Wybierając pomiędzy typami materiałów do konkretnego zastosowania, istotne jest rozróżnienie pomiędzy elastomerami termoplastycznymi (TPE) a poliuretanem termoplastycznym (TPU). Oba są wszechstronnymi polimerami i mają pewne szczególne cechy. Pozwalają na ich zastosowanie w wielu dziedzinach. TPE słyną ze swojej elastyczności, gotowości do przetwarzania i niskiego kosztu. Dzięki temu TPE nadają się do zastosowań, w których wymagana jest jedynie umiarkowana wydajność. W przeciwieństwie do TPU zapewniają lepszą wytrzymałość, odporność na zużycie i właściwości chemiczne, aby sprostać trudnym zastosowaniom, a także wyższym wymaganiom wydajnościowym. W tym artykule przyjrzymy się zatem różnicom, podobieństwom i właściwościom TPE i TPU.

Czym jest TPE?

TPE to skrót od termoplastycznych elastomerów. Jest to rodzaj polimeru, który ma cechy gumy z materiałem termoplastycznym nadającym się do recyklingu. Jest tak elastyczny jak guma, ale jednocześnie tak samo łatwy w obsłudze jak termoplasty. TPE są najczęściej stosowane w obszarach, w których elastyczność, wytrzymałość, a także łatwość formułowania są uważane za kluczowe. Przejdź do czy TPE jest bezpieczne aby dowiedzieć się więcej o TPE.

Czym jest TPU?

Termoplastyczny poliuretan (TPU) jest opisywany jako termoplastyczny elastomer o bardzo wysokiej sprężystości, wytrzymałości, odporności na ścieranie, chemikalia i oleje. TPU wyróżnia się cechami zarówno materiałów plastikowych, jak i elastomerowych i wykazuje wyjątkową wydajność w wielu trudnych zastosowaniach. czy TPU jest bezpieczne aby dowiedzieć się więcej o TPU.

Pełny proces produkcji TPE i TPU?

Omówmy cały proces produkcji TPE i TPU.

1. Proces produkcyjny TPE

Poniżej przedstawiono krok po kroku proces produkcji elastomerów termoplastycznych.

1. Mieszanie

W przypadku TPE, takich jak kopolimery blokowe styrenu (SBC), metoda produkcji polega na łączeniu polistyrenu z polimerami elastomerowymi, tj. polibutadienem. Skład jest podgrzewany w celu jego stopienia, a następnie przeprowadzany jest proces krzepnięcia w celu uzyskania produktu końcowego.

2. Polimeryzacja

Podczas formowania TPE propylen musi reagować z innymi monomerami w sposób kontrolowany. W ten sposób może wytworzyć elastomer termoplastyczny. Proces ten można przeprowadzić za pomocą niektórych technik, w tym polimeryzacji w masie lub w roztworze.

3. Wulkanizacja

Jeśli chodzi o produkcję wulkanizatów termoplastycznych (TPV), metoda stosowana podczas formowania nazywana jest dynamiczną wulkanizacją. Podczas przetwarzania stopu tego polimeru termoplastycznego, w tym procesie dodawany jest środek sieciujący, tj. siarka. Produktem końcowym jest mieszanka, w której część elastomerowa jest przynajmniej częściowo usieciowana. Następnie pomaga to poprawić elastyczność i właściwości mechaniczne materiału.

4. Ekstruzja i formowanie

Po zmieszaniu lub polimeryzacji TPE muszą zostać przetworzone poprzez wytłaczanie lub formowanie wtryskowe. Z drugiej strony wytłaczanie obejmuje użycie matrycy do wytłaczania ciągłych kształtów stopionego TPE. Natomiast formowanie wtryskowe odbywa się poprzez wtryskiwanie stopionego materiału do form w celu uzyskania pożądanych kształtów i produktów.

2. Proces produkcyjny TPU

Poniżej przedstawiono krok po kroku proces produkcji poliuretanu termoplastycznego (TPU).

1. Polimeryzacja

Tworzymy TPU przy użyciu diizocyjanianów (na przykład diizocyjanianu metylenodifenylu lub diizocyjanianu toluenu) i dioli (np. polieterodioli lub poliestrodioli). Tak więc reakcja ta jest przeprowadzana w sposób kontrolowany w celu wytworzenia polimeru poliuretanowego.

2. Składanie

Po polimeryzacji polimer TPU miesza się z wypełniaczami, takimi jak plastyfikatory, stabilizatory i barwniki, aby ułatwić mu rozwinięcie wymaganych cech. W tym procesie mieszanie w stanie stopionym odbywa się za pomocą wytłaczarki. Chociaż na tym etapie mogą być stosowane inne metody.

3. Wytłaczanie i formowanie wtryskowe

TPU, podobnie jak każdy inny elastomer termoplastyczny, jest przetwarzany przez wytłaczanie lub formowanie wtryskowe. Chociaż w przetwarzaniu TPU stosuje się bardziej zaawansowane metody niż w przypadku TPE. Wytłaczanie to proces, w którym TPU jest wtłaczane przez matrycę i kształtowane w długie profile. Natomiast formowanie wtryskowe to proces wtryskiwania TPU do formy w celu wykonania określonych części.

4. Kalandrowanie i odlewanie

W przypadku niektórych zastosowań TPU można również przetwarzać w procesie kalandrowania, w którym TPU jest przekształcane w bardzo cienkie arkusze poprzez walcowanie lub odlewanie. W tym przypadku TPU jest wlewane bezpośrednio do folii lub arkuszy.

Właściwości TPU

• Elastyczność: TPU zapewnia dużą elastyczność i sprężystość analiz.
• Trwałość: Polecane ze względu na takie cechy jakościowe, jak odporność na ścieranie, zużycie i rozdarcie.
• Odporność chemiczna: Dość dobrze znosi działanie oleju, smaru i chemikaliów.
• Zakres temperatur: Ponieważ mogą pracować z dużą prędkością, tę konstrukcję diod UV LED można stosować w szerokim zakresie temperatur od -40°C do +80°C.
• Przezroczystość: Możliwe jest wykonanie TPU przezroczystego, co może okazać się korzystne w niektórych zastosowaniach.

 Właściwości TPE

• Elastyczność: Wykazuje elastyczność podobną do gumy.
• Przetwarzalność: Są łatwe w obróbce i formowaniu, mają dobre właściwości płynięcia.
• Elastyczność: Zwykle charakteryzuje się umiarkowaną obrabialnością, ale można go specjalnie modyfikować, aby nadać mu niską lub wysoką twardość.
• Możliwość recyklingu: Materac ten nadaje się do recyklingu, co czyni go materacem przyjaznym dla środowiska.
• Opłacalność: Zwykle tańsze w porównaniu do niektórych innych elastomerów.

Charakterystyka materiałowa TPE i TPU

1. Materiały TPE: TPE bazują na kilku polimerach, tj. kopolimerach blokowych styrenu, poliolefinach i wulkanizatach termoplastycznych. Są one regularnie mieszane z dodatkami, takimi jak plastyfikatory, stabilizatory, wypełniacze i barwniki, aby uzyskać pożądane właściwości. Pozostałe dwa to pomoc w przetwarzaniu i dodatki specjalistyczne, które mogą być również wykorzystywane do poprawy wydajności i urabialności.
2. Materiały TPU: TPU są produkowane z poliestrów lub polieterodioli razem z diizocyjanianami. Zawierają plastyfikatory, stabilizatory, wypełniacze i kolory. Podczas gdy inne mają środki sieciujące dla lepszej wydajności. Dodatki funkcjonalne, które są również określane jako zasoby przetwórcze i dodatki specjalistyczne, są przeznaczone do zmiany właściwości fizycznych i wydajności.

Jaka jest różnica między TPE a TPU?

Omówmy szczegółowo główne różnice między TPE i TPU

1. Skład chemiczny

• TPE: Jest to ogólna klasyfikacja obejmująca szereg polimerów objętych tą kategorią, w tym SBC, TPO i TPV. Są to polimery wykazujące zarówno elastyczność, jak i właściwości termoplastyczne. Mogą więc być mieszankami lub kopolimerami.
• TPU: Dokładniej, są one produkowane z poliuretanów, które powstają w wyniku działania diizocyjanianów i dioli. TPU są przykładami elastomerów termoplastycznych, jednak różnią się chemicznie od innych elastomerów termoplastycznych. Poza tym są wykonane z poliuretanu.

2. Charakterystyka materiału

• TPE: Zapewnia miękkość i elastyczność produktu. TPE mogą mieć umiarkowaną lub wysoką elastyczność w zależności od wymagań zastosowania, w którym będą używane. Sprawiają one, że są one ogólnie łatwiej przetwarzane i kształtowane ze względu na niższe temperatury przetwarzania i lepkości.
• TPU: Materiał ten ma zauważalnie doskonałą odporność na ścieranie i wysoką wytrzymałość mechaniczną, a także jest odporny na działanie chemikaliów i olejów. TPU nie tracą swoich właściwości, gdy są wystawione na działanie niskich lub wysokich temperatur.

3. Przetwarzanie i produkcja

• TPE: Szybciej się rozkładają lub mają niższą lepkość stopu. Łatwiej je przetwarzać, a zatem są tańsze w produkcji. Produkty wykonane z TPE są najczęściej poddawane formowaniu wtryskowemu, wytłaczaniu, a także formowaniu rozdmuchowemu.
• TPU: Musi być przetwarzany w wyższych temperaturach, a wyższa lepkość stopu sprawia, że przetwarzanie jest trudniejsze. Niemniej jednak TPU można przetwarzać w ten sam sposób za pomocą popularnych taktyk, takich jak formowanie wtryskowe i wytłaczanie.

4. Właściwości użytkowe

• TPE: Ma słabą odporność na ścieranie i wytrzymałość mechaniczną w porównaniu do TPU. Może również nie wytrzymywać silnych chemikaliów lub wysokich/niskich temperatur lepiej niż inne rodzaje.
• TPU: Wykazuje bardzo wysoką wytrzymałość na rozciąganie, doskonałe właściwości ścierne i zadowalające wyniki w niskich i wysokich temperaturach. Oferuje lepszą odporność chemiczną, ponieważ radzi sobie z trudnymi środowiskami chemicznymi.

5. Koszt i możliwość recyklingu

• TPE: Zwykle tańszy niż TPU i łatwiejszy do recyklingu. W porównaniu do metali, jego koszty przetwarzania i materiałów są zazwyczaj niższe. Tak więc nadaje się do większości zastosowań.
• TPU: Ma niższy koszt niż TPE, ponieważ oferuje lepsze parametry wydajnościowe. TPU może być trudniejszy do recyklingu. Tak więc jego wpływ na środowisko może być zależny.

6. Aplikacje

• TPE: Znajduje się w produktach konsumenckich, zastosowaniach motoryzacyjnych, zastosowaniach uszczelniających, uszczelkach i urządzeniach medycznych. Jest wybierany do zastosowań, w których elastyczność i koszty są kluczowymi wymaganiami, a nie w przypadku poszukiwania wysokiego stopnia trwałości.
• TPU: Powszechne w zastosowaniach wymagających wysokiej wydajności, np. produkcji części samochodowych, części przemysłowych, podeszew butów sportowych i aparatury medycznej. Najlepiej nadaje się do produktów, które wymagają lub chcą wysokiego poziomu ścierania, ewidentnie chemicznego, i wysokiego stopnia wypowiedzi.

 

Charakterystyczny	TPE (elastomery termoplastyczne)	TPU (termoplastyczny poliuretan)
Skład chemiczny	Zazwyczaj jest wykonany z różnych polimerów (np. SBC, TPO, TPV)	Jest to kompozycja poliuretanów (diizocyjanianów + dioli)
Charakterystyka materiału	Stosunkowo elastyczny, miękki, może być sztywny lub elastyczny	Wykazuje wysoką odporność na ścieranie, jest wytrzymały i odporny na działanie chemikaliów
Przetwarzanie	Znacznie łatwiejszy, wymaga niższych temperatur i prostszego formowania	Może wymagać wyższych temperatur i bardziej złożonego przetwarzania
Właściwości użytkowe	Generalnie mają niższą ścieralność i wytrzymałość mechaniczną. Poza tym mają ograniczoną odporność chemiczną	Posiadają doskonałą odporność na ścieranie, wysoką wytrzymałość i odporność na ekstremalne temperatury
Koszt i możliwość recyklingu	Ogólnie niższy koszt, łatwiejszy recykling	Mają wyższy koszt i trudniej je poddać recyklingowi
Aplikacje	Szerokie zastosowanie w dobrach konsumpcyjnych, częściach samochodowych, uszczelnieniach i urządzeniach medycznych	Wiele zastosowań w częściach przemysłowych, obuwiu, podzespołach samochodowych i urządzeniach medycznych

Jakie są podobieństwa między TPE i TPU?

Zarówno TPE, jak i TPU należą do rodziny tworzyw termoplastycznych. Mają więc wiele wspólnego. Omówmy te wspólne cechy szczegółowo.

• Natura termoplastyczna: Oba materiały można wielokrotnie ponownie wykorzystać i poddać recyklingowi poprzez poddanie ich procesowi ogrzewania.
• Właściwości sprężyste: One również ulegają odkształceniom, jednak te dwa materiały są elastyczne i powracają do pierwotnego stanu, gdy tylko uwolnią się od siły odkształcającej.
• Metody przetwarzania: W obu przypadkach stosuje się wszystkie trzy metody przetwarzania, tj. formowanie wtryskowe, wytłaczanie i formowanie rozdmuchowe.
• Możliwość dostosowania: Oba materiały mogą charakteryzować się różną twardością, elastycznością i wytrzymałością, w zależności od wymagań technicznych.
• Produkty konsumenckie: Oba można stosować w częściach samochodowych, urządzeniach klinicznych i sprzęcie gospodarstwa domowego.
• Nakładające się na siebie przypadki użycia: Sprawdzają się w sytuacjach, w których wymagana jest elastyczność i wytrzymałość produktu.
• Możliwość recyklingu: W większości przypadków oba rodzaje materiałów nadają się do recyklingu, choć sam proces może się różnić.
• Odporność na warunki środowiskowe: W zależności od składu zapewniają pewną ochronę przed wilgocią i promieniowaniem ultrafioletowym.

Jakie są wzajemne alternatywy dla TPE i TPU?

 

Tworzywo	Opis	Zalety	Wady
Guma silikonowa	Jest to elastomer charakteryzujący się dużą elastycznością i odpornością na temperaturę.	Doskonała stabilność temperaturowa i odporność chemiczna.	Zwykle droższe i trudniejsze w przetworzeniu.
Guma EPDM	Głównie jest to kauczuk syntetyczny, odporny na warunki atmosferyczne i ozon.	Wykazuje wysoką trwałość, nadaje się do stosowania na zewnątrz.	Posiada mniejszą elastyczność niż TPE i TPU.
Neopren	Jest to również kauczuk syntetyczny, znany ze swojej elastyczności i odporności na warunki atmosferyczne.	Posiadają dobrą odporność chemiczną i elastyczność.	Posiada mniejszą wytrzymałość na rozciąganie i odporność na ścieranie.
Viton (FKM)	Jest to fluoroelastomer o wysokiej odporności chemicznej.	Posiadają doskonałą odporność chemiczną i temperaturową.	Mają wysoki koszt i sztywność.
Elastomery poliolefinowe (POE)	Elastyczny i wszechstronny materiał podobny do TPE.	Posiada dobrą elastyczność i niską gęstość.	W porównaniu do TPU ma ograniczoną odporność chemiczną.

 

Jakie są zalety TPE w porównaniu z TPU?

1. Opłacalność: Produkcja żywności stałej wiąże się zazwyczaj z wyższymi kosztami, lecz jest ona zazwyczaj niższa.
2. Łatwość przetwarzania: Niższe temperatury, w których można przetwarzać artykuły, oraz łatwiejsze formowanie materiału.
3. Elastyczność i miękkość: Dostępny jest kompleksowy parametr miękkości i elastyczności zszywaczy chirurgicznych.
4. Możliwość recyklingu: Czwartym kryterium jest możliwość recyklingu lub ponownego wykorzystania formy i materiału. Oznacza ono, że przedmiot powinien być łatwy do recyklingu lub ponownego przetworzenia.
5. Wszechstronne formuły: Występuje w różnych formach, które odpowiadają specyficznym właściwościom konkretnego zastosowania.

Jakie są wady TPE w porównaniu do TPU?

 

• Niższa odporność na ścieranie: Pozostawia wiele do życzenia w zastosowaniach o dużym zużyciu.
• Odporność chemiczna: Ogólnie rzecz biorąc, są bardziej podatne na działanie środków chemicznych, olejów i rozpuszczalników.
• Tolerancja temperatury: Zmniejszona wydajność w przypadku wysokich lub niskich temperatur.
• Wytrzymałość mechaniczna: Ogólnie rzecz biorąc, wykazuje niższą wytrzymałość na rozciąganie i rozdarcie.

Jakie są zalety TPU w porównaniu do TPE?

1. Wyższa odporność na ścieranie: Ekstremalne zużycie zapewnia bardzo dobrą wydajność w zastosowaniach, w których istnieje ryzyko szybkiego zużycia.
2. Odporność na chemikalia i oleje: Nie ulegają łatwo rozkładowi pod wpływem rozpuszczalników chemicznych i innych substancji chemicznych.
3. Wysoka wydajność w warunkach ekstremalnych: Odporny na wysokie i niskie temperatury otoczenia oraz suchego lodu.
4. Silne właściwości mechaniczne: Doskonała wytrzymałość i zwiększona odporność na uderzenia.
5. Możliwość dostosowania: Jakość twardości i elastyczności, opcje.

Jakie są wady TPU w porównaniu do TPE?

• Wyższy koszt: Jako produkt domowej roboty będzie droższy w produkcji niż tradycyjne produkty konsumenckie.
• Złożoność przetwarzania: Wymaga to wysokiej temperatury i specjalistycznej aparatury lub instrumentów.
• Wyzwania związane z recyklingiem: Jeśli chodzi o recykling, jest on trudniejszy do przeprowadzenia w porównaniu z TPE.
• Ograniczone formuły: W wyniku rozwoju istnieje mniej typów w porównaniu do TPE.

Kiedy wybrać TPE?

• Opłacalność: Jeśli budżet jest ograniczony, jak w przypadku TPE, użycie tego formularza może być mniej kosztowne.
• Proste przetwarzanie: Do zastosowań, w których wymagana jest łatwość formowania i stosunkowo niska temperatura formowania.
• Elastyczność: Gdy zastosowanie wyrobów gumowych wiąże się z elementami wymagającymi miękkości i elastyczności, takimi jak uchwyty lub uszczelki.
• Możliwość recyklingu: Chodzi o produkcję przyjazną dla środowiska pod względem oddziaływania na środowisko i łatwą do recyklingu.
• Ogólne zastosowanie: Są to aplikacje, które nie wymagają od pędzli wysokiej wydajności.

Kiedy wybrać TPU?

• Trwałość: Gdzie występuje duże zużycie i tarcie, a wymagana jest duża ścieralność.
• Odporność chemiczna:Pracując z chemikaliami, narażasz się na kontakt z olejami i rozpuszczalnikami. Osoby, które muszą nosić rękawice, to także te, które pracują z.
• Skrajne temperatury: Jeśli chodzi o wysokie temperatury, możliwe jest również zastosowanie w niskich temperaturach.
• Wytrzymałość mechaniczna: Gdy wymagane są zastosowania o dużej wytrzymałości na rozciąganie i uderzenia.
• Specjalne potrzeby wydajnościowe:aby spełnić takie specyficzne potrzeby w różnych środowiskach zabudowanych, można odwołać się do niestandardowych właściwości, takich jak

Wniosek

Podsumowując, TPE kontra TPU, pomimo podobieństw, TPE i TPU to różne materiały o znaczących cechach i wadach w aspektach użytkowania. TPE są stosunkowo tańsze, a ich obróbka jest również łatwiejsza w porównaniu z innymi elastomerami. Dzięki temu są wszechstronne w użyciu. Jednocześnie TPU są projektowane do najwyższych obciążeń i wymagań pod względem zużycia, ciepła i odporności chemicznej. Jeśli chodzi o różnice we właściwościach TPE i TPU, można stwierdzić, co następuje: Przewaga lub gorszość TPE w porównaniu z TPU zależy od szczególnych wymagań materiału, rozważań dotyczących kosztów i możliwości technologicznych dalszej obróbki produktu.

Często zadawane pytania

 

P1. Jaka jest główna różnica pomiędzy TPE i TPU?

Najważniejszą różnicą jest to, że TPU jest szczególnym rodzajem TPE. Ma jednak większy potencjał pod względem wytrzymałości, odporności na chemikalia lub rozpuszczalniki i dostosowanych segmentów temperaturowych.

P2. Czy TPU i TPE nadają się do recyklingu?

Recykling TPE i TPU jest możliwy, jednak opcje recyklingu dostępne w tym zakresie są ograniczone w porównaniu z innymi elastomerami termoplastycznymi.

Tak, TPE nadaje się do recyklingu; to samo dotyczy również materiałów TPU.

P3. Który z tych dwóch materiałów jest tańszy, TPE czy TPU? 

TPE jest nieco tańszy w porównaniu do TPU.

P4. Czym TPU różni się od TPE pod względem zastosowań?

TPU sprawdza się w sytuacjach, gdy konieczne jest wzmocnienie, aplikacja jest narażona na działanie substancji chemicznych lub trudnych warunków środowiskowych, a także gdy aplikacja musi wytrzymywać wysokie temperatury.

P5. Czy TPE można stosować w regionach o nadzwyczajnych warunkach klimatycznych?

Istnieją pewne wady związane z TPE. Z tego powodu może nie być tak samo skuteczny jak TPU szczególnie w ciężkich warunkach.