TPU-GF35的加工成型

TPU-GF35（35% 玻纤增强热塑性聚氨酯弹性体）的加工成型需结合玻璃纤维（GF）的特性与 TPU 的热塑性特点，重点关注玻纤分散、温度控制、设备磨损等问题。以下是其主要加工方法及关键要点：

一、加工前准备

原料干燥

干燥温度：80~100℃（根据牌号调整），干燥时间：4~6 小时（建议使用热风循环干燥箱）。
目标含水率：≤0.05%（需通过湿度检测仪验证）。

原因：TPU 易吸潮，水分会导致加工时降解、气泡或表面缺陷；玻纤表面吸附的水分也可能影响界面结合。
工艺：

设备检查

螺杆与料筒：优先选用耐磨材质（如氮化钢或双金属螺杆），避免玻纤磨损设备。
模具：流道设计需圆滑，避免玻纤团聚或断裂（推荐使用扇形浇口或梯形流道）；模具表面需抛光以减少充模阻力。

二、主要加工方法

1. 注塑成型

应用场景：复杂结构件（如汽车零部件、电子外壳、齿轮等）。
关键工艺参数：

参数	建议范围	说明
料筒温度	180~220℃（分段控制）	前段（进料区）：180~190℃；中段（压缩区）：190~210℃；后段（喷嘴）：210~220℃。温度过高易导致 TPU 降解、玻纤氧化。
模具温度	40~80℃	低温模具可提高表面光洁度，但可能降低玻纤分散性；高温模具（如 60~80℃）利于熔体流动，减少内应力。
注射压力	60~120 MPa	压力过低易导致充模不足或玻纤分布不均；压力过高可能增加设备磨损或产生飞边。
保压压力	注射压力的 30%~50%	延长保压时间（10~30 秒）可减少制品收缩，提高尺寸精度。
冷却时间	10~30 秒	冷却不足易导致制品变形，可通过模具冷却水路控制（水温：15~25℃）。

注意事项：

玻纤取向：避免制品中玻纤沿流动方向过度取向，导致力学性能各向异性（可通过调整浇口位置或增加导流棱改善）。
停机处理：长时间停机前需用干净 TPU（无玻纤）或专用清洗料冲洗螺杆，防止残留物料碳化。

2. 挤出成型

应用场景：管材、型材、板材（如工业输送带、导轨、汽车密封条等）。
关键工艺参数：

螺杆转速：10~30 rpm（低转速减少玻纤断裂）。
料筒温度：170~210℃（从进料段到机头逐步升温，机头温度略高于料筒后段 5~10℃）。
牵引速度：与挤出速度匹配（通常为 1~3 m/min），避免拉伸过度导致玻纤外露或制品开裂。

设备要求：

螺杆长径比（L/D）：推荐 18~24:1，压缩比 1.5~2.0:1，以保证玻纤均匀分散。
口模设计：流道需光滑，出口处可设置定型套（如真空定型），确保型材尺寸稳定。

3. 压延成型

应用场景：片材、薄膜（如工业耐磨衬垫、运动器材垫板等）。
关键工艺参数：

辊筒温度：上辊 170~190℃，下辊 160~180℃（温差促进熔体贴合辊面）。
辊速比：1.1~1.3:1（主动辊与从动辊速度差，增强熔体塑化）。
压延间隙：根据制品厚度调整（通常 0.5~3 mm），需定期清理辊面残留玻纤，避免划伤制品。

4. 吹塑成型

应用场景：中空制品（如汽车储液罐、工业容器等）。
限制条件：

玻纤含量较高时（35%），熔体粘度大，吹塑难度增加，需提高吹塑压力（通常比普通 TPU 高 20%~30%）。
优先选用挤出吹塑，避免注塑吹塑中玻纤过度剪切断裂。

三、加工难点与解决方案

玻纤分散不均

采用高剪切螺杆（如销钉式或屏障型螺杆）促进分散。
加工前对玻纤进行偶联剂处理（如硅烷偶联剂），增强与 TPU 基体的界面结合。

表现：制品表面出现玻纤外露、斑点，力学性能波动。
解决：

设备磨损

选用硬化涂层（如氮化钛涂层）或耐磨合金材质的螺杆和模具。
定期检查设备磨损情况，及时更换部件。

表现：螺杆、料筒、模具流道磨损加剧，寿命缩短。
解决：

制品翘曲变形

优化模具冷却系统，确保均匀冷却（可采用分区控温）。
增加保压时间或使用模内压力传感器实时调整工艺参数。

表现：冷却后尺寸偏离设计值，尤其是薄壁或复杂结构件。
解决：

表面粗糙度高

提高模具表面光洁度（抛光至 Ra≤0.8μm）。
适当提高模具温度或使用脱模剂（如硅酮类）改善充模流动性。

表现：制品表面粗糙，光泽度低。
解决：

四、后处理工艺

退火处理

目的：消除内应力，稳定尺寸。
工艺：将制品放入烘箱，60~80℃下保温 2~4 小时，随炉冷却至室温。

表面处理

喷涂或电镀：如需改善外观或进一步提升耐磨性，可喷涂聚氨酯涂料或进行电镀（需先对表面进行粗化处理）。

二次加工

刀具需锋利（推荐使用硬质合金刀具），切削速度不宜过高（避免玻纤摩擦生热）。
焊接时采用热空气焊接或激光焊接，避免传统溶剂焊接损伤玻纤结构。

可进行切削、钻孔、焊接等操作，但需注意：

五、环保与安全

加工废气：TPU-GF35 加工时可能释放少量低分子有机物，需确保车间通风良好。
废料回收：边角料可粉碎后少量回用于非关键部件（建议回用比例≤20%，避免玻纤过度断裂影响性能）。

总结

TPU-GF35 的加工需在温度控制、玻纤分散、设备保护三者间平衡，优先采用注塑和挤出工艺，通过优化螺杆设计、模具结构及工艺参数，可获得高性能制品。实际生产中建议与原料供应商（如巴斯夫、路博润等）合作，根据具体牌号调整工艺，以达到最佳成型效果。