高硬度TPU的加工工艺
一、适用加工方式
高硬度 TPU(邵氏 A95‑A99、D40~D75)主流加工方式:注塑成型为主,挤出次之,吹塑较少,也可二次包覆成型(双色注塑);D70 以上熔体流动性变差,注塑难度明显升高。原料分聚酯 TPU、聚醚 TPU,两者加工参数略有差异。
1、原料干燥(非常关键,高硬度 TPU 必做)
TPU 极易吸水,水分>0.05% 成品会出现气泡、银纹、内部气孔、力学下降。
干燥条件:
聚酯型 TPU:烘箱温度 80‑85℃,干燥 2‑3 h;
聚醚型 TPU:75‑80℃,干燥 3h;
烘干后含水量控制:≤0.04%;
注意:D 级高硬度牌号熔体粘度更大,水分问题比普通软 TPU 更敏感,烘干不足废品率极高;烘干后尽量 2 小时内用完。
二、注塑成型参数(最常用)
1. 料筒温度(由后往前梯度升温)
后段(下料段):180‑190℃
中段:195‑210℃
喷嘴段:200‑220℃
D65‑D75 超高硬度 TPU 整体温度上调 5‑10℃(喷嘴最高不超过 230℃,超过后 TPU 热降解,制品发脆)聚醚 TPU 整体比聚酯 TPU 低 5‑8℃,聚醚耐热略低。
2、模具温度
常规:50‑70℃;
D60 以上高硬度产品建议 65‑75℃;模具温度偏低会造成内应力偏大,产品后期容易开裂、后收缩变大;模具温度偏高周期拉长、容易粘模。
3、压力设置
射胶压力:90‑130 bar,D 级产品需要更高射压;
保压压力:50‑80bar,保压时间比软 TPU 久;
背压:0.8‑1.5bar,背压不宜过高,防止过度剪切降解;
注射速度:中低速;太快容易产生烧焦、困气、流纹;薄壁结构可适当提速。
4、冷却时间与周期
冷却时间:20‑40s,高硬度 TPU 凝固速度比 A80‑A90 软 TPU 更快;厚壁件适当延长冷却,防止后期缩水凹陷。
收缩率:0.6‑1.0%;D 值越高收缩越小。
5、螺杆转速
螺杆转速 400‑600rpm;转速过高剪切热太大,TPU 分子断裂,成品韧性下降。
三、挤出工艺(挤出级高硬度 TPU,管材、条料、护套)
料筒温度:175‑210℃,从喂料段到模头逐步升高;模头 205‑215℃;
螺杆转速偏低,避免剪切过热;
定型水槽温度控制:35‑50℃,不能骤冷,不然内部残余应力大,后期开裂;挤出产品:高压软管外层、导条、耐磨密封条、线缆硬质外皮。
四、双色包胶成型(金属、ABS、PC 包覆)
基材预热:金属件预热 60‑80℃,可以极大提高附着力;
TPU 注塑温度依旧 200‑220℃;
基材表面处理:金属喷砂或者脱脂除油;ABS 不需要底涂,PC‑TPU 部分牌号建议底涂剂;
问题:硬度越高包覆附着力会下降,D60 以上包胶相对 A85‑A90 容易脱胶。
五、后处理(退火去应力,D‑TPU 强烈建议)
高硬度 TPU 注塑后内部残余应力大,放置一段时间会出现自行开裂,尤其是 D55 以上牌号。退火条件:烘箱 60‑70℃,恒温 2‑4 小时,缓慢自然冷却。经过退火后:尺寸稳定性变好,耐开裂、耐水解性能提升。
六、加工常见问题及原因
产品内部气泡、银纹:原料没有烘干(最普遍);
成品偏脆容易断裂:料筒温度过高 TPU 降解,或者模具温度过低内应力大;
缩水凹陷:保压不足或者冷却时间太短;
粘模:喷嘴温度过高、模具脱模斜度不够、脱模剂过多反而影响后续粘合;
流痕:射速太快、排气不良。
七、设备选型建议
螺杆:选用普通 TPU 专用螺杆(L/D 20‑24);压缩比 2.5‑3.0,压缩比太大剪切过高,材料降解;禁止用 PVC 螺杆;
模具设计:排气槽深度控制 0.015‑0.02mm,排气一定要做好;脱模斜度≥1.5°;D 级产品脱模斜度建议 2‑3°。
八、聚酯 TPU 和聚醚 TPU 加工要点差异
聚酯高硬度 TPU:耐热略高,注塑温度偏高;分子结构更紧密,烘干要求严格;成品强度更高;
聚醚高硬度 TPU:耐热略差,加工温度略低;耐水解优异;熔体流动性略好,注塑更容易成型。
