Technologie de moule

Moulage par injection de plastique TPU

• 2021-08-13

Plastique TPU (polyuréthane thermoplastique)moulage par injectionLe processus comporte de nombreuses méthodes, notammentmoule d'injectionmoulage par soufflage, moulage par compression, moulage par extrusion, etc., parmi lesquels le moulage par injection est le plus couramment utilisé. utiliser le processus de moulage par injection pour mouler le TPU selon les besoinsMoulage par injection TPUpièces divisées en trois étapes : préplastification, injection et éjection. La machine d'injection est divisée en type à piston et en type à vis. Une machine d'injection à vis est recommandée car elle offre une vitesse, une plastification et une fusion uniformes.

1. Conception de machine d'injection

Le canon de la machine à injection est garni dealliage cuivre-aluminium, et la vis est chromée pour éviter l'usure. Le rapport longueur-diamètre de la vis L/D = 16 ~ 20 est meilleur, au moins 15 ; le taux de compression est de 2,5/1 ~ 3,0/1. La longueur de la section d'alimentation est de 0,5 L, la section de compression est de 0,3 L et la section de dosage est de 0,2 L. L'anneau de contrôle doit être installé près du haut de la vis pour empêcher le reflux et maintenir la pression maximale.

Le TPU doit être traité avec une buse à écoulement automatique, la sortie est un cône inversé, le diamètre de la buse est supérieur à 4 mm, inférieur à 0,68 mm de l'entrée du collier du canal principal et la buse doit être équipée d'une ceinture chauffante contrôlable pour éviter solidification matérielle.

D'un point de vue économique, le volume d'injection doit être compris entre 40 et 80 % de la quantité quantitative. La vitesse de vis est de 20 à 50 R/min.

2. Conception du moule

La conception du moule doit prêter attention aux points suivants :

(1) retrait des pièces moulées en TPU

Le retrait est affecté par la dureté des matières premières, l'épaisseur, la forme, la température de moulage, la température du moule et d'autres conditions de moulage. Généralement, la plage de retrait est de 0,005 à 0,020 cm/cm. Par exemple, une éprouvette rectangulaire de 100 × 10 × 2 mm rétrécit dans le sens de la longueur de la porte et dans le sens de l'écoulement, et la dureté de 75A est 2 à 3 fois supérieure à celle de 60d. L'effet de la dureté et de l'épaisseur du TPU sur le retrait est illustré à la figure 1. On peut voir que lorsque la dureté du TPU est comprise entre 78a et 90a, le retrait diminue avec l'augmentation de l'épaisseur ; lorsque la dureté est comprise entre 95A et 74d, le retrait augmente légèrement avec l'augmentation de l'épaisseur.

(2) Couloir et puits à fente froide

Le canal principal est une section du canal reliant la buse de l'injecteur au canal de dérivation ou à la cavité du moule. Le diamètre doit être élargi vers l'intérieur, avec un angle supérieur à 2O, de manière à faciliter l'élimination de la végétation des canaux d'écoulement. Le canal de dérivation est le canal reliant le canal principal et chaque cavité du moule à rainures multiples, et sa disposition sur le moule doit être symétrique et équidistante. Le canal d'écoulement peut être circulaire, semi-circulaire et rectangulaire, avec un diamètre de 6 à 9 mm. La surface du canal doit être polie comme la cavité pour réduire la résistance à l'écoulement et permettre une vitesse de remplissage plus rapide.

Un puits froid est un emplacement vide (canal extra-étendu) à l'extrémité du canal principal, qui sert à récupérer la matière froide produite entre les deux injections à l'extrémité de la buse, de manière à empêcher le canal ou la porte de dérivation de blocage par matière froide. Lorsque le matériau froid est mélangé dans la cavité du moule, la contrainte interne du produit se produit facilement. Le diamètre du trou du matériau froid est de 8 à 10 mm et sa taille est d'environ 6 mm de long.

(3) porte et évent

La porte est le canal reliant le canal d'écoulement principal ou le canal de dérivation et la cavité. Sa section transversale est généralement plus petite que le passage du canal, qui est la plus petite partie du système de canalisation, et sa longueur doit être courte. La forme du portail est rectangulaire ou circulaire et sa taille augmente avec l'épaisseur du produit. L'épaisseur du produit est inférieure à 4 mm, avec un diamètre de 1 mm ; l'épaisseur du portail est de 4 à 8 mm, avec un diamètre de 1,4 mm ; l'épaisseur du portail est supérieure à 8 mm, avec un diamètre de 2,0 à 2,7 mm. La position de la porte est généralement choisie dans la partie la plus épaisse du produit, ce qui n'affecte pas l'apparence et l'utilisation, et est perpendiculaire au moule, afin d'éviter le retrait et d'éviter les motifs en spirale.

La fente d'échappement ou de ventilation est une sorte de sortie d'air de type fente ouverte dans le moule, qui est utilisée pour empêcher le matériau fondu d'entrer dans le moule de s'impliquer dans le gaz et pour évacuer le gaz de la cavité du moule. Sinon, les produits auront des trous d'air, une mauvaise fusion, un remplissage insuffisant ou un piège à air, et même brûleront les produits en raison des températures élevées causées par la compression de l'air, entraînant une contrainte interne des produits. L'orifice d'échappement peut être placé à la fin du flux de matière fondue dans la cavité du moule ou sur la ligne de joint duMoule en plastique, qui est une fente verseuse de 0,15 mm de profondeur et 6 mm de largeur.

Il est nécessaire de contrôler la température du moule aussi uniformément que possible pour éviter la déformation et la torsion des pièces. Vous trouverez ci-dessous quelques produits de moulage par injection de plastique TPU que nous avons fabriqués auparavant. Si vous avez des besoins en produits moulés en TPU ou TPE, n'hésitez pas à nous contacter.

3 Conditions de moulage

La condition de moulage la plus importante deTPU (Polyuréthane thermoplastique)est la température, la pression et le temps qui affectent l'écoulement et le refroidissement de la plastification. Ces paramètres affecteront l'apparence et les performances des pièces en TPU. De bonnes conditions de traitement devraient permettre d'obtenir des pièces même blanches à beiges.

(1) Température

La température à contrôler dans le processus de moulage du TPU comprend la température du cylindre, la température de la buse et la température du moule. Les deux premières températures affectent principalement la plastification et l'écoulement du TPU, et la seconde affecte l'écoulement et le refroidissement de la pièce moulée en TPU.

• Température du fût– le choix de la température du canon est lié à la dureté du matériau TPU. La température de fusion du TPU à haute dureté est élevée et la température la plus élevée à l'extrémité du canon est également élevée. La plage de température du baril utilisé pour le traitement du TPU est de 177 ~ 232 ℃. La répartition de la température du baril s'effectue généralement d'un côté (extrémité arrière) de la trémie à la buse (extrémité avant), en augmentant progressivement, de manière à faire augmenter régulièrement la température du TPU et à atteindre l'objectif d'une plastification uniforme.

• Température de la buse– la température de la buse est généralement légèrement inférieure à la température maximale du canon pour éviter une éventuelle salivation de matière fondue dans le passage direct de la buse. Si la buse autobloquante est utilisée pour empêcher la salivation, la température de la buse peut également être contrôlée dans la plage de température maximale du baril.

• Température du moule– la température du moule a une grande influence sur les performances internes et la qualité apparente des produits TPU. Cela dépend de la cristallinité du TPU et de la taille des produits. La température du moule est généralement contrôlée par un fluide de refroidissement à température constante tel que l'eau. Le TPU a une dureté élevée, une cristallinité élevée et une température de moulage élevée. Par exemple, Texin, dureté 480A, température du moule 20-30 ℃ ; dureté 591A, température du moule 30-50 ℃ ; dureté 355d, température du moule 40-65 ℃. La température du moule des produits TPU est généralement de 10 à 60 ℃. La température du moule est basse, le matériau en fusion est congelé trop tôt et un profilage est produit, ce qui n'est pas propice à la croissance des sphérulites, de sorte que la cristallinité des produits est faible et un processus de cristallisation tardif se produira, ce qui entraînera un post-rétrécissement et un changement de performance. de produits.

• Pression – laLe processus d'injection est une pression comprenant la pression de plastification (contre-pression) et la pression d'injection. Lorsque la vis recule, la pression au sommet de la matière fondue constitue la contre-pression, qui est régulée par la soupape de trop-plein. L'augmentation de la contre-pression augmentera la température de fusion, réduira la vitesse de plastification, rendra la température de fusion uniforme et le mélange de couleurs uniforme, et évacuera le gaz de fusion, mais prolongera le cycle de moulage. La contre-pression du TPU est généralement de 0, 3 à 4 MPa. La pression d'injection est la pression exercée sur le TPU par le haut de la vis. Sa fonction est de surmonter la résistance à l'écoulement du TPU du cylindre à la cavité, de remplir le moule de matériau fondu et de compacter le matériau fondu. La résistance à l'écoulement et le taux de remplissage du TPU sont étroitement liés à la viscosité à l'état fondu, tandis que la viscosité à l'état fondu est directement liée à la dureté du TPU et à la température de fusion, c'est-à-dire que la viscosité à l'état fondu n'est pas seulement déterminée par la température et la pression, mais également par la dureté du TPU. et le taux de déformation. Plus le taux de cisaillement est élevé, plus la viscosité est faible ; plus la dureté du TPU est élevée, plus la viscosité est élevée. Relation entre la viscosité et le taux de cisaillement de la résine avec différentes duretés (240℃). Au même taux de cisaillement, la viscosité diminue avec l'augmentation de la température, mais à un taux de cisaillement élevé, la viscosité n'est pas autant affectée par la température qu'à un faible taux de cisaillement. La pression d'injection du TPU est généralement de 20 à 110 MPa. La pression de maintien est d'environ la moitié de la pression d'injection et la contre-pression doit être de 1, inférieure à 4 MPa pour que le TPU soit plastifié uniformément.

• Temps de cycle– le temps de cycle nécessaire pour terminer un processus d’injection est appelé temps de cycle de moulage. Le temps de cycle comprend le temps de remplissage, le temps de maintien, le temps de refroidissement et d'autres temps (ouverture, démoulage, fermeture, etc.), qui affectent directement la productivité du travail et l'utilisation des équipements. Le cycle de formage du TPU est généralement déterminé par la dureté, l'épaisseur et la configuration. Le cycle de dureté élevée du TPU est court, le cycle épais de la pièce en plastique est long, le cycle complexe de configuration de la pièce en plastique est long et le cycle de formage est également lié à la température du moule. Le cycle de moulage du TPU dure généralement entre 20 et 60 secondes.

• Vitesse d'injection– la vitesse d’injection dépend principalement de la configuration des produits TPU. Les produits avec une face d'extrémité épaisse nécessitent une vitesse d'injection plus faible, tandis que les produits avec une face d'extrémité fine nécessitent une vitesse d'injection plus rapide.

• Vitesse de vis– Le traitement des produits moulés en TPU nécessite généralement un faible taux de cisaillement, une vitesse de vis plus faible est donc appropriée. La vitesse de vis du TPU est généralement de 20 à 80 tr/min, il est donc préférable qu'elle soit de 20 à 40 tr/min.

(4) Traitement d'arrêt

CommeTPU (Polyuréthane thermoplastique)peut se dégrader pendant une période prolongée à haute température, du PS, du PE, du plastique acrylate ou de l'ABS doivent être utilisés pour le nettoyage après l'arrêt ; si l'arrêt dure plus d'une heure, le chauffage doit être éteint.

(5) Post-traitement des produits

En raison de la plastification inégale du TPU dans le corps ou des différentes vitesses de refroidissement dans la cavité de la matrice, il produit souvent une cristallisation, une orientation et une contraction inégales, ce qui conduit à l'existence de contraintes internes dans les produits, plus importantes dans les produits à parois épaisses. produits ou produits avec inserts métalliques. Les propriétés mécaniques des produits soumis à des contraintes internes sont souvent réduites et la surface des produits est craquelée, voire déformée et fissurée. La manière de résoudre ces problèmes de production consiste à recuire les produits. La température de recuit dépend de la dureté des produits TPU. Les produits à haute dureté ont des températures de recuit plus élevées et des températures de dureté plus faibles. Des températures trop élevées peuvent provoquer un gauchissement ou une déformation des produits, et des températures trop basses ne peuvent pas éliminer les contraintes internes. Le TPU doit être recuit à basse température pendant une longue période et les produits de dureté inférieure peuvent être placés à température ambiante pendant plusieurs semaines pour obtenir les meilleures performances. La dureté peut être recuite à 80 ℃× 20h sous Shore A85 et à 100 ℃× 20h au-dessus de A85. Le recuit peut être effectué au four à air chaud, faire attention à la position pour ne pas surchauffer localement et déformer les produits.

Le recuit peut non seulement éliminer les contraintes internes mais également améliorer les propriétés mécaniques. Le TPU étant une forme biphasée, un mélange de phases se produit lors du travail à chaud du TPU. Quand leTPU formant des produitsest refroidi rapidement, en raison de sa viscosité élevée et de sa séparation de phase lente, il doit avoir suffisamment de temps pour se séparer et former une micro-zone, afin d'obtenir les meilleures performances.

(6) Moulage par injection incrusté

Afin de répondre aux besoins de solidité de l'assemblage et du service,Moulage TPUdoivent être intégrés avec des inserts métalliques. L'insert métallique est d'abord placé dans une position prédéterminée dans le moule puis injecté dans l'ensemble du produit. En raison de la grande différence de propriétés thermiques et de retrait entre l'insert métallique et le TPU, les produits TPU avec insert ne sont pas fermement liés. La solution consiste à préchauffer l'insert métallique car la différence de température de la fusion est réduite après le préchauffage, de sorte que la fusion autour de l'insert puisse être refroidie lentement et que le retrait soit relativement uniforme pendant le processus d'injection, ainsi qu'un certain effet d'alimentation en matériau chaud. peut se produire pour éviter une contrainte interne excessive autour de l’insert. Le TPU est facile à incruster et la forme de l'incrustation n'est pas limitée. Ce n'est qu'une fois l'inlay dégraissé qu'il est chauffé à 200-230 ℃ pendant 1. La résistance au pelage peut atteindre 6-9kg/25mm en 5-2min. Afin d'obtenir une liaison plus forte, l'insert peut être enduit d'adhésif, puis chauffé à 120 ℃, puis injecté. De plus, il convient de noter que le TPU utilisé ne doit pas contenir de lubrifiants.

(7) Recyclage des matériaux recyclés

Au cours du processus de traitement du TPU, les déchets tels que le canal d'écoulement principal, le canal de dérivation et les produits non qualifiés peuvent être recyclés. Selon les résultats expérimentaux, un matériau 100 % recyclé peut être entièrement utilisé sans ajouter de nouveau matériau et les propriétés mécaniques ne sont pas sérieusement réduites. Cependant, afin de maintenir les propriétés physiques et mécaniques et les conditions d'injection au meilleur niveau, il est recommandé que la proportion de matériau recyclé soit de 25 % à 30 %. Il convient de noter que le type et les spécifications des matériaux recyclés et des nouveaux matériaux doivent être les mêmes. Les matériaux recyclés pollués ou recuits ne doivent pas être utilisés. Les matériaux recyclés ne doivent pas être stockés trop longtemps. Il est préférable de les granuler et de les sécher immédiatement. Généralement, la viscosité à l'état fondu des matériaux recyclés doit être réduite et les conditions de formage doivent être ajustées.

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