包胶二次注塑TPU的加工成型

包胶二次注塑 TPU 的加工成型是通过将 TPU 材料与硬质基材（如 ABS、PC、PA 等）在注塑机中二次复合，形成 “硬支撑 + 软包覆” 的一体化结构。其工艺需兼顾材料相容性、设备参数与模具设计，以下是详细的技术要点与流程解析：

一、工艺原理与核心优势

1. 工艺原理

分步注塑：先注塑硬质基材（一次成型），再将基材放入模具中，通过二次注塑使 TPU 熔体包裹其表面，利用 TPU 与基材的分子间作用力（如氢键、范德华力）实现牢固结合。
关键机制：TPU 的氨基甲酸酯基团与基材表面的极性基团（如 PC 的酯基、PA 的酰胺基）形成化学吸附，或通过基材表面的微观凹槽实现机械锁合。

2. 核心优势

一体化成型：避免传统组装工艺（如粘贴、焊接）的缝隙问题，提升产品密封性与耐用性。
功能复合：硬质基材提供结构强度，TPU 包覆层实现防滑、减震、耐候等功能，减少材料浪费。

二、加工前的材料与模具准备

1. 材料选型与预处理

TPU 类型选择：

类型	基材适配性	典型应用
聚酯型 TPU	PA、PBT 等极性基材	耐磨工具手柄、汽车内饰件
聚醚型 TPU	PC、ABS 等非极性基材	防水配件、医疗护具
醚酯共聚型 TPU	通用型，兼顾耐水解与附着力	消费电子、户外装备

基材表面处理：

对非极性基材（如 ABS）进行火焰处理、等离子清洗或涂覆底涂剂（如硅烷偶联剂），增加表面极性，提升与 TPU 的附着力。
基材需干燥处理（如 PC 干燥温度 120℃/4h），避免水分导致 TPU 水解或成型气泡。

2. 模具设计要点

分型面设计：

二次注塑模具需精准定位一次成型件，通常采用 “定位销 + 卡槽” 结构，避免 TPU 溢料或包覆不均匀。
针对复杂曲面（如手柄弧度），模具需设计随形流道，确保 TPU 熔体均匀填充。

排气系统：

在 TPU 熔体末端设置排气槽（深度 0.02~0.05mm），防止困气导致表面缺料或气泡（尤其透明 TPU 需更精细排气）。

温度控制：

模具需分区控温：TPU 注塑区温度通常为 20~60℃（降低熔体冷却速度，提升流动性），基材接触区温度可略高（增强界面结合）。

三、加工成型流程与参数控制

1. 标准工艺流程

图片

代码

一次成型基材

基材表面处理/干燥

放入二次注塑模具

TPU熔体注塑

保压冷却

脱模后处理

一次成型基材

基材表面处理/干燥

放入二次注塑模具

TPU熔体注塑

保压冷却

脱模后处理

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2. 关键参数控制

TPU 注塑温度：

聚酯型 TPU：180~220℃（耐温高，需避免高温降解）；
聚醚型 TPU：170~200℃（易水解，需控制熔体停留时间）；
温度过低会导致熔体流动性差，包覆不完整；温度过高则 TPU 降解，表面发黄、力学性能下降。

注塑压力与速度：

压力：60~100MPa（根据制品厚度调整，薄壁件需更高压力）；
速度：中速注射（30~50mm/s），避免高速剪切导致 TPU 分子链断裂，影响弹性。

保压与冷却时间：

保压压力：注塑压力的 60%~80%，保压时间 5~15s，减少制品收缩（TPU 收缩率 1%~2.5%）；
冷却时间：根据制品厚度设定（如 2mm 壁厚冷却 10~15s），过快冷却会导致内应力，过慢则降低生产效率。

四、常见工艺难点与解决方案

1. 附着力不足

原因：基材表面极性低、模具温度过低、TPU 与基材类型不匹配。
解决方案：

对 ABS/PC 基材进行电晕处理（增加表面粗糙度与极性）；
提高模具温度至 40~60℃，增强 TPU 与基材的分子扩散；
选择专用包胶级 TPU（如拜耳 Desmopan® 系列，含接枝官能团提升附着力）。

2. 表面缺料或流痕

原因：TPU 熔体流动性不足、模具排气不良、注塑速度过慢。
解决方案：

适当提高注塑温度（不超过材料热分解温度）；
在模具困气部位增设排气槽（如分型面开设 0.03mm 深排气缝）；
采用阶梯式注射速度（先慢后快），避免熔体前沿冷却。

3. 制品变形或内应力

原因：冷却不均匀、保压不足、TPU 与基材收缩率差异大（如 TPU 收缩率高于 PC）。
解决方案：

模具设计冷却水道随形分布，确保制品均匀冷却；
延长保压时间（至熔体不再流入模具为止），补偿收缩；
选择低收缩率 TPU（如邵氏硬度 80A 以上的 TPU 收缩率更低）。

五、后处理与质量检测

1. 后处理工艺

去毛边：通过冷冻修边（-40℃液氮处理）或手工修边去除溢料，透明制品需避免刮伤表面。
性能优化：医疗级产品需进行灭菌处理（如环氧乙烷灭菌），户外产品可涂覆耐候涂层增强抗 UV 性能。

2. 质量检测标准

附着力测试：采用百格测试（ISO 2409），要求划格后 TPU 涂层脱落面积≤5%；
力学性能测试：拉伸强度、断裂伸长率需符合材料规格（如 ASTM D412）；
环境耐受性：高温老化（70℃×1000h）后性能衰减≤15%，耐水解测试（70℃水浸泡 1000h）无开裂。

六、先进工艺与技术趋势

1. 双色注塑与多物料成型

通过双色注塑机同时注射硬质基材与 TPU，减少二次注塑的工序间隔，提升生产效率（如手机保护壳的一体化成型）。

2. 模内装饰（IMD）结合

在 TPU 包胶过程中嵌入装饰膜片，实现 “功能包覆 + 外观装饰” 同步完成，常见于高端电子设备外壳。

3. 智能化工艺控制

采用 AI 算法优化注塑参数（如根据实时熔体压力调整注射速度），减少试模次数，提升良率（如海天注塑机的智能工艺系统）。

总结

包胶二次注塑 TPU 的加工成型是材料科学与模具技术的结合，核心在于通过精准控制材料相容性、注塑参数与模具设计，实现 TPU 与基材的高强度结合。随着消费电子、汽车工业对产品精细化的需求提升，未来工艺将向 “高精度、高效率、多功能集成” 方向发展，如集成导电 TPU 实现触控功能，或通过微发泡 TPU 降低制品重量，拓展更多应用场景。