Na czym polega proces formowania wtryskowego materiału TPU？

Proces wtrysku materiału TPU jest jedną z najcenniejszych technik wytwórczych do produkcji elastycznych, trwałych i odpornych na zużycie części na dużą skalę. Termoplastyczny poliuretan (TPU) zajmuje unikalną pozycję między sztywnymi tworzywami sztucznymi a miękkimi gumami, dając inżynierom możliwość tworzenia części łączących elastyczność z wytrzymałością strukturalną — coś, czemu niewiele innych materiałów może dorównać. Od etui na telefony i pasków do zegarków po tuleje samochodowe, rurki medyczne i przemysłowe pasy transmisyjne, wtrysk TPU napędza produkty w praktycznie każdym głównym sektorze produkcyjnym.

Formowanie wtryskowe TPU podgrzewa i wtryskuje granulki TPU do form w celu stworzenia elastycznych, sprężystych części, powszechnie stosowanych w obuwiu, motoryzacji i elektronice.

„TPU jest tym samym co TPE w procesie wtryskiwania.” Injection Molding Complete Guide.

Co to jest materiał 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.

Jakie są podstawowe właściwości materiałów TPU?

Podstawowe charakterystyki materiałów TPU to główne kategorie lub opcje omówione w tej sekcji. Materiały TPU oferują wysoką elastyczność, doskonałą odporność na ścieranie i elastyczność w różnych temperaturach, co czyni je idealnymi do obuwia, urządzeń medycznych (spełniających ISO 10993 biocompatibility¹ normy dla rurek i obudów) oraz części samochodowe w wymagających środowiskach.

Szeroki zakres twardości

By changing the ratio of each reaction component of TPU, you can get products of different Shore hardness² poziomów, a wraz ze wzrostem twardości produkty nadal zachowują dobrą elastyczność i odporność na zużycie. Sztywność TPU można mierzyć za pomocą modułu sprężystości.

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.

Wyjątkowa odporność na zimno

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.

Odporność na olej, wodę, chemikalia i pleśń

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.

Jego wartość zużycia Tabera wynosi 0,5-0,35 mg, co jest najmniejszą wartością wśród tworzyw sztucznych. Po dodaniu MoS2, grafitu oleju silikonowego itp. można zmniejszyć współczynnik tarcia i poprawić odporność na zużycie.

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%.

Jakie są warunki procesu formowania wtryskowego 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 Przewodnik projektowania form wtryskowych.

Temperatura beczki: Wybór temperatury cylindra jest związany z twardością TPU. TPU o wysokiej twardości ma wysoką temperaturę topnienia i wysoką maksymalną temperaturę na końcu cylindra. Zakres temperatur cylindra stosowany do przetwarzania TPU wynosi 177~232°C. Rozkład temperatury cylindra jest zazwyczaj od strony leja (tył) do dyszy (przód) i stopniowo wzrasta, tak aby temperatura TPU rosła stabilnie, osiągając cel równomiernego uplastycznienia.

Temperatura dyszy: 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.

MoldTemperature: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.

Ciśnienie

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.

Zwiększenie przeciwciśnienia zwiększy temperaturę topnienia, zmniejszy prędkość plastyfikacji, ujednolici temperaturę topnienia, równomiernie wymiesza barwniki i odprowadzi stopiony gaz, ale wydłuży cykl formowania. Przeciwciśnienie TPU wynosi zwykle 0,3 ~ 4 MPa.

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.

Czas

Czas potrzebny na wykonanie wtrysku nazywany jest cyklem formowania. Cykl formowania obejmuje czas potrzebny na napełnienie formy, czas potrzebny na utrzymanie formy, czas potrzebny na schłodzenie formy i inne czasy (takie jak czas potrzebny na otwarcie formy, wyjęcie części z formy i zamknięcie formy), które wpływają na to, ile pracy można wykonać i ile można wykorzystać sprzętu.

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.

Prędkość wtrysku

Prędkość wtrysku zależy głównie od konfiguracji produktów TPU. Produkty z grubymi powierzchniami czołowymi wymagają niższych prędkości wtrysku, podczas gdy produkty z cienkimi powierzchniami czołowymi wymagają większych prędkości wtrysku.

Prędkość śruby

Podczas przetwarzania produktów TPU należy stosować niską szybkość ścinania, a więc niższą prędkość obrotową ślimaka. Prędkość obrotowa ślimaka TPU wynosi zazwyczaj 20 ~ 80 obr / min, a 20 ~ 40 obr / min jest lepsza.

Leczenie wyłączające

Ponieważ TPU może ulec degradacji po wystawieniu na działanie wysokiej temperatury przez długi czas, po wyłączeniu należy go wyczyścić za pomocą PS, PE, tworzyw akrylowych lub ABS; jeśli wyłączenie przekracza 1 godzinę, ogrzewanie należy wyłączyć.

Przetwarzanie końcowe produktu

TPU często wykazuje nierównomierną krystalizację, orientację i kurczenie się z powodu nierównomiernej plastyfikacji w cylindrze lub różnych szybkości chłodzenia w gnieździe formy. Powoduje to wewnętrzne naprężenia w produkcie, które są bardziej widoczne w produktach o grubych ściankach lub produktach z metalowymi wkładkami.

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.

Temperatura wyżarzania produktów o wysokiej twardości jest również wysoka, a temperatura wyżarzania produktów o niskiej twardości jest również niska. Zbyt wysoka temperatura może spowodować wypaczenie lub deformację produktu, a zbyt niska temperatura nie pozwala osiągnąć celu, jakim jest wyeliminowanie naprężeń wewnętrznych.

Recykling materiałów pochodzących z recyklingu

W procesie przetwarzania TPU materiały odpadowe, takie jak prowadnice, wlewki i części poza specyfikacją, można poddać recyklingowi i ponownie wykorzystać. Na podstawie wyników testów materiały z recyklingu 100% bez mieszania z nowymi materiałami nie zmniejszają znacząco właściwości mechanicznych i mogą być w pełni wykorzystane.

Jakie są środki ostrożności w procesie formowania wtryskowego materiałów TPU?

Suszenie materiału

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.

Przetwarzanie materiałów z recyklingu

Materiały z dysz, materiały z pralek lub złe produkty końcowe można kruszyć i mieszać z nowymi materiałami, ale przed użyciem należy je ponownie wysuszyć. W przypadku niektórych mechanicznych wymagań fizycznych materiały pochodzące z recyklingu nie mogą być stosowane w procesach formowania wtryskowego.

Ponad 30% wszystkich surowców. Wytłaczane materiały z recyklingu powinny być przetwarzane oddzielnie lub dodawane do nowych materiałów do formowania wtryskowego. Ponadto materiały pochodzące z recyklingu nie powinny być przechowywane zbyt długo. Należy używać suchych blatów. Odpady, których nie można poddać recyklingowi, można spalić w celu uzyskania ciepła.

Kontrola prędkości i ciśnienia wtrysku

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.

Kontrola temperatury formy

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.

Unikaj nadmiernego nagrzewania i ścinania

Nadmierne ogrzewanie i wysokie prędkości ścinania mogą degradować TPU podczas przetwarzania, powodując odbarwienia, powstawanie gazów i trwałą utratę właściwości mechanicznych. Utrzymuj temperatury cylindra w zalecanym zakresie dla konkretnego gatunku TPU i unikaj przedłużonego czasu przebywania w cylindrze. Jeśli maszyna będzie bezczynna dłużej niż kilka minut, zmniejsz ustawienia temperatury lub przepłucz cylinder kompatybilnym materiałem, takim jak polietylen, aby zapobiec degradacji termicznej.

Utrzymanie czystego środowiska formowania wtryskowego

Czystość środowiska formowania wtryskowego jest bardzo ważna dla jakości formowania wtryskowego materiałów TPU. Zanieczyszczenia i plamy oleju mogą przywierać do powierzchni formy lub mieszać się z materiałem, co spowoduje defekty na powierzchni produktu lub pogorszenie wydajności.

Jak przebiega proces formowania wtryskowego materiałów TPU?

Przygotowanie materiału

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.

Projektowanie form

Podczas projektowania formy wtryskowej z materiału TPU należy wziąć pod uwagę takie czynniki, jak płynność materiału, skurcz i rozformowanie produktu. Rozsądne zaprojektowanie formy może skutecznie zmniejszyć wskaźnik wadliwości produktu i poprawić wydajność produkcji.

Wybór maszyny do formowania wtryskowego

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.

Ustawienie parametrów procesu formowania wtryskowego

Ustawienie parametrów procesu formowania wtryskowego ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia jakości formowania wtryskowego materiałów TPU. Parametry te obejmują ciśnienie wtrysku, prędkość wtrysku, czas utrzymywania, temperaturę formy itp.

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.

Przetwarzanie końcowe produktu

Po formowaniu wtryskowym produkty TPU muszą zostać poddane obróbce końcowej w celu wyeliminowania naprężeń wewnętrznych, poprawy stabilności wymiarowej i poprawy jakości powierzchni. Typowe metody obróbki końcowej obejmują obróbkę cieplną, chłodzenie i obróbkę powierzchni.

Obróbka cieplna może wyeliminować wewnętrzne naprężenia generowane przez produkt podczas procesu formowania wtryskowego i poprawić jego stabilność wymiarową. Chłodzenie pomaga produktowi w szybkim kształtowaniu i zmniejszeniu deformacji. Obróbka powierzchni może poprawić wygląd i wydajność produktu.

Jakie są wady w procesie formowania wtryskowego materiałów TPU?

Produkt ma pęknięcia

Przetwarzanie TPU

Aby uniknąć pęknięć spowodowanych złym rozformowywaniem, gniazdo formy musi mieć wystarczające nachylenie rozformowywania, a rozmiar, położenie i kształt sworznia wypychacza muszą być odpowiednie. Podczas wyrzucania opór rozformowywania każdej części produktu musi być jednolity.

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.

Przepełnienie formy powoduje również większe naprężenie elementów formy, co utrudnia wyjęcie części z formy i sprawia, że część pęka (a nawet łamie się). Gdy zauważysz, że tak się dzieje, musisz zmniejszyć ciśnienie wtrysku, aby zatrzymać przepełnienie.

Naprężenia wewnętrzne wynikające z przepełnienia zwykle pozostają w obszarze bramki. Obszar w pobliżu bramki jest kruchy, zwłaszcza bezpośredni obszar bramki, i pęknie z powodu naprężeń wewnętrznych.

Słaby połysk powierzchni produktów

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.

Dodatkowo, jeśli materiał pochłania wilgoć lub jest zanieczyszczony substancjami lotnymi lub ciałami obcymi, może to prowadzić do słabego połysku powierzchni. Dlatego należy zwrócić uwagę na czynniki związane z formą i materiałami.

Produkt posiada zadziory

Produkty TPU często mają zadziory. Gdy ciśnienie surowca w gnieździe formy jest zbyt duże, generowana siła rozdzielająca jest większa niż siła zacisku, zmuszając formę do otwarcia, powodując przelewanie się surowca i powstawanie zadziorów.

Istnieje wiele przyczyn powstawania zadziorów, takich jak problemy z surowcami, problemy z wtryskarką, niewłaściwa regulacja, a nawet sama forma. Dlatego przy ustalaniu przyczyny powstawania zadziorów należy postępować od łatwej do trudnej.

Sprawdź, czy surowce są dokładnie wysuszone, czy nie ma w nich ciał obcych, czy mieszane są różne rodzaje surowców i czy nie ma to wpływu na lepkość surowca.

prawidłowo wyregulować system kontroli ciśnienia wtryskarki, a regulacja prędkości wtrysku musi być skoordynowana z zastosowaną siłą zacisku; czy niektóre części formy są zużyte, czy otwory wylotowe są zablokowane i czy konstrukcja kanału przepływu jest rozsądna.

czy występuje odchylenie w równoległości między szablonami wtryskarki, czy rozkład siły cięgna szablonu jest równomierny i czy pierścień kontrolny śruby i bęben stopu są zużyte.

Niewystarczające napełnienie produktów

Gdy stopiony materiał nie przepływa przez wszystkie rogi formy, nazywa się to niewystarczającym wypełnieniem. Istnieje kilka przyczyn takiego stanu rzeczy: warunki formowania nie są prawidłowe, forma nie jest dobrze zaprojektowana lub wykonana, produkt ma grube i cienkie części itd.

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.

Wypaczenie i deformacja produktu

Przyczyny wypaczania i deformacji produktów formowanych wtryskowo z TPU to zbyt krótki czas chłodzenia i formowania, zbyt wysoka i nierównomierna temperatura formy oraz asymetryczny system kanałów przepływu.

Dlatego podczas projektowania formy należy starać się unikać zbyt dużej różnicy grubości w tej samej części z tworzywa sztucznego; unikać zbyt ostrych kątów; unikać zbyt krótkiej strefy buforowej, tak aby obroty grubości znacznie się różniły; ponadto należy zwrócić uwagę na ustawienie odpowiedniej liczby wyrzutników i zaprojektowanie rozsądnego kanału przepływu chłodzenia wnęki.

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.

Jakie są często zadawane pytania dotyczące wtrysku TPU?

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.

Jak opanować wtrysk TPU, aby uzyskać lepsze produkty?

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.

Dokładnie kontrolując kluczowe ogniwa i punkty techniczne w procesie formowania wtryskowego, możemy wytwarzać wysokiej jakości i precyzyjne produkty z TPU. W przyszłości, wraz z ciągłą poprawą wydajności materiałów TPU i ciągłymi innowacjami w technologii formowania wtryskowego, mamy powody, by wierzyć, że technologia formowania wtryskowego materiałów TPU będzie szeroko stosowana w większej liczbie dziedzin i będzie promować zrównoważony rozwój powiązanych branż.

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. ↩