TPU高硬度材料的加工成型

TPU（热塑性聚氨酯弹性体）高硬度材料的加工成型依托其热塑性特性，可采用多种常规塑料加工工艺，同时需根据其硬度高、熔体粘度大等特点调整参数。以下是其主要加工成型方式及关键要点：

一、主流加工成型方式

1. 注塑成型

• 适用场景：批量生产结构复杂的部件（如电子设备外壳、机械配件、汽车内饰件等）。

• 工艺特点：

• 原料预处理：高硬度 TPU 吸湿性较强，需提前干燥（温度 80-100℃，时间 3-4 小时），避免成型后出现气泡、银丝等缺陷。

• 温度控制：料筒温度随硬度升高而提高（通常 180-230℃，Shore D 级材料可能需 200-250℃），喷嘴温度略低于料筒，防止熔体凝固堵塞。

• 注射参数：注射压力较高（80-150MPa），因高硬度 TPU 熔体粘度大，需足够压力填充模具；保压时间略长，减少收缩变形。

• 模具设计：流道和浇口需粗短，避免熔体滞留；冷却速度适中，过快可能导致内应力集中，过慢影响生产效率。

2. 挤出成型

• 适用场景：生产管材、异型材、板材、线缆护套等（如高压油管、密封条、防护板材）。

• 工艺特点：

• 螺杆选择：采用渐变型或屏障型螺杆，压缩比 3-4:1，确保物料充分塑化。

• 温度设定：从加料段到机头温度逐步升高（170-220℃），机头温度需精确控制，保证熔体均匀挤出。

• 牵引与冷却：挤出后需快速冷却（水冷或风冷），防止产品因高温变形；牵引速度与挤出速度匹配，避免拉伸过度导致尺寸偏差。

3. 吹塑成型

• 适用场景：制作中空制品（如小型储液罐、防护罩）。

• 工艺特点：

• 熔体温度需稍高于注塑（200-240℃），保证熔体具有良好的流动性和延展性。

• 吹塑压力适中（0.3-0.8MPa），过高可能导致制品壁厚不均，过低则难以成型。

• 模具冷却需均匀，确保制品表面光滑、尺寸稳定。

4. 3D 打印成型

• 适用场景：定制化、复杂结构的原型件或小批量产品。

• 工艺特点：

• 采用熔融沉积成型（FDM）技术，打印温度 210-240℃，平台温度 50-80℃。

• 高硬度 TPU 线材易脆化，打印时需控制喷头移动速度，避免线材断裂；层间粘结需良好，防止分层。

二、加工关键注意事项

1. 材料干燥：高硬度 TPU 含水率需控制在 0.05% 以下，否则会导致制品表面气泡、力学性能下降，干燥后需密封保存，避免再次吸潮。

2. 温度控制：温度过高易导致材料降解（表现为熔体变色、发粘），温度过低则塑化不良，影响制品强度和表面质量。

3. 模具设计：需考虑材料的收缩率（高硬度 TPU 收缩率约 1-3%），预留收缩余量；模具表面需光洁，减少脱模阻力。

4. 回收利用：加工产生的边角料、废品可粉碎后按比例（通常不超过 30%）与新料混合使用，不影响基本性能，降低成本。

5. 内应力消除：成型后的制品可通过退火处理（温度 60-80℃，时间 2-4 小时）消除内应力，减少后期变形。

三、与低硬度 TPU 加工的差异

总结

高硬度 TPU 的加工成型以热塑性工艺为核心，关键在于控制温度、压力和材料湿度，根据不同成型方式调整参数以匹配其高粘度、高刚性的特性。合理的工艺设计可充分发挥其力学性能，满足复杂结构和批量生产的需求，同时通过回收利用降低成本，适合工业化大规模应用。