Stampaggio TPE e TPU: parametri di processo e chi lo stampa
I parametri con cui si stampano gli elastomeri termoplastici, i difetti che compaiono quando si sbagliano, e cosa serve per avere un preventivo.
Questa pagina serve a chi ha un pezzo in gomma termoplastica da far produrre e in novanta secondi deve capire se sappiamo stamparlo. Parametri, ritiro misurato, cosa serve per un preventivo.
Lo stampate?
Sì. TPE e TPU a Barlassina, in Brianza, su nove presse da 60 a 180 tonnellate, dieci ore al giorno. Pezzi da 0,2 a circa 100 grammi, cicli da 10 a 40 secondi, stampi multicavità dove i volumi lo giustificano. Stirenici a base SEBS, vulcanizzati dinamicamente e poliuretani termoplastici, da 30 Shore A a 60 Shore D.
Quali sono i parametri di processo di TPE e TPU?
| Parametro | Valore di lavoro | Cosa succede se sbagli |
|---|---|---|
| Essiccazione | TPU 80-110 °C per 2-3 h in tramoggia deumidificata, punto di rugiada sotto -30 °C. TPE-S: non igroscopico, non si essicca — 60-70 °C per 1-2 h solo se il sacco ha preso condensa. TPV a 80 °C per 2-3 h se la superficie è a vista | Sul TPU l'acqua a 210 °C idrolizza le catene: fuso acquoso, materozza filante, vene nel pezzo. Sul TPE-S il difetto è opposto — asciugarlo caldo fa migrare l'olio in superficie e cambia il tatto |
| Umidità residua | TPU sotto 0,02% al momento di caricare. Sul TPE-S non è un parametro di processo: si controlla solo che il granulo non sia bagnato | Argentature lungo il flusso, bolle, superficie a buccia e qualche punto di durezza in meno |
| Temperatura fuso | TPU 190-230 °C, sale con la durezza. TPE-S 180-220 °C | Sopra: pezzo appiccicoso, odore acre, materozza che fila. Sotto: giunzioni fredde che si strappano con le dita |
| Temperatura stampo | TPU 20-40 °C, fino a 60 sui gradi rigidi e sui poliesteri. TPE-S 20-40 °C | Alta: il pezzo esce molle, gli estrattori lo segnano e il ciclo si allunga. Bassa: superficie opaca, linee di giunzione marcate, riempimenti corti sulle pareti sottili |
| Velocità di iniezione | lenta all'ingresso in cavità, media in riempimento, rallentata a fine corsa | Veloce in apertura di iniettore: jetting, il getto serpeggia in cavità e lascia un segno a verme che non si toglie. Lenta in riempimento: linee fredde. Veloce a fine corsa: bave |
| Pressione di iniezione | TPE-S 300-800 bar, TPU 500-1200 bar. Mantenimento al 30-50% dell'iniezione, contropressione bassa (30-80 bar) | Mantenimento alto: bave, perché a 60 Shore A il materiale entra in un gioco da un centesimo. Contropressione alta sul TPU: taglio nella vite e degradazione |
| Ritiro | TPU 0,5-1,5%, praticamente isotropo. TPE-S 1,0-3,0%, direzionale per via della matrice in polipropilene | Cresce al calare della durezza e al crescere dello spessore: fra 1,5 e 2,5% c'è una guarnizione che tiene e una da buttare |
| Tempo di residenza | TPU non oltre 5 minuti in temperatura; TPE-S tollera 8-10. Iniettato fra il 30 e il 70% della capacità del cilindro | Degradazione. Su pressa sovradimensionata succede senza che nessuno se ne accorga |
Perché un pezzo in TPU esce appiccicoso?
Perché è stato lavorato troppo caldo o è rimasto troppo in cilindro: il TPU degrada in modo continuo, non improvviso. Si abbassa il fuso di 10 °C, si tiene la periferica della vite sotto 0,2 m/s, si scarica la contropressione e si accorcia la residenza. Se è molle tutto il lotto, il problema sta a monte: materiale non essiccato.
TPE o TPU: quale dei due?
TPU quando il pezzo struscia, tira o lavora sotto carico: abrasione, resistenza al taglio e tenuta agli oli minerali sono di un'altra categoria. TPE stirenico quando serve morbidezza al tatto e una battuta che chiude: costa meno, non va essiccato, si stampa più facilmente e scende sotto i 30 Shore A, dove il TPU non arriva.
Lo stampate per uno come me?
| Ci rientriamo | Meglio altrove | |
|---|---|---|
| Volumi annui | da qualche migliaio a qualche milione | pezzo singolo o prototipo |
| Peso pezzo | 0,2 - 100 g | oltre i 100 g |
| Tonnellaggio | 60 - 180 t | oltre 180 t |
| Durezza | 30 Shore A - 60 Shore D | gomma vulcanizzata a compressione |
Quando TPE e TPU sono la scelta sbagliata?
Quando l'esercizio continuativo supera gli 80-100 °C — il TPU in continuo sta sotto gli 80, gli stirenici anche meno, i vulcanizzati dinamicamente arrivano un po' più su — e quando il pezzo resta compresso per anni, perché la deformazione residua di un elastomero termoplastico è peggiore di quella di una gomma vulcanizzata. Sui fluidi vale una distinzione: gli stirenici si gonfiano in oli e idrocarburi, il TPU regge bene gli oli minerali ma non i solventi aromatici e i chetoni. E il TPU poliestere idrolizza a contatto prolungato con acqua calda: lì si va di polietere.
Cosa serve per il preventivo?
- Il 3D in STEP o Parasolid; se non c'è ma il pezzo esiste, si parte dal pezzo.
- Durezza Shore e volumi annui: decidono grado, numero di cavità e acciaio.
- Quando serve, e se c'è una data che non si sposta.
Prima analisi tecnica entro 24 ore lavorative: cosa si stampa bene e cosa conviene modificare.
Domande frequenti
- Il TPU va essiccato prima di stamparlo?
Sempre, e con più attenzione di qualunque altro tecnopolimero. Il TPU assorbe umidità ambientale in poche ore di esposizione, e a 210 gradi quel poco di acqua non fa solo bolle: idrolizza le catene del polimero. Il fuso diventa acquoso, la materozza fila, il pezzo esce con vene e argentature e perde punti di durezza. Si essicca in tramoggia deumidificata a 80-110 gradi per 2-3 ore, con punto di rugiada sotto -30 gradi, fino a 0,02 per cento di umidità residua: 80-90 gradi sui gradi morbidi, che sopra tendono a impaccarsi, fino a 110 sui gradi rigidi. Un lotto degradato non si recupera riasciugandolo: si butta.
- Che differenza c e fra TPE e TPU?
TPE e la categoria, TPU una famiglia che ne fa parte. Nel linguaggio di officina TPE indica quasi sempre gli stirenici a base SEBS: da 20 a 90 Shore A, tatto gommoso, costo materiale più basso e, cosa che cambia la giornata in reparto, non igroscopici. Gli stirenici non si essiccano: si asciugano a 60-70 gradi per un paio di ore solo se il sacco ha preso condensa, perché scaldarli oltre fa migrare in superficie gli oli plastificanti. Il TPU sta più in alto per prestazioni: resistenza alla abrasione e al taglio molto superiore, tenuta agli oli minerali, comportamento migliore sotto carichi ripetuti, in cambio di un ciclo di essiccazione obbligatorio. Se il pezzo struscia, tira o lavora in tensione si va di TPU. Se deve solo essere morbido al tatto e chiudere una battuta, lo stirenico costa meno e si stampa più facilmente.
- Quanto ritira un pezzo in TPE e quando si misura?
Da 1 a 3 per cento sugli stirenici e da 0,5 a 1,5 per cento sul TPU, con una regola valida per entrambi: più il materiale e morbido e più la parete e spessa, più ritira. Sugli stirenici la matrice in polipropilene e semicristallina, quindi il ritiro e sensibilmente direzionale e il valore lungo il flusso non coincide con quello trasversale; sul TPU, che ha cristallinità bassa, la differenza fra le due direzioni resta contenuta. Su una guarnizione lunga e sottile e proprio quella differenza a decidere se la tenuta chiude. La misura non si fa sul pezzo appena estratto: gli elastomeri termoplastici continuano a ritirare per 24-48 ore, e il TPU assesta le sue proprieta anche nelle settimane successive. Un controllo dimensionale fatto a bordo pressa misura un pezzo che non esiste ancora.
- Perché un pezzo in TPE morbido esce con le bave?
Perché a 50 o 60 Shore A la viscosità in temperatura e bassa e il materiale entra in qualunque gioco di accoppiamento dello stampo, anche da un centesimo di millimetro, dove un termoplastico rigido non passerebbe. Le contromisure sono di stampo prima che di processo: piani di divisione rettificati, gioco sugli estrattori ridotto, sfiati più stretti e più numerosi. Sul processo si rallenta la fine riempimento, si anticipa il punto di commutazione e si abbassa la pressione di mantenimento, che su questi materiali deve restare fra il 30 e il 50 per cento della pressione di iniezione. Ma se lo stampo ha gioco la bava torna al primo lotto lungo.
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