TPU成型加工指南

TPU 成型加工指南一、TPU 成型加工方式与其他热塑性材料一样，TPU 成型加工包括：1. 注射成型2. 挤出成型3. 吹塑成型4. 压延成型5. 溶液加工二、TPU 成型加工一般原则1.通用工艺TPU 与一般热塑性塑料一样，通过加热使之熔融、流动，之后对熔融体赋予一定的形状，接着在保持形状的同时进行冷却得到制品。

保持充足的压力和对流动状态良好的控制是制备细密均一、物性优异的制品的关键。

2.TPU 成型前的预干燥TPU 吸湿性很强，成型前预干燥十分必要，预先干燥一般参考条件是：80 ～90 ℃× 6 小时（适用于低硬度产品）100～110 ℃× 3 小时（适用于高硬度产品）3.TPU 着色TPU 着色的最好方法是使用以TPU 为基材的色母料，添加量根据成型品的色泽要求决定，一般大约为2～10%左右。

对于要求不严的情况，也可以将颜料或色浆与TPU颗粒直接混合后再进行着色成型。

4.后熟化处理TPU 材料成型后，尤其是注射成型制品经后熟化处理会使尺寸稳定性更好，压缩永久变形值会固定。

为在短时间内获得所规定的物性值，后熟化处理是很有效的，Hersbit-TPU各种产品推荐后熟化处理条件如表1。

表 1 Hersbit-TPU各种产品推荐后熟化处理条件硬度邵 A 90～98 90℃×16 小时邵 D 60～75 100℃×16 小时即使不进行后熟化处理，也能达到所规定特性值的80%左右。

但在对精密部件进行后熟化处理前，必须考虑到由于后熟化处理时，可能引起收缩从而导致精密部件尺寸的变化，因此推荐用近似形先进行预实验，在测出制品严格的收缩率后再进行模具设计。

5.再生利用因为TPU 是热塑性树脂，所以成型次品、边角余料、机头料等可再次粉碎重新加工，在对上述回料再加工时，虽然制品物性几乎没有劣化，但往往易有异物混入、变色等因素，所以使用时要充分注意。

一般说来，在已成型的制品再次粉碎使用时，向新料中可掺入5～20%左右。

但再生粉碎料若是很小时，易在料斗中形成架桥现象，会给加料带来障碍，所以要充分注意。

一般挤出成型用TPU 再生材料，可在注射成型时掺入50%左右使用。

但当对制品成型精度上有特别要求时，必须充分注意所混配的几种树脂流动性差异。

TPU 再生次数应尽可能的少为宜，一般不超过2～3 次。

6.劳动保护与三废处理因TPU 成型加工属于高温作业，操作中必须佩带棉线手套以免灼伤。

TPU 属于环保绿色高分子材料，废弃的成型品或边角料可置于垃圾场。

三、TPU 加工举例1、注射成型技术1.1、注射成型机：TPU 材料用普通的螺杆注射机就可满足成型要求，采用柱塞式注射机也可加工。

但加工较大的制件时，建议采用往复螺杆式注射成型机。

注射成型机能力应比成型制品容量大40%才是最适宜的。

1.2、注射成型加工工艺成型温度：TPU 注射成型温度主要由硬度决定，表 2 是参考成型温度，客户加工时必须依据注射成型机种类、螺杆类型、螺杆转速、模具图案设计等稍有差别，需要客户参考表 2 给出的成型温度加以调整。

表 2 TPU 成型温度参考硬度（邵A）后部中部前部喷嘴70 130℃150℃160℃160℃80 150℃170℃180℃175℃85 160℃175℃180℃180℃90 160℃180℃190℃185℃95 170℃190℃200℃195℃98 180℃195℃210℃200℃TPU 与软质PVC、ABS 比较，熔融粘度对温度的依存性大。

温度过高则粘度降低，树脂易流动，容易产生溢料、孔隙、凸凹收缩等不良现象；温度过低则粘度增高，流动困难，容易造成充料不足，得不到完美的成型品。

加工参数：除了注射成型温度外，其他加工参数参考表3。

增加5～10 秒，是一般通用树脂 1.5～2 倍，TPU 硬度越低，注射时间越长。

根据模具温度、材质及其图案设计等不同，冷却时间有必要增加20～40 秒，比一般通用树脂的长1.5～2 倍。

1.3、模具模具温度：模具温度最好控制在20～40℃，建议采用水循环方式。

对于表面积大而截面积小的薄片型制品，一般需要把模具加热至40～60℃成型。

浇口、流道、节流孔：TPU 在浇口、流道、节流孔方面没有特别的限制，用长方形、圆形、半圆形流道都可以，浇口粗、倾角大的模具在脱模时十分方便。

一般来说，浇口、流道、节流孔设计不妨考虑比通用树脂的大些。

但需注意在采用点状孔隙节流孔时，孔直径要大于Ф0.7 ㎜，否则树脂填充不好，得不到好的制品。

图3 为节流孔尺寸参考图，是以Hersbit－1190 的成型品重量与节流孔截面积之间关系为例。

排气：在TPU 注射成型中，排气十分重要。

脱气不充分的情况下，可能产生疤痕、混入气泡等问题。

一般可在模具的分型面上、嵌件、脱模器顶针上开出0.02～0.05㎜宽和深的沟槽；1.4、成型收缩一般来说，收缩率受模具材质、制品形状、成型条件、模具结构的影响很大，表4给出的数据仅作为模具设计的参考值。

表 4 成型收缩率参考值硬度收缩率（%）硬度收缩率（%）邵A 70 2.1 邵 A 98 1.2邵A 80 1.8 邵 D 60 1.1邵A 85 1.0 邵 D 65 1.0邵A 90 0.8 邵 D 70 0.8邵A 95 1.0 邵 D 75 0.71.6、成型机操作中断、结束及清理暂时中断操作时，必须切断注射成型机开关，使成型机筒体温度降下来。

操作结束时，与普通树脂一样，不要让塑化好的树脂残留在机筒内，要进行彻底的清理，可用低密度聚乙烯（熔融指数MI 约30～40）或者ABS 树脂置换机筒内部。

改变颜色及清理机筒时，用熔融粘度高的高密度聚乙烯（熔融指数MI 小于10）最有效的。

2、挤出成型加工技术2.1、挤出成型管材2.1.1、挤出成型机螺杆设计：TPU 挤出成型加工用的螺杆结构与PVC 用螺杆相似，参考数据如表6。

表 6 TPU 挤出成型推荐螺杆结构成型机30 ㎜直径50 ㎜直径90 ㎜直径120 ㎜直径各区螺纹数加料段槽深/ ㎜ 5 10 13 15 5～6压缩段槽深/ ㎜-- -- -- -- 11～12计量段槽深/ ㎜ 1.5 2.8 4.0 4.5 8～10备注：①L/D=24～28②CR=3③适用于PVC 使用的等距不等深渐变型螺杆。

成型机主机：螺杆驱动电机功率比通用树脂一般要高 1.5 倍左右。

筒体形式：筒体形式可采用通用塑料使用的筒体，机筒温度控制最好使用较多的区段（如4～5 区段）温度控制，温度调整要精密。

尤其口模加热器要尽可能用微细的温度调节，控温自如。

筒体的冷却可以使用风冷或水冷方式。

2.1.2、口模设计根据成型品的形状分为管材口模、片材口模、棒材口模、异型材口模等。

比较典型的是管材口模，有直头式口模、横头式口模、偏心口模等。

TPU 成型最好采用直头式口模。

一般在TPU 用口模设计时，要考虑到TPU 的粘弹性、较高的熔融粘度及高粘度材料的流动性。

2.1.3、冷却及牵引与其他热塑性树脂比较，TPU 结晶度较小，因此从挤出机出来的挤出物，经长时间仍有粘附性，易变形，所以有时可能得不到符合要求的成型制品。

因此，TPU 挤出成型时要求的冷却方法较高，需要注意以下几点：①.冷却时水温要尽量低，必要时使用冷冻机；②.冷却水槽应尽可能长；③.在冷却水中加入防粘剂。

在上述的冷却行程面上，只要管材成型品充分防粘、无变形，挤出物与牵引机的线速度相同就可以满足成型要求。

2.1.4、其他注意事项充分进行树脂的预先干燥。

在每次挤出成型之后，必须将挤出成型机口模充分清洗干净，以免对下次生产造成污染，导致表面粗糙、缩孔等不良现象。

2.1.5、挤出成型加工举例以下以挤出机艺条件Ф40 ㎜Ф50 ㎜单螺杆单螺杆干燥（鼓风干燥机）90℃×2hr 90℃×2hr机筒温度C1(℃)机筒温度C2(℃)机筒温度C3(℃)机筒温度C4(℃)机筒温度C5(℃)连接器AD(℃) 口模D1(℃) 口模D2(℃) 口模D3(℃) 185 180 190 185 190 185 200 195 -- 200 205 -- 205 200 200 190 190 185过滤网（目数×层数）100～120×2～100 100～120×2～100螺杆转速rpm 电流值A 30 30 17 35树脂温度(℃)C2 部AD 部-- 175 204 205树脂压力（㎏/c ㎡）C2 部AD 部D2 部-- 80～90 65 --76 120吐出量（㎏/ hr） 6.5 22备注：（1）、使用挤出机主要参数Ф40 ㎜单螺杆，长径比L/D = 25，压缩比CR = 3.5Ф50 ㎜单螺杆，长径比L/D = 28，压缩比CR = 4（2）、口模Ф40 ㎜用直头式口模，Ф12/Ф8 ㎜Ф50 ㎜用直头式口模，Ф13/Ф10 ㎜由表7 可知，成型条件不是一成不变，随着挤出机种不同、TPU 材料硬度不同、成型制品具体要求等，成型条件都应在仔细调整的基础上确定。

2.1.6、典型的成型不良现象原因分析和解决方法表8 所述原因分析和解决方法适合于大部分情况，且有些现象在实际成型加工管材中会经常碰到，但因机械大小及口模形状、尺寸等不同，产生现象可能稍有差异。

表不良现象原因及对策鱼眼（未熔融点）成型温度低；提高全部机体温度降低口模温度，同时提高螺杆转速增加混练效果使用更细的过滤网增加混练效果气泡预先干燥不足；充分进行干燥机体温度过高；降低温度的同时提高螺杆转速增加混练效果口模设计、尺寸方面不佳；改善口模设计，增加口模面长度表面粗糙提高机头及口模温度提高全部机体温度，略微提高螺杆转速口模设计、尺寸方面不佳；改善口模设计，增加口模面长度。