TPE Vs TPU

Kun valitaan materiaalityyppiä tiettyä käyttötarkoitusta varten, on tärkeää erottaa toisistaan termoplastiset elastomeerit (TPE) ja termoplastinen polyuretaani (TPU). Molemmat ovat monipuolisia polymeerejä, ja niillä on joitakin erityisominaisuuksia. Niiden ansiosta niitä voidaan käyttää monilla aloilla. TPE-muovit ovat tunnettuja joustavuudestaan, käsittelyvalmiudestaan ja alhaisista kustannuksistaan. Tämän vuoksi TPE-muovit soveltuvat sovelluksiin, joissa tarvitaan vain kohtalaista suorituskykyä. Toisin kuin TPU:t, ne tarjoavat paremmat sitkeys-, kulumis- ja kemialliset ominaisuudet, jotta ne voivat palvella haastavia sovelluksia ja korkeampia suorituskykyvaatimuksia. Tässä artikkelissa tarkastelemme siis TPE:tä ja TPU:ta, niiden eroja, yhtäläisyyksiä ja ominaisuuksia.

Mikä on TPE?

TPE:t ovat lyhenne sanoista Termoplastiset elastomeerit. Se on eräänlainen polymeeri, jolla on kumin ominaisuudet ja kierrätettävää kestomuovimateriaalia. Se on yhtä joustavaa kuin kumi mutta samalla yhtä käsiteltävää kuin kestomuovit. TPE-muoveja käytetään useimmiten aloilla, joilla joustavuutta, lujuutta sekä muotoilun helppoutta pidetään elintärkeinä. Siirry osoitteeseen onko TPE turvallinen lisätietoja TPE:stä.

Mikä on TPU?

Termoplastinen polyuretaani (TPU) on termoplastinen elastomeeri, jolla on erittäin suuri joustavuus, lujuus sekä kulutuksen, kemikaalien ja öljynkestävyys. TPU:ssa on sekä muovin että elastomeerin ominaisuuksia, ja se toimii erinomaisesti monissa vaativissa sovelluksissa. Saavutettu onko TPU turvallista tietää lisää TPU:sta.

TPE:n ja TPU:n täydellinen valmistusprosessi?

Keskustellaan nyt sekä TPE:n että TPU:n valmistusprosessista.

1. TPE:n valmistusprosessi

Seuraavassa on kuvattu lämpömuovisten elastomeerien valmistusprosessi vaihe vaiheelta.

1. Sekoittaminen

TPE-muovien, kuten styreeniblokkikopolymeerien (SBC), valmistusmenetelmä on polystyreenin yhdistäminen elastomeerisiin polymeereihin eli polybutadieeniin. Seos kuumennetaan sulattamiseksi, minkä jälkeen se jähmettyy ja lopputuote saadaan.

2. Polymerisaatio

TPE:iden valmistuksessa propeeni on reagoitava muiden monomeerien kanssa hallitusti. Näin voidaan tuottaa termoplastista elastomeeria. Tämä prosessi voidaan toteuttaa joillakin tekniikoilla, kuten irto- tai liuospolymeroinnilla.

3. Vulkanointi

Termoplastisten vulkanisaattien (TPV:t) valmistuksessa käytettävää menetelmää kutsutaan dynaamiseksi vulkanoinniksi. Tämän termoplastisen polymeerin sulan käsittelyn aikana prosessiin lisätään ristisilloittaja eli rikki. Lopputuote on seos, jossa elastomeerinen osa on ainakin osittain ristisilloitettu. Silloin se auttaa parantamaan materiaalin elastisuutta ja mekaanisia ominaisuuksia.

4. Puristaminen ja muovaus

Sekoituksen tai polymeroinnin jälkeen TPE-muovit on käsiteltävä ekstruusiolla tai ruiskuvalulla. Ekstruusiossa taas käytetään suulaketta, jolla suulakepuristetaan sulasta TPE:stä jatkuvia muotoja. Ruiskuvalussa sulaa materiaalia ruiskutetaan muotteihin haluttujen muotojen ja tuotteiden valmistamiseksi.

2. TPU:n valmistusprosessi

Tässä on TPU:n (Thermoplastic Polyurethane) valmistusprosessi vaihe vaiheelta.

1. Polymerisaatio

Valmistamme TPU:ta käyttämällä diisosyanaatteja (esimerkiksi metyleenidifenyylidiisosyanaattia tai tolueenidiisosyanaattia) ja dioleja (esimerkiksi polyeetteri- tai polyesteridioleja). Tämä reaktio suoritetaan hallitusti polyuretaanipolymeerin valmistamiseksi.

2. Yhdistäminen

Polymeroinnin jälkeen TPU-polymeeriin sekoitetaan täyteaineita, kuten pehmittimiä, stabilointiaineita ja väriaineita, jotta se saisi vaaditut ominaisuudet. Tässä prosessissa sulan sekoittaminen tapahtuu ekstruuderin avulla. Vaikka tässä vaiheessa voidaan käyttää muitakin menetelmiä.

3. Ekstruusio ja ruiskupuristus

TPU, kuten mikä tahansa muu termoplastinen elastomeeri, käsitellään suulakepuristamalla tai ruiskuvalamalla. TPU:n käsittelyssä käytetään kuitenkin kehittyneempiä menetelmiä kuin TPE:n käsittelyssä. Ekstruusio on prosessi, jossa TPU pakotetaan muotin läpi ja muotoillaan pitkiksi profiileiksi. Ruiskuvalussa TPU ruiskutetaan muottiin tiettyjen osien valmistamiseksi.

4. Kalanterointi ja valu

Joitakin sovelluksia varten TPU:ta voidaan käsitellä myös kalanterointimenetelmällä, jossa TPU:sta tehdään hyvin ohuita levyjä valssaamalla tai valamalla. Tällöin TPU valetaan suoraan kalvoiksi tai levyiksi.

TPU:n ominaisuudet

• Joustavuus: TPU tarjoaa suuren joustavuuden ja elastisuuden analyyseille.
• Kestävyys: Viitattu laatuominaisuuksiin, kuten kulutuksen, kulumisen ja repeytymisen kestävyyteen.
• Kemiallinen kestävyys: Kestää kohtalaisen hyvin öljyä, rasvaa ja kemikaaleja.
• Lämpötila-alue: Koska ne voivat toimia suurilla nopeuksilla, tätä UV-LED-mallia voidaan käyttää laajalla lämpötila-alueella -40 °C:sta +80 °C:seen.
• Avoimuus: TPU:sta on mahdollista tehdä läpinäkyvää, mikä voi olla eduksi joissakin käyttötarkoituksissa.

 TPE:n ominaisuudet

• Joustavuus: On kumimaisen elastinen.
• Jalostettavuus: Niitä on helppo käsitellä ja muovata, ja niillä on hyvät virtausominaisuudet.
• Joustavuus: Yleensä kohtalainen työstettävyys, mutta se voidaan erityisesti sekoittaa, jotta sen kovuus olisi alhainen tai korkea.
• Kierrätettävyys: Se voidaan kierrättää, mikä tekee siitä ympäristöystävällisen patjan.
• Kustannustehokkuus: Yleensä edullisempi verrattuna joihinkin muihin elastomeereihin.

TPE:n ja TPU:n materiaaliominaisuudet

1. TPE Materiaalit: TPE:t perustuvat useisiin polymeereihin, kuten styreeniblokkikopolymeereihin, polyolefiineihin ja termoplastisiin vulkanisaatteihin. Niihin sekoitetaan säännöllisesti lisäaineita, kuten pehmittimiä, stabilointiaineita, täyteaineita ja väriaineita, haluttujen ominaisuuksien saavuttamiseksi. Kaksi muuta ovat käsittelyapua ja erikoislisäaineet, joita voidaan myös käyttää suorituskyvyn ja työstettävyyden parantamiseksi.
2. TPU Materiaalit: TPU:t valmistetaan joko polyesteri- tai polyeetteridioleista yhdessä diisosyanaattien kanssa. Ne sisältävät pehmittimiä, stabilointiaineita, täyteaineita ja värejä. Muissa taas on ristisilloitusaineita suorituskyvyn parantamiseksi. Funktionaaliset lisäaineet, joihin viitataan myös nimellä prosessointiaineet ja erikoislisäaineet, on tarkoitettu fyysisten ominaisuuksien ja suorituskyvyn muuttamiseen.

Mitä eroa on TPE:n ja TPU:n välillä?

Keskustellaanpa perusteellisesti TPE:n ja TPU:n välisistä suurimmista eroista.

1. Kemiallinen koostumus

• TPE: Tämä on yleinen luokitus, joka sisältää useita tähän luokkaan kuuluvia polymeerejä, kuten SBC:t, TPO:t ja TPV:t. Nämä ovat polymeerejä, joilla on sekä elastisia että termoplastisia ominaisuuksia. Ne voivat siis olla joko seoksia tai kopolymeerejä.
• TPU: Tarkemmin sanottuna ne valmistetaan polyuretaaneista, jotka muodostuvat diisosyanaattien ja diolien vaikutuksesta. TPU:t ovat esimerkkejä termoplastisista elastomeereistä, mutta ne eroavat kemiallisesti muista termoplastisista elastomeereistä. Tämän lisäksi ne valmistetaan polyuretaanista.

2. Materiaalin ominaisuudet

• TPE: Antaa tuotteelle pehmeyttä ja joustavuutta. TPE-muovit voidaan valmistaa kohtalaisen tai erittäin joustaviksi sen käyttökohteen vaatimuksesta riippuen. Tämän vuoksi niitä on yleensä helpompi käsitellä ja muotoilla alhaisempien käsittelylämpötilojen ja viskositeettien vuoksi.
• TPU: Materiaalilla on erinomainen kulutuskestävyys ja suuri mekaaninen lujuus, ja se on kemiallisesti ja öljynkestävä. TPU ei menetä suorituskykyään altistuessaan alhaisille tai korkeille lämpötiloille.

3. Jalostus ja valmistus

• TPE: Hajoavat nopeammin tai niiden sulaviskositeetti on alhaisempi. Se on helpompi käsitellä ja siksi halvempi valmistaa. TPE:stä valmistettuja tuotteita valmistetaan useimmiten ruiskupuristamalla, suulakepuristamalla ja puhallusmuovaamalla.
• TPU: Jalostus on tehtävä korkeammissa lämpötiloissa ja sulan viskositeetti on korkeampi, mikä tekee jalostuksesta haastavampaa. TPU:ta voidaan kuitenkin käsitellä samalla tavalla suosituilla taktiikoilla, kuten ruiskuvalulla ja ekstruusiolla.

4. Suorituskykyominaisuudet

• TPE: Huono hankauskestävyys ja mekaaninen lujuus verrattuna TPU:hun. Se ei myöskään välttämättä kestä voimakkaita kemikaaleja tai korkeita/matalia lämpötiloja paremmin kuin muut tyypit.
• TPU: Sillä on erittäin korkea vetolujuus, erinomaiset hiomavaatimukset ja tyydyttävät tulokset matalissa ja korkeissa lämpötiloissa. Sen kemiallinen kestävyys on parempi, sillä se kestää vaikeita kemiallisia ympäristöjä.

5. Kustannukset ja kierrätettävyys

• TPE: Yleensä halvempaa kuin TPU, ja se on myös helpompi kierrättää. Metalleihin verrattuna sen käsittely- ja materiaalikustannukset ovat yleensä alhaisemmat. Se soveltuu siis useimpiin käyttötarkoituksiin.
• TPU: Kustannuksiltaan edullisempi kuin TPE, koska sen suorituskykyominaisuudet ovat paremmat. TPU voi olla vaikeampi kierrättää. Näin ollen sen ympäristövaikutukset saattavat vaikuttaa.

6. Sovellukset

• TPE: Käytetään kuluttajatuotteissa, autosovelluksissa, tiivistesovelluksissa, tiivisteissä ja lääkinnällisissä laitteissa. Se valitaan sovelluksiin, joissa joustavuus ja kustannukset ovat keskeisiä vaatimuksia pikemminkin kuin korkea kestävyys.
• TPU: Yleinen korkean suorituskyvyn vaativissa sovelluksissa, esim. autonosien, teollisuusosien, urheilukenkien pohjien ja lääketieteellisten laitteiden valmistuksessa. Se soveltuu parhaiten tuotteisiin, jotka vaativat tai haluavat korkean kulutuksen, ilmeisen kemiallisen ja korkean lausekkuuden.

Ominaisuus	TPE (termoplastiset elastomeerit)	TPU (termoplastinen polyuretaani)
Kemiallinen koostumus	Se on yleensä valmistettu erilaisista polymeereistä (esim. SBC, TPO, TPV).	Se on polyuretaanien (diisosyanaatit + diolit) koostumus.
Materiaalin ominaisuudet	Suhteellisen joustava, pehmeä ja voi olla jäykkä tai joustava.	Osoittaa korkean kulutuskestävyyden, vahvan ja kemikaalinkestävyyden
Käsittely	Melko helpompaa, vaatii alhaisempia lämpötiloja ja yksinkertaisempaa muovailua.	Se saattaa vaatia korkeampia lämpötiloja ja monimutkaisempaa käsittelyä.
Suorituskykyominaisuudet	Heikompi kulumis- ja mekaaninen lujuus. Tämän lisäksi sen kemiallinen kestävyys on rajallinen.	Ylivoimainen kulutuskestävyys, korkea lujuus ja suorituskyky äärimmäisissä lämpötiloissa.
Kustannukset ja kierrätettävyys	Yleensä edullisempi, helpompi kierrättää	Kustannukset ovat korkeammat ja kierrätys on haastavampaa.
Sovellukset	Laajat sovellukset kulutustavaroissa, autonosissa, tiivisteissä ja lääkinnällisissä laitteissa.	Monia käyttökohteita teollisuuden osissa, jalkineissa, autojen osissa ja lääkinnällisissä laitteissa.

Mitä yhtäläisyyksiä on TPE:n ja TPU:n välillä?

Sekä TPE että TPU kuuluvat kestomuoviperheeseen. Niillä on siis paljon yhteistä. Keskustellaan näistä yhteisistä ominaisuuksista yksityiskohtaisesti.

• Termoplastinen Luonne: Molempia voidaan käyttää uudelleen ja kierrättää useita kertoja lämmittämällä prosessia.
• Elastiset ominaisuudet: Ne myös deformoituvat, mutta nämä kaksi materiaalia ovat joustavia, ja ne palautuvat alkuperäiseen tilaansa, kun ne vapautetaan deformoivasta voimasta.
• Käsittelymenetelmät: Molempiin käytetään kaikkia kolmea käsittelymenetelmää eli ruiskuvalua, ekstruusiota ja puhallusmuovausta.
• Mukautettavissa: Molempien kovuus, joustavuus ja lujuus voivat vaihdella teknisten vaatimusten mukaan.
• Kuluttajatuotteet: Molempia voidaan käyttää auton osissa, kliinisissä laitteissa ja kodinkoneissa.
• Päällekkäiset käyttötapaukset: Niitä on hyvä käyttää silloin, kun halutun tuotteen joustavuutta ja sitkeyttä tarvitaan.
• Kierrätettävyys: Molemmat ovat useimmissa tapauksissa kierrätettävissä, vaikka kierrätysprosessi voi olla erilainen.
• Ympäristönkestävyys: Ne suojaavat jonkin verran kosteudelta ja ultraviolettivalolta, riippuen koostumuksesta.

Mitkä ovat keskinäiset vaihtoehdot TPE:lle ja TPU:lle?

Materiaali	Kuvaus	Edut	Haitat
Silikonikumi	Se on elastomeeri, jolla on korkea joustavuus ja lämmönkestävyys.	Erinomainen lämpötilan vakaus ja kemikaalien kestävyys.	Tyypillisesti kalliimpia ja vaikeammin käsiteltäviä.
EPDM-kumi	Pääasiassa synteettinen kumi, jolla on hyvä sään- ja otsoninsietokyky.	Kestää hyvin, sopii hyvin ulkokäyttöön.	Se on joustavampi kuin TPE ja TPU.
Neopreeni	Se on myös synteettinen kumi, joka tunnetaan joustavuudestaan ja säänkestävyydestään.	Hyvä kemiallinen kestävyys ja joustavuus.	Sen vetolujuus ja kulutuskestävyys on heikompi.
Viton (FKM)	Se on fluoroelastomeeri, jolla on korkea kemiallinen kestävyys.	Kestävät erinomaisesti kemikaaleja ja lämpötiloja.	Kustannukset ja jäykkyys ovat korkeat.
Polyolefiinielastomeerit (POE)	Joustava ja monipuolinen materiaali, joka muistuttaa TPE:tä.	Hyvä joustavuus ja alhainen tiheys.	Sen kemiallinen kestävyys on rajallinen TPU:hun verrattuna.

Mitkä ovat TPE:n edut TPU:hun verrattuna?

1. Kustannustehokas: Kiinteiden elintarvikkeiden valmistuksessa tuotantokustannukset ovat yleensä korkeammat, mutta kustannukset ovat yleensä alhaisemmat.
2. Käsittelyn helppous: Alhaisemmat lämpötilat, joissa esineitä voidaan käsitellä, ja materiaalin helpompi muovaus.
3. Joustavuus ja pehmeys: Kirurgisten nitojien pehmeyttä ja joustavuutta koskeva kattava parametri on saatavilla.
4. Kierrätettävyys: Kierrätettävyys tai uudelleenkäytettävyys muodon ja materiaalin osalta on neljäs kriteeri, jonka mukaan esineen on oltava helposti kierrätettävissä tai uudelleen käsiteltävissä.
5. Monipuoliset koostumukset: On olemassa eri muodoissa, jotka täyttävät tietyn sovelluksen erityisominaisuudet.

Mitkä ovat TPE:n haitat TPU:hun verrattuna?

• Alempi kulutuskestävyys: Jättää paljon toivomisen varaa kovaa kulutusta vaativissa sovelluksissa.
• Kemiallinen kestävyys: Yleisesti ottaen alttiimpia kemikaaleille, öljyille ja liuottimille.
• Lämpötilan sietokyky: Heikentynyt suorituskyky, kun lämpötila on joko korkea tai matala.
• Mekaaninen lujuus: Sen vetolujuus ja repäisylujuus ovat yleensä alhaisemmat.

Mitkä ovat TPU:n edut verrattuna TPE:hen?

1. Erinomainen kulutuksenkestävyys: Äärimmäinen kulumisominaisuus takaa erittäin hyvän suorituskyvyn sovelluksissa, jotka todennäköisesti kuluvat nopeasti.
2. Kemikaalien ja öljynkestävyys: Ei hajoa helposti kemiallisissa liuottimissa ja muissa kemikaaleissa.
3. Korkea suorituskyky ääritilanteissa: Kestää sekä ympäristön että kuivajään korkeita ja matalia lämpötiloja.
4. Vahvat mekaaniset ominaisuudet: Ylivoimainen jäntevyys ja paremmat iskunkestävyysominaisuudet.
5. Mukautettavissa: Kovuuden ja kimmoisuuden yhdistelmä, vaihtoehdot.

Mitkä ovat TPU:n haitat verrattuna TPE:hen?

• Korkeammat kustannukset: Kotitekoinen tuote on kalliimpi valmistaa kuin perinteiset kuluttajatuotteet.
• Käsittelyn monimutkaisuus: Se edellyttää korkeita lämpötiloja ja erityisiä laitteita tai välineitä.
• Kierrätyshaasteet: Kierrättäminen on vaikeampaa kuin TPE:n kierrättäminen.
• Rajoitetut muotoilut: TPE:hen verrattuna niitä on vähemmän, mikä on seurausta kehityksestä.

Milloin kannattaa valita TPE?

• Kustannustehokkuus: Kun budjetti on ongelma, kuten TPE:n kohdalla, tämän lomakkeen käyttö voi olla edullisempaa.
• Yksinkertainen käsittely: Sovelluksiin, joissa vaaditaan helppoa muovailua ja muovauslämpötila on suhteellisen alhainen.
• Joustavuus: Kun kumituotteiden käyttökohteena on pehmeyttä ja joustavuutta vaativia elementtejä, kuten kahvat tai tiivisteet.
• Kierrätettävyys: Samalla kun tuotanto on ympäristöystävällistä suhteessa sen vaikutuksiin ja helposti kierrätettävää.
• Yleinen käyttö: Nämä ovat sovelluksia, jotka eivät vaadi harjoilta korkeatasoista suorituskykyä.

Milloin valita TPU?

• Kestävyys: Jos kuluminen ja kitka ovat suuria ja tarvitaan suurta hankauskestävyyttä.
• Kemiallinen kestävyys: Kun työskennellään kemikaalien, öljyjen tai liuottimien parissa Henkilöt, joiden on käytettävä käsineitä, ovat myös henkilöitä, jotka työskentelevät seuraavien aineiden parissa.
• Lämpötilan ääriarvot: Kun on kyse korkeista lämpötiloista ja jopa matalista lämpötiloista, voidaan myös saavuttaa.
• Mekaaninen lujuus: Jos tarvitaan suurta veto- ja iskunkestävyyttä.
• Suorituskyvyn erityistarpeet: tällaisten erityistarpeiden täyttämiseksi erilaisissa rakennetuissa ympäristöissä voidaan viitata räätälöityihin ominaisuuksiin kuten

Päätelmä

Yhteenvetona voidaan todeta, että TPE ja TPU ovat samankaltaisuudestaan huolimatta erilaisia materiaaleja, joilla on omat huomattavat ominaisuutensa ja haittansa käytön kannalta. TPE:t ovat suhteellisen edullisia, ja niiden käsittely on myös helpompaa verrattuna muihin elastomeereihin. Tämä tekee siitä monipuolisesti käytettävän. Samalla TPU:t on suunniteltu korkeimpiin kuormituksiin ja vaatimuksiin kulutuksen, lämmön ja kemikaalien kestävyyden osalta. TPE:n ja TPU:n ominaisuuksien eroista voidaan todeta seuraavaa: TPE:n paremmuus tai huonommuus TPU:hun verrattuna riippuu materiaalin erityisvaatimuksista, kustannusnäkökohdista ja tuotteen jatkokäsittelyn teknisistä mahdollisuuksista.

Usein kysytyt kysymykset

Q1. Mikä on ensisijainen ero TPE:n ja TPU:n välillä?

Merkittävin ero on se, että TPU on tietynlainen TPE. Sillä on kuitenkin enemmän mahdollisuuksia lujuuden, kemikaalien tai liuottimien kestävyyden ja mukautettujen lämpötilasegmenttien suhteen.

Q2. Ovatko TPU ja TPE kierrätettävissä?

TPE:n ja TPU:n kierrätys on mahdollista, vaikka kierrätysvaihtoehdot ovatkin rajalliset verrattuna muihin kestomuovielastomeereihin.

Kyllä, TPE on kierrätettävää; sama pätee myös TPU-materiaaleihin.

Q3. Kumpi näistä kahdesta on halvempi, TPE vai TPU? 

TPE:n kustannukset ovat hieman alhaisemmat kuin TPU:n.

Q4. Miten TPU eroaa TPE:stä niiden sovellusten osalta?

TPU soveltuu käytettäväksi, kun tarvitaan vahvistusta, kun sovellus altistuu kemikaaleille tai koville olosuhteille ja kun sovelluksen on kestettävä myös suurta kuumuutta.

Q5. Voidaanko TPE:tä käyttää alueilla, joilla on poikkeukselliset ilmasto-olosuhteet?

TPE:hen liittyy joitakin haittoja. Tästä johtuen se ei ehkä ole yhtä tehokas kuin esim. TPU erityisesti vaikeissa olosuhteissa.