Elastomery termoplastyczne

Elastomery termoplastyczne (skrót  TPE lub TPR od Thermoplastic Rubber, angielski dla ''kauczuk termoplastyczny '' , czasami nazywane również elastoplastami ) to tworzywa, które zachowują się podobnie do klasycznych elastomerów w temperaturze pokojowej , ale mogą być odkształcane plastycznie pod wpływem ciepła i dzięki temu mają termoplastyczny zachowanie demonstrować.

nieruchomości

Elastomery „normalne” to chemicznie usieciowane cząsteczki sieci kosmicznej o szerokich oczkach . Sieciowania nie mogą być rozpuszczone bez rozkładu materiału.

Elastomery termoplastyczne to materiały, w których elastyczne łańcuchy polimerowe są związane z materiałem termoplastycznym. Mogą być przetwarzane w procesie czysto fizycznym w połączeniu dużych sił ścinających, działania ciepła i późniejszego chłodzenia. Chociaż sieciowanie chemiczne poprzez czasochłonną i termiczną wulkanizację nie jest konieczne, jak ma to miejsce w przypadku elastomerów, produkowane części mają właściwości gumowo-elastyczne ze względu na ich specjalną strukturę molekularną. Ponowne narażenie na ciepło i siły ścinające prowadzi do topnienia i deformacji materiału. Jednocześnie oznacza to, że TPE są znacznie mniej odporne termicznie i dynamicznie niż standardowe elastomery. TPE nie są więc „produktem następcy” konwencjonalnych elastomerów, ale dodatkiem łączącym zalety przetwórstwa termoplastów z właściwościami materiałowymi elastomerów.

Elastomery termoplastyczne mają fizyczne punkty sieciowania w niektórych obszarach ( wtórne siły walencyjne lub krystality), które rozpuszczają się po podgrzaniu bez rozkładu makrocząsteczek . Dzięki temu można je przetwarzać znacznie lepiej niż zwykłe elastomery. Odpady z tworzyw sztucznych można również ponownie stopić i dalej przetwarzać.

Jest to jednak również powód, dla którego właściwości materiałowe elastomerów termoplastycznych zmieniają się nieliniowo w czasie i temperaturze. Dwie główne mierzalne właściwości fizyczne materiału to odkształcenie ściskania i relaksacja naprężeń . W porównaniu do kauczuków etylenowo-propylenowo-dienowych (EPDM) mają gorsze właściwości materiałowe pod względem krótkotrwałego zachowania, a surowiec jest droższy. Jednak jeśli chodzi o zachowanie długoterminowe, sytuacja jest odwrotna w porównaniu z EPDM.

Ponieważ proces przetwarzania jest zasadniczo taki sam jak w przypadku tworzyw termoplastycznych, możliwe są podobnie krótkie czasy cyklu. W produkcji termoplastyczne elastomery są coraz częściej stosowane w uszczelnieniach karoserii samochodowych i w komponentach. Mogą być wytłaczane, formowane wtryskowo lub rozdmuchiwane i zazwyczaj kupowane są w postaci gotowej do użycia.

Klasyfikacja

Zgodnie z wewnętrzną strukturą rozróżnia się kopolimery i stopy elastomerowe.

Kopolimery stosuje się jako kopolimery losowe lub blokowe. Te pierwsze składają się z krystalizującego (a tym samym fizycznie usieciowanego) polimeru głównego, takiego jak: B. polietylen , stopień krystalizacji przez losowo wbudowany komonomer wzdłuż łańcucha np. B. octan winylu jest zredukowany do tego stopnia, że ​​krystality (= twarda faza) w gotowym materiale (w przykładzie EVA ) nie mają już bezpośredniego kontaktu. Podobnie jak w przypadku konwencjonalnych elastomerów, działają one następnie jako izolowane punkty sieciowania.

W kopolimerach blokowych segmenty twarde i miękkie są ostro rozdzielone w jednej cząsteczce (np. SBS, SIS). W przypadku TPE materiał rozdziela się na fazę ciągłą i nieciągłą poniżej pewnej temperatury. Gdy tylko ta ostatnia spadnie poniżej swojej temperatury zeszklenia Tg (Tg fazy ciągłej jest znacznie niższa od późniejszej temperatury nakładania), ponownie działa jako punkt sieciowania.

Stopy elastomerowe to mieszanki polimerowe , czyli mieszanki (mieszaniny) gotowych polimerów , czyli tworzywo sztuczne składa się z kilku rodzajów cząsteczek. Różne proporcje mieszania i dodatki powodują, że materiały są „szyte na miarę” (np. elastomer poliolefinowy z polipropylenu (PP) i kauczuku naturalnego (NR) – w zależności od proporcji pokrywają szeroki zakres twardości).

Rozróżnia się następujące kategorie:

Zalety

Elastomery termoplastyczne to elastomery, które zachowują się jak klasyczne elastomery w temperaturze pokojowej, ale stają się odkształcalne po podgrzaniu. Zwykle są to kopolimery składające się z „miękkiego” elastomeru i „twardego” składnika termoplastycznego. Właściwości elastoplastów plasują się pomiędzy właściwościami elastomerów i termoplastów. Przykładami są kopolimery blokowe wykonane ze styrenu i poliolefin, opracowane przez firmę Shell od 1965 roku .

Ogromną zaletą tych elastycznych tworzyw sztucznych jest możliwość ich zgrzewania w celu stworzenia wodoszczelnych połączeń.

linki internetowe

• Chemgapedia: Elastomery termoplastyczne
• Rexio: Materiały TPE: właściwości i typowe zastosowania
• Vestamid: elastomery PA 12: właściwości
• DOW: Elastomery termoplastyczne z surowców odnawialnych ( Memento z 16 lipca 2015 w Archiwum Internetowym ) (PDF; 126 kB)

Indywidualne dowody

1. ↑ ^{a b c} Czym są elastomery termoplastyczne? .
2. ↑ Thomas Hirth; Inżynieria polimerów: Technologie i praktyka, s. 167-176, ISBN 978-3540724025 .
3. ↑ DIN EN ISO 18064:2015-03: Elastomery termoplastyczne – nazewnictwo i skróty (ISO 18064:2014); Wersja niemiecka EN ISO 18064: 2014 . Wyd.: DIN Niemiecki Instytut Normalizacyjny odc. V. Beuth Verlag GmbH, Berlin, marzec 2015 r. 
4. ↑ Martin Bonnet: Tworzywa sztuczne w zastosowaniach inżynierskich: właściwości, przetwarzanie i praktyczne zastosowanie materiałów polimerowych. Vieweg + Teubner Verlag, 2008, ISBN 978-3-8348-0349-8 , s. 55.
5. ↑ W. Woebcken, K. Stoeckhert, HBP Gupta: leksykon plastyczny. 9. wydanie, Hanser Verlag, 1998, ISBN 978-3-446-17969-1 , s. 256.