Urethaan spuitgieten

Handleiding voor urethaan spuitgieten

Urethaan is een type polymeer dat wordt gebruikt bij prototypes, auto's, stevige wielen en transportbandcomponenten. Hierdoor is urethaanspuitgieten zeer waardevol. 

Urethaan spuitgieten verschilt van urethaan gieten, waarbij een goedkope siliconen mal wordt gebruikt in plaats van een duurzame metalen mal.

In deze gids gaan we dieper in op het urethaanspuitgietproces en de voordelen ervan. Aan het einde vindt u een kleine tip om u te helpen beslissen wanneer u urethaanspuitgieten kunt gebruiken. 

Wat is urethaanmateriaal?

Polyurethaan is een klasse polymeren die flexibel kunnen zijn, zoals schuim, of stijf, zoals hard plastic. Urethaaneigenschappen kunnen worden gewijzigd door katalysatoren toe te voegen, waardoor het in veel industrieën veel wordt gebruikt. 

Urethaan is duurzaam en kan beter tegen slijtage en chemische blootstelling dan standaard kunststoffen en rubber. Afhankelijk van het type urethaan kan het buigen en plooien zonder te barsten. 

Urethaan wordt gemaakt door een chemische reactie tussen di-isocyanaten en polyolen (suikeralcohol) onder invloed van hitte of UV-licht voor bepaalde PU-coatings. 

Er zijn twee verschillende soorten urethaan: thermoplastisch polyurethaan en thermohardend polyurethaan.

spuitgieten Bij machines is verhitting van urethaan nodig. Hiervoor wordt thermoplastisch urethaan (TPU) gebruikt. 

Titel: Urethaan materiaal onderdelen

Wat is urethaanspuitgieten?

Urethaan spuitgieten is een productieproces met een groot volume waarbij TPU of polyurethaan onder druk in een mal wordt gespoten en vervolgens wordt afgekoeld en uitgehard tot de gewenste componentvorm. 

Polyurethaan spuitgieten (reactie spuitgieten)

Bij polyurethaan-spuitgieten worden polyol en isocyanaat in vloeibare vorm gebruikt. Vervolgens worden ze gemengd om polyurethaan (PU) te maken en in een mal gespoten.

TPU-spuitgieten

Bij TPU-spuitgieten wordt gebruikgemaakt van een traditionele spuitgietcilinder en -schroef om het TPU in de mal te spuiten en de geometrie van het onderdeel te creëren. 

Polyurethaan spuitgietproces: Stap-voor-stap handleiding

Reactiegieten proces van PU. Bron: Science Direct

Bij polyurethaan spuitgieten worden zuigers, pompen en opslagtanks gebruikt. Hierdoor is het proces iets complexer en tijdrovender dan bij spuitgieten en drukvormen. 

Stap 1: De hars opslaan

De eerste stap van het proces omvat het opslaan van de polyol in een opslagtank en de isocyanaat in een aparte tank. Leidingen vanuit de tank voeren het polymeer in de mal en circuleren het terug naar de opslagtank in aparte lijnen.

Stap 2: Injectie

Voor injectie van het polyurethaan wordt de tweedelige hars gemengd in een mengkop en trekt een kleine plunjer zich terug om de stroom van de gemengde hars (PU) in de mal mogelijk te maken. Polyurethaan spuitgieten vereist hoge druk om ervoor te zorgen dat de hars correct wordt gemengd. 

Stap 3: uitharden

Voor PU-spuitgieten is geen speciaal gereedschapsstaal of hoogwaardig staal nodig voor de matrijsholte. Het proces gebruikt meestal aluminium mallen omdat de polymeren niet tot hoge temperaturen verhit hoeven te worden voor injectie. 

De uithardingstijd is afhankelijk van de vuldichtheid en de grootte van het onderdeel. Polyurethaanproductie is een exotherm proces (warmteproducerend) dat wordt gemengd en in de mal wordt gespoten. Het helpt ook bij het uitharden van het onderdeel door de temperatuur van de mal te verhogen. 

De wanddikte speelt een belangrijke rol bij temperatuurstijging. Dunwandige onderdelen verhogen de temperatuur met 25 °C, terwijl grotere onderdelen en grote volumes de temperatuur kunnen verhogen tot boven de 100 °C.

Vóór het uitharden wordt er ook een smeermiddel aangebracht om te voorkomen dat PU zich aan de malbodem hecht. 

Stap 4: uitwerpen

Na het uitharden koelt de mal af en wordt het geproduceerde onderdeel met behulp van uitwerppennen uit de mal gehaald. 

Stap 5: Coaten

De meeste gegoten onderdelen ondergaan een nabewerkingsproces. Een simpele verflaag is vaak voldoende om de esthetiek te verbeteren en wat glans te geven. 

Polyurethaan versus thermoplastisch polyurethaan (TPU) spuitgieten

TPU-spuitgieten

TPU-spuitgieten gebruikt TPU-korrels die in een verwarmde cilinder worden geladen. Het gebruikt traditionele schroef en cilinder om de korrels naar voren te bewegen in de buurt van de mal, waardoor de korrels in een uniforme consistentie smelten. 

U kunt ook kleuren en matrijzen toevoegen tijdens het mengen en verwarmen. TPU-spuitgieten vereist nauwkeurig bewerkte mallen van aluminium of gehard staal. 

De schimmel gereedschap is duur en alle ingewikkelde details, ontwerpen en kernen moeten in dit stadium worden opgenomen. De schroef fungeert ook als injector, bouwt druk op en injecteert het gesmolten TPU op 1500 bar en blijft in positie om druk op te bouwen en krimp te voorkomen. 

Na het stollen wordt het TPU-gedeelte uitgeworpen en worden eventuele sparren- of braamresten van het buitenste oppervlak verwijderd. 

Bij polyurethaan spuitgieten wordt gebruikgemaakt van een RIM-machine met twee tanks en een pers voor de mal. Dit verschilt van de TPU-spuitgietmethode met pellets en een verwarmde cilinder. 

Belangrijkste verschillen

• Bij polyurethaangieten wordt vloeibaar PU gebruikt dat vlak voor het spuitgieten wordt gevormd, terwijl bij TPU-spuitgieten thermoplastische korrels worden gebruikt.
• Bij polyurethaan-spuitgieten wordt een lagere druk gebruikt, ongeveer 20-150 bar, vergeleken met TPU-spuitgieten, waarvoor tot 1500 bar nodig kan zijn. 
• PU-hars is een thermohardende kunststof die niet opnieuw kan worden gesmolten en hergebruikt. TPU is daarentegen een thermoplastisch materiaal dat opnieuw kan worden verhit en gerecycled. 
• Voor polyurethaan is een compleet andere opstelling van de opslagtank voor vloeibaar polymeer nodig, maar bij TPU-kunststofspuitgieten worden een vat en schroef gebruikt. 

Belangrijkste toepassingen van urethaan spuitgieten

Toepassingen voor polyurethaan spuitgieten

PU-spuitgieten produceert thermohardende onderdelen met eenvoudigere mallen en vaak lagere gereedschapskosten. Toepassingen van urethaan-spuitgieten omvatten:

• Auto-exterieuronderdelen zoals voorbumpers en dashboards. Het urethaan dat in deze toepassingen wordt gebruikt, vereist een katalysator en speciale uitharding om het een zachte schuimimpact te geven en maakt kosteneffectieve, zachte kunststof afwerkingen in auto's mogelijk. 
• Medische toepassingen van urethaanspuitgieten zijn onder meer stijve, lichtgewicht behuizingen voor MRI-machines om geluid te verminderen. 
• Isolatie
• Veel veiligheidshelmen, fietshelmen en sporthelmen zijn voorzien van flexibele, gegoten urethaanvulling die eenvoudig in de gewenste vorm kan worden gebracht. 

Toepassingen voor TPU-spuitgieten

TPU-spuitgieten is sneller en preciezer en produceert een solide thermoplast. TPU-spuitgiettoepassingen omvatten:

• TPU heeft elasticiteit, flexibiliteit en is duurzaam. Het is ook waterdicht en deze mechanische eigenschappen maken het ideaal voor schoenzolen. 
• Veel telefoonhoesjes zijn gemaakt van TPU.
• TPU heeft een zeer specifieke rol in motorassemblages. Pakkingen worden vaak gemaakt van TPU en zorgen voor een goede vaste afdichting. 
• Wielen zijn gemaakt van spuitgegoten TPU. Specifiek transportbandrollen 

Veelvoorkomende uitdagingen bij het spuitgieten van urethaan en hoe u deze kunt overwinnen

TPU-onderdeel

Bij het spuitgieten van urethaan komen dezelfde gebreken en uitdagingen kijken als bij elk ander grondstof voor spuitgieten. 

Reactiviteit tijdens het mengen

De mengverhouding van polyol en isocyanaat vereist een zorgvuldige vrijgave in de namenger. Een inconsistente verhouding kan leiden tot slechte uitharding of polymeersuspensie in de vaste stof. De mal moet ook worden voorverwarmd om de uitharding te ondersteunen. 

Vuldichtheid

Het is relatief moeilijk om de dichtheid van het schuim te controleren nadat de hars in de mal is geïnjecteerd. Parameterverandering in de druk, het blaasmiddel en temperatuur- kan de dichtheid veranderen en daarmee de sterkte van het onderdeel. 

Vochtbeheersing tijdens spuitgieten

Vocht tijdens het stollen kan leiden tot poriën en ingesloten gassen, waardoor de integriteit van het onderdeel in gevaar komt. TPU-pellets worden voorverwarmd om vocht te verwijderen en gedroogd. 

inkrimping

Het is belangrijk om druk uit te oefenen na het injecteren van TPU, omdat het de neiging heeft om te krimpen of krom te trekken bij overgangskenmerken. Dit kan worden bereikt door 'te blijven hangen'.

viscositeit

Viscositeit van elk materiaal verandert met de temperatuur. Als de TPU geen uniforme viscositeit en temperatuur heeft, kan dit leiden tot gelaagde stroming, waarbij een deel ervan te vloeibaar is en een ander deel soepel stroomt. 

Dit kan leiden tot flitsen en onvolledige vulling. U kunt dit oplossen door een enkele temperatuur te handhaven bij de malingang in het vat en pellets van dezelfde grootte te gebruiken. Veel defecten kunnen worden voorkomen door het juiste materiaal te selecteren. U kunt meer te weten komen over de beste materiaal voor spuitgieten hier. 

Hoge kwaliteit Spuitgietservice

Bij Pro-lean Tech hebben we honderden klanten bediend met duizenden hoogwaardige spuitgegoten onderdelen. Onze spuitgietmaterialen omvatten: 

• ABS spuitgieten
• PEEK
• PET 
• HDPE
• TPU
• Nylon
• Polyethyleen

FAQ

Kun je urethaan spuitgieten?

Polyurethaan kan worden spuitgegoten om duurzame, hoogvolume componenten te produceren die lichtgewicht en stijf zijn. Polyurethaan componenten worden veel gebruikt in de automobielindustrie. 

Hoe verloopt het injectieproces van urethaan?

Bij polyurethaanspuitgieten wordt gebruikgemaakt van reactie-spuitgieten, waarbij vloeibare polyol en isocyanaat in een nauwkeurig bewerkte mal worden gespoten. 

Zijn TPU en polyurethaan hetzelfde bij spuitgieten?

TPU is een thermoplast die opnieuw gesmolten en opnieuw gebruikt kan worden bij spuitgieten. Polyurethaan (PU), en dan met name hars, is echter een thermoharder die na productie niet meer vervormd kan worden. 

Wat zijn de voordelen van spuitgieten van thermoplastisch polyurethaan (TPU)?

TPU-spuitgieten kent nauwe toleranties voor geometrieën, de cyclussnelheid is hoger, de toepassingsmogelijkheden zijn veelzijdig en het is kosteneffectief bij productie in grote volumes.

In welke industrieën wordt urethaanspuitgieten vaak toegepast?

Urethaan spuitgieten wordt voornamelijk gebruikt in de automobielindustrie en bij het maken van mallen voor schoenen. Urethaan wordt ook gebruikt als isolator, maar dit wordt meestal gespoten, niet gegoten. 

Met welke factoren moet ik rekening houden bij het selecteren van een materiaal voor spuitgieten?

Bij het kiezen van een spuitgietmateriaal moet u rekening houden met de kosten van de matrijs, de reactiviteit van het materiaal met het matrijsmateriaal, voorbewerkingen zoals voorverwarmen om vocht te verwijderen en de mechanische eigenschappen van het materiaal. 

Wat zijn de meest voorkomende defecten bij het spuitgieten van urethaan?

Enkele van de meest voorkomende defecten bij het spuitgieten van urethaan zijn onder meer verzakkingen, blaasjes, bramen, kromtrekken, krimpen en ongelijkmatige uitharding.