TPE materiál: vlastnosti, typy, aplikácie a vstrekovanie plastov

Materiál TPE sa široko používa, keď lisovaný diel potrebuje flexibilitu, priľnavosť, odpruženie, tesnenie alebo mäkký povrch bez nutnosti konvenčného gumového spracovania. Pri vstrekovaní plastov je však výber TPE len prvým krokom. Vhodný druh materiálu môže ovplyvniť tvrdosť, deformácia v tlaku, chemická expozícia, lepenie substrátu, teplota a geometria dielu.

V spoločnosti HingTung sa výber TPE posudzuje spolu s návrhom dielu, nástrojmi, požiadavkami na prelisovanie a výrobnými podmienkami, a nie len preto, že sa živica vyberá na dotyk mäkká.

Čo je TPE materiál?

Čo je materiál TPE ? TPE je skratka pre termoplastický elastomér , čo je skupina materiálov, ktoré kombinujú elasticitu podobnú gume so spracovateľnosťou termoplastov v tavenine. Preto sa TPE bežne označuje aj ako termoplastická guma , hoci to nie je to isté ako konvenčná vulkanizovaná guma.

Na rozdiel od permanentne zosieťovaného termosetového kaučuku obsahuje väčšina TPE tvrdšie termoplastické oblasti a mäkšie elastomérne oblasti. Ich rovnováha ovplyvňuje tvrdosť, pevnosť, flexibilitu, elastické zotavenie a teplotnú odolnosť. Po zahriatí materiál zmäkne natoľko, aby pretekal zariadením na spracovanie termoplastov, a po ochladení opäť nadobudne svoje elastomérne vlastnosti.

TPE preto nie je jedna fixná živica. Lepší proces výberu materiálu pre vstrekovanie plastov by mal zhodnotiť presný druh a úlohu, ktorú musí lisovaný diel vykonávať.

Vlastnosti materiálu TPE

Neexistuje jednotný súbor vlastností materiálu TPE , ktorý by platil pre každý druh. TPE-S , TPU , TPV , TPO , TPE-E a TPE-A sa môžu správať veľmi odlišne, aj keď všetky patria do širšej rodiny TPE.

Niektoré publikované porovnania rodín TPE ukazujú mernú hmotnosť v rozmedzí približne od 0.89 do 1.3 , zatiaľ čo tvrdosť sa môže pohybovať od veľmi mäkkých zlúčenín Shore A až po rozsah Shore D. Toto široké rozpätie vysvetľuje, prečo sa TPE môže použiť na mäkké úchopy aj na relatívne pevné flexibilné komponenty.

Veľmi mäkké alebo ultramäkké termoplastické elastoméry sa môžu cítiť takmer ako gél, zatiaľ čo tvrdšie typy sa môžu správať oveľa viac ako polotuhé flexibilné plasty. Samotná tvrdosť však nepredpovedá trvanlivosť. Tesniaci materiál s tvrdosťou 60 Shore A a úchopový materiál s tvrdosťou 60 Shore A sa stále môžu výrazne líšiť v deformácii v tlaku, chemickej odolnosti a správaní sa spoja.

Bežné typy TPE

Termín TPE zahŕňa niekoľko materiálových skupín. Pochopenie tejto skupiny pomáha zúžiť vyhľadávanie materiálov pred hodnotením konkrétnej komerčnej triedy.

TPU je preto skôr typ TPE než úplne nesúvisiaci materiál. Keď je odolnosť voči oderu a mechanická trvanlivosť obzvlášť dôležitá, náš sprievodca vstrekovaním TPU podrobnejšie vysvetľuje jeho správanie pri spracovaní.

Výhody a obmedzenia materiálu TPE

Jedným z dôvodov, prečo sa TPE plast široko používa, je to, že môže poskytnúť funkčnosť podobnú gume a zároveň si zachovať kompatibilitu s termoplastickými výrobnými metódami. Vstrekovanie plastov umožňuje vyrábať zložité mäkké diely vo veľkých objemoch bez vulkanizácie, ktorú vyžadujú mnohé konvenčné gumy.

Medzi typické výhody patria povrchy mäkké na dotyk, farbiteľnosť, flexibilný výber tvrdosti, tlmenie vibrácií, potenciál prelisovania a možnosť opätovného spracovania vhodného výrobného odpadu. Spracovateľnosť termoplastov však neznamená, že každý hotový TPE výrobok je automaticky recyklovateľný, najmä ak je spojený s iným plastom.

TPE má tiež obmedzenia:

• Tepelná odolnosť sa medzi rodinami a odrodami značne líši.
• Niektoré triedy majú pri dlhodobom zaťažení relatívne vysokú deformáciu v tlaku.
• Odolnosť voči olejom a chemikáliám nemožno predpokladať len z názvu TPE.
• Veľmi mäkké časti sa môžu počas vyhadzovania natiahnuť alebo deformovať.
• TPE sa automaticky nelepí na ABS, PC, PA, PP alebo iné substráty.
• Prísady, história spracovania a zloženie môžu ovplyvniť zápach, pocit na povrchu a migráciu.

Tieto rozdiely sú dôvodom, prečo sú listy s údajmi o materiáloch a aplikačné testovanie užitočnejšie ako zaobchádzanie s „TPE“ ako s jednou štandardizovanou živicou.

TPE vs silikón

TPE verzus silikón je bežné porovnávanie, pretože oba materiály dokážu vyrobiť mäkké a flexibilné diely. Ich správanie pri spracovaní je zásadne odlišné.

TPE sa často používa na výrobu rukovätí, flexibilných krytov, tesnení a potiahnutých povrchov, kde je výhodné termoplastické spracovanie. Silikón sa stáva atraktívnejším, keď sa vyžaduje odolnosť voči vysokým teplotám alebo špecifické silikónové vlastnosti pre danú aplikáciu.

Toto rozlíšenie je súčasťou širšieho rozhodnutia o výbere termoplastického verzus termosetového materiálu.

Príklady a aplikácie materiálov TPE

Bežné príklady TPE materiálov sú ľahšie pochopiteľné, keď sa materiál prepojí so skutočnou funkciou súčiastky. Rôzne aplikácie uprednostňujú veľmi odlišné vlastnosti.

Mäkká rukoväť elektrického náradia môže uprednostniť tvrdosť podľa Shorea, trenie, textúru a lepenie. Tesniaca hrana namiesto toho vo veľkej miere závisí od deformácie v tlaku a elastického zotavenia. Odľahčenie kábla od napätia potrebuje odolnosť voči opakovanému ohybu a odolnosť voči roztrhnutiu.

Medzi typické aplikácie patria:

• mäkké rukoväte a protišmykové úchopy;
• tesnenia, tesniace pery a flexibilné uzávery;
• plášte káblov a odľahčovače ťahu;
• ochranné kryty a flexibilné kryty;
• podložky a nožičky tlmiace vibrácie;
• tlačidlá a flexibilné klávesnice;
• komponenty interiéru a tesnenia automobilov;
• zalisované spotrebiteľské a priemyselné puzdrá.

Pri obtlačených dieloch by sa mala pred obrábaním vyhodnotiť priľnavosť. Rôzne zloženia TPE sú navrhnuté tak, aby sa spájali s rôznymi pevnými substrátmi. Návrh obtlačeného TPE by mal tiež zohľadniť mechanické prepojenie, obalenie hrán, hrúbku materiálu, dĺžku prietoku a polohu uzáveru.

Ako si vybrať správny druh TPE

Najlepší druh TPE by sa mal vyberať spätne od požiadaviek konečného použitia. Napríklad špecifikovanie iba „TPE 60A“ necháva mnoho kritických technických premenných nedefinovaných.

Pred schválením známky si prečítajte:

1. Tvrdosť a pocit na dotyk: Akú tvrdosť podľa Shorea a povrchové trenie vyžaduje produkt?
2. Kompresia: Zostane materiál stlačený dlhší čas?
3. Životné prostredie: Akým teplotám, vystaveniu UV žiareniu, olejom, čistiacim prostriedkom alebo chemikáliám bude vystavený?
4. Mechanické zaťaženie: Vyžaduje sa vysoká odolnosť voči roztrhnutiu, oderu alebo únave?
5. Lepenie: Je lisovaný samostatne alebo je spojený s PP, ABS, PC, PA alebo iným substrátom?
6. zhoda: Vyžaduje si žiadosť dokumentáciu týkajúcu sa kontaktu s potravinami, kontaktu s pokožkou alebo inú špecifickú dokumentáciu?
7. Výroba: Dokáže druh vyplniť geometriu, spoľahlivo sa uvoľniť a zachovať rozmerovú konzistenciu?

Cena materiálu TPE sa tiež líši v závislosti od skupiny polymérov, tvrdosti, prísad, regulačných požiadaviek a špeciálnych spojovacích zložení. V prípade výrobných dielov by sa preto cena živice mala zvážiť spolu s dobou cyklu, odpadom, sekundárnou montážou a očakávanou životnosťou.

Vstrekovanie a prelisovanie TPE

Spracovanie TPE vstrekovaním plastov využíva rovnakú širokú postupnosť tavenia-napĺňania-ochladzovania-vyhadzovania ako iné termoplasty, ale mäkké materiály môžu byť citlivejšie na vlhkosť, teplotnú históriu, odvetrávanie, chladenie a vyhadzovanie.

Všeobecné teploty spracovania by sa nemali uplatňovať na každú skupinu TPE. Publikované komerčné triedy sa môžu líšiť o desiatky stupňov Celzia v odporúčaných podmienkach suda a formy, takže technický list dodávateľa by mal definovať počiatočné okno procesu.

Pre stabilné termoplastické elastoméry vstrekovaním do foriem , HingTung zvyčajne hodnotí:

• sušenie a regulácia vlhkosti špecifické pre daný druh;
• teplota taveniny a formy;
• rýchlosť a tlak vstrekovania;
• umiestnenie brány a vetranie;
• chladenie a vyhadzovanie mäkkých častí;
• teplota a čistota podkladu pre nanášanie.

Pri dvojmateriálových komponentoch úspešná vzorka tiež nepreukazuje dlhodobú priľnavosť. Odlupovacie zaťaženie, opakované ohýbanie, tepelné starnutie, chemikálie a reálne montážne podmienky môžu odhaliť slabiny, ktoré nie sú viditeľné bezprostredne po odliatí.

Je materiál TPE bezpečný alebo toxický?

Či je materiál TPE bezpečný, nedá sa odpovedať len na základe názvu materiálu. Zloženia TPE obsahujú rôzne polyméry, prísady, farbivá, plnivá a pomocné látky a ich vhodnosť závisí od zamýšľaného kontaktu a regulačných požiadaviek.

Spotrebiteľský úchop, komponent prichádzajúci do kontaktu s potravinami, výrobok prichádzajúci do kontaktu s pokožkou a aplikácia v zdravotníctve si preto môžu vyžadovať veľmi odlišné triedy a dokumentáciu. „TPE“ by sa nemalo automaticky interpretovať ako bezpečné pre potraviny, bezpečné pre lekárske účely alebo vhodné pre dlhodobý kontakt s pokožkou.

V prípade aplikácií so špecifickými bezpečnostnými požiadavkami si pred schválením materiálu overte presnú komerčnú kvalitu, vyhlásenia dodávateľa, príslušné protokoly o skúškach, farbivá a kontroly výroby.

Často kladené otázky o materiáli TPE

Je materiál TPE vodeodolný?

Mnohé druhy TPE majú dobrú odolnosť voči vode a používajú sa v tesneniach, krytoch a ochranných častiach. Vodoodolný materiál však automaticky neznamená, že zostavený výrobok je vodotesný. Geometria spoja, kompresia, spájacie povrchy a konštrukcia tesnenia tiež určujú vlastnosti tesnosti.

Má TPE bod topenia?

Neexistuje jeden univerzálny bod topenia TPE . TPE je skupina materiálov a rôzne polymérne systémy mäknú, tavia a spracovávajú pri rôznych teplotách. Použite údaje o spracovaní a teplote pre konkrétny druh, a nie všeobecnú teplotu TPE.

Dá sa TPE recyklovať?

Mnohé TPE sa dajú opätovne ohriať a spracovať, pretože sú termoplastické. Výrobný odpad sa preto môže vo vhodných aplikáciách opätovne použiť. Recyklácia hotových dielov je komplikovanejšia, keď TPE obsahuje prísady alebo je trvalo spojený s iným materiálom.

Je TPE guma alebo plast?

TPE kombinuje vlastnosti oboch. V prevádzke sa správa elasticky ako guma, ale spracováva sa termoplastickými metódami. Preto sa termíny TPE guma, TPE plast a termoplastická guma niekedy používajú na opis tej istej širšej kategórie materiálov.

Záver

Správny TPE materiál nie je určený len mäkkosťou. Pred uvoľnením akosti na výrobu nástrojov by sa mali zvážiť tvrdosť, deformácia v tlaku, teplota, chemikálie, opotrebenie, spoje, geometria, poddajnosť a správanie sa pri lisovaní.

V prípade zákazkových dielov z TPE alebo mäkko-tvrdo vstrekovaných komponentov môže spoločnosť HingTung pred vývojom formy skontrolovať výkres, materiál substrátu, funkčné požiadavky, prístup k nástrojom a výrobné podmienky. Včasná kontrola materiálu a DFM pomáha predchádzať odhaleniu problémov so spájaním, deformáciou alebo výkonom po výrobe nástrojov.