Harzdaten
TPU
Poliuretano Termoplástico
TPU·Thermoplastische Elastomere·Amorph
TPU (Thermoplastisches Polyurethan) ist das "Schweizer Taschenmesser" der thermoplastischen Elastomere: der größte Härtebereich (Shore A 60 bis Shore D 80), die beste Abriebfestigkeit unter allen TPEs und eines der wenigen Materialien, das gummiartige Eigenschaften mit Ölbeständigkeit, Transparenz und konventioneller thermoplastischer Verarbeitung kombiniert. Es ist ein Blockcopolymer mit hartem Segment (Urethan aus Isocyanat + Kettenverlängerer) und weichem Segment (Polyol —Polyester oder Polyether).
Wesentliche Unterklassifizierung: Ester-TPU (Elastollan C-Serie, Estane) bietet bessere Abriebfestigkeit, Zugfestigkeit und Ölbeständigkeit, aber hydrolysiert in kontinuierlich heißem Wasser; Ether-TPU (Elastollan 1400) ist hydrolysebeständig und niedertemperatur-flexibel, ideal für Außen- und Nassumgebungen. Globale Marken: BASF Elastollan (Weltmarktführer), Covestro Desmopan (ex-Bayer, stark im Medical), Lubrizol Estane (das Original, patentiert 1959), Wanhua Wanthane (China-Marktführer), Huntsman Irogran.
Hauptanwendungen: Sport- und Sicherheitsschuhsohlen (Adidas Boost verwendet revolutionäres expandiertes ETPU), transparente Smartphone-Hüllen (Anti-Yellowing-Typen kritisch), hydraulische und pneumatische Schläuche, abriebfeste Kabelummantelung, steife medizinische Katheter, Automotive-Airbag-Abdeckungen. Verarbeitung: obligatorische Trocknung 80-110°C × 3-6h (das hygroskopischste der TPEs), Masse 180-220°C, Werkzeug 20-40°C. Kosten $5-15/kg. Verarbeiten Sie TPU? Teilen Sie Ihre Erfahrungen in den Kommentaren.
Die in diesen Datentabellen angegebenen Bereiche wurden vom MVPS-Team aus verschiedenen Parameterblättern und der Fachliteratur zusammengestellt und integrieren die unteren und oberen Grenzwerte für jeden Materialtyp.
Diese Informationen müssen bei der Entwicklung von Spritzgießprozessen sorgfältig geprüft werden. Die endgültigen Bereiche und Verarbeitungstoleranzen liegen in der Verantwortung des zuständigen Ingenieurs.
Diese Bereiche werden nicht zur Festlegung spezifischer Prozesstoleranzen empfohlen. MVPS empfiehlt stets, das Datenblatt des Herstellers anzufordern und zu konsultieren.
Allgemeine Eigenschaften
| Chemische Struktur | Amorph |
| Spezifisches Gewicht (Dichte) | 0,95:1 |
| L/D-Verhältnis | 18 – 24 |
| Verdichtungsverhältnis | 2,5 – 3,5 |
| Tonnage-Faktor | 3,86 – 5,41kN/cm² |
| Temperaturleitfähigkeit | 0,2105mm²/s |
| Max. Scherrate | 20.0001/s |
| Schwindung | 0,1 – 1,2% |
| Mahlgut | ⚠ Vorsicht |
| Wärmeformbeständigkeit (HDT) @ 1,82 MPa | 77°C |
| Glasübergang (Tg) @ 10°C/min | -46°C |
| Vicat-Erweichung @ 50N | 88°C |
Trocknung
| Trocknungstemperatur | 71 – 96°C |
| Trocknungszeit | 2 – 4h |
| Empfohlene Restfeuchte | 0,05% |
| Empfohlener Trocknertyp | Trockenmittel |
| Taupunkt | -40°C |
Temperaturen
| Massetemperatur (Melt) | 216 – 229°C |
| Düse | 179 – 218°C |
| Vorne | 179 – 218°C |
| Mitte | 171 – 213°C |
| Hinten | 166 – 204°C |
| Entformung | 43 – 57°C |
| Werkzeug (Kühlung) | 27 – 46°C |
| Einzugszone | 35 – 79°C |
Verarbeitung
| Staudruck | 3,4 – 6,9bar |
| Schneckendrehzahl | 40 – 75RPM |
| Einspritzgeschwindigkeit | Niedrig |
| Zylinderauslastung | 40 – 75% |
| Einspritzdruck | 200 – 600Pbar |
| Nachdruck | 50 – 480Pbar |
| Restmassepolster | 5,1 – 12,7mm |
Werkzeug
| Angusskanal-Durchmesser | 4,06 – 7,11mm |
| Anschnitt-Durchmesser | 1,02 – 1,52mm |
| Anschnittfläche | 0,81 – 1,82mm² |
| Wandstärke | 0,51 – 4,57mm |
Entlüftung
| Tiefe (Vent Depth) | 0,0203 – 0,0305mm |
| Steg (Vent Land) | 0,508 – 1,02mm |
| Breite (Vent / Clearance) | 3,05 – 10,2mm |
| Entlastung (Relief Channel) | 0,127 – 0,254mm |
Häufig gestellte Fragen
**TPU** (Thermoplastisches Polyurethan) ist ein **Blockcopolymer** mit zwei alternierenden Komponenten:
- **Hartes Segment** (~10-30% nach Gewicht): gebildet durch Reaktion von **Diisocyanat** (MDI, TDI oder HDI) mit einem **Kettenverlängerer** (typischerweise 1,4-Butandiol). Harte Segmente aggregieren und bilden "kristalline Domänen", die als physikalische Vernetzungen wirken —liefern Steifigkeit, Temperatur, Festigkeit.
- **Weiches Segment** (~70-90% nach Gewicht): gebildet durch ein **Polyol** —kann Polyester (Polyesterpolyol) oder Polyether (Polyetherpolyol) sein. Das Polyol liefert Elastizität, Flex-Ermüdung, Energierückgabe.
Im Gegensatz zu duroplastischem PU (Schäume, Memory-Schaum) hat TPU **keine permanenten chemischen Vernetzungen** —physikalische Domänen "brechen" beim Erhitzen, was thermoplastische Verarbeitung ermöglicht.
Die Wahl des **Polyols** bestimmt den Charakter des TPU:
- **Ester-TPU (Polyester-basiert)**: bessere **Zugfestigkeit**, **Abriebfestigkeit**, **Öl-/Kraftstoffbeständigkeit**, höhere Temperatur. **Kritische Einschränkung**: **Hydrolyse in kontinuierlich heißem Wasser** —Esterbindungen brechen langsam in H₂O >60°C, versagen innerhalb Jahren des Einsatzes. Anwendungen: Sicherheitssohlen, Hydraulikschläuche, industrielle Kabelummantelung.
- **Ether-TPU (Polyether-basiert)**: **ausgezeichnete Hydrolysebeständigkeit** (Jahre in heißem Wasser ohne Degradation), **bessere Niedertemperatur-Flexibilität** (-40°C+), **mikrobielle Beständigkeit** (kein Pilzwachstum in Feuchtigkeit). Einschränkung: geringere Abriebfestigkeit. Anwendungen: medizinische Katheter, Outdoor-Ausrüstung, Bildschirmschutzfolien, Smartphone-Hüllen.
**Regel 2026**: outdoor/nass/medical → **Ether**. Industrie/Öl/Abrieb → **Ester**.
Fünf Hersteller dominieren ~85% des globalen Marktes:
- **BASF Elastollan** (Deutschland) — **Weltmarktführer**. C-Serie (Ester), 500/600 (Premium-Ester), 1100/1200 (Ether), 1400-Serie (High-Performance-Ether, 2024 eingeführt).
- **Covestro Desmopan** (Deutschland, ex-Bayer Material Science) — stark in **Medical und Automotive**. Desmopan Rx Medical Grade.
- **Lubrizol Estane** (USA) — **das Original-TPU**, patentiert 1959 von BF Goodrich. Marktführer bei US-Medical- und Industrie-Typen.
- **Wanhua Wanthane** (China) — **Asien-Volumenmarktführer**, skaliert schnell bei Commodity-Typen.
- **Huntsman Irogran**, **Avient Versollan**, **Merquinsa Pearlthane** — sekundäre Akteure.
**Trocknung ist kritisch** (TPU ist das hygroskopischste der TPEs):
- **Shore A 60-85** (weich): 80-90°C × 6 Stunden.
- **Shore A 85+** und **Shore D**: 100-110°C × 3-5 Stunden.
- Endfeuchte <0,05%. Taupunkt <-30°C im Trockenlufttrockner.
**Masse**: 180-220°C (je nach Shore — weich 180-200°C, steif 200-220°C).
**Werkzeug**: 20-40°C (kalt wie andere TPEs).
**Verweilzeit**: <8 min. TPU degradiert schnell, wenn es im Zylinder bleibt —am Schichtende mit PE/PP spülen.
**Einspritzgeschwindigkeit**: mittel. Übermäßige Scherung erzeugt verbranntes Material.
**Adidas Boost** (2013 in Zusammenarbeit mit BASF eingeführt) verwendet **ETPU** (expandiertes TPU) anstelle traditioneller EVA-Schäume. Unterschiede:
- **>90% Energierückgabe** (vs 60-65% EVA) aufgrund **einzeln expandierter TPU-Mikrosphären** —jeder "Boost" ist eine TPU-Kugel, geblasen mit überkritischem CO₂, im Werkzeug-Thermofixierungsprozess mit Nachbarn fusioniert.
- **Thermische Stabilität**: ETPU komprimiert sich nicht mit Wärme (vs EVA, das in heißen Klimazonen Reaktion verliert).
- **Unendliche Flex-Ermüdung**: der Schuh behält Reaktion für 500-1000 km Laufen.
Anwendungen: **Adidas Ultraboost, Yeezy Boost 350/700**, Solar Boost, Pulseboost. **Nike** antwortete mit ZoomX (expandiertes PEBA —siehe [TPA](/de/desktop/datos-de-resina/tpa)). Der **Premium-Laufschuhmarkt 2026** teilt sich zwischen diesen beiden Lagern.
Fünf kombinierte Gründe:
- **(1) Optische Transparenz** (spezifische Typen): um Logo und Design des Telefons zu zeigen.
- **(2) Stoßabsorption** Shore A 80-90: schützt vor Stürzen ohne viel Volumen hinzuzufügen.
- **(3) Soft-Touch-Griff**, der nicht rutscht.
- **(4) Beständigkeit gegen Schweiß, Öl, Alkohol** (Hände, Handdesinfektionsmittel).
- **(5) Spezifische Anti-Yellowing-Typen** (Wanhua Wanthane CA, BASF Elastollan SP) mit UV-Stabilisatoren, damit die Hülle nicht in 6 Monaten gelb wird.
**Premium-Marken**: Spigen, OtterBox, UAG, Mous verwenden TPU (oft mit PC auf der Rückseite und TPU an den Kanten für Stoßabsorption kombiniert).
**Einschränkung**: TPU **vergilbt schließlich immer** —Anti-Yellow-Typen verlängern die Nutzungsdauer auf 1-2 Jahre, aber kein TPU ist auf unbestimmte Zeit zu 100% farbstabil.
- **TPU gewinnt bei**: **Abriebfestigkeit**, **Zugfestigkeit**, **Kosten** (~30-50% von LSR), **Verarbeitung in konventioneller thermoplastischer Maschine** (kein dediziertes Equipment), **überlegene Transparenz**, **breiterer Shore-Bereich** (A60-D80).
- **LSR gewinnt bei**: **Temperatur** (Dauergebrauch 200°C+ vs TPU 90-110°C), **implantierbare Biokompatibilität**, **Niedertemperatur** (-50°C ohne zu verhärten), **sehr niedriges Compression Set**, **unendliche UV-stabile Transparenz**.
**Regel 2026**: für **Consumer-Overmolding, Smartphone-Hüllen, Schuhwerk, Kabel** → **TPU**. Für **implantierbares Medical, Hochtemperaturteile, Mikrofluidik** → **LSR**.
**Variiert je nach Shore und Formulierung**:
- **Weiches TPU Shore A 70-85**: 1,0-2,0% (höher, mehr Elastomer).
- **Mittleres TPU Shore A 85-95**: 0,7-1,3%.
- **Steifes TPU Shore D 50-75**: 0,5-1,0%.
Die Anisotropie ist mäßig (0,1-0,3% Unterschied MD vs TD). TPU ist teilkristallin mit niedriger Kristallinität (~10-20%), sodass die Schwindung vorhersehbar ist, aber die **Post-Mold-Maßhaltigkeit** stark von der Kühlung abhängt —empfohlen **Annealing 1-2h bei 80°C** für Teile mit strengen Toleranzen (Luer-Verbinder, medizinische Steckverbinder, Smartphone-Hüllen mit Click-Fit).
**Biokompatibles Ether-TPU** ist Standard in:
- **Steifen Katheterschäften**: wo Pebax zu weich ist, bietet steifes TPU (Shore D 55-75) mehr Schubkraft. Estane 5800-Serie, Desmopan Rx.
- **Drainage-, Gastrostomie-, Foley-Sonden**: weiches TPU Shore A 70-90, passt sich anatomisch an, ohne zu verhärten.
- **Krankenhausarmbänder** (Estane, Wanthane CL): Patientenidentifikation.
- **Wundverbände und atmungsaktive Folien** (TPU-Folien mit selektiver Wasserdampfdurchlässigkeit).
- **Non-DEHP IV-Schläuche**: Ersatz für DEHP-FPVC in europäischer MDR.
- **Herzunterstützungsgeräte**: spezielle blutkontaktbiokompatible TPUs (Carbothane, Pellethane —Lubrizol).
Konformität: USP Class VI, ISO 10993, EtO- und Gamma-sterilisierbar. **Nicht dampfautoklavierbar bei 134°C** (TPU verliert Eigenschaften) —Pebax oder PEEK bevorzugen, wenn wiederholter Autoklav erforderlich.
**Unzureichende Trocknung** —TPU ist das hygroskopischste der TPE-Familie und Polyether-basiertes absorbiert **0,5-1%** Feuchtigkeit in Umgebungsluft in 24h. Bei Verarbeitung mit Feuchtigkeit >0,05% sind **Defekte garantiert**:
- **Blasen und Silberstreifen** in gespritzten Teilen.
- **Hydrolyse** des weichen Segments während der Verarbeitung → Molekulargewichtsabfall → spröde Teile Monate später.
- **Splay Marks** an der Oberfläche.
**Lösung**: obligatorische Trocknung 80-110°C × 3-6h (je nach Shore), Trockenlufttrockner mit Taupunkt <-30°C, **Säcke nicht länger als 1h vor dem Laden öffnen**, tropische Klimazonen erfordern In-Line-Trocknung oder Trockenmittelbeutel.
Zweites Problem: **Schneckenmismatch** —weiches TPU (Shore A <85) erfordert **Niedrigkompressions-Schnecke (1,5-2,0 Verhältnis)** und langsame Schneckendrehzahl, um Scherverbrennung zu vermeiden. Generische PE-Schnecke mit Kompression 3,0+ degradiert weiches TPU schnell.