包覆性能TPU的加工成型

包覆性能 TPU（热塑性聚氨酯弹性体）因其优异的附着力、柔韧性、耐化学性和加工适应性，广泛应用于电线电缆、管材、汽车部件等领域的包覆工艺。以下是其加工成型方法、特点及关键要点的详细说明：

一、主要加工成型方法

1. 挤出成型（Extrusion）

• 适用场景：
  常用于电线电缆包覆（如数据线、电源线外层）、管材包覆（如软管增强层）、型材包覆（如家具封边条）等连续生产场景。

• 工艺特点：

• 温度控制：熔融温度通常为 180~220℃（需根据牌号调整，避免高温降解）。

• 螺杆转速：影响剪切力和产量，一般 50~150 r/min。

• 冷却速度：过快可能导致内应力，过慢影响生产效率。

• 设备：单螺杆或双螺杆挤出机，搭配成型模具（如管材模具、线材模具）。

• 流程：TPU 粒料经加热熔融后，通过螺杆挤压至模具成型，再经冷却定型（如水冷或风冷）。

• 优势：生产效率高，适合大批量、连续化生产，尺寸精度可控。

• 关键参数：

2. 注塑成型（Injection Molding）

• 适用场景：
  复杂形状的包覆件，如汽车线束接头包覆、电子元件保护套、工具手柄包覆等。

• 工艺特点：

• 料筒温度：190~230℃，喷嘴温度略高于料筒温度（约 5~10℃）。

• 注射压力：50~150 MPa，需根据制品厚度调整。

• 保压时间：防止缩水，通常 10~30 秒。

• 设备：注塑机 + 定制模具（需耐高温、耐磨损）。

• 流程：TPU 颗粒在料筒内加热熔融，通过高压注入模具型腔，冷却固化后开模取件。

• 优势：可成型高精度、多结构部件，适合小批量定制或复杂几何形状产品。

• 关键参数：

3. 吹塑成型（Blow Molding）

• 适用场景：
  中空包覆制品，如汽车用燃油管包覆层、工业管道内衬等。

• 工艺特点：

• 型坯温度：需保持熔融状态，通常比挤出温度低 5~10℃。

• 吹胀压力：0.2~1.0 MPa，取决于制品厚度和形状。

• 设备：挤出吹塑机或注射吹塑机，搭配吹塑模具。

• 流程：先挤出或注塑成型管状型坯，再通入压缩空气使其膨胀贴合模具内壁，冷却后成型。

• 优势：适合生产中空、薄壁、大尺寸制品，材料利用率高。

• 关键参数：

4. 压延成型（Calendering）

• 适用场景：
  片状或薄膜状包覆材料，如鞋材内衬、织物涂层、汽车内饰包覆膜等。

• 工艺特点：

• 辊筒温度：170~210℃，各辊温度梯度需精确控制。

• 辊速比：影响物料延展和表面光洁度，通常为 1:1.2~1:1.5。

• 设备：压延机（多辊筒组合），搭配加热和冷却辊。

• 流程：TPU 熔融物料通过辊筒间隙压延成薄片，贴合于基材（如布料、金属）表面，冷却定型。

• 优势：适合大面积、均匀厚度的包覆，可与基材复合成型。

• 关键参数：

5. 流延成型（Casting）

• 适用场景：
  高透明或超薄包覆膜（如光学元件保护膜、电子屏幕边缘包覆）。

• 工艺特点：

• 设备：流延机，包括挤出头、流延辊、牵引装置。

• 流程：熔融 TPU 从狭缝模头挤出，流延到冷却辊上快速成型，形成薄膜后收卷。

• 优势：薄膜厚度均匀，表面平整，适合高精度需求。

二、加工关键影响因素

1. 材料特性匹配

• 硬度（ Shore A/D）：包覆场景需匹配基材附着力，如软质基材（织物）可选邵氏 A 80~95，硬质基材（金属）可选邵氏 D 40~60。

• 熔融指数（MI）：MI 值高（流动性好）适合复杂结构或薄壁制品，MI 值低（强度高）适合厚壁或高负载场景。

• 耐化学性：根据应用环境选择抗油、抗溶剂或耐水解型 TPU（如汽车燃油系统需耐燃油等级）。

2. 基材预处理

• 清洁：去除基材表面油脂、灰尘，避免影响附着力（可通过电晕处理、火焰处理或底涂剂增强界面结合）。

• 表面能：低表面能基材（如聚丙烯、聚乙烯）需预先活化，提高 TPU 与基材的粘结力。

3. 工艺参数优化

• 温度控制：温度过低导致塑化不良、表面粗糙；温度过高引发降解、变色或气泡。

• 冷却速率：快速冷却（如水冷）可提高生产效率，但可能增加内应力；缓慢冷却（如空气冷却）有助于结晶均匀，减少翘曲。

• 压力控制：挤出或注塑压力不足会导致填充不充分，压力过高可能损伤模具或基材。

4. 后处理工艺

• 退火处理：针对高精度或高负载制品，可在 60~80℃下退火 1~2 小时，消除内应力，提升尺寸稳定性。

• 表面处理：如需提高耐磨性或美观度，可进行涂层、印刷或烫金等后加工。

三、常见问题及解决方案

四、应用领域与典型案例

• 电子电器：数据线外皮（挤出成型，高耐磨性）、USB 接口包覆（注塑成型，耐弯折）。

• 汽车工业：线束护套（挤出成型，耐油耐温）、换挡手柄包覆（注塑成型，手感舒适）。

• 运动器材：瑜伽垫边缘包覆（压延成型，防滑耐磨）、滑雪杖握把（注塑成型，柔软贴合）。

• 家具家居：桌角防撞条（挤出成型，高弹性）、沙发边缘装饰条（挤出 / 压延成型，美观耐用）。

总结

包覆性能 TPU 的加工需结合材料特性、基材类型及制品需求选择合适工艺，重点控制温度、压力、冷却等参数，并通过预处理和后处理提升包覆质量。随着环保和高性能需求的提升，未来低 VOCs 排放、可回收型 TPU 及与其他材料（如金属、织物）的复合成型工艺将成为发展趋势。