Stampaggio a iniezione di uretano

Guida allo stampaggio a iniezione di uretano

L'uretano è un tipo di polimero utilizzato nella prototipazione, nelle automobili, nelle ruote robuste e nei componenti dei nastri trasportatori, il che rende lo stampaggio a iniezione di uretano estremamente prezioso. 

Lo stampaggio a iniezione di uretano è diverso dalla fusione di uretano, che utilizza uno stampo in silicone poco costoso anziché uno stampo in metallo resistente.

Questa guida approfondisce il processo di stampaggio a iniezione di uretano e i suoi vantaggi; alla fine, troverete un piccolo suggerimento per aiutarvi a decidere quando è possibile ricorrere allo stampaggio a iniezione di uretano. 

Che cosa è il materiale uretanico?

Il poliuretano è una classe di polimeri che possono essere flessibili come la schiuma o rigidi come la plastica resistente. Le proprietà dell'uretano possono essere modificate aggiungendo catalizzatori, rendendolo ampiamente utilizzato in molti settori. 

L'uretano è durevole e può resistere all'usura e all'esposizione chimica meglio delle plastiche e della gomma standard. A seconda del tipo di uretano, può flettersi e piegarsi senza rompersi. 

L'uretano si ottiene da una reazione chimica tra diisocianati e polioli (alcool di zucchero) sottoposti a calore o luce UV per alcuni particolari rivestimenti in PU. 

Esistono due diversi tipi di uretano: il poliuretano termoplastico e il poliuretano termoindurente.

stampaggio ad iniezione le macchine necessitano del riscaldamento dell'uretano e, a questo scopo, viene utilizzato l'uretano termoplastico (TPU). 

Titolo: Parti in materiale uretanico

Cos'è lo stampaggio a iniezione di uretano?

Lo stampaggio a iniezione di poliuretano è un processo di produzione ad alto volume che utilizza TPU o poliuretano iniettato in uno stampo sotto pressione e lasciato raffreddare e solidificare nella forma del componente. 

Stampaggio a iniezione di poliuretano (stampaggio a iniezione a reazione)

Nello stampaggio a iniezione di poliuretano vengono utilizzati polioli e isocianati in forma liquida prima di mescolarli per creare poliuretano (PU) e iniettarli in uno stampo.

Stampaggio ad iniezione di TPU

Lo stampaggio a iniezione di TPU utilizza un tradizionale cilindro e una vite per stampaggio a iniezione per iniettare il TPU nello stampo e creare la geometria del pezzo. 

Processo di stampaggio a iniezione di poliuretano: guida passo passo

Stampaggio a reazione processo di PU. Fonte: Science Direct

Lo stampaggio a iniezione di poliuretano utilizza pistoni, pompe e serbatoi di stoccaggio, rendendo il processo leggermente complesso e dispendioso in termini di tempo rispetto allo stampaggio a iniezione e alla formatura a pressione. 

Fase 1: Conservazione della resina

Il primo passaggio del processo prevede lo stoccaggio del poliolo in un serbatoio di stoccaggio e dell'isocianato in un serbatoio separato. I tubi dal serbatoio alimentano il polimero nello stampo e lo fanno circolare di nuovo nel serbatoio di stoccaggio in linee separate.

Passaggio 2: iniezione

Prima dell'iniezione del poliuretano, la resina bicomponente viene miscelata in una testa di miscelazione e un piccolo stantuffo si ritrae per consentire il flusso della resina miscelata (PU) nello stampo. Lo stampaggio a iniezione di poliuretano richiede un'elevata pressione per garantire che la resina venga miscelata correttamente. 

Passaggio 3: polimerizzazione

Lo stampaggio a iniezione di PU non richiede acciaio speciale per utensili o acciaio ad alta resistenza per la cavità dello stampo. Il processo di solito utilizza stampi in alluminio perché i polimeri non devono essere riscaldati ad alte temperature prima dell'iniezione. 

Il tempo di polimerizzazione dipende dalla densità di riempimento e dalle dimensioni della parte. La produzione di poliuretano è un processo esotermico (che produce calore) che viene miscelato e iniettato nello stampo. Aiuta anche a polimerizzare la parte aumentando la temperatura dello stampo. 

Lo spessore delle pareti è un fattore importante nell'aumento della temperatura: le parti con pareti sottili aumentano la temperatura di 25 °C, mentre le parti più grandi e gli stampaggi di grandi volumi possono aumentare la temperatura oltre i 100 °C.

Prima della polimerizzazione viene applicato anche un lubrificante per evitare che il PU aderisca alla base dello stampo. 

Passaggio 4: espulsione

Dopo la polimerizzazione, lo stampo si raffredda e il pezzo prodotto viene estratto dallo stampo mediante perni di espulsione. 

Passaggio 5: rivestimento

La maggior parte delle parti stampate subisce un processo di post-elaborazione. Una semplice mano di vernice è spesso sufficiente per migliorare l'estetica e fornire un po' di lucentezza. 

Stampaggio a iniezione di poliuretano vs. poliuretano termoplastico (TPU)

Stampaggio ad iniezione in TPU

Lo stampaggio a iniezione di TPU utilizza pellet di TPU caricati in un cilindro riscaldato. Utilizza una vite e un cilindro tradizionali per spostare i pellet in avanti vicino allo stampo, fondendo i pellet in una consistenza uniforme. 

È inoltre possibile aggiungere qualsiasi colore e matrice durante questa miscelazione e riscaldamento. Lo stampaggio a iniezione di TPU richiede stampi lavorati con precisione in alluminio o acciaio temprato. 

Migliori utensili per stampi è costoso e tutti i dettagli intricati, i progetti e i nuclei devono essere incorporati in questa fase. La vite funge anche da iniettore, creando pressione e iniettando il TPU fuso a 1500 bar e rimanendo in posizione per creare pressione ed evitare qualsiasi restringimento. 

Dopo la solidificazione, la parte in TPU viene espulsa e qualsiasi residuo o sbavatura viene eliminata dalla superficie esterna. 

Lo stampaggio a iniezione di poliuretano utilizza una macchina RIM con due serbatoi e una pressa per stampi, che differisce dalla configurazione con pellet e cilindro riscaldato per lo stampaggio a iniezione di TPU. 

Differenze chiave

• Nello stampaggio del poliuretano si utilizza il PU liquido che si forma subito prima dello stampaggio a iniezione, mentre nello stampaggio a iniezione del TPU si utilizzano pellet termoplastici.
• Lo stampaggio a iniezione di poliuretano utilizza una pressione inferiore, circa 20-150 bar, rispetto allo stampaggio a iniezione di TPU, che può richiedere fino a 1500 bar. 
• La resina PU è una plastica termoindurente che non può essere rifusa e riutilizzata, mentre il TPU è un materiale termoplastico che può essere riscaldato e riciclato. 
• Il poliuretano richiede una configurazione del serbatoio di stoccaggio del polimero liquido completamente diversa, mentre lo stampaggio a iniezione di plastica TPU utilizza un cilindro e una vite. 

Principali applicazioni dello stampaggio a iniezione di uretano

Applicazioni di stampaggio a iniezione di poliuretano

Lo stampaggio a iniezione di PU produce parti termoindurenti con stampi più semplici e spesso costi di attrezzaggio inferiori. Le applicazioni dello stampaggio a iniezione di uretano includono:

• Parti esterne di automobili come paraurti anteriori e cruscotti. L'uretano utilizzato in queste applicazioni richiede un catalizzatore e una speciale polimerizzazione per conferirgli un impatto di schiuma morbida e consente di realizzare rivestimenti in plastica ammortizzata nelle automobili in modo economicamente conveniente. 
• Le applicazioni mediche dello stampaggio a iniezione di uretano includono involucri rigidi e leggeri per macchine per risonanza magnetica per ridurre il rumore. 
• Isolamento
• Molti caschi di sicurezza, caschi da bicicletta e caschi sportivi utilizzano un'imbottitura flessibile in poliuretano stampato che può essere facilmente modellata in forme personalizzate. 

Applicazioni di stampaggio a iniezione di TPU

Lo stampaggio a iniezione di TPU è più veloce e preciso e produce termoplastica solida. Le applicazioni dello stampaggio a iniezione di TPU includono:

• Il TPU ha elasticità, flessibilità ed è durevole. È anche impermeabile e queste proprietà meccaniche lo rendono ideale per le suole delle scarpe. 
• Molte cover per telefoni sono realizzate in TPU.
• Il TPU ha un ruolo molto specifico negli assemblaggi motore. Le guarnizioni sono spesso realizzate in TPU e forniscono una buona tenuta fissa. 
• Le ruote sono realizzate in TPU stampato a iniezione. In particolare, rulli per nastri trasportatori 

Sfide comuni nello stampaggio a iniezione di uretano e come superarle

Parte in TPU

Lo stampaggio a iniezione di uretano presenta gli stessi difetti e le stesse sfide di qualsiasi altra materia prima per stampaggio a iniezione. 

Reattività durante la miscelazione

Il rapporto di miscelazione di poliolo e isocianato richiede un rilascio attento nel post-miscelatore. Un rapporto incoerente può portare a una scarsa polimerizzazione o alla sospensione del polimero nel solido. Anche lo stampo deve essere preriscaldato per supportare la polimerizzazione. 

Densità di riempimento

È relativamente difficile controllare la densità della schiuma una volta che la resina è stata iniettata nello stampo. Cambiamento dei parametri nella pressione, nell'agente espandente e temperatura può modificare la densità, modificando la resistenza della parte. 

Controllo dell'umidità durante lo stampaggio a iniezione

L'umidità durante la solidificazione può causare pori e gas intrappolati, compromettendo l'integrità della parte. I pellet di TPU vengono preriscaldati per rimuovere l'umidità e asciugati. 

Ritiro

È importante applicare pressione dopo l'iniezione di TPU perché ha la tendenza a restringersi o deformarsi nelle caratteristiche di transizione. Ciò può essere ottenuto tramite 'dwelling'.

Viscosità

La viscosità di qualsiasi materiale cambia con la temperatura. Se il TPU non ha una viscosità e una temperatura uniformi, può portare a un flusso stratificato, in cui una parte è troppo liquida e un'altra scorre senza problemi. 

Ciò può causare flash e riempimento incompleto. È possibile risolvere il problema mantenendo una temperatura singola vicino all'ingresso dello stampo nel barile e utilizzando pellet delle stesse dimensioni. Molti difetti possono essere evitati selezionando il materiale giusto. Puoi saperne di più su miglior materiale per lo stampaggio ad iniezione qui. 

Alta qualità Servizio di stampaggio a iniezione

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• Stampaggio ad iniezione di ABS
• PEEK
• PET 
• HDPE
• TPU
• Nylon
• Polietilene

FAQ

È possibile stampare a iniezione l'uretano?

Il poliuretano può essere stampato a iniezione per produrre componenti durevoli, ad alto volume, leggeri e rigidi. I componenti in poliuretano sono ampiamente utilizzati nell'industria automobilistica. 

In cosa consiste il processo di iniezione dell'uretano?

Lo stampaggio a iniezione di poliuretano può essere effettuato mediante stampaggio a iniezione con reazione, che impiega poliolo liquido e isocianato da iniettare in uno stampo lavorato con precisione. 

TPU e poliuretano sono la stessa cosa nello stampaggio a iniezione?

Il TPU è un materiale termoplastico che può essere rifuso e riutilizzato nello stampaggio a iniezione, mentre il poliuretano (PU), in particolare la resina, è un materiale termoindurente che non può essere rimodellato dopo la produzione. 

Quali sono i vantaggi dello stampaggio a iniezione del poliuretano termoplastico (TPU)?

Lo stampaggio a iniezione di TPU presenta tolleranze geometriche ridotte, una maggiore velocità del ciclo, versatilità nelle applicazioni ed è conveniente nella produzione di grandi volumi.

In quali settori viene comunemente utilizzato lo stampaggio a iniezione di poliuretano?

Lo stampaggio a iniezione di uretano è utilizzato principalmente nell'industria automobilistica e nella fabbricazione di stampi per scarpe. L'uretano è utilizzato anche come isolante, ma di solito viene spruzzato, non stampato. 

Quali fattori dovrei considerare quando scelgo un materiale per lo stampaggio a iniezione?

Quando si sceglie un materiale per stampaggio a iniezione, è necessario considerare i costi dello stampo e la reattività del materiale con il materiale dello stampo, la pre-lavorazione, come il preriscaldamento per rimuovere l'umidità, e le proprietà meccaniche del materiale. 

Quali sono i difetti più comuni nello stampaggio a iniezione di poliuretano?

Tra i difetti più comuni nello stampaggio a iniezione di poliuretano rientrano segni di ritiro, bolle, sbavature, deformazioni, restringimenti e polimerizzazione non uniforme.