TPU材料的弹性制品成型工艺

热塑性聚氨酯弹性体（TPU）兼具橡胶的高弹性与塑料的可加工性，在鞋材、汽车减震件、电子保护套等领域应用广泛。TPU 弹性制品的成型质量直接决定其力学性能与使用寿命，核心在于通过精准控制工艺参数实现材料熔融塑化与成型定型的平衡，避免水解、降解等问题。当前行业正朝着绿色环保、自动化控制与轻量化成型方向发展，超临界发泡、3D 打印等新技术逐步拓展应用场景，为 TPU 弹性制品生产注入新活力。

一、主流成型工艺及技术要点

1 注塑成型

适用于结构复杂的弹性制品，如运动鞋中底、汽车减震垫等。工艺核心是实现熔体的均匀填充与精准定型，关键步骤包括原料预处理、温度控制、压力调节及后处理。原料需经干燥处理，聚醚型 TPU 干燥温度控制在 80 至 100℃，聚酯型 TPU 因易水解需提升至 100 至 120℃，干燥后含水率需低于 0.05%，避免成型后制品出现气泡。料筒采用梯度升温，加料段 140 至 170℃，压缩段 170 至 190℃，均化段 180 至 200℃，机头温度 190 至 210℃；注射压力 80 至 120MPa，保压压力 50 至 80MPa，防止缺料与收缩。成型后经 60 至 80℃退火处理 2 至 4 小时，消除内应力，稳定弹性性能。

2 挤出成型

用于连续型弹性制品生产，如管材、薄膜、传送带等。设备选用单螺杆挤出机，长径比 20 至 30:1，压缩比 1.5 至 3:1，配备屏障型螺棱增强塑化效果。工艺重点在于熔体流动稳定性控制，温度设置与注塑成型相近，牵引速度需与挤出速度精准匹配，误差不超过 5%，避免制品拉伸过度导致弹性下降。冷却系统根据制品类型调整，管材采用真空定径套加喷淋冷却，水温 20 至 40℃；薄膜采用冷却辊加空气冷却，冷却辊温度 50 至 80℃，减少内应力产生。生产过程中需定期清理螺杆与模具，避免积料降解影响制品质量。

3 发泡成型

以超临界流体发泡技术为主，适用于轻量化高回弹制品，如鞋材中底、缓冲护具等。工艺分为珠粒制备与模压成型两步。先将超临界 CO₂或 N₂注入 TPU 熔体，形成均匀微泡，泡孔尺寸控制在 50 至 100 微米，膨胀倍率 5 至 10 倍；再通过水蒸气模压成型，控制成型温度与压力，实现珠粒的完整融合。成型后制品密度 0.18 至 0.30g/cm³，回弹率 50 至 60%，压缩永久变形小于 30%，满足高弹性需求。该工艺无需化学发泡剂，符合绿色生产趋势，已成为高端弹性鞋材的主流成型方式。

二、成型质量控制要点

1 原料管控：确保 TPU 原料纯度，避免混入杂质，料斗处加装磁选装置与 80 至 120 目滤网过滤，防止模口堵塞与制品划伤。

2 过程监控：实时监测熔体压力与温度，压力波动控制在 5 至 15MPa 范围内，温度波动不超过 ±2℃，保证成型稳定性。

3 缺陷处理：针对表面气泡缺陷，需强化原料干燥或降低机头温度；针对开裂问题，可通过降低冷却速度或延长退火时间解决；尺寸不稳定时，需同步调整转速与牵引速度。

三、技术发展趋势

1 绿色工艺升级：推广顺酐法、PBTL 法等低碳原料合成路线，替代传统高排放工艺，降低生产过程环境影响。

2 智能化生产：引入自动化控制系统与数字化双胞胎技术，实现工艺参数的实时优化与生产过程可视化，提升产品批次稳定性。

3 新兴技术应用：3D 打印技术用于个性化弹性制品定制，开发专用 TPU 线材，通过路径设计调控回弹方向与强度；复合成型技术实现 TPU 与 PC、ABS 等材料的结合，拓展制品功能边界。