Elastomeri termoplastici (TPE): che cos'è? 

Poiché i materiali TPE sono disponibili in diversi tipi, è essenziale scegliere quello più adatto alla propria applicazione. Di conseguenza, questo articolo esplora i materiali TPE disponibili e come sceglierli.

Cos'è il TPE?

TPE (Elastomero Termoplastico) sono materiali simili alla gomma; sono morbidi, flessibili e facili da lavorare. Inoltre, a causa della loro struttura molecolare, i TPE sono altamente elastici.

Le gomme termoplastiche hanno diversi vantaggi, inclusa la loro capacità di tornare alla loro forma originale dopo la compressione o lo stiramento. Pertanto, sono più durevoli e hanno una gamma fisica migliore rispetto ad altri materiali.

Come vengono prodotti i TPE?

Il metodo di produzione dei TPE consiste nel mescolare un polimero rigido con un elastomero flessibile, meccanicamente o tramite mezzi chimici. Nel contesto dei metodi meccanici, i TPE vengono creati utilizzando macchinari di compounding ad alto taglio che mescolano costantemente insieme l'elastomero e il polimero rigido.

Le materie prime nel processo meccanico dovrebbero corrispondere alla viscosità delle condizioni di processo. Pertanto, è sempre meglio considerare i parametri dei materiali prima della miscelazione.

Chimicamente, i TPE sono realizzati attraverso la vulcanizzazione dinamica. Per maggiori dettagli, potete consultare l'articolo “Cos'è la vulcanizzazione e la gomma vulcanizzata?” I TPE vulcanizzati dinamicamente hanno due fasi elastomeriche: discontinua e reticolata. Le due fasi sono dovute al fatto che la fase elastomerica morbida delle materie prime è parzialmente vulcanizzata a temperature e velocità di taglio elevate.

La temperatura deve essere superiore al punto di fusione del termoplastico per attivare e completare il processo processo di vulcanizzazione. Pertanto, per ottenere risultati ottimali, i fattori da considerare prima della vulcanizzazione dinamica includono la compatibilità dei materiali, il grado di polimerizzazione e la dimensione delle particelle.

Dove vengono utilizzati i TPE?

I TPE sono utilizzati in applicazioni che richiedono materiali flessibili. Il materiale è economico e sicuro, offrendo qualità e bassa tossicità. Inoltre, i TPE sono versatili e facili da lavorare. Pertanto, il materiale è adatto a diverse applicazioni.

In generale, i TPE producono sigillanti e rivestimenti, elettronica e articoli sportivi. Sono anche utili nell'industria medica grazie alla loro sicurezza e ai bassi livelli di tossicità.

Tipi di TPE

Esistono diversi tipi di TPE e variano per struttura e componenti. I tipi comuni di TPE includono;

• TPE stirenici
• TPE olefinici
• TPE in uretano
• TPE in poliestere
• TPE in poliammide
• Vulcanizzare i TPE
• PVC morbido

Elastomeri Stirenici Termoplastici (SBC / TPS / TPE-S)

Copolimeri a blocchi dello stirene (SBC) sono i materiali TPE più utilizzati. La versatilità dei copolimeri a blocchi dello stirene è dovuta alla loro struttura multifase unica. Questa struttura comprende blocchi terminali di materia prima morbida e blocchi intermedi di stirene duro.

La copolimerizzazione a blocchi dà luogo a forme SBC. Le proprietà del materiale SBC includono elevata resistenza all'abrasione, resistenza alla trazione ed elasticità. Inoltre, gli elastomeri termoplastici stirene funzionano in un ampio intervallo di temperature, assorbendo gli urti a vari livelli.

Alcune applicazioni che utilizzano gli SBC includono la produzione di resine, additivi e riempitivi.

Elastomero termoplastico olefinico (TPE-O/TPO)

Poliolefine termoplastiche (TPO) sono composti TPE formati dalla miscelazione non reticolata Gomma EPDM e poliolefine. Le proprietà del TPO includono elevata resistenza chimica, resistenza e bassa densità.

Inoltre, le poliolefine termoplastiche sono adatte per applicazioni che richiedono un'elevata resistenza all'usura e un'elevata durata della plastica.

Elastomeri termoplastici uretanici (TPU / TPE-U)

Si forma la reazione di poliaddizione di poliisocianati e dioli o polioli poliuretano termoplastico (TPU). Il gruppo uretano è una caratteristica dei TPU, che conferisce al materiale proprietà variabili su un'ampia gamma.

I TPU hanno concentrazioni variabili del grado di reticolazione, dell'isocianato e del componente OH. Pertanto sono adatti per l'uso come leghe elastomeriche e sostituti della gomma.

Il poliuretano termoplastico ha proprietà del materiale, tra cui buona resistenza all'ossigeno e all'ozono, eccellente resistenza all'abrasione e proprietà termiche. Il materiale è anche estensibile e possiede un'elevata resistenza alla trazione.

Elastomeri termoplastici in poliestere (TPE-E/TPC)

Poliesteri termoplastici (TPC) sono polimeri con una struttura a blocchi lineare. Tuttavia, hanno sia un segmento cristallino che amorfo. Di conseguenza, i TPC sono elastici e facili da lavorare.

Inoltre, la parte cristallina di un copoliestere termoplastico rende il materiale resistente alla temperatura in un ampio intervallo. Il materiale ha anche proprietà tra cui un buon invecchiamento e resistenza chimica.

Inoltre, i TPC hanno eccellenti proprietà elettriche, che li rendono adatti alla produzione di cavi e tubi flessibili nell'industria automobilistica.

Elastomeri poliammidici termoplastici (COPA / TPA / TPE-A)

I copolimeri a blocchi di poliammide (TPA) sono materiali elastici realizzati da copolimeri, tra cui polietere-ammide, poliestere-ammide o polietere-estere-ammidi. Le proprietà fisiche del TPA dipendono dal numero, dalla lunghezza e dal tipo dei suoi blocchi di copolimero.

Generalmente, le poliammidi termoplastiche sono ideali per applicazioni che richiedono alte temperature e resistenza all'olio. Questo tipo di TPE è flessibile anche alle basse temperature. Altre proprietà fisiche del TPA includono la sua eccellente resistenza chimica e agli agenti atmosferici, nonché la resistenza all'abrasione e agli urti.

Elastomeri termoplastici vulcanizzati (TPV /TPE-V/ EA)

Vulcanizzati termoplastici (TPV) sono realizzati attraverso il processo di vulcanizzazione dinamica. Questo materiale TPE è un mix di composti di polipropilene e gomma EPDM. I TPV hanno proprietà simili alla gomma e sono convenienti.

Inoltre, i TPV hanno eccellenti proprietà termiche. Pertanto, sono utilizzati in applicazioni ad alto calore. Hanno anche buone proprietà di resistenza agli oli e agli agenti chimici.

Elastomeri termoplastici in PVC morbido (TPVC)

Cloruro di polivinile (PVC) è un polimero comunemente usato nella produzione di plastica. La polimerizzazione a catena del cloruro di vinile produce PVC, che è amorfo, fragile e complesso. Tuttavia, l'aggiunta di plastificanti aumenta le capacità di lavorazione del PVC, rendendolo adatto a diverse applicazioni.

Il PVC è disponibile in due categorie: morbido e rigido. Sebbene i plastificanti aumentino la flessibilità del PVC, hanno i loro lati negativi. Ad esempio, i prodotti realizzati in PVC flessibile sono meno durevoli e hanno una riciclabilità limitata. Inoltre, i plastificanti sono pericolosi per la salute e possono penetrare negli alimenti e nell'ambiente.

I vantaggi dei TPE

Minor consumo di energia: I TPE hanno cicli di stampaggio brevi e vengono lavorati rapidamente. Pertanto, consumano meno energia.

Bassi costi: I TPE hanno costi di controllo della qualità e del volume inferiori. La bassa densità del materiale rispetto ai tradizionali materiali in gomma si traduce in bassi costi di volume. Inoltre, l'uniformità e la riproducibilità delle resine TPE si traducono in minori costi di controllo della qualità.

Composizione minima: I TPE hanno poca o nessuna composizione. La maggior parte di questi materiali è solitamente pronta per la fabbricazione grazie alla loro formulazione completa.

Costi parti finite: I TPE hanno tempi di fabbricazione e cicli di stampaggio brevi. Quindi hanno bisogno di diversi secondi per elaborare, con conseguente riduzione dei costi dei pezzi finiti.

Gamma di durezza: I TPE hanno un'ampia gamma di durezze. Possiedono gamme di durezza Shore A, Shore C e Shore D.

permeabilità: I TPE hanno una bassa permeabilità e possiedono buone proprietà coloranti

Resistenza: la gomma termoplastica è resistente al calore e all'olio entro temperature specifiche.

applicazioni: I TPE sono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni. Sono utili in diversi settori, tra cui quello medico e automobilistico.

Isolamento elettrico: I TPE hanno proprietà eccellenti, che li rendono utili nelle applicazioni elettroniche.

Applicazioni dei TPE

A causa della loro versatilità, i TPE sono utili in diversi settori, tra cui;

• Medicale

Grazie alla sua biocompatibilità, il TPE è adatto all'uso nell'industria medica. Il materiale è privo di plastificanti e proteine ​​del lattice. Inoltre, i TPE sono igienici, sicuri e riciclabili con il minimo spreco.

Pertanto vengono utilizzati per varie applicazioni, inclusi tubi medici, maschere e guarnizioni per siringhe. I TPE producono anche gel ortopedici, sacche per cateteri e tubi medici.

• Automotive

I TPE sono utilizzati nel settore automobilistico per la loro resistenza alle alte temperature, agli agenti atmosferici e all'abrasione. Inoltre, i TPE sono utilizzati in diverse applicazioni automobilistiche. Il materiale produce arresti paraurti, guarnizioni ammortizzanti e smorzatori di vibrazioni.

• Elettronica

Gli elastomeri termoplastici hanno proprietà elettriche e funzionano correttamente a temperature variabili. Inoltre, i TPE aumentano la durata e la qualità dei prodotti elettronici grazie al loro ritardo di fiamma e alla resistenza ai microrganismi.

In generale, i TPE vengono utilizzati nella produzione di auto a guida autonoma, nuove tecnologie di comunicazione e fibre ottiche.

Inoltre, grazie alla loro eccellente compatibilità con la pelle e alla sensazione di morbidezza al tatto, i TPE vengono utilizzati per produrre dispositivi elettronici personali, inclusi braccialetti per sensori e smartwatch.

• Beni di consumo

I TPE sono utilizzati nella produzione di diversi beni di consumo perché il materiale è sicuro per l'uso con la pelle e negli alimenti. I beni di consumo generalmente utilizzano gomma termoplastica, inclusi giocattoli, pannolini, suole di scarpe, attrezzature sportive e componenti soft-touch nei prodotti per la cura personale.

• Edilizia

I TPE sono flessibili, durevoli e riciclabili. L'industria delle costruzioni utilizza i TPE come materiali additivi negli asfalti stradali. Sono anche usati per produrre sigillanti, rivestimenti e adesivi.

Proprietà dei TPE

I TPE possiedono diverse proprietà, che li rendono utili in diverse applicazioni. Poiché esistono diversi TPE, è necessario considerare queste caratteristiche essenziali prima di sceglierne uno adatto alla propria applicazione. Le proprietà includono:

Durezza

Il valore Shore misura la durezza di un elastomero termoplastico. La durezza è un criterio essenziale nella scelta di un TPE. durometro da riva, lo strumento di misura della durezza, misura la profondità della depressione che una determinata forza crea nel materiale.

Gli elastomeri termoplastici hanno una vasta gamma di durezze, compresa la Shore A, Shore C e Shore D.

Resistenza alla temperatura

La maggior parte dei materiali TPE ha proprietà termiche che li rendono adatti per applicazioni ad alto calore. Tuttavia, devono avere resistenze alla temperatura diverse per ogni applicazione. I fattori che influenzano la resistenza alla temperatura di un materiale TPE includono la forma del materiale, il tipo di sollecitazione e la durata dell'esposizione al calore.

In generale, i TPE sono resistenti alle alte e basse temperature. Il materiale ha un intervallo di temperatura compreso tra -30 gradi e 150 gradi C.

Proprietà di trazione

La trazione a rottura e il modulo di trazione sono proprietà di trazione standard che testano la resistenza di un TPE.

La trazione a rottura misura la resistenza alla rottura di un TPE. Questa proprietà di trazione misura la pressione che un elastomero termoplastico può sopportare quando viene allungato prima che raggiunga il punto di rottura. È importante notare che un'elevata resistenza alla rottura significa che il TPE non si rompe facilmente quando viene tirato rispetto a quelli con valori inferiori.

Il modulo di trazione è il rapporto tra sforzo e deformazione su un corpo solido quando subisce una deformazione permanente in modo elastico lineare. In generale, i TPE sono resistenti allo strappo.

Set di compressione

Il set di compressione misura il comportamento di un materiale TPE alla contrazione costante e al rilascio immediato per un periodo prolungato.

I TPE con set di compressione bassi ritornano quasi al loro spessore originale dopo la contrazione e il rilascio. Di solito, i materiali TPE con compression set morbidi sono ideali per le applicazioni di tenuta.

Ritiro

Le parti in materiale TPE modellato si restringono quando si raffreddano. Di solito, il restringimento è molto micro. Tuttavia, influisce sull'aspetto e sull'esatta vestibilità del prodotto. Pertanto, considera il suo restringimento prima di scegliere un materiale TPE per la tua applicazione. È possibile ottenere informazioni sul restringimento dai produttori di TPE.

Stabilità ai raggi UV

La stabilità ai raggi UV è particolarmente importante per l'utilizzo del prodotto in applicazioni all'aperto. I TPE con elevata stabilità ai raggi UV sono adatti per l'uso esterno. In generale, gli elastomeri termoplastici sono altamente resistenti agli agenti atmosferici, all'esposizione all'ozono e ai raggi UV.

Proprietà elettriche

I materiali TPE sono buoni isolanti a seconda del livello di polarità del materiale. Sebbene la maggior parte degli elastomeri termoplastici possieda proprietà elettriche, i materiali TPE non polari sono migliori isolanti elettrici.

Resistenza chimica

La polarità di un materiale TPE determina anche la sua resistenza chimica. Ad esempio, i TPE amorfi non polari hanno una resistenza chimica limitata a molti solventi.

Come vengono lavorati i materiali TPE?

Gli elastomeri termoplastici sono semplici da lavorare e hanno tempi di riciclo brevi. Di conseguenza, la lavorazione del TPE aiuta a creare diversi prodotti intorno a noi. I metodi di lavorazione TPE standard includono;

Stampaggio a iniezione

Migliori processo di stampaggio ad iniezione è la tecnica di lavorazione dei materiali elastomerici termoplastici più essenziale. Questo metodo ha un'elevata produttività ed è privo di residui.

Il processo di stampaggio ad iniezione utilizza uno stampo. Durante la produzione, la plastica fusa viene iniettata in uno stampo per creare prodotti in elastomero termoplastico che prendono la forma dello stampo. I TPE si comportano come termoplastici in questo processo. Inoltre, questo processo ha una grande precisione e può produrre volumi elevati.

Di conseguenza, crea parti solide, inclusi strumenti e componenti.

Estrusione

Il processo di estrusione è continuo. IL fustellatura processo prevede di forzare il materiale TPE attraverso uno stampo per modellarlo. Lo stampo ha un profilo in sezione trasversale e il materiale alla fine prende forma. Una macchina di estrusione ha una tramoggia, una vite a spirale e un cilindro.

Devi alimentare i pellet TPE nella tramoggia durante il processo di estrusione. La vite a spirale ruota, riscalda e fonde i pellet nella canna riscaldata.

Successivamente, la vite spinge la plastica fusa attraverso una matrice. Ciò si traduce in lunghezze continue di stampo che vengono successivamente raffreddate. Il processo di estrusione differisce dallo stampaggio a iniezione perché l'estrusione crea prodotti parzialmente finiti che richiedono ulteriori lavorazioni.

Pertanto, il processo di estrusione è ideale per produzioni di sezioni trasversali complesse con una buona finitura superficiale e un elevato grado di libertà di progettazione.

Estrusione soffiaggio

L'estrusione soffiaggio è ideale per sagomare i profili in TPE. In questo processo, la plastica fusa viene espulsa in uno stampo o stampo. Soffiare aria nello stampo aiuta a creare prodotti TPE nella forma desiderata.

I tipi di estrusori comunemente usati includono estrusori monovite e tripla vite. Il processo di estrusione è adatto alla creazione di prodotti con profili cavi complessi come le bottiglie. Sono anche usati per produrre lastre e tubi.

I TPE sono ecologici?

SÌ. I TPE sono rispettosi dell'ambiente. Questo materiale è leggero e riciclabile. Inoltre, il processo di produzione ha un basso fabbisogno energetico. Tuttavia è fondamentale notare che il materiale non è biodegradabile.

Cosa sono i TPE di grado medico?

I TPE di grado medico sono materiali sicuri ed ecologici utilizzati per la produzione di dispositivi medici. Inoltre, Gli elastomeri termoplastici medicali non contengono plastificanti ftalati, rendendoli alternative al PVC e al silicone.

Per di più, i TPE di grado medico non rilasciano diossine o cloro durante l'uso. Quindi non sono cancerogeni e sicuri per la salute umana. I TPE di grado medico producono sacche per fleboclisi, tubi e tappi per siringhe. Sono anche utilizzati in applicazioni autosigillanti per flaconi di medicinali e contenitori per vaccini.

Qual è la differenza tra silicone e gomma TPE? 

Sia i TPE che il silicone possiedono proprietà elastomeriche e sono adatti a diverse applicazioni. Tuttavia, questi materiali presentano diverse differenze. La tabella seguente riassume le differenze tra silicone e Gomma TPE.

	Elastomeri termoplastici (TPE)	Silicone
Materiale	I TPE sono un copolimero di gomma e plastica. Quindi, possiedono proprietà elastomeriche e termoplastiche.	Il silicone è un elastomero con proprietà di plastica e gomma. Il silicone è anche generalmente indicato come gomma.
Prestazioni del prodotto	I prodotti realizzati con TPE sono incredibilmente versatili. Possiedono eccezionali proprietà termiche e stabilità del materiale	I prodotti di alta qualità possiedono resistenza al fuoco, ritardo di fiamma, conduttività termica ed estrema resistenza alle temperature
Punto di fusione	260-320 gradi	Nessun punto di fusione. Il silicone rimane solido fino alla combustione.
Resistenza ad alta temperatura	130 – 150 gradi. Il materiale invecchia e si incrina oltre l'intervallo di temperatura.	200 – 300 gradi. Il materiale perde le sue proprietà meccaniche a temperature più elevate e diventa fragile
Reazione al calore	I TPE possono essere rielaborati dopo l'esposizione al calore	Il silicone non può essere alterato o rielaborato dopo l'esposizione al calore
Resistenza chimica	Resistenza chimica naturale	Buona resistenza chimica
Sicurezza	I TPE sono flessibili perché contengono ftalati. Gli ftalati possono essere dannosi per la salute umana. Tuttavia, i bassi livelli presenti nei TPE non rappresentano un rischio.	Il silicone è sicuro. Il silicone alimentare non reagisce né contamina gli alimenti.
Impiego	I TPE sono ampiamente utilizzati nei settori automobilistico, medico e delle costruzioni.	Il silicone è utile nelle applicazioni HVAC, mediche, aerospaziali ed elettriche.

Conclusione

Gli elastomeri termoplastici sono elastici e facili da lavorare grazie alla combinazione dei componenti termoplastici ed elastomerici. Pertanto, offrono il meglio di entrambi i mondi. Sono facili da lavorare ancora, flessibili e morbidi.

A causa delle loro proprietà, i TPE sono applicabili in diversi settori. Tuttavia, prima di scegliere i TPE per la tua applicazione, assicurati che le sue proprietà possano resistere ai parametri di tale applicazione.

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