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Moldagem por Injeção de TPU: Guia de Processo, Materiais e Controle de Processo
Criado em 02.02
A moldagem por injeção de TPU é amplamente utilizada para produzir componentes plásticos flexíveis, porém duráveis, para aplicações exigentes. Graças à sua ampla faixa de dureza, excelente elasticidade e forte resistência ao desgaste e a produtos químicos, o TPU se tornou um material preferido em indústrias que exigem tanto desempenho quanto flexibilidade de design.
Este guia explica o que é TPU, como a moldagem por injeção de TPU funciona e como otimizar materiais, máquinas e parâmetros de processamento para obter resultados consistentes.
O que é TPU? Compreendendo o Poliuretano Termoplástico
O poliuretano termoplástico, comumente referido como TPU, é uma classe única de plásticos de poliuretano com muitas propriedades, incluindo elasticidade, transparência e resistência a óleo, graxa e abrasão. Tecnicamente, é um elastômero termoplástico composto por copolímeros em bloco segmentados lineares compostos por segmentos duros e macios.
As Vantagens Principais do TPU
TPU é uma espécie de mistura entre borracha e plástico. Veja para que ele é bom:
- Muito Elástico: Ele pode esticar bastante e voltar ao normal.
- Forte e Durável: Ele aguenta cargas pesadas e resiste a impactos melhor do que PVC comum.
- Resistente a Químicos: Não se decompõe ao entrar em contato com óleos, graxas ou solventes.
- Funciona em Diferentes Temperaturas: Permanece flexível quando está frio e se mantém razoavelmente bem quando esquenta bastante.
- Muitas Opções de Dureza: Você pode tornar o TPU tão macio quanto um elástico ou tão duro quanto plástico resistente.
TPU vs. Outros Materiais
Ao contrário da borracha termofixa, que requer um longo processo de cura, o TPU pode ser processado em equipamentos convencionais de moldagem por injeção. Isso o torna mais eficiente para produção em massa. Comparado a plásticos padrão como PE ou PP, o TPU oferece resistência ao desgaste e "aderência" tátil significativamente melhores, razão pela qual é o material preferido para capas protetoras, buchas automotivas e solas de calçados.
Fundamentos do Material TPU para Moldagem por Injeção
Conhecer os fundamentos dos grânulos de TPU que você está usando é fundamental antes de começar a fabricar qualquer coisa.
TPU de Poliéter vs. Poliéster
Existem principalmente dois tipos de TPU:
- TPU de Poliéster: Ótimo para resistir a óleo e desgaste. É frequentemente escolhido para peças de máquinas que entram em contato com combustível. Mas a água pode degradá-lo.
- TPU de Poliéter: Permanece flexível no frio e resiste bem a danos causados pela água. Funciona melhor quando exposto à umidade ou germes, como em tubos médicos ou equipamentos para atividades ao ar livre.
Selecionando a Dureza Correta
A dureza do TPU é medida com as escalas Shore A e Shore DShore A é para materiais mais macios (como 60A a 90A), e Shore D é para materiais mais duros e rígidos. Obter a classificação correta é super importante porque muda o quanto o material encolhe e quanta pressão você precisa para injetá-lo.
Como Armazenar e Preparar o Material
TPU adora absorver umidade do ar. Mesmo um pouco de água nos grânulos pode causar problemas como bolhas, marcas e peças fracas. Sempre mantenha o TPU em recipientes herméticos e certifique-se de secá-lo antes de usá-lo.
É Possível Moldar TPU Macio por Injeção? Dureza e Impacto no Processo
Uma pergunta comum entre os fabricantes é: é possível moldar TPU macio por injeção? A resposta é um definitivo sim. Graus de TPU tão macios quanto 60A ou até mais baixos são frequentemente usados na moldagem por injeção. No entanto, quanto mais macio o material, mais "caprichoso" o processo se torna.
Processamento de TPU Macio vs. Duro
- TPU Macio (60A - 85A): Estes materiais possuem um alto coeficiente de atrito. TPUs macios geralmente aderem aos moldes, dificultando a remoção. Além disso, é necessário manter as temperaturas do fundido baixas para evitar o gotejamento do bico.
- TPUs Rígidos (90A - 70D): Estes se comportam mais como plásticos de engenharia comuns. Eles fluem melhor e resfriam mais rápido, mas você precisará usar pressões de injeção mais altas.
Desafios com TPU Ultra-Macio
TPUs muito macios podem enrugar na área de alimentação da máquina injetora. Para resolver isso, especialistas frequentemente usam roscas especiais com menor compressão. Eles também garantem que a superfície do molde seja texturizada ou revestida para que a peça não grude durante a ejeção.
Etapas Detalhadas do Processo de Moldagem por Injeção de TPU
Atingir um acabamento de alta qualidade requer uma abordagem disciplinada às cinco etapas do ciclo de moldagem.
- Secagem do Material: Esta é a etapa mais crítica. O TPU deve ser seco até um teor de umidade inferior a 0,02%. Use um secador dessecante a 80–110°C por pelo menos 3 a 5 horas.
- Alimentação e Fusão: Os grânulos secos entram no funil e são movidos para a frente pela rosca. À medida que os grânulos se movem pelas zonas aquecidas do cilindro, eles se transformam em uma fusão homogênea.
- Injeção: A rosca atua como um êmbolo, forçando o TPU derretido para a cavidade do molde. Alta precisão é necessária aqui para garantir que a cavidade seja preenchida sem causar "rebarbas" (material em excesso).
- Resfriamento e Solidificação: Assim que a cavidade estiver cheia, o material deve resfriar. O TPU tem uma taxa de cristalização relativamente lenta em comparação com alguns outros plásticos, portanto, os tempos de resfriamento podem ser um pouco mais longos para garantir que a peça atinja dureza suficiente para a ejeção.
- Ejeção e Pós-processamento: O molde se abre e pinos empurram a peça para fora. Algumas peças de TPU podem exigir "recozimento" (pós-aquecimento em um forno) para atingir suas propriedades físicas finais e estabilidade dimensional.
Requisitos para Máquina de Moldagem por Injeção de TPU
Moldagem por injeção de TPU não exige máquinas especiais, mas você precisa configurar o equipamento padrão corretamente devido ao comportamento da TPU. Comece com o parafuso e o cilindro: um parafuso regular de três zonas com uma relação L/D de 15:1 a 20:1 funciona bem, desde que tenha uma válvula para evitar o fluxo reverso do material. A escolha do bico certo também é importante. Bicos abertos são geralmente recomendados para evitar entupimentos e danos por calor, que podem ocorrer com bicos de agulha.
Bons resultados também dependem do design do molde. Você precisa pensar em quanto o TPU encolhe (geralmente entre 0,5% e 2,0%) e garantir uma boa ventilação para evitar queimaduras por ar. Como o TPU (principalmente o tipo mais macio) tende a grudar, adicione ângulos de saída de pelo menos 5 a 6 graus para ajudar as peças a saírem facilmente.
Configurações de Temperatura Ótimas para TPU
O controle de temperatura é a diferença entre uma peça perfeita e uma pilha de sucata. O TPU é sensível à degradação térmica, portanto, o perfil de temperatura deve ser monitorado cuidadosamente.
Zona da Máquina | TPU Macio (60A-85A) | TPU Duro (90A-70D) |
Zona Traseira (Alimentação) | 170 – 190°C | 190 – 210°C |
Zona Média | 180 – 200°C | 200 – 220°C |
Zona Frontal (Bico) | 185 – 205°C | 210 – 230°C |
Temperatura de Fusão | 190 – 210°C | 210 – 235°C |
Temperatura do Molde
A temperatura do molde deve ser mantida tipicamente entre 15°C e 50°C. Um molde mais frio resultará em um tempo de ciclo mais rápido, mas pode aumentar as tensões internas. Um molde mais quente melhora o brilho da superfície e reduz as linhas de fluxo.
Parâmetros Chave Adicionais do Processo
Além da temperatura, várias outras configurações ditam o sucesso da injeção de material TPU.
Parâmetro | Configuração Recomendada | Impacto |
Velocidade de Injeção | Lenta a Moderada | Altas velocidades podem causar aquecimento por cisalhamento e queima do material. |
Pressão de Injeção | 20 – 100 MPa | Depende da complexidade da peça e da dureza do material. |
Contrapressão | 0.3 – 1.5 MPa | Baixa contrapressão evita cisalhamento excessivo e aprisionamento de ar. |
Velocidade da Rosca | 20 – 50 RPM | Mantém o material derretido uniforme sem superaquecer o material. |
Erros Comuns a Evitar
- Superaquecimento: Se o material derretido permanecer no cilindro por muito tempo em altas temperaturas, as cadeias de TPU se quebrarão, levando a peças quebradiças.
- Secagem Insuficiente: Isso leva a "riscas prateadas" na superfície e a uma perda significativa de resistência à tração.
- Alta Pressão de Injeção: Usar pressão excessiva pode fazer com que a peça "sobrecarregue", tornando quase impossível removê-la do molde sem deformação.
Conclusão
A moldagem por injeção de TPU oferece uma solução versátil para criar componentes duráveis, flexíveis e de alto desempenho. Ao compreender a distinção entre os tipos poliéter e poliéster, garantir protocolos de secagem rigorosos e ajustar suas configurações de temperatura e pressão, você pode produzir peças de alta qualidade com desperdício mínimo.
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