长碳纤增强 TPU（LCF‑TPU）注塑全套工艺
核心宗旨：全程降低剪切，最大限度保留制品内碳纤维长度≥2‑3mm；一旦纤维剪短，抗疲劳、抗蠕变、冲击强度会大幅下滑；TPU 基体耐热窗口窄，严禁超温降解。
一、前期准备（必做）
1、原料干燥（TPU 极易吸水）
干燥设备：除湿干燥机；80‑85℃，干燥 3‑4h，含水率控制≤0.05%；精密件控制≤0.02%。
后果：水分高温汽化，出现银纹、气泡、TPU 分子降解、制品变脆。
干燥之后材料密封保存，环境湿度＜50%；开封后 2 小时内用完。
2、注塑机配置要求（长纤专用）
螺杆选型：
L/D＝20‑24，压缩比 2.0‑2.5（比普通 TPU 螺杆压缩比更低）；选用低剪切 LFT 专用螺杆，硬质合金氮化处理，抵御碳纤维磨损。
止回环采用大通径自由流动式止回阀，减少剪切；禁止普通高剪切止回环。
喷嘴：喷嘴内径≥4mm 大口径直通式喷嘴，内壁圆滑无台阶，防止剪断碳纤；不适用自锁小口径喷嘴。
机器吨位：按投影面积选，建议 100 吨以上机型；避免小机台被迫高压高速。
回料添加：回收料添加比例≤5%；回料经过剪切纤维变短，加多物性衰减明显。
二、标准注塑工艺参数（以 20‑30% 长碳纤 TPU，80‑85D 基材为例）
1、料筒温度（分段设定，逐级升温，最高温度严禁＞220℃）
表格
| 区段 | 温度℃ | 备注 |
|---|---|---|
| 后段（下料段） | 170‑175 | 温度偏低，防止颗粒提前熔融架桥 |
| 中段 | 180‑190 | TPU 逐步熔融 |
| 前段 | 190‑200 | 塑化均匀 |
| 喷嘴 | 195‑205 | 比前端略高 5℃防止冷料堵塞；熔体实测温度控制 190‑210℃，超过 220℃TPU 降解发黄 |
聚酯型 TPU 偏上限；聚醚型 TPU 取偏低区间。
2、螺杆转速与背压（控制剪切的核心）
螺杆转速：30‑50rpm（远低于普通 TPU70‑100rpm），转速越高碳纤剪断越严重。
背压：1.5‑4bar（15‑40N）；背压过高，螺杆混炼剪切过大，碳纤被打碎；背压太低塑化不均。
3、注射参数（多级射速）
注射压力：70‑100MPa；采用多级射速，前期低速进浇口，中段中速填充，末端降速；全程禁用高速喷射。
浇口段：20‑30% 射速；降低浇口处剪切（浇口是碳纤维断裂最严重区域）；
型腔主体：40‑50% 射速；平稳充模；
最后 10% 行程：15‑20% 射速，减少困气与纤维取向。
保压：保压压力＝注射压力的 40‑50%；保压时间 3‑7s，浇口冻结即停止保压；保压过大会增大内应力、加剧碳纤单向取向，制品翘曲。
注射速率总体原则：厚壁件偏慢；薄壁件适度提速，但最大射速不超过 60%。
4、模具温度
模温：45‑60℃（80D 以上硬质 LCF‑TPU 取 50‑60℃），模温均匀稳定；
模温过低：熔体快速冷却，分子内应力大，后期蠕变变大；
模温太高：周期变长、TPU 轻微后结晶收缩变大。
5、冷却时间
比普通 TPU 延长 20‑30%；一般 15‑30s；碳纤维导热优于纯 TPU，内部散热更快，重点保证厚壁位置充分冷却。
三、模具设计要点（LCF‑TPU 成败关键）
流道：全部采用圆形流道，流道直径≥5‑6mm；流道拐角全部圆角过渡，杜绝直角；流道尽量短；严禁扁形细流道。
浇口：
禁用小点浇口；优先扇形浇口、大侧浇口、直大水口；浇口厚度≥制品壁厚 70‑80%；喇叭式渐扩式浇口最优，减少纤维剪切断裂；
浇口位置布置在产品厚壁处；避免碳纤被挤压定向排布，降低各向异性、翘曲问题。
排气：排气槽深度 0.03‑0.05mm，宽度 1.5‑2mm；碳纤很容易堵塞排气槽；分型面、镶件、BOSS 柱位置多开设排气槽；排气不良会出现烧焦、缺料。
收缩率：成型收缩率 0.4‑0.8%，低于纯 TPU（1.0‑1.5%）；模具放收缩值按 0.6% 左右设计。
脱模斜度：外表面 1‑2°，内孔 2‑3°；模具型腔镀硬铬。
四、后处理（分产品选择）
常规零件：脱模之后自然冷却即可；
对尺寸精度、抗蠕变要求高的产品（机器人连杆、碳板）：进行低温退火；烘箱 85‑95℃，4‑6h 缓慢降温释放内应力；退火后抗蠕变提升 20‑30%，尺寸稳定性更好。
五、常见缺陷和改善方案
制品浮纤、表面粗糙：浇口偏小、射速太快、背压偏高 → 加大浇口、降低螺杆转速、减小背压、提高模温。
冲击强度偏低：成品内部纤维太短；螺杆转速过高、浇口剪切太大 → 更换 LFT 螺杆、放大浇口、降低射速。
翘曲变形：纤维取向严重；浇口位置不合理、单向充模 → 增加浇口数量、采用多浇口均衡进料、提高模温、延长保压时间。
银纹气泡：干燥不足或者熔体温度偏高 → 延长烘料时间，熔体温度下调 5‑10℃。
材料发黄：料筒停留时间过长；停机时降低料筒温度，减少滞留时间。
六、停机注意事项
短期停机（＜30min）：料筒温度降至 170‑180℃；
长期停机：用 PP 或者 PE 清洗料筒，避免 LCF‑TPU 长时间高温分解碳化。