Entre los plásticos elásticos y termoplásticos que se utilizan habitualmente para el moldeo por inyección se incluyen los productos de espuma de poliuretano viscoelástica, flexible y autodeslizante, y el caucho termoplástico (TPR), los elastómeros termoplásticos (TPE) y el uretano termoplástico (TPU) moldeados por inyección. El TPU, o poliuretano termoplástico, es un material que encanta a muchas industrias porque puede fundirse y moldearse de nuevo como los termoplásticos, pero sigue teniendo propiedades elásticas. Un área en la que este versátil material brilla con luz propia es el moldeo por inyección; ningún otro material ofrece flexibilidad y dureza de la misma manera. Este artículo profundiza en las propiedades fundamentales del TPU, el proceso de moldeo por inyección, aplicaciones prácticas, proporcionando una orientación completa a los profesionales del sector.

Propiedades fundamentales del TPU

El TPU es un elastómero termoplástico producido por la reacción de diisocianatos (como MDI o TDI), polioles de poliéter o poliéster y extensores de cadena. Tiene las siguientes propiedades clave:

Elasticidad y flexibilidad

El TPU es una opción excelente para artículos que necesitan ser muy elásticos porque su elasticidad es la misma en una amplia gama de temperaturas. Este material también soporta bien el frío, no se vuelve frágil. La resistencia a la tracción y el alargamiento a la rotura del TPU le permiten permanecer estable bajo tensión mecánica, por lo que es ideal para aplicaciones que requieren un alto rendimiento mecánico.

Resistencia a la abrasión

El TPU tiene una excelente resistencia al desgarro y la abrasión. Esto significa que es perfecto para fabricar productos que deben soportar mucho desgaste, como suelas de zapatos o cintas transportadoras. Su resistencia a la abrasión no se limita a entornos de uso ordinario, el TPU puede mantener sus propiedades físicas incluso en condiciones de uso de alta intensidad y frecuencia, lo que prolonga la vida útil del producto.

Resistencia química y al aceite

Especialmente en entornos en los que la resistencia a productos químicos y aceites es crucial, como las industrias del automóvil y el petróleo. El TPU puede conservar su integridad y funcionalidad en entornos hostiles, lo que lo convierte en una opción fiable para aplicaciones exigentes.

Transparencia

Debido a la transparencia del TPU, es adecuado para aquellos productos que necesitan un material transparente, como fundas de teléfono y productos médicos. El TPU tiene una gran transparencia y una alta transmisión de la luz que, en la mayoría de los casos, proporcionan una visibilidad clara y, aun así, tiene una gran resistencia física y puede fabricarse para soportar condiciones duras.

Resistencia a la intemperie

Con una excelente resistencia a los rayos UV y a la intemperie, el poliuretano termoplástico (TPU) es perfecto para su uso en exteriores. Incluso tras largos periodos al sol, no pierde mucho sus propiedades físicas, lo que significa que los productos basados en TPU, como los equipos de exterior y los materiales de construcción, duran mucho tiempo.

TPU en procesos de moldeo por inyección

TPU proceso de moldeo por inyección es similar a la de otros termoplásticos, pero exige un control preciso de los parámetros y condiciones de procesamiento porque el TPU tiene propiedades únicas. A continuación encontrará una guía detallada sobre cómo se procesa el TPU mediante técnicas de moldeo por inyección:

Preparación de la materia prima

Las materias primas de TPU (poliuretano termoplástico) suelen presentarse en forma de gránulos de TPU y, antes del moldeo por inyección, a menudo es necesario un secado exhaustivo para eliminar la humedad que podría degradar el rendimiento de la pieza producida. La temperatura de secado suele oscilar entre 80 y 110℃ y se tarda entre 2 y 4 horas en completar el proceso de secado para reducir el nivel de humedad, que puede provocar algunos fallos como burbujas durante el proceso de inyección. Pero cuando la tasa de aplicación es muy alta, puede ser necesario realizar un secado al vacío o un secado con desecante para eliminar la humedad que pueda seguir presente en el material.

Parámetros de inyección

1. Control de temperatura: El TPU, por supuesto, tiene su rango de temperatura de procesamiento entre 180-230℃. Como cualquier detalle en el TPU estará en proporción con el producto final, el calor es otro factor que puede causar el deterioro de las propiedades físicas del TPU. De ahí que el control de la temperatura sea muy importante en el proceso de producción, para garantizar que el producto final tenga la calidad adecuada. Una de las principales desventajas es que, por lo general, el TPU tiene una temperatura de fusión ligeramente inferior en comparación con muchos otros termoplásticos y, por lo tanto, requiere un control más refinado de la temperatura para los equipos de procesamiento.

2. Velocidad de inyección: Para evitar la formación de tensiones internas y burbujas debido a una inyección muy rápida, debe utilizarse una velocidad de inyección media. También confirman que el medio de inyección afecta a la velocidad de la reacción y a la homogeneidad del llenado del molde, lo que mejora las características mecánicas del producto. A velocidades muy altas de inyección del material en la cavidad del molde, el aire queda atrapado dentro del material dando al molde un aspecto burbujeante.

3. Control de la presión: Tanto la presión como el tiempo de retención deben ser los adecuados para que los productos se mantengan dimensionalmente estables y tengan una superficie atractiva. Un alto nivel de tensión interna es el resultado de una presión de retención excesiva y, en cambio, si el tiempo de retención es bajo, se producirá contracción y distorsión. Por lo general, el tiempo de mantenimiento depende sobre todo del grosor del producto y de la complejidad del diseño para obtener el mejor resultado.

Diseño de moldes

El diseño del molde tiene una influencia significativa en los productos y servicios moldeados con TPU inyectado. En cuanto a la fluidez del TPU, puede decirse que es buena; sin embargo, debe incluir cierto diseño razonable de la compuerta y el canal para evitar un llenado deficiente debido a la presencia de compuertas pequeñas o a un diseño inadecuado del canal. Además, debe tenerse en cuenta la característica de colapsabilidad; el ángulo de desmoldeo debe ajustarse correctamente para no dañar el producto en el momento del desmoldeo. Otros parámetros de entrada incluyen el acabado de la superficie del molde, la temperatura del molde, el acabado de la superficie anterior es importante en la prevención de defectos superficiales en el producto, mientras que la temperatura del molde es importante, ya que ayuda en el enfriamiento uniforme y por lo tanto acorta el tiempo de ciclo. Puntos clave a tener en cuenta en el diseño de moldes de inyección de TPU:

1. Índice de contracción de las piezas de TPU moldeadas

Esta distribución depende de las condiciones de moldeo, por ejemplo, la dureza de la materia prima, el grosor de la pieza, la forma de la pieza, la temperatura de moldeo y la temperatura del molde. En cuanto al rango típico de contracción, las dos fuentes importantes no indican un valor específico de s que oscile normalmente entre 0. 005-0. 020 cm/cm. Por ejemplo, una barra rectangular de 100×10×2mm será más delgada en la puerta en la dirección de la longitud, y la contracción en la dirección del flujo será 2-3 veces mayor cuando la dureza sea 75A en lugar de 60D. Como se muestra en la figura uno, existe la relación entre la dureza del TPU y el espesor de la pieza con la tasa de contracción. Como se ilustra anteriormente, para la dureza del TPU que oscila entre 78A y 90A, la tasa de contracción de la pieza disminuye a medida que aumenta el grosor y cuando oscila entre 95A y 74D, la tasa de contracción aumenta ligeramente a medida que aumenta el grosor.

2. Corredores y pozo de babosas frías

El corredor primario es el pasaje que comunica el moldeo por inyección Este canal se expande hacia el interior en un ángulo de más de 2 grados para facilitar la eliminación de los residuos del canal. En los moldes de varias cavidades, el canal secundario conecta el canal principal con cada cavidad y debe estar igualmente espaciado o equilibrado en el molde. La sección transversal de los canales puede ser redonda, semicircular o rectangular y su diámetro ideal debe estar entre 6 y 9 mm. La superficie del canal debe estar pulida como la de la cavidad del molde para reducir la resistencia al flujo del material y aumentar la velocidad del molde de llenado.

El pozo de material frío es una cavidad situada al final del canal primario y destinada a almacenar el material frío sobrante generado entre dos disparos y evitar que provoque la obstrucción del subcanal o la compuerta. El material frío introducido en la cavidad también puede crear rápidamente la tensión interna del producto. Lo ideal es que el pozo de material frío tenga un diámetro de 8-10 mm y una profundidad aproximada de 6 mm.

3. Puertas y respiraderos

La compuerta se identifica como el paso para que el canal principal o el subcanal realicen una conexión con la cavidad. Suele tener una sección transversal inferior a la del canal y, de hecho, es la sección más pequeña del sistema de canalización; además, su longitud debe ser corta. La compuerta puede tener cualquier forma, como rectangular o circular, y sus dimensiones dependen del grosor de los productos. Para productos de espesor < 4 mm, el diámetro = 1 mm y para espesores de 4-8 mm, el diámetro = 1. Para espesores de pared inferiores a 8 mm, el diámetro es de 1,4 mm, para espesores comprendidos entre 8 mm y 4 mm el diámetro es de 2 y para espesores superiores a 4 mm es de 2,0-2,7 mm. 7 mm La posición de la compuerta se decide normalmente en la parte más gruesa del producto que no tiene mucho impacto tanto en el valor estético como en la función, justo a 90 grados de la pared del molde para eliminar la cavidad de contracción y la marca de remolino.

Los respiraderos son aberturas en forma de ranura en el molde para liberar el aire dentro de la cavidad del molde, ya que su atrapamiento es probable que cause defectos tales como huecos, líneas de soldadura pobres, o el llenado incompleto del molde, y la quema en el producto debido a la compresión del aire que resulta en la generación de calor y, a su vez, provoca el desarrollo de la tensión interna. El venteo puede realizarse en el terminal del flujo de la masa fundida en la cavidad o en la superficie de separación del molde, generalmente, tienen 0. 15 mm de profundidad y 6 mm de anchura.

Condiciones de moldeo por inyección de TPU

En Moldeo por inyección de TPU Los parámetros de temperatura, presión y tiempo que entran en juego durante el moldeo de TPU son la clave para lograr los efectos adecuados de plastificación, fluidez y enfriamiento. El aspecto y el rendimiento de las piezas de TPU fabricadas dependerán directamente de que estos criterios se cumplan correctamente. Si todo va como debería durante el procesamiento, los productos finales deberían tener más o menos el mismo aspecto: un bonito tono uniforme entre el blanco y el beige.

Temperatura

Los parámetros que pueden regularse durante el moldeo de TPU son la temperatura del barril, la temperatura de la boquilla y la temperatura del molde. Los dos primeros actúan en gran medida sobre la plastificación y el flujo del TPU, y el tercero afecta a su flujo y velocidad de enfriamiento.

1. Temperatura del barril: La selección de la temperatura del barril se basa en la dureza del material de TPU está recibiendo 6 mayor dureza significa que el TPU tiene mayor temperatura de fusión y al final de la temperatura del barril también será mayor. El rango de temperatura para procesar el barril en TPU es de 177-232 grados Celsius. La distribución de la temperatura normalmente se eleva gradualmente desde el lado de la tolva o el extremo posterior hasta la boquilla o el extremo frontal para permitir que la temperatura del TPU aumente de manera constante para la plastificación.

2. Temperatura de la boquilla: La temperatura de la boquilla suele ser ligeramente inferior a la temperatura más alta del barril debido a que se produce un fenómeno de babeo cuando se utiliza una boquilla de paso recto. Sin embargo, si la boquilla autoblocante se aplica para proteger el babeo, la temperatura de la boquilla se puede ajustar dentro del ámbito de la temperatura más alta del barril.

3. Temperatura del molde: La temperatura a la que se ajusta el molde tiene un enorme impacto en las características del sustrato y la rugosidad de la superficie de las piezas de TPU. Esto puede verse afectado por aspectos como el grado de cristalinidad del TPU y el tamaño de la pieza que se está trabajando. La temperatura del molde suele regularse utilizando otro medio de refrigeración que tenga una temperatura fija, por ejemplo, el agua. Además, aparte de una mayor cristalinidad y una temperatura inicial del molde, el TPU de mayor dureza tiene un grado diferente de reticulación. Por ejemplo, el Texin de dureza 480A tiene un rango de temperatura de moldeo adecuado de entre 20-30°C, el de dureza 591A, de entre 30-50°C, mientras que para el de dureza 355D la temperatura de moldeo adecuada es de entre 40-65°C. El rango típico de temperatura de molde para una pieza de TPU está entre 10-60 C. La consecuencia de las bajas temperaturas de molde es que parte de la masa fundida se solidifica antes que el resto y, por tanto, crea líneas de flujo y restringe el crecimiento de esferulitas, de modo que el material tiene una baja cristalinidad. Esto provoca una contracción posterior al moldeo, así como variaciones en el rendimiento de la pieza.

Presión

La presión o fuerza en el moldeo por inyección comprende la presión de plastificación, también denominada contrapresión y presión de inyección. Al retirar el tornillo, la presión en la parte superior de la masa fundida es la contrapresión, controlada por la válvula de rebose. Una mayor contrapresión aumenta la temperatura de la masa fundida, disminuye la velocidad de plastificación, proporciona mejores temperaturas en la masa fundida, ayuda en la mezcla de colorantes y ayuda en la eliminación de los gases presentes en las masas fundidas, pero prolonga el ciclo de moldeo. Cabe señalar que la contrapresión del TPU varía generalmente entre 0,3-4 MPa.

Tiempo

El tiempo que se tarda en realizar una inyección se denomina ciclo de moldeo. Esto incluye llenar el molde, mantenerlo, enfriarlo y otros tiempos (como abrir el molde, sacar la pieza, cerrar el molde, etc.). Afecta a la cantidad de trabajo que se realiza y a la utilización de la máquina. Los ciclos de moldeo de TPU dependen de la dureza del material, el grosor de la pieza y su complejidad. Los materiales más duros requieren menos tiempo, las piezas más gruesas requieren más tiempo y las piezas complicadas requieren más tiempo. La temperatura del molde también afecta al ciclo. Los ciclos de moldeo de TPU suelen ser de 20-60 segundos.

Tratamiento posterior de las piezas

Debido a la plastificación desigual en el barril o a las diferentes velocidades de enfriamiento en la cavidad del molde, el TPU presenta a menudo una cristalización, orientación y contracción desiguales, lo que provoca tensiones internas, especialmente en piezas de paredes gruesas o con insertos metálicos. Estas piezas pueden presentar propiedades mecánicas reducidas, vetas plateadas en la superficie o incluso deformaciones y grietas durante el almacenamiento y el uso. Estos problemas pueden resolverse mediante el recocido de las piezas. La temperatura de recocido depende de la dureza del TPU; a mayor dureza, mayor temperatura.

Moldeo por inserción

Para cumplir los requisitos de resistencia para el montaje y el uso, las piezas de TPU suelen necesitar insertos metálicos. Los insertos metálicos se colocan en el molde en el lugar deseado y, a continuación, se inyecta el TPU alrededor de ellos para formar una sola pieza. Las piezas de TPU con insertos pueden tener problemas si el TPU no se adhiere al metal porque el metal y el TPU tienen propiedades térmicas diferentes y se contraen a velocidades diferentes. Puedes solucionarlo calentando los insertos metálicos antes de ponerles el TPU, haciendo que la diferencia de temperatura sea menor cuando inyectes el TPU, enfriando el TPU más lentamente alrededor del metal, haciendo que el TPU se encoja uniformemente y no ejerciendo demasiada tensión sobre el TPU alrededor del metal.

Reciclar y reutilizar la chatarra

Cuando se procesa el TPU, la chatarra de los corredores principales, los subcorredores y las piezas defectuosas puede reciclarse y reutilizarse. El experimento muestra que el material reciclado 100% sin mezcla de material nuevo sólo presenta una ligera disminución de las propiedades mecánicas, lo que resulta adecuado para su uso. Para mantener las mejores propiedades físicas y mecánicas y las mejores condiciones de inyección, la proporción de reciclado recomendada es de 25-30%. El material reciclado debe ser del mismo tipo y grado que el material nuevo, evite utilizar material reciclado contaminado o recocido, y no almacene el material reciclado durante demasiado tiempo. Es mejor granularlo y secarlo para su uso inmediato. El material reciclado suele tener una viscosidad de fusión más baja, por lo que es necesario ajustar las condiciones de moldeo.

Aplicaciones prácticas del TPU en diversos campos

Las propiedades únicas del TPU han llevado a su aplicación generalizada en numerosos campos. A continuación se exponen las principales áreas de aplicación y un análisis detallado:

Industria del automóvil

1. Cuadros de mando y paneles de control: Gracias a sus características de flexibilidad y resistencia a la abrasión, el TPU puede utilizarse en piezas interiores de automóviles. Los salpicaderos y paneles de control de TPU son cómodos al tacto y pueden disipar la energía del impacto, lo que los hace seguros. Los materiales de TPU pueden ayudar a absorber el sonido y las sacudidas para ofrecer una experiencia de conducción más cómoda.

2. Juntas de los faros: Las juntas de automoción que se encuentran en el montaje de los faros deben resistir las inclemencias del tiempo y ser capaces de sellar eficazmente. El TPU puede ser inmune a las condiciones climáticas de calor y frío para que el agua de lluvia no pueda penetrar en el faro de un vehículo y, por lo tanto, el faro no se desgaste rápidamente. La naturaleza de resistencia a los rayos ultravioleta del TPU impide que se degrade o amarillee, especialmente cuando se expone a la luz solar durante un periodo prolongado.

3. Parachoques: Hoy en día, el TPU es muy conocido por su aplicación en la industria del automóvil, especialmente en la fabricación de parachoques. Tiene una buena elasticidad que le permite absorber una gran cantidad de energía durante los impactos, protegiendo así los vehículos. Esto también aumenta la durabilidad del parachoques debido a su excelente resistencia a la abrasión. Los parachoques protectores de TPU son favorables para el automóvil porque reducen la vulnerabilidad frente a peatones y otros vehículos, aumentando así la seguridad.

Industria médica

El TPU se utiliza sobre todo en aparatos y artículos médicos que se utilizan una vez y luego se desechan en el ámbito médico. Esto hace que sea apropiado para la fabricación de catéteres, tubos de infusión, guantes quirúrgicos, entre otros artículos que tienen que ser biocompatibles y fácilmente esterilizables. He aquí algunas aplicaciones específicas:

1. Catéteres médicos: Son muy flexibles y biocompatibles, por lo que pueden utilizarse durante mucho tiempo dentro del organismo y, sin embargo, no provocan ninguna reacción. Los catéteres de TPU no reaccionan químicamente con los fluidos que entran en el catéter ni se ven comprometidos mecánicamente en una amplia variedad de circunstancias médicas y no causan molestias al paciente.

2. Guantes quirúrgicos: Los guantes de TPU son suaves y resistentes, por lo que los cirujanos se sienten muy flexibles y cómodos mientras operan, y reducen al mínimo la contaminación bacteriana. Los guantes de TPU son resistentes a los pinchazos y a los productos químicos, por lo que son más seguros y fiables durante las intervenciones quirúrgicas.

3. Tubos de infusión: El TPU no cambia sus propiedades bajo una infusión y no interactúa con los reactivos, lo que es muy importante en el proceso de producción de unidades de infusión. Los tubos de infusión de TPU utilizados en las operaciones quirúrgicas actuales no favorecen la adhesión de sangre y fármacos, reduciendo así la posibilidad de formación de infecciones.

Industria electrónica y eléctrica

1. Fundas de teléfono: TPU es principalmente el caso, ya que tiene que ser transparente, así como tener la capacidad de mantener un impacto. Las fundas de TPU también protegen a los teléfonos de daños como los que se producen al dejar caer el teléfono y, al mismo tiempo, le dan el aspecto y el tacto del teléfono. Es versátil en términos de color y diseño según las necesidades e implica el uso de materiales de TPU.

2. Cable Jackets: Debido a su alta resistencia a la abrasión y al aceite, el TPU se utiliza ampliamente en aplicaciones de cubiertas de cables. Las cubiertas de TPU ayudan a acelerar los cambios de estado de los cables en climas difíciles, aumentando así su durabilidad. Los materiales de TPU siguen siendo flexibles cuando se someten a temperaturas altas o bajas, lo que los hace apropiados para su uso en el sector industrial.

Calzado y textil

1. Suelas de calzado deportivo: Debido a sus propiedades de elasticidad y fuerte resistencia a la abrasión, el TPU es más adecuado para las suelas del calzado deportivo. Además, las suelas de TPU son ligeras y muy resistentes, lo que garantiza una amortiguación suficiente durante la práctica deportiva y hace que el calzado sea muy cómodo de llevar. Esto implica que los materiales de TPU pueden producirse en diferentes estructuras de suela para ajustarse a los distintos requisitos deportivos.

2. Textiles funcionales: Las películas de TPU se utilizan universalmente con material impermeable y transpirable que se usa en ocasiones como deportes al aire libre y por los militares. Las láminas de TPU se utilizan para láminas impermeables con transpirabilidad, adecuadas para muchas condiciones severas. Material de TPU también tiene la característica de impermeabilidad y transpirabilidad, incluso en un entorno de alta humedad y alta tensión.

Conclusión

Debido a las mejores propiedades que posee el TPU, se utiliza ampliamente en la industria del moldeo por inyección. Las tecnologías en constante evolución y el dominio del moldeo por inyección y sus problemas de procesamiento, los campos de aplicación del TPU se ampliarán aún más. En el futuro, el lugar del TPU en el proceso de moldeo por inyección será útil, cuando las nuevas tecnologías y la demanda de los clientes aumenten, ofreciendo un alto rendimiento en diferentes campos.

Partiendo del conocimiento de las características básicas del TPU, tecnología de moldeo por inyecciónCon la publicación de este artículo, que trata de la aplicación y el procesamiento, los problemas y las contramedidas, así como el desarrollo futuro y las tendencias, este artículo será beneficioso para la aplicación más amplia de este material de alto rendimiento en el área del moldeo por inyección y creará más posibilidades para el desarrollo de este campo. Con este artículo publicado, estos profesionales podrían ser de incorporación y uso de TPU a medida que trabajan para avanzar en el moldeo por inyección.