Was ist das Spritzgießverfahren für TPU-Material ？

Der Spritzgießprozess von TPU-Material ist eine der wertvollsten Fertigungstechniken zur Herstellung flexibler, langlebiger und verschleißfester Teile in großen Stückzahlen. Thermoplastisches Polyurethan (TPU) nimmt eine einzigartige Position zwischen starren Kunststoffen und weichen Gummiarten ein und ermöglicht es Ingenieuren, Teile zu entwickeln, die Elastizität mit struktureller Festigkeit verbinden – etwas, das nur wenige andere Materialien erreichen können. Von Handyhüllen und Uhrarmbändern über Automobilbuchsen, medizinische Schläuche bis hin zu industriellen Förderbändern – TPU-Spritzgießen treibt Produkte in nahezu allen großen Fertigungssektoren an.

Beim TPU-Spritzgießen wird TPU-Granulat erhitzt und in Formen eingespritzt, um flexible, elastische Teile herzustellen, die häufig in der Schuh-, Automobil- und Elektronikindustrie verwendet werden.

"TPU ist dasselbe wie TPE beim Spritzgießen." Injection Molding Complete Guide.

Was ist TPU-Material?

TPU stands for thermoplastic polyurethane elastomer rubber. It’s not a textile in the traditional sense, let alone leather. TPU overcomes many of the shortcomings of PVC, PU leather, and PU coating, and has made major breakthroughs in the application of waterproof and breathable fabrics.

TPU not only has most of the characteristics of rubber and ordinary plastics, but also has excellent comprehensive physical and chemical properties. It is a new type of polymer environmentally friendly material between rubber and plastic. It has both the softness of rubber and the hardness of hard plastic.

Was sind die grundlegenden Merkmale von TPU-Werkstoffen?

Die grundlegenden Eigenschaften von TPU-Materialien sind die Hauptkategorien oder Optionen, die in diesem Abschnitt erläutert werden. TPU-Materialien bieten hohe Elastizität, hervorragende Abriebfestigkeit und Flexibilität über einen weiten Temperaturbereich, was sie ideal für Schuhe, medizinische Geräte (die ISO 10993 biocompatibility¹ Normen für Schläuche und Gehäuse) und Automobilteile in anspruchsvollen Umgebungen.

Breiter Härtebereich

By changing the ratio of each reaction component of TPU, you can get products of different Shore hardness² Ebenen, und mit zunehmender Härte behalten die Produkte weiterhin gute Elastizität und Verschleißfestigkeit. Die Steifigkeit von TPU kann durch den Elastizitätsmodul gemessen werden.

The elastic modulus of rubber is usually 1~10Mpa, TPU is 10~1000Mpa, and plastics such as nylon, ABS, PC, POM, etc. are 1000~10000Mpa.

Hervorragende Kältebeständigkeit

TPU has a low TPU glass transition temperature³ and remains elastic and flexible even at minus 35 degrees. It is flexible over a wide temperature range of -40 to 120 degrees Celsius without the need for plasticizers.

Ölbeständig, wasserbeständig, chemikalienbeständig und schimmelbeständig

TPU is good at resisting oils (mineral oils, animal and vegetable oils and lubricants) and many solvents. TPU\’s oil resistance is better than nitrile rubber, and it has an excellent oil resistance life.

Sein Taber-Verschleißwert liegt bei 0,5-0,35 mg und ist damit der geringste unter den Kunststoffen. Wenn MoS2, Silikonöl, Graphit usw. hinzugefügt werden, kann der Reibungskoeffizient verringert und die Verschleißfestigkeit verbessert werden.

Tensile strength and elongation: TPU has a tensile strength that is 2-3 times that of natural rubber and synthetic rubber. The tensile strength of polyester TPU is almost 60MPa, and the elongation is almost 410%. The tensile strength of polyether TPU is 50MPa, and the elongation is >30%.

Was sind die Prozessbedingungen für das Tpu-Spritzgießverfahren?

Temperatur

The temperatures you need to control in the TPU molding process are the barrel temperature, nozzle temperature, and mold temperature. The first two temperatures mainly affect the plasticization and flow of TPU, and the last temperature affects the flow and cooling of TPU. Learn more in our Leitfaden für die Konstruktion von Spritzgussformen.

Temperatur des Fasses: Die Wahl der Zylindertemperatur steht im Zusammenhang mit der Härte von TPU. TPU mit hoher Härte hat eine hohe Schmelztemperatur und eine hohe Maximaltemperatur am Zylinderende. Der für die Verarbeitung von TPU verwendete Zylindertemperaturbereich liegt bei 177~232°C. Die Verteilung der Zylindertemperatur erfolgt im Allgemeinen von der Trichter- (hinteres Ende) zur Düsenseite (vorderes Ende) und steigt allmählich an, sodass die Temperatur von TPU stetig ansteigt, um eine gleichmäßige Plastifizierung zu erreichen.

Düsentemperatur: The nozzle temperature is usually slightly lower than the maximum temperature of the barrel to prevent the molten material from drooling out of the straight-through nozzle.

MoldTemperature:The mold temperature is very important for the intrinsic performance and appearance quality of TPU products. It is determined by many factors such as the crystallinity of TPU and the size of the product. The mold temperature is usually controlled by a constant temperature cooling medium such as water.

The mold temperature of TPU products is generally 10~60℃.When the mold temperature is low, the melt freezes prematurely and produces streamlines, which is not conducive to the growth of spherulites, resulting in low crystallinity of the product and a late crystallization process, which causes post-shrinkage and performance changes of the product.

Druck

The pressure in the injection molding process includes plasticizing pressure (back pressure) and injection pressure. When the screw retreats, the pressure on the top melt is the back pressure, which is adjusted by the overflow valve.

Eine Erhöhung des Gegendrucks erhöht die Schmelzetemperatur, verringert die Plastifizierungsgeschwindigkeit, sorgt für eine gleichmäßige Schmelzetemperatur, mischt die Farbstoffe gleichmäßig und entlässt das Schmelzgas, verlängert aber den Formgebungszyklus. Der Gegendruck von TPU beträgt normalerweise 0,3~4MPa.

Injection pressure is the pressure applied by the top of the screw to TPU. It’s used to overcome the flow resistance of TPU from the barrel to the cavity, increase the rate of melt filling, and compact the melt.

In other words, melt viscosity is determined by temperature and pressure, as well as TPU hardness and deformation rate. The higher the shear rate, the lower the viscosity. When the shear rate remains unchanged, the higher the hardness of TPU, the greater the viscosity.

When the shear rate is constant, the viscosity decreases as the temperature increases, but at high shear rates, the viscosity is not as affected by temperature as it is at low shear rates. The injection pressure of TPU is generally 20~110MPa.

Zeit

Die Zeit, die für einen Einspritzvorgang benötigt wird, wird als Gießzyklus bezeichnet. Der Gießzyklus umfasst die Zeit, die zum Füllen der Form benötigt wird, die Zeit, die zum Halten der Form benötigt wird, die Zeit, die zum Abkühlen der Form benötigt wird, und andere Zeiten (wie die Zeit, die zum Öffnen der Form, zum Entnehmen des Teils aus der Form und zum Schließen der Form benötigt wird), die sich alle darauf auswirken, wie viel Arbeit Sie erledigen und wie viel Sie Ihre Ausrüstung nutzen können.

The molding cycle for TPU is usually determined by how hard the TPU is, how thick the part is, and what shape the part is. The cycle is short for hard TPU, long for thick parts, and long for parts that have a lot of shapes.

Einspritzgeschwindigkeit

Die Einspritzgeschwindigkeit hängt hauptsächlich von der Konfiguration der TPU-Produkte ab. Produkte mit dicken Stirnflächen erfordern niedrigere Einspritzgeschwindigkeiten, während Produkte mit dünnen Stirnflächen höhere Einspritzgeschwindigkeiten erfordern.

Schneckendrehzahl

Bei der Verarbeitung von TPU-Produkten ist eine niedrige Scherrate erforderlich, so dass Sie eine niedrigere Schneckengeschwindigkeit verwenden müssen. Die Schneckengeschwindigkeit von TPU beträgt im Allgemeinen 20~80r/min, und 20~40r/min ist besser.

Behandlung beim Herunterfahren

Da sich TPU zersetzen kann, nachdem es lange Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt war, sollte es nach der Abschaltung mit PS, PE, Acrylkunststoff oder ABS gereinigt werden; wenn die Abschaltung länger als 1 Stunde dauert, sollte die Heizung abgeschaltet werden.

Nachbearbeitung von Produkten

TPU weist häufig eine ungleichmäßige Kristallisation, Ausrichtung und Schrumpfung auf, die auf eine ungleichmäßige Plastifizierung im Zylinder oder unterschiedliche Abkühlungsraten im Formhohlraum zurückzuführen sind. Dies führt zu inneren Spannungen im Produkt, die bei dickwandigen Produkten oder Produkten mit Metalleinsätzen stärker ausgeprägt sind.

Products with internal stress often experience a decrease in mechanical properties during storage and use, silver streaks on the surface, and even deformation and cracking. The way to solve these problems in production is to anneal the product. The annealing temperature depends on the hardness of the TPU product.

Die Glühtemperatur von Produkten mit hoher Härte ist ebenfalls hoch, und die Glühtemperatur von Produkten mit niedriger Härte ist ebenfalls niedrig. Eine zu hohe Temperatur kann dazu führen, dass sich das Produkt verzieht oder verformt, und eine zu niedrige Temperatur kann den Zweck der Beseitigung der inneren Spannungen nicht erfüllen.

Recycling von Recyclingmaterial

Im TPU-Verarbeitungsprozess können Abfallmaterialien wie Angüsse, Angüsse und nicht spezifizierte Teile recycelt und wiederverwendet werden. Aus den Testergebnissen geht hervor, dass 100% recycelte Materialien ohne Vermischung mit neuen Materialien die mechanischen Eigenschaften nicht wesentlich verringern und vollständig genutzt werden können.

Was sind die Vorsichtsmaßnahmen beim Spritzgießen von TPU-Materialien?

Materialtrocknung

Because TPU is easy to absorb moisture and easy to hydrolyze, if the TPU raw materials are not dried thoroughly, it will easily cause processing difficulties.

If carbon powder or masterbatch is used for dyeing, it must be fully mixed with TPU natural colorant and dried together. Generally, a circulating air dryer or a dehumidifying dryer is used to dry TPU.

Verarbeitung von recyceltem Material

Düsenmaterialien, Waschmaschinenmaterialien oder schlechte Endprodukte können zerkleinert und mit neuen Materialien gemischt werden, müssen aber vor der Verwendung erneut getrocknet werden. Aufgrund einiger mechanisch-physikalischer Anforderungen können recycelte Materialien nicht im Spritzgussverfahren verwendet werden.

Mehr als 30% aller Rohmaterialien. Extrudierte rezyklierte Materialien sollten getrennt verarbeitet oder neuen Spritzgussmaterialien zugesetzt werden. Rezyklierte Materialien sollten auch nicht zu lange gelagert werden. Verwenden Sie trockene Oberteile. Abfallstoffe, die nicht recycelt werden können, können zur Wärmegewinnung verbrannt werden.

Kontrolle von Einspritzgeschwindigkeit und -druck

The speed and pressure of the injection are important for how well the TPU material flows and fills the mold. If the speed and pressure are too high, the material can break or make bubbles.

Kontrolle der Formtemperatur

But if the mold temperature is too high, it can cause the material to overheat and decompose or bubble. If the mold temperature is too low, it can cause cold flow marks or shrinkage marks on the surface of the product.

Übermäßiges Erhitzen und Scheren vermeiden

Übermäßige Erwärmung und hohe Scherraten können TPU während der Verarbeitung abbauen, was zu Verfärbungen, Gasbildung und einem dauerhaften Verlust der mechanischen Eigenschaften führt. Halten Sie die Zylindertemperaturen innerhalb des empfohlenen Bereichs für Ihre spezifische TPU-Qualität und vermeiden Sie längere Verweilzeiten im Zylinder. Wenn die Maschine für mehr als einige Minuten im Leerlauf sein wird, reduzieren Sie die Temperatureinstellungen oder spülen Sie den Zylinder mit einem kompatiblen Material wie Polyethylen aus, um thermischen Abbau zu verhindern.

Aufrechterhaltung einer sauberen Spritzgießumgebung

Die Sauberkeit der Spritzgussumgebung ist sehr wichtig für die Spritzgussqualität von TPU-Werkstoffen. Wenn Verunreinigungen und Ölflecken vorhanden sind, können sie an der Formoberfläche haften bleiben oder sich in das Material mischen, was zu Defekten auf der Oberfläche des Produkts oder zu Leistungseinbußen führt.

Wie ist der Prozessablauf beim Spritzgießen von TPU-Material?

Vorbereitung des Materials

Before you start injection molding tpu pellets, you need to get them ready. This means drying them, preheating them, and mixing them. Drying gets rid of any moisture in the material so you don’t get bubbles or cracks when you’re injection molding.

Formenbau

Bei der Konstruktion einer Spritzgussform für TPU-Material müssen Faktoren wie Fließfähigkeit des Materials, Schrumpfung und Entformung des Produkts berücksichtigt werden. Ein vernünftiges Werkzeugdesign kann die Fehlerquote des Produkts effektiv reduzieren und die Produktionseffizienz verbessern.

Auswahl der Spritzgießmaschine

Choosing the right injection molding machine is key to ensuring the stability of the TPU material injection molding process and the quality of the product.

Einstellung der Prozessparameter für das Spritzgießen

Die Einstellung der Parameter für den Spritzgießprozess ist entscheidend für die Qualität des TPU-Spritzgießens. Zu diesen Parametern gehören der Einspritzdruck, die Einspritzgeschwindigkeit, die Haltezeit, die Werkzeugtemperatur und so weiter.

By setting the process parameters properly, you can make sure that the TPU material flows and fills the mold completely during the injection molding process, while avoiding defects like bubbles and shrinkage holes.

Nachbearbeitung von Produkten

Nach dem Spritzgießen müssen TPU-Produkte nachbearbeitet werden, um innere Spannungen zu beseitigen, die Dimensionsstabilität zu verbessern und die Oberflächenqualität zu erhöhen. Zu den üblichen Nachbearbeitungsmethoden gehören Wärmebehandlung, Kühlung und Oberflächenbehandlung.

Durch die Wärmebehandlung können die inneren Spannungen, die das Produkt während des Spritzgießprozesses erzeugt, beseitigt und seine Formstabilität verbessert werden. Die Kühlung hilft dem Produkt, sich schnell zu formen und die Verformung zu verringern. Die Oberflächenbehandlung kann das Aussehen und die Leistung des Produkts verbessern.

Welche Fehler gibt es beim Spritzgießen von TPU-Materialien?

Das Produkt hat Risse

TPU-Kunststoffharzgranulat bereit für die Spritzgussverarbeitung

Um Risse durch schlechte Entformung zu vermeiden, muss der Formhohlraum eine ausreichende Entformungsneigung aufweisen, und die Größe, Position und Form des Auswerferstifts muss angemessen sein. Beim Auswerfen muss der Entformungswiderstand der einzelnen Teile des Produkts gleichmäßig sein.

Overfilling happens when you shoot too much plastic into the mold. This can be caused by too much injection pressure or too much material being metered.

Wenn Sie die Form überfüllen, belasten Sie auch die Formkomponenten stärker, wodurch es schwieriger wird, das Teil aus der Form zu entnehmen, und das Teil Risse bekommt (oder sogar bricht). Wenn Sie dies beobachten, müssen Sie den Einspritzdruck verringern, um die Überfüllung zu verhindern.

Die Eigenspannung aus der Überfüllung bleibt in der Regel im Bereich des Anschnitts. Der Bereich in der Nähe des Anschnitts ist spröde, insbesondere der direkte Anschnittbereich, und bricht aufgrund der Eigenspannung.

Schlechter Oberflächenglanz der Produkte

Poor surface gloss is usually caused by inadequate polishing of the mold surface. When the surface condition of the mold cavity is good, increasing the material and mold temperature can improve the surface gloss of the product.

Wenn das Material Feuchtigkeit aufnimmt oder mit flüchtigen Stoffen oder Fremdkörpern verunreinigt ist, kann dies zu einem schlechten Oberflächenglanz führen. Daher sollte auf Faktoren geachtet werden, die mit der Form und den Materialien zusammenhängen.

Das Produkt hat Grate

TPU-Produkte weisen häufig Grate auf. Wenn der Druck des Rohmaterials im Formhohlraum zu groß ist, ist die erzeugte Trennkraft größer als die Schließkraft und zwingt die Form zum Öffnen, wodurch das Rohmaterial überläuft und Grate bildet.

Es gibt viele Gründe für Grate, z. B. Probleme mit den Rohstoffen, Probleme mit der Spritzgießmaschine, unsachgemäße Einstellung oder sogar die Form selbst. Gehen Sie daher bei der Ermittlung der Gratursache von leicht bis schwer vor.

Prüfen Sie, ob die Rohstoffe gründlich getrocknet sind, ob Fremdkörper eingemischt sind, ob verschiedene Arten von Rohstoffen gemischt sind und ob die Viskosität der Rohstoffe eine Rolle spielt.

das Druckregelsystem der Spritzgießmaschine richtig einzustellen und die Einstellung der Einspritzgeschwindigkeit auf die verwendete Schließkraft abzustimmen; ob bestimmte Teile der Form abgenutzt sind, ob die Entlüftungsöffnungen verstopft sind und ob die Gestaltung des Fließkanals angemessen ist.

ob die Parallelität zwischen den Schablonen der Spritzgießmaschine abweicht, ob die Zugstangenkraft der Schablone gleichmäßig verteilt ist und ob der Schneckenprüfring und der Schmelzezylinder abgenutzt sind.

Unzureichende Befüllung der Produkte

Wenn das geschmolzene Material nicht durch alle Ecken der Form fließt, spricht man von unzureichender Füllung. Dafür gibt es einige Gründe: Die Formungsbedingungen sind nicht richtig eingestellt, die Form ist nicht gut konstruiert oder hergestellt, das Produkt hat dicke und dünne Teile und so weiter.

To fix this, you can raise the temperature of the material and mold, increase the injection pressure and speed, and make the material flow better. You can also make the runner or flow channel bigger, or change the gate\’s position, size, or number to make the material flow better.

Produktverformung und Verformung

Die Gründe für das Verziehen und die Verformung von TPU-Spritzgussprodukten sind eine zu kurze Kühl- und Formgebungszeit, eine zu hohe und ungleichmäßige Werkzeugtemperatur sowie ein asymmetrisches Fließkanalsystem.

Versuchen Sie daher bei der Konstruktion des Werkzeugs, zu große Dickenunterschiede bei ein und demselben Kunststoffteil zu vermeiden; vermeiden Sie übermäßig scharfe Winkel; vermeiden Sie eine zu kurze Pufferzone, so dass sich die Dicken stark unterscheiden; achten Sie außerdem darauf, eine angemessene Anzahl von Auswerfern festzulegen und einen angemessenen Strömungskanal für die Kühlung des Hohlraums zu entwerfen.

If you are evaluating TPU injection molding suppliers for your next project, our Injection Molding Supplier Sourcing Guide provides a practical framework for comparing capabilities, lead times, and pricing across manufacturers.

Was sind die häufig gestellten Fragen zum TPU-Spritzgießen?

What temperature should TPU be injection molded at?

TPU is typically injection molded at barrel temperatures of 190–230°C with mold temperatures maintained between 10–60°C, though the exact settings depend heavily on the Shore hardness grade of the specific TPU material being processed. Harder TPU grades require higher barrel temperatures to achieve proper melt flow, while softer grades process effectively at lower temperatures. The nozzle temperature should generally be set slightly below the maximum barrel temperature to prevent premature drooling. Always consult the manufacturer’s technical data sheet for grade-specific processing windows.

Does TPU need to be dried before injection molding?

Yes, TPU must be thoroughly dried before injection molding to prevent surface defects and ensure consistent mechanical performance in finished parts. The recommended drying conditions are 80–110°C for 2–3 hours using a dehumidifying hopper dryer, bringing moisture content below 0.1% by weight. Residual moisture above this threshold causes silver streaks, surface bubbles, and significantly degraded mechanical properties including reduced tensile strength and elongation at break. Ester-based TPUs tend to absorb more moisture than ether-based grades and may require extended drying cycles. Always verify dryness with a moisture analyzer before loading material into the hopper.

What is the difference between ester-based and ether-based TPU for injection molding?

Ester-based TPU delivers superior mechanical strength, abrasion resistance, and oil resistance, making it the preferred choice for heavy-duty applications such as industrial conveyor belts, hydraulic seals, and sport shoe soles. However, ester-based grades are more susceptible to hydrolysis in humid or wet environments over time. Ether-based TPU offers excellent hydrolysis resistance, better low-temperature flexibility down to −40°C, and inherent microbial resistance, which makes it the standard choice for medical tubing, outdoor cable jackets, and aquatic sports equipment. Both types process similarly on standard injection molding machines, but drying requirements and optimal melt temperature profiles may differ between grades.

What causes warping in TPU injection molded parts?

Warping in TPU injection molded parts is primarily caused by uneven cooling across the part, insufficient cooling time before ejection, or inconsistent mold surface temperatures between the core and cavity halves. Additional contributing factors include excessive injection pressure combined with low mold temperature, and part geometries with significant wall thickness variations. The most effective countermeasures are extending the cooling cycle, ensuring uniform mold temperature through balanced cooling channel design, and reducing the temperature differential between the core and cavity to within 5°C.

Can TPU be overmolded onto other materials?

Yes, TPU is one of the most commonly overmolded materials and bonds well to substrates including ABS, PC, PA, and metal inserts when proper processing conditions are met. Successful overmolding requires adequate melt temperature for chemical bonding, clean substrate surfaces, and compatible material chemistry between the TPU and the substrate. Two-shot (two-component) molding is the most efficient production method, widely used for consumer electronics grips, power tool handles, and automotive interior components where a soft-touch surface is needed over a rigid structure.

Wie können Sie das TPU-Spritzgießen für bessere Produkte beherrschen?

The injection molding process of TPU materials is a complex and delicate technology that requires comprehensive consideration of multiple factors such as material properties, mold design, injection molding machine selection, and process parameter setting.

Durch die genaue Kontrolle der wichtigsten Verbindungen und technischen Punkte im Spritzgießprozess können wir hochwertige und hochpräzise TPU-Produkte herstellen. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Leistung von TPU-Materialien und der fortlaufenden Innovation der Spritzgusstechnologie haben wir Grund zu der Annahme, dass die TPU-Spritzgusstechnologie in Zukunft in noch mehr Bereichen eingesetzt werden und die nachhaltige Entwicklung verwandter Branchen fördern wird.

1. ISO 10993 biocompatibility: ISO 10993 biocompatibility refers to a series of standards for evaluating the biocompatibility of medical devices, relevant for medical-grade TPU grades used in tubing and device housings. ↩

2. Shore hardness: Shore hardness refers to a standardized measure of material hardness, where Shore A (0–100) is used for softer elastomers like TPU and Shore D for harder plastics. ↩

3. TPU glass transition temperature: TPU glass transition temperature refers to the temperature at which TPU transitions from a rigid to a rubbery state, typically between −40 °C and −20 °C for ether-based grades. ↩