TPU材料注塑工藝有哪一些？

熱塑性聚氨酯彈性體又稱熱塑性聚氨酯橡膠，簡稱TPU，是一種(AB)n型嵌段線性聚合物，A為高分子量（1000~6000）的聚酯或聚醚，B為含2~12直鏈碳原子的二醇，AB鏈段間化學結構是二異氰酸酯。熱塑性聚氨酯橡膠靠分子間氫鍵交聯或大分子鏈間輕度交聯，隨著溫度的升高或降低，這兩種交聯結構具有可逆性。在熔融狀態或溶液狀態分子間力減弱，而冷卻或溶劑揮發之後又有強的分子間力連接在一起，恢複原有固體的性能。典型的TPU如氨綸等。
熱塑性聚氨酯（TPU）最適宜的加工手段莫過於注塑成型。TPU注塑成型時，幹燥預熱後的TPU粒料從注塑機料鬥輸送進加熱的料筒，呈熔融狀態時，經螺杆（或柱塞）的推進作用及料筒前端的噴嘴注射進入溫度相對較低的閉合模具中，充滿模腔，並在受壓下冷卻固化，脫模後獲得與模型型腔相同TPU產品。
1、螺杆
TPU注塑使用通用三段螺杆能很好地塑化均勻的熔融物。如果需要高的塑化能力（生產量），可以使用較長的螺杆。
短壓縮段螺杆由於高剪切力而不適用TPU。TPU塑化需要高的能量，要求螺杆有高的扭矩驅動。扭矩不足會導致螺杆轉速的波動和塑化的不均勻。在限度之內，較高的料筒溫度會產生良好結果，盡管會有材料過熱的危險。
射嘴和法蘭的通路應設計成沒有死角，使材料沒有殘留。料筒和射嘴的加熱係統的精確溫度控製很重要。確保材料在料筒中均勻受熱。熔融的 TPU 是既無腐蝕性也無磨損型，基於這些理由，螺杆不需任何特殊合金鋼或加強鍍層。
2、TPU材料的注塑工藝
2.1料筒溫度
TPU 應在 190 到 220°C 之間的熔融溫度下加工。對於一些硬的級別熔融溫度可能會提高到 240°C 。圖 2.1所示為不同邵氏硬度下對料筒和射嘴加熱設定的指導值。
2.2模具溫度
模具溫度的主要影響產品表麵質量和脫模行為，也影響最終結構的收縮和內應力（受冷時）。正常模具溫度應用20-40℃。但用一些改良的TPU級別和使用玻纖填充加強TPU，模具溫度應提高到60℃以確保最佳的表麵質量。對於厚壁產品冷卻，降低大約5℃能減少循環周期時間。
2.3塑化
對於塑化速度應選擇圓周速率不超過0.3m/s。下圖所示為不同螺杆直徑下最大速度。
實際經驗是利用料筒30%-75%的能力是最佳的。如果料筒能力對應注射量非常低，則熔融物在塑化單元停留太長的時間，會導致熔融料熱分解。
2.4注射壓力，保壓壓力，背壓，注射速度
注射速度主要基於壁厚。通常對於厚壁產品的模具需要慢的填充，而薄壁產品需要快的填充。注射速度除了壁厚和模穴類型，模具排氣也十分重要，其有助於防止困氣導致的所謂“燒痕”。
注射壓力/保壓壓力過大會影響產品脫模。過低地保持壓力產生凹痕。用比注射壓力低的保持壓力，一般保持壓力可以是注射壓力的50%是適當的。
2.5循環時間
決定循環時間的是產品的形狀、壁厚、模具的冷卻和材料本身。下圖所示為壁厚對注射循環周期的影響，把 TPU量化為三個級別：硬的、中等的、軟的。
3、注塑工藝調整要點
3.1加工溫度的控製對產品的最終尺寸、外形及變形具有至關重要的影響。加工溫度要隨TPU的牌號、模具設計的具體情況而定。總的趨勢是要想獲得小的縮水，需要提高加工溫度。
3.2慢速與較長時間的保壓會導致分子定向，可能獲得較小的產品尺寸，但產品變形較大並且橫向與縱向收縮差異大。大的保壓壓力還會導致產品在模內過壓縮，當產品脫模後尺寸比模腔的尺寸還要大的現象。
3.3注塑速度、保壓轉換的位置要設置準確。
3.4注塑機機型的選擇要合適。小尺寸的注塑產品要盡可能地選擇機型小的注塑機，以便增大注塑行程、便於進行位置控製，合理地進行注塑速度、壓力的轉換設置。
3.5當TPU含水率超過0.2%時，不但影響產品外觀而且機械性能明顯變壞，注塑出的產品彈性差、強度低。因此在注塑前應在80℃/110℃的溫度下幹燥2/3小時。
3.6注塑機料筒的要清理幹淨，極少的其它原料的混入都會導致產品的機械強度的降低。用ABS、PMMA、PE清洗過的料筒最好在注塑前用TPU水口料再清洗一次，用TPU水口料清除料筒中的殘餘物料。料鬥清理時要特別注意料鬥與注塑機機座連接部分殘留的其它原料，這是絕大多數技術工作者生產中容易忽略的地方。
3.7脫模
脫模可以使用脫模劑。矽烷基脫模劑效果良好。無矽烷脫模劑也可以，但必須頻繁使用。
3.8廢料（粉碎料）使用
廢品、澆口，不合格品等製成的粉碎料，如果清潔和幹燥可以製成顆粒再生利用。對於注塑，在純料中小於30%的粉碎料不會影響產品的性能。如果自己粉碎材料，成型產品必須按要求進行測試看是否滿足性能要求。

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