TPU材料的彈性制品成型工藝

熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）兼具橡膠的高彈性與塑料的可加工性，在鞋材、汽車減震件、電子保護套等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。TPU 彈性制品的成型質(zhì)量直接決定其力學性能與使用壽命，核心在于通過精準控制工藝參數(shù)實現(xiàn)材料熔融塑化與成型定型的平衡，避免水解、降解等問題。當前行業(yè)正朝著綠色環(huán)保、自動化控制與輕量化成型方向發(fā)展，超臨界發(fā)泡、3D 打印等新技術(shù)逐步拓展應(yīng)用場景，為 TPU 彈性制品生產(chǎn)注入新活力。

一、主流成型工藝及技術(shù)要點

1 注塑成型

適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的彈性制品，如運動鞋中底、汽車減震墊等。工藝核心是實現(xiàn)熔體的均勻填充與精準定型，關(guān)鍵步驟包括原料預(yù)處理、溫度控制、壓力調(diào)節(jié)及后處理。原料需經(jīng)干燥處理，聚醚型 TPU 干燥溫度控制在 80 至 100℃，聚酯型 TPU 因易水解需提升至 100 至 120℃，干燥后含水率需低于 0.05%，避免成型后制品出現(xiàn)氣泡。料筒采用梯度升溫，加料段 140 至 170℃，壓縮段 170 至 190℃，均化段 180 至 200℃，機頭溫度 190 至 210℃；注射壓力 80 至 120MPa，保壓壓力 50 至 80MPa，防止缺料與收縮。成型后經(jīng) 60 至 80℃退火處理 2 至 4 小時，消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定彈性性能。

2 擠出成型

用于連續(xù)型彈性制品生產(chǎn)，如管材、薄膜、傳送帶等。設(shè)備選用單螺桿擠出機，長徑比 20 至 30:1，壓縮比 1.5 至 3:1，配備屏障型螺棱增強塑化效果。工藝重點在于熔體流動穩(wěn)定性控制，溫度設(shè)置與注塑成型相近，牽引速度需與擠出速度精準匹配，誤差不超過 5%，避免制品拉伸過度導(dǎo)致彈性下降。冷卻系統(tǒng)根據(jù)制品類型調(diào)整，管材采用真空定徑套加噴淋冷卻，水溫 20 至 40℃；薄膜采用冷卻輥加空氣冷卻，冷卻輥溫度 50 至 80℃，減少內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生。生產(chǎn)過程中需定期清理螺桿與模具，避免積料降解影響制品質(zhì)量。

3 發(fā)泡成型

以超臨界流體發(fā)泡技術(shù)為主，適用于輕量化高回彈制品，如鞋材中底、緩沖護具等。工藝分為珠粒制備與模壓成型兩步。先將超臨界 CO?或 N?注入 TPU 熔體，形成均勻微泡，泡孔尺寸控制在 50 至 100 微米，膨脹倍率 5 至 10 倍；再通過水蒸氣模壓成型，控制成型溫度與壓力，實現(xiàn)珠粒的完整融合。成型后制品密度 0.18 至 0.30g/cm3，回彈率 50 至 60%，壓縮永久變形小于 30%，滿足高彈性需求。該工藝無需化學發(fā)泡劑，符合綠色生產(chǎn)趨勢，已成為高端彈性鞋材的主流成型方式。

二、成型質(zhì)量控制要點

1 原料管控：確保 TPU 原料純度，避免混入雜質(zhì)，料斗處加裝磁選裝置與 80 至 120 目濾網(wǎng)過濾，防止?？诙氯c制品劃傷。

2 過程監(jiān)控：實時監(jiān)測熔體壓力與溫度，壓力波動控制在 5 至 15MPa 范圍內(nèi)，溫度波動不超過 ±2℃，保證成型穩(wěn)定性。

3 缺陷處理：針對表面氣泡缺陷，需強化原料干燥或降低機頭溫度；針對開裂問題，可通過降低冷卻速度或延長退火時間解決；尺寸不穩(wěn)定時，需同步調(diào)整轉(zhuǎn)速與牽引速度。

三、技術(shù)發(fā)展趨勢

1 綠色工藝升級：推廣順酐法、PBTL 法等低碳原料合成路線，替代傳統(tǒng)高排放工藝，降低生產(chǎn)過程環(huán)境影響。

2 智能化生產(chǎn)：引入自動化控制系統(tǒng)與數(shù)字化雙胞胎技術(shù)，實現(xiàn)工藝參數(shù)的實時優(yōu)化與生產(chǎn)過程可視化，提升產(chǎn)品批次穩(wěn)定性。

3 新興技術(shù)應(yīng)用：3D 打印技術(shù)用于個性化彈性制品定制，開發(fā)專用 TPU 線材，通過路徑設(shè)計調(diào)控回彈方向與強度；復(fù)合成型技術(shù)實現(xiàn) TPU 與 PC、ABS 等材料的結(jié)合，拓展制品功能邊界。