TPU plastmasas liešana: termoplastiskā poliuretāna rokasgrāmata
Termoplastiskais poliuretāns (TPU) ir elastīgā plastmasa, ko jāapsver, kad mīkstai detaļai arī jāiztur nodilums, plīšana, eļļas, smērvielas un atkārtota kustība. To ir grūtāk apstrādāt nekā daudzas TPE markas, taču papildu kontrole atmaksājas riteņos, blīvēs, kabeļu pret stiepšanos aizsargos, aizsargdetaļās un medicīnas vai nēsājamo ierīču komponentos.
Nordmould var piedāvāt TPU detaļas no 100 gabaliem, izmantojot ētera bāzes, estera bāzes, alifātiskas, ugunsdrošas, pārtikas kontakta vai medicīnai orientētas markas, kad projekta prasības to attaisno.
Kādas ir TPU mehāniskās un termiskās īpašības?
TPU īpašības mainās atkarībā no cietības, ķīmijas, piedevām, žāvēšanas un pēcapstrādes. Tālāk norādītās vērtības ir reprezentatīvas iesmidzināšanas formēšanas markām; izmantojiet sveķu piegādātāja datu lapu konkrētajai markai.
| Īpašība | TPU Shore 75A | TPU Shore 87A | TPU Shore 95A | TPU Shore 55D |
|---|---|---|---|---|
| Stiepes izturība | 25–40 MPa | 30–50 MPa | 40–60 MPa | 40–60 MPa |
| Pagarinājums plīšanā | 500–800% | 400–650% | 300–550% | 200–400% |
| Plīšanas izturība | 60–100 kN/m | 80–130 kN/m | 100–160 kN/m | 120–180 kN/m |
| Saspiešanas deformācija (22–24 h / 70°C) | 20–45% | 15–35% | 15–30% | 10–25% |
| Nodilumizturība (DIN / ISO 4649) | 40–90 mm³ | 25–70 mm³ | 20–60 mm³ | 15–50 mm³ |
| Siltumdeformācijas temp. (0,45 MPa) | 55–70°C | 65–80°C | 75–90°C | 85–105°C |
| Nepārtraukta darbības temp. | -40 līdz 80°C | -40 līdz 90°C | -40 līdz 100°C | -40 līdz 110°C |
| Ūdens absorbcija (24 h) | 0,5–2,0% | 0,4–1,5% | 0,3–1,2% | 0,2–0,8% |
| Blīvums | 1,10–1,22 g/cm³ | 1,12–1,24 g/cm³ | 1,14–1,25 g/cm³ | 1,18–1,28 g/cm³ |
Ētera bāzes TPU nodrošina labāku hidrolīzes izturību, mikrobioloģisko izturību un elastīgumu zemā temperatūrā. Estera bāzes TPU parasti nodrošina labāku eļļas, smērvielu, nodiluma un plīšanas izturību, taču ir neaizsargātāks karstā, mitrā apkalpošanā. Alifātisko TPU izmanto, kur nepieciešama nedzieltējoša UV stabilitāte. Pareizā izvēle seko darbības videi, nevis materiāla nosaukumam.
Kādi ir tipiskie TPU plastmasas liešanas lietojumi?
TPU izmanto tur, kur parastā mīksta pieskāriena TPE nolietosies, saplīsīs, uzbriest vai iegūs pārāk lielu pastāvīgo deformāciju.
Rūpniecība un automobiļi: Rūpnieciskie riteņi, rullīši, transportētāju skraperi, sūkņu oderējumi, blīves, sifloni, putekļu uzpēdes un šļūteņu savienotāji izmanto TPU, jo tas apvieno elastīgo atgūšanu ar nodilumu un eļļas izturību. Estera TPU ir izplatīts sausas nodiluma vai eļļotu vidu apstākļos; ētera TPU ir drošāks, kur ir ūdens, mitrums vai hidrolīzes risks.
Elektronika un kabeļu aizsardzība: Kabeļu apvalki, pret stiepšanos aizsarguzpēdes, elastīgo vadu gali, izturīgi korpusi un nēsājamo ierīču korpusi izmanto TPU locīšanas kalpošanas laika un izturības dēļ. Ugunsdrošas markas ir pieejamas elektronikai, taču precīzais UL novērtējums un sienas biezums jāapstiprina savienojuma datu lapā.
Medicīna un veselības aprūpe: Ētera bāzes TPU markas izmanto caurulēm, katetru komponentiem, nēsājamo sensoru korpusiem, ortopēdiskām detaļām, brūču aprūpes komponentiem un mīkstiem medicīnas satvērieniem. Medicīnas piemērotība atkarīga no markas bioloģiskā novērtējuma, sterilizācijas metodes, ekstrahējamo/izskalojamo vielu riska un pircēja regulatīvās dokumentācijas.
Apavi: Ārpusas zoles, lenšu apkalumi, zābaku komponenti, slēpju zābaku daļas un nodilumaizsargi izmanto TPU atsitiena dēļ, nodilumizturībai, krāsojamībai un izturībai zemā temperatūrā.
Sporta un drošības aprīkojums: Aizsargspilveni, kāju sargi, brilles ietvari, ķiveres detaļas un tramiecienus absorbējoši kronšteini izmanto cietākas TPU markas, kur detaļai jāliecas, jāiztur trieciens un jāatgūst forma bez plaisāšanas.
Kā TPU tiek apstrādāts plastmasas liešanā?
TPU prasa lielāku disciplīnu nekā PP, ABS vai daudzi stirēna TPE. Mitruma kontrole, uzturēšanās laiks, bīdes spēks un kausēšanas temperatūra tieši ietekmē virsmas apstrādi un mehānisko izturību.
| Apstrādes parametrs | Ētera TPU (Shore 80A) | Estera TPU (Shore 95A) | Cietais TPU (Shore 60D) |
|---|---|---|---|
| Kausēšanas temperatūra | 190–220°C | 200–230°C | 215–240°C |
| Formas temperatūra | 20–50°C | 30–60°C | 30–70°C |
| Iesmidzināšanas spiediens | 50–100 MPa | 60–110 MPa | 70–120 MPa |
| Sarukšana | 0,5–1,8% | 0,5–1,5% | 0,4–1,2% |
| Ieteicamais novilkšanas leņķis | ≥ 2° katrā pusē | ≥ 2° katrā pusē | ≥ 1° katrā pusē |
Žāvēšana ir obligāta: TPU ātri absorbē mitrumu. Daudzi piegādātāji prasa žāvēšanu līdz mitruma saturam zemāk par 0,02% pirms apstrādes. Tipiskā žāvēšana Shore A TPU ir aptuveni 90–110°C 3–4 stundas sausā gaisā, savukārt alifātiskās un speciālās markas var prasīt zemākas temperatūras. Izmantojiet piegādātāja žāvēšanas tabulu, nevis universālu iestatījumu.
Uzturēšanās laiks: TPU var degradēties, pārāk ilgi turoties karstumā. Pareizi izmērots cilindrs, īsi pārtraukumi un tīrīšana pauzes laikā samazina dzeltēšanu, burbuļus, smakas, šļakatas un stiepes izturības zudumu. Mērķis 4–6 minūtes uzturēšanās laikam ir noderīgs sākumpunkts, taču drošais logs atkarīgs no markas un kausēšanas temperatūras.
Iegrimšana un izliekšanās: TPU sarukšana ir mērena, taču biezas mīkstās sekcijas joprojām atdziest lēni. Saglabājiet sienas aptuveni vienmērīgas, izmantojiet ribas masīvu bloku vietā un izvairieties no pēkšņiem pārejiem. Praktisks sienas diapazons ir 1,5–5,0 mm, ar biezākām sekcijām, pārbaudītas iegrimumam, tukšumiem un gariem cikla laikiem.
Vārtveida dizains: tapas, zemūdens, tuneļa un ventilatora vārtveidi visi var darboties. Caurspīdīgs, medicīnas vai kosmētisks TPU bieži gūst labumu no ventilatora vai malas vārtveida, kas samazina bīdes zīmes. Aukstie gabali un tekotāja līdzsvars ir svarīgi, jo atdzisušs materiāls var atstāt vājas vietas vai kosmētiskus defektus.
Kādas TPU markas un varianti ir pieejami?
| Marka | Galvenā iezīme | Tipiskais lietojums |
|---|---|---|
| Ētera bāze, Shore 80A | Mīksts, izturīgs pret hidrolīzi | Medicīnas blīves, mitri apkalpes elastīgās detaļas |
| Ētera bāze, Shore 95A | Izturīgs, sabalansēts elastīgā marka | Kabeļu pret stiepšanos aizsargi, sporta preces |
| Estera bāze, Shore 85A | Eļļas, smērvielu un nodilumizturība | Automobiļu blīves, rūpnieciskās šļūteņu detaļas |
| Estera bāze, Shore 55D | Daļēji stingrs, augsta izturība | Riteņi, kronšteini, tramieciendetaļas |
| Ugunsdrošs TPU | Uguns sniegums noteiktam sienas biezumam | Kabeļu vadīšana, elektronikas korpusi |
| Medicīnai orientēts TPU | Dokumentācijas pakotne veselības aprūpei | Caurules, nēsājamie sensori, ierīces komponenti |
| Caurspīdīgs TPU | Caurspīdīgums ar elastīgumu | Ekrāna aizsargi, logi, indikatoru detaļas |
| Alifātiskais TPU | Labāka krāsu stabilitāte ārā | Gaišas krāsas āra un nēsājamās detaļas |
Speciālie TPU savienojumi, tostarp elektriskais izkliedēšanas, stikla pildītā, oglekļa pildītā, ķīmiskās izturības un bio-bāzes markas, var tikt piedāvāti, kur dizains tās prasa. Pieejamība un sertifikācijas apjoms jāapstiprina pirms rasējuma fiksēšanas.
Kādas ir TPU priekšrocības un ierobežojumi?
Priekšrocības:
- Augsta nodilumizturība starp iesmidzināšanas formēšanas elastīgajām plastmasām
- Augstāka stiepes un plīšanas izturība nekā vairumam mīksta pieskāriena TPE marku
- Laba eļļas, smērvielu un degvielas izturība piemērotās estera bāzes markās
- Noderīgs elastīgums zemā temperatūrā, bieži līdz aptuveni -40°C
- Plašs cietības diapazons, no mīkstām Shore A markām līdz daļēji stingrām Shore D markām
- Pieejamas caurspīdīgas, ugunsdrošas, pārtikas kontakta, medicīnai orientētas un alifātiskas iespējas
- Termoplastiskā apstrāde ļauj izmantot smalcinājumu, kad kvalitātes prasības to atļauj
Ierobežojumi:
- Higroskopisks; nepilnīga žāvēšana izraisa šļakatas, burbuļus un mehānisku zudumu
- Dārgāks kilogramā nekā PP, ABS vai parasti TPE
- Estera bāzes markas var hidrolizēties karstā, mitrā apkalpošanā
- Apstrādes logs ir šaurāks nekā daudzām TPE markām
- Nepārtraukta apkalpošana virs 110–120°C ir ierobežota lielākajai daļai marku
- Ķīmiskā adhēzija pārliešanā nav automātiska; bieži nepieciešami mehāniski aizsargājoši savienojumi
Kad jāizvēlas TPU pret alternatīvajiem materiāliem?
Izvēlieties TPU pār TPE, kad nodilums, plīšanas izturība, eļļas izturība vai stiepes izturība ir galvenā prasība. TPU parasti ir labāka izvēle riteņiem, skraperu lūpām, kabeļu uzpēdēm, aizsargvākiem un blīvēm, kas pakļautas smērvielai vai atkārtotai elastīgošanai.
Izvēlieties TPU pār silikonu, kad detaļa var darboties TPU temperatūras robežās un prasa termoplastisko apstrādi, krāsu, nodilumizturību vai integrāciju cietā plastmasas montāžā. Silikons joprojām ir stiprāks pastāvīgam siltumam virs TPU diapazona, ļoti mīkstām blīvēm un daudziem implantiem vai augsttemperatūras medicīnas lietojumiem.
Izvēlieties ētera TPU pār estera TPU, kad detaļa ir pakļauta ūdenim, mitrumam, tvaika tīrīšanai vai ilgstošam mitrumam. Izvēlieties estera TPU sausam nodilumam, eļļai, smērvielai un daudziem rūpnieciskiem vai automobiļu lietojumiem.
Izvēlieties cietāku TPU (Shore 50D–80D) pār elastīgu POM vai daļēji stingru PP, kad detaļai jābūt pietiekami stingrai, lai fiksētos montāžā, taču joprojām absorbētu triecienu un elastīgi atgrieztos pēc novirzes.
Pārstrādājamība un ilgtspējība
TPU ir termoplastisks un to var pārstrādāt, ja tas nav degradēts vai piesārņots. Dažas piegādātāju norādes atļauj smalcinājuma līmeņus līdz aptuveni 30%, taču kosmētiskās, medicīnas, pārtikas kontakta un kritiskās mehāniskās detaļas bieži prasa zemākus ierobežojumus vai tikai neapstrādātu materiālu. Konservatīvs sākumpunkts nekritiskām detaļām ir 10–15% tīra, žāvēta smalcinājuma no tās pašas markas.
Pēclietošanas TPU pārstrāde ir tehniski iespējama, taču mazāk attīstīta nekā PP vai HDPE pārstrāde, jo TPU detaļas bieži ir mazas, iekrāsotas, pievienotas citiem materiāliem vai grūti identificējamas. Poliuretāna ķīmiskās pārstrādes metodes attīstās un tiek izmantotas dažās rūpnieciskajās plūsmās, taču tās nav jāparedz pieejamas konkrētai lietas formētai detaļu atkritumu plūsmai. Bio-bāzes TPU markas ar atjaunojamu poliolola saturu ir komerciāli pieejamas projektiem, kas var pieņemt to sertifikācijas un veiktspējas ierobežojumus.
Nosūtiet Nordmould savu STEP failu, mērķa cietību, nodiluma apstākļus, šķidrumu ekspozīciju un jebkādas pārtikas kontakta vai medicīnas prasības. Bezmaksas DFM pārskats var aptvert cietību, ētera un estera ķīmiju, žāvēšanas risku, novilkšanas leņķus, vārtveida stratēģiju un piedāvājuma ceļu. Pieprasīt piedāvājumu
Bieži uzdotie jautājumi
Kas atšķir TPU no citiem elastīgiem iesmidzināšanas formēšanas materiāliem?
TPU apvieno gumijas veida elastīgumu ar augstāku stiepes izturību, plīšanas izturību, nodilumizturību un eļļas izturību nekā vairumam mīksta pieskāriena TPE marku. TPE parasti izvēlas satvēruma sajūtai un pieskārienam; TPU izvēlas, kad detaļa piedzīvo berzi, atkārtotu elastīgošanu, eļļotas virsmas kontaktu vai augstāku mehānisko slodzi.
Vai TPU pirms iesmidzināšanas formēšanas nepieciešama žāvēšana?
Jā. TPU ir higroskopisks un pirms apstrādes jāžāvē. Daudzi TPU piegādātāji norāda žāvēšanu līdz mitruma saturam zemāk par 0,02%, parasti aptuveni 90–110°C 3–4 stundas Shore A markām ar markai raksturīgiem izņēmumiem. Mitrs TPU var putu veidoties, rasties šļakatas, samazināties molekulmasa un izveidoties vājākas detaļas.
Kādas Shore cietības TPU markas ir pieejamas?
TPU ir pieejams no aptuveni Shore 60A līdz Shore 80D. Parastais iesmidzināšanas formēšanas diapazons ir aptuveni Shore 70A–95A, ar Shore D markām, ko izmanto daļēji stingriem riteņiem, kronšteiniem un aizsargkomponentiem. Galīgā cietība jāizvēlas no konkrētas sveķu datu lapas un prototipu pārbaudes.
Vai TPU var pārliet uz cietajām plastmasām?
Jā, taču saistīšana jāprojektē. TPU var pārliet uz substrātiem, piemēram, ABS, PC un neilonu, kad marka ir saderīga. POM un dažas zemas enerģijas plastmasas ir grūtas un parasti prasa mehāniskus savienojumus. Nordmould var pārskatīt saistīšanas stratēģiju DFM laikā, ar galīgo adhēziju, apstiprinātu uz izvēlētā sveķu pāra.
Vai TPU ir piemērots pārtikas kontaktam vai medicīnas lietojumiem?
Pārtikas kontakta un medicīnai orientētas TPU markas ir pieejamas, taču atbilstība ir markai raksturīga. Medicīnas projektiem parasti nepieciešams dokumentēts ISO 10993 vai līdzvērtīgs bioloģisks novērtējums galīgajam lietojumam. Pārtikas kontakta projektiem nepieciešama pareizā FDA, ES 10/2011 vai cita tirgum specifiska deklarācija no sveķu piegādātāja.
Kāds ir minimālais pasūtījums TPU detaļām Nordmould?
TPU plastmasas liešana ir pieejama no 100 gabaliem. Formu izmaksas sākas no €3 000. TPU sveķi ir dārgāki par PP vai ABS, tāpēc biznesa pamatojums parasti balstās uz atsevišķu gumijas detaļu novēršanu, nodiluma kalpošanas laika uzlabošanu vai montāžas vienkāršošanu.
Kā TPU salīdzinās ar PU liešanu (poliuretāna liešanu) prototipu izgatavošanai?
Lita PU ir noderīga prototipiem un ļoti mazām sērijām bez cietajiem rīkiem. Tā ir divu komponentu termosacietēšanas process, tāpēc detaļas nav identiskas ar iesmidzināšanas formēšanas TPU. Bridge rīki var ražot ražošanai reprezentatīvas TPU detaļas, tiklīdz daudzumi attaisno rīkus, parasti no 100 gabaliem.