TPE - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos



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TPE

Elastómeros TPE
TPE elastómero -Termoplastico

El mundo confuso de TPE

Los elastómeros termoplásticos están definidos por ASTM D 1566 como “una familia de materiales similares al caucho que, a diferencia del caucho vulcanizado convencional, se pueden procesar y reciclar como materiales termoplásticos”. Una goma se define como "un material que es capaz de recuperarse de grandes deformaciones de forma rápida y forzada y" se retrae en 1 minuto a menos de 1,5 veces su longitud original después de estirarse a temperatura ambiente (18 a 29°C) hasta el doble de su longitud y se mantiene durante un minuto antes del lanzamiento”. Los elastómeros hermoplásticos (TPE) son una clase importante de materiales y se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. El término elastómero termoplástico se ha convertido en el nombre genérico aceptado para materiales como se define en el párrafo anterior. Este término se usa generalmente como un sustantivo, para distinguir un TPE de un caucho termoestable convencional que no ha sido vulcanizado. Los términos arcaicos para los TPE incluyen "elastoplástico", caucho termoplástico, vulcanizado termoplástico y plástico modificado por impacto. Además, ha habido un crecimiento de subcategorías de TPE para distinguir entre los diferentes tipos de materiales que generalmente cumplen con la definición de TPE. Varios ejemplos son "mezclas de caucho termoplástico", "aleaciones elastoméricas" y "copolímeros de bloque". Estos diferentes términos se utilizan para indicar diferentes estructuras morfológicas y diferentes comportamientos elastoméricos. En general, los TPE tienen múltiples tipos diferentes de estructuras de material polimérico, y se caracterizan por ser suaves y flexibles y son procesables por fusión y reprocesables. Un elastómero termoplástico (TPE) es un material polimérico separado en nano o microfase que exhibe elasticidad de caucho en un rango de temperatura de servicio específico, pero a temperatura elevada se puede procesar como termoplástico (debido a las reticulaciones físicas termorreversibles presentes en el material). Ofrece las ventajas de procesamiento de un comportamiento de fusión altamente viscoso y de adelgazamiento por cizallamiento y un tiempo de ciclo de producto corto en la fabricación debido al rápido endurecimiento por fusión al enfriarse.

Los productos comerciales de TPE  se clasifican en base a su estructura polimérica. Se incluyen ejemplos representativos para cada clase de polímero. Los copolímeros de bloques segmentados, los copolímeros tribloque y los vulcanizados termoplásticos (TPV) representan una parte importante de la familia de TPE. Los aspectos fundamentales de las relaciones estructura-propiedad en copolímeros de bloque segmentados de etileno / octeno (EO), poliuretanos termoplásticos (TPU), copolímeros de bloque estirénicos (SBC) (con énfasis en copolímeros de estireno / etileno-1-buteno / estireno [SEBS] y SEBS) compuestos), y los TPV producidos a partir de polipropileno (PP) y caucho de etileno / propileno / monómero dieno (EPDM) se seleccionaron para su revisión en este capítulo, como representativos de los más importantes comercialmente y los más cercanos en rendimiento a los elastómeros termoendurecibles. Los TPV poseen suficiente recuperación elástica para desafiar al caucho termoestable en muchas aplicaciones, y se presentan conocimientos sobre la recuperación elástica y la procesabilidad del TPE basados ​​en los últimos desarrollos en el campo. La escasa recuperación elástica de los TPE a temperaturas elevadas es una deficiencia clave que ha impedido que estos materiales reemplacen por completo a sus contrapartes termoestables. Los TPE deben su existencia como productos comerciales a la economía de fabricación y la ventaja ambiental que ofrecen sobre el caucho termoendurecible. Los TPE, por supuesto, están diseñados para fluir bajo la acción del calor; por lo tanto, su temperatura de servicio superior es limitada en comparación con el caucho termoestable.

Historia de los TPE

  • 1935 Poli (cloruro de vinilo) plastificado
  • 1943 Poliuretano termoplástico
  • 1947 Mezclas de PVC / NBR
  • 1965 Copolímeros de bloque de estireno
  • 1972 Elastómeros de poliolefina termoplásticos
  • 1972 Copolímeros de bloque de estireno (hidrogenados)
  • 1972 Elastómeros de copoliéster
  • 1981 Vulcanizados termoplásticos (PP / EPDM)
  • 1982 Elastómeros de copoliamida
  • 1984 PP / NBR TPV
  • 1985 Caucho de interpolímero de poliolefina / etileno clorado
  • 1995 UHMW PVC / NBR
  • 1999 Etileno / etileno - buteno / etileno
  • 2004 Caucho de nailon / acrilato TPVa
  • 2004 Estireno / isobutileno / estireno tribloque
  • 2006 Bloque segmentado de etileno / octeno

Por tanto, un obstáculo importante a superar en la sustitución del caucho termoendurecible por TPE es la mejora en la recuperación elástica, particularmente a temperatura elevada, especialmente el endurecimiento por compresión, porque en muchas aplicaciones los elastómeros están sujetos a compresión. Los plastómeros que son copolímeros de etileno/α-olefina son producidos generalmente usando catalizadores de metaloceno. Estos materiales pueden ser similares al caucho solo a temperatura ambiente. Son termoplásticos debido a las reticulaciones termorreversibles proporcionadas por la cristalización de las secuencias de etileno en el polímero, pero son deficientes en carácter elastomérico por encima de la temperatura ambiente o cuando se encuentran bajo tensión excesiva. Hay TPE basados ​​en poliolefinas fusionadas, copolímeros de etileno/acetato de vinilo y copolímeros de etileno/estireno. Los TPE a base de copolímeros de propileno/etileno con alto contenido de propileno fueron comercializados en 2002. La cristalinidad debida a las secuencias de PP isotácticas en TPE a base de copolímeros de propileno / etileno se reduce debido a errores estereoscópicos y de regio en la inserción de propileno causados ​​por el catalizador y también debido al etileno copolimerizado. Se puede lograr una Tg tan baja como -30°C para permitir buenas propiedades elastoméricas a baja temperatura, pero las propiedades a alta temperatura se ven comprometidas debido a la baja cristalinidad y al bajo punto de fusión (~ 50°C) de los enlaces cruzados termorreversibles (cristalitos). Por supuesto, la temperatura de uso superior de este TPE puede aumentarse reduciendo el contenido de etileno del producto, a expensas de peores propiedades elásticas. Estos copolímeros estadísticos de propileno / etileno con composición estrecha y distribución de peso molecular estrecha (MWD, Mw/Mn ~ 2,5) pueden considerarse como copolímeros de bloques segmentados. Un producto competitivo que se comercializó en 2004, es también un copolímero de propileno / etileno con un MWD estrecho pero con una amplia distribución de composición entre cadenas poliméricas. Los TPE a base de copolímeros de propileno/etileno en los que el contenido de etileno copolimerizado es del 25% en peso o menos, dependiendo del grado, se utilizan generalmente en la composición de poliolefinas y no se tratan aquí. Las olefinas termoplásticas (TPO) representan una clase de materiales comercialmente importante, a saber, PP que se modifica por impacto con varias combinaciones de elastómeros poliolefínicos (plastómero, caucho de etileno / propileno, EPDM). Estos materiales plásticos suelen estar reforzados con talco, para su uso en automoción, electrodomésticos y otras aplicaciones. Sin embargo, los materiales de TPO a los que se hace referencia aquí son precursores de mezclas de fusión de aceite, PP / EPDM y alto contenido de caucho para TPV. Estos se incluyen como materiales comparativos con sus TPV equivalentes con un rendimiento más elastomérico. El poli (cloruro de vinilo) (PVC) plastificado se utiliza como plástico flexible y no como elastómero, pero fue el primer TPE producido comercialmente. El PVC, producido por polimerización por radicales libres, contiene segmentos sindiotácticos cristalizables, cuya cristalización aumenta con la movilización de la cadena polimérica en presencia de un plastificante. La traza de calorimetría diferencial de barrido (DSC) de un polvo de PVC polimerizado exhibió una endotermia de fusión continua, comenzando en Tg (89°C), hasta más de 200°C. Este comportamiento de fusión se debe a la presencia de cristalitos de diferentes tamaños. Los plastificantes reducen la Tg del PVC y hacen que el material sea elastomérico. Sin embargo, la cristalinidad muy baja del material plastificado (generalmente 10%), la variación en el punto de fusión del cristalito debido a la variación del espesor del cristal y la disminución del punto de fusión debido a la entrada de plastificante en cristalitos con el aumento de temperatura limitan el uso temperatura del PVC como elastómero hasta aproximadamente 70°C.

Los TPE han sido definidos por el Instituto Internacional de Productores de Caucho Sintético como:

“Los polímeros, mezclas de polímeros o compuestos que, por encima de sus temperaturas de fusión, exhiben un carácter termoplástico que les permite conformarse en artículos fabricados y que, dentro de su rango de temperatura de diseño, poseen un comportamiento elastomérico sin reticulación durante la fabricación. Este proceso es reversible y el producto puede ser reprocesado y remodelado. Hay seis clases genéricas de TPE disponibles. También agregaría cloruro de polivinilo (PVC) a esta lista:

  • Copolímeros de bloque estirénico (SBC)
  • Poliolefinas termoplásticas (TPE-O o TPO)
  • Vulcanizado termoplástico (TPE-V o TPV)
  • Poliuretanos Termoplásticos (TPE-U o TPU)
  • Copoliésteres termoplásticos (TPC-ET o COPE)
  • Poliamidas termoplásticas (TPA-ET o PEPA o PEBA)
  • Cloruro de polivinilo (PVC) realmente no es un TPE

Los diversos materiales de TPE que se encuentran actualmente en el mercado se inventaron para reemplazar los materiales de caucho termoendurecibles. Los fabricantes esperan proporcionar las propiedades de los materiales de caucho con la facilidad de procesamiento y reciclabilidad que disfrutan los termoplásticos.

¿Qué es un TPE?

Los elastómeros termoplásticos (TPE) son una clase de materiales poliméricos que tienen el comportamiento elástico de caucho y la procesabilidad de termoplásticos. Los cauchos han sido de importancia estratégica desde el comienzos de la industria automotriz. Los elastómeros termoplásticos pueden funcionar como un caucho. Los TPE son generalmente materiales flexibles de bajo módulo que pueden estirarse repetidamente hasta al menos el doble de su longitud original a temperatura ambiente, con la capacidad de volver a su longitud original aproximada cuando se libera el estrés.  También tienen la capacidad de ser reprocesados cuando se calienta por encima de la temperatura de transición de fusión. El TPE tiene el comportamiento por debajo de la temperatura de fusión de siendo elástico como una goma termoestable.

Ventajas sobre los elastómeros termoestables

Los elastómeros termoplásticos (TPE) tienen dos grandes ventajas sobre los elastómeros termoestables (vulcanizados), a saber, la facilidad y la velocidad de procesamiento. Otras ventajas de los TPE son la capacidad de reciclaje de la chatarra, los menores costos de energía para el procesamiento y la disponibilidad de grados uniformes (no disponibles en general en termosestables). Los TPE se moldean o extruyen en equipos estándar de procesamiento de plásticos en tiempos de ciclo considerablemente más cortos que los requeridos para la compresión o el moldeo por transferencia de cauchos convencionales.

Estructura de termoplástico elastómeros

La doble capacidad de las propiedades elastoméricas y reciclabilidad se logran utilizando uno de varios enfoques para preparar el TPE. Los tres tipos principales de TPE son:

  • copolímeros de bloque,
  • mezclas de caucho / plástico
  • aleaciones de caucho / plástico vulcanizadas dinámicamente llamados vulcanizados termoplásticos

Cada uno de estos logra el rendimiento elástico característico de un caucho en diferentes modas. La naturaleza de doble fase combinado con la química del polímero dictan la capacidades de rendimiento del TPE. Los TPE forman un dominio continuo de cadenas más suaves y elásticas. Estos se mantienen unidos por los dominios cristalinos que tienen las cadenas de copolímero bloqueadas juntas en una estructura cristalina. Cuando estos copolímeros son deformado los bloques duros permanecen cristalinos y hacen no se deforma El dominio del caucho blando se deforma fácilmente y proporciona un comportamiento gomoso. La recuperación de estos los materiales son buenos siempre y cuando los dominios no sean se tensó demasiado y las temperaturas están bien debajo de la temperatura de cristalización. Sobre el temperatura de fusión cristalina el copolímero de bloque cadenas ya no están bloqueadas en su posición y todas las las cadenas son libres de fluir. En el rango de temperatura de fusión un copolímero de bloque se procesará fácilmente en típico equipo de procesamiento termoplástico este comportamiento se exhibe por todos los TPE de copolímero de bloque.

Clasificación de los elastómeros termoplásticos

Los elastómeros termoplásticos se clasifican , de acuerdo con ISO 1043 , con la abreviatura TPE ( elastómeros termoplásticos ) , en el extremo de la sigla TPE , se añade a una carta que determina la naturaleza química , estructuralmente, los TPE se dividen en dos categorías distintas:

  • copolímeros de bloque
  • mezclas

Copolímeros de bloque

Los TPE de copolímeros de bloques segmentados contienen secuencias de bloques "duros" y "blandos" dentro de la misma cadena de polímero. Las diferencias de solubilidad entre los segmentos de polímero y la asociación y / o cristalización de los bloques duros producen una separación de fases en el elastómero fundido a medida que se enfría. Los bloques forman los enlaces cruzados termorreversibles y el refuerzo (rigidez creciente) de la fase blanda elastomérica. La velocidad de cristalización o asociación de los bloques duros afectará el tiempo de fabricación del producto. Estos TPE se producen por condensación o polimerización de crecimiento por etapas de adición y tienen segmentos de bajo peso molecular. Aunque esto es deseable, los segmentos MW y MWD no se pueden controlar fácilmente. En un elastómero de copoliéster 40 Shore D (COPE) basado en bloques duros de poli (tereftalato de butileno) (PBT) y bloques blandos de poli (óxido de tetrametileno / tereftalato), la longitud de la secuencia dura varía de 1 a 10. El PM de PBT de longitud de secuencia 10 es 2200, mientras que el PBT de alto peso molecular que está disponible comercialmente podría tener fácilmente un Mn de 50 000. Por tanto, se debe asociar un número suficiente de bloques duros para producir una fase cristalina de fusión suficientemente alta para proporcionar una temperatura de servicio superior de elastómero razonablemente alta. Esto requiere aumentar el contenido de fase dura del TPE, lo que da como resultado un elastómero duro (efecto de "relleno"). Tenga en cuenta que para un contenido de fase dura dado, cuanto menor sea el número de dominios duros (más segmentos duros por dominio), mayor será la penalización entrópica impuesta a la fase elastomérica y menos favorecida será la morfología de fases separadas. hace que los segmentos más duros sean rechazados en la fase elastomérica amorfa, elevando así la temperatura de transición vítrea del caucho (Tg) y por lo tanto también la temperatura de servicio más baja del TPE. En el caso de un aumento en el número de dominios duros, la Tg de fase blanda también se eleva debido al aumento de la "densidad de reticulación". Estas consideraciones permiten la viabilidad comercial de solo COPE duros. Esta es una deficiencia importante en esta clase de TPE, ya que el producto más blando disponible tiene una dureza de 35 Shore D. También según la discusión mencionada anteriormente, la fase dura más o menos continua en los COPE disponibles comercialmente donde las laminillas cristalinas fibrilares (debido a la dureza corta segmentos) están conectados en las caras de crecimiento por moléculas de enlace corto que pueden racionalizarse fácilmente. La fase amorfa también es continua. Es difícil producir productos elastoméricos blandos útiles a partir de copolímeros de bloques segmentados, excepto en el caso de los TPU. La fuerte asociación de bloques duros incluso con un contenido bajo de bloques duros permite la preparación de TPU elastoméricos blandos. Los TPU con dureza tan baja como 55 Shore A están disponibles comercialmente. Si bien las fases dura y blanda contribuyen a las propiedades físicas y mecánicas generales de un TPE, algunas propiedades clave pueden estar más estrechamente asociadas con un dominio o otro.

  • TPE-A (Co-poliamidas) a menudo abreviado como TPA o COPA o PEBA's
  • TPE-E o TPEE (Copoliésteres) a menudo abreviado o TPC- ET , COPE's , TEEE, TPEE
  • TPE-S a menudo abreviado como TPE's, TPS o SBS , SEBS, Estirénicos (S-TPE)
  • TPE-U a menudo abreviado como TPU o TPU's o Poliuretanos
  • TPE-Q a menudo abreviado como TPQ
  • Elastómeros de silicona TPSiV
  • Nuevos participantes en TPE
  • Reactor TPO (R-TPO)
  • Plastómeros de poliolefina (POP)
  • Elastómeros de poliolefina (POE)
  • Elastómeros a base de  (PBE)

Mezclas de caucho / plástico:

El TPE es una mezcla o un copolímero de bloque, el sistema polimérico tiene dominios cristalinos y amorfos. Para las mezclas, esto se logra mediante una mezcla mecánica de polímeros semicristalinos y amorfos. Alternativamente, los copolímeros de bloque están compuestos por bloques discretos de dominios cristalinos y amorfos dentro de la misma cadena de polímero.

TPE-V (Aleaciones de poliolefina  a menudo abreviado a TPV O TPV's)
TPE-O (Mezclas de poliolefinas)a menudo abreviado como TPO

Nuevos  TPE

  • Reactor TPO (rTPO)
  • Plastómeros de poliolefina (POP)
  • Elastómeros de poliolefina (POE)

Copolímeros de bloques estirénicos (TPE-S)

Copolímeros de bloques estirénicos (TPE-S), styrenic block copolymers, SBS se basa en copolímeros de bloques de dos fases con segmentos duros y blandos. Los bloques terminales de estireno proporcionan las propiedades termoplásticas y los bloques intermedios de butadieno proporcionan las propiedades elastoméricas. SBS es probablemente el material de mayor volumen de TPE-S producido y se usa comúnmente en calzado, adhesivos, modificación de betún y sellos y agarres de especificaciones más bajas, donde la resistencia a los productos químicos y el envejecimiento tienen una prioridad más baja. La SBS cuando se hidrogena se convierte en SEBS, ya que la eliminación de los enlaces C=C en el componente de butadieno genera etileno y butilenos en la mitad del bloque, de ahí el acrónimo de SEBS. SEBS se caracteriza por una resistencia al calor muy mejorada, propiedades mecánicas y resistencia química. Generalmente son compound  hecho de polipropileno PP, PE PE, poliestireno PS y elastómeros de estireno (por ejemplo, SBS, SEBS, SEEPS, SIS, etc.) y plastificante (aceite mineral, aceite nafténico) y relleno (carbonato de calcio, talco, etc.).

Compuestos de estireno TPE-S
Los copolímeros de bloques estirénicos, los polímeros base en TPE-S, son polímeros excepcionalmente versátiles y son en sí mismos un material de elastómero termoplástico pero no se consideran productos finales. Los copolímeros de bloques de estireno se basan en estructuras moleculares simples, como un copolímero de bloques SES, donde S es un segmento de poliestireno y E es un segmento de elastómero y se diferencian por el peso molecular, el porcentaje de contenido de estireno (PSC) y el tipo y la longitud del bloque intermedio elastomérico . Los copolímeros de bloques estirénicos más comunes son aquellos para los cuales el segmento de elastómero es olefínico. La morfología de los copolímeros de bloques estirénicos puede describirse mejor mediante la teoría del dominio. Si el elastómero es el constituyente principal, los copolímeros de bloque tendrán una morfología similar , donde los segmentos extremos de poliestireno forman regiones esferoidales separadas, es decir, dominios dispersos en una fase continua. A temperatura ambiente, estos dominios de poliestireno son duros y actúan como reticulaciones físicas, uniendo los segmentos medios elastoméricos en una red 3D. En cierto modo, esto es similar a los dominios de red formados durante la vulcanización de cauchos convencionales utilizando enlaces cruzados de azufre. La diferencia es que estos dominios pierden su fuerza cuando el material se calienta. Esto permite que el polímero fluya. Cuando el material se enfría, los dominios se endurecen y las redes recuperan su integridad original. Los compuestos funcionales de TPE-S se crean combinando copolímeros de bloques estirénicos con una serie de aditivos seleccionados (como PP, PE, aceite mineral, lubricantes o antioxidantes) durante la mezcla de compuestos. Esto generalmente se conoce como un compuesto TPE-S. Las formulaciones específicas combinadas con los aditivos de elección pueden ofrecer una amplia gama de propiedades y es esta versatilidad la que permite que los compuestos de TPE-S se utilicen en numerosos componentes de dispositivos médicos extruidos y moldeados por inyección. Originalmente comercializado como una alternativa rentable al caucho en numerosas aplicaciones, en años más recientes, el desarrollo de la química del copolímero de bloques de estireno, ha llevado a mejoras en compatibilidad y claridad con el polipropileno, y la capacidad de formular compuestos blandos sin el uso de aceites minerales o agentes plastificantes. Esto ha permitido a los compuestos TPE-S dirigirse a aplicaciones de dispositivos médicos donde tradicionalmente los compuestos de PVC han sido el material de elección.

Poliolefinas termoplásticas (TPE-O o TPO)

Estos materiales son mezclas de polipropileno (PP) y caucho EPDM no reticulado; en algunos casos, existe un bajo grado de reticulación para aumentar la resistencia al calor y las propiedades del conjunto de compresión. Se utilizan en aplicaciones en las que se requiere una mayor resistencia sobre los copolímeros de PP convencionales, como en los parachoques y tableros de automóviles. Las propiedades están restringidas al extremo superior de la escala de dureza, típicamente> 80 Shore A y con propiedades elastoméricas limitadas. Históricamente, estos productos eran mezclas mecánicas de los 2 polímeros. Sin embargo, con la nueva tecnología de catalizadores ahora es posible combinar el EPDM y el PP en el reactor, por lo tanto, estos tipos de TPE ahora están disponibles en los principales fabricantes de polímeros. Estos productos son adecuados para aplicaciones de alto volumen y bajo costo, sin embargo, todavía existe un mercado para la mezcla personalizada de TPE-O.

Elastómeros y plastómeros de poliolefinas (POEs y POPs)

POP y POE tienen rendimiento de tipo olefina en el rango de las TPO. Los ejemplos principales son los copolímeros de α-olefina / etileno, llamados plastómeros de poliolefina (POP) cuando tienen alto contenido de etileno. Los plastómeros de bajo contenido de etileno se denominan elastómeros de poliolefina (POE). Ambos pueden considerarse genéricamente compatibles con muchos otros sistemas de polímeros no polares y proporcionarán tenacidad, resistencia, elasticidad, procesabilidad, etc. En esta etapa temprana de POP y POE, los costos son notablemente más altos que los de los materiales de olefina de tecnología convencional, por ejemplo, PP copolímeros, rTPOs y PEs. Los nuevos POE y  POP (Olefinic thermoplastic elastomers) son esencialmente polietilenos lineales de baja densidad y peso molecular muy bajo (VLMW-LLDPE). Los resultados de los avances en la tecnología de catalizador de polimerización, estos materiales se desarrollaron originalmente para mejorar las características de la película de embalaje flexible. Recientemente, estos polietilenos más flexibles se han visto como sustitutos de caucho de bajo costo para algunas aplicaciones de productos moldeados no exigentes. Estos incluyen principalmente productos que no estarán expuestos a temperaturas extremas, presiones, cargas o entornos de estrés. Los copolímeros de bajo contenido de etileno con α-olefinas, llamadas elastómeros de poliolefina (POE), son mucho más suaves y son altamente elástico pero termoplástico. Estos nuevas olefinas tienen cierta similitud con las mezclas de olefinas, pero tienen distintas ventajas al tener una sección cristalina y una sección de caucho en un solo copolímero. En productos moldeados, estos nuevos materiales se están utilizando donde se desea un grado más o menos limitado de flexibilidad o sensación táctil, pero no son verdaderos elastómeros.

Vulcanizados termoplásticos (TPE-V o TPV)

Estos materiales son el siguiente paso en el rendimiento de TPE-O. Estos también son compuestos de caucho de PP y EPDM, sin embargo, se han vulcanizado dinámicamente durante la etapa de composición. Han visto un fuerte crecimiento en el reemplazo de EPDM para sellos de automóviles, sellos de tuberías y otras aplicaciones donde se requiere una resistencia al calor de hasta 120°C. Los valores de dureza de la orilla varían típicamente entre 45A y 50D. El TPV HT aumenta el límite de temperatura superior a 140°C con grandes mejoras en la resistencia a la compresión a largo plazo en comparación con el estándar materiales de TPE-V. Los vulcanizados termoplásticos (TPV) de PP/EPDM están reemplazando gradualmente al caucho vulcanizado tradicional, especialmente en la necesidad de entrega oportuna y requisitos de producción de alto volumen, el TPV refleja mejor la facilidad de procesamiento rápido , con TPV en esta área por lo tanto más competitiva. Con el aumento de la protección del medio ambiente se ha convertido cada vez más, los productos elastoméricos, también se sesgará a favor de TPV. En general, para 65 Shore A, por ejemplo, la temperatura no supera los 130°C , la deformación requiere no menos del 35%, la resistencia a la tracción no es superior a 7MPa, los requisitos de aceite y el EPDM vulcanizado, por lo que puede estar seguro de que la elección de TPV.

Se están introduciendo una serie de nuevos TPE-V, denominados "TPVs de 3a generacion", que se basan en plásticos de ingeniería mezclados con elastómeros de alto rendimiento, que pueden ofrecer una resistencia química y al calor mucho mayor.

TPV HT

Hay nuevos desarrollos en TPV basados ​​en vulcanización dinámica de la goma de mayor temperatura y combinación plástica de caucho de etileno-acrilato y poliéster (tereftalato de polietileno (PET) o tereftalato de polibutileno (PBT), llamados TPE 3° generación. Otro nuevo TPV basado en caucho de silicona llamado TPSiV ha sido desarrollado y comercializado. Estos TPV proporcionan temperaturas más altas y / o más altas resistencia a fluidos que los TPV basados ​​en PP . Los productos TPV disponibles también se han ampliado desarrollando nuevas calidades que han mejorado las características. TPV de próxima generación productos que se han desarrollado que tienen muy bajo higroscopicidad y se puede procesar sin secar. Estos TPV de próxima generación también tienen muy alto colorabilidad. Requieren menos colorante y más ligero, colores más brillantes se pueden lograr. Estos TPV son comercializado con grados específicos optimizados para procesamiento por extrusión o por moldeo por inyección. Los productos TPV que tienen un enlace a una variedad de sustratos han sido introducidos.

Poliuretanos termoplásticos (TPE-U o TPU)

Estos materiales pueden basarse en los tipos de poliéster o poliéter uretano y se utilizan en aplicaciones donde un producto requiere una excelente resistencia al desgarro, resistencia a la abrasión y resistencia a la fatiga por flexión. Son un producto de reacción de un diisocianato y de poliéter, poliéster o caprolactona glicoles de cadena larga y corta. Los polioles y los dioles de cadena corta reaccionan con los diisocianatos para formar moléculas de poliuretano lineales. Esta combinación de diisocianato y diol de cadena corta produce el segmento rígido o duro. Los polioles forman el segmento flexible o blando de la molécula final. Las propiedades de la resina dependen de la naturaleza de las materias primas, las condiciones de reacción y la proporción de las materias primas de partida. Los polioles utilizados tienen una influencia significativa en ciertas propiedades del poliuretano termoplástico. Poliéter y poliéster polioles se utilizan para producir muchos productos.

Los elastómeros de poliuretano termoplástico (TPU) a base de poliéster tienen las siguientes características:

  • Buena resistencia al aceite / solvente
  • Buena resistencia a los rayos UV
  • Resistencia a la abrasión
  • Buena resistencia al calor
  • Propiedades mecánicas

Los TPU a base de poliéter tienen las siguientes características:

  • Resistencia a los hongos
  • Flexibilidad a baja temperatura
  • Excelente estabilidad hidrolítica
  • Resistencia acido / base

Copoliésteres termoplásticos (TPE-E o COPE o TEEE o TPEE o TPC-ET)

Se utilizan copoliésteres termoplásticos (TPE-E o COPE o TEEE) donde se necesita una mayor resistencia química y resistencia al calor de hasta 140°C. También exhiben buena resistencia a la fatiga y resistencia al desgarro y, por lo tanto, se utilizan en aplicaciones automotrices tales como botas y fuelles moldeados por soplado, cables y alambres, y aplicaciones de mangueras industriales. Nuevamente, la dureza está restringida al extremo alto y típicamente está entre 85A a 75D.

El caucho procesable en fusión (MPR)

El caucho procesable en fusión (MPR) está diseñado para aplicaciones más exigentes que requieren resistencia química, especialmente resistencia al aceite y la grasa, donde el MPR reemplaza el caucho de nitrilo reticulado. También posee propiedades similares a las del caucho vulcanizado en aplicaciones de amortiguación de ruido y tiene propiedades similares de relajación de la tensión. Las aplicaciones de MPR incluyen componentes automotrices, tales como tiras de clima y empuñaduras, donde se requiere una buena unión al PVC, policarbonato o ABS. Los valores de ajuste de compresión aún son mucho más altos que para los elastómeros termoestables, por lo que la penetración en el mercado de sellado de mayor rendimiento ha sido limitada.

Amidas termoplásticas de bloques de poliéter (TPE-A)

Estos productos ofrecen una buena resistencia al calor, tienen una buena resistencia química y se unen a los plásticos de ingeniería de poliamida. Sus aplicaciones incluyen revestimientos de cables y componentes aeroespaciales.

Ventajas y desventajas de los TPE

Los TPE ofrecen una variedad de ventajas sobre los materiales de caucho termoendurecibles (vulcanizados) convencionales , tales como:

  • Procesamiento más simple con menos pasos, ya que los TPE utilizan los métodos de procesamiento para termoplásticos , que suelen ser más eficientes y significativamente menos costosos, por lo que el costo final de la pieza terminada es menor.
  • Tiempos de fabricación más cortos , que también conducen a menores costos de piezas terminadas. Dado que los ciclos de moldeo para TPE suelen ser de varios segundos en lugar de minutos para los cauchos termoendurecibles, la productividad del equipo dado aumenta considerablemente.
  • Hay poca o ninguna capitalización. La mayoría de los TPE se suministran completamente formulados y listos para la fabricación.
  • La posibilidad de reutilizar la chatarra de la misma forma que con los termoplásticos. La chatarra de cauchos termoendurecibles se desecha muy a menudo. Su cantidad generada puede ser en algunos casos comparable al peso de la pieza moldeada . La chatarra de TPE se puede reutilizar como triturado, produciendo frecuentemente materiales que tienen las mismas propiedades que un material virgen.
  • Menor consumo de energía debido a ciclos de moldeo más cortos y procesamiento más simple.
  • Mejor control de calidad y tolerancias más estrechas de las piezas terminadas debido a formulaciones y procesos más simples.
  • Menores costos de control de calidad, debido a una mayor reproducibilidad y consistencia de las propiedades de las resinas TPE.
  • Dado que la mayoría de los TPE tienen una densidad más baja que los compuestos de caucho convencionales, su costo de volumen suele ser menor.

Las desventajas de los TPE en comparación con los materiales de caucho convencionales incluyen:

  • Fusión a temperaturas elevadas. Esta propiedad inherente limita el uso de piezas de TPE a temperaturas de servicio muy por debajo de su punto de fusión. Un caucho termoestable probablemente sería adecuado para una breve exposición a esa temperatura. Los desarrollos recientes incluyen un número creciente de materiales TPE capaces de usarse a temperaturas tan altas como 150°C o más.
  • Número limitado de TPE de baja dureza. Muchos TPE están disponibles en durezas de aproximadamente 80 Durómetro A o más. La cantidad de materiales más blandos que 50 Durometer A ha aumentado considerablemente y hay materiales disponibles que son similares a un gel.
  • Secado de la mayoría de los materiales de TPE antes del procesamiento. Este paso casi nunca se usa para materiales de caucho convencionales, pero es bastante común en la fabricación de termoplásticos en general.

Conclusión

En resumen, se debe concluir que hay una gran cantidad de nuevos desarrollos en la industria de TPE. Existen nuevos tipos de TPE con la entrada de los COP y los POE de metaloceno, TPSiV a alta temperatura, AEM TPV a alta temperatura, una nueva serie de SBC con moldeabilidad mejorada, TPV de baja higroscopicidad, grados de unión de TPV, nuevos grados de TPU de moldeado y extrusión y un grado suave de COPE TPV para citar algunos. El número de proveedores en la industria continúa creciendo y algunos están consolidando esfuerzos. Se han desarrollado nuevas aplicaciones, por ejemplo sellos de intemperie de TPV. Los nuevos desarrollos de procesos para TPE son parte del crecimiento de la industria también. El moldeado de dos tomas se ha convertido en un estándar para muchos agarres, electrodomésticos, componentes automotrices y más. Los TPV espumados por espuma de agua y enfoques similares están ofreciendo nuevas opciones de tecnología de sellado de clima basadas en TPE. La extrusión robótica de TPE sobre sustratos se ha desarrollado para sellos de borde. Hay una serie de tendencias direccionales en curso en los TPE. Se están desarrollando nuevos productos de aleación TPE y el ritmo de introducción de nuevos productos se está acelerando. La tendencia es hacer los TPE cada vez más suaves.
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