Moldeo por inyección de TPU: material, propiedades, proceso y diseño.

Moldeo por inyección de TPU

El moldeo por inyección Esta tecnología no se limita a los termoplásticos convencionales; también es aplicable a elastómeros y otros materiales. El TPU es uno de los elastómeros de alto rendimiento utilizados en el moldeo por inyección de diversas piezas y productos. 

Los TPU son flexibles, resistentes a la fatiga y duraderos, ofreciendo una alta resistencia a la tracción. Si trabaja con materiales TPU para el moldeo por inyección de piezas o está considerando qué TPE pueden ser opciones viables, este artículo ofrece una descripción detallada del proceso de moldeo por inyección de TPU.

¿Qué es el poliuretano termoplástico (TPU)?

Material de TPU 

El TPU es un elastómero termoplástico que combina las características del caucho y el plástico, ofreciendo un equilibrio entre flexibilidad y resistencia, resistencia a la abrasión y buena resistencia mecánica. Es compatible con los sistemas de moldeo termoplástico estándar y puede moldearse para crear piezas y productos complejos. 

La formación molecular del material TPU implica un proceso de polimerización por etapas. Esto significa que el polímero TPU se forma mediante una reacción química gradual de diisocianatos, polioles y extensores de cadena, junto con aditivos específicos.  

Además, para el moldeo por inyección se utilizan gránulos de TPU en bruto (del color deseado). 

¿Cuáles son las propiedades del material de poliuretano termoplástico? 

Sus propiedades pueden variar, ya que existe una gama de TPU que va desde blandos hasta duros y rígidos. Sin embargo, se considera un elastómero de alto rendimiento, con propiedades que combinan las del caucho y el plástico.

Los grados de TPU de uso general proporcionan alta resistencia a la tracción y al desgarro, excelente elongación a la rotura, resistencia a la abrasión, resistencia química y estabilidad térmica hasta 120 °C.

A continuación, la tabla que se muestra a continuación presenta las propiedades del material de poliuretano termoplástico.

El proceso de moldeo por inyección de TPU 

Moldeo de TPU

El moldeo por inyección de TPU es similar al moldeo por inyección de termoplásticos estándar, donde los gránulos se introducen en la tolva. El alimentador funde los gránulos y los transfiere a la boquilla. El TPU fundido se inyecta a alta presión en un molde de acero o aluminio endurecido. 

El material de alimentación fluido captura los contornos de la cavidad a medida que se solidifica, revelando la forma deseada al abrirse y expulsarse el molde.

Veamos la lista de pasos que implica el moldeo de piezas de TPU.

• Seleccione un grado de material TPU adecuado en función del nivel de dureza deseado.
• Configure los parámetros de la máquina de moldeo por inyección, como la presión, el tamaño de la inyección y el control de la temperatura. 
• Introduzca los gránulos de TPU para moldeo por inyección en la tolva.
• Con la temperatura del cilindro controlada, inyecte el TPU fundido en la cavidad del molde.
• Deje enfriar el molde lleno durante un tiempo predeterminado, asegurándose de que la pieza se solidifique de manera uniforme.
• Expulsar la pieza de TPU solidificada del molde y aplicar las operaciones de postprocesamiento.
• Realizar las inspecciones y mediciones necesarias para garantizar el control de calidad.

¿Cuáles son las principales ventajas del TPU?

Como se mencionó anteriormente, el TPU es un material elástico con una resistencia considerable. Además, ofrece otras ventajas en la fabricación, como resistencia química, resistencia a los rayos UV, buen aislamiento y una amplia gama de usos industriales.

A continuación, la siguiente lista resume las principales ventajas del TPU:

• Resistencia a la abrasión: Los materiales TPU rígidos son altamente resistentes a la abrasión.
• Naturaleza elástica: El TPU es un material elástico con una excelente elongación a la rotura, de hasta un 700%.
• Dureza y durabilidad: Los TPU son resistentes y pueden durar hasta 10 años.
• Atractivo estético: Existe una amplia variedad de colores de TPU disponibles, y las piezas conservan su acabado y estética durante mucho tiempo.
• Resistencia a los rayos UV: Las propiedades originales no se ven comprometidas cuando Piezas moldeadas por inyección de TPU están expuestos a la luz solar o a entornos hostiles.
• Compatibilidad con bajas temperaturas: Las piezas de TPU pueden funcionar en condiciones de temperaturas negativas, incluso de hasta -50 °C.
• Absorción mínima de agua: El TPU es hidrofóbico y tiene un índice de absorción de agua de aproximadamente el 0.2 %.
• Biocompatibilidad: Las TPU, como Exin RxT80A y Quadrathane ALC, son biocompatibles y seguras para uso médico.
• Resistencia química: Los TPU son resistentes a ácidos y álcalis suaves, aceites, grasas, hidrocarburos y algunos alcoholes. 

TPU vs. Moldeo por inyección de uretano

Moldeo por inyección de TPU frente a moldeo por inyección de uretano

El uretano es un elastómero termoestable, mientras que el poliuretano es un elastómero termoplástico. Debido a esta diferencia de material, ambos procesos de moldeo por inyección requieren herramientas de moldeo, presiones de inyección y niveles de precisión distintos.

El moldeo por inyección de uretano se conoce comúnmente como fundición o moldeo de poliuretanos termoestables. En la fundición de uretano, generalmente se emplean moldes de silicona, mientras que el moldeo de TPU utiliza moldes de inyección metálicos.

El moldeo por inyección de TPU se prefiere por su precisión, estabilidad dimensional y durabilidad a largo plazo. Por otro lado, el moldeo de uretano es ideal para la creación de prototipos rentables y la producción de lotes pequeños.

Aplicaciones de las piezas moldeadas por inyección de TPU 

Productos de moldeo por inyección de TPU

Las piezas y productos de TPU moldeado se utilizan en diversos sectores, especialmente cuando se requiere flexibilidad y resistencia al desgaste. Son aplicables en varias industrias, como la automotriz, la electrónica de consumo, la médica, los sistemas industriales y el calzado. 

El TPU también es una opción adecuada para el proceso de sobremoldeo, que lo combina con plásticos rígidos como el ABS y el policarbonato. Veamos la tabla a continuación para ver ejemplos de aplicaciones de piezas de TPU moldeadas por inyección en diferentes industrias.

Directrices de diseño para el moldeo por inyección de TPU 

Diseño de molde de inyección de TPU

La precisión, la facilidad de fabricación, el coste de producción por pieza y la calidad general de las piezas/productos moldeados por inyección de TPU dependen en gran medida del diseño. Por lo tanto, al diseñar piezas y moldes de inyección de TPU, es fundamental tener en cuenta varios factores clave.

A continuación, analizaremos las principales directrices de diseño para piezas y moldes de inyección de TPU. 

Directrices de diseño de piezas de TPU 

• Subsidio de contracción: Considere la contracción del material TPU (0.2-2%) que se produce después de que el TPU se solidifica en el molde. 
• Espesor de la pared de la pieza: El grosor irregular de las piezas moldeadas puede provocar defectos como marcas de hundimiento. Por lo tanto, mantenga un grosor uniforme (hasta 3 mm). 
• Esquinas redondeadas: Los radios (internos y externos) deben ser ≥ 0.5 × espesor de pared, y se deben utilizar esquinas redondeadas para evitar la concentración de tensiones.
• Características de las costillas: Agregue nervaduras a la superficie de las piezas con una altura < 3 x espesor de pared (t) para aumentar la resistencia. 
• Ángulo de inclinación: Considere el ángulo de desmoldeo para una eyección de piezas sin defectos, que suele ser de 1 a 3°.

Directrices de diseño de moldes de inyección 

• Ranuras de ventilación: Es fundamental contar con una ventilación adecuada en el molde de inyección, con ranuras de entre 0.02 y 0.05 mm de diámetro. Esto es esencial para evitar la acumulación de aire.
• Ubicación de la puerta: Coloque la entrada del molde donde la pieza tenga el mayor espesor. Esto facilita el empaquetado y la relajación de tensiones.
• Textura superficial del molde: La pared de la cavidad del molde determina la calidad del acabado de la pieza de TPU moldeada. Sin embargo, evite un pulido excesivo, ya que dificultará el desmoldeo.

Consejos para un moldeo por inyección de TPU exitoso

El control de la temperatura de moldeo, el uso de una presión y velocidad de inyección precisas, un enfriamiento uniforme y el mantenimiento de una presión de sujeción adecuada son esenciales para el éxito del moldeo por inyección de TUP. 

A continuación se presentan algunos consejos útiles sobre el moldeo por inyección de TUP. 

• Control preciso de la temperatura del proceso: Según el grado de TPU, controle la temperatura de fusión (~180–230 °C) y la temperatura del molde (~30-60 °C)z
• Presión de inyección: Utilice un rango de presión de 60 a 100 MPa a una velocidad moderada.
• Garantizar una refrigeración uniforme: Elija un tiempo de enfriamiento más prolongado y un sistema adecuado para lograr un enfriamiento uniforme del moldeo de TPU. 
• Presión de retención: Mantenga la contrapresión en torno al 50-80% de la presión de inyección.

Desafíos y soluciones en el moldeo por inyección de TPU

Si bien el TPU se moldea fácilmente en las formas deseadas, existen algunos desafíos relacionados con la ejecución del proceso, las imprecisiones dimensionales y el acabado, la contracción, la apertura del molde y la formación de rebabas.

Analicemos la tabla a continuación, que describe los desafíos, las causas y las soluciones del moldeo de TPU.

Recapitulación 

Los materiales TPU se pueden moldear por inyección para obtener formas complejas, utilizando las herramientas de moldeo y las variables de proceso adecuadas. El moldeo de TPU ofrece ventajas en diversas aplicaciones, ya que combina alta elasticidad, resistencia a la abrasión, resistencia al impacto y durabilidad. 

Desde la fase inicial de diseño hasta la producción y el postprocesamiento, es necesario tener en cuenta varios factores para lograr resultados de alta calidad. 

Además, puede asociarse con Boda para obtener piezas moldeadas por inyección de TPU adaptadas a sus especificaciones. servicios de moldeo por inyección Ofrecemos piezas de plástico y elastómero de alta calidad a precios competitivos.  

Preguntas Frecuentes

¿Cuál es la desventaja del TPU?

Las principales desventajas del material TPU incluyen ciclos de moldeo más lentos, dificultades de procesamiento y sensibilidad a la humedad.  

¿El TPU es un plástico o una goma?

El TPU es un elastómero, un híbrido de plástico y caucho, que se comporta como el caucho y se puede procesar como un termoplástico.