Что такое процесс литья под давлением материала 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.

Литье ТПУ под давлением нагревает и впрыскивает гранулы ТПУ в формы для создания гибких, упругих деталей, обычно используемых в обуви, автомобилестроении и электронике.

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.

Что такое материал 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.

Каковы основные характеристики материалов 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.

Широкий диапазон твердости

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.

Выдающаяся холодостойкость

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.

Маслостойкий, водостойкий, химически стойкий и устойчивый к плесени.

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.

Значение износа по Таберу составляет 0,5-0,35 мг, что является наименьшим показателем среди пластмасс. При добавлении MoS2, графита силиконового масла и т.д. коэффициент трения может быть снижен, а износостойкость улучшена.

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%.

Каковы технологические условия для процесса литья под давлением Tpu?

Температура

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 Руководство по проектированию литьевых форм.

Температура ствола: 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.

Температура сопла: 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.

Давление

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.

Увеличение противодавления повышает температуру расплава, снижает скорость пластификации, делает температуру расплава однородной, равномерно перемешивает красители и выпускает газ из расплава, но при этом увеличивает цикл формования. Противодавление для ТПУ обычно составляет 0,3~4 МПа.

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.

Время

Время, необходимое для выполнения впрыска, называется циклом литья. Цикл литья включает в себя время, необходимое для заполнения формы, время, необходимое для удержания формы, время, необходимое для охлаждения формы, и другое время (например, время, необходимое для открытия формы, извлечения детали из формы и закрытия формы), которое влияет на то, сколько работы вы можете выполнить и как часто вы можете использовать свое оборудование.

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.

Скорость впрыска

Скорость впрыска в основном определяется конфигурацией изделий из ТПУ. Изделия с толстыми торцами требуют меньшей скорости впрыска, а изделия с тонкими торцами - большей скорости впрыска.

Скорость вращения винта

При обработке изделий из ТПУ необходимо использовать низкую скорость сдвига, поэтому скорость вращения шнека должна быть ниже. Скорость шнека для ТПУ обычно составляет 20~80 об/мин, а лучше 20~40 об/мин.

Лечение отключения

Поскольку ТПУ может разрушаться после длительного воздействия высокой температуры, после выключения его следует очистить с помощью PS, PE, акриловых пластиков или ABS; если выдержка превышает 1 час, нагрев следует отключить.

Постобработка продукции

ТПУ часто имеет неравномерную кристаллизацию, ориентацию и усадку из-за неравномерной пластификации в стволе или разной скорости охлаждения в полости пресс-формы. Это приводит к возникновению внутренних напряжений в изделии, которые более заметны в толстостенных изделиях или изделиях с металлическими вставками.

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.

Температура отжига изделий с высокой твердостью также высока, а температура отжига изделий с низкой твердостью также низка. Слишком высокая температура может привести к короблению или деформации изделия, а слишком низкая температура не позволяет достичь цели устранения внутреннего напряжения.

Переработка вторичного сырья

В процессе переработки ТПУ отходы, такие как бегунки, литники и нестандартные детали, могут быть переработаны и использованы повторно. По результатам испытаний, вторичные материалы 100% без смешивания с новыми материалами не сильно снижают механические свойства и могут быть полностью использованы.

Каковы меры предосторожности в процессе литья под давлением материалов из ТПУ?

Сушка материалов

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.

Переработка вторичного сырья

Материалы для форсунок, стиральных машин или плохие конечные продукты можно измельчить и смешать с новыми материалами, но перед использованием их необходимо снова высушить. По некоторым механическим физическим требованиям переработанные материалы не могут быть использованы в процессах литья под давлением.

Более 30% всего сырья. Экструдированные вторичные материалы должны перерабатываться отдельно или добавляться в новые материалы для литья под давлением. Также не следует хранить переработанные материалы слишком долго. Используйте сухие столешницы. Отходы, которые не могут быть переработаны, можно сжигать для получения тепла.

Управление скоростью и давлением впрыска

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.

Контроль температуры в пресс-форме

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.

Избегайте чрезмерного нагрева и стрижки

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.

Поддерживайте чистоту среды для литья под давлением

Чистота среды литья под давлением очень важна для качества литья материалов TPU. При наличии загрязнений и масляных пятен они могут прилипнуть к поверхности пресс-формы или смешаться с материалом, что приведет к появлению дефектов на поверхности изделия или ухудшению его характеристик.

Каков технологический процесс литья под давлением материала TPU?

Подготовка материалов

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.

Дизайн пресс-формы

При разработке пресс-формы для литья материала TPU под давлением необходимо учитывать такие факторы, как текучесть материала, усадка и распалубка изделия. Разумная конструкция пресс-формы может эффективно снизить количество брака в изделии и повысить эффективность производства.

Выбор машины для литья под давлением

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.

Настройка параметров процесса литья под давлением

Настройка параметров процесса литья под давлением имеет решающее значение для обеспечения качества литья материала TPU под давлением. К таким параметрам относятся давление впрыска, скорость впрыска, время выдержки, температура пресс-формы и т. д.

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.

Постобработка продукции

После литья под давлением изделия из ТПУ нуждаются в последующей обработке для устранения внутренних напряжений, улучшения стабильности размеров и качества поверхности. К распространенным методам последующей обработки относятся термообработка, охлаждение и обработка поверхности.

Термическая обработка позволяет устранить внутреннее напряжение, возникающее в изделии в процессе литья под давлением, и улучшить стабильность его размеров. Охлаждение помогает изделию быстро принять нужную форму и уменьшить деформацию. Обработка поверхности позволяет улучшить внешний вид и эксплуатационные характеристики изделия.

Какие дефекты существуют в процессе литья под давлением материалов из ТПУ?

Изделие имеет трещины

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.

Чтобы избежать трещин, вызванных некачественной формовкой, полость формы должна иметь достаточный уклон для формовки, а размер, положение и форма выталкивающего штифта должны быть соответствующими. При выталкивании сопротивление распалубке каждой части изделия должно быть одинаковым.

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.

При переполнении формы увеличивается нагрузка на компоненты формы, что затрудняет извлечение детали из формы и приводит к растрескиванию (или даже поломке) детали. Когда вы видите, что это происходит, вам нужно уменьшить давление впрыска, чтобы остановить переполнение.

Внутреннее напряжение от переполнения обычно остается в области затвора. Область вблизи затвора является хрупкой, особенно область прямого затвора, и она сломается из-за внутреннего напряжения.

Плохой блеск поверхности изделий

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.

Кроме того, если материал впитывает влагу или загрязнен летучими веществами или посторонними примесями, это может привести к ухудшению блеска поверхности. Поэтому следует обращать внимание на факторы, связанные с формой и материалами.

Изделие имеет заусенцы

На изделиях из ТПУ часто образуются заусенцы. Когда давление сырья в полости формы слишком велико, возникающее усилие разделения превышает усилие смыкания, заставляя форму открыться, что приводит к переливу сырья и образованию заусенцев.

Существует множество причин появления заусенцев, например, проблемы с сырьем, проблемы с термопластавтоматом, неправильная настройка или даже сама пресс-форма. Поэтому, определяя причину заусенцев, действуйте от легкого к сложному.

Проверьте, тщательно ли высушено сырье, нет ли в нем посторонних предметов, смешиваются ли разные виды сырья, влияет ли вязкость сырья.

правильно отрегулируйте систему управления давлением термопластавтомата, а регулировка скорости впрыска должна быть согласована с используемым усилием смыкания; не изношены ли некоторые части пресс-формы, не заблокированы ли выпускные отверстия, разумна ли конструкция проточного канала.

есть ли отклонения в параллельности между шаблонами термопластавтомата, равномерно ли распределяется усилие на тяге шаблона, не изношены ли контрольное кольцо шнека и бочка расплава.

Недостаточное наполнение продуктов

Когда расплавленный материал не проходит через все углы формы, это называется недостаточным заполнением. Это происходит по нескольким причинам: условия формовки не соответствуют требованиям, форма плохо спроектирована или изготовлена, изделие имеет толстые и тонкие части и т.д.

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.

Искривление и деформация изделий

Причинами коробления и деформации литьевых изделий из ТПУ являются слишком короткое время охлаждения и формования, слишком высокая и неравномерная температура формы, а также асимметричная система каналов потока.

Поэтому при проектировании пресс-формы старайтесь избегать слишком большой разницы в толщине одной и той же пластиковой детали; избегайте чрезмерно острых углов; избегайте слишком короткой буферной зоны, чтобы толщина сильно отличалась; кроме того, обратите внимание на установку соответствующего количества выталкивателей и проектирование разумного канала охлаждения полости.

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.

What Are the Frequently Asked Questions About TPU Injection Molding?

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.

How Can You Master TPU Injection Molding for Better Products?

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.

Точно контролируя ключевые звенья и технические моменты в процессе литья под давлением, мы можем производить высококачественные и высокоточные изделия из ТПУ. В будущем, благодаря постоянному улучшению характеристик материала TPU и непрерывным инновациям в технологии литья под давлением, у нас есть основания полагать, что технология литья под давлением материала TPU будет широко использоваться во многих областях и способствовать устойчивому развитию смежных отраслей.

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. ↩