Spuitgieten van TPE: typen, proces en ontwerprichtlijnen

TPE-spuitgieten

TPE-spuitgieten is een betrouwbare methode voor het produceren van flexibele en elastische onderdelen. Het wordt uitgevoerd met thermoplastische elastomeren (TPE's). Fabrikanten gebruiken dit type spuitgieten. spuitgieten voor duurzame, flexibele en complex gevormde onderdelen. 

Het TPE-spuitgietproces is een geschikte methode voor zachte onderdelen in medische, automobiel- en consumentenproducten. Het is ook nuttig bij de productie van pakkingen, schokdempers, O-ringen en kabelisolatie. Dit kostenefficiënte, nauwkeurige en snelle proces begint met de voorbereiding van het materiaal, waaronder drogen tot een laag vochtgehalte. Andere stappen die volgen zijn smelten, injecteren, koelen, uitwerpen en nabewerking. 

Qua materiaalkeuze worden vaak subtypes zoals TPU (thermoplastisch polyurethaan), TPS/SBC (styreenblokcopolymeren) en TPV (thermoplastisch vulkanisaat) gebruikt. Afhankelijk van het gebruikte materiaal zijn de te verwachten eigenschappen onder andere chemische bestendigheid, vermoeiingsweerstand, hittebestendigheid en een laag gewicht. Dit artikel gaat dieper in op het injectieproces voor TPE, van de voordelen en beperkingen en toepassingen tot een vergelijking met alternatieve materialen. 

Wat is TPE-spuitgieten?

TPE-spuitgieten is het gebruik van standaard spuitgietmachines om thermoplastisch elastomeer (TPE) om te zetten in een flexibel, rubberachtig product. Het gesmolten elastomeer wordt in een matrijs gebracht, waarna het stolt en afkoelt. Vervolgens wordt het product uit de matrijs verwijderd. Het resulterende product vertoont thermoplastische en elastische eigenschappen. 

Wat is TPE?

Thermoplastisch elastomeer (TPE) is een polymeermateriaal met de verwerkbaarheid van thermoplasten en de elasticiteit van rubber. Het wordt vanwege deze eigenschappen vaak thermoplastisch elastomeerrubber genoemd. Het verschilt van gewoon rubber omdat het kan worden gesmolten en opnieuw gevormd zodra het het smeltpunt van TPE bereikt. Het kan, net als zuivere thermoplasten, door middel van spuitgieten worden verwerkt. 

TPE-kunststof

TPE stelt fabrikanten in staat om flexibiliteit en vermoeiingsweerstand te combineren met geautomatiseerde productieprocessen. Ze kunnen de langere uithardingstijden van conventioneel rubber vermijden en betrouwbare elastomere onderdelen produceren. 

Wat zijn de voordelen van TPE? 

Voor onze spuitgietprocessen raden wij TPE aan om de volgende redenen:

• Flexibele verwerking – wordt zachter wanneer het smeltpunt van TPE is bereikt. 
• Veiligheid – hoogwaardige TPE-materialen bevatten geen zware metalen of weekmakers. 
• Eenvoudig te recyclen – door smelten en herverwerken.
• Hoge aanpasbaarheid aan verschillende toepassingen

Wat zijn de nadelen van TPE?

We zijn ons er echter van bewust dat TPE-materiaal de volgende beperkingen kent;

• De meest voorkomende TPE's hebben een beperkte hittebestendigheid.
• Gegoten TPE-onderdelen zijn vaak te duur, vooral voor goedkopere of wegwerpproducten.
• Gewone TPE's hebben een beperkte chemische bestendigheid.
• Sommige TPE's vervormen erg gemakkelijk. 

Soorten thermoplastische elastomeren (TPE)

De meest voorkomende soorten TPE-materialen die bij spuitgieten worden gebruikt, zijn TPS/SBC (styreenblokcopolymeren), TPU (thermoplastisch polyurethaan), TPO (thermoplastisch olefine), TPV (thermoplastisch vulkanisaat), TPEE/COPE (thermoplastisch polyesterelastomeer) en PEBA (polyetherblokamide). 

TPS / SBC (Styreenblokcopolymeren) Dit is het meest voorkomende type TPE-materiaal bij spuitgieten. Het laat zich gemakkelijk verwerken en mengt naadloos bij overspuittoepassingen. De hoge temperatuur- en oplosmiddelbestendigheid van het materiaal is echter beperkt. 

TPE-overmolding

Alternatieve tekst: Diagram met de TPE-overmoldingslagen — substraat, overmolding en metalen schroefdraadinzetstuk — met bijbehorende labels.

TPU (Thermoplastisch Polyurethaan) TPU is mechanisch sterk en slijtvast. Het is ook flexibel en transparant, waardoor het geschikt is voor beschermende componenten. 

TPO (Thermoplastisch Olefine) TPO is kosteneffectief, lichtgewicht en redelijk flexibel. Het heeft echter een beperkte elasticiteit en hittebestendigheid. 

TPV (Thermoplastisch Vulkanisaat) – Dit TPE presteert net zo uitstekend als gevulkaniseerd rubber. 

TPEE / COPE (Thermoplastisch polyester-elastomeer) – Dit materiaal is sterk en bestand tegen vermoeidheid. De combinatie van deze eigenschappen met een goede vormvastheid maakt het geschikt voor veeleisende toepassingen, bijvoorbeeld in de automobielindustrie. 

COPE

PEBA (Polyether Block Amide) – Tot slot is er PEBA, een lichtgewicht elastomeer dat uitstekend presteert bij lage temperaturen. 

Overzichtstabel van de verschillende soorten TPE voor spuitgieten

Hieronder vindt u een overzichtstabel met een vergelijking van de eigenschappen van verschillende soorten TPE, waaronder dichtheid, chemische bestendigheid, temperatuurbestendigheid, vormvastheid, elasticiteit en slijtvastheid. 

Voordelen van TPE-spuitgieten

Spuitgieten van TPE heeft de voorkeur vanwege redenen zoals snellere cyclustijden, recyclebaarheid, maatnauwkeurigheid en een uitstekende oppervlakteafwerking.

1. Snellere cyclustijden  – hoeft niet te worden uitgehard zoals bij traditioneel rubber
2. recycleerbaarheid Afgedankt TPE kan worden herverwerkt en gerecycled.

Gerecyclede TPE-korrels

1. Dimensionale nauwkeurigheid – De smeltstroom is stabiel en de krimp is voorspelbaar, waardoor de toleranties van de onderdelen voorspelbaar zijn. 
2. Uitstekende oppervlakteafwerking – TPE's kopiëren de textuur van de mal.

Beperkingen van TPE-spuitgieten

De beperkingen van TPE bij spuitgiettoepassingen zijn onder andere de volgende: 

1. Sommige thermoplastische elastomeerrubbers hebben een relatief lage temperatuurbestendigheid.
2. Sommige materialen hebben een slechte chemische bestendigheid. 
3. Optimale prestaties van TPE-spuitgietonderdelen zijn afhankelijk van een aantal vereisten: materiaal, ontwerp en procesbeheersing.

Het TPE-spuitgietproces

De vijf belangrijkste fasen van het TPE-spuitgietproces zijn: materiaalvoorbereiding, materiaalsmelten, injectie, koeling en uitwerpen van het onderdeel. 

Stap 1: Materiaalvoorbereiding

TPE-korrels worden enkele uren gedroogd bij 80 °C. Deze stap is bedoeld om het vochtgehalte te verlagen tot onder 0.05%. 

Droogapparatuur voor kunststofkorrels 

Stap 2: Het smelten van het materiaal 

De TPE-korrels worden in een injectiemachine (schroeftype) geplaatst. De korrels worden verhit tot ze gesmolten zijn (ongeveer 170-230 °C). 

Stap 3: Injectie

Nadat de druk correct is ingesteld en gecontroleerd, wordt het gesmolten materiaal geïnjecteerd. Het materiaal nestelt zich in de nauwkeurige matrijs. Een proces in meerdere stappen wordt aanbevolen, waarbij de injectie eerst langzamer verloopt en vervolgens sneller wanneer de lucht is afgevoerd. 

Stap 3: Koelen

Wanneer de matrijs gevuld is, krijgt het thermoplastische elastomeerrubber voldoende tijd om af te koelen en te stollen. Door de temperatuur tussen 30 en 70 °C te houden, wordt een gelijkmatige stolling gegarandeerd en worden de onderdelen niet vervormd. 

Stap 4: Uitwerpen van onderdelen

Na afkoeling en het bereiken van de juiste structurele eigenschappen is het gegoten onderdeel klaar voor uitwerping. Afhankelijk van de eisen kan het onderdeel direct naar de assemblage gaan of eerst nog nabewerken. 

Factoren waarmee rekening moet worden gehouden tijdens het TPE-spuitgietproces

De drie belangrijkste factoren waarmee rekening moet worden gehouden tijdens het spuitgietproces van TPE zijn het matrijsontwerp, het TPE-materiaal en de inspecties. 

• Nauwkeurig malontwerp Ontwerppraktijken zoals de juiste plaatsing van poorten, koelkanalen en ontluchtingsopeningen zijn cruciaal. Ze bevorderen een uniforme matrijsstroom en voorkomen matrijsdefecten. 

Een TPE-mal

• Hoogwaardig TPE-materiaal – Het gebruik van de juiste TPE-kwaliteit garandeert compatibiliteit tijdens het vormproces en de duurzaamheid van het gegoten onderdeel. 
• Regelmatige inspecties – Door regelmatige controles van het proces wordt gegarandeerd dat het onderdeel met de juiste, consistente kwaliteit en zonder gebreken wordt geproduceerd.

Probeer Prolean nu!

Ontwerprichtlijnen voor spuitgieten van thermoplastische elastomeren?

Effectief spuitgieten van thermoplastische elastomeren is afhankelijk van een aantal belangrijke ontwerprichtlijnen, waaronder de juiste plaatsing van de aanspuitopening, de juiste lossingshoek, de plaatsing van de scheidingslijn, een uniforme wanddikte en afgeronde hoeken/radii.  

Correcte plaatsing van de poort – De poorten moeten strategisch geplaatst worden om een ​​evenwichtige matrijsstroom te garanderen.

Correcte trekhoeken – Door de juiste lossingshoeken te gebruiken, wordt een soepele uitwerping van het onderdeel gegarandeerd, waardoor schade wordt voorkomen, zelfs bij de zachtere elastomeren.   

Plaatsing van de scheidingslijn – Goed ontworpen scheidingslijnen vereenvoudigen het productieproces en minimaliseren braamvorming.

Uniforme wanddikte – Een constante wanddikte zorgt voor gelijkmatige koeling en krimp. 

Afgeronde filets/Radii Door deze kenmerken af ​​te ronden, wordt de spanningsconcentratie verminderd en de smeltstroom verbeterd.

Afgeronde binnen- en buitenhoeken

Toepassingen van TPE-spuitgieten

Onderdelen van TPE-materiaal worden veel gebruikt bij spuitgieten in de automobielindustrie, de medische sector, consumentenartikelen, elektrische en elektronische apparatuur en algemene industriële toepassingen. 

Automobielsector TPE wordt gebruikt voor duurzame en flexibele auto-onderdelen zoals afdichtingen, interieuronderdelen en pakkingen. 

Onderdelen voor de bekleding van het auto-interieur

MEDISCHE – Medische onderdelen die reinheid en duurzaamheid vereisen, zoals afdichtingen en slangen.

Consumentenartikelen TPE-materiaal is uitstekend geschikt voor het vastpakken en hanteren van huishoudelijke artikelen en gereedschap.

Elektriciteit en elektronica – Dergelijke onderdelen omvatten onder andere connectorafdichtingen en kabelisolatie.  

Algemene industriële toepassingen – Voorbeelden van TPE-spuitgiettoepassingen in dit brede gebied zijn koppelingen, bussen en trillingsdempers.

Probeer Prolean nu!

Wat is het verschil tussen TPU- en TPE-spuitgieten?

Thermoplastisch elastomeer (TPE) en thermoplastisch polyurethaan (TPU) verschillen bij spuitgieten in mechanische eigenschappen, verwerkingskenmerken en gangbare toepassingen. TPU is over het algemeen slijtvaster en duurzamer dan de meeste TPE-kunststoffen. Het heeft ook een hogere treksterkte. 

TPE-overmoldingstoepassingen bieden meer flexibiliteit en zachtheid. Dit geldt met name voor soft-touch overmolding. Het overspuiten van TPE en andere processen zijn doorgaans eenvoudiger uit te voeren vanwege de lagere smeltviscositeit van TPE. Voor TPU vereisen de processen mogelijk een grotere controle over de verwerkingsomstandigheden. 

Wat is beter, TPE of TPR?

Voor optimaal gebruikerscomfort raden we TPE (thermoplastisch elastomeer) aan, dat een zachtere textuur heeft. TPR (thermoplastisch rubber) is een beter materiaal voor spuitgieten als u wilt dat uw producten robuuster zijn. 

TPR-componenten

Over het algemeen hangt de keuze tussen TPE en TPR voor spuitgieten af ​​van de gebruikseisen, waaronder duurzaamheid, flexibiliteit en de omgevingsomstandigheden. 

Thermoplastisch elastomeer versus siliconen spuitgieten 

Bij de vergelijking tussen thermoplastische elastomeren en siliconen wordt doorgaans gekeken naar verschillen in overspuiting, herspuiting, compatibiliteit, voedselveiligheid, duurzaamheid en UV-bestendigheid. De verschillen worden samengevat in de onderstaande tabel.

Laatste woorden 

Thermoplastische elastomeer (TPE) spuitgietonderdelen bieden voordelen zoals duurzaamheid en flexibiliteit en worden daarom in diverse industrieën gebruikt. Hoogwaardige, maar kosteneffectieve TPE-onderdelen vinden hun toepassing in de automobielindustrie, de medische sector, de elektronica en andere sectoren. Uw volgende project kan profiteren van dit productieproces, dat gekenmerkt wordt door een zorgvuldige materiaalselectie, smelten, spuitgieten en afkoelen. 

Neem vandaag nog contact op met ProleanTech voor deskundig advies. spuitgieten service.