Les plastiques élastiques et thermoplastiques couramment utilisés pour le moulage par injection comprennent les produits en mousse de polyuréthane viscoélastique, flexibles et auto-épais, ainsi que le caoutchouc thermoplastique (TPR), les élastomères thermoplastiques (TPE) et l'uréthane thermoplastique (TPU) moulés par injection. Le TPU, ou polyuréthane thermoplastique, est un matériau apprécié par de nombreuses industries, car il peut être fondu et moulé à nouveau comme les thermoplastiques, tout en conservant des propriétés élastiques. Le moulage par injection est l'un des domaines dans lesquels ce matériau polyvalent brille vraiment : rien d'autre n'offre à la fois flexibilité et robustesse de la même manière. Cet article se penche sur les propriétés fondamentales du TPU, la processus de moulage par injectionL'objectif est de fournir aux professionnels de l'industrie des conseils détaillés sur la manière de mettre en œuvre le programme et ses applications pratiques.

Propriétés fondamentales du TPU

Le TPU est un élastomère thermoplastique produit par la réaction de diisocyanates (tels que le MDI ou le TDI), de polyols de polyéther ou de polyester et d'allongeurs de chaîne. Ses principales propriétés sont les suivantes :

Élasticité et flexibilité

Le TPU est un excellent choix pour les articles qui doivent être très extensibles, car son élasticité est la même dans une large gamme de températures. Ce matériau peut également résister au froid, il ne se fragilise pas. La résistance à la traction et l'allongement à la rupture du TPU lui permettent de rester stable sous contrainte mécanique, ce qui le rend idéal pour les applications nécessitant des performances mécaniques élevées.

Résistance à l'abrasion

Le TPU présente une excellente résistance à la déchirure et à l'abrasion. Il est donc parfait pour la fabrication de produits qui doivent résister à une forte usure, comme les semelles de chaussures ou les bandes transporteuses. Sa résistance à l'abrasion ne se limite pas aux environnements d'utilisation ordinaires. Le TPU peut conserver ses propriétés physiques même en cas d'utilisation intensive et fréquente, ce qui prolonge la durée de vie du produit.

Résistance à l'huile et aux produits chimiques

En particulier dans les environnements où la résistance aux produits chimiques et à l'huile est cruciale, comme dans les industries automobile et pétrolière. Le TPU peut conserver son intégrité et sa fonctionnalité dans des environnements difficiles, ce qui en fait un choix fiable pour les applications exigeantes.

Transparence

En raison de sa transparence, le TPU convient aux produits qui nécessitent un matériau transparent, comme les étuis de téléphone et les produits médicaux. Le TPU a une grande transparence et une forte transmission de la lumière qui, dans la plupart des cas, donne une visibilité claire. Il a également une grande résistance physique et peut être fabriqué pour résister à des conditions difficiles.

Résistance aux intempéries

Grâce à son excellente résistance aux rayons UV et aux intempéries, le polyuréthane thermoplastique (TPU) est parfait pour une utilisation en extérieur. Même après de longues périodes au soleil, il ne perd pas beaucoup ses propriétés physiques, ce qui signifie que les produits à base de TPU, tels que les équipements de plein air et les matériaux de construction, durent longtemps.

TPU dans les procédés de moulage par injection

TPU processus de moulage par injection est similaire à celle des autres thermoplastiques, mais elle exige un contrôle précis des paramètres et des conditions de traitement, car le TPU possède des propriétés uniques. Vous trouverez ci-dessous un guide détaillé sur la façon dont le TPU est traité à l'aide des techniques de moulage par injection :

Préparation des matières premières

Les matières premières TPU (polyuréthane thermoplastique) se présentent généralement sous la forme de granulés de TPU et avant le moulage par injection, un séchage poussé est souvent nécessaire pour se débarrasser de l'humidité qui pourrait dégrader les performances de la pièce produite. La température de séchage est normalement comprise entre 80 et 110℃ et il faut 2 à 4 heures pour achever le processus de séchage afin de réduire le niveau d'humidité susceptible de provoquer des défauts tels que des bulles pendant le processus d'injection. Mais lorsque le taux d'application est très élevé, il peut être nécessaire de procéder à un séchage sous vide ou à un séchage par dessiccation pour éliminer l'humidité qui pourrait encore être présente dans le matériau.

Paramètres d'injection

1. Contrôle de la température : La température de traitement du TPU se situe bien sûr entre 180 et 230℃. Comme tout détail dans le TPU sera proportionnel au produit final, la chaleur est un autre facteur qui peut causer la détérioration des propriétés physiques du TPU. Le contrôle de la température est donc très important dans le processus de production, afin de garantir la qualité du produit final. L'un des principaux inconvénients est que le TPU a généralement une température de fusion légèrement inférieure à celle de nombreux autres thermoplastiques, ce qui nécessite un contrôle plus précis de la température pour les équipements de traitement.

2. Vitesse d'injection : Pour éviter la formation de contraintes internes et de bulles dues à une injection très rapide, il convient d'utiliser une injection à vitesse moyenne. Ils confirment également que le mode d'injection affecte la vitesse de réaction et l'homogénéité du remplissage du moule, ce qui améliore les caractéristiques mécaniques du produit. À des vitesses très élevées d'injection du matériau dans la cavité du moule, l'air est piégé dans le matériau, ce qui donne au moule un aspect bulleux.

3. Contrôle de la pression : La pression et le temps de maintien doivent être parfaitement adaptés pour permettre aux produits de rester stables sur le plan dimensionnel et d'avoir une surface attrayante. Un niveau de contrainte interne élevé résulte d'une pression de maintien trop élevée et, au contraire, si le temps de maintien est faible, il y aura un rétrécissement et une distorsion. En règle générale, le temps de maintien dépend principalement de l'épaisseur du produit ainsi que de la complexité du dessin pour obtenir le meilleur résultat.

Conception des moules

La conception du moule a une influence significative sur les produits et services moulés en TPU injecté. En ce qui concerne la fluidité du TPU, on peut dire qu'elle est bonne ; cependant, elle doit inclure une conception raisonnable des portes et des canaux pour éviter un mauvais remplissage dû à la présence de petites portes ou à une mauvaise conception des canaux. En outre, il convient de prendre en considération la caractéristique d'affaissement ; l'angle de tirage doit être réglé correctement afin de ne pas endommager le produit au moment du démoulage. Les autres paramètres d'entrée comprennent l'état de surface et la température du moule, l'état de surface étant important pour prévenir les défauts de surface du produit, tandis que la température du moule est importante car elle contribue à un refroidissement uniforme et raccourcit ainsi la durée du cycle. Points clés à prendre en compte dans la conception d'un moule d'injection TPU :

1. Taux de rétraction des pièces moulées en TPU

Cette distribution dépend des conditions de moulage, par exemple la dureté de la matière première, l'épaisseur de la pièce, la forme de la pièce, la température de moulage et la température du moule. En ce qui concerne la plage de retrait typique, les deux sources importantes n'indiquent pas de valeur spécifique de s, qui se situe généralement entre 0,005 et 0,020 cm/cm. Par exemple, une barre rectangulaire de 100×10×2 mm sera plus fine au niveau de la porte dans le sens de la longueur, et le retrait dans le sens de l'écoulement sera 2 à 3 fois plus important lorsque la dureté est de 75A plutôt que de 60D. Comme le montre la figure 1, il existe une relation entre la dureté du TPU et l'épaisseur de la pièce avec le taux de rétrécissement. Comme illustré précédemment, pour une dureté de TPU comprise entre 78A et 90A, le taux de rétrécissement de la pièce diminue à mesure que l'épaisseur augmente et lorsqu'elle est comprise entre 95A et 74D, le taux de rétrécissement augmente légèrement à mesure que l'épaisseur augmente.

2. Puits de coulée et de limace froide

Le premier coureur est le passage qui communique la moulage par injection La coulée principale relie la buse de la machine à la coulée secondaire ou aux cavités à l'intérieur du moule : cette coulée se dilate vers l'intérieur à un angle de plus de 2 degrés afin de faciliter l'enlèvement des résidus de coulée. Dans les moules à plusieurs cavités, le canal secondaire relie le canal principal à chaque cavité et il doit être également espacé ou équilibré dans le moule. La section transversale des canaux peut être ronde, semi-circulaire ou rectangulaire et son diamètre idéal doit être compris entre 6 et 9 mm. La surface des canaux doit être polie comme celle de la cavité du moule afin de réduire la résistance à l'écoulement du matériau et d'améliorer la vitesse du moule de remplissage.

Le puits à froid est une cavité située à l'extrémité du canal primaire et destinée à stocker la matière froide supplémentaire générée entre deux tirs et à l'empêcher d'obstruer la sous-goulotte ou la porte. La matière froide introduite dans la cavité peut également créer rapidement une tension interne du produit. Dans l'idéal, le puits de refroidissement devrait avoir un diamètre de 8 à 10 mm et une profondeur d'environ 6 mm.

3. Portes et évents

La porte est identifiée comme le passage permettant au canal principal ou au canal secondaire d'établir une connexion avec la cavité. Elle possède généralement une section transversale inférieure à celle de la coulisse et constitue en fait la plus petite section du système de coulée ; en outre, elle doit être de faible longueur. La porte peut être de n'importe quelle forme, rectangulaire ou circulaire, et ses dimensions dépendent de l'épaisseur des produits. Pour les produits d'une épaisseur inférieure à 4 mm, le diamètre est de 1 mm et pour les produits d'une épaisseur comprise entre 4 et 8 mm, le diamètre est de 1. Pour les parois d'une épaisseur inférieure à 8 mm, le diamètre est de 1,4 mm, pour les épaisseurs comprises entre 8 mm et 4 mm, le diamètre est de 2 et pour les épaisseurs supérieures à 4 mm, il est de 2,0-2,7 mm. 7 mm La position de l'opercule est généralement décidée dans la partie la plus épaisse du produit qui n'a pas beaucoup d'impact sur la valeur esthétique et la fonction, à 90 degrés de la paroi du moule afin d'éliminer la cavité de rétraction et la marque de tourbillon.

Les évents sont des ouvertures en forme de fente dans le moule pour libérer l'air à l'intérieur de la cavité du moule, car son emprisonnement est susceptible de provoquer des défauts tels que des vides, de mauvaises lignes de soudure ou un remplissage incomplet du moule, ainsi que des brûlures au niveau du produit en raison de la compression de l'air qui entraîne une génération de chaleur et, à son tour, provoque le développement de contraintes internes. L'aération peut se faire à l'extrémité de l'écoulement de la matière fondue dans la cavité ou sur la surface de séparation du moule, généralement à une profondeur de 0,15 mm et une largeur de 6 mm.

Conditions de moulage par injection du TPU

Le Moulage par injection de TPU Les paramètres de température, de pression et de temps qui entrent en jeu pendant le moulage du TPU sont essentiels pour obtenir une plastification, une fluidité et des effets de refroidissement adéquats. L'apparence et les performances des pièces fabriquées en TPU seront directement influencées par le respect de ces critères. Si tout se passe comme prévu pendant le traitement, les produits finis devraient tous avoir plus ou moins le même aspect : une belle teinte uniforme entre le blanc et le beige.

Température

Les paramètres qui peuvent être réglés lors du moulage du TPU sont la température du cylindre, la température de la buse et la température du moule. Les deux premiers agissent largement sur la plastification et l'écoulement du TPU, et le troisième sur son écoulement et son taux de refroidissement.

1. Température du canon : La sélection de la température du fût est basée sur la dureté du matériau TPU. Une dureté plus élevée signifie que le TPU a une température de fusion plus élevée et qu'à la fin du fût, la température sera également plus élevée. La plage de température pour le traitement du cylindre en TPU est comprise entre 177 et 232 degrés Celsius. La distribution de la température est normalement augmentée progressivement du côté de la trémie ou de l'extrémité arrière jusqu'à la buse ou l'extrémité avant pour permettre à la température du TPU d'augmenter régulièrement en vue de la plastification.

2. Température de la buse : La température de la buse est généralement légèrement inférieure à la température la plus élevée du fût, car l'utilisation d'une buse à passage direct entraîne un phénomène de bave. Toutefois, si la buse autobloquante est utilisée pour éviter la formation de gouttes, la température de la buse peut être réglée dans les limites de la température la plus élevée du fût.

3. Température du moule : La température à laquelle le moule est mis en place a un impact considérable sur les caractéristiques du substrat et la rugosité de la surface des pièces en TPU. Elle peut être influencée par des aspects tels que le degré de cristallinité du TPU et la taille de la pièce sur laquelle on travaille. La température du moule est généralement régulée à l'aide d'un autre moyen de refroidissement à température fixe, par exemple l'eau. En outre, outre une cristallinité accrue et une température initiale du moule, les TPU de dureté plus élevée présentent un degré de réticulation différent. Par exemple, les températures de moulage appropriées pour le Texin de dureté 480A se situent entre 20 et 30°C, pour le Texin de dureté 591A, la température de moulage est de 30 à 50°C, tandis que pour le Texin de dureté 355D, la température de moulage appropriée se situe entre 40 et 65°C. La plage de températures de moulage typique pour les pièces en TPU se situe entre 10 et 60 °C. La conséquence des basses températures de moulage est qu'une partie de la matière fondue se solidifie avant le reste, ce qui crée des lignes d'écoulement et limite la croissance des sphérulites, de sorte que le matériau présente une faible cristallinité. Il en résulte un rétrécissement après le moulage ainsi qu'une variation des performances de la pièce.

Pression

La pression ou la force dans le moulage par injection comprend la pression de plastification, également appelée contre-pression et pression d'injection. Lors du retrait de la vis, la pression sur le dessus de la matière fondue est la contre-pression, contrôlée par la soupape de décharge. Une contre-pression plus élevée augmente la température de la matière fondue, diminue le taux de plastification, permet d'obtenir de meilleures températures dans la matière fondue, facilite le mélange des colorants et l'élimination des gaz présents dans les matières fondues, mais prolonge le cycle de moulage. Il convient de noter que la contre-pression du TPU varie généralement entre 0,3 et 4 MPa.

L'heure

Le temps nécessaire pour réaliser une injection s'appelle le cycle de moulage. Il comprend le remplissage du moule, son maintien, son refroidissement et d'autres moments (comme l'ouverture du moule, le retrait de la pièce, la fermeture du moule, etc.) ). Il influe sur la quantité de travail effectuée et sur l'utilisation de la machine. Les cycles de moulage du TPU dépendent de la dureté du matériau, de l'épaisseur de la pièce et de sa complexité. Les matériaux plus durs prennent moins de temps, les pièces plus épaisses prennent plus de temps et les pièces compliquées prennent plus de temps. La température du moule influe également sur le cycle. Les cycles de moulage du TPU durent généralement de 20 à 60 secondes.

Post-traitement des pièces

En raison d'une plastification inégale dans le cylindre ou de vitesses de refroidissement différentes dans la cavité du moule, le TPU présente souvent une cristallisation, une orientation et une rétraction inégales, ce qui entraîne des contraintes internes, en particulier dans les pièces à parois épaisses ou les pièces comportant des inserts métalliques. Ces pièces peuvent présenter des propriétés mécaniques réduites, des stries argentées en surface, voire des déformations et des fissures pendant le stockage et l'utilisation. Ces problèmes peuvent être résolus par un recuit des pièces. La température de recuit dépend de la dureté du TPU, une dureté plus élevée nécessitant des températures plus élevées.

Moulage par insertion

Pour répondre aux exigences de résistance à l'assemblage et à l'utilisation, les pièces en TPU ont souvent besoin d'inserts métalliques. Les inserts métalliques sont placés dans le moule à l'endroit voulu, puis le TPU est injecté autour d'eux pour former une seule pièce. Les pièces en TPU dotées d'inserts peuvent présenter des problèmes d'adhérence du TPU au métal, car le métal et le TPU ont des propriétés thermiques différentes et se rétractent à des vitesses différentes. Vous pouvez résoudre ce problème en chauffant les inserts métalliques avant d'y appliquer le TPU, en réduisant la différence de température lorsque vous injectez le TPU, en refroidissant le TPU plus lentement autour du métal, en faisant en sorte que le TPU se rétracte de manière uniforme et en n'exerçant pas trop de pression sur le TPU autour du métal.

Recyclage et réutilisation de la ferraille

Lors de la transformation du TPU, les déchets des principales coulisses, des sous-coulisses et des pièces défectueuses peuvent être recyclés et réutilisés. L'expérience montre que le matériau recyclé 100% sans mélange de nouveaux matériaux ne présente qu'une légère diminution des propriétés mécaniques, ce qui permet de l'utiliser. Pour conserver les meilleures propriétés physiques et mécaniques et les meilleures conditions d'injection, le taux de recyclage recommandé est de 25-30%. Le matériau recyclé doit être du même type et de la même qualité que le matériau neuf, éviter d'utiliser un matériau recyclé contaminé ou recuit, et ne pas stocker le matériau recyclé trop longtemps. Il est préférable de le granuler et de le sécher pour une utilisation immédiate. Le matériau recyclé a généralement une viscosité à l'état fondu plus faible, de sorte que les conditions de moulage doivent être ajustées.

Applications pratiques des TPU dans divers domaines

Les propriétés uniques du TPU ont conduit à une application généralisée dans de nombreux domaines. Voici les principaux domaines d'application et une analyse détaillée :

Industrie automobile

1. Tableaux de bord et panneaux de contrôle : Grâce à ses caractéristiques de flexibilité et de résistance à l'abrasion, le TPU peut être utilisé dans les pièces intérieures des automobiles. Les tableaux de bord et les panneaux de commande en TPU sont agréables au toucher et peuvent dissiper l'énergie d'impact, ce qui les rend sûrs. Les matériaux TPU peuvent contribuer à l'absorption des bruits et des secousses, ce qui rend la conduite plus confortable.

2. Joints de phare : Les joints automobiles utilisés dans les phares doivent résister aux intempéries et être capables d'assurer une étanchéité efficace. Le TPU peut être immunisé contre les conditions climatiques chaudes et froides, de sorte que l'eau de pluie ne puisse pas pénétrer dans le phare d'un véhicule et que le phare ne s'use pas rapidement. La nature de la résistance aux ultraviolets du TPU l'empêche de se dégrader ou de jaunir, en particulier lorsqu'il est exposé au soleil pendant une période prolongée.

3. Pare-chocs : Aujourd'hui, le TPU est immensément connu pour ses applications dans l'industrie automobile, en particulier dans la production de pare-chocs. Il possède une bonne élasticité, ce qui lui permet de supporter et d'absorber une grande quantité d'énergie lors des impacts, protégeant ainsi les véhicules. Il augmente également la durabilité du pare-chocs grâce à son excellente résistance à l'abrasion. Les pare-chocs de protection en TPU sont favorables aux voitures car ils réduisent la vulnérabilité aux piétons et aux autres voitures, ce qui accroît la sécurité.

Industrie médicale

Le TPU est principalement utilisé dans les appareils médicaux et les articles qui sont utilisés une fois puis jetés dans les domaines médicaux. Il convient donc à la fabrication de cathéters, de tubes de perfusion, de gants chirurgicaux et d'autres articles qui doivent être biocompatibles et facilement stérilisables. Voici quelques applications spécifiques :

1. Cathéters médicaux : Ils sont très flexibles et biocompatibles et peuvent donc être utilisés pendant une longue période dans l'organisme sans pour autant provoquer de réaction. Les cathéters en TPU ne réagissent pas chimiquement aux fluides qui pénètrent dans le cathéter et ne sont pas compromis mécaniquement dans une grande variété de circonstances médicales et ne provoquent pas d'inconfort pour le patient.

2. Gants chirurgicaux : Les gants TPU sont à la fois souples et résistants, ce qui permet aux chirurgiens de bénéficier d'une grande souplesse et d'un grand confort, tout en réduisant la contamination bactérienne. Les gants TPU sont résistants aux perforations et aux produits chimiques ; ils sont donc plus sûrs et plus fiables pendant les interventions chirurgicales.

3. Tubes de perfusion : Le TPU ne modifie pas ses propriétés sous perfusion et n'interagit pas avec les réactifs, ce qui est très important dans le processus de production des unités de perfusion. Les tubes à perfusion en TPU utilisés dans les opérations chirurgicales actuelles ne favorisent pas l'adhésion du sang et des médicaments, ce qui réduit la possibilité de formation d'une infection.

Industrie électronique et électrique

1. Étuis de téléphone : Le TPU est principalement l'étui, car il doit être transparent et avoir la capacité de résister à un impact. Les étuis en TPU protègent également les téléphones contre les dommages tels que ceux causés par une chute, tout en conservant l'aspect et la convivialité du téléphone. Ils sont polyvalents en termes de couleur et de design, selon les besoins, et impliquent l'utilisation de matériaux TPU.

2. Gaines de câbles : En raison de sa grande résistance à l'abrasion et à l'huile, le TPU est largement utilisé dans les applications de gaines de câbles. Les gaines TPU permettent d'accélérer les changements de conditions dans les climats difficiles pour les câbles, augmentant ainsi leur durabilité. Les matériaux TPU restent flexibles lorsqu'ils sont soumis à des températures élevées ou basses, ce qui les rend appropriés pour une utilisation dans le secteur industriel.

Chaussures et textiles

1. Semelles de chaussures de sport : En raison de ses propriétés d'élasticité et de sa forte résistance à l'abrasion, le TPU convient mieux aux semelles des chaussures de sport. Les semelles en TPU sont également légères et très résistantes, ce qui garantit un amortissement suffisant lors des activités sportives et rend les chaussures très confortables à porter. Cela signifie que les matériaux TPU peuvent être produits dans différentes structures de semelles afin de répondre aux diverses exigences sportives.

2. Textiles fonctionnels : Les films TPU sont utilisés universellement avec des matériaux imperméables et respirants qui sont portés dans des occasions telles que les sports de plein air et par les militaires. Les films TPU sont des films imperméables et respirants, adaptés à de nombreuses conditions difficiles. Le matériau TPU possède également les caractéristiques d'imperméabilité et de respirabilité, même dans un environnement à forte humidité et à fortes contraintes.

Conclusion

En raison des meilleures propriétés qu'il possède, le TPU est largement utilisé dans l'industrie du moulage par injection. Grâce à l'évolution constante des technologies et à la maîtrise du moulage par injection et de ses problèmes de traitement, les champs d'application du TPU vont encore s'élargir. À l'avenir, la place du TPU dans le processus de moulage par injection deviendra utile, lorsque les nouvelles technologies et la demande des clients augmenteront, en offrant des performances élevées dans différents domaines.

Sur la base de la connaissance des caractéristiques de base du TPU, technologie de moulage par injectionGrâce à l'utilisation de TPU, à son application et à son traitement, aux problèmes et aux contre-mesures, ainsi qu'au développement futur et aux tendances, cet article sera bénéfique pour l'application plus large de ce matériau à hautes performances dans le domaine du moulage par injection et créera davantage de possibilités pour le développement de ce domaine. Grâce à la publication de cet article, ces praticiens pourront incorporer et utiliser le TPU dans le cadre de leurs efforts pour faire progresser le moulage par injection.