TPU 射出成形の重要なポイントは何ですか?

射出成形

TPUの加工には、スクリュー式射出成形機が最適です。通常の長さの単条3段スクリューは、非常に可塑化された均質な溶融物を生成できます。高い可塑化能力（生産量）が必要な場合は、より長いスクリューを使用できます。圧縮ゾーンが短いスクリューは、せん断力が高いため適していません。TPUの可塑化には高いエネルギーが必要となるため、スクリューを駆動するには高いトルクが必要です。トルクが不十分だと、スクリュー回転速度が変動し、可塑化が不均一になります。バレル温度をある程度高く設定すると良好な結果が得られますが、材料が過熱するリスクがあります。

ノズルとスクリューヘッドへのアクセスは、デッドスペースがなく、材料が熱損傷を受けることなく射出できるように設計する必要があります。バレルとノズルの加熱システムを正確に温度制御することが不可欠です。ノズルが全長にわたって均一に加熱されるように注意する必要があります。経路内で溶融樹脂が局所的に過熱したり、冷却したりする可能性にも注意してください。溶融TPUは腐食性も研磨性もありません。そのため、スクリューには特殊合金鋼や強化メッキは必要ありません。

スクリューバレルと金型の温度設定

2.1 射出ユニット

TPUは190℃～220℃の溶融温度で成形する必要があります。一部の硬質グレードでは、溶融温度を0.5℃～0.5℃に設定する必要があります。一部の硬質グレードでは、溶融温度を240℃まで上げることができます。特定のTPUグレードの溶融温度範囲については、該当する製品情報シートをご覧ください。

2.2 カビ

金型温度は主に表面品質と離型挙動に影響を与えます。また、最終構造の収縮率や内部応力（冷間時）にも影響を及ぼします。通常の金型温度は20℃～40℃に設定する必要があります。ただし、一部の改良TPUグレードやガラス繊維強化TPUを使用する場合は、最適な表面品質を確保するために金型温度を60℃まで上げる必要があります。厚肉製品の冷却では、金型温度を約5℃下げることでサイクルタイムを短縮できます。

可塑化

可塑化速度は、周速0.3 m/s以下を選択する必要があります。計量ストロークは1 D～4 Dの範囲にする必要があります。計量ストロークは1 D～4 Dの範囲にする必要があります。経験上、スクリューバレル容量の30%～75%を使用するのが最適です。スクリューバレル容量が射出量に非常に低い場合、溶融樹脂が可塑化ユニット内に長時間留まり、溶融樹脂の熱損傷につながる可能性があります。

射出圧力、保圧、背圧、射出速度

理想的な加工を実現するには、圧力と射出速度を途切れることなく制御することが重要です。射出圧力と保圧は100～1200barの範囲で制御できる必要があります。背圧は均質化に必要であり、通常は射出圧力の1～2.5倍の範囲で設定されます。射出速度は主に金型の肉厚によって決まります。一般的に、厚肉製品用の金型はゆっくりと充填する必要があり、薄肉製品用の金型は急速に充填する必要があります。

サイクルタイム

サイクル時間は、製品の形状、壁の厚さ、金型の冷却、および材料自体によって決まります。

脱型

TPUの複製用金型について詳しく説明する必要があります。軟質グレードのTPUは、特殊な壁面を持つ製品が製造される可能性があるという特性があります。金型を設計する際には、この点を考慮する必要があります。離型は離型剤を使用することで実現できます。ベイシロンMなどのシラン系離型剤が効果的です。非シラン系離型剤も使用可能ですが、頻繁に使用する必要があります。

スクラップリサイクル

スクラップ、スプルー、不良品などの粉砕物は、洗浄・乾燥すればペレットにリサイクルできます。射出成形の場合、粉砕物を純材料に30%未満添加しても製品の性能に影響はありません。ご自身で粉砕物を加工する場合は、成形品が性能要件を満たしているかどうかを試験する必要があります。押出成形の場合、粉砕物と純材料を混合することは適切ではありません（粘度が異なるため）。押出成形に純粋で均質な粉砕物を使用することは絶対に不可能ではありませんが、射出成形には全く問題ありません。

金型設計/輪郭構造

TPU金型は、熱成形に使用する鋼と同じ種類の鋼で作られるべきです。シンプルで小型の製品は、アルミニウム合金で作られる傾向があります。試作品の金型には、通常、注型樹脂またはダイカスト製の金属インサートが使用できます。

添加剤

加工特性と特殊な挙動を改善するために、次のような一般的に使用される機能性マスターバッチの追加をお勧めします。

粘着防止剤

離型剤

紫外線安定剤

追加する前にすべてを事前に乾燥させる必要があります。

これらは TPU 射出成形における重要なポイントであり、最終製品の品質と性能が期待どおりであることを保証するために、各ステップを慎重に検討および制御する必要があります。