Mi az a TPU anyag? Tulajdonságok, típusok és mikor válasszunk Nylon vs PA

Mi az a TPU anyag? Közvetlen Válasz

A TPU, a termoplasztikus poliuretán rövidítése, egy hőre lágyuló elasztomer, amely a végtermékben gumiként, a gyártósoron pedig úgy viselkedik, mint egy hagyományos műanyag. Melegítéskor meglágyul és folyik; kihűlve újra megkeményedik. Ez a megfordíthatóság a meghatározó különbség a TPU és a hőre keményedő gumi között: a TPU fröccsönthető, extrudálható és 3D-s nyomtatással, a gyártási hulladék pedig újraőrölhető és újra felhasználható.

Gyakorlatilag a TPU a rugalmas telefontokok, az ipari tömlők, a görgős kerekek, a szállítószalagok, a kábelköpenyek, a légrugós fújtatók és a puha tapintású öntőformák anyaga. Hajlít, nyúlik, elnyeli az ütéseket, és ellenáll a csúszási kopásnak, mégis szabványos műanyagfeldolgozó berendezésekkel működik.

A közzétett TPU-nyersanyag-adatlapok tipikus értékei hasznos kiindulási képet adnak: a keménység 60 Shore A és 75 Shore D között van, a szakadási nyúlás 300 és 700 százalék között van, a folyamatos üzemi hőmérséklet pedig -35 és 90-120 Celsius fok között mozog a minőségtől függően. A pontos számok a poliol típusától és a kemény szegmenstartalomtól függően változnak, ezért a végső minőséget mindig ellenőrizni kell a gyártó dokumentációja alapján.

Hogyan készül a TPU: kemény és lágy szegmensek

A TPU-t három építőelem poliaddíciós reakciójával szintetizálják: diizocianát, általában MDI; hosszú láncú poliol, poliészter vagy poliéter; és egy rövid láncú diol, az úgynevezett lánchosszabbító. A diizocianát a lánchosszabbítóval reagálva merev kemény szegmenseket, míg a poliol rugalmas lágy szegmenseket képez. Mivel ez a két szegmenstípus kémiailag inkompatibilis, mikrodoménekre válnak szét. A kemény tartományok reverzibilis fizikai keresztkötésekként működnek, amelyek a TPU szilárdságát és hőállóságát adják, a lágy domének pedig rugalmasságot és alacsony hőmérsékletű rugalmasságot biztosítanak.

A kemény-lágy arány határozza meg a TPU érzését

Ha a formulátor megemeli a kemény szegmens tartalmát, a TPU merevebbé, erősebbé és hőállóbbá válik. Ha a lágy szegmens tartalma emelkedik, a TPU lágyabbá, rugalmasabbá és rugalmasabbá válik alacsony hőmérsékleten. Ez az oka annak, hogy a TPU egy anyagcsalád, nem pedig egyetlen recept, és ezért különbözhet két azonos Shore keménységű TPU minőség a kopásállóság, a kompressziós készlet és a kémiai stabilitás tekintetében.

Poliészter alapú és poliéter alapú TPU

A két fő család a poliolból származik. A poliészter alapú TPU általában nagyobb szakító- és szakítószilárdságot, jobb kopásállóságot és erősebb ellenállást biztosít az olajokkal és üzemanyagokkal szemben. A poliéter alapú TPU jobban teljesít a hidrolízis, a mikrobiális támadás és a nedves környezetben történő ismételt hajlítás ellen. Ez a választás többet számít, mint a keménységi szám a hosszú élettartam érdekében.

A TPU legfontosabb tulajdonságai: Keménység, szilárdság és ellenállás

Az alábbi tulajdonságtartományok ismétlődően megjelennek a beszállítói szakirodalomban, és ezekre kérdeznek rá a mérnökök először az anyagválasztás során.

Keménységi viselkedés

A Shore-keménység a leggyorsabb módja a TPU-követelmény közlésének. A szokásos rugalmas alkatrészek 80A és 95A között vannak, míg a félmerev minőségek 55D-től 75D-ig terjednek. A keménység önmagában nem elég: a nyomószilárdság és a szakítószilárdság jobban megjósolja a hosszú távú tömítést és az ismételt hajlítási viselkedést, különösen a tömítéseknél és a tömítéseknél.

Mechanikai szilárdság és rugalmasság

A 25-70 MPa tartományban a szakítószilárdság szerény a fémek vagy az üveggel töltött nylon mellett, de a TPU ezt a szilárdságot 300-700 százalékos nyúlással párosítja. A kombináció határozza meg az energiaelnyelést: az anyag inkább deformálódik, mint reped, majd visszanyeri eredeti formáját. Ez az oka annak, hogy a TPU lökhárítók és tokok túlélik a leeséseket, amelyek eltörhetik a merev házakat.

Termikus határértékek

A szabványos TPU-minőségek 90-120 Celsius fok körüli folyamatos üzemre vannak besorolva. A rövid távú csúcsok magasabbak lehetnek, de a hosszan tartó expozíció lebontja az elasztomer hálózatot és csökkenti a mechanikai tulajdonságokat. Ha az alkalmazás forró motor közelében, zárt világítási egység belsejében, vagy bárhol forrasztási hőt alkalmaz, a nylon vagy a PPA a biztonságosabb irány.

Kémiai és környezeti ellenállás

A poliészter alapú TPU jól ellenáll az olajoknak, üzemanyagoknak és oldószereknek. A poliéter alapú TPU ellenáll a víznek, a hidrolízisnek és a mikrobiális növekedésnek. A napfény hatására a módosítatlan TPU elszíneződik és rideggé válik, ezért a kültéri részek kormot vagy UV-stabilizált minőséget használnak. A helyes minőség mindig attól függ, hogy az alkatrész milyen vegyszerekkel érintkezik.

TPU vs Nylon (PA6, PA66, PPA): melyik illik hozzád?

A TPU és a nylon egyaránt nagy teljesítményű polimerek, különböző mérnöki megoldásokkal. A nejlon, más néven poliamid, egy merev, félkristályos mérnöki hőre lágyuló műanyag, amelynek kémiáját és minőségeit a cikkünkben ismertetjük. mi az a nylon anyag . A TPU egy elasztomer. A választás általában egy kérdésre támaszkodik: az alkatrész hajlik és ugrál, vagy teherbíró és alaktartó?

Válassza a TPU-t, ha az alkatrésznek hajlítania kell

• Tömítések, fújtatók, tömítések és porvédők, amelyek minden ciklusnál meghajlanak
• Védőtokok és cseppelnyelő házak elektronikához és szerszámokhoz
• Folyamatos kopásnak kitett görgős kerekek, korcsolyakerekek és szállítógörgők
• Olajállóságot és szűk hajlítási sugarat igénylő tömlők és csövek
• Puha tapintású öntvények a markolatokon, fogantyúkon és gombokon

Válasszon nejlont, ha az alkatrésznek terhelést kell viselnie és alakot kell tartania

• Fogaskerekek, szíjtárcsák és csapágyak, amelyek merevséget és kopásállóságot igényelnek
• Szerkezeti konzolok és házak, ahol a hajlítás eltolódást okozhat
• 120 Celsius fok felett folyamatosan futó alkatrészek
• Olyan alkatrészek, amelyeknek meg kell tartaniuk a méretet nedves hőben, ami kedvez az alacsony nedvességtartalmú PPA-nak

A nejlonoszlopba kerülő alkatrészek esetében a következő lépés a nylon kémiájának a követelményhez való igazítása. A PA6 chip sorozat ez a standard kiindulópont a nagyobb merevség és a kiegyensúlyozott költségek eléréséhez. Ha az erő és a hőelhajlás egyaránt számít, a PA66 chip sorozat korszerűsíti a mechanikus mennyezetet. Az elektronika és a hőnek kitett alkatrészek esetében a PPA műanyag sorozat alacsonyan tartja a vízfelvételt és magasan tartja a méretstabilitást.

PPA műanyag forgácsgyártók, poliftálamid műanyag forgácsgyár Ahogy a kínai PPA műanyag forgácsgyártók és a poliftalamid műanyag forgácsgyárak, a Ningbo Frontechnic New Material Technology Co., Ltd. s... Termék megtekintése →

Nylon 66 chips, poliamid 66 chips, PA66 chips gyártók, gyár Ahogy a kínai nylon 66 chipek gyártói és a poliamid 66 chipek, a PA66 chipek gyárai, a Ningbo Frontechnic New Material Technology Co., Ltd. pro... Termék megtekintése →

Nylon 6 chips, poliamid 6, PA6 chips gyártók, gyár Ahogy a kínai nylon 6 chipek gyártói és a Poliamid 6 chipek, PA6 chipek gyárai, a Ningbo Frontechnic New Material Technology Co., Ltd. professzionális... Termék megtekintése →

Gyakori TPU-alkalmazások az iparban

A TPU feldolgozási rugalmassága nagyon különböző termékekben mutatkozik meg. Az alábbi tipikus felhasználások szektorok szerint vannak rendezve, így megtalálhatja a saját részéhez legközelebbi analógot.

• Szórakoztató elektronikai cikkek: rugalmas telefontok, okosóra szíjak, védő lökhárítók, fülhallgató-házak és kábelhúzás-mentesítők.
• Gépjárműipar: légrugós csőrugó, védőcsizma, tömítések, kábelköpeny és puha tapintású belső felületek.
• Ipari: szállítószalagok, hajtószíjak, görgős kerekek, nagynyomású tömlők, tömítések, membránok és csillapító elemek.
• Lábbeli és sportcikkek: cipőtalp, stoplik, védőbetétek és felfújható szerkezetek.
• Textíliák és bevonatos szövetek: vízálló membránok, felfújható csónakok és védőruházati rétegek.
• Additív gyártás: rugalmas prototípusok, egyedi tömítések és kis mennyiségű, TPU-szálra vagy porra nyomtatott lágy alkatrészek.

TPU feldolgozása: fröccsöntés, extrudálás és 3D nyomtatás

A TPU hagyományos műanyag berendezéseken dolgoz fel, de más szabályokat követ, mint a merev, hőre lágyuló műanyagok. A legtöbb minőségi problémát okozó két pont a nedvesség és a nyírás.

A szárítás nem kötelező

A TPU pellet gyorsan felszívja a nedvességet. A legtöbb beszállító azt javasolja, hogy a feldolgozás előtt 80-100 Celsius-fokon szárítsák két-négy órán keresztül. A meg nem száradt anyag fröccsenő nyomokat hoz létre a fröccsöntött részeken, és mérhető csökkenést okoz a mechanikai tulajdonságokban, mivel a nedvesség az olvadás során lebontja a polimert.

Fröccsöntési irányelvek

A tipikus olvadékhőmérséklet a minőségtől függően 170-220 Celsius-fok között marad. A formákat gyakran 20 és 50 Celsius fok között tartják. Mivel a TPU viszkozitása érzékeny a nyírási sebességre, a gyakori meghibásodások a nagy befecskendezési sebességből származó égési nyomok és a gyenge légtelenítés miatti rövid lövések. A kapu és a csúszó keresztmetszetének növelése megoldja a legtöbb töltési problémát, mielőtt bármilyen összetételmódosításra lenne szükség.

Extrudálás és 3D nyomtatás

A fólia-, lap- és csőextrudálás ugyanazt a szárítási szabályt követi, és valamivel alacsonyabb olvadási hőmérsékletet használ, mint a formázás. Az FDM 3D nyomtatáshoz egy tipikus 95A-es TPU-szál 220-250 Celsius-fok körüli fúvóka-hőmérsékleten és lassabb előtolási sebességgel nyomtat, mint a PLA vagy a nejlon, hogy megakadályozza a puha szál meghajlását. A nyomtatott TPU-alkatrészek feláldoznak némi szilárdságot az öntött alkatrészekhez képest a rétegtapadás miatt, de jól használhatók prototípusokhoz, tömítésekhez és egyedi lágy alkatrészekhez.

Hogyan válasszuk ki a megfelelő minőséget: TPU vagy nejlon

Az alábbi sorrend segítségével gyorsan szűrheti a döntést.

1. Döntse el, hogy az alkatrésznek hajlítania kell, vagy merevnek kell-e maradnia. Rugalmas visszanyerés a tömítésben és az ütközésben: TPU; a teherbírás és a méretpontosság nejlont jelent.
2. Állítsa be a keménységi célt. Az óraszíjak és fogantyúk 80-95 A körül helyezkednek el; a szerkezeti, de enyhén rugalmas részek 55D-nél és felette kezdődnek.
3. Válassza a poliol családot. Az olajos és üzemanyagos környezet kedvez a poliészter alapú TPU-nak; párás vagy kültéri környezet a poliéter alapú TPU-t részesíti előnyben.
4. Ellenőrizze a termikus mennyezetet. A 120 Celsius-fok feletti folyamatos hőség kizárja a legtöbb szabványos TPU fokozatot, és PA66-ra vagy PPA-ra mutat.
5. Ellenőrizze a nedvességet és a méretstabilitást. A nedves hőnek kitett alkatrészek jobban tartják a tűréshatárt PPA-ban, mint a szabványos PA6-ban.

A kínálati szempontok is szerepet játszanak. A a nylon 6 chip ipar jelenlegi helyzete befolyásolja a PA6 alapú anyagok árképzését és átfutási idejét, amit érdemes ellenőrizni, mielőtt nagy gyártási sorozatra vállalkozna. Ha az újrahasznosíthatóság prioritás, újrahasznosított poliamid granulátum az egyik elérhető útvonal a nejlonhulladék hurok lezárására.

TPU anyag GYIK

A TPU ugyanaz, mint a gumi vagy a szilikon?

Nem. A TPU egy hőre lágyuló elasztomer, így megolvad és újraformázható. A hőre keményedő gumi megkeményedik és nem olvasztható újra. A szilikon egy másik elasztomer, nagyobb hőtűréssel, de lágyabb a szakadási és kopási viselkedése. A TPU nyer, ahol a kopás és a szívósság a prioritás; A szilikon nyer, ahol az extrém hő és az alacsony kompressziós készlet dominál.

Mit jelentenek az olyan keménységi számok, mint a Shore 95A és a Shore 55D?

A Shore-keménység durométerrel méri a benyomódással szembeni ellenállást. A 80 alatti A skála számok puha, gumis anyagokat írnak le; A 90A feletti számok szilárd, rugalmas anyagokat írnak le. Az 50 feletti D-skála számok olyan félmerev anyagokat írnak le, amelyeknek még van némi rugalmassága. A 95A és 55D régiók hasonlónak érzik magukat, de a két skála különböző behúzásokat használ, ezért csak ugyanazon a skálán belül hasonlítsa össze, vagy használjon konverziós diagramot.

Milyen hőmérsékletet bír el a TPU?

A szabványos TPU-minőségek folyamatos szolgáltatási határértékei 80-120 Celsius-fok körül mozognak a készítménytől függően, és a poliéter típusok rugalmasak maradnak körülbelül -35 Celsius-fokig vagy az alatt. Tartósan 120 Celsius-fok feletti hőség esetén a hőstabilizátorral ellátott PA66 vagy PPA a megfelelőbb anyag.

A TPU újrahasznosítható?

Mivel a TPU hőre lágyuló műanyag, a termelésből származó hulladékok és forgácsok újraőrölhetők és újrafeldolgozhatók, és az újrahasznosított TPU minőségek kereskedelmi forgalomban is kaphatók. Ugyanez az újraolvaszthatóság érvényesül a nejlon családon, ahol újrahasznosított poliamid granulátumot használnak a fröccsöntött termékek szűz anyagtartalmának csökkentésére.

Melyik jobban ellenáll az olajnak: TPU vagy nylon?

A poliészter alapú TPU kiváló olaj- és üzemanyagállóságot biztosít, általában jobb, mint a erősítetlen nylon rugalmas tömítési alkalmazásokban. A nylon ellenáll az olajoknak is, de felszívja a vizet, és ez a nedvesség idővel befolyásolja a méreteket. Az olajjal állandóan érintkező rugalmas alkatrészhez a TPU a szokásos első választás.

A TPU-t nehéz fröccsönteni?

A TPU eredendően nem nehéz, de szigorúbb folyamatszabályozást igényel, mint a legtöbb nylon minősége. Tartsa szárazon a pelleteket, használjon alacsonyabb olvadási hőmérsékletet, mint sok műszaki műanyag, és tervezzen nagyvonalú kapukat és szellőzőnyílásokat; az anyag jól töltődik. A szerszámok tervezésében a TPU alacsonyabb formázási hőmérsékletet és rövidebb ciklusokat tolerál, mint a hőstabilizált nejlonok.