TPU plastiko liejimas: termoplastinio poliuretano praktinis gidas

Termoplastinis poliuretanas (TPU) yra lankstus liejamas plastikas, kurį reikia apsvarstyti, kai minkšta detalė taip pat turi atlaikyti dilimą, plyšimą, alyvą, riebalus ir pakartotinius judesius. Jis sunkiau apdorojamas nei daugelis TPE klasių, tačiau papildomas valdymas atsiperkama ratams, sandarikliams, kabelių įtempimo mažintuvams, apsauginėms detalėms ir medicinos ar dėvimų komponentams.

Nordmould gali pasiūlyti TPU detales nuo 100 vienetų, naudojant eteriu pagrįstas, esteriu pagrįstas, alifatines, liepsną sulaikančias, maisto kontakto ar medicinos orientuotas klases, kai projekto reikalavimai tai pateisina.

Mechaninės ir terminės savybės

TPU savybės keičiasi priklausomai nuo kietumo, chemijos, priedų, džiovinimo ir po apdorojimo. Žemiau esančios vertės yra orientacinės liejimo klasėms; naudokite dervos tiekėjo duomenų lapą konkrečiai klasei.

Savybė	TPU Shore 75A	TPU Shore 87A	TPU Shore 95A	TPU Shore 55D
Tempiamasis stiprumas	25–40 MPa	30–50 MPa	40–60 MPa	40–60 MPa
Pailgėjimas iki lūžio	500–800 %	400–650 %	300–550 %	200–400 %
Atsparumas plyšimui	60–100 kN/m	80–130 kN/m	100–160 kN/m	120–180 kN/m
Suspaudimo deformacija (22–24 val. / 70 °C)	20–45 %	15–35 %	15–30 %	10–25 %
Atsparumas dilimui (DIN / ISO 4649)	40–90 mm³	25–70 mm³	20–60 mm³	15–50 mm³
Šilumos deformacijos temperatūra (0,45 MPa)	55–70 °C	65–80 °C	75–90 °C	85–105 °C
Nuolatinė tarnybos temperatūra	−40 iki 80 °C	−40 iki 90 °C	−40 iki 100 °C	−40 iki 110 °C
Vandens sugerimas (24 val.)	0,5–2,0 %	0,4–1,5 %	0,3–1,2 %	0,2–0,8 %
Tankis	1,10–1,22 g/cm³	1,12–1,24 g/cm³	1,14–1,25 g/cm³	1,18–1,28 g/cm³

Eteriu pagrįstas TPU suteikia geresnį atsparumą hidrolizei, mikrobų atsparumą ir lankstumą žemoje temperatūroje. Esteriu pagrįstas TPU paprastai suteikia geresnį alyvos, riebalų, dilimo ir plyšimo veikimą, tačiau jis labiau pažeidžiamas karštoje, drėgnoje tarnyboje. Alifatinis TPU naudojamas, kur svarbu negelstantis UV stabilumas. Teisingas pasirinkimas priklauso nuo tarnybos aplinkos, o ne medžiagos pavadinimo.

Tipiniai taikymai

TPU naudojamas ten, kur įprastas minkštas prisilietimas TPE nusidėvėtų, suplyštų, išsiplėstų ar pernelyg deformuotųsi.

Pramonė ir automobiliai: Pramoniniai ratai, ritiniai, konvejerio grandikliai, impelerio pamušalai, sandarikliai, gofruoti vamzdžiai, dulkių antgaliai ir žarnų jungtys naudoja TPU, nes jis derina elastinį atstatymą su atsparumu dilimui ir alyvai. Esterio TPU paplitęs sausame nusidėvėjime ar alyvotiems aplinkose; eterio TPU saugesnis, kai yra vandens, drėgmės ar hidrolizės rizika.

Elektronika ir kabelių apsauga: Kabelių apvalkalai, įtempimo mažinimo antgaliai, lankstūs kanalų galai, tvirti dėklai ir dėvimų prietaisų korpusai naudoja TPU dėl lankstumo ilgaamžiškumo ir patvarumo. Liepsną sulaikančios klasės prieinamos elektronikai, tačiau tikslus UL reitingas ir sienelės storis turi būti patvirtinti pagal junginio duomenų lapą.

Medicina ir sveikatos priežiūra: Eteriu pagrįstos TPU klasės naudojamos vamzdžiams, kateterių komponentams, dėvimų jutiklių korpusams, ortopediniams dalims, žaizdų priežiūros komponentams ir medikams minkštiems sukibimo elementams. Medicinos tinkamumas priklauso nuo klasės biologinio įvertinimo, sterilizavimo metodo, ekstraktuojamų/ištekančių medžiagų rizikos ir pirkėjo reguliacinės bylos.

Avalynė: Padų išorės, baksteliai, batų komponentai, slidinėjimo batų detalės ir dilimo apsaugos naudoja TPU dėl atšokimo, atsparumo nusidėvėjimui, spalvingumo ir atsparumo žemai temperatūrai.

Sportas ir saugos įranga: Apsauginiai pagalviai, blauzdų apsaugos, akinių rėmeliai, šalmo detalės ir smūgius absorbuojantys laikikliai naudoja kietesnes TPU klases, kur detalė turi lankstytis, atlaikyti smūgį ir atsigauti nelūžtant.

Apdorojimas liejame

TPU reikalauja daugiau disciplinos nei PP, ABS ar daugelis stireninių TPE. Drėgmės kontrolė, buvimo laikas, šlytos ir lydalo temperatūra tiesiogiai veikia paviršiaus apdailą ir mechaninį stiprumą.

Apdorojimo parametras	Eterio TPU (Shore 80A)	Esterio TPU (Shore 95A)	Kietas TPU (Shore 60D)
Lydalo temperatūra	190–220 °C	200–230 °C	215–240 °C
Formos temperatūra	20–50 °C	30–60 °C	30–70 °C
Įpurškimo slėgis	50–100 MPa	60–110 MPa	70–120 MPa
Susitraukimas	0,5–1,8 %	0,5–1,5 %	0,4–1,2 %
Rekomenduojamas nuolydžio kampas	≥ 2° iš šono	≥ 2° iš šono	≥ 1° iš šono

Džiovinimas nėra neprivalomas: TPU greitai sugeria drėgmę. Daugelis tiekėjų reikalauja džiovinti iki žemiau 0,02 % drėgmės prieš apdorojimą. Tipinis Shore A TPU džiovinimas yra apie 90–110 °C 3–4 valandas sausame ore, o alifatinės ir specialios klasės gali reikalauti žemesnių temperatūrų. Naudokite tiekėjo džiovinimo lentelę, o ne bendrus parametrus.

Buvimo laikas: TPU gali degraduoti, kai laikomas karštame per ilgai. Tinkamo dydžio cilindras, trumpos pertraukos ir valymas sustojimo metu sumažina gelsvėjimą, burbulus, kvapą, purslus ir tempiamojo stiprumo praradimą. 4–6 minučių buvimo laiko tikslas yra naudingas pradinis taškas, tačiau saugus langas priklauso nuo klasės ir lydalo temperatūros.

Įdubos ir iškreipimas: TPU susitraukimas vidutinis, tačiau storos minkštos sekcijos vis tiek lėtai aušta. Sieneles plačiai palaikykite vienodas, naudokite šonkaulius vietoj solidžių masyvų ir venkite staigių perėjimų. Praktinis sienelės diapazonas yra 1,5–5,0 mm, storesnes sekcijas tikrinant dėl įdubų, tuštumų ir ilgo ciklo laiko.

Vartų projektavimas: kaiščio, povandeniniai, tuneliniai ir ventiliatoriaus tipo vartai visi gali veikti. Skaidrus, medicininis ar kosmetinis TPU dažnai naudingas ventiliatoriaus ar krašto vartams, kurie sumažina šlyties žymes. Šalti nuosėdai ir bėgikų balansas svarbūs, nes atšalusios medžiagos gali palikti silpnų taškų ar kosmetinių defektų.

Medžiagų klasės

Klasė	Pagrindinė savybė	Tipinis taikymas
Eteriu pagrįstas, Shore 80A	Minkštas, atsparus hidrolizei	Medicinos sandarikliai, drėgnos tarnybos lankstūs komponentai
Eteriu pagrįstas, Shore 95A	Atsparus, subalansuota lanksti klasė	Kabelių įtempimo mažintuvai, sporto prekės
Esteriu pagrįstas, Shore 85A	Atsparumas alyvoms, riebalams ir dilimui	Automobilių sandarikliai, pramoninės žarnų dalys
Esteriu pagrįstas, Shore 55D	Pusiau standus, didelis stiprumas	Ratai, laikikliai, smūgių detalės
Liepsną sulaikantis TPU	Priešgaisrinis veikimas nurodytam sienelės storiui	Kabelių valdymas, elektronikos korpusai
Medicinos orientuotas TPU	Dokumentacijos paketas sveikatos priežiūrai	Vamzdžiai, dėvimų jutikliai, prietaisų komponentai
Skaidrus TPU	Skaidrumas su lankstumu	Ekranų apsaugos, langai, indikatyvinės dalys
Alifatinis TPU	Geresnis spalvų stabilumas lauke	Šviesių spalvų lauko ir dėvimų detalės

Specialūs TPU junginiai, įskaitant elektriškai disipuojančius, stiklu pildytus, anglies pildytus, chemiškai atsparumo ir biopagrįstus, gali būti pasiūlyti, kai projektas jų reikalauja. Prieinamumas ir sertifikavimo apimtis turi būti patvirtinti prieš užrakinant brėžinį.

Privalumai ir apribojimai

Privalumai:

• Didelis atsparumas dilimui tarp liejamų lankstių plastikų
• Didesnis tempiamasis ir atsparumas plyšimui nei daugelio minkšto prisilietimo TPE klasių
• Geras atsparumas alyvoms, riebalams ir degalams tinkamose esterio pagrįstose klasėse
• Naudingas lankstumo žemoje temperatūroje – dažnai iki apie −40 °C
• Platus kietumo diapazonas – nuo minkštų Shore A klasių iki pusiau standžių Shore D klasių
• Prieinamos skaidrios, liepsną sulaikančios, maisto kontakto, medicinos orientuotos ir alifatinės galimybės
• Termoplastinis apdorojimas leidžia naudoti atliekas, kai kokybės reikalavimai tai leidžia

Apribojimai:

• Higroskopiška; prastas džiovinimas sukelia purslus, burbulus ir mechaninį praradimą
• Brangesnis už kilogramą nei PP, ABS ar prekybinis TPE
• Esterio pagrįstos klasės gali hidrolizuoti karštose, drėgnose aplinkose
• Apdorojimo langas siauresnis nei daugelio TPE klasių
• Nuolatinė tarnyba virš 110–120 °C ribojama daugeliui klasių
• Cheminė adhezija apliejant nėra automatinė; mechaniniai intarpai dažnai reikalingi

Pasirinkimas prieš alternatyvas

Rinkitės TPU prieš TPE, kai dilimas, atsparumas plyšimui, atsparumas alyvoms ar tempiamasis stiprumas yra pagrindiniai reikalavimai. TPU paprastai yra geresnis pasirinkimas ratams, grandiklio lūpoms, kabelių antgaliams, apsauginiams dangteliams ir sandarikliams, veikiamiems riebalų ar pakartotinio lankstymosi.

Rinkitės TPU prieš silikoną, kai detalė gali veikti TPU temperatūrų diapazone ir reikia termoplastinio apdorojimo, spalvos, atsparumo dilimui ar integracijos į kieto plastiko surinkimą. Silikonas vis dar stipresnis esant ilgalaikiam karščiui virš TPU diapazono, labai minkštų sandariklių ir daugelio implantų ar aukštos temperatūros medicinos taikymų.

Rinkitės eterio TPU prieš esterio TPU, kai detalė veikiama vandens, drėgmės, garo valymo ar ilgos drėgnos tarnybos. Rinkitės esterio TPU sausam dilimui, alyvai, riebalams ir daugeliui pramoninių ar automobilinių taikymų.

Rinkitės kietesnį TPU (Shore 50D–80D) prieš lankstų POM ar pusiau standų PP, kai detalė turi būti pakankamai standžiai, kad tvirtintų surinkime, tačiau vis tiek absorbuoti smūgį ir elastiškai grįžti po išlinkimo.

Perdirbamumas ir tvarumas

TPU yra termoplastas ir gali būti perdirbamas, kai nebuvo degraduotas ar užterštas. Kai kurie tiekėjo nurodymai leidžia atliekų kiekius iki apie 30 %, tačiau kosmetinėms, medicinos, maisto kontakto ir kritinėms mechaninėms detalėms dažnai reikalingi mažesni limitai ar tik pirminė medžiaga. Konservatyvus pradinis taškas nekritinėms detalėms yra 10–15 % švarių, džiovintų atliekų tos pačios klasės.

Po vartotojinio TPU perdirbimas techniškai galimas, tačiau mažiau brandus nei PP ar HDPE perdirbimas, nes TPU detalės dažnai mažos, spalvotos, sukibusios su kitomis medžiagomis ar sunkiai identifikuojamos. Cheminiai perdirbimo keliai poliuretanui yra kuriami ir naudojami kai kuriuose pramoniniuose srautuose, tačiau jų neturėtų būti laikoma prieinama konkrečiai liejamų detalių atliekų srautui. Biopagrįstos TPU klasės su atsinaujinančiu poliolio turiniu yra komeriškai prieinamos projektams, galintiems priimti jų sertifikavimą ir veikimo ribas.

Siųskite Nordmould savo STEP failą, tikslinį kietumą, nusidėvėjimo sąlygas, skysčio ekspoziciją ir bet kokius maisto kontakto ar medicinos reikalavimus. Nemokama DFM peržiūra gali apimti kietumą, eterio ar esterio chemiją, džiovinimo riziką, nuolydį, vartų strategiją ir pasiūlymo kelią. Gauti pasiūlymą.