Qual è il processo di stampaggio a iniezione del materiale TPU?

The injection molding process of TPU material is one of the most valuable manufacturing techniques for producing flexible, durable, and wear-resistant parts at scale. Thermoplastic polyurethane (TPU) sits in a unique position between rigid plastics and soft rubbers, giving engineers the ability to create parts that combine elasticity with structural strength — something few other materials can match. From phone cases and watch bands to automotive bushings, medical tubing, and industrial conveyor belts, TPU injection molding powers products across virtually every major manufacturing sector.

Lo stampaggio a iniezione del TPU riscalda e inietta i pellet di TPU negli stampi per creare parti flessibili e resilienti, comunemente utilizzate nel settore calzaturiero, automobilistico ed elettronico.

This brief overview outlines the core steps in TPU injection molding, but mastering the nuances of the process can significantly enhance product performance and manufacturing efficiency. Delve deeper to learn how accurate mold design and process optimization can improve your results. For foundational knowledge, see our Injection Molding Complete Guide.

Che cos'è il materiale TPU?

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.

Quali sono le caratteristiche di base dei materiali TPU?

The basic characteristics of tpu materials are the main categories or options explained in this section. TPU materials offer high elasticity, excellent abrasion resistance, and flexibility across temperatures, making them ideal for footwear, medical devices (meeting ISO 10993 biocompatibility¹ standards for tubing and housings), and automotive parts in demanding environments.

Ampia gamma di durezza

By changing the ratio of each reaction component of TPU, you can get products of different Shore hardness² levels, and with the increase of hardness, the products still maintain good elasticity and wear resistance. The stiffness of TPU can be measured by the elastic modulus.

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.

Eccezionale resistenza al freddo

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.

Resistente all'olio, all'acqua, agli agenti chimici e alla muffa.

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.

Il suo valore di usura Taber è di 0,5-0,35 mg, il più basso tra le materie plastiche. Con l'aggiunta di MoS2, olio di silicone, grafite, ecc. è possibile ridurre il coefficiente di attrito e migliorare la resistenza all'usura.

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%.

Quali sono le condizioni di processo per il processo di stampaggio a iniezione del Tpu?

Temperatura

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 Guida alla progettazione degli stampi a iniezione.

Temperatura della canna: The choice of barrel temperature is related to the hardness of TPU. TPU with high hardness has high melting temperature and high maximum temperature at the end of the barrel. The barrel temperature range used for processing TPU is 177~232°C. The distribution of barrel temperature is generally from one side of the hopper (rear end) to the nozzle (front end), and gradually increases, so that the temperature of TPU rises steadily to achieve the purpose of uniform plasticization.

Temperatura dell'ugello: 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.

StampoTemperatura: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.

Pressione

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.

Aumentando la contropressione si aumenta la temperatura di fusione, si riduce la velocità di plastificazione, si rende uniforme la temperatura di fusione, si mescolano uniformemente i coloranti e si scarica il gas di fusione, ma si allunga il ciclo di stampaggio. La contropressione del TPU è solitamente di 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.

Tempo

Il tempo necessario per effettuare un'iniezione è chiamato ciclo di stampaggio. Il ciclo di stampaggio comprende il tempo necessario per riempire lo stampo, il tempo necessario per mantenere lo stampo, il tempo necessario per raffreddare lo stampo e altri tempi (come il tempo necessario per aprire lo stampo, estrarre il pezzo dallo stampo e chiudere lo stampo), che incidono sulla quantità di lavoro che è possibile svolgere e sull'utilizzo delle attrezzature.

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.

Velocità di iniezione

La velocità di iniezione è determinata principalmente dalla configurazione dei prodotti in TPU. I prodotti con facce spesse richiedono velocità di iniezione più basse, mentre quelli con facce sottili richiedono velocità di iniezione più elevate.

Velocità della vite

Quando si lavorano prodotti in TPU, è necessario utilizzare una bassa velocità di taglio, quindi una velocità della vite inferiore. La velocità della vite del TPU è generalmente di 20~80r/min, meglio se 20~40r/min.

Trattamento di spegnimento

Poiché il TPU può degradarsi dopo essere stato esposto a lungo ad alte temperature, dopo lo spegnimento deve essere pulito con PS, PE, plastica acrilica o ABS; se lo spegnimento supera 1 ora, il riscaldamento deve essere spento.

Post-elaborazione del prodotto

Il TPU presenta spesso cristallizzazioni, orientamenti e ritiri non uniformi, dovuti a una plastificazione non uniforme nel cilindro o a diverse velocità di raffreddamento nella cavità dello stampo. Ciò comporta tensioni interne al prodotto, più evidenti nei prodotti a parete spessa o con inserti metallici.

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.

La temperatura di ricottura dei prodotti di elevata durezza è anch'essa elevata, mentre la temperatura di ricottura dei prodotti di bassa durezza è anch'essa bassa. Una temperatura troppo elevata può causare la deformazione del prodotto, mentre una temperatura troppo bassa non può raggiungere lo scopo di eliminare le tensioni interne.

Riciclaggio dei materiali riciclati

Nel processo di lavorazione del TPU, i materiali di scarto come canali, materozze e parti non specifiche possono essere riciclati e riutilizzati. Dai risultati dei test, i materiali riciclati del 100% senza miscelazione con i nuovi materiali non riducono in modo significativo le proprietà meccaniche e possono essere pienamente utilizzati.

Quali sono le precauzioni nel processo di stampaggio a iniezione dei materiali TPU?

Essiccazione del materiale

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.

Trattamento dei materiali riciclati

I materiali degli ugelli, i materiali delle lavatrici o i prodotti finali scadenti possono essere frantumati e mescolati con nuovi materiali, ma devono essere nuovamente essiccati prima dell'uso. Per alcuni requisiti fisici meccanici, i materiali riciclati non possono essere utilizzati nei processi di stampaggio a iniezione.

Più di 30% di tutte le materie prime. I materiali riciclati estrusi devono essere lavorati separatamente o aggiunti a nuovi materiali per lo stampaggio a iniezione. Inoltre, i materiali riciclati non devono essere conservati troppo a lungo. Utilizzare piani asciutti. I materiali di scarto che non possono essere riciclati possono essere inceneriti per ottenere calore.

Controllo della velocità e della pressione di iniezione

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.

Controllo della temperatura dello stampo

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.

Evitare il riscaldamento e la tosatura eccessivi

Excessive heating and high shear rates can degrade TPU during processing, causing discoloration, gas formation, and a permanent loss of mechanical properties. Keep barrel temperatures within the recommended range for your specific TPU grade, and avoid prolonged residence times in the barrel. If the machine will be idle for more than a few minutes, reduce the temperature settings or purge the barrel with a compatible material such as polyethylene to prevent thermal degradation.

Mantenere un ambiente pulito per lo stampaggio a iniezione

La pulizia dell'ambiente di stampaggio a iniezione è molto importante per la qualità dello stampaggio a iniezione dei materiali TPU. Se ci sono impurità e macchie d'olio, possono attaccarsi alla superficie dello stampo o mescolarsi al materiale, causando difetti sulla superficie del prodotto o un degrado delle prestazioni.

Qual è il flusso di processo dello stampaggio a iniezione del materiale TPU?

Preparazione del materiale

Prima di iniziare lo stampaggio a iniezione dei granuli di TPU, è necessario prepararli. Ciò significa essiccarli, preriscaldarli e mescolarli. L'essiccazione elimina l'umidità presente nel materiale per evitare bolle o crepe durante lo stampaggio a iniezione.

Progettazione di stampi

Quando si progetta uno stampo a iniezione per materiale TPU, è necessario considerare fattori quali la fluidità del materiale, il ritiro e lo stampaggio del prodotto. Una progettazione ragionevole dello stampo può ridurre efficacemente il tasso di difettosità del prodotto e migliorare l'efficienza produttiva.

Selezione della macchina per lo stampaggio a iniezione

Scegliere la giusta macchina per stampaggio a iniezione è fondamentale per garantire la stabilità del processo di stampaggio a iniezione del materiale TPU e la qualità del prodotto.

Impostazione dei parametri del processo di stampaggio a iniezione

L'impostazione dei parametri del processo di stampaggio a iniezione è fondamentale per garantire la qualità dello stampaggio a iniezione del materiale TPU. Questi parametri comprendono la pressione di iniezione, la velocità di iniezione, il tempo di mantenimento, la temperatura dello stampo e così via.

Impostando correttamente i parametri di processo, puoi assicurarti che il materiale TPU scorra e riempia completamente lo stampo durante il processo di stampaggio a iniezione, evitando difetti come bolle e ritiri.

Post-elaborazione del prodotto

Dopo lo stampaggio a iniezione, i prodotti in TPU devono essere sottoposti a post-trattamento per eliminare le tensioni interne, migliorare la stabilità dimensionale e la qualità della superficie. I metodi comuni di post-lavorazione includono il trattamento termico, il raffreddamento e il trattamento superficiale.

Il trattamento termico può eliminare le tensioni interne generate dal prodotto durante il processo di stampaggio a iniezione e migliorarne la stabilità dimensionale. Il raffreddamento aiuta il prodotto a modellarsi rapidamente e a ridurre le deformazioni. Il trattamento superficiale può migliorare l'aspetto e le prestazioni del prodotto.

Quali sono i difetti del processo di stampaggio a iniezione dei materiali TPU?

Il prodotto presenta crepe

Le crepe sono un problema critico per i prodotti in TPU, di solito appaiono come microfratture sulla superficie del prodotto. Quando il prodotto presenta spigoli e angoli vivi, spesso si crepa in questa parte, il che è molto pericoloso per il prodotto.

Per evitare cricche causate da un cattivo stampaggio, la cavità dello stampo deve avere una pendenza di stampaggio sufficiente e le dimensioni, la posizione e la forma del perno di espulsione devono essere adeguate. Durante l'espulsione, la resistenza allo stampaggio di ogni parte del prodotto deve essere uniforme.

Il sovraccarico si verifica quando si inietta troppa plastica nello stampo. Ciò può essere causato da una pressione di iniezione eccessiva o da una dosatura eccessiva del materiale.

Quando si riempie eccessivamente lo stampo, si sottopongono a maggiori sollecitazioni i componenti dello stampo, rendendo più difficile l'uscita del pezzo dallo stampo e provocando la rottura (o addirittura la frattura) del pezzo. Quando si verifica questo fenomeno, è necessario ridurre la pressione di iniezione per arrestare il riempimento eccessivo.

La sollecitazione interna dovuta al riempimento eccessivo di solito rimane nell'area della porta. L'area vicina al cancello è fragile, in particolare l'area del cancello diretto, e si romperà a causa delle sollecitazioni interne.

Scarsa lucentezza superficiale dei prodotti

Una scarsa lucentezza superficiale è solitamente causata da una lucidatura inadeguata della superficie dello stampo. Quando le condizioni della superficie della cavità dello stampo sono buone, aumentare la temperatura del materiale e dello stampo può migliorare la lucentezza superficiale del prodotto.

Inoltre, se il materiale assorbe umidità o è contaminato da sostanze volatili o da sostanze estranee, può causare una scarsa brillantezza della superficie. Pertanto, è necessario prestare attenzione ai fattori legati allo stampo e ai materiali.

Il prodotto presenta bave

I prodotti in TPU presentano spesso bave. Quando la pressione della materia prima nella cavità dello stampo è troppo elevata, la forza di separazione generata è superiore alla forza di serraggio, costringendo lo stampo ad aprirsi e causando la fuoriuscita della materia prima e la formazione di bave.

Le cause delle bave possono essere molteplici: problemi con le materie prime, problemi con la macchina per lo stampaggio a iniezione, regolazioni errate o addirittura lo stampo stesso. Pertanto, nel determinare la causa delle bave, si procede dal facile al difficile.

Controllare se le materie prime sono accuratamente essiccate, se ci sono oggetti estranei mescolati, se sono mescolati diversi tipi di materie prime e l'influenza della viscosità delle materie prime.

regolare correttamente il sistema di controllo della pressione della pressa ad iniezione e la regolazione della velocità di iniezione deve essere coordinata con la forza di chiusura utilizzata; verificare se alcune parti dello stampo sono usurate, se i fori di scarico sono bloccati e se il design del canale di flusso è ragionevole.

se c'è una deviazione nel parallelismo tra le sagome della macchina di stampaggio a iniezione, se la distribuzione della forza del tirante della sagoma è uniforme e se l'anello di controllo della vite e il cilindro di fusione sono usurati.

Riempimento insufficiente dei prodotti

Quando il materiale fuso non scorre in tutti gli angoli dello stampo, si parla di riempimento insufficiente. I motivi possono essere diversi: le condizioni di stampaggio non sono corrette, lo stampo non è stato progettato o realizzato bene, il prodotto ha parti spesse e parti sottili, e così via.

Per risolvere il problema, è possibile aumentare la temperatura del materiale e dello stampo, aumentare la pressione e la velocità di iniezione e migliorare la scorrevolezza del materiale. È anche possibile ingrandire il canale di distribuzione o di flusso, o modificare la posizione, le dimensioni o il numero degli attacchi per migliorare il flusso del materiale.

Deformazione del prodotto

Le ragioni della deformazione dei prodotti stampati a iniezione in TPU sono un tempo di raffreddamento e di formatura troppo breve, una temperatura dello stampo troppo elevata e non uniforme e un sistema di canali di flusso asimmetrico.

Pertanto, quando si progetta lo stampo, cercare di evitare una differenza di spessore troppo grande nella stessa parte in plastica; evitare angoli troppo acuti; evitare una zona cuscinetto troppo corta, in modo che i giri di spessore differiscano notevolmente; inoltre, prestare attenzione a impostare il numero appropriato di eiettori e progettare un canale di flusso di raffreddamento della cavità ragionevole.

Se stai valutando fornitori di stampaggio a iniezione di TPU per il tuo prossimo progetto, il nostro Injection Molding Supplier Sourcing Guide fornisce un quadro pratico per confrontare capacità, tempi di consegna e prezzi tra i produttori.

What Are the Frequently Asked Questions About TPU Injection Molding?

A quale temperatura deve essere stampato a iniezione il TPU?

Il TPU viene tipicamente stampato a iniezione a temperature del cilindro di 190–230°C con temperature dello stampo mantenute tra 10–60°C, sebbene le impostazioni esatte dipendano fortemente dal grado di durezza Shore del materiale TPU specifico in lavorazione. I gradi di TPU più duri richiedono temperature del cilindro più elevate per ottenere un flusso di fusione adeguato, mentre i gradi più morbidi si lavorano efficacemente a temperature più basse. La temperatura dell'ugello dovrebbe generalmente essere impostata leggermente al di sotto della temperatura massima del cilindro per prevenire sgocciolamenti prematuri. Consultare sempre la scheda tecnica del produttore per le finestre di processo specifiche del grado.

Il TPU deve essere essiccato prima dello stampaggio a iniezione?

Sì, il TPU deve essere accuratamente essiccato prima dello stampaggio a iniezione per prevenire difetti superficiali e garantire prestazioni meccaniche uniformi nei pezzi finiti. Le condizioni di essiccazione consigliate sono 80–110°C per 2–3 ore utilizzando un essiccatore a tramoggia deumidificante, portando il contenuto di umidità al di sotto dello 0,11% in peso. Un'umidità residua superiore a questa soglia provoca striature argentee, bolle superficiali e un significativo degrado delle proprietà meccaniche, inclusa una ridotta resistenza a trazione ed elongazione a rottura. I TPU a base di estere tendono ad assorbire più umidità rispetto ai gradi a base di etere e potrebbero richiedere cicli di essiccazione prolungati. Verificare sempre l'essiccazione con un analizzatore di umidità prima di caricare il materiale nella tramoggia.

Qual è la differenza tra TPU a base esterea e a base eterica per lo stampaggio a iniezione?

Il TPU a base esterea offre una resistenza meccanica superiore, una maggiore resistenza all'abrasione e agli oli, rendendolo la scelta preferita per applicazioni gravose come cinghie trasportatrici industriali, guarnizioni idrauliche e suole di scarpe sportive. Tuttavia, i gradi a base esterea sono più suscettibili all'idrolisi in ambienti umidi o bagnati nel tempo. Il TPU a base eterica offre un'eccellente resistenza all'idrolisi, una migliore flessibilità a basse temperature fino a −40°C e una resistenza microbica intrinseca, il che lo rende la scelta standard per tubazioni mediche, guaine per cavi esterne e attrezzature per sport acquatici. Entrambi i tipi si processano in modo simile su macchine standard per stampaggio a iniezione, ma i requisiti di essiccazione e i profili di temperatura di fusione ottimali possono differire tra i gradi.

Cosa causa l'imbarcamento nelle parti stampate a iniezione in TPU?

L'imbarcamento nelle parti stampate a iniezione in TPU è causato principalmente dal raffreddamento non uniforme della parte, dal tempo di raffreddamento insufficiente prima dell'espulsione o dalle temperature della superficie dello stampo incoerenti tra le due metà del nucleo e della cavità. Ulteriori fattori contribuenti includono una pressione di iniezione eccessiva combinata con una bassa temperatura dello stampo e geometrie della parte con variazioni significative dello spessore della parete. Le contromisure più efficaci sono prolungare il ciclo di raffreddamento, garantire una temperatura uniforme dello stampo attraverso un progetto bilanciato dei canali di raffreddamento e ridurre la differenza di temperatura tra nucleo e cavità entro 5°C.

Il TPU può essere sovrastampato su altri materiali?

Sì, il TPU è uno dei materiali più comunemente sovrastampati e si lega bene a substrati come ABS, PC, PA e inserti metallici quando si rispettano le condizioni di processo appropriate. La sovrastampa di successo richiede una temperatura di fusione adeguata per il legame chimico, superfici del substrato pulite e una chimica del materiale compatibile tra il TPU e il substrato. La stampa a due componenti è il metodo di produzione più efficiente, ampiamente utilizzato per le impugnature di dispositivi elettronici di consumo, i manici di utensili elettrici e i componenti interni automobilistici dove è necessaria una superficie soft-touch su una struttura rigida.

How Can You Master TPU Injection Molding for Better Products?

Il processo di stampaggio a iniezione dei materiali TPU è una tecnologia complessa e delicata che richiede una considerazione completa di molteplici fattori come le proprietà del materiale, il design dello stampo, la selezione della macchina per stampaggio a iniezione e l'impostazione dei parametri di processo.

Controllando accuratamente i collegamenti chiave e i punti tecnici del processo di stampaggio a iniezione, possiamo produrre prodotti in TPU di alta qualità e precisione. In futuro, con il continuo miglioramento delle prestazioni del materiale TPU e la continua innovazione della tecnologia di stampaggio a iniezione, abbiamo motivo di credere che la tecnologia di stampaggio a iniezione del materiale TPU sarà ampiamente utilizzata in più campi e promuoverà lo sviluppo sostenibile delle industrie correlate.

1. Biocompatibilità ISO 10993: La biocompatibilità ISO 10993 si riferisce a una serie di standard per valutare la biocompatibilità dei dispositivi medici, rilevante per i gradi di TPU di grado medico utilizzati in tubazioni e custodie di dispositivi. ↩

2. Durezza Shore: La durezza Shore si riferisce a una misura standardizzata della durezza del materiale, dove Shore A (0–100) viene utilizzata per elastomeri più morbidi come il TPU e Shore D per plastiche più dure. ↩

3. Temperatura di transizione vetrosa del TPU: La temperatura di transizione vetrosa del TPU si riferisce alla temperatura alla quale il TPU passa da uno stato rigido a uno stato gommoso, tipicamente tra −40 °C e −20 °C per i gradi a base eterica. ↩