壁厚的物品模塑后的收缩是巨大的。 给出在整个区域的全部收缩的状况。

4.10 脱模

4.10.1 模穴表面

一个模具的模穴表面粗燥度达到 0.5 - 0.6 µm 减少脱模利和TPU助剂喷出。脱模力是用其它的粗燥度或涂料在他们最小的比较而言。

4.10.2 脱模锥度

模具锥度应至少为 5°，用软的级别TPU制造较明显。交错的锥度改善从模壁上的脱开。

4.10.3 顶出装置

对于 TPU，顶出装置的表面应尽量大，以避免成品物件的变形。

4.11 着色

TPU一般只提供本色。着色是一个简单的过程和可用机器处理。用TPU 基色母颗粒是既简单又可靠。聚苯乙烯和SAN树脂基的母粒勉强可以，而那些聚烯烃和PVC 基的对于TPU是不合适的。颜料和色浆可以用于着色。需要的添加量决定于物品的壁厚，颜料的颜色浓度和指定的色度。

一般添加量是:

色母粒: 1.0 - 4.0 %

色浆: 0.5 - 1.0 %

颜料: 0.2 - 0.5 %

可以利用标准的商业装备在使用TPU时添加和混合着色剂。对于特殊的颜色可以使用转鼓混合机或用翻斗混合机等类似装置。确保着色剂或其它的任何添加剂不含任何水分是非常重要的。一种静止混合器趋向极大的改善颜色分散和减少着色剂用量。

4.12 添加剂

为改善加工特性和特殊行为，我们推荐添加常用功能母粒如：

• 抗粘剂

• 脱模制

• 紫外光稳定剂

加入前都必须预先干燥。

如何解决注塑成型中的排气问题？

如何解决注塑成型中的排气问题

适当的排气对于成型无缺陷部件至关重要。没有它，空气和气体就会滞留在模具中，随着型腔填充，空气会压缩并加热。残留的气体是零件烧伤的最常见原因之一，也可能导致击球和空洞，瑕疵和明显的编织线，从而削弱零件的强度。此外，残留的气体会导致残留物堆积在排气的销钉上，从而需要经常中断生产以清洁工具。它甚至可能导致工具钢腐蚀，从而增加了工具维护成本。

当然，大多数注塑成型商都知道这一点。但是，当常规排气方法不起作用时，您该怎么办？

解决该问题的最常见方法是减慢第一阶段的填充时间，以便为空气或气体的散发提供更多时间。但这可能是一个昂贵的提议。如果您必须将第一阶段的填充时间从1秒增加到1.5秒，那么该额外循环时间的成本是多少？

有个更好的方法。真空排气可以通过在模腔填充时立即从模腔中抽出空气和气体来缓解所有这些问题。Mold-Vac是制造这种系统的公司。此外，其专有技术还包括“反吹”电路，该电路可吹扫排气销，以减少模具维护。

该视频显示了排气不良的模具会发生什么。当空腔被填充时，空气和气体被捕获，这被上方的蒸汽模拟。激活真空后，捕获的气体立即从模具中排出。

这个怎么运作

Mold-Vac装置有四种尺寸，可以处理几乎所有尺寸的模具或应用。

自含式模具-Vac中单元包括真空容器，对所述真空和反吹功能分开的电路和微处理器控制触发两个，可调节到1/10第一个第二的。当模具关闭时，真空容器将被排出，这会在模具中立即产生真空，并在填充型腔时释放出任何空气或气体。如上面的视频所示，模具气体的排出实际上是瞬时的。确实，Mold-Vac最大的装置每秒可以移动1,665立方英寸的空气。

获得专利的反吹回路具有两个阶段。为了帮助零件脱模，第一阶段恰好在开模之前提供了一阵空气。在真空下打开模具会导致零件变形，并且反吹功能消除了该问题。第二阶段在模具打开时激活，以吹扫排气销。这有助于使通气针保持更长的清洁时间，从而可以大大减少维护要求，并减少因残留物堆积而引起的工具钢性能下降。

该控制可精确设置真空和反吹压力以及触发点，可控制到十分之一秒。

Mold-Vac排气装置有四种尺寸，分别具有每秒18、36、900和1665立方英寸的真空能力，因此它们适用于小型模具到大型模具。每个装置的真空度可在0至24“ Hg之间调节。较小的装置使用压缩空气；较大的装置包括伺服控制的真空泵。哪种选择最适合任何特定的应用取决于零件体积，第一阶段填充时间和模具设计。

哪些零件和材料需要真空排气？

真空排气前后。

Mold-Vac已用于多种热塑性和热固性材料，包括ABS，乙酰基，尼龙，PEI和PEEK，PPO，PP，酚醛等。但是，在排气或截留空气成为问题时，对真空排气的需求并不仅与对始终生产高质量零件的要求有关，对材料的要求也没有那么高。

真空排气最有效的地方是零件质量要求严格，而模塑商不想牺牲加工速度来满足这些标准。高回报应用包括：

真空排气是否需要修改工具？

此模具显示了在分型线排气时使用的O形圈修改形式。

几乎所有模具都可以安装Mold-Vac，但是如果问题是气体或空气夹带，则需要对模具进行少量修改以正确配置真空排放通道。

使用分型线安装时，在型腔周围切割了一个O形圈和烟囱。O形圈密封封闭的模具以帮助保持真空，烟囱形成空气或气体离开型腔的通道。

在带有插入件的细长的薄壁部分上，通常最好将排气孔尽可能靠近插入件的底部。在这种情况下，建议在与模具底座接触的插入壁上涂上油脂或RTV硅酮，以防止真空泄漏。

另一种方法是通过模具的顶针排气。为了保持最大真空度，可能有必要用耐热的Viton密封垫密封顶针。

Mold-Vac与客户合作，为每种应用制定最佳的排气策略。对于能够在内部构建和修改工具的车间，Mold-Vac会分析现有的模具设计，然后提供描述必要修改的全套图纸或CAD文件。对于送出模具进行此类工作的加工商，成本通常从500美元到2,000美元不等，而非常复杂的工具则高达3,000美元左右。

Mold-Vac会改善每个注塑成型工艺吗？不一定，尤其是在过程问题与空气或气体截留无关的情况下。但是，在存在脱气问题的地方，真空排气是一种非常有效且经济高效的方法，可以始终如一地交付高质量的零件，而无需牺牲周期时间，并且减少了模具维护的过程中断。那是很容易证明的技术。

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