TPU注塑成型：材料、性能、製程與設計

TPU注塑成型

注塑 此技術不僅限於傳統熱塑性塑料，也適用於彈性體及其他材料。 TPU是用於注塑成型各種零件和產品的高性能彈性體之一。 

TPU（熱塑性聚氨酯）具有柔韌性好、抗疲勞、耐用等優點，並具有很高的拉伸強度。如果您正在使用TPU材料進行射出成型，或者正在考慮哪些TPE（熱塑性彈性體）是可行的選擇，本文將詳細概述TPU注塑成型製程。

什麼是熱塑性聚氨酯（TPU）材料？

TPU材料 

TPU是一種熱塑性彈性體，兼具橡膠和塑膠的特性，例如柔韌性和韌性兼備、耐磨性好、機械強度高。它與標準熱塑性成型系統相容，可成型為各種複雜零件和產品。 

TPU材料的分子形成涉及逐步聚合過程。這意味著TPU聚合物是透過二異氰酸酯、多元醇和擴鏈劑以及特定添加劑的逐步化學反應形成的。  

此外，也使用（具有所需顏色的）TPU原料顆粒進行射出成型。 

熱塑性聚氨酯材料有哪些特性？ 

TPU的效能因軟硬程度和剛硬程度而異。然而，它被認為是一種高性能彈性體，兼具橡膠和塑膠的特性。

通用級 TPU 具有高拉伸強度和撕裂強度、優異的斷裂伸長率、耐磨性、耐化學性和高達 120 °C 的熱穩定性。

接下來，下表列出了熱塑性聚氨酯材料的特性。

TPU注塑成型工藝 

TPU模壓

TPU注塑成型與標準熱塑性塑膠射出成型類似，都是將顆粒送入料斗。送料筒熔化顆粒並將其輸送到噴嘴。然後，熔融的TPU在高壓下注入硬化鋼或鋁模具中。 

流動性好的材料在凝固過程中能夠捕捉型腔的輪廓，從而在開模和脫模時呈現出所需的形狀。

讓我們來看看TPU零件成型所涉及的步驟清單。

• 根據所需的硬度等級選擇合適的TPU材料等級。
• 設定注塑機參數，如壓力、注射量和溫度控制。 
• 將用於射出成型的TPU顆粒送入料斗。
• 在控制料筒溫度的情況下，將熔融的TPU注入模腔。
• 讓填充好的模具冷卻預定的時間，確保零件均勻凝固。
• 將固化的 TPU 零件從模具中取出，並進行後處理操作。
• 進行必要的檢查和測量，以確保品質控制。

TPU的主要優勢有哪些？

如前所述，TPU是一種彈性材料，具有相當高的韌性。除此之外，TPU材料在製造方面還具有其他諸多優勢，包括耐化學腐蝕、耐紫外線、良好的絕緣性和廣泛的工業用途。

接下來，以下列表簡要列出了TPU的主要優勢：

• 耐磨性： 硬質TPU材料具有很高的耐磨性。
• 彈性本質： TPU 是一種彈性材料，斷裂伸長率極高，可達 700%。
• 韌性和耐用性： TPU材質堅韌耐用，使用壽命可達10年。
• 美學的感染力： 提供多種 TPU 顏色選擇，零件可長時間保持其外觀和美感。
• 抗紫外線性能： 當……時，原有屬性不會受到影響。 TPU注塑成型件 暴露在陽光或惡劣環境。
• 低溫相容性： TPU部件可在低至-50°C的負溫度下工作。
• 最小吸水率： TPU具有疏水性，吸水率約0.2%。
• 生物相容性： TPU，如 Exin RxT80A 和 Quadrathane ALC，具有生物相容性，可安全用於醫療用途。
• 耐化學性： TPU 可耐受弱酸、弱鹼、油、油脂、碳氫化合物和一些醇類。 

TPU 對比 聚氨酯注塑成型

TPU 與聚氨酯注塑成型

聚氨酯是一種熱固性彈性體，而聚苯乙烯是一種熱塑性彈性體。由於材料不同，兩種注塑成型過程所需的模具、注射壓力和精度也各不相同。

聚氨酯注射成型通常被稱為熱固性聚氨酯的聚氨酯澆注或成型。聚氨酯澆注通常採用矽膠模具，而TPU成型則採用金屬注射模具。

TPU注塑成型因其精度高、尺寸穩定性好、耐久性強而備受青睞。而聚氨酯成型則非常適合成本效益高的原型製作和小批量生產。

TPU注塑件的應用 

TPU注塑產品

模壓成型的TPU零件和產品廣泛應用於各個領域，尤其是在需要柔韌性和耐磨性的場合。它們適用於汽車、消費性電子、醫療、工業系統和鞋類等多個行業。 

TPU也是合適的選擇。 二次成型工藝並將其與 ABS 和聚碳酸酯等硬質塑膠結合。 讓我們來看看下表，了解射出成型 TPU 零件在各行業的應用實例。

TPU注塑成型設計指南 

TPU注塑模具設計

TPU注塑成型零件/產品的精度、可製造性、單件生產成本和整體品質都深受設計的影響。因此，在設計TPU零件和射出成型模具時，必須考慮以下幾個關鍵因素。

接下來，我們來討論TPU注塑件和模具的關鍵設計準則。 

TPU部件設計指南 

• 縮水準備金： 考慮TPU材料在模具中固化後發生的收縮（0.2-2%）。 
• 零件壁厚： 模具零件厚度不一致會導致縮痕等缺陷。因此，應保持厚度均勻（不超過3毫米）。 
• 圓角： 半徑（內半徑和外半徑）必須≥0.5×壁厚，且必須使用圓角以防止應力集中。
• 肋骨特徵： 在高度小於 3 倍壁厚 (t) 的零件表面添加加強筋，以增加強度。 
• 拔模角度： 考慮零件無瑕疵頂出時的拔模角度，通常為 1 至 3°。

射出模具設計指南 

• 通風槽： 注塑模具中應考慮適當的排氣設計，排氣槽直徑為0.02至0.05毫米。這對於防止空氣滯留至關重要。
• 登機口位置： 將模具澆口設置在零件厚度最大的地方。這有助於保壓和應力釋放。
• 模具表面紋理： 模腔壁決定了TPU注塑件的表面光潔度。但是，應避免過度拋光，否則會使零件難以脫模。

TPU注塑成型成功秘訣

射出成型成功的關鍵在於控製成型溫度、使用嚴格的注射壓力和速度、均勻冷卻以及保持適當的保壓。 

以下是一些有用的TUP注塑成型技巧。 

• 精確控制製程溫度： 依TPU等級，控制熔融溫度（約180–230 °C）及模具溫度（約30-60 °C）。
• 注射壓力： 使用 60 至 100 MPa 的壓力範圍，並保持中等速度。
• 確保均勻冷卻： 選擇較長的冷卻時間和適當的冷卻系統，以實現TPU成型件的均勻冷卻。 
• 保持壓力： 保持背壓在註射壓力的 50-80% 左右。

TPU注塑成型中的挑戰與解決方案

雖然 TPU 很容易被模製成所需的形狀，但在製程執行、尺寸誤差和表面光潔度、收縮、模具打開和飛邊形成等方面存在一些挑戰。

讓我們來看看下表，其中概述了 TPU 成型面臨的挑戰、原因和解決方案。

加起來 

利用適當的射出成型模具和製程參數，TPU材料可以注塑成型為各種複雜形狀。 TPU兼具高彈性、耐磨性、抗衝擊性和耐久性，因此適用於多種應用領域。 

從早期設計階段到生產和後期處理，要獲得高品質的結果，必須考慮多個因素。 

此外，您還可以與ProleanTech合作，客製化符合您規格的TPU注塑成型零件。 注塑服務 以具有競爭力的價格提供高品質的塑膠和彈性體零件。  

常見問題

TPU的缺點是什麼？

TPU材料的主要缺點包括成型週期較慢、加工困難以及對水分敏感。  

TPU是塑膠還是橡膠？

TPU 是一種彈性體，是塑膠和橡膠的混合物，它具有橡膠的特性，並且可以像熱塑性塑膠一樣進行加工。