TPR TPU

Το TPR ή το θερμοπλαστικό καουτσούκ είναι συνήθως ένα συμπολυμερές που συγχωνεύει τις ιδιότητες του καουτσούκ πολυστυρένιο (PS) και βουταδιενίου (συνθετικού). Το υλικό αυτό αναπτύχθηκε για να παρέχει μεγάλο μέρος του πλεονεκτήματος του συνθετικού καουτσούκ, επιτρέποντας παράλληλα την επεξεργασία (και την επανεπεξεργασία) στην πιο ακριβή και ελεγχόμενη διαδικασία χύτευσης με έγχυση. Η TPR προσφέρει εξαιρετική ανθεκτικότητα κόπωσης, χημική σταθερότητα, αντοχή στην κρούση και μέτρια ανακυκλώσιμη, με τη σωστή επεξεργασία.

Η TPU ή η θερμοπλαστική πολυουρεθάνη είναι μια ευρεία ταξινόμηση πολυμερών πολυουρεθάνης που μοιράζονται ιδιότητες όπως: ελαστικότητα, διαφάνεια, ανθεκτικότητα φθοράς και πολύ υψηλή αντίσταση στα έλαια. Τα υλικά είναι θερμοπλαστικά, με μια σειρά βαθμών ελαστομερούς συμπεριφοράς. Η υψηλή αντοχή και η ανθεκτικότητα τους προέρχονται από μια δομή αλυσίδας πολυμερούς που αποτελείται από εναλλασσόμενα σκληρά και μαλακά τμήματα.

Αυτό το άρθρο θα συγκρίνει περαιτέρω την TPR εναντίον της TPU, τις εφαρμογές, τις χρήσεις, τις φυσικές ιδιότητες και τα εναλλακτικά υλικά.

Τι είναι το TPR;
Το TPR (θερμοπλαστικό καουτσούκ) συνήθως αποτελείται από ανάμειξη 23% PS και 77% βουταδιένιο. Προετοιμάζεται με πολυμερισμό γαλακτώματος των συστατικών πολυμερών. Η διαδικασία καθιστά ένα αναπόσπαστο υλικό που περιέχει μια ελαστομερή, θερμοσκληρυντική φάση και μια κατανεμημένη, άκαμπτη μήτρα θερμοπλαστικού υλικού. Το αποτέλεσμα αποκομίζει ιδιότητες και από τα δύο εξαρτήματα, αλλά είναι σε θέση να υποβληθεί σε επεξεργασία με ακρίβεια ακρίβεια στον εξοπλισμό χύτευσης με έγχυση. Για περισσότερες πληροφορίες, ανατρέξτε στον οδηγό μας για το θερμοπλαστικό καουτσούκ.

Τα τυπικά καουτσούκ συντίθενται ή εξευγενίζονται σε μερικώς πολυμερισμένη μορφή και στη συνέχεια εφαρμόζεται θερμότητα για να ολοκληρωθεί η διαδικασία σταυροειδούς σύνδεσης. Στην περίπτωση του TPR, το συστατικό butadiene κατασκευάζεται πλήρως διασυνδεδεμένο και παράγεται ως λεπτή σκόνη. Το συστατικό PS στη συνέχεια υποκαθιστά τη διασταυρούμενη σύνδεση συνδέοντας το καουτσούκ σε μια ισχυρή μήτρα πολυμερούς. Η ευελιξία προκύπτει από την ελαστικότητα του συστατικού βουταδιενίου, όπου η συγκόλληση από καουτσούκ ενδοκοιλών είναι ουσιαστικά ανελαστική.

Το TPR δεν ταιριάζει με την απόδοση των βουλκανισμένων καουτσούκ, οπότε δεν είναι κατάλληλη για την κατασκευή ελαστικών, έχοντας πολύ χαμηλό συντελεστή δακρύων. Ωστόσο, οι σημαντικά καλύτερες ιδιότητες του TPR, και ανθεκτικές στο UV, και ανθεκτικές στο υπεριώδη ακτινοβολία, και ανθεκτικές σε υπεριώδη ακτινοβολία σε πολλούς τομείς προϊόντων.

Τι είναι το TPU;
Τα πολυμερή TPU είναι κατασκευασμένα από δομές μπλοκ με μεγαλύτερες, [μαλακές "περιοχές χαμηλής πόλωσης και σύντομες, [σκληρές" τμήματα πολύ υψηλότερης πόλωσης. Οι ομοιοπολικοί δεσμοί μεταξύ των δύο τύπων τμήματος καθιστούν καλά ενσωματωμένες αλυσίδες που αντλούν ιδιότητες και από τα δύο αλυσιδωτά στοιχεία. Μεταβάλλοντας τα μοριακά βάρη και τις αναλογίες των συστατικών τμημάτων, ένα ευρύ φάσμα ιδιοτήτων μπορεί να προκύψει σε χημικά (σχεδόν) πανομοιότυπα υλικά. Οι θερμοκρασίες μετάβασης από γυαλί των δύο συστατικών μπορεί να είναι παρόμοιες ή διαφορετικές και μπορούν να τροποποιηθούν χημικά ώστε να είναι υψηλότερες ή χαμηλότερες. Αυτά τα ζητήματα επεξεργασίας επιτρέπουν την παραγωγή μιας σειράς θερμικών ιδιοτήτων της οικογένειας υλικών που προκύπτουν.

Η υψηλότερη πόλωση των σκληρότερων στοιχείων προκαλεί ισχυρή έλξη, η οποία προκαλεί ψευδο-κρυσταλλικές περιοχές, που βρίσκονται σε εξαιρετικά ελαστική μήτρα. Οι ψευδο-κρυσταλλικές περιοχές συμπεριφέρονται ως στοιχεία διασταυρούμενης σύνδεσης, τα οποία αντιπροσωπεύουν το υψηλό ελαστικό μέτρο της οικογένειας, ενώ οι μακρύτερες, μαλακότερες αλυσίδες μετριάζουν αυτό το αποτέλεσμα, επιτρέποντας μια σειρά σκληρότητας/ελαστικότητας να κατασκευαστεί.

Αυτό το φαινόμενο διασταυρούμενης σύνδεσης μειώνεται στο μηδέν καθώς η θερμοκρασία μετάβασης γυαλιού του σκληρότερου συστατικού ξεπερνά. Η οικογένεια συμπεριφέρεται ως μια πλήρως θερμοπλαστική ομάδα υλικών που μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία σε συνηθισμένο εξοπλισμό χύτευσης με έγχυση. Τα TPU μπορούν να ανακυκλωθούν με την τήξη και τη μεταρρύθμιση, αν και η υποβάθμιση του μήκους/ακεραιότητας της αλυσίδας είναι σημαντική για την επανέλαβε.

TPR εναντίον TPU: Εφαρμογές και χρήσεις
Παρακάτω παρατίθενται οι τυπικές βιομηχανίες και οι κοινές εφαρμογές TPR:

ΑΥΤΟΜΑ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ: Σφραγίδες πόρτας και παραθύρων, εξαρτήματα κιβωτίου ταχυτήτων/ανάρτησης, ένθετα φτερού, εξωτερική και εσωτερική επένδυση, πίνακες οργάνων, αγωγοί αέρα AC και κινητήρα, κροτίδες, ιμάντες κίνησης, υγρούς σωλήνες, χαλάκια δαπέδου, δακτύλιοι.
Κατασκευή: Σφραγίδες πόρτας και παραθύρων, υδραυλικές σφραγίδες, υδραυλικές σφραγίδες.
Βιομηχανία: Αποσβεστήρες κραδασμών, σωλήνες, πολλαπλές, σφραγίδες, θάμνοι ανάρτησης, αμορτισέρ, μεμβράνες οροφής.
Καταναλωτής: Σφραγίδες ψυγείου, χειροκίνητα, καλύμματα κινητών τηλεφώνων, πίνακες διακόπτη, αποσβεστήρες κραδασμών.
Ιατρική: Σωλήνες αέρα, σφραγίδες σύριγγας, μάσκες αναπνοής και πλέγματα, σφραγίδες, βαλβίδες και καθετήρες.
Ηλεκτρονικά: Ενθυλάκωση, οδηγοί ισχύος, καλώδια υψηλής ποιότητας, προστασία κινητού τηλεφώνου και σφραγίδες.
Υποδήματα και αθλητικοί εξοπλισμοί: Καταδύσεις, αναπνευστήρες, μάσκες, λαβές σκι, εξαρτήματα σκι-εκκίνησης και πέλματα παπουτσιών.
Παρακάτω παρατίθενται οι τυπικές βιομηχανίες και οι κοινές εφαρμογές TPU:

Αυτοκίνητα: Εσωτερικά εξαρτήματα αυτοκινήτων (καλό φινίρισμα επιφάνειας, ανθεκτικότητα, αντίσταση φθοράς και χαμηλό κόστος).
Γεωργία: Ετικέτες ID για ζώα (μεγάλη ευελιξία, αντοχή σε δάκρυ και καιρού και ανοχή θερμοκρασίας. Εξαιρετική για την ενθυλάκωση του RFID).
Σωλήνες και υδραυλικές εγκαταστάσεις: Προφίλ σφραγίδων και δακτύλιοι Ο, σωλήνες, ζώνες και εύκαμπτοι σωλήνες. Ειδικά πολυμερή με βέλτιστες ιδιότητες ροής τήγματος, υψηλή αντοχή στην εξώθηση στην υδρόλυση από υδραυλικά και άλλα έλαια και οργανικά, αντίσταση στη συμπίεση σε υψηλές θερμοκρασίες, υψηλή αντοχή, ευελιξία και αντίσταση στο δάκρυ.
Κλωστοϋφαντουργία: Χρησιμοποιείται για μεταφορικές ζώνες, φουσκωτά και στρατιωτικό εξοπλισμό. Ευρύ φάσμα επιλογών επεξεργασίας και καλές μηχανικές, χημικές και θερμικές ιδιότητες.
Αθλητικός εξοπλισμός: Εξαιρετική ευελιξία, αντοχή σε υψηλή επίπτωση και θερμοκρασία, διαφάνεια και περιβαλλοντική ανοχή.
Υπάρχουν κοινοτικοί τομείς της αγοράς και φαινομενικά κοινό τομείς προϊόντων που μπορούν να χρησιμοποιήσουν είτε υλικά TPR είτε TPU. Σε γενικές γραμμές, οι κοινότητες δεν συνεπάγονται εναλλαγή, καθώς κάθε εφαρμογή τείνει να εκμεταλλευτεί μια στενή ιδιότητα ενός ή άλλου υλικού. Για παράδειγμα, ο τομέας αυτοκινήτων τείνει να χρησιμοποιεί TPRs για ακραίες ιδιότητες ευελιξίας και καιρού και TPU για ανθεκτικότητα, αντίσταση στη φθορά και εργονομικές εφαρμογές

TPR εναντίον TPU: Ανακυκλιμότητα και βιωσιμότητα
Και τα δύο υλικά προέρχονται από πετροχημικές πηγές και η βιωσιμότητα και τα διαπιστευτήρια ανακύκλωσης είναι αρκετά παρόμοια. Το TPU είναι εξαιρετικά ανακυκλώσιμο. Τα απόβλητά του μπορούν να μεταποιηθούν πίσω σε πρώτες ύλες υψηλής ποιότητας. Παρόλο που τείνει να είναι δεύτερο βαθμό λόγω της θερμικής αποσύνθεσης. Η TPU είναι επίσης βιοαποικοδομήσιμη και γενικά θα καταρρεύσει σε συνθήκες υγειονομικής ταφής/λιπάσματος σε διάστημα 3-5 ετών. Δεν αφήνει τοξικά υπολείμματα όταν καταρρέει. Τα TPU είναι επίσης αργά διαθέσιμα και μπορούν να κατασκευαστούν από μονομερή βιο-προέκταση.

Το TPR είναι επίσης εξαιρετικά ανακυκλώσιμο, αλλά όπως και τα περισσότερα πολυμερή, το ανακυκλωμένο υλικό είναι δεύτερο βαθμό. Είναι σταθερά υλικά που υποβαθμίζονται εξαιρετικά αργά στο φυσικό περιβάλλον. Τα αρχικά υλικά μονομερών που προέρχονται από φυκλών για TPRs είναι επίσης διαθέσιμα.

TPR εναντίον TPU: Κόστος
Τα TPRs είναι γενικά πολύ χαμηλού κόστους υλικά, κυμαίνονται από $ 1,60 έως $ 2,00 ανά κιλό. Τα TPU είναι λίγο πιο ακριβά, στα $ 2,00 έως $ 4,00 ανά κιλό.

Εναλλακτικά υλικά για TPR και TPU
Για τη χρήση χύτευσης με έγχυση, είναι διαθέσιμη μια μεγάλη ποικιλία θερμοπλαστικών ελαστομερών υλικών, με εξίσου ευρύ φάσμα ιδιοτήτων και κόστους. Ενώ αυτά δεν είναι εναλλάξιμα σε ολόκληρο το εύρος, υπάρχουν πολλές κοινότητες ιδιοτήτων που οδηγούν σε επιλογές στο στάδιο των προδιαγραφών. Παρακάτω παρατίθενται μερικά εναλλακτικά υλικά:

Θερμοπλαστικές βουλκανικές (TPE-V ή TPV).
Θερμοπλαστικές πολυολεφίνες (TPE-O ή TPO).
Θερμοπλαστικά συμπολυκεστές (TPE-E, COPE ή TEEE).
Θερμοπλαστικά πολυαιθένια αμίδια του μπλοκ (TPE-A).
Τα συμπολυμερή μπλοκ Styrenic (TPE-S).
Επεξεργασία καουτσούκ (MPR).
Φθοριοπολυμερούς ελαστομερή (FPE).
Όταν ο διακόπτης σε πολυμερή θερμοσκληρυντικά είναι μια επιλογή, υπάρχουν περισσότερες υλικές επιλογές, όπως αναφέρονται παρακάτω:

Βουλκανισμένο φυσικό καουτσούκ (NR) (λατέξ, βουλκανισμένο για να σχηματίσει καουτσούκ Buna).
Πολυισοπρένιο (IR).
Πολυχλωροπένιο (CR).
Butadiene Rubber (BR).
Καουτσούκ νιτρίλιο (βουταδιένιο) (NBR).
Τα καουτσούκ Thermoset φέρνουν νέες ιδιότητες και νέους περιορισμούς στη λίστα επιλογών. Μπορούν, ωστόσο, να επιτύχουν αξιοσημείωτα αποτελέσματα όποτε αναζητούνται συγκεκριμένες ιδιότητες και τα ζητήματα επεξεργασίας δεν αποτρέπουν τη χρήση.