TPU注塑成型：材料、性能、工艺和设计

TPU注塑

注塑 该技术不仅限于传统热塑性塑料，也适用于弹性体及其他材料。TPU是用于注塑成型各种零件和产品的高性能弹性体之一。 

TPU（热塑性聚氨酯）具有柔韧性好、抗疲劳、耐用等优点，并具有很高的拉伸强度。如果您正在使用TPU材料进行注塑成型，或者正在考虑哪些TPE（热塑性弹性体）是可行的选择，本文将详细概述TPU注塑成型工艺。

什么是热塑性聚氨酯（TPU）材料？

TPU材料 

TPU是一种热塑性弹性体，兼具橡胶和塑料的特性，例如柔韧性和韧性兼备、耐磨性好、机械强度高。它与标准热塑性成型系统兼容，可成型为各种复杂零件和产品。 

TPU材料的分子形成涉及逐步聚合过程。这意味着TPU聚合物是通过二异氰酸酯、多元醇和扩链剂以及特定添加剂的逐步化学反应形成的。  

此外，还使用（具有所需颜色的）TPU原料颗粒进行注塑成型。 

热塑性聚氨酯材料有哪些特性？ 

TPU的性能因软硬程度和刚硬程度而异。然而，它被认为是一种高性能弹性体，兼具橡胶和塑料的特性。

通用级 TPU 具有高拉伸强度和撕裂强度、优异的断裂伸长率、耐磨性、耐化学性和高达 120 °C 的热稳定性。

接下来，下表列出了热塑性聚氨酯材料的特性。

TPU注塑成型工艺 

TPU模压

TPU注塑成型与标准热塑性塑料注塑成型类似，都是将颗粒送入料斗。送料筒熔化颗粒并将其输送到喷嘴。然后，熔融的TPU在高压下注入硬化钢或铝模具中。 

流动性好的材料在凝固过程中能够捕捉型腔的轮廓，从而在开模和脱模时呈现出所需的形状。

让我们来看一下TPU部件成型所涉及的步骤列表。

• 根据所需的硬度等级选择合适的TPU材料等级。
• 设置注塑机参数，如压力、注射量和温度控制。 
• 将用于注塑成型的TPU颗粒送入料斗。
• 在控制料筒温度的情况下，将熔融的TPU注入模腔。
• 让填充好的模具冷却预定的时间，确保零件均匀凝固。
• 将固化的 TPU 部件从模具中取出，并进行后处理操作。
• 进行必要的检查和测量，以确保质量控制。

TPU的主要优势有哪些？

如前所述，TPU是一种弹性材料，具有相当高的韧性。除此之外，TPU材料在制造方面还具有其他诸多优势，包括耐化学腐蚀、耐紫外线、良好的绝缘性和广泛的工业用途。

接下来，以下列表简要列出了TPU的主要优势：

• 耐磨性： 硬质TPU材料具有很高的耐磨性。
• 弹性本质： TPU 是一种弹性材料，断裂伸长率极高，可达 700%。
• 韧性和耐用性： TPU材质坚韧耐用，使用寿命可达10年。
• 美学的感染力： 提供多种 TPU 颜色选择，部件可长时间保持其外观和美感。
• 抗紫外线性能： 当……时，原有属性不会受到影响。 TPU注塑成型件 暴露在阳光或恶劣环境中。
• 低温兼容性： TPU部件可在低至-50°C的负温度下工作。
• 最小吸水率： TPU具有疏水性，吸水率约为0.2%。
• 生物相容性： TPU，如 Exin RxT80A 和 Quadrathane ALC，具有生物相容性，可安全用于医疗用途。
• 耐化学性： TPU 可耐受弱酸、弱碱、油、油脂、碳氢化合物和一些醇类。 

TPU 对比 聚氨酯注塑成型

TPU 与聚氨酯注塑成型

聚氨酯是一种热固性弹性体，而聚苯乙烯是一种热塑性弹性体。由于材料不同，两种注塑成型工艺所需的模具、注射压力和精度也各不相同。

聚氨酯注射成型通常被称为热固性聚氨酯的聚氨酯浇注或成型。聚氨酯浇注通常采用硅胶模具，而TPU成型则采用金属注射模具。

TPU注塑成型因其精度高、尺寸稳定性好和耐久性强而备受青睐。而聚氨酯成型则非常适合成本效益高的原型制作和小批量生产。

TPU注塑件的应用 

TPU注塑产品

模压成型的TPU部件和产品广泛应用于各个领域，尤其是在需要柔韧性和耐磨性的场合。它们适用于汽车、消费电子、医疗、工业系统和鞋类等多个行业。 

TPU也是一种合适的选择。 二次成型工艺并将其与 ABS 和聚碳酸酯等硬质塑料结合。 让我们来看下表，了解注塑成型 TPU 零件在各行业的应用实例。

TPU注塑成型设计指南 

TPU注塑模具设计

TPU注塑成型零件/产品的精度、可制造性、单件生产成本和整体质量都深受设计的影响。因此，在设计TPU零件和注塑模具时，必须考虑以下几个关键因素。

接下来，我们来讨论TPU注塑件和模具的关键设计准则。 

TPU部件设计指南 

• 收缩余量： 考虑TPU材料在模具中固化后发生的收缩（0.2-2%）。 
• 零件壁厚： 模具零件厚度不一致会导致缩痕等缺陷。因此，应保持厚度均匀（不超过3毫米）。 
• 圆角： 半径（内半径和外半径）必须≥0.5×壁厚，并且必须使用圆角以防止应力集中。
• 肋骨特征： 在高度小于 3 倍壁厚 (t) 的零件表面添加加强筋，以增加强度。 
• 拔模角度： 考虑零件无缺陷顶出时的拔模角度，通常为 1 至 3°。

注塑模具设计指南 

• 通风槽： 注塑模具中应考虑适当的排气设计，排气槽直径为0.02至0.05毫米。这对于防止空气滞留至关重要。
• 登机口位置： 将模具浇口设置在零件厚度最大的地方。这有助于保压和应力释放。
• 模具表面纹理： 模腔壁决定了TPU注塑件的表面光洁度。但是，应避免过度抛光，否则会使零件难以脱模。

TPU注塑成型成功秘诀

注塑成型温度控制、使用严格的注射压力和速度、均匀冷却以及保持适当的保压对于成功的 TUP 注塑成型至关重要。 

以下是一些有用的TUP注塑成型技巧。 

• 精确控制工艺温度： 根据TPU等级，控制熔融温度（约180–230 °C）和模具温度（约30-60 °C）。
• 注射压力： 使用 60 至 100 MPa 的压力范围，并保持中等速度。
• 确保均匀冷却： 选择较长的冷却时间和合适的冷却系统，以实现TPU成型件的均匀冷却。 
• 保持压力： 保持背压在注射压力的 50-80% 左右。

TPU注塑成型中的挑战与解决方案

虽然 TPU 很容易被模制成所需的形状，但在工艺执行、尺寸误差和表面光洁度、收缩、模具打开和飞边形成等方面存在一些挑战。

让我们来看下表，其中概述了 TPU 成型面临的挑战、原因和解决方案。

总结 

利用合适的注塑模具和工艺参数，TPU材料可以注塑成型为各种复杂形状。TPU兼具高弹性、耐磨性、抗冲击性和耐久性，因此适用于多种应用领域。 

从早期设计阶段到生产和后期处理，要获得高质量的结果，必须考虑多个因素。 

此外，您还可以与ProleanTech合作，定制符合您规格的TPU注塑成型零件。 注塑服务 以具有竞争力的价格提供高质量的塑料和弹性体零件。  

常见问题

TPU的缺点是什么？

TPU材料的主要缺点包括成型周期较慢、加工困难以及对水分敏感。  

TPU是塑料还是橡胶？

TPU 是一种弹性体，是塑料和橡胶的混合物，它具有橡胶的特性，并且可以像热塑性塑料一样进行加工。