Wat is het spuitgietproces van TPU-materiaal?

Het spuitgietproces van TPU-materiaal is een van de meest waardevolle productietechnieken voor het op grote schaal produceren van flexibele, duurzame en slijtvaste onderdelen. Thermoplastisch polyurethaan (TPU) bevindt zich in een unieke positie tussen harde kunststoffen en zachte rubbers, waardoor ingenieurs de mogelijkheid hebben om onderdelen te creëren die elasticiteit combineren met structurele sterkte — iets wat weinig andere materialen kunnen evenaren. Van telefoonhoesjes en horlogebandjes tot autobussen, medische slangen en industriële transportbanden, TPU-spuitgieten drijft producten aan in vrijwel elke grote productiesector.

TPU spuitgieten verhit en spuit TPU-pellets in mallen om flexibele, veerkrachtige onderdelen te maken die vaak worden gebruikt in schoeisel, auto's en elektronica.

Dit korte overzicht schetst de kernstappen in TPU-spuitgieten, maar het beheersen van de nuances van het proces kan de productprestaties en productie-efficiëntie aanzienlijk verbeteren. Duik dieper om te leren hoe nauwkeurige matrijsontwerpen en procesoptimalisatie uw resultaten kunnen verbeteren. Voor basiskennis, zie onze Injection Molding Complete Guide.

Wat is TPU-materiaal?

TPU staat voor thermoplastisch polyurethaan elastomeer rubber. Het is geen textiel in de traditionele zin, laat staan leer. TPU overwint veel van de tekortkomingen van PVC, PU-leer en PU-coating, en heeft grote doorbraken gerealiseerd in de toepassing van waterdichte en ademende stoffen.

TPU heeft niet alleen de meeste kenmerken van rubber en gewone kunststoffen, maar ook uitstekende algehele fysische en chemische eigenschappen. Het is een nieuw type polymeer milieuvriendelijk materiaal tussen rubber en kunststof. Het heeft zowel de zachtheid van rubber als de hardheid van harde kunststof.

Wat zijn de basiskenmerken van TPU materialen?

De basiseigenschappen van TPU-materialen zijn de belangrijkste categorieën of opties die in deze sectie worden uitgelegd. TPU-materialen bieden hoge elasticiteit, uitstekende slijtvastheid en flexibiliteit over een breed temperatuurbereik, waardoor ze ideaal zijn voor schoeisel, medische apparaten (voldoen aan ISO 10993 biocompatibiliteit¹ normen voor slangen en behuizingen), en auto-onderdelen in veeleisende omgevingen.

Breed hardheidsbereik

Door de verhouding van elke reactiecomponent van TPU te veranderen, kunt u producten van verschillende Shore hardheid² niveaus, en met de toename van hardheid behouden de producten nog steeds goede elasticiteit en slijtvastheid. De stijfheid van TPU kan worden gemeten door de elasticiteitsmodulus.

De elasticiteitsmodulus van rubber is meestal 1~10 MPa, TPU is 10~1000 MPa, en kunststoffen zoals nylon, ABS, PC, POM, etc. zijn 1000~10000 MPa.

Uitstekende koudebestendigheid

TPU heeft een lage TPU glasovergangstemperatuur³ en blijft elastisch en flexibel zelfs bij min 35 graden. Het is flexibel over een breed temperatuurbereik van -40 tot 120 graden Celsius zonder de noodzaak van weekmakers.

Oliebestendig, waterbestendig, chemicaliënbestendig en schimmelbestendig

TPU is goed in het weerstaan van oliën (minerale oliën, dierlijke en plantaardige oliën en smeermiddelen) en veel oplosmiddelen. De oliebestendigheid van TPU is beter dan die van nitrilrubber, en het heeft een uitstekende oliebestendigheidslevensduur.

De Taber-slijtagewaarde is 0,5-0,35 mg, de kleinste onder de kunststoffen. Als MoS2, siliconenolie grafiet, enz. worden toegevoegd, kan de wrijvingscoëfficiënt worden verlaagd en de slijtvastheid worden verbeterd.

Treksterkte en rek: TPU heeft een treksterkte die 2-3 keer hoger is dan die van natuurlijk rubber en synthetisch rubber. De treksterkte van polyester-TPU is bijna 60MPa, en de rek is bijna 410%. De treksterkte van polyether-TPU is 50MPa, en de rek is >30%.

Wat zijn de procescondities voor het Tpu spuitgietproces?

Temperatuur

De temperaturen die u moet regelen in het TPU-vormproces zijn de cilindertemperatuur, de nozzletemperatuur en de matrijs-temperatuur. De eerste twee temperaturen beïnvloeden voornamelijk de plastificatie en stroming van TPU, en de laatste temperatuur beïnvloedt de stroming en afkoeling van TPU. Lees meer in onze Handleiding voor het ontwerpen van spuitgietmatrijzen.

Temperatuur van de loop: De keuze van cilindertemperatuur is gerelateerd aan de hardheid van TPU. TPU met hoge hardheid heeft een hoog smeltpunt en een hoge maximale temperatuur aan het einde van de cilinder. Het cilindertemperatuurbereik dat wordt gebruikt voor het verwerken van TPU is 177~232°C. De verdeling van cilindertemperatuur is over het algemeen vanaf de kant van de trechter (achterkant) naar de nozzle (voorkant), en neemt geleidelijk toe, zodat de temperatuur van TPU gestaag stijgt om uniforme plastificatie te bereiken.

Temperatuur sproeier: De nozzletemperatuur is meestal iets lager dan de maximale temperatuur van de cilinder om te voorkomen dat het gesmolten materiaal uit de rechtstreekse nozzle druipt.

VormTemperatuur:De matrijs temperatuur is zeer belangrijk voor de intrinsieke prestaties en uiterlijke kwaliteit van TPU-producten. Deze wordt bepaald door vele factoren zoals de kristalliniteit van TPU en de grootte van het product. De matrijs temperatuur wordt meestal geregeld door een constante temperatuur koelmiddel zoals water.

De matrijstemperatuur van TPU-producten is over het algemeen 10~60°C. Wanneer de matrijstemperatuur laag is, bevriest de smelt voortijdig en produceert stroomlijnen, wat niet bevorderlijk is voor de groei van sferolieten, wat resulteert in een lage kristalliniteit van het product en een laat kristallisatieproces, wat leidt tot naschrikking en prestatieveranderingen van het product.

Druk

De druk in het spuitgietproces omvat plastificeerdruk (terugdruk) en inspuitdruk. Wanneer de schroef terugtrekt, is de druk op de bovenste smelt de terugdruk, die wordt geregeld door het overstroomventiel.

Het verhogen van de tegendruk verhoogt de smelttemperatuur, verlaagt de plastificeersnelheid, maakt de smelttemperatuur uniform, mengt de kleurstoffen gelijkmatig en voert het smeltgas af, maar verlengt de vormcyclus. De tegendruk van TPU is meestal 0,3 ~ 4MPa.

Injectiedruk is de druk die door de bovenkant van de schroef op TPU wordt uitgeoefend. Het wordt gebruikt om de stromingsweerstand van TPU van de cilinder naar de holte te overwinnen, de snelheid van het smeltvullen te verhogen en de smelt te verdichten.

Met andere woorden, de smeltviscositeit wordt bepaald door temperatuur en druk, evenals door de hardheid en vervormingssnelheid van TPU. Hoe hoger de schuifsnelheid, hoe lager de viscositeit. Wanneer de schuifsnelheid onveranderd blijft, geldt: hoe hoger de hardheid van TPU, hoe groter de viscositeit.

Wanneer de schuifsnelheid constant is, neemt de viscositeit af naarmate de temperatuur stijgt, maar bij hoge schuifsnelheden wordt de viscositeit niet zo sterk beïnvloed door temperatuur als bij lage schuifsnelheden. De inspuitdruk van TPU is over het algemeen 20~110 MPa.

Tijd

De tijd die nodig is om een spuitgieting uit te voeren wordt de spuitgietcyclus genoemd. De spuitgietcyclus omvat de tijd die nodig is om de matrijs te vullen, de tijd die nodig is om de matrijs vast te houden, de tijd die nodig is om de matrijs af te koelen en andere tijden (zoals de tijd die nodig is om de matrijs te openen, het onderdeel uit de matrijs te halen en de matrijs te sluiten), die allemaal invloed hebben op hoeveel werk je kunt doen en hoeveel je je apparatuur kunt gebruiken.

De vormcyclus voor TPU wordt meestal bepaald door hoe hard de TPU is, hoe dik het onderdeel is en welke vorm het onderdeel heeft. De cyclus is kort voor harde TPU, lang voor dikke onderdelen en lang voor onderdelen die veel vormen hebben.

Injectiesnelheid

De injectiesnelheid wordt voornamelijk bepaald door de configuratie van TPU-producten. Producten met dikke uiteinden vereisen lagere injectiesnelheden, terwijl producten met dunne uiteinden hogere injectiesnelheden vereisen.

Schroefsnelheid

Als je TPU-producten verwerkt, heb je een lage afschuifsnelheid nodig, dus moet je een lagere schroefsnelheid gebruiken. De schroefsnelheid van TPU is over het algemeen 20~80r/min, en 20~40r/min is beter.

Behandeling bij uitschakeling

Aangezien TPU kan degraderen na langdurige blootstelling aan hoge temperaturen, moet het na uitschakeling worden gereinigd met PS, PE, acrylplastic of ABS; als de uitschakeling langer dan 1 uur duurt, moet de verwarming worden uitgeschakeld.

Product nabewerking

TPU heeft vaak ongelijkmatige kristallisatie, oriëntatie en krimp door ongelijkmatige weekmaking in het vat of verschillende koelsnelheden in de matrijsholte. Dit resulteert in interne spanning in het product, die prominenter aanwezig is bij dikwandige producten of producten met metalen inzetstukken.

Producten met interne spanning ervaren vaak een afname van mechanische eigenschappen tijdens opslag en gebruik, zilverstrepen op het oppervlak, en zelfs vervorming en scheuren. De manier om deze problemen in de productie op te lossen is het product te gloeien. De gloeitemperatuur hangt af van de hardheid van het TPU-product.

De gloeitemperatuur van producten met een hoge hardheid is ook hoog, en de gloeitemperatuur van producten met een lage hardheid is ook laag. Een te hoge temperatuur kan ertoe leiden dat het product kromtrekt of vervormt en een te lage temperatuur kan het doel van het elimineren van interne spanning niet bereiken.

Recycling van gerecycled materiaal

In het TPU verwerkingsproces kunnen afvalmaterialen zoals runners, sprues en off-spec onderdelen worden gerecycled en hergebruikt. Uit de testresultaten blijkt dat 100% gerecyclede materialen zonder vermenging met nieuwe materialen de mechanische eigenschappen niet significant verminderen en volledig kunnen worden gebruikt.

Wat zijn de voorzorgsmaatregelen bij het spuitgieten van TPU-materialen?

Materiaal drogen

Omdat TPU gemakkelijk vocht opneemt en gemakkelijk hydrolyseert, zal het, als de TPU-grondstoffen niet grondig zijn gedroogd, gemakkelijk verwerkingsproblemen veroorzaken.

Als koolstofpoeder of masterbatch wordt gebruikt voor het kleuren, moet dit volledig worden gemengd met de natuurlijke kleurstof van TPU en samen worden gedroogd. Over het algemeen wordt een circulatieluchtdroger of een ontvochtigingsdroger gebruikt om TPU te drogen.

Verwerking van gerecycled materiaal

Nozzlematerialen, wasmachinematerialen of slechte eindproducten kunnen vermalen en gemengd worden met nieuwe materialen, maar ze moeten opnieuw gedroogd worden voor gebruik. Omwille van sommige mechanische fysieke vereisten kunnen gerecycleerde materialen niet gebruikt worden in spuitgietprocessen.

Meer dan 30% van alle grondstoffen. Geëxtrudeerde gerecyclede materialen moeten apart verwerkt worden of toegevoegd worden aan nieuwe spuitgietmaterialen. Gerecycleerde materialen mogen ook niet te lang opgeslagen worden. Gebruik droge bovenkanten. Afvalmaterialen die niet gerecycled kunnen worden, kunnen verbrand worden om warmte te verkrijgen.

Injectiesnelheid en -druk regelen

De snelheid en druk van de injectie zijn belangrijk voor hoe goed het TPU-materiaal stroomt en de matrijs vult. Als de snelheid en druk te hoog zijn, kan het materiaal breken of luchtbellen vormen.

Temperatuur van de gietvorm regelen

Maar als de matrijstemperatuur te hoog is, kan dit ervoor zorgen dat het materiaal oververhit raakt en ontleedt of bubbels vormt. Als de matrijstemperatuur te laag is, kan dit koude stroomsporen of krimpvlekken op het oppervlak van het product veroorzaken.

Vermijd overmatig verhitten en scheren

Overmatige verhitting en hoge schuifsnelheden kunnen TPU tijdens de verwerking afbreken, wat verkleuring, gasvorming en een permanent verlies van mechanische eigenschappen veroorzaakt. Houd cilindertemperaturen binnen het aanbevolen bereik voor uw specifieke TPU-graad, en vermijd langdurige verblijftijden in de cilinder. Als de machine langer dan een paar minuten inactief is, verlaag dan de temperatuurinstellingen of spoel de cilinder door met een compatibel materiaal zoals polyethyleen om thermische afbraak te voorkomen.

Een schone omgeving voor spuitgieten handhaven

De netheid van de spuitgietomgeving is erg belangrijk voor de spuitgietkwaliteit van TPU-materialen. Als er onzuiverheden en olievlekken zijn, kunnen deze aan het matrijsoppervlak blijven kleven of zich in het materiaal vermengen, wat defecten aan het productoppervlak of prestatievermindering veroorzaakt.

Wat is de processtroom van TPU materiaal spuitgieten?

Materiaalvoorbereiding

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

Vormontwerp

Bij het ontwerpen van een spuitgietmatrijs voor TPU-materiaal moet rekening worden gehouden met factoren zoals de vloeibaarheid van het materiaal, krimp en ontvorming van het product. Een redelijk matrijsontwerp kan het defectpercentage van het product effectief verlagen en de productie-efficiëntie verbeteren.

Spuitgietmachines kiezen

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

De Parameter van het injectie het vormen proces het Plaatsen

Het instellen van de parameters voor het spuitgietproces is cruciaal om de kwaliteit van het spuitgieten van TPU-materiaal te garanderen. Deze parameters zijn onder andere injectiedruk, injectiesnelheid, wachttijd en matrijstemperatuur.

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

Product nabewerking

Na het spuitgieten moeten TPU-producten nabewerkt worden om interne spanningen te elimineren, de maatvastheid te verbeteren en de oppervlaktekwaliteit te verbeteren. Veelgebruikte nabewerkingsmethoden zijn warmtebehandeling, koeling en oppervlaktebehandeling.

Warmtebehandeling kan de interne spanning elimineren die door het product wordt gegenereerd tijdens het spuitgietproces en de dimensionale stabiliteit verbeteren. Koelen helpt het product om snel vorm te krijgen en vervorming te verminderen. Oppervlaktebehandeling kan het uiterlijk en de prestaties van het product verbeteren.

Wat zijn de defecten in het spuitgietproces van TPU-materialen?

Het product heeft scheuren

Cracks are a killer for TPU products, usually appearing as hairline cracks on the surface of the product. When the product has sharp edges and corners, it often cracks in this part, which is very dangerous for the product.

Om scheuren door slecht ontvormen te voorkomen, moet de matrijsholte voldoende ontvormhelling hebben en moeten de grootte, positie en vorm van de uitwerppen geschikt zijn. Bij het uitwerpen moet de ontvormweerstand van elk deel van het product uniform zijn.

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

Als je de matrijs overvult, zet je ook meer druk op de onderdelen van de matrijs, waardoor het moeilijker wordt om het onderdeel uit de matrijs te krijgen en waardoor het onderdeel barst (of zelfs breekt). Als je dit ziet gebeuren, moet je de injectiedruk verlagen om het overvullen te stoppen.

De interne spanning door overvulling blijft meestal in het poortgebied. Het gebied bij de poort is bros, vooral het directe poortgebied, en zal breken door de interne spanning.

Slechte oppervlakteglans van producten

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

Als het materiaal bovendien vocht absorbeert of vervuild is met vluchtige stoffen of vreemde stoffen, kan dit leiden tot een slechte glans van het oppervlak. Daarom moet er aandacht besteed worden aan factoren die te maken hebben met de schimmel en de materialen.

Het product heeft bramen

TPU-producten hebben vaak bramen. Als de druk van de grondstof in de matrijsholte te groot is, is de scheidingskracht die wordt opgewekt groter dan de klemkracht, waardoor de matrijs wordt gedwongen te openen, waardoor de grondstof overloopt en bramen ontstaan.

Er zijn veel redenen voor bramen, zoals problemen met de grondstoffen, problemen met de spuitgietmachine, onjuiste afstelling of zelfs de matrijs zelf. Ga daarom bij het bepalen van de oorzaak van bramen van gemakkelijk naar moeilijk.

Controleer of de grondstoffen goed gedroogd zijn, of er vreemde voorwerpen in gemengd zijn, of er verschillende soorten grondstoffen gemengd zijn en wat de invloed is van de viscositeit van de grondstoffen.

Pas het drukregelsysteem van de spuitgietmachine correct aan en de aanpassing van de injectiesnelheid moet worden gecoördineerd met de gebruikte klemkracht; of bepaalde delen van de matrijs versleten zijn, of de uitlaatgaten geblokkeerd zijn en of het ontwerp van het stromingskanaal redelijk is.

of er een afwijking is in het parallellisme tussen de spuitgietmachinesjablonen, of de krachtverdeling van de trekstang van de sjabloon uniform is en of de schroefkeerring en het smeltvat versleten zijn.

Onvoldoende vulling van producten

Als het gesmolten materiaal niet door alle hoeken van de mal stroomt, wordt dit onvoldoende vulling genoemd. Dit kan een aantal oorzaken hebben: de gietcondities zijn niet goed ingesteld, de mal is niet goed ontworpen of gemaakt, het product heeft dikke delen en dunne delen, enzovoort.

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

Vervorming en vervorming van het product

De redenen voor het kromtrekken en vervormen van TPU spuitgietproducten zijn een te korte afkoelings- en vormgevingstijd, een te hoge en ongelijkmatige matrijstemperatuur en een asymmetrisch stromingskanaalsysteem.

Probeer daarom bij het ontwerpen van de matrijs een te groot dikteverschil in hetzelfde kunststofdeel te vermijden; vermijd te scherpe hoeken; vermijd een te korte bufferzone, zodat de diktebeurten sterk verschillen; besteed daarnaast aandacht aan het instellen van het juiste aantal uitwerpers en het ontwerpen van een redelijk holtekoelingsstroomkanaal.

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

Wat zijn de veelgestelde vragen over TPU-spuitgieten?

What temperature should TPU be injection molded at?

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

Does TPU need to be dried before injection molding?

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

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

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

What causes warping in TPU injection molded parts?

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

Can TPU be overmolded onto other materials?

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

Hoe kunt u TPU-spuitgieten beheersen voor betere producten?

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

Door de belangrijkste schakels en technische punten in het spuitgietproces nauwkeurig te controleren, kunnen we TPU-producten van hoge kwaliteit en hoge precisie produceren. In de toekomst, met de voortdurende verbetering van de TPU materiaalprestaties en de voortdurende innovatie van de spuitgiettechnologie, hebben we reden om te geloven dat de TPU materiaal spuitgiettechnologie op grote schaal zal worden gebruikt in meer gebieden en de duurzame ontwikkeling van aanverwante industrieën zal bevorderen.

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

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

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