Przegląd elastomerów termoplastycznych

Produkty z poszczególnych grup mają odmienne właściwości fizykochemiczne, dlatego zakres ich zastosowania jest różny. Możemy spośród nich wyodrębnić TPE specjalistyczne (wysokosprawne, wysokoudarowe), ogólnego zastosowania oraz takie, które są używane do wytwarzania wyrobów niskocennych. Zazwyczaj elastomery termoplastyczne są kopolimerami blokowymi o strukturze A-B-A, gdzie segment A jest termoplastyczny (sztywny w temperaturze pokojowej, plastyczny w podwyższonej temperaturze), np. polistyren, polietylen lub polipropylen; zaś segment B jest elastyczny, np. polibutadien, poliizopren, poli(etylen-propylen). Inną klasę produktów stanowią mieszaniny - inaczej blendy, stopy - elastomer/termoplast, w których poszczególne składniki tworzą odrębne fazy.

Styrenowe kopolimery blokowe (SBC lub TPE-S)

Kopolimery blokowe styrenu mają prawdopodobnie największy udział w rynku i stanowią najbardziej różnorodną grupę spośród TPE. W zależności od parametrów procesu polimeryzacji i procentowego udziału poszczególnych polimerów można wytwarzać materiały o różnym stopniu twardości i podatności na odkształcenie. W handlu dostępne są następujące typy TPE-S:

  • kopolimery blokowe styren-butadien-styren (SBS)
  • kopolimery blokowe styren-izopren-styren (SIS)
  • kopolimery blokowe styren-etylen-butylen-styren (SEBS)
  • kopolimer blokowe styren-etylen-etylen-butylen-styren (SEEPS)
  • kopolimery blokowe styren-etylen-propylen-styren (SEPS)
  • SEPS-V: sieciowalne kopolimery blokowe styren-etylen-propylen-styren (SEPS-V).

Poszczególne TPE-S charakteryzują się m.in. wysoką wytrzymałością na rozciąganie i modułem sprężystości, dobrą mieszalnością i właściwościami elektroizolacyjnymi oraz odpornością na ścieranie. Odznaczają się też wysokim współczynnikiem tarcia. Są bezbarwne i przezroczyste, co ułatwia ich późniejsze barwienie. TPE-S napotykamy najczęściej w wyrobach o podwyższonych walorach estetycznych, przyjemnych w dotyku oraz tam, gdzie wymagane są doskonałe właściwości antypoślizgowe, a także odporność na smary i oleje.

Termoplastyczne elastomery poliuretanowe (TPU lub TPE-U)

TPU, podobnie jak kopolimery styrenowe, mają strukturę blokową. Segmenty twarde tworzą cząsteczki diizocyjanianów (diizocyjanian difenylometylenowy - MDI, diizocyjanian heksametylenowy - HDI, diizocyjanian dicykloheksylenometanu, diizocyjanian toluilenu - TDI) i dioli, tzw. przedłużaczy, którymi są najczęściej glikol etylenowy, 1,4-butanodiol i 1,6-heksanodiol. Segmenty miękkie to długie, elastyczne łańcuchy polieterowe lub poliestrowe - przykładami typowych rodzajów poliestrów są glikole poliwęglanowe i polikaprolaktonowe, a w przypadku polieterów poli(oksypropylen) i poli(oksytetrametylenoglikol). W zależności od budowy chemicznej, twardość różnych typów TPU waha się w granicach od 55 Shore A do 80 Shore D. Mogą więc one współzawodniczyć w zastosowaniach zarówno z konwencjonalnymi elastomerami, jak i termoplastami.

Zalety termoplastycznych elastomerów uretanowych to przede wszystkim bardzo niska ścieralność i niski współczynnik tarcia oraz dobra odporność na działanie czynników atmosferycznych. Ponadto nie są toksyczne i wykazują dobrą kompatybilność z tkankami ludzkimi. Stosowanie niektórych gatunków poliuretanów termoplastycznych jest jednak ograniczone ze względu na krótki okres trwałości i tendencję do hydrolizy (szczególnie w przypadku TPU na bazie poliestrów). Podczas przetwarzania należy pamiętać o wstępnym suszeniu surowca oraz o kontrolowaniu procesu ze względu na wąski zakres temperatur, w którym surowiec nie ulega degradacji.

Jeśli chodzi o zastosowanie, to TPU są doskonałym materiałem dla przemysłu motoryzacyjnego, gdzie stawiane są wysokie wymagania w zakresie jakości powierzchni, jej odporności na starzenie i zarysowania. Produkuje się z nich elementy wnętrza pojazdu - uchwyty, tablice przyrządów, elementy konsoli. TPU zapewniają wysoką jakość szerokiej gamy wyrobów, wśród których znajdują się pontony, powłoki tekstylne, odzież, laminaty i folie barierowe, uszczelnienia hydrauliczne. Dzięki unikalnemu połączeniu właściwości estetycznych oraz elastyczności w niskiej temperaturze, odporności na uderzenia i działanie czynników atmosferycznych, są materiałami stosowanymi do produkcji wyrobów sportowych i rekreacyjnych. Wykorzystuje się je również do wytwarzania pasków rozrządu, pasów napędowych lub profili taśm przenośnikowych, a także węży i rur.



Reportaże

Forum