Thermoplastisches Elastomer (TPE)
Gummiartige Elastizität bei Raumtemperatur – TPE/TPR zeigt unter normalen Bedingungen eine hervorragende Elastizität ähnlich wie vulkanisierter Kautschuk.
Thermoplastische Verarbeitbarkeit – Es kann bei hohen Temperaturen erweicht und geformt werden und vereint Gummielastizität mit der Bequemlichkeit thermoplastischer Verarbeitung.
Reversible physikalische Struktur – Seine Harzsegmente bilden reversible physikalische Vernetzungspunkte, die sich mit der Temperatur ändern, was flexible Verarbeitung und Wiederverwendung ermöglicht.
Ausgewogene Gummi- und Kunststoffeigenschaften – TPE kombiniert die mechanische Festigkeit von Gummi mit den Verarbeitungsvorteilen von Kunststoffen und ist somit ein vielseitiges „Dritte-Generation-Gummi“-Material.
Produktbeschreibung von thermoplastischen Elastomeren (TPE/TPR)
Thermoplastische Elastomere (TPE/TPR), auch bekannt als synthetischer Kautschuk oder Kunstkautschuk, vereinen die hervorragenden Eigenschaften von traditionellem vernetztem vulkanisiertem Gummi – wie hohe Elastizität, Alterungsbeständigkeit und Ölbeständigkeit – mit der einfachen Verarbeitung und vielseitigen Formgebungsmöglichkeiten herkömmlicher Kunststoffe.
TPE/TPR sind elastomere Materialien, die bei Raumtemperatur gummiartige Elastizität aufweisen und unter Hitze erweicht und geformt werden können. Ihre Struktur besteht aus chemisch gebundenen Harz- und Kautschuksegmenten. Die Harzsegmente bilden durch intermolekulare Wechselwirkungen physikalische Vernetzungspunkte, während die Kautschuksegmente hohe Elastizität bieten.
Diese physikalischen Vernetzungen sind temperaturabhängig reversibel, was ein thermoplastisches Verarbeitungsverhalten ermöglicht. Dadurch vereinen TPE-Materialien die mechanischen und physikalischen Eigenschaften von vulkanisiertem Kautschuk mit den Verarbeitungsvorteilen von Thermoplasten, was sie zu einer neuen Klasse von Polymermaterialien macht, die zwischen Gummi und Harz positioniert sind und oft als „Gummi der dritten Generation“ bezeichnet werden.
Vorteile von thermoplastischen Elastomeren (TPE/TPR)
(1) Sie können mit Standard-Thermoplast-Formgebungsanlagen verarbeitet werden, einschließlich Spritzguss, Extrusion, Blasformen, Pressformen und Transferformen.
(2) Sie können auch mit Kautschuk-Spritzgießmaschinen vulkanisiert werden, wodurch die Verarbeitungszeit von etwa 20 Minuten auf unter 1 Minute reduziert wird.
(3) Auch die Extrusionsvulkanisation ist möglich, mit hoher Extrusionseffizienz und kurzer Aushärtezeit.
(4) Produktionsabfälle wie Grate und Gummireste können direkt recycelt und wiederverwendet werden.
(5) Fertige TPE-Produkte sind leicht recycelbar, was zur Reduzierung der Umweltverschmutzung und zur Verbesserung der Ressourcennutzung beiträgt.
(6) Es ist kein Vulkanisationsprozess erforderlich, was zu Energieeinsparungen führt. Beispielsweise beträgt der Energieverbrauch für die Herstellung von Hochdruckschläuchen 188 MJ/kg für Gummi im Vergleich zu 144 MJ/kg für TPE, was eine Energieeinsparung von über 25 % ermöglicht.
(7) TPE-Materialien haben starke selbstverstärkende Eigenschaften, vereinfachen die Formulierungen, verringern die Auswirkungen von Additiven auf die Polymereigenschaften und verbessern die Qualitätskontrolle.
(8) TPE hat neue Entwicklungswege für die Gummiindustrie eröffnet und den Anwendungsbereich von Gummiprodukten erweitert.
Häufige Arten und Eigenschaften thermoplastischer Elastomere
1. Styrolbasierte TPEs (TPS):Styrolbasierte TPEs sind Blockcopolymere aus Butadien oder Isopren und Styrol. Ihre Eigenschaften ähneln am meisten denen von SBR-Kautschuk. Sie gehören zu den frühesten chemisch synthetisierten thermoplastischen Elastomeren, die untersucht wurden, und werden in der Schuhindustrie weit verbreitet eingesetzt, wobei sie Kautschuk weitgehend ersetzen. Auch ihre Anwendungen in industriellen Gummiprodukten wie Gummiplatten und Gummigeweben nehmen zu. SBS wird zudem häufig als Schlagzähmodifikator für PS-Kunststoffe verwendet und ist ein hervorragender Modifikator für Asphaltstraßenbeläge, der die Verschleißfestigkeit, Rissbeständigkeit, Erweichungsbeständigkeit und Rutschfestigkeit verbessert. Mit SBS modifizierte PS-Kunststoffe weisen nicht nur eine deutlich verbesserte Schlagfestigkeit wie Gummi auf, sondern auch eine ausgezeichnete Transparenz.
2. Olefinbasierte TPEs (TPO): Olefinbasierte TPEs sind Mischungen aus PP als Hartsegment und EPDM als Weichsegment. Aufgrund ihrer geringen spezifischen Dichte (nur 0,88), hohen Hitzebeständigkeit bis zu 100 °C sowie guter Witterungs- und Ozonbeständigkeit haben sie sich zu einer weiteren sich schnell entwickelnden TPE-Art entwickelt. Sie werden häufig in Automobilen als Zahnräder, Gestelle, Zündkabelummantelungen, ölbeständige Schläuche, Luftkanäle und rissbeständige glänzende Dichtungsstreifen für Hochhäuser eingesetzt. Sie kommen auch in Kabeln, der Lebensmittel- und Medizinbranche vor.
3. Dienbasierte TPEs: Dienbasierte TPEs sind hauptsächlich Isomere von Naturkautschuk und werden daher auch als thermoplastischer trans-Naturkautschuk (1-NR) bezeichnet. Aufgrund ihres thermoplastischen Zustands und ihrer starken Kristallinität ist ihr Angebot jedoch begrenzt, und ihre Anwendungen haben sich lange Zeit nicht wesentlich erweitert.
4.Vinylchloridbasierte TPEs:Auf Vinylchlorid basierende TPEs werden in zwei Hauptkategorien unterteilt: thermoplastisches PVC und thermoplastisches CPE. Ersteres wird als TPVC bezeichnet, letzteres als TCPE. TPVC ist hauptsächlich ein elastischer Modifikator von PVC und wird weiter unterteilt in chemische Polymerisation und mechanisches Mischen. Diese Art von TPVC kann als modifiziertes PVC und als Ersatz für Gummi betrachtet werden und wird hauptsächlich zur Herstellung von Schläuchen, Folien, Stoffen und einigen Gummiteilen verwendet. Derzeit werden mehr als 70 % im Automobilbereich verbraucht, beispielsweise in Autolenkrädern und Scheibenwischerblättern. Weitere Anwendungen umfassen elektrische Leitungen (ca. 75 %) und Bauabdichtungsfolien (ca. 10 %). In den letzten Jahren hat sich die Anwendung auf Haushaltsgeräte, Gartenbau, Industrie und alltägliche Arbeitskleidung, einschließlich Regenmäntel, ausgeweitet.
5. Auf Polyurethan basierende TPEs:TPEs auf Polyurethanbasis sind thermoplastische Polyurethan-Kautschuke, oft als TPU abgekürzt, bestehend aus ineinandergreifenden harten Segmenten aus Urethan, die mit Isocyanaten reagieren, und weichen Segmenten aus Polyester oder Polyether. TPU besitzt hervorragende mechanische Festigkeit, Abriebfestigkeit, Ölbeständigkeit und Biegefestigkeit, wobei die Abriebfestigkeit besonders herausragend ist. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Sportartikeln wie Skischuhen und Wanderschuhen verwendet und findet auch breite Anwendung bei der Produktion verschiedener Sportschuhe und Wanderschuhe, was zu einem erheblichen Verbrauch führt. TPU kann auch durch Spritzguss und Extrusion zur Herstellung von Automobil-, Maschinen- und Uhrenteilen verwendet werden und wird umfangreich in Hochdruckschläuchen (Außengummi), reinen Gummischläuchen, Platten, Treibriemen, Förderbändern, Drähten und Kabeln sowie gummierten Stoffen eingesetzt.
