硬度超硬TPU的加工成型

超硬 TPU（硬度≥Shore D 70）的加工成型需兼顾其 “高硬度 + 热塑性” 特性，既要保证材料充分熔融塑化，又要避免因加工参数不当导致性能下降（如脆化、开裂）。其加工方式与常规 TPU 类似，但需针对高硬度特点调整工艺细节，以下是主要加工成型方法及关键要点：

一、主流加工成型方法

1. 注塑成型（最常用）

适用于复杂结构件（如电子外壳、机械配件），通过注塑机将熔融 TPU 注入模具冷却成型。
关键工艺参数：

料筒温度：根据硬度调整，通常在 180~230℃（硬度越高，温度略高），需分段控温（进料段 180~200℃，熔融段 200~220℃，喷嘴 210~230℃），避免局部过热降解。
模具温度：30~60℃，温度过低易导致表面收缩、缺料；过高则冷却慢，影响生产效率。
注射压力：较高（80~150 MPa），因超硬 TPU 熔融黏度大，需足够压力确保充模完整（尤其薄壁件）。
保压与冷却：保压时间略长（5~15 秒），减少内应力；冷却时间需充足（根据产品厚度调整，通常 10~30 秒），避免脱模后变形。

注意事项：

原料需提前干燥（水分含量≤0.05%），否则易产生气泡或银纹（干燥条件：80~100℃，3~4 小时）。
模具设计需避免锐角，流道应光滑通畅，减少充模阻力。

2. 挤出成型

适用于管材、板材、异型材（如传送带、密封条），通过挤出机将熔融 TPU 连续挤出成特定截面形状。
关键工艺参数：

螺杆转速：中等转速（30~60 rpm），过高易导致剪切过热，过低则塑化不均。
挤出温度：略高于注塑（200~240℃），确保材料充分熔融；机头温度需稳定，避免出口处因温度波动导致尺寸偏差。
牵引与冷却：牵引速度需与挤出速度匹配，避免拉伸过大导致产品内应力增加；冷却采用水冷却或风冷却，确保快速定型（高硬度 TPU 冷却慢，需延长冷却时间）。

典型应用：耐磨管材、硬质型材、板材切割件。

3. 吹塑成型

适用于中空制品（如小型容器、防护套管），通过压缩空气将熔融 TPU 坯料吹胀贴合模具内壁成型。
关键要点：

材料需具备一定熔体强度（超硬 TPU 熔体强度较高，适合吹塑），温度控制在 200~220℃，避免熔体过稀导致壁厚不均。
吹塑压力适中（0.3~0.6 MPa），过高易导致制品开裂（因材料硬度高，延展性略低）。

4. 压制成型（适合小批量或厚壁件）

将预压的 TPU 颗粒或片材放入模具，加热加压（温度 160~190℃，压力 10~30 MPa）使其熔融贴合模具，冷却后脱模。
优势：适合厚壁件（如大型缓冲块），可减少注塑时的缩孔问题；
不足：生产效率低，适合定制化小批量生产。

5. 3D 打印（新兴应用）

通过熔融沉积成型（FDM）技术，将超硬 TPU 线材加热熔融后逐层堆积成型，适合复杂异形件快速原型制作。
关键要求：需专用高硬度 TPU 线材（避免打印时堵头），打印温度 210~240℃，平台温度 50~70℃，层间黏结需充分（否则易分层）。

二、加工中的核心注意事项

原料预处理
超硬 TPU 吸湿性较强，未干燥的原料会在加工中因水分蒸发产生气泡、针孔，必须提前干燥：

干燥条件：80~100℃，热风循环干燥 3~4 小时（料层厚度≤3cm）；
干燥后需密封保存，避免二次吸潮。

避免材料降解
超硬 TPU 在高温下停留时间过长（如料筒内滞留超过 10 分钟）易发生降解，导致性能下降（如拉伸强度降低、变脆），需：

缩短熔胶时间，避免空射或长时间保压；
停机时需降低料筒温度（降至 150℃以下），或清空料筒。

减少内应力
高硬度 TPU 冷却时易因收缩不均产生内应力，导致制品脱模后变形或开裂，可通过以下方式缓解：

模具温度适当提高（如 50~60℃），减缓冷却速度；
制品成型后进行退火处理（80~100℃，保温 1~2 小时，缓慢冷却）。

模具与设备适配

注塑模具：需采用耐磨钢材（如 H13），因超硬 TPU 流动性较差，模具型腔需抛光（Ra≤0.8μm），减少充模阻力；
螺杆选择：推荐使用渐变型螺杆（压缩比 3:1~4:1），增强塑化效果，避免剪切过强。

三、加工后处理

去飞边 / 毛刺：超硬 TPU 硬度高，可通过机械打磨、冷冻修边（-30~-50℃下脆化飞边，高速喷射去除）处理；
表面处理：可进行喷漆、电镀（需先做表面活化，因 TPU 极性较低）或激光雕刻，提升外观或功能（如导电镀层）。

总结

超硬 TPU 的加工成型以注塑和挤出为核心，关键在于 “精准控温 + 充分干燥 + 减少内应力”。相比常规 TPU，其对设备精度和参数稳定性要求更高，但依托热塑性特性，仍能实现高效批量生产，且边角料可 100% 回收再利用（破碎后重新造粒，性能损失≤5%），符合绿色制造需求。随着配方优化，超硬 TPU 的加工适应性还在持续提升，应用场景进一步扩展。