열가소성 엘라스토머 또는 TPE 소재 는 고무 폴리머의 탄성과 열가소성 소재의 가공성을 모두 갖춘 특수한 유형의 반결정성 다상 열가소성 소재입니다. 대부분의 열가소성 엘라스토머 또는 TPE와 마찬가지로 이 소재는 자동차 및 의료 장비 제조를 비롯한 여러 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 이 글에서는 화학적 조성, 제조 기술, 즉 사출 성형 및 폴리머 계층 구조에서의 위치 측면에서 TPE 소재에 대해 설명합니다. 또한 TPE 플라스틱의 잠재력과 단점, 그리고 최신 개발 동향에 대해서도 살펴봅니다.

TPE(열가소성 엘라스토머) 사출 성형이란 무엇인가요?

TPE 사출 성형은 용융 사출 기법을 통해 소재를 성형하여 TPE로 부품을 만드는 성형 기술 중 하나입니다. 이 공정은 빠르고 환경 친화적이며 얇고 튼튼한 부품을 제조할 수 있어 인기가 높습니다. TPE 사출 성형 는 공차 설계 유연성을 제공하며 대규모 자동화 제조에 이상적입니다. 따라서 자동차 및 가전 산업에서 인기가 높습니다.

열가소성 엘라스토머(TPE) 플라스틱이란 무엇인가요?

TPE는 고무와 같은 탄성과 플라스틱 가공성을 제공하는 열가소성 엘라스토머 제품군입니다. 열을 가하면 여러 번 연화할 수 있으며, 가열 후 반대 과정인 냉각을 통해 유해한 변화 없이 여러 번 경화할 수도 있습니다. 연구진은 이러한 특성이 TPE 소재를 열경화성 고무와 차별화할 수 있는 요소라고 지적합니다. 따라서 재활용과 성형이 더 쉽습니다.

TPE(열가소성 엘라스토머) 성형 공정

TPE 플라스틱의 형성과 관련된 전체 공정을 살펴보겠습니다.

1. 원재료 준비:

펠릿 형태의 TPE 소재는 일반적으로 사출 성형기 위에 있는 호퍼로 수집되어 공급됩니다. 재료가 하나의 펠릿에 결합되어 성형 및 가열의 각 단계에서 동일한 효율을 발휘합니다. 따라서 결과를 예측할 수 있고 공정 전반에 걸쳐 재료 취급 문제를 줄일 수 있습니다.

2. 용융 단계

그런 다음 이 TPE 펠릿은 호퍼에서 가열 챔버로 이송되어 펠릿이 가열됩니다(일반적으로 약 200~250°C에서 가열됩니다). 이 온도 범위는 사용되는 TPE 소재의 유형에 따라 다릅니다.) 열은 펠릿을 액체와 같은 덩어리로 부드럽게 만들어 필요한 모양으로 쉽게 모델링할 수 있습니다. 특히 이 과정에서 온도가 너무 높으면 소재가 손상되어 제품의 품질에 영향을 미칠 수 있으므로 온도 측면을 잘 모니터링해야 합니다.

3. 주입 단계

스크류 또는 플런저는 고압으로 TPE 소재를 금형의 캐비티 모양으로 밀어 넣습니다. 원하는 부품의 금형 모양을 취하며 최종 제품 특성과 관련된 복잡한 모양을 포함할 수 있습니다. 이 단계에서는 최종 부품에 수축, 공극 또는 기포가 없이 윗면 수백 개가 타설되도록 면밀히 모니터링해야 합니다.

4. 냉각 및 응고

금형 캐비티를 채우는 동안 용융된 TPE는 냉각되어 캐비티의 금형을 형성하고 이 과정에서 응고됩니다. 제품 냉각 속도를 조절하고 부품 왜곡에 영향을 미치는 고르지 않은 온도 분포를 최소화하기 위해. 여기서 금형에는 수로와 같은 냉각 시스템이 제공될 수 있습니다. 제어 냉각의 또 다른 장점은 뒤틀림을 방지하고 수축 가능성을 최소화하여 최종 크기가 정확하다는 것입니다.

5. 배출 단계

TPE 부품이 응고된 후 이젝터 핀 등을 사용하여 몰드 캐비티에서 부품을 밀어냅니다. 그런 다음 뼈를 제거하고 필요한 추가 작업을 위한 준비를 합니다. 이 단계는 필요한 시간보다 일찍 이젝션하면 부품이 왜곡될 수 있고, 늦게 이젝션하면 전체 생산 속도에 영향을 미칠 수 있는 중요한 타이밍 요소입니다.

TPE와 TPR 소재의 차이점은 무엇입니까?

다음 표는 TPE와 TPR을 자세히 비교한 것입니다. TPR 자료 페이지에서 TPR 플라스틱에 대해 자세히 알아보세요.

열가소성 엘라스토머(TPE)의 다양한 카테고리

열가소성 엘라스토머(TPE)는 화학 구조와 특성에 따라 여러 가지 범주로 나뉩니다:

1. 스티렌 블록 코폴리머(SBC)

스티렌 블록 코폴리머(SBC)는 스티렌과 고무 블록의 독특한 구성으로 인해 유연성과 플라스틱의 강도를 결합할 수 있어 가장 널리 사용되는 TPE 유형 중 하나입니다. SBC는 압출, 사출 성형, 블로우 성형 등 다양한 방법으로 가공할 수 있어 다양한 용도에 적용할 수 있습니다.

이 TPE는 탄성, 투명성, 유연성이 뛰어나며 착색이 용이합니다. 그립, 손잡이, 의료 기기, 포장재, 생활용품 등 부드러운 촉감과 유연한 소재가 필요한 분야에 주로 사용됩니다. 또한 SBC는 습기에 대한 저항성이 뛰어나고 투명도가 우수하여 투명 포장재 및 개인 위생용품의 특수 용도에 이상적인 선택입니다.

2. 열가소성 폴리우레탄(TPU)

열가소성 폴리우레탄(TPU)은 뛰어난 내구성과 유연성으로 잘 알려져 있어 까다로운 용도에 많이 사용됩니다. TPU 소재는 내마모성이 뛰어나 마모가 심한 애플리케이션에서 수명이 길며, 뛰어난 탄성, 저온 유연성, 오일, 그리스, 용제에 대한 내성 또한 뛰어납니다.

이러한 특성 덕분에 TPU는 자동차, 신발, 의료 분야에 특히 적합합니다. 자동차 산업에서 TPU는 일반적으로 서스펜션 부싱, 씰 및 내부 부품에 사용됩니다. 신발에서는 유연성과 내구성이 모두 요구되는 밑창에 사용됩니다. 의료 환경에서는 튜브, 카테터 및 인체와의 호환성과 탄력성이 요구되는 기타 장치에 TPU를 사용합니다. 다용도로 사용할 수 있는 TPU는 다양한 경도 수준과 투명도에 맞게 맞춤 제작할 수 있습니다. 다음으로 이동 TPU 사출 성형 페이지에서 자세히 알아보세요.

3. 열가소성 올레핀(TPO)

열가소성 올레핀(TPO)은 폴리프로필렌(PP)과 엘라스토머의 혼합물로 고무와 플라스틱의 특성을 결합한 소재입니다. TPO는 표준 폴리프로필렌에 비해 내화학성, 충격 강도, 자외선 저항성이 우수하여 실외 및 고응력 분야에 적합합니다.

특히 범퍼 커버, 인테리어 트림 및 대시보드 구성품과 내구성과 내후성이 중요한 건축용 지붕 막 등 자동차 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 가전제품에서 TPO는 내충격성과 강도가 요구되는 부품에 사용됩니다. 이러한 소재는 재활용이 가능하기 때문에 지속 가능한 제품 디자인에서 그 가치를 인정받고 있습니다.

4. 열가소성 가황(TPV)

열가소성 가황(TPV)은 열가소성 플라스틱과 고무의 독특한 혼합물로, 고무 상이 동적으로 가교 결합되어 있습니다. 이 가교 공정은 소재의 탄성, 내열성 및 전반적인 내구성을 향상시켜 기존 가황 고무의 많은 성능 특성을 모방하면서도 열가소성 플라스틱의 가공 이점을 제공하는 TPV를 만들 수 있습니다.

자동차 웨더 씰, 호스 및 개스킷과 같이 내열성 및 내화학성이 요구되는 애플리케이션에 주로 사용됩니다. TPV는 복원력이 뛰어나고 반복적인 압축과 구부림을 견딜 수 있어 동적인 애플리케이션에서 선호되는 소재입니다. 또한 가볍기 때문에 자동차 부품에 사용할 경우 연비 향상에 기여합니다.

5. 코폴리에스터 엘라스토머(COPE)

코폴리에스터 엘라스토머(COPE)는 유연성과 강도 사이의 균형으로 높은 가치를 인정받아 고응력 조건에서 우수한 성능을 발휘합니다. COPE는 고온, 연료 및 오일에 대한 내성이 요구되는 응용 분야에 자주 사용되므로 특히 자동차 및 산업 분야의 엔지니어링 분야에 적합합니다.

예를 들어 기어, 벨트, 댐퍼 등의 생산에 사용되는 COPE는 까다로운 환경 요인에 노출되더라도 유연성과 구조적 무결성을 유지합니다. COPE는 자동차 애플리케이션 외에도 탄력성과 유연성이 모두 요구되는 스포츠용품과 전자제품에서도 유용하게 사용됩니다. 이 엘라스토머는 굽힘 피로에 대한 저항성이 뛰어나 반복적인 굽힘과 비틀림에도 큰 마모 없이 견딜 수 있습니다.

6. 폴리에테르 블록 아미드(PEBA)

폴리에테르 블록 아미드(PEBA)는 유연성, 내화학성 및 경량 특성의 탁월한 조합을 제공합니다. 뛰어난 연성 수명과 낮은 밀도로 잘 알려진 PEBA는 일반적으로 무게 절감과 내구성이 중요한 분야에 사용됩니다. 의료 분야에서 PEBA는 필요한 유연성, 생체 적합성, 체액에 대한 저항성을 제공하기 때문에 카테터 튜브 및 풍선 혈관 성형술과 같은 부품에 사용됩니다.

스포츠 장비에서는 운동화나 스키 부츠와 같이 탄력성, 저온 유연성, 내충격성이 중요한 경량 및 고성능 제품에 사용됩니다. 또한 PEBA는 오일, 그리스 및 다양한 화학물질에 대한 내성이 뛰어나 열악한 환경에서도 성능을 유지할 수 있습니다.

7. 고리형 올레핀 공중합체(COC)

고리형 올레핀 코폴리머(COC)는 높은 광학 투명도, 낮은 수분 흡수율, 치수 안정성으로 인해 TPE 중에서도 독보적인 소재입니다. 이 소재는 무작위 폴리머 구조를 가지고 있어 유리와 유사한 뛰어난 투명성을 제공합니다. COC는 진단 기기, 제약 포장, 광학 렌즈 등 선명도, 내화학성, 순도가 필수적인 의료 및 광학 분야에 자주 사용됩니다.

수분 흡수율이 낮아 민감한 의료 및 제약 내용물을 보호하는 데 도움이 되므로 의료용 포장에 매우 적합합니다. 또한 COC의 높은 유리 전이 온도는 내열성이 요구되는 애플리케이션에 적합하며, 낮은 복굴절은 광학 장치에 유리합니다. COC는 투명성과 강도가 모두 필요한 고급 포장재 및 렌즈에 주로 사용됩니다.

TPE의 각 카테고리는 자동차, 의료, 소비재, 산업 엔지니어링 등 산업 전반에 걸친 특수한 용도에 적합한 고유한 특성을 제공합니다. 제조업체는 적절한 유형의 TPE를 선택함으로써 다양한 애플리케이션에서 제품 성능, 내구성 및 비용 효율성을 최적화할 수 있습니다.

TPE 소재의 주요 특성

TPE의 다양한 특성을 살펴보겠습니다;

1. 탄력성

TPE는 고무 탄성체의 특성을 가지고 있어 상대적으로 고무 탄성 특성으로 인해 늘어나거나 줄어들 수 있습니다. 따라서 씰, 개스킷 및 기타 부드러운 촉감의 적용 분야와 같이 유연성과 복원력이 필요한 곳에 적합합니다.

2. 열가소성

TPE는 고무와 동일한 특성을 가지고 있지만 고온에서 녹여 재사용할 수 있다는 점이 독특합니다. 열가소성 플라스틱이기 때문에 녹여서 제품을 만든 다음 다시 성형할 수 있어 제작 및 재활용에 편리합니다.

3. 내구성

TPE는 다양한 적용 분야에서 뛰어난 내마모성, 내마모성 및 내충격성을 제공합니다. 특히 자동차 부품 및 전자제품과 같이 내구성이 뛰어난 부품이 필요한 곳에 적합합니다.

재활용 가능성

다른 열가소성 플라스틱과 마찬가지로 TPE는 재활용이 가능하며 제조가 환경에 미치는 영향을 줄여줍니다. 이러한 재활용성은 포장재 사용 시 생산성을 높이기 위해 폐기물을 최소화하거나 없애려는 산업에서 유용합니다.

TPE와 TPR 실리콘 또는 고무의 차이점은 무엇인가요?

다음 표는 TPE와 TPR 실리콘 및 천연 고무에 대한 자세한 비교를 제공합니다. TPE 대 실리콘 페이지에서 TPE와 실리콘의 차이점에 대해 자세히 알아보십시오. 실리콘에 대해 더 자세히 알고 싶으시면 실리코엔은 안전한가요? 페이지로 이동합니다.

TPE 소재 선택 시 주요 고려 사항

다음은 TPE 소재를 선택할 때 중요한 몇 가지 핵심 사항입니다;

1. 신청 요건

인장 강도, 유연성 및 경도와 같이 용도에 필요한 특정 기계적 특성을 결정합니다. TPE의 일반적인 특성은 P와 E-PO의 구성에 따라 다르며 유사한 TPE 배합의 성능은 사용되는 환경에 따라 달라집니다.

2. 온도 범위

TPE를 사용해야 하는 온도 조건을 고려해야 합니다. TPE에는 최대 온도 제한이 있으며 고온 또는 저온 작동 조건에서 필요한 성능 특성을 제공하기 위해 올바른 등급을 선택해야 합니다.

3. 화학적 호환성

TPE가 접하게 될 화학물질 노출 정도를 자체적으로 평가합니다. 일부 TPE는 화학적으로 다른 소재보다 우수하기 때문에 사용 환경, 즉 소재가 사용될 조건과 상황을 파악하면 열화되거나 특성을 잃지 않는 소재를 파악하는 데 도움이 됩니다.

4. 처리 방법

계획된 가공 방법(사출성형/압출 등)을 파악합니다. 일부 TPE는 특정 공정에서 잘 작동하도록 특별히 설계되어 제조 결과와 비용에 큰 차이를 만들 수 있습니다.

5. 규정 준수

TPE는 해당 산업에서 적용되는 규정을 준수합니다. 여기에는 의료 또는 식품 관련 산업이 포함될 수 있습니다. 제품과 소재는 안전 및 환경 요건을 충족해야 합니다.

TPE의 환경 및 재활용 요소

TPE의 중요한 환경 및 재활용 공장에 대해 알아보겠습니다;

1. 재활용 가능성: TPE는 재활용이 가능한 경우가 많으며 이는 다른 고무 유형에 비해 가장 큰 장점 중 하나입니다. TPE가 재활용이 가능한지, 사용 후 재사용이 가능한지, 재사용이 가능한지 확인합니다.
2. 환경 영향: 사용, 생산 및 폐기 시 생태계에 미치는 영향 측면에서 TPE의 적절성을 분석합니다. 또한 재생 가능성을 위해 제품 소재를 조달하거나 제조하는 조달처와 출처를 평가합니다.
3. 수명 종료 고려 사항: 수명 주기 종료 시 제품 처리 계획을 파악합니다. TPE를 재활용, 재사용 또는 폐기할 수 있는 몇 가지 옵션을 파악합니다.
4. 생분해성: TPE는 생분해되지 않으며 시장에서 환경 친화적인 소재입니다.
5. 지속 가능성 관행:

TPE 및 기타 관련 문제에 대해 제조업체의 에너지 소비, 배출 및 폐기를 평가합니다. 이는 지속 가능한 생산 프로세스를 실천하고자 하는 공급업체와 함께 수행해야 합니다.

TPE의 적용 분야

다음은 TPE의 중요한 응용 분야 중 일부입니다;

• 자동차 부품: TPE는 높은 강도와 유연성으로 인해 씰, 개스킷 및 자동차 내장 부품에 유용합니다.
• 의료 기기: TPE의 주요 적용 분야는 생체 적합성 때문에 튜브, 카테터 및 주사기 씰입니다.
• 소비자 가전: 케이블, 플러그 및 소프트 터치 그립 애플리케이션에서 잘 알려져 있습니다.
• 신발: TPE는 가볍고 물성과 유연성이 뛰어나 신발 밑창에 널리 사용됩니다.
• 포장: TPE의 강도와 성형성 덕분에 유연한 필름, 캡 및 씰에 사용됩니다.

TPE의 장단점

다음은 TPE의 몇 가지 장점과 한계점입니다.

장점:

1. 재활용이 가능하고 비용 효율적
2. 사출 성형으로 가공이 용이합니다.
3. 어느 정도 확장성을 제공하는 소재는 탄성 및 열가소성 플라스틱입니다.
4. 설계 유연성 제공
5. 다양한 경도 수준

단점:

• 또한 다른 난연제에 비해 내열성이 떨어집니다.
• 그럼에도 불구하고 이러한 라미네이트의 내화학성은 일부 등급에서 다소 낮습니다.
• 다른 기존 플라스틱에 비해 재료비가 높습니다.
• 또한 고온 지역에서의 적용에는 적합하지 않습니다.

TPE는 언제 사용해야 하나요?

다음은 TPE가 적합한 옵션이 될 수 있는 몇 가지 포인트입니다;

• 유연한 애플리케이션: 이 종류의 재료는 고무와 같은 특성으로 인해 씰 및 개스킷과 같이 재료의 유연성이 필요한 경우에 가장 유용합니다.
• 성형 부품: 주로 다양한 형태의 대량 제조에 사용됩니다. 사출 성형과 압출 기술을 통해 복잡하게 제작됩니다.
• 환경적 고려 사항: 재활용이 가능하기 때문에 환경 친화적이라는 요건을 충족하기 때문에 TPE를 사용하는 제품에 적합합니다.
• 규정 준수: 의료 및 식품 접촉 산업과 같이 보건 기준을 준수해야 하는 산업 및 비즈니스에서 사용하기에 가장 적합합니다.

TPE를 사용하지 말아야 할 경우

다음은 TPES 사용을 피해야 하는 몇 가지 사항입니다;

• 고온 애플리케이션: TPE는 섭씨 120도 이상의 환경에서 성능이 저하되거나 특성을 잃는 것으로 알려져 있으므로 이러한 환경에서는 사용할 수 없습니다.
• 극심한 화학 물질 노출: 소재에 영향을 줄 수 있는 강한 화학 물질이나 용제를 접해야 하는 곳에서는 제품을 사용하지 않는 것이 좋습니다.
• 비용 집약적인 애플리케이션: 성능 요구 사항(고무 또는 플라스틱)에 더 저렴한 비용이 더 적합하다면 이를 고려해야 합니다.

결론

결론적으로, 유연한 특성과 높은 내구성, 그리고 손쉬운 가공 가능성으로 인해 TPE는 자동차 산업 및 가전제품과 같은 다양한 어플리케이션의 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 시간이 지날수록 지속 가능성의 중요성이 커지고 있기 때문에, TPE의 재활용 가능성과 바이오 소재의 사용 가능성은 더욱 매력적으로 다가옵니다. 혁신이 이루어짐에 따라 TPE는 다양한 산업 분야의 다양한 제품 디자인에 더 많은 기능을 수용할 것으로 예상됩니다.

자주 묻는 질문

Q1. TPE 소재란 무엇인가요?

TPE 플라스틱은 폴리머로 고무와 같은 탄성과 열가소성을 지니고 있으며 원하는 모양으로 가공할 수 있는 특징이 있습니다.

Q2. TPE와 고무의 차이점은 무엇인가요?

하지만 고무와 달리 TPE 플라스틱 소재를 녹였다가 다시 성형할 수 있으며 이 과정을 여러 번 반복할 수 있습니다.

Q3. 어떤 산업에서 TPE 플라스틱 소재를 사용하나요?

TPE 플라스틱 소재는 자동차, 의료, 전자, 소비재 산업에서 다양하게 활용되고 있습니다.

Q4. TPE 플라스틱 소재를 재활용할 수 있나요?

실제로 TPE 소재는 재활용 및 재가공이 가능하며 물성 변화는 미미하거나 미미한 수준입니다.

Q5. TPE 플라스틱은 내열성이 있나요?

대부분의 다른 엔지니어링 열가소성 플라스틱보다 유연하지만 내열성이 낮습니다. 또한 고온 조건에서는 적합하지 않습니다.

Q6. TPE에는 어떤 종류가 있나요?

일부 엘라스토머에는 스티렌 블록 코폴리머(SBC), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 열가소성 올레핀(TPO) 등이 있습니다.