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TPU材料与模具：现代制造的理想组合
2023.11.01
千变万化的TPU
TPU全名为Thermoplastic Polyurethane、热塑性聚胺酯，介于橡胶与塑料之间，众所周知是一种高分子弹性体的环保材质，由于其多种物理特性，诸如：高张力、高拉力、高度耐磨性以及冲击性、可承受温度范围大 (-35℃到120℃)、耐油脂与良好的机械性与加工性等，让TPU运用范围相当广泛。
TPU可透过不同的加工方式处理，如: 射出、吹塑、纺织加工以及押出等，进而被大量使用在各种生活常见的物品上，雨衣、风衣等防水面料；雪靴、登山靴、各种鞋类的面料等；甚至于医疗器材中的伤口敷料、导管、手套等，都是运用TPU的各种特性制成的产品，除了日常用品外，用于工程领域的隔音板、防水条、防火布；特殊领域的军用水袋、救生衣等，以及近期被广泛运用各类交通工具的车用膜(亦称为车衣膜)，可以说生活中随处可见TPU，只是透过不同的产品的方式呈现。
TPU的多元特性，被广泛应用于各式车辆用的车衣膜
当TPU遇上押出模具
像较于大众熟知的塑料，如: PP、PE等，TPU对于温度以及压力的变化相当敏感，通常TPU原料为颗粒状，从投料、溶融混练等，产线中任何一个单元的工作温度控制或压力控制不当，都极有可能让TPU在生产过程中产生黄化或者是热裂解的情况，因此用于生产TPU的设备在设计细节上都有别于应用在其他塑料的设备。
用于TPU的押出模具，在设计上会因应TPU流速与特性有细微的不同，TPU是个广泛的称呼，实际应用上来说每家原料供货商所提供的TPU都会有物性差异，而有些TPU配方会因应生产者需求加入特殊配方进行改质，因此同样是TPU原料，透过仿真软件分析就能察觉出不同的细微变化，进而微调流道的深浅与弧度。
以加工制程来看，除了既有的标准钢材加工研磨、电镀、镜面抛光等，用于TPU的模具在模内成形段部分的粗糙度要求等级较高，一般塑料使用的押出模具成形段经过镜面抛光处理后，标准值为Ra0.03um，但如果要用于TPU生产，其粗糙度就必须小于或等于Ra0.02um，越精致的镜面处理就是要减少塑料在模内与模体的摩擦，降低在TPU生产中常见的Die line现象。
除此之外，针对TPU塑料，在模唇的R角处理上也会特别要求较小的角度，主要也是为了避免塑料出模唇口时产生沾黏现象。
TPU材料和模具的理想组合
如前所述，TPU对于温度以及压力的变化特别敏感，些微调整都可能影响质量，虽然常见的TPU生产状况，黄化、裂解、线条以及晶点等，多半都肇因于模具前的单元机构，只是发生的当下无法目视以及阻止，往往都是出了模具才看到这些瑕疵现象，因此押出模具只能尽其所能在设计与加工质量上去降低可能产生的瑕疵。
TPU对于温度以及压力特别敏感，押出模具在细节设计与加工必须特别注意。
举例来说，某个客户在生产TPU薄膜时总是很容易产生晶点现象，经过停机拆模清洁后仍未见改善，最终在模具前的滤网找到问题，为了避免产生晶点，我们建议客户在模具前多加装一组滤网，可以更有效过滤塑料进入模腔前的粒子，确保TPU薄膜表面的平整无瑕疵，这种高质量保证对于生产车衣膜的厂家来说至关重要，因为车衣膜为了因应实际应用，都需要二次加工强化膜的回复性以及耐用等特性，所以如果TPU原膜的质量不稳定，就会导致生产良率过低，提高生产成本。
模具前再加装一组滤网，可以有效排除晶点，避免影响TPU产品质量。
另一个客户在TPU生产过程中遇到流速不均以及生产效能偏低的状况，经过技术人员协同客户实际观察生产过程后，发现客户的实际生产量与当初提供模具生产量的数据有相当大的差异，实务上来说，押出量的改变会影响流速，一般为了让流速平均稳定，多半会透过温控系统调节温度或是调整模唇螺丝来改变膜腔内压力，但偏偏TPU对于温度和压力的敏感度特性使然，所以这些调整方式能够使用的范围相当有限，因此根据客户的实际生产量，对流道进行局部加工修改，大幅改善生产产能过低的现象。
另一个在使用TPU模具必须注意的地方就是拆模清料，一般来说TPU在生产过程中会产生油气，可能滞留于膜腔内，如果是生产车衣膜，以产量每小时150公斤上下来说，通常在模具连续生产96小时左右就必须进行清洁膜腔，避免膜腔内滞留物影响质量。
TPU多元的物性，在未来会被开发出更广泛的应用范畴，同样的在设备上也会因着市场需求而更加精进，塑料与押出模具的结合，就像是厨师要用好的厨具来烹调食材，才能让菜肴呈现出更完美的味道，适用塑料特性的押出模具才会让每一个产品都能呈现最优良的状态。
