TPR TPU

TPR alebo termoplastický guma je zvyčajne kopolymér, ktorý spája vlastnosti polystyrénu (PS) a butadiénového (syntetického) gumy. Tento materiál bol vyvinutý s cieľom poskytnúť veľkú časť majetkovej výhody syntetického gumy a zároveň umožniť spracovanie (a prepracovanie) v presnejšom a kontrolovateľnejšom procese vstrekovania. TPR poskytuje vynikajúcu únavovú odolnosť, chemickú stabilitu, nárazovú silu a miernu recyklovateľnosť so správnym spracovaním.

TPU alebo termoplastický polyuretán je široká klasifikácia polyuretánových polymérov, ktoré zdieľajú vlastnosti, ako napríklad: elasticita, priehľadnosť, odolnosť opotrebenia a veľmi vysoká odolnosť voči olejom. Materiály sú termoplastické, s rozsahom stupňov elastomérneho správania. Ich vysoká pevnosť a odolnosť sú odvodené od štruktúry polymérneho reťazca pozostávajúce z striedavých tvrdých a mäkkých segmentov.

Tento článok ďalej porovná TPR vs. TPU, ich aplikácie, použitie, fyzikálne vlastnosti a alternatívne materiály.

Čo je TPR?
TPR (termoplastická guma) zvyčajne pozostáva z miešania 23% ps a 77% butadiénu. Vytvára sa emulznou polymerizáciou zložkových polymérov. Tento proces vytvára neoddeliteľný materiál, ktorý obsahuje elastomérnu fázu termosetov a distribuovanú tuhú maticu termoplastického materiálu. Výsledok odvodzuje vlastnosti z oboch komponentov, ale je možné ich spracovať s extrémnou presnosťou vo vstrekovacích zariadeniach. Viac informácií nájdete v našom sprievodcovi o tom, čo je termoplastická guma.

Typické gumy sú syntetizované alebo vylepšené v čiastočne polymerizovanej forme a potom sa na dokončenie procesu zosieťovania aplikuje teplo. V prípade TPR sa zložka butadiénu vyrába úplne zosieťovaná a vyrábaná ako jemný prášok. Zložka PS potom nahradí zosieťovanie spojením gumy do silnej polymérnej matrice. Flexibilita je výsledkom elasticity zložky butadiénu, kde je gumové väzby v rámci častíc v podstate nepružné.

TPR nezodpovedá výkonu vulkanizovaných gumov, takže nie je vhodný na výrobu pneumatík, ktorý má príliš nízky modul slzy. Avšak významne lepšie vlastnosti TPR rezistentné na ozón, zvetrávanie a UV žiarenie znamenajú, že nachádza širokú aplikáciu v mnohých výrobkových sektoroch.

Čo je TPU?
Polyméry TPU sú vyrobené z blokových štruktúr s dlhšími [mäkkými „oblastkami s nízkou polarizáciou a krátke [tvrdé“ rezy oveľa vyššej polarizácie. Kovalentné prepojenia medzi dvoma typmi segmentov vytvárajú dobre integrované reťazce, ktoré odvodzujú vlastnosti z oboch prvkov reťazca. Zmenením molekulových hmotností a pomerov zložkových častí je možné odvodiť širokú škálu vlastností v chemicky (takmer) identických materiáloch. Teploty sklenených prechodov týchto dvoch zložiek môžu byť podobné alebo rozdielne a môžu sa chemicky zmeniť tak, aby boli vyššie alebo nižšie. Tieto problémy so spracovaním umožňujú výrobu rôznych tepelných vlastností výslednej materiálnej rodiny.

Vyššia polarizácia tvrdších prvkov indukuje silnú príťažlivosť, ktorá indukuje pseudokryštalické oblasti, ktoré sa nachádzajú vo vysoko elastickej matrici. Pseudo-kryštalické oblasti sa správajú ako prvky zosieťovania, ktoré zodpovedajú za vysoký elastický modul rodiny, zatiaľ čo dlhšie, mäkšie reťazce tento účinok zmierňujú, čo umožňuje výrobu rôznych tvrdosti/elasticity.

Tento zosieťovací účinok sa znižuje na nulu, keď je prekročená teplota skleneného prechodu tvrdšej zložky. Rodina sa správa ako plne termoplastická skupina materiálov, ktorá je možné spracovať v bežných zariadeniach na vstrekovanie. TPU sa môže recyklovať topením a reformovaním, hoci degradácia dĺžky/integrity reťazca je významná pri prestavbe.

TPR vs. TPU: Aplikácie a použitia
Nižšie sú uvedené typické odvetvia a bežné aplikácie TPR:

Výroba automatickej výroby: tesnenia dverí a okien, časti prevodovky/zavesenie, vložky blatníka, vonkajšie a vnútorné obloženie, prístrojové panely, striedavé a motorové vzduchové kanáliky, priechodky, hnacie pásy, tekuté potrubia, podlahové rohože, O-krúžky.
Konštrukcia: tesnenia dverí a okien, hydraulické tesnenia, inštalatérske tesnenia.
Priemyselné: Vibračné tlmiče, potrubia, rozdeľovače, tesnenia, zavesené kríky, tlmiče nárazov, strešné membrány.
Spotrebiteľ: tesnenia chladničky, rukoväte nadmerne, kryty mobilných telefónov, spínacie panely, vibračné tlmiče.
Lekárske: Vzduchové trubice, tesnenia striekačiek, dýchacie masky a množstvá, tesnenia, ventily a katétre.
Elektronika: enkapsulácia, vodiče energie, kvalitné káble, ochrana šokov mobilných telefónov a tesnenia.
OBCHODOVÉ A ŠPORTOVÉ VÝMENA: Potápkové plutvy, šnorchly, masky, lyžiarske rukoväte, komponenty lyžiarskych bootov a podrážky topánok.
Nižšie sú uvedené typické odvetvia a bežné aplikácie TPU:

Automobilový priemysel: Automobilové vnútorné diely (dobrá povrchová úprava, odolnosť, odolnosť proti opotrebeniu; a nízke náklady).
Poľnohospodárstvo: ID značky pre zvieratá (veľká flexibilita, odolnosť proti slzám a počasiu a tolerancii teploty. Skvelé pre zapuzdrenie RFID).
Potrubie a inštalatérske práce: Profily tesnenia a O-krúžky, trubice, pásy a hadice. Špecialistické polyméry s optimálnymi vlastnosťami prietoku taveniny, extrúzne prispôsobený vysoký odpor voči hydrolýze hydraulickými a inými olejmi a organickými látkami, odolnosť voči kompresii pri vysokých teplotách, vysoká húževnatosť, flexibilita a odolnosť proti trhaniu.
Textil: Používa sa na dopravné pásy, nafukovacie a vojenské vybavenie. Široká škála možností spracovania a dobré mechanické, chemické a tepelné vlastnosti.
Športové vybavenie: extrémna flexibilita, vysokovýkonný a teplotný odpor, transparentnosť a tolerancia v oblasti životného prostredia.
Existujú spoločné sektory trhu a zdanlivo bežné oblasti produktov, ktoré môžu používať materiály TPR alebo TPU. Všeobecne platí, že spoločné znaky nenaznačujú zameniteľnosť, pretože každá aplikácia má tendenciu využívať úzku vlastnosť jedného alebo druhého materiálu. Napríklad automobilový sektor má tendenciu používať TPR na extrémnu flexibilitu a vlastnosti zvetrávania a TPU na odolnosť, odolnosť proti opotrebeniu a ergonomické aplikácie

TPR vs. TPU: recyklovateľnosť a udržateľnosť
Oba materiály sú odvodené z petrochemických zdrojov a ich udržateľnosť a recyklačné poverenia sú dosť podobné. TPU je vysoko recyklovateľný; Jeho odpad sa môže spracovávať späť na vysokokvalitnú surovinu. Aj keď to má tendenciu byť druhým stupňom v dôsledku tepelného rozkladu. TPU je tiež biologicky odbúrateľná a vo všeobecnosti sa rozpadne v podmienkach skládky/kompostu za 3–5 rokov. Keď sa rozpadne, nezanecháva žiadne toxické zvyšky. TPU sa tiež pomaly stávajú dostupnými a môžu sa vyrábať z biologických monomérov.

TPR je tiež vysoko recyklovateľný, ale rovnako ako väčšina polymérov, aj recyklovaný materiál je druhá trieda. Sú to stabilné materiály, ktoré v prírodnom prostredí degradujú veľmi pomaly. K dispozícii sú aj zdrojové materiály s monomérmi odvodenými z rias.

TPR vs. TPU: Cena
TPR sú vo všeobecnosti veľmi nízkonákladové materiály v rozmedzí 1,60 až 2,00 dolárov za kg. TPU sú o niečo drahšie, na 2,00 až 4,00 dolárov za kg.

Alternatívne materiály k TPR a TPU
Pri použití vstrekovania je k dispozícii široká škála termoplastických elastomérnych materiálov s rovnako širokým spektrom vlastností a nákladov. Aj keď nie sú zameniteľné v celom rozsahu, existuje veľa spoločných vlastností, ktoré vedú k možnostiam vo fáze špecifikácie. Nižšie sú uvedené niektoré alternatívne materiály:

Termoplastické vulkanizáty (TPE-V alebo TPV).
Termoplastické polyolefíny (TPE-O alebo TPO).
Termoplastické kopolyestery (TPE-E, COPE alebo Teee).
Termoplastické polyéterové blokové amidy (TPE-A).
Styrenic Block Copolymers (TPE-S).
Gumy spracovateľné taveniny (MPR).
Fluórpolymér elastoméry (FPE).
Ak je možnosťou prepínač na termosetingové polyméry, existuje viac materiálových možností, ako je uvedené nižšie:

Vulkanizovaný prírodný kaučuk (NR) (latex, vulkanizovaný za vzniku gumy Buna).
Polyizopén (IR).
Polychloroprén (CR).
Butadine guma (BR).
Nitril (butadién) guma (NBR).
Termoset Gumbers prinášajú do zoznamu možností nové vlastnosti a nové obmedzenia. Môžu však dosiahnuť pozoruhodné výsledky vždy, keď sa hľadajú konkrétne vlastnosti a problémy so spracovaním nezabráni používaniu.