TPE kontra TPU

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?

TPEs are the short form of Thermoplastic Elastomers. It’s a type of polymer that has characteristics of rubber with recyclable thermoplastic material. It is as flexible as rubber but at the same time as manageable as thermoplastics. TPEs are mostly used in those areas in which flexibility, strength, as well as ease of formulating, are considered vital.  Go to 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.