El proceso de moldeo por inyección del material TPU es esencial para fabricar productos flexibles y duraderos, ampliamente utilizados en diversas industrias.

El moldeo por inyección de TPU calienta e inyecta gránulos de TPU en moldes para crear piezas flexibles y elásticas, utilizadas habitualmente en calzado, automoción y electrónica.

Este breve resumen describe los pasos fundamentales del moldeo por inyección de TPU, pero dominar los matices del proceso puede mejorar significativamente el rendimiento del producto y la eficacia de la fabricación. Profundice para saber cómo el diseño preciso del molde y la optimización del proceso pueden mejorar sus resultados.

¿Qué es el material TPU?

El TPU, o poliuretano termoplástico, es un material versátil conocido por su excelente elasticidad, transparencia y resistencia al aceite y la abrasión, muy utilizado en diversas aplicaciones.

El material TPU, apreciado por su flexibilidad, durabilidad y resistencia a la abrasión y a los productos químicos, se utiliza en calzado, interiores de automóviles y carcasas de teléfonos por combinar una elasticidad similar a la del caucho con la dureza del plástico.

TPU significa caucho elastómero de poliuretano termoplástico¹. No es un textil en el sentido tradicional, y mucho menos cuero. El TPU supera muchas de las deficiencias del PVC, el cuero de PU y el revestimiento de PU, y ha supuesto un gran avance en la aplicación de tejidos impermeables y transpirables.

TPU² no sólo tiene la mayoría de las características del caucho y los plásticos ordinarios, sino que también posee excelentes propiedades físicas y químicas integrales. Es un nuevo tipo de material polímero respetuoso con el medio ambiente entre el caucho y el plástico. Tiene la suavidad del caucho y la dureza del plástico duro.

¿Cuáles son las características básicas de los materiales de TPU?

Los materiales de TPU son famosos por su versatilidad, ya que ofrecen una combinación única de flexibilidad, durabilidad y resistencia, y sirven a sectores que van desde el calzado hasta la automoción.

Los materiales de TPU ofrecen gran elasticidad, excelente resistencia a la abrasión y flexibilidad a distintas temperaturas, lo que los hace ideales para calzado, dispositivos médicos y piezas de automoción en entornos exigentes.

Amplia gama de durezas

Al cambiar la proporción de cada componente de reacción de TPU, puede obtener productos de diferente dureza, y con el aumento de la dureza, los productos siguen manteniendo una buena elasticidad y resistencia al desgaste.La rigidez de TPU se puede medir por el módulo elástico.

El módulo elástico del caucho suele ser de 1~10Mpa, el del TPU es de 10~1000Mpa, y el de plásticos como el nailon, ABS, PC, POM, etc. es de 1000~10000Mpa. El rango de dureza del TPU es bastante amplio, de Shore A 60~Shore D 85, y tiene una gran elasticidad en todo el rango de dureza.

Excelente resistencia al frío

El TPU tiene una baja temperatura de transición vítrea y se mantiene elástico y flexible incluso a 35 grados bajo cero. Es flexible en una amplia gama de temperaturas, de -40 a 120 grados Celsius, sin necesidad de plastificantes.

Resistente al aceite, al agua, a los productos químicos y al moho

El TPU resiste bien los aceites (aceites minerales, aceites animales y vegetales y lubricantes) y muchos disolventes. El TPU resistencia al aceite³ es mejor que el caucho de nitrilo, y tiene una excelente vida de resistencia al aceite.

Su valor de desgaste Taber es de 0,5-0,35 mg, el más bajo entre los plásticos. Si se añade MoS2, grafito de aceite de silicona, etc., se puede reducir el coeficiente de fricción y mejorar la resistencia al desgaste.

Resistencia a la tracción y alargamiento: El TPU tiene una resistencia a la tracción⁴ que es 2-3 veces mayor que la del caucho natural y el caucho sintético. La resistencia a la tracción del TPU de poliéster es de casi 60 MPa, y el alargamiento es de casi 410%. La resistencia a la tracción del TPU de poliéter es de 50 MPa, y el alargamiento es >30%.

¿Cuáles son las condiciones del proceso de moldeo por inyección de Tpu?

El moldeo por inyección de poliuretano termoplástico (TPU) requiere un control preciso de las condiciones del proceso para garantizar la integridad del material y la calidad del producto.

El moldeo por inyección de TPU óptimo requiere una temperatura de fusión de 200-220°C, una temperatura del molde de 20-50°C y unos ajustes de presión precisos para obtener un flujo uniforme, lo que resulta crucial para aplicaciones en calzado y piezas de automoción.

Temperatura

Las temperaturas que debe controlar en el proceso de moldeo de TPU son las siguientes temperatura del barril⁵temperatura de la boquilla y temperatura del molde⁶. Las dos primeras temperaturas afectan principalmente a la plastificación y la fluidez del TPU, y la última temperatura afecta a la fluidez y el enfriamiento del TPU.

• Temperatura del barril:La elección de la temperatura del barril está relacionada con la dureza del TPU. TPU con alta dureza tiene alta temperatura de fusión y alta temperatura máxima en el extremo del barril. El rango de temperatura del barril utilizado para procesar TPU es de 177~232℃.La distribución de la temperatura del barril es generalmente desde un lado de la tolva (extremo posterior) hasta la boquilla (extremo anterior), y aumenta gradualmente, de modo que la temperatura del TPU se eleva de manera constante para lograr el propósito de plastificación uniforme.

• Temperatura de la boquilla:La temperatura de la boquilla suele ser ligeramente inferior a la temperatura máxima del cilindro para evitar que el material fundido se salga por la boquilla. Si se utiliza una boquilla autoblocante para evitar el babeo, la temperatura de la boquilla también puede controlarse dentro del intervalo de temperatura máxima del barril.

• MoldeTemperatura:La temperatura del molde es muy importante para el rendimiento intrínseco y la calidad del aspecto de los productos de TPU. Viene determinada por muchos factores, como la cristalinidad del TPU y el tamaño del producto. La temperatura del molde suele controlarse mediante un medio refrigerante de temperatura constante, como el agua. Por ejemplo, Texin, dureza 480A, temperatura de molde 20~30℃; dureza 591A, temperatura de molde 30~50℃; dureza 355D, temperatura de molde 40~65℃. La temperatura del molde de los productos de TPU suele ser de 10~60℃.Cuando la temperatura del molde es baja, la masa fundida se congela prematuramente y produce líneas aerodinámicas, lo que no favorece el crecimiento de esferulitas, dando lugar a una baja cristalinidad del producto y a un proceso de cristalización tardío, que provoca la postcontracción y cambios en el rendimiento del producto.

Presión

La presión en el proceso de moldeo por inyección incluye presión de plastificación (contrapresión) y presión de inyección⁷. Cuando el tornillo retrocede, la presión sobre la masa fundida superior es la contrapresión, que se ajusta mediante la válvula de rebose.

El aumento de la contrapresión aumentará la temperatura de fusión, reducirá la velocidad de plastificación, hará que la temperatura de fusión sea uniforme, mezclará los colorantes uniformemente y descargará el gas de fusión, pero prolongará el ciclo de moldeo. La contrapresión del TPU suele ser de 0.3~4MPa.

La presión de inyección es la presión aplicada por la parte superior del tornillo al TPU. Se utiliza para superar la resistencia al flujo del TPU desde el barril a la cavidad, aumentar la velocidad de llenado de la masa fundida y compactar la masa fundida. La resistencia al flujo del TPU y la velocidad de llenado están estrechamente relacionadas con la viscosidad de la masa fundida, y la viscosidad de la masa fundida está directamente relacionada con la dureza del TPU y la temperatura de la masa fundida.

En otras palabras, viscosidad de fusión⁸ viene determinada por la temperatura y la presión, así como por la dureza del TPU y la velocidad de deformación. Cuanto mayor sea la velocidad de cizallamiento, menor será la viscosidad. Cuando la velocidad de cizallamiento no varía, cuanto mayor es la dureza del TPU, mayor es la viscosidad.

Cuando la tasa de cizallamiento es constante, la viscosidad disminuye a medida que aumenta la temperatura, pero a altas tasas de cizallamiento, la viscosidad no se ve tan afectada por la temperatura como a bajas tasas de cizallamiento. La presión de inyección del TPU suele ser de 20~110MPa. La presión de mantenimiento es aproximadamente la mitad de la presión de inyección, y la contrapresión debe ser inferior a 1,4 MPa para que el TPU se plastifique uniformemente.

Tiempo

El tiempo que se tarda en realizar una inyección se denomina ciclo de moldeo. El ciclo de moldeo incluye el tiempo que se tarda en llenar el molde, el tiempo que se tarda en sujetar el molde, el tiempo que se tarda en enfriar el molde y otros tiempos (como el tiempo que se tarda en abrir el molde, sacar la pieza del molde y cerrar el molde), que afectan a la cantidad de trabajo que se puede realizar y al uso que se puede hacer del equipo.

El ciclo de moldeo del TPU suele estar determinado por la dureza del TPU, el grosor de la pieza y su forma. El ciclo es corto para TPU duro, largo para piezas gruesas, y largo para piezas que tienen muchas formas. El ciclo de moldeo también está relacionado con la temperatura del molde. El ciclo de moldeo del TPU suele ser de entre 20 y 60 segundos.

Velocidad de inyección

La velocidad de inyección viene determinada principalmente por la configuración de los productos de TPU. Los productos con caras frontales gruesas requieren velocidades de inyección más bajas, mientras que los productos con caras frontales finas requieren velocidades de inyección más rápidas.

Velocidad del tornillo

Cuando se procesan productos de TPU, es necesario utilizar una tasa de cizallamiento baja, por lo que es necesario utilizar una velocidad de tornillo más baja. La velocidad del tornillo de TPU es generalmente 20~80r/min, y 20~40r/min es mejor.

Tratamiento de parada

Dado que el TPU puede degradarse después de estar expuesto a altas temperaturas durante mucho tiempo, debe limpiarse con PS, PE, plásticos acrílicos o ABS después de apagarlo; si el apagado supera 1 hora, debe apagarse la calefacción.

Postprocesamiento de productos

El TPU presenta a menudo una cristalización, orientación y contracción desiguales debido a una plastificación desigual en el barril o a diferentes velocidades de enfriamiento en la cavidad del molde. Esto da lugar a tensiones internas en el producto, que son más pronunciadas en productos de paredes gruesas o con insertos metálicos.

Productos con tensión interna⁹ suelen experimentar una disminución de sus propiedades mecánicas durante el almacenamiento y el uso, vetas plateadas en la superficie e incluso deformaciones y grietas. La forma de resolver estos problemas en la producción es recocer el producto. La temperatura de recocido depende de la dureza del producto de TPU.

La temperatura de recocido de los productos con alta dureza también es alta, y la temperatura de recocido de los productos con baja dureza también es baja. Una temperatura demasiado alta puede hacer que el producto se alabee o deforme, y una temperatura demasiado baja no puede lograr el propósito de eliminar las tensiones internas.

Reciclado de materiales reciclados

En el proceso de transformación del TPU, se pueden reciclar y reutilizar materiales de desecho como canales, bebederos y piezas fuera de especificación. A partir de los resultados de las pruebas, los materiales reciclados 100% sin mezclar con materiales nuevos no reducen significativamente las propiedades mecánicas, y se pueden utilizar en su totalidad .

Pero para mantener las propiedades físicas y mecánicas y las condiciones de inyección al mejor nivel, se recomienda que la proporción de materiales reciclados sea de 25% a 30%.

¿Cuáles son las precauciones en el proceso de moldeo por inyección de materiales de TPU?

En el proceso de moldeo por inyección de materiales de TPU, una cuidadosa atención a la temperatura, la velocidad de inyección y las condiciones del molde garantizan una calidad y consistencia óptimas del producto.

Para que el moldeo por inyección de TPU tenga éxito, mantenga una temperatura precisa, minimice la humedad y ajuste la velocidad de inyección a las necesidades del material, evitando defectos y garantizando resultados de alta calidad en diversas industrias.

Secado del material

Debido a que el TPU es fácil de absorber la humedad y fácil de hidrolizar, si las materias primas de TPU no se secan completamente, causará fácilmente dificultades de procesamiento. La superficie del producto moldeado por inyección tendrá burbujas o vetas plateadas, y la superficie del producto extruido mostrará irregularidades, matidez, espuma y espumas.

Para garantizar cero defectos en la producción y la calidad del producto, se recomienda que las materias primas de TPU se sequen completamente hasta alcanzar un contenido de humedad inferior a 0,05% antes de su procesamiento.

Si se utiliza polvo de carbono o masterbatch para el teñido, debe mezclarse completamente con el colorante natural de TPU y secarse juntos. Generalmente, se utiliza un secador de aire circulante o un secador deshumidificador para secar el TPU. Dependiendo de la dureza, la temperatura de secado recomendada es de 80-110℃ y el tiempo de secado es de unas 3 horas.

Tratamiento de materiales reciclados

Los materiales de boquillas, lavadoras o productos finales en mal estado pueden triturarse y mezclarse con materiales nuevos, pero deben secarse de nuevo antes de su uso. Por algunos requisitos físicos mecánicos, los materiales reciclados no pueden utilizarse en procesos de moldeo por inyección.

Más de 30% de todas las materias primas. Los materiales reciclados extruidos deben procesarse por separado o añadirse a los nuevos materiales de moldeo por inyección. Además, los materiales reciclados no deben almacenarse durante demasiado tiempo. Utilice tapas secas. Los materiales de desecho que no puedan reciclarse pueden incinerarse para obtener calor.

Control de la velocidad y la presión de inyección

La velocidad y la presión de la inyección son importantes para que el material de TPU fluya bien y llene el molde. Si la velocidad y la presión son demasiado altas, el material puede romperse o hacer burbujas. Si la velocidad y la presión son demasiado bajas, el material no llenará bien el molde o el producto tendrá una superficie rugosa. Por lo tanto, debe ajustar la velocidad y la presión adecuadas para el material y el molde.

Control de la temperatura del molde

La temperatura del molde es muy importante para la cristalinidad y la contracción del material TPU. Una temperatura de molde adecuada puede ayudar a que el material cristalice y mejore las propiedades mecánicas y la estabilidad dimensional del producto.

Pero si la temperatura del molde es demasiado alta, puede provocar que el material se sobrecaliente y se descomponga o burbujee. Si la temperatura del molde es demasiado baja, puede causar marcas de flujo frío o marcas de contracción en la superficie del producto. Por lo tanto, es necesario controlar la temperatura del molde con precisión para obtener el mejor efecto de moldeo.

Evitar el calentamiento y el cizallamiento excesivos

Los materiales de TPU pueden calentarse demasiado y cizallarse demasiado al moldearlos por inyección. Esto puede hacer que el material no funcione tan bien o que tenga problemas. Por lo tanto, debe asegurarse de no calentar demasiado el material y de no cortarlo demasiado al moldearlo por inyección para no estropearlo.

Mantener limpio el entorno de moldeo por inyección

La limpieza del entorno de moldeo por inyección es muy importante para la calidad del moldeo por inyección de los materiales de TPU. Si hay impurezas y manchas de aceite, pueden adherirse a la superficie del molde o mezclarse con el material, lo que provocará defectos en la superficie del producto o una degradación del rendimiento.

Por lo tanto, es necesario mantener limpio el entorno de moldeo por inyección y limpiar y mantener regularmente el equipo y los moldes .

¿Cuál es el proceso de moldeo por inyección de TPU?

El moldeo por inyección de material de TPU agiliza la producción de componentes flexibles y duraderos, muy utilizados en sectores como la automoción y los productos de consumo.

El moldeo por inyección de TPU funde gránulos de TPU para formar piezas flexibles y elásticas ideales para fundas de teléfono, equipos deportivos y dispositivos médicos. Los pasos clave incluyen la preparación del material, el diseño del molde y el enfriamiento.

El proceso de moldeo por inyección de material TPU incluye principalmente la preparación del material, el diseño del molde, la selección de la máquina de moldeo por inyección, el ajuste de los parámetros del proceso de moldeo por inyección y el postprocesado del producto.

Preparación del material

Antes de empezar a moldear por inyección gránulos de tpu, hay que prepararlos. Esto significa secarlos, precalentarlos y mezclarlos. El secado elimina la humedad del material para que no se formen burbujas ni grietas durante el moldeo por inyección. El precalentamiento hace que el material fluya mejor y ayuda a llenar el molde. La mezcla garantiza que todo el material sea el mismo y mejora el producto.

Diseño de moldes

El diseño del molde es un eslabón clave en el proceso de moldeo por inyección. La estructura, el tamaño y la precisión del molde afectan directamente a la calidad del moldeo y a la eficiencia de producción del producto.

A la hora de diseñar un molde de inyección de material TPU, hay que tener en cuenta factores como la fluidez del material, la contracción y el desmoldeo del producto. Un diseño razonable del molde puede reducir eficazmente la tasa de defectos del producto y mejorar la eficiencia de la producción.

Selección de máquinas de moldeo por inyección

Elegir la máquina de moldeo por inyección adecuada es clave para garantizar la estabilidad del proceso de moldeo por inyección de material TPU y la calidad del producto. A la hora de elegir una máquina de moldeo por inyección, hay que tener en cuenta factores como las características del material, el tamaño y la complejidad del producto, y la eficiencia de la producción.

Asegúrese de que la presión de inyección, la velocidad de inyección, la temperatura y otros parámetros de la máquina de moldeo por inyección pueden satisfacer los requisitos de moldeo por inyección de los materiales de TPU.

Ajuste de los parámetros del proceso de moldeo por inyección

Establecer los parámetros del proceso de moldeo por inyección es crucial para garantizar la calidad del moldeo por inyección de material TPU. Estos parámetros incluyen la presión de inyección, la velocidad de inyección, el tiempo de mantenimiento, la temperatura del molde, etc.

Ajustando correctamente los parámetros del proceso, puede asegurarse de que el material de TPU fluya y llene completamente el molde durante el proceso de moldeo por inyección, evitando al mismo tiempo defectos como burbujas y agujeros de contracción. Además, es posible que tenga que ajustar los parámetros del proceso para conseguir el mejor efecto de moldeo en función de las características del material de TPU y los requisitos del producto.

Postprocesamiento de productos

Tras el moldeo por inyección, los productos de TPU deben someterse a un tratamiento posterior para eliminar las tensiones internas, mejorar la estabilidad dimensional y mejorar la calidad de la superficie. Entre los métodos de postprocesado más comunes se encuentran el tratamiento térmico, el enfriamiento y el tratamiento superficial.

El tratamiento térmico puede eliminar la tensión interna generada por el producto durante el proceso de moldeo por inyección y mejorar su estabilidad dimensional. El enfriamiento ayuda al producto a moldearse rápidamente y reduce la deformación. El tratamiento superficial puede mejorar el aspecto y las prestaciones del producto.

¿Cuáles son los defectos en el proceso de moldeo por inyección de materiales de TPU?

Comprender los defectos en el moldeo por inyección de TPU es crucial para mejorar la calidad y el rendimiento del producto final.

Entre los defectos más comunes del moldeo por inyección de TPU se incluyen la deformación, el llenado incompleto, las marcas de quemaduras y las marcas de hundimiento, que suelen ser consecuencia de una temperatura, una velocidad de inyección o un diseño del molde inadecuados, lo que afecta a la durabilidad y el aspecto del producto.

El producto tiene grietas

Las grietas son un asesino para los productos de TPU, y suelen aparecer como grietas finas en la superficie del producto. Cuando el producto tiene bordes y esquinas afilados, suele agrietarse en esta parte, lo que es muy peligroso para el producto. Las principales razones de las grietas en el proceso de producción son las dificultades de desmoldeo, el sobrellenado, la baja temperatura del molde y los defectos en la estructura del producto.

Para evitar grietas causadas por un desmoldeo deficiente, la cavidad del molde debe tener suficiente pendiente de desmoldeo, y el tamaño, la posición y la forma del pasador eyector deben ser adecuados. Al expulsar, la resistencia al desmoldeo de cada parte del producto debe ser uniforme.

El sobrellenado se produce cuando se inyecta demasiado plástico en el molde. Esto puede deberse a una presión de inyección excesiva o a que se dosifica demasiado material. Cuando se llena demasiado el molde, la pieza se somete a demasiada tensión interna y se agrieta al intentar sacarla del molde.

Cuando se sobrellena el molde, también se ejerce más presión sobre los componentes del molde, lo que hace más difícil sacar la pieza del molde y hace que la pieza se agriete (o incluso se rompa). Cuando vea que esto ocurre, deberá reducir la presión de inyección para detener el sobrellenado.

La tensión interna provocada por el sobrellenado suele permanecer en la zona de la compuerta. La zona cercana a la compuerta es frágil, especialmente la zona de la compuerta directa, y se romperá debido a la tensión interna.

Poco brillo superficial de los productos

Cuando la superficie de los productos de TPU pierde su brillo original y se vuelve opaca o borrosa, se habla de poco brillo superficial.

Un brillo superficial deficiente suele deberse a un pulido inadecuado de la superficie del molde. Cuando el estado de la superficie de la cavidad del molde es bueno, el aumento de la temperatura del material y del molde puede mejorar el brillo superficial del producto. Utilizar demasiado agente no fusible o agente no fusible aceitoso también puede provocar un brillo superficial deficiente.

Además, si el material absorbe humedad o se contamina con sustancias volátiles o materias extrañas, puede provocar un brillo deficiente de la superficie. Por tanto, hay que prestar atención a los factores relacionados con el molde y los materiales.

El producto tiene rebabas

Los productos de TPU suelen presentar rebabas. Cuando la presión de la materia prima en la cavidad del molde es demasiado grande, la fuerza de separación generada es mayor que la fuerza de sujeción, lo que obliga al molde a abrirse, provocando el desbordamiento de la materia prima y la formación de rebabas.

Hay muchas razones para las rebabas, como problemas con las materias primas, problemas con la máquina de moldeo por inyección, ajuste incorrecto, o incluso el propio molde. Por lo tanto, a la hora de determinar la causa de las rebabas, proceda de lo fácil a lo difícil.

Compruebe si las materias primas están bien secas, si hay objetos extraños mezclados, si se mezclan distintos tipos de materias primas y la influencia de la viscosidad de las materias primas .

ajustar correctamente el sistema de control de presión de la máquina de moldeo por inyección y el ajuste de la velocidad de inyección debe coordinarse con la fuerza de cierre utilizada; si ciertas partes del molde están desgastadas, si los orificios de escape están bloqueados y si el diseño del canal de flujo es razonable .

si hay una desviación en el paralelismo entre las plantillas de la máquina de moldeo por inyección, si la distribución de la fuerza del tirante de la plantilla es uniforme, y si el anillo de comprobación del tornillo y el barril de fusión están desgastados.

Llenado insuficiente de los productos

Cuando el material fundido no fluye por todas las esquinas del molde, se denomina llenado insuficiente. Esto puede deberse a varias razones: las condiciones de moldeo no son las correctas, el molde no está bien diseñado o fabricado, el producto tiene partes gruesas y partes finas, etcétera.

Para solucionarlo, puede aumentar la temperatura del material y del molde, aumentar la presión y la velocidad de inyección y hacer que el material fluya mejor. También puede hacer más grande el canal o el canal de flujo, o cambiar la posición, el tamaño o el número de las compuertas para que el material fluya mejor. También puede hacer algunos agujeros en el molde para que salga el aire.

Alabeo y deformación del producto

Las razones del alabeo y la deformación de los productos moldeados por inyección de TPU son un tiempo de enfriamiento y moldeado demasiado corto, una temperatura del molde demasiado alta y desigual, y un sistema de canales de flujo asimétrico.

Por lo tanto, al diseñar el molde, trate de evitar una diferencia demasiado grande de grosor en la misma pieza de plástico; evite ángulos excesivamente agudos; evite una zona de amortiguación demasiado corta, de modo que los giros de grosor difieran mucho; además, preste atención a establecer el número adecuado de eyectores y a diseñar un canal de flujo de refrigeración de la cavidad razonable.

Conclusión

El proceso de moldeo por inyección de materiales de TPU es una tecnología compleja y delicada que requiere la consideración exhaustiva de múltiples factores, como las propiedades del material, diseño de moldes¹⁰selección de la máquina de moldeo por inyección y ajuste de los parámetros del proceso.

Controlando con precisión los eslabones clave y los puntos técnicos del proceso de moldeo por inyección, podemos fabricar productos de TPU de alta calidad y precisión. En el futuro, con la mejora continua del rendimiento del material de TPU y la innovación continua de la tecnología de moldeo por inyección, tenemos motivos para creer que la tecnología de moldeo por inyección de material de TPU se utilizará ampliamente en más campos y promoverá el desarrollo sostenible de las industrias relacionadas.