Обычно для литья под давлением используются эластичные и термопластичные пластмассы, в том числе саморассасывающиеся, гибкие, вязкоупругие изделия из пенополиуретана и литые под давлением термопластичные резины (TPR), термопластичные эластомеры (TPE) и термопластичный уретан (TPU). ТПУ, или термопластичный полиуретан, - это материал, который нравится многим отраслям промышленности, поскольку его можно расплавлять и снова формовать, как термопласты, но при этом он обладает эластичными свойствами. Одна из областей, где этот универсальный материал действительно сияет, - литье под давлением; ничто другое не обеспечивает гибкость и прочность в равной степени. В этой статье мы рассмотрим основные свойства TPU, а также процесс литья под давлениеми практическое применение, обеспечивая всестороннее руководство для профессионалов отрасли.

Основные свойства ТПУ

ТПУ - это термопластичный эластомер, получаемый в результате реакции диизоцианатов (таких как MDI или TDI), полиэфирных или полиэфирных полиолов и удлинителей цепи. Он обладает следующими основными свойствами:

Эластичность и гибкость

TPU - отличный выбор для изделий, которые должны быть очень растяжимыми, поскольку его эластичность одинакова в широком диапазоне температур. Этот материал также хорошо переносит холод и не становится хрупким. Прочность на разрыв и удлинение при разрыве TPU позволяют ему оставаться стабильным при механических нагрузках, что делает его идеальным для применения в приложениях, требующих высоких механических характеристик.

Устойчивость к истиранию

ТПУ обладает превосходной прочностью на разрыв и истирание. Это означает, что он идеально подходит для изготовления изделий, которые должны выдерживать значительный износ, например подошв обуви или конвейерных лент. Стойкость к истиранию не ограничивается обычными условиями эксплуатации, ТПУ может сохранять свои физические свойства даже при высокоинтенсивном и высокочастотном использовании, тем самым продлевая срок службы изделия.

Устойчивость к воздействию масел и химикатов

Особенно в условиях, когда устойчивость к химическим веществам и маслам имеет решающее значение, например, в автомобильной и нефтяной промышленности. TPU может сохранять свою целостность и функциональность в суровых условиях, что делает его надежным выбором для сложных приложений.

Прозрачность

Благодаря прозрачности TPU, он подходит для тех изделий, которые нуждаются в прозрачном материале, например, для чехлов для телефонов и медицинских изделий. TPU обладает высокой прозрачностью и высокой светопропускной способностью, что в большинстве случаев обеспечивает четкую видимость, и при этом имеет высокую физическую прочность и может выдерживать жесткие условия эксплуатации.

Устойчивость к погодным условиям

Термопластичный полиуретан (ТПУ), обладающий отличной устойчивостью к ультрафиолетовым лучам и атмосферным воздействиям, идеально подходит для использования на открытом воздухе. Даже после длительного пребывания на солнце он практически не теряет своих физических свойств, а значит, изделия на основе ТПУ, такие как снаряжение для активного отдыха и строительные материалы, служат долго.

ТПУ в процессах литья под давлением

TPU процесс литья под давлением схож с другими термопластами, но требует точного контроля параметров и условий обработки, поскольку ТПУ обладает уникальными свойствами. Ниже приводится подробное руководство по обработке ТПУ методами литья под давлением:

Подготовка сырья

Сырьевые материалы TPU (термопластичный полиуретан) обычно представлены в виде гранул, и перед литьем под давлением часто требуется тщательная сушка, чтобы избавиться от влаги, которая может ухудшить характеристики производимой детали. Температура сушки обычно устанавливается в диапазоне 80-110℃, и процесс сушки занимает 2-4 часа, чтобы снизить уровень содержания влаги, которая может вызвать некоторые дефекты в виде пузырьков во время процесса впрыска. Но если скорость нанесения очень высока, то может потребоваться вакуумная сушка или сушка влагопоглотителем для удаления влаги, которая все еще может присутствовать в материале.

Параметры инъекции

1. Контроль температуры: Температура обработки TPU, конечно, находится в диапазоне 180-230℃. Поскольку любая деталь в ТПУ будет пропорциональна конечному продукту, нагрев является еще одним фактором, который может привести к ухудшению физических свойств ТПУ. Следовательно, контроль температуры очень важен в процессе производства, чтобы гарантировать, что конечный продукт будет надлежащего качества. Одним из основных недостатков является то, что ТПУ обычно имеет несколько более низкую температуру плавления по сравнению со многими другими термопластами и поэтому требует более точного контроля температуры для технологического оборудования.

2. Скорость впрыска: Для предотвращения образования внутренних напряжений и пузырьков из-за очень быстрого впрыска следует использовать среднюю скорость впрыска. Они также подтверждают, что способ впрыска влияет на скорость реакции и однородность заполнения формы, что улучшает механические характеристики изделия. При очень высокой скорости впрыска материала в полость формы воздух задерживается внутри материала, придавая форме пузырчатый вид.

3. Контроль давления: Давление и время выдержки должны быть оптимальными, чтобы изделия сохраняли стабильность размеров и имели привлекательную поверхность. Высокий уровень внутреннего напряжения возникает при слишком сильном давлении выдержки, а если время выдержки мало, то происходит усадка и деформация. Как правило, время выдержки зависит в основном от толщины изделия, а также от сложности рисунка на нем для достижения наилучшего результата.

Дизайн пресс-формы

Конструкция пресс-формы оказывает значительное влияние на литьевые товары и услуги из ТПУ. Что касается текучести ТПУ, то она, пожалуй, хорошая; однако она должна включать в себя определенную разумную конструкцию затворов и бегунков, чтобы избежать плохого заполнения из-за наличия маленьких затворов или неправильной конструкции бегунков. Кроме того, следует учитывать свойство разборности; угол осадки должен быть установлен правильно, чтобы не повредить изделие в момент распалубки. Другие входные параметры включают обработку поверхности пресс-формы, температуру пресс-формы. Первая обработка поверхности важна для предотвращения дефектов поверхности изделия, в то время как температура пресс-формы важна, поскольку она способствует равномерному охлаждению и, таким образом, сокращает время цикла. Ключевые моменты, которые необходимо учитывать при проектировании пресс-формы для литья ТПУ под давлением:

1. Скорость усадки формованных деталей из ТПУ

Это распределение зависит от условий формования, например, от твердости исходного материала, толщины детали, формы детали, температуры формования и температуры пресс-формы. Что касается типичного диапазона усадки, то два важных источника не указывают конкретного значения s, которое обычно находится в пределах 0. 005-0. 020 см/см. Например, прямоугольный брусок размером 100×10×2 мм будет тоньше у затвора в направлении длины, а усадка в направлении потока будет в 2-3 раза больше, если твердость составляет 75A, а не 60D. Как показано на рисунке 1, существует зависимость между твердостью ТПУ и толщиной детали и скоростью усадки. Как показано выше, при твердости ТПУ в диапазоне от 78A до 90A скорость усадки детали уменьшается по мере увеличения толщины, а при твердости в диапазоне от 95A до 74D скорость усадки немного увеличивается по мере увеличения толщины.

2. Бегуны и колодец для холодных слизней

Главным бегуном является отрывок, в котором причащающиеся литьё под давлением сопла машины к подбегущей части или полостям формы: эта бегущая часть расширяется внутрь под углом более 2 градусов, чтобы облегчить удаление остатков бегущей части. В многогнездных пресс-формах подбег соединяет основной бегунок с каждой полостью, и они должны быть одинаково расположены или сбалансированы в пресс-форме. Поперечное сечение бегунков может быть круглым, полукруглым или прямоугольным, а их идеальный диаметр должен составлять от 6 до 9 мм. Поверхность бегунков должна быть отполирована, как и поверхность полости пресс-формы, чтобы уменьшить сопротивление течению материала и увеличить скорость наполнения пресс-формы.

Колодец для холодных пуль - это углубление, расположенное в конце первичного канала и предназначенное для хранения лишнего холодного материала, образующегося между двумя выстрелами, и предотвращения его попадания в подбегающий канал или затвор. Холодный материал, помещенный в углубление, также может быстро создать внутреннее напряжение изделия. Колодец для холодных пуль в идеале должен иметь диаметр 8-10 мм и глубину около 6 мм.

3. Ворота и вентиляционные отверстия

Затвор - это проход для соединения основного или вспомогательного бегуна с полостью. Обычно его площадь поперечного сечения меньше, чем у бегунов, и он является самой маленькой секцией системы бегунов; кроме того, он должен быть коротким по длине. Затвор может иметь любую форму, например прямоугольную или круглую, а его размеры зависят от толщины изделий. Для изделий толщиной < 4 мм диаметр = 1 мм, а для изделий толщиной 4-8 мм диаметр = 1. При толщине стенки менее 8 мм диаметр равен 1. 4 мм, при толщине от 8 мм до 4 мм диаметр равен 2, а при толщине более 4 мм - 2. 0-2. 7 мм Положение затвора обычно выбирается в самой толстой части изделия, что не сильно влияет на эстетическую ценность и функциональность, под углом 90 градусов к стенке формы, чтобы исключить усадочную полость и след от вихря.

Вентили - это щелевидные отверстия в пресс-форме для выпуска воздуха в полость формы, поскольку его задержание может привести к появлению таких дефектов, как пустоты, некачественные линии шва или неполное заполнение формы, а также к горению при производстве из-за сжатия воздуха, что приводит к выделению тепла и, в свою очередь, вызывает развитие внутренних напряжений. Вентиляция может осуществляться в конце потока расплава в полости или на разделительной поверхности формы, обычно они имеют глубину 0. 15 мм и ширину 6 мм.

Условия литья под давлением ТПУ

Сайт Литье ТПУ под давлением Параметры температуры, давления и времени в процессе формования ТПУ являются ключевыми для достижения надлежащего эффекта пластификации, текучести и охлаждения. Внешний вид и эксплуатационные характеристики любых деталей из ТПУ будут напрямую зависеть от правильности соблюдения этих критериев. Если в процессе обработки все идет как надо, то конечные изделия должны выглядеть примерно одинаково: приятный ровный оттенок между белым и бежевым.

Температура

Параметры, которые можно регулировать при формовании ТПУ, - это температура бочки, температура сопла и температура пресс-формы. Первые два параметра в значительной степени влияют на пластификацию и текучесть ТПУ, а третий - на его расход и скорость охлаждения.

1. Температура ствола: Выбор температуры ствола основывается на твердости материала TPU. 6 Более высокая твердость означает, что TPU имеет более высокую температуру плавления, и в конце температура ствола также будет выше. Диапазон температур для обработки ствола в TPU составляет 177-232 градусов Цельсия. Распределение температуры обычно постепенно повышается от бункера или заднего конца к соплу или переднему концу, чтобы температура ТПУ стабильно повышалась для пластификации.

2. Температура сопла: Температура сопла обычно немного ниже самой высокой температуры ствола по той причине, что при использовании прямого сопла возникает явление слюнотечения. Однако, если для защиты от слюнотечения применяется самоблокирующаяся насадка, температуру насадки можно установить в пределах самой высокой температуры ствола.

3. Температура формы: Температура, при которой устанавливается пресс-форма, оказывает огромное влияние на характеристики подложки и шероховатость поверхности деталей из ТПУ. На это могут влиять такие факторы, как степень кристалличности ТПУ и размер обрабатываемой детали. Температура пресс-формы обычно регулируется с помощью другой охлаждающей среды с фиксированной температурой, например, воды. Кроме того, помимо повышенной кристалличности и начальной температуры пресс-формы, ТПУ с более высокой твердостью имеет разную степень сшивки. Например, для тексина с твердостью 480A подходящий диапазон температур формования составляет 20-30°C, для твердости 591A - 30-50°C, а для твердости 355D подходящая температура формования находится в диапазоне 40-65°C. Типичный диапазон температур пресс-формы для деталей из ТПУ составляет 10-60°C. Следствием низких температур пресс-формы является то, что часть расплава застывает раньше, чем остальная его часть, что создает линии течения и ограничивает рост сферулитов, в результате чего материал имеет низкую кристалличность. Это приводит к усадке после формовки, а также к изменению характеристик детали.

Давление

Давление или сила при литье под давлением включает в себя давление пластификации, также называемое противодавлением и давлением впрыска. Ср. При извлечении шнека давление на верхнюю часть расплава является противодавлением, которое регулируется переливным клапаном. Более высокое противодавление повышает температуру расплава, снижает скорость пластификации, обеспечивает лучшую температуру в расплаве, помогает в смешивании красителей и способствует удалению газов, присутствующих в расплаве, но удлиняет цикл формования. Следует отметить, что противодавление ТПУ обычно варьируется в пределах 0. 3-4 МПа.

Время

Время, необходимое для выполнения впрыска, называется циклом литья. Он включает в себя заполнение формы, выдержку, охлаждение и другие моменты (например, открытие формы, извлечение детали, закрытие формы и т. д.). От этого зависит, сколько работы вы сделаете и как часто будете использовать машину. Циклы формовки ТПУ зависят от твердости материала, толщины детали и ее сложности. Для более твердых материалов требуется меньше времени, для толстых деталей - больше, а для сложных - больше. Температура пресс-формы также влияет на цикл. Циклы формовки ТПУ обычно составляют 20-60 секунд.

Постобработка деталей

Из-за неравномерной пластификации в бочке или разной скорости охлаждения в полости пресс-формы ТПУ часто имеет неравномерную кристаллизацию, ориентацию и усадку, что приводит к внутренним напряжениям, особенно в толстостенных деталях или деталях с металлическими вставками. Такие детали могут иметь сниженные механические свойства, серебристые разводы на поверхности или даже деформацию и растрескивание во время хранения и использования. Эти проблемы можно решить путем отжига деталей. Температура отжига зависит от твердости ТПУ, причем для более высокой твердости требуются более высокие температуры.

Вставное формование

Чтобы обеспечить прочность при сборке и использовании, детали из ТПУ часто нуждаются в металлических вставках. Вы помещаете металлические вставки в форму в нужных местах, а затем впрыскиваете ТПУ вокруг них, чтобы получить единую деталь. Детали из ТПУ со вставками могут иметь проблемы с тем, что ТПУ не прилипает к металлу, поскольку металл и ТПУ имеют разные тепловые свойства и сокращаются с разной скоростью. Это можно исправить, нагревая металлические вставки перед нанесением на них ТПУ, делая разницу температур меньше при впрыскивании ТПУ, медленнее охлаждая ТПУ вокруг металла, обеспечивая равномерную усадку ТПУ и не подвергая ТПУ слишком большой нагрузке вокруг металла.

Переработка и вторичное использование лома

При переработке ТПУ отходы от основных и вспомогательных бегунов, а также бракованные детали могут быть переработаны и использованы повторно. Эксперимент показал, что переработанный материал 100% без смешивания с новым материалом имеет лишь незначительное снижение механических свойств, что вполне подходит для использования. Для сохранения наилучших физико-механических свойств и условий впрыска рекомендуемое соотношение рециклинга составляет 25-30%. Переработанный материал должен быть того же типа и марки, что и новый материал, избегайте использования загрязненного или отожженного переработанного материала и не храните переработанный материал слишком долго. Лучше всего гранулировать и высушить его для немедленного использования. Переработанный материал обычно имеет более низкую вязкость расплава, поэтому условия формования необходимо корректировать.

Практическое применение ТПУ в различных областях

Уникальные свойства ТПУ обусловили его широкое применение во многих областях. Ниже представлены основные области применения и подробный анализ:

Автомобильная промышленность

1. Приборные панели и панели управления: Благодаря гибкости и устойчивости к истиранию TPU можно использовать в деталях интерьера автомобилей. Приборные панели и панели управления из TPU приятны на ощупь и способны рассеивать энергию удара, что делает их безопасными. Материалы TPU способствуют поглощению звуков и тряски, обеспечивая более комфортное вождение.

2. Уплотнения фар: Автомобильные уплотнители, используемые в фарах, должны выдерживать непогоду и эффективно герметизировать. ТПУ невосприимчив к жарким и холодным погодным условиям, поэтому дождевая вода не может проникнуть в фару автомобиля и, следовательно, фара не будет быстро изнашиваться. Ультрафиолетовая стойкость TPU не позволяет ему деградировать или желтеть, особенно при длительном нахождении под солнечными лучами.

3. Бамперы: Сегодня TPU широко известен благодаря своему применению в автомобильной промышленности, особенно в производстве бамперов. Он обладает хорошей эластичностью, благодаря чему может принимать и поглощать большое количество энергии во время ударов, защищая тем самым транспортные средства. Это также увеличивает долговечность бампера благодаря его отличной устойчивости к истиранию. Защитные бамперы из TPU благоприятны для автомобиля благодаря снижению уязвимости перед пешеходами и другими автомобилями, что повышает безопасность.

Медицинская промышленность

TPU в основном используется в медицинских приборах и предметах, которые используются один раз, а затем выбрасываются в медицинских областях. Это делает его подходящим для производства катетеров, инфузионных трубок, хирургических перчаток и других предметов, которые должны быть биосовместимыми и легко стерилизуемыми. Вот некоторые конкретные области применения:

1. Медицинские катетеры: Они обладают высокой гибкостью и биосовместимостью, поэтому могут использоваться в течение длительного времени в организме и при этом не вызывают никаких реакций. Катетеры из ТПУ не вступают в химическую реакцию с жидкостями, попадающими в катетер, и не подвергаются механическим повреждениям при самых разных медицинских обстоятельствах, а также не вызывают дискомфорта у пациента.

2. Хирургические перчатки: Перчатки из ТПУ мягкие и прочные, поэтому во время операций хирурги чувствуют себя очень гибко и комфортно, а также минимизируют бактериальное загрязнение. Перчатки из ТПУ устойчивы к проколам и химическим веществам, поэтому они более безопасны и надежны при проведении операций.

3. Инфузионные трубки: ТПУ не меняет своих свойств под воздействием инфузии и не взаимодействует с реагентами, что очень важно в процессе производства инфузионных блоков. Инфузионные трубки из ТПУ, используемые в современных хирургических операциях, не способствуют склеиванию крови и лекарств, что снижает вероятность образования инфекции.

Электроника и электротехническая промышленность

1. Чехлы для телефонов: TPU - это в основном корпус, поскольку он должен быть прозрачным, а также обладать способностью выдерживать удары. Чехлы TPU также защищают телефоны от повреждений, возникающих при падении телефона, и в то же время придают ему привлекательный вид. Они универсальны с точки зрения цвета и дизайна в соответствии с требованиями и предполагают использование материалов TPU.

2. Кабельные куртки: Благодаря высокой стойкости TPU к истиранию и воздействию масел, он широко используется в кабельных оболочках. Оболочки из ТПУ помогают ускорить изменение состояния кабелей в сложных климатических условиях, что повышает их долговечность. Материалы TPU остаются гибкими при воздействии высоких и низких температур, что делает их подходящими для использования в промышленном секторе.

Обувь и текстиль

1. Подошвы для спортивной обуви: Благодаря таким свойствам, как эластичность и устойчивость к истиранию, ТПУ больше подходит для подошв спортивной обуви. Подошвы из ТПУ также легкие по весу и очень прочные, что гарантирует достаточную амортизацию при занятиях спортом и делает обувь очень удобной в носке. Это означает, что материалы TPU могут быть изготовлены в различных структурах подошвы, чтобы соответствовать различным спортивным требованиям.

2. Функциональный текстиль: Пленки TPU используются повсеместно, как водонепроницаемые, так и дышащие материалы, которые носят в таких случаях, как спорт на открытом воздухе и военные. Пленки TPU используются для водонепроницаемых пленок с воздухопроницаемостью, подходящих для многих суровых условий. Материал TPU также обладает характеристиками водонепроницаемости и воздухопроницаемости даже в условиях повышенной влажности и стресса.

Заключение

Благодаря лучшим свойствам, которыми обладает ТПУ, он широко используется в индустрии литья под давлением. С развитием технологий и освоением литья под давлением и проблем его обработки, области применения ТПУ будут расширяться. В будущем место ТПУ в процессе литья под давлением станет полезным, когда появятся новые технологии и возрастет спрос клиентов, предлагающих высокие эксплуатационные характеристики в различных областях.

Основываясь на знании основных характеристик TPU, технология литья под давлениемДанная статья будет полезна для более широкого применения этого высокоэффективного материала в области литья под давлением и создаст больше возможностей для развития этой области, а также для применения и обработки, проблем и мер противодействия. Опубликовав эту статью, специалисты-практики смогут внедрить и использовать ТПУ в своей работе по развитию литья под давлением.