Знай свои материалы:TPE и TPU

Когда дизайнеры и инженеры хотят, чтобы деталь обладала определенными свойствами, такими как амортизация или высокая ударная вязкость, они часто обращаются к полимерам, изготовленным из термопластичных эластомеров.

Термопластичные эластомеры — это класс полимеров, обладающих как термопластическими, так и эластомерными свойствами, что означает, что они термостойкие и долговечные, но при этом гибкие. Поскольку термопластичные эластомеры можно расплавлять и изменять форму без ущерба для химических или механических свойств материала, лом можно даже повторно использовать в качестве частичной замены первичного пластика. Детали из этого материала можно изготавливать различными способами, включая экструзию, литье под давлением и выдувное формование.

TPE (термопластичный эластомер) и TPU (термопластичный полиуретан) являются одними из самых популярных категорий термопластичных эластомеров, и, хотя многие используют эти термины взаимозаменяемо, у них есть некоторые ключевые различия. Во-первых, TPE — это категория, охватывающая широкий спектр термопластичных эластомеров, в то время как TPU относится только к меньшему подмножеству. ТПУ также новее для обрабатывающей промышленности, чем ТПЭ.

Вот исчерпывающая разбивка ключевых различий между терминами TPE и TPU, а также то, какие их аспекты следует учитывать при выборе материала.

Обзор TPE

TPE, также известный как термопластичная резина, сочетает в себе внешний вид стандартной резины и простоту использования пластика. Эта большая категория охватывает широкий спектр полимеров, включая ТПУ, термопластичный сополиэфир (TCP) и термопластичный полиамин (TPA). Этот материал известен своей эластичностью, технологичностью, возможностью вторичной переработки, высокой температурой плавления и устойчивостью к атмосферным воздействиям.

Механические характеристики для каждого типа TPE зависят от марки. Например, механические характеристики термопластичного эластомера K2702 от Kent Elastomer Products включают:

• Твердость по Шору A :29А
• Растяжение при разрыве :1100 фунтов на кв. дюйм (7,6 МПа)
• Удлинение :950%
• модуль 300 % :175 фунтов на кв. дюйм (1,2 МПа)
• Модуль 500% :330 фунтов на кв. дюйм (2,3 МПа)
• Рабочая температура :от -40 до 195°F (от -40 до 91°C)

TPE — это предпочтительный полимер для любого применения, который должен быть мягким на ощупь и обладать хорошими эластичными или нескользкими свойствами. Они также идеально подходят для приложений, в которых деталь должна соответствовать сопутствующей детали. Обычное коммерческое использование TPE включает ручки для карандашей, ручки для хоккейных клюшек, игрушек и лыжных ботинок. В медицинской промышленности TPE можно найти в деталях реанимационных аппаратов, соединителях и мундштуках. В автомобильной промышленности TPE используется в атмосферостойких уплотнителях, напольных ковриках, внутренних и наружных деталях, крышках подушек безопасности и бамперах.

TPE обладают многочисленными преимуществами по сравнению с сопоставимыми пластиками, включая обычные резиновые материалы. TPE быстрее обрабатываются и имеют более короткое время изготовления, чем каучуки, что снижает конечную стоимость готовой детали. Более короткие циклы формования также повышают энергоэффективность. По сравнению с TPU в целом, TPE могут быть более эластичными.

У TPE есть несколько ограничений, о которых следует помнить продуктовым командам. Например, известно, что ТЭП плавятся при чрезвычайно высоких температурах, и их следует использовать только для деталей, которые будут подвергаться воздействию температур в пределах указанного производителем температурного диапазона. TPE обычно хуже работают при больших нагрузках и обладают меньшей химической и температурной стойкостью, чем традиционные термореактивные каучуки. Кроме того, большинство материалов TPE необходимо высушить перед обработкой, поэтому дизайнеры должны быть осторожны, чтобы не забыть об этом важном шаге.

Обзор ТПУ

Термопластичный полиуретан (ТПУ) представляет собой разновидность прочных многоцелевых термопластичных эластомеров, известных своей долговечностью, гибкостью и пригодностью для многочисленных высокопроизводительных применений. Как и другие TPE, этот материал обладает свойствами как термопластов, так и обычных каучуков, но TPU предлагает превосходную несущую способность, высокое удлинение при разрыве и превосходную прочность на растяжение. ТПУ также хорошо противостоят воздействию химикатов, масел, смазок и других распространенных растворителей.

Механические характеристики ТПУ будут различаться. Механические характеристики Ultrafuse TPU 85A включают:

• Твердость по Шору A :90А
• Плотность (печатная и кондиционированная) :1082 кг/м3
• Температура стеклования :-44 °C
• Стойкость к истиранию :82 мм3
• Прочность при растяжении (при 100% удлинении, в направлении XY, при условии) :8,7 МПа
• Растяжение при разрыве (в направлении XY, при условии) :34 МПа
• Модуль упругости (в направлении XY, условно) :20 МПа

ТПУ можно найти в самых разных отраслях промышленности, от автомобилестроения до сельского хозяйства и текстиля. Уникальное сочетание устойчивости материала к царапинам и истиранию делает его отличным материалом для изготовления деталей интерьера автомобиля, таких как ручки переключения передач, приборные панели или детали консоли. Его гибкость и воздухопроницаемость делают его подходящим для спортивной одежды и спортивной обуви. Некоторые инженеры также разработали нишевые ТПУ, чтобы удовлетворить растущий спрос на высокоэффективные полимеры с низкой остаточной деформацией при сжатии, стойкостью к истиранию и маслостойкостью для уплотнений и прокладок.

По сравнению с поливинилхлоридом (ПВХ) ТПУ легче, эластичнее и устойчивее к истиранию. Также возможно окрашивание и обработка ТПУ. С экологической точки зрения имеет смысл выбрать ТПУ, а не ПВХ, потому что этот материал пригоден для вторичной переработки и часто используется для снижения выбросов углерода. Кроме того, TPU превосходит большинство других TPE по нескольким ключевым параметрам. ТПУ, как правило, тверже, долговечнее и более устойчива к усадке, чем большинство ТПЭ, а также легче печатать и, как правило, обещает более точные результаты.

Однако, с другой стороны, ТПУ дороже, чем сопоставимые пластмассы, а некоторые сорта ТПУ имеют относительно короткий срок годности. Как и другие ТПЭ, ТПУ необходимо высушить перед обработкой. Кроме того, термопластичные полиуретаны обычно имеют более узкий диапазон твердости, чем другие термопластичные эластомеры, и более узкий диапазон температур обработки, что создает определенные ограничения технологичности.

Начало работы с TPE и TPU

TPE и TPU — это универсальные пластики, которые должны быть в арсенале всех групп разработчиков. Тем не менее, команды разработчиков должны быть предупреждены, чтобы они не смешивали эти два материала. TPE, большая категория полимеров, которые можно классифицировать как термопластичные эластомеры, мягче, чем TPU, и лучше подходят для приложений, которые должны быть мягкими на ощупь. TPU, с другой стороны, представляет собой подмножество TPE, которые более прочны и лучше подходят для высокопроизводительных приложений, требующих высокой химической стойкости и стойкости к истиранию. Команды разработчиков всегда должны проводить тщательные исследования и проверки, чтобы убедиться, что они выбирают правильный материал для своего проекта. К счастью, опытный партнер-производитель может значительно упростить процесс выбора материала.

Когда компании сотрудничают с Fast Radius, они сотрудничают с командой экспертов по производству по требованию, которые имеют многолетний опыт воплощения продуктов в жизнь с использованием как традиционных, так и аддитивных методов производства. Наша команда дизайнеров, инженеров и консультантов может беспрепятственно направлять команды разработчиков в процессе выбора материалов и следить за тем, чтобы они всегда делали правильный выбор, чтобы они могли сосредоточиться на выпуске превосходных продуктов каждый раз. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу.

Для получения более подробных руководств по материалам ознакомьтесь с другими статьями «Знай свои материалы» в ресурсном центре Fast Radius.