Thermoplastische elastomeren (TPE): wat is het? 

Omdat TPE-materialen in verschillende soorten verkrijgbaar zijn, is het essentieel om er een te kiezen die het beste bij uw toepassing past. Daarom onderzoekt dit artikel de beschikbare TPE-materialen en hoe deze te kiezen.

Wat is TPE?

TPE's (Thermoplastisch Elastomeer) zijn rubberachtige materialen; ze zijn zacht, flexibel en gemakkelijk te verwerken. Bovendien zijn TPE's vanwege hun moleculaire structuur zeer elastisch.

Thermoplastische rubbers hebben verschillende voordelen, waaronder hun vermogen om terug te keren naar hun oorspronkelijke vorm na compressie of uitrekking. Daarom zijn ze duurzamer en hebben ze een beter fysiek bereik dan andere materialen.

Hoe worden TPE's gemaakt?

De productiemethode voor TPE's bestaat uit het mechanisch of chemisch mengen van een stijf polymeer met een flexibel elastomeer. In de context van mechanische methoden worden TPE's gemaakt met behulp van high-shear compounding-machines die voortdurend het elastomeer en het stijve polymeer met elkaar vermengen.

De grondstoffen in het mechanische proces moeten qua viscositeit overeenkomen met de procesomstandigheden. Daarom is het altijd het beste om de parameters van de materialen in overweging te nemen voordat u gaat blenden.

Chemisch gezien worden TPE's gemaakt door dynamische vulkanisatie. Voor meer details kunt u het artikel "Wat is vulkanisatie en gevulkaniseerd rubber?” Dynamisch gevulkaniseerde TPE's hebben twee elastomeerfasen: discontinu en verknoopt. De twee fasen zijn omdat de zachte elastomeerfase van de grondstoffen gedeeltelijk wordt gevulkaniseerd bij hoge temperaturen en afschuifsnelheden.

De temperatuur moet boven het smeltpunt van de thermoplast liggen om het te activeren en te voltooien vulkanisatie proces. Daarom, voor optimale resultaten, factoren waarmee u rekening moet houden voordat dynamische vulkanisatie plaatsvindt, zijn onder meer materiaalcompatibiliteit, mate van uitharding en deeltjesgrootte.

Waar worden TPE's gebruikt?

TPE's worden gebruikt in toepassingen die flexibele materialen vereisen. Het materiaal is kosteneffectief en veilig, biedt kwaliteit en lage toxiciteit. Bovendien zijn TPE's veelzijdig en gemakkelijk te verwerken. Hierdoor is het materiaal geschikt voor meerdere toepassingen.

Over het algemeen produceren TPE's afdichtingsmiddelen en coatings, elektronica en sportartikelen. Ze zijn ook nuttig in de medische industrie vanwege hun veiligheid en lage toxiciteitsniveaus.

Soorten TPE's

Er zijn verschillende soorten TPE's en ze variëren in structuur en bestanddelen. Veelvoorkomende soorten TPE's zijn onder meer;

• Styreen TPE's
• Olefinische TPE's
• Urethaan TPE's
• Polyester TPE's
• Polyamide TPE's
• Vulcaniseer TPE's
• Zacht PVC

Thermoplastische styreen elastomeren (SBC / TPS / TPE-S)

Styreen blokcopolymeren (SBC's) zijn de meest gebruikte TPE-materialen. De veelzijdigheid van styreenblokcopolymeren is te danken aan hun unieke meerfasenstructuur. Deze structuur bestaat uit eindblokken van zachte grondstof en middenblokken van hard styreen.

Blokcopolymerisatie resulteert in SBC-vormen. De materiaaleigenschappen van SBC omvatten hoge slijtvastheid, treksterkte en elasticiteit. Bovendien functioneren thermoplastische styreenelastomeren over een breed temperatuurbereik, waarbij ze schokken in verschillende mate absorberen.

Sommige toepassingen die SBC's gebruiken, zijn onder meer de vervaardiging van harsen, additieven en vulstoffen.

Olefinisch thermoplastisch elastomeer (TPE-O/TPO)

Thermoplastische polyolefinen (TPO's) zijn TPE-verbindingen die worden gevormd door onverknoopt mengen EPDM-rubber en polyolefinen. De eigenschappen van TPO omvatten een hoge chemische weerstand en sterkte en lage dichtheden.

Daarnaast zijn thermoplastische polyolefinen geschikt voor toepassingen die een hoge slijtvastheid en een hoge kunststofduurzaamheid vereisen.

Urethaan thermoplastische elastomeren (TPU / TPE-U)

De polyadditiereactie van polyisocyanaten en diolen of polyolen wordt gevormd thermoplastisch polyurethaan (TPU). De urethaangroep is een karakteristiek kenmerk van TPU's, waardoor het materiaal over een breed bereik verschillende eigenschappen krijgt.

TPU's hebben verschillende concentraties van de verknopingsgraad, het isocyanaat en de OH-component. Daarom zijn ze geschikt voor gebruik als elastomere legeringen en rubbervervangers.

Thermoplastisch polyurethaan heeft materiaaleigenschappen, waaronder een goede zuurstof- en ozonbestendigheid, uitstekende slijtvastheid en thermische eigenschappen. Het materiaal is ook rekbaar en heeft een hoge treksterkte.

Polyester thermoplastische elastomeren (TPE-E/TPC)

Thermoplastische polyesters (TPC's) zijn polymeren met een lineaire blokstructuur. Ze hebben echter zowel een kristallijn als een amorf segment. Hierdoor zijn TPC’s elastisch en gemakkelijk te verwerken.

Bovendien maakt het kristallijne deel van een thermoplastische copolyester het materiaal bestand tegen temperaturen over een breed bereik. Het materiaal heeft ook eigenschappen zoals een goede veroudering en chemische resistentie.

Bovendien hebben TPC's uitstekende elektrische eigenschappen, waardoor ze geschikt zijn voor het vervaardigen van kabels en slangen in de auto-industrie.

Thermoplastische Polyamide Elastomeren (COPA / TPA / TPE-A)

Polyamide blokcopolymeren (TPA's) zijn elastische materialen gemaakt van copolymeren, waaronder polyether-amide, polyester-amide of polyether-ester-amiden. De fysische eigenschappen van TPA zijn afhankelijk van het aantal, de lengte en het type van de copolymeerblokken.

In het algemeen zijn thermoplastische polyamiden zijn ideaal voor toepassingen die hoge temperaturen vereisen en olie weerstand. Dit type TPE is ook flexibel bij lage temperaturen. Andere fysische eigenschappen van TPA zijn de uitstekende chemische en weersbestendigheid en slijtvastheid en slagvastheid.

Gevulkaniseerde thermoplastische elastomeren (TPV /TPE-V/EA)

Thermoplastische vulkanisaten (TPV's) worden gemaakt via het dynamische vulkanisatieproces. Dit TPE-materiaal is een mix van polypropyleenverbindingen en EPDM-rubber. TPV's hebben rubberachtige eigenschappen en zijn kosteneffectief.

Bovendien hebben TPV's uitstekende thermische eigenschappen. Daarom worden ze gebruikt in toepassingen met hoge temperaturen. Ze hebben ook goede olie- en chemicaliënbestendige eigenschappen.

Soft-PVC thermoplastische elastomeren (TPVC)

Polyvinylchloride (PVC) is een veelgebruikt polymeer bij de productie van plastic. De ketenpolymerisatie van vinylchloride produceert PVC, dat amorf, bros en complex is. Het toevoegen van weekmakers verhoogt echter de verwerkingsmogelijkheden van PVC, waardoor het geschikt is voor meerdere toepassingen.

PVC is verkrijgbaar in twee categorieën: zacht en hard. Hoewel weekmakers de flexibiliteit van PVC vergroten, hebben ze hun nadelen. Zo zijn producten gemaakt van flexibel PVC minder duurzaam en beperkt recycleerbaar. Bovendien zijn weekmakers gevaarlijk voor de gezondheid en kunnen ze uitlogen in voedsel en het milieu.

De voordelen van TPE's

Lager energieverbruik: TPE's hebben korte vormcycli en worden snel verwerkt. Zo verbruiken ze minder energie.

Lage kosten: TPE's hebben lagere volume- en kwaliteitscontrolekosten. De lage dichtheid van het materiaal in vergelijking met conventionele rubbermaterialen resulteert in lage volumekosten. Bovendien resulteren de consistentie en reproduceerbaarheid van TPE-harsen in lagere kwaliteitscontrolekosten.

Minimale samenstelling: TPE's hebben weinig tot geen samenstelling. De meeste van deze materialen zijn meestal klaar voor fabricage vanwege hun volledige formulering.

Kosten afgewerkte onderdelen: TPE's hebben korte fabricagetijden en vormcycli. Daarom hebben ze enkele seconden nodig om te verwerken, wat resulteert in lagere kosten voor afgewerkte onderdelen.

Hardheidsbereik: TPE's hebben een breed hardheidsbereik. Ze hebben de hardheidsbereiken Shore A, Shore C en Shore D.

permeabiliteit: TPE's hebben een lage permeabiliteit en bezitten goede kleureigenschappen

Resistance: thermoplastisch rubber is bestand tegen hitte en olie binnen bepaalde temperaturen.

toepassingen: TPE's worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen. Ze zijn nuttig in verschillende industrieën, waaronder de medische sector en de auto-industrie.

Elektrische isolatie: TPE's hebben uitstekende eigenschappen, waardoor ze bruikbaar zijn in elektronische toepassingen.

Toepassingen van TPE's

Vanwege hun veelzijdigheid zijn TPE's nuttig in verschillende industrieën, waaronder;

• MEDISCHE

Door zijn biocompatibiliteit is TPE geschikt voor gebruik in de medische industrie. Het materiaal is vrij van weekmakers en latexproteïne. Bovendien zijn TPE's hygiënisch, veilig en recyclebaar met minimaal afval.

Daarom worden ze voor verschillende toepassingen gebruikt, waaronder medische slangen, maskers en spuitpakkingen. TPE's produceren ook orthopedische gels, katheterzakken en medische slangen.

• Automotive

TPE's worden gebruikt in de automobielsector vanwege hun hoge temperatuur-, weers- en slijtvastheid. Daarnaast worden TPE's gebruikt in verschillende automobieltoepassingen. Het materiaal produceert stootrubbers, schokabsorberende afdichtingen en trillingsdempers.

• Elektronica

Thermoplastische elastomeren hebben elektrische eigenschappen en functioneren correct bij wisselende temperaturen. Bovendien verhogen TPE's de levensduur en kwaliteit van elektronische producten vanwege hun vlamvertragende eigenschappen en weerstand tegen micro-organismen.

Over het algemeen worden TPE's gebruikt bij de productie van zelfrijdende auto's, nieuwe communicatietechnologieën en optische vezels.

Bovendien worden TPE's vanwege hun uitstekende huidcompatibiliteit en zacht aanvoelend gevoel gebruikt om persoonlijke elektronica te vervaardigen, waaronder polsbandjes voor sensoren en smartwatches.

• Consumentengoederen

TPE's worden gebruikt bij de productie van verschillende consumptiegoederen omdat het materiaal veilig is voor gebruik met de huid en in voedsel. Consumptiegoederen gebruiken over het algemeen thermoplastisch rubber, waaronder speelgoed, luiers, schoenzolen, sportartikelen en zacht aanvoelende componenten in producten voor persoonlijke verzorging.

• Bouw

TPE's zijn flexibel, duurzaam en recyclebaar. De bouwsector gebruikt TPE's als additieven in wegasfalt. Ze worden ook gebruikt om afdichtmiddelen, coatings en kleefstoffen te vervaardigen.

Eigenschappen van TPE's

TPE's hebben verschillende eigenschappen, waardoor ze bruikbaar zijn in verschillende toepassingen. Omdat er verschillende TPE's zijn, moet u rekening houden met deze essentiële kenmerken voordat u een geschikte TPE kiest voor uw toepassing. De eigenschappen omvatten:

Hardheid

De shore-waarde meet de hardheid van een thermoplastisch elastomeer. Hardheid is een essentieel criterium bij het kiezen van een TPE. De kust durometer, het instrument voor het meten van hardheid, meet de diepte van de depressie die een bepaalde kracht in het materiaal veroorzaakt.

Thermoplastische elastomeren hebben een breed scala aan hardheden, waaronder de Shore A, Shore C- en Shore D-schalen.

Temperatuursbestendigheid

De meeste TPE-materialen hebben thermische eigenschappen die ze geschikt maken voor toepassingen met hoge temperaturen. Ze moeten echter voor elke toepassing een andere temperatuurbestendigheid hebben. Factoren die de temperatuurbestendigheid van een TPE-materiaal beïnvloeden, zijn onder meer de vorm van het materiaal, het type spanning en de duur van blootstelling aan hitte.

Over het algemeen zijn TPE's bestand tegen hoge en lage temperaturen. Het materiaal heeft een temperatuurbereik tussen -30 graden en 150 graden C.

Trek eigenschappen

Treksterkte bij breuk en trekmodulus zijn standaard trekeigenschappen die de sterkte van een TPE testen.

Trek bij breuk meet de breeksterkte van een TPE. Deze treksterkte meet de druk die een thermoplastisch elastomeer kan weerstaan ​​wanneer het wordt uitgerekt voordat het het breekpunt bereikt. Het is belangrijk op te merken dat een hoge treksterkte bij breuk betekent dat de TPE niet gemakkelijk breekt wanneer eraan wordt getrokken in vergelijking met TPE met lagere waarden.

Trekmodulus is de relatie tussen spanning en rek op een vast lichaam wanneer het een permanente vervorming ondergaat op een lineaire elastische manier. Over het algemeen zijn TPE's bestand tegen scheuren.

Compressieset

De compressieset meet het gedrag van een TPE-materiaal tot constante contractie en onmiddellijke loslating gedurende een langere periode.

TPE's met lage compressiesets keren bijna terug naar hun oorspronkelijke dikte na samentrekking en loslaten. Gewoonlijk zijn TPE-materialen met zachte compressiesets ideaal voor afdichtingstoepassingen.

inkrimping

Onderdelen van gegoten TPE-materiaal krimpen als ze afkoelen. Gewoonlijk is de krimp erg micro. Het heeft echter invloed op het uiterlijk en de exacte pasvorm van het product. Houd daarom rekening met de krimp voordat u een TPE-materiaal voor uw toepassing kiest. Informatie over krimp kunt u opvragen bij de TPE-fabrikanten.

UV-stabiliteit

UV-stabiliteit is vooral van cruciaal belang voor het gebruik van uw product in buitentoepassingen. TPE's met een hoge UV-stabiliteit zijn geschikt voor gebruik buitenshuis. Over het algemeen zijn thermoplastische elastomeren zeer goed bestand tegen weersinvloeden, blootstelling aan ozon en UV-straling.

elektrische eigenschappen

TPE-materialen zijn goede isolatoren, afhankelijk van het polariteitsniveau van het materiaal. Hoewel de meeste thermoplastische elastomeren elektrische eigenschappen hebben, zijn niet-polaire TPE-materialen betere elektrische isolatoren.

Chemische weerstand

De polariteit van een TPE-materiaal bepaalt ook de chemische weerstand. Niet-polaire amorfe TPE's hebben bijvoorbeeld een beperkte chemische weerstand tegen veel oplosmiddelen.

Hoe worden TPE-materialen verwerkt?

Thermoplastische elastomeren zijn eenvoudig te verwerken en hebben een korte recycletijd. Bijgevolg helpt TPE-verwerking om verschillende producten overal om ons heen te creëren. Standaard TPE-verwerkingsmethoden omvatten;

Injection Molding

De spuitgietproces is de meest essentiële verwerkingstechniek voor thermoplastisch elastomeermateriaal. Deze methode heeft een hoge productiviteit en is residuvrij.

Bij het spuitgieten wordt gebruik gemaakt van een matrijs. Tijdens de productie wordt gesmolten plastic in een mal geïnjecteerd om thermoplastische elastomeerproducten te maken die de vorm van de mal aannemen. TPE's gedragen zich in dit proces als thermoplasten. Bovendien heeft dit proces een grote precisie en kan het grote volumes produceren.

Bijgevolg creëert het solide onderdelen, inclusief gereedschappen en componenten.

Extrusie

Het extrusieproces is continu. De stansen proces omvat het forceren van TPE-materiaal door een matrijs om het te vormen. De matrijs heeft een dwarsdoorsnedeprofiel en het materiaal krijgt uiteindelijk vorm. Een extrusiemachine heeft een trechter, spiraalschroef en vat.

Tijdens het extrusieproces moet u TPE-pellets in de trechter voeren. De spiraalschroef draait, verwarmt en smelt de pellets in het verwarmde vat.

Daarna perst de schroef het gesmolten plastic door een matrijs. Dit resulteert in continue stukken mal die vervolgens worden gekoeld. Het extrusieproces verschilt van spuitgieten omdat door extrusie gedeeltelijk afgewerkte producten ontstaan ​​die verdere verwerking vereisen.

Daarom is het extrusieproces ideaal voor complexe dwarsdoorsnedeproducties met een goede oppervlakteafwerking en een hoge mate van ontwerpvrijheid.

Extrusie Blow Molding

Extrusieblaasvormen is ideaal voor het vormgeven van TPE-profielen. Bij dit proces wordt gesmolten plastic uitgeworpen in een matrijs of mal. Door lucht in de mal te blazen, ontstaan ​​TPE-producten in de gewenste vorm.

De veelgebruikte typen extruders omvatten extruders met enkele schroef en drievoudige schroef. Het extrusieproces is geschikt voor het maken van producten met complexe holle profielen zoals flessen. Ze worden ook gebruikt om platen en buizen te produceren.

Zijn TPE's milieuvriendelijk?

Ja. TPE's zijn milieuvriendelijk. Dit materiaal is lichtgewicht en recyclebaar. Bovendien heeft het productieproces een laag energieverbruik. Het is echter essentieel op te merken dat het materiaal niet biologisch afbreekbaar is.

Wat zijn TPE's van medische kwaliteit?

TPE's van medische kwaliteit zijn veilige en milieuvriendelijke materialen die worden gebruikt om medische hulpmiddelen te vervaardigen. Daarnaast, thermoplastische elastomeren van medische kwaliteit bevatten geen ftalaatweekmakers, waardoor ze alternatieven zijn voor PVC en siliconen.

Voorts TPE's van medische kwaliteit geven tijdens gebruik geen dioxines of chloor af. Daarom zijn ze niet-carcinogeen en veilig voor de menselijke gezondheid. TPE's van medische kwaliteit vervaardigen infuuszakken, slangen en spuitstoppers. Ze worden ook gebruikt in zelfsluitende toepassingen voor medicijnflesjes en vaccincontainers.

Wat is het verschil tussen siliconen en TPE-rubber? 

Zowel TPE's als siliconen hebben elastomere eigenschappen en zijn geschikt voor verschillende toepassingen. Toch hebben deze materialen een aantal verschillen. Onderstaande tabel geeft een overzicht van de verschillen tussen siliconen en TPE-rubber.

	Thermoplastische elastomeren (TPE's)	Silicone
Materiaal	TPE's zijn een copolymeer van rubber en kunststof. Daarom bezitten ze elastomere en thermoplastische eigenschappen.	Siliconen is een elastomeer met kunststof- en rubbereigenschappen. Siliconen wordt ook wel rubber genoemd.
Productprestaties	Producten gemaakt van TPE's zijn ongelooflijk veelzijdig. Ze hebben uitstekende thermische eigenschappen en materiaalstabiliteit	Hoogwaardige producten hebben brandwerendheid, vlamvertraging, thermische geleidbaarheid en extreme temperatuurbestendigheid
Smeltpunt	260 – 320 graden	Geen smeltpunt. Siliconen blijven vast totdat er verbranding optreedt.
Hoge temperatuur weerstand	130 – 150 graden. Het materiaal veroudert en barst buiten het temperatuurbereik.	200 – 300 graden. Het materiaal verliest bij hogere temperaturen zijn mechanische eigenschappen en wordt bros
Reactie op hitte	TPE's kunnen opnieuw worden verwerkt na blootstelling aan hitte	Siliconen kunnen niet worden gewijzigd of herverwerkt na blootstelling aan hitte
Chemische bestendigheid	Natuurlijke chemische weerstand	Goede chemische bestendigheid
Veiligheid	TPE's zijn flexibel omdat ze ftalaten bevatten. Ftalaten kunnen schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. Desalniettemin vormen de lage niveaus in TPE's geen risico.	Siliconen zijn veilig. Food-grade siliconen reageren niet met voedsel en verontreinigen het niet.
Gebruik	TPE's worden veel toegepast in de automobiel-, medische en bouwsector.	Siliconen zijn nuttig in HVAC-, medische, ruimtevaart- en elektrische toepassingen.

Conclusie

Thermoplastische elastomeren zijn elastisch en gemakkelijk te verwerken door de combinatie van thermoplast en elastomeer. Daarom bieden ze het beste van twee werelden. Ze zijn toch gemakkelijk te verwerken, flexibel en zacht.

Vanwege hun eigenschappen zijn TPE's toepasbaar in verschillende industrieën. Voordat u echter TPE's voor uw toepassing kiest, moet u ervoor zorgen dat de eigenschappen bestand zijn tegen de parameters van een dergelijke toepassing.

Koop producten van thermoplastisch elastomeer (TPE) van Hongju!

Hongju-siliconen produceert rubberproducten, waaronder pakkingen, afdichtingen en O-ringen. Omdat klanttevredenheid ons doel is, werken wij samen met u aan het perfecte product op basis van uw specificaties.

Daarnaast bieden we verschillende diensten, waaronder spuitgieten, om producten te creëren in eenvoudige en complexe ontwerpen.