TPR TPU

TPR lub guma termoplastyczna jest zazwyczaj kopolimerem, który łączy właściwości gumy polistyrenu (PS) i butadien (syntetyczne). Materiał ten został opracowany w celu zapewnienia znacznej części nieruchomości z gumy syntetycznej, jednocześnie umożliwiając przetwarzanie (i przetwarzanie) w bardziej precyzyjnym i kontrolowanym procesie formowania wtrysku. TPR zapewnia wyjątkową odporność zmęczeniową, stabilność chemiczną, siłę uderzenia i umiarkowaną recykling, przy odpowiednim przetwarzaniu.

TPU lub termoplastyczna poliuretan jest szeroką klasyfikacją polimerów poliuretanowych, które mają właściwości, takie jak: elastyczność, przezroczystość, odporność na zużycie i bardzo wysoka odporność na oleje. Materiały są termoplastyczne, o szeregu zachowań elastomerycznych. Ich wysoka wytrzymałość i odporność pochodzą ze struktury łańcucha polimerowego składającego się z naprzemiennych segmentów twardych i miękkich.

Ten artykuł będzie dalej porównać TPR vs. TPU, ich zastosowania, zastosowania, właściwości fizyczne i materiały alternatywne.

Co to jest TPR?
TPR (gumka termoplastyczna) zazwyczaj składa się z mieszania 23% PS i 77% butadieny. Jest przygotowywany przez polimeryzację emulsji polimerów składowych. Proces tworzy nierozłączny materiał, który zawiera elastomerową, termoutwardzalną fazę oraz rozproszoną, sztywną matrycę materiału termoplastycznego. Wynik wywodzi właściwości z obu komponentów, ale może być przetwarzany z ekstremalną precyzją w urządzeniach do formowania wtrysku. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz nasz przewodnik na temat gumy termoplastycznej.

Typowe gumy są syntetyzowane lub udoskonalane w częściowo polimeryzowanej formie, a następnie stosuje się ciepło w celu zakończenia procesu sieciowania. W przypadku TPR komponent butadiene jest wytwarzany w pełni usieciowany i wytwarzany jako drobny proszek. Składnik PS zastępuje następnie sieciowanie przez wiązanie gumy w silną matrycę polimerową. Elastyczność wynika z elastyczności komponentu butadienowego, w którym wiązanie gumowe wewnątrz cząsteczkowego jest zasadniczo nieelastyczne.

TPR nie odpowiada wydajności wulkanizowanych gumów, więc nie nadaje się do produkcji opon, mając zbyt niski moduł łez. Jednak znacznie lepsze właściwości TPR oporne na ozon, wietrzenie i UV oznaczają, że znajduje szerokie zastosowanie w wielu sektorach produktów.

Co to jest TPU?
Polimery TPU są wykonane ze struktur blokowych o dłuższych, [miękkich ”obszarach niskiej polaryzacji i krótkich, [twardych” sekcjach znacznie wyższej polaryzacji. Kowalencyjne powiązania między dwoma typami segmentów powodują, że dobrze zintegrowane łańcuchy pochodzą z właściwości z obu elementów łańcucha. Zmieniając masy cząsteczkowe i stosunki części składowych, szeroki zakres właściwości można uzyskać w chemicznie (prawie) identycznych materiałach. Temperatury przejściowe szklanych dwóch składników mogą być podobne lub odmienne i można je chemicznie zmienić, aby były wyższe lub niższe. Te problemy z przetwarzaniem pozwalają na produkcję szeregu właściwości termicznych powstałej rodziny materiałowej.

Wyższa polaryzacja twardszych elementów wywołuje silne przyciąganie, co indukuje regiony pseudo-krystaliczne, zlokalizowane w wysoce elastycznej matrycy. Regiony pseudo-krystaliczne zachowują się jako elementy sieciujące, które uwzględniają wysoki moduł sprężystości rodziny, podczas gdy dłuższe, bardziej miękkie łańcuchy moderują ten efekt, umożliwiając wyprodukowanie szeregu twardości/elastyczności.

Ten efekt sieciowania zmniejsza się do zera, gdy temperatura przejścia szkła twardszego komponentu jest przekraczana. Rodzina zachowuje się jako w pełni termoplastyczna grupa materiałów, która może być przetwarzana w zwykłym urządzeniu do formowania wtrysku. TPU można poddać recyklingowi przez topnienie i reformę, chociaż degradacja długości/integralności łańcucha jest znacząca w przypadku rekrutacji.

TPR vs. TPU: Aplikacje i zastosowania
Poniżej wymieniono typowe branże i wspólne aplikacje TPR:

Produkcja automatycznej: uszczelki drzwi i okien, części skrzyni biegów/zawieszenia, wkładki błotnika, wykończenie zewnętrzne i wewnętrzne, panele instrumentów, kanały powietrzne AC i silnika, przelotki, pasy napędowe, rury płynowe, maty podłogowe, O-rings.
Konstrukcja: Uszczelki drzwi i okien, uszczelki hydrauliczne, uszczelki hydrauliczne.
Przemysłowe: amortyzatory wibracji, rury, kolektory, uszczelki, krzewy zawieszenia, amortyzatory, membrany dachowe.
Konsumenci: Uszczelki lodówkowe, Overmolds Handgrip, pokrywy telefonów komórkowych, panele przełączników, amortyzatory wibracji.
Medical: Rurki powietrzne, foki strzykawki, maski oddechowe i sledy, uszczelki, zawory i cewniki.
Elektronika: kapsułkowanie, przewody zasilania, kable wysokiej jakości, ochrona szoku telefonu komórkowego i foki.
Sprzęt obuwia i sportowy: nurkowe płetwy, rurki, maski, uchwyty na narciarskie, komponenty narciarskie i podeszwy obuwnicze.
Poniżej wymieniono typowe branże i wspólne aplikacje TPU:

Automotive: Motoryzacyjne części wewnętrzne (dobre wykończenie powierzchni, trwałość, odporność na zużycie; i niski koszt).
Rolnictwo: identyfikatory dla zwierząt (duża elastyczność, odporność na łzę i pogodę oraz tolerancję na temperaturę. Świetne do kapsułkowania RFID).
Rurociągi i hydrauliczne: profile uszczelniające i o-ramy, rurki, pasy i węże. Specjalistyczne polimery z optymalnymi właściwościami przepływu stopu, wysoką odpornością na hydrolizę dostosowaną do wytłaczania przez hydrauliczne i inne oleje i organiczne, odporność na kompresję w wysokiej temperaturze, wytrzymałość, elastyczność i odporność na łzawienie.
Tekstyle: używane do przenośników pasów, pontonów i sprzętu wojskowego. Szeroki zakres opcji przetwarzania oraz dobre właściwości mechaniczne, chemiczne i termiczne.
Sprzęt sportowy: ekstremalna elastyczność, odporność na wysoki wpływ i temperaturę, przezroczystość i tolerancja środowiska.
Istnieją wspólne sektory rynkowe i pozornie wspólne obszary produktów, które mogą wykorzystywać materiały TPR lub TPU. Ogólnie rzecz biorąc, podobieństwa nie sugerują zamienności, ponieważ każde zastosowanie ma tendencję do wykorzystywania wąskiej właściwości jednego lub drugiego materiału. Na przykład sektor motoryzacyjny ma tendencję do używania TPRS do ekstremalnej elastyczności i właściwości wietrzenia oraz TPU do odporności, odporności na zużycie i zastosowań ergonomicznych

TPR vs. TPU: zdolność do recyklingu i zrównoważony rozwój
Oba materiały pochodzą z źródeł petrochemicznych, a ich zrównoważony rozwój i recykling są dość podobne. TPU jest wysoce nadchodzący do recyklingu; Jego odpady można przetwarzać z powrotem na wysokiej jakości surowce. Chociaż ma tendencję do drugiej klasy z powodu rozkładu termicznego. TPU jest również biodegradowalny i ogólnie rozkłada się w warunkach wysypiskowych/kompostowych w ciągu 3–5 lat. Nie pozostawia toksycznych pozostałości, gdy się rozkłada. TPU również powoli stają się dostępne i mogą być wytwarzane z monomerów bio-soczystych.

TPR jest również wysoce recyklingowa, ale podobnie jak większość polimerów, materiał z recyklingu jest drugiej klasy. Są to stabilne materiały, które bardzo powoli degradują w środowisku naturalnym. Dostępne są również materiały źródłowe monomeru pochodzącego z glonów dla TPRS.

TPR vs. TPU: koszt
TPRS są na ogół bardzo tanimi materiałami w zakresie od 1,60 do 2,00 USD za kg. TPU są nieco droższe, od 2,00 do 4,00 USD za kg.

Alternatywne materiały dla TPR i TPU
Do stosowania formowania wtryskowego dostępnych jest szeroka gama termoplastycznych materiałów elastomerowych, z równie szerokim spektrum właściwości i kosztów. Chociaż nie są one wymienne w całym zakresie, istnieje wiele podobieństw właściwości, które powodują opcje na etapie specyfikacji. Poniżej wymieniono niektóre alternatywne materiały:

Termoplastyczne wulkanizacje (TPE-V lub TPV).
Termoplastyczne poliolefiny (TPE-O lub TPO).
Thermoplastic Copolyester (TPE-E, COPE lub TEEE).
Termoplastyczne amidy blokowe polieter (TPE-A).
Kopolimery blokowe Styrenic (TPE-S).
Guma przetwarzana w stopie (MPR).
Elastomery fluoropolimerowe (FPE).
Gdy opcją jest przejście na polimery termosetowe, istnieje więcej wyborów materiałowych, jak wymieniono poniżej:

Wulkanizowana guma naturalna (NR) (lateks, wulkanizowany w celu utworzenia gumy Buna).
Poliisopren (IR).
Polichloropren (CR).
Guma butadiene (BR).
Gumka nitrylowa (butadiena) (NBR).
Gumki termosetowe wprowadzają nowe właściwości i nowe ograniczenia na listę opcji. Mogą jednak osiągnąć niezwykłe wyniki, ilekroć poszukiwane są określone właściwości, a problemy z przetwarzaniem nie uniemożliwiają użycia.