Przegląd elastomerów termoplastycznych

Wulkanizaty termoplastyczne (TPV, TPE-V)

Wulkanizaty termoplastyczne różnią się budową od dotychczas omawianych TPE-S i TPU. Nie mają struktury blokowej, a tworzą je fazy kauczuku i termoplastu poddane procesowi dynamicznej wulkanizacji podczas mieszania w stanie stopionym. Ich przetwórstwo nie wymaga urządzeń wykorzystywanych w przemyśle gumowym – można je przetwarzać metodami obróbki termoplastycznej. TPV cechują się doskonałymi właściwościami barierowymi i mechanicznymi oraz elastycznością w niskich temperaturach. Są odporne na działanie cieczy i olejów. Charakteryzują się wytrzymałością zmęczeniową.

Na rynku znajdziemy TPV oparte o polipropylen i kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy, a także TPV na bazie kauczuków silikonowych (TPSiV), kauczuku akrylonitrylo-butadienowego TPV (ACM), kauczuku naturalnego (TPNR), czy epoksydowanego kauczuku naturalnego. Wulkanizaty termoplastyczne znajdują największe zastosowanie w przemyśle samochodowym, do produkcji zewnętrznych jak i wewnętrznych elementów karoserii oraz do wyrobu kabli i osłon izolujących, gdy wymagana jest podwyższona odporność na czynniki atmosferyczne.

Termoplastyczne poliolefiny (TPO lub TPE-O)

Termoplastyczne poliolefiny to mieszaniny polipropylenu lub polietylenu z kauczukami, głównie z kauczukiem etylenowo-propylenowo-dienowym lub kauczukiem akrylonitrylo-butadienowym. Na rynku dostępne są produkty otrzymywane poprzez dynamiczną wulkanizację w stopie - mieszanki TPV, jak również uzyskiwane na drodze w reakcji chemicznej.

Kopolimery blokowe poliolefin są bezpostaciowe i przezroczyste, chemicznie obojętne, niezwykle elastyczne, nietoksyczne, bardzo lekkie i sterylne. Charakteryzują się twardością w granicach 75 Shore A, ponieważ trudno wprowadzić do nich substancje plastyfikujące. Z drugiej strony, brak zmiękczaczy ułatwia barwienie TPO i zadruk ich powierzchni. Wadą niezwulkanizowanych blend TPO są słabe właściwości mechaniczne i niska odporność na rozpuszczalniki węglowodorowe.

Kopolimery poliestrowe (COPE lub TPEE lub TPE-E)

Termoplastyczne elastomery poliestrowe (TPE-E) to rodzaj blokowych kopolimerów liniowych o ogólnym wzorze (-A-B-)n. Segmentami twardymi zapewniającymi wytrzymałość są krystaliczne poliestry, a za elastyczność odpowiedzialne są amorficzne bloki polieterowe.

Sztywne, krystaliczne, polarne fragmenty poliestrowe sprawiają, że TPE-E są wyjątkowo wytrzymałe mechanicznie i charakteryzują się doskonałą odpornością na działanie rozpuszczalników. Obecność w ich strukturze miękkich segmentów polieterowych o niskiej temperaturze zeszklenia sprawia, że TPE-E są odporne na wpływ niskich temperatur i starzenie zmęczeniowe. Produkty z grupy TPE-E łączą w sobie doskonałą elastyczność gumy z przetwarzalnością tworzyw termoplastycznych.

Sztywność, polaryzacja i krystaliczność twardego segmentu TPEE sprawiają, że ma on wyjątkową wytrzymałość i doskonałą odporność na wysokie temperatury (nawet 165°C), pełzanie, chemikalia i uderzenia. Niska temperatura zeszklenia i nasycenie miękkiego segmentu polieteru powodują, że posiada on doskonałą odporność na niskie temperatury i starzenie. Łączy w sobie świetną elastyczność gumy i przetwarzalność tworzyw termoplastycznych. Termoplastyczne kopolimery poliestrowe wykorzystuje się zazwyczaj do produkcji wyrobów rekreacyjnych oraz elementów pracujących w środowiskach agresywnych (rury, uszczelnienia, łączniki sprężyste, kable).

Kopolimery amidowo-eterowe (COPA lub PEBA lub TPE-A)

Termoplastyczne elastomery poliamidowe (TPE-A) składają się z miękkich segmentów poliestrowych lub polieterowych oraz sztywnych bloków poliamidowych. Ich właściwości są silnie uzależnione od rodzaju bloków poliamidowych i polieterowych oraz od długości i liczby tych bloków w cząsteczkach kopolimeru. Właściwości charakteryzujące TPE-A obejmują dobrą przetwarzalność i stabilność wymiarową, odporność na wysoką temperaturę (do 170°C) i działanie rozpuszczalników. Polieteroamidy i niektóre polieteroestroamidy pod względem właściwości można umieścić pomiędzy termoplastycznymi poliuretanami a silikonami. TPE-A stosuje się m.in. do produkcji pasów transporterowych i pędnych.

W wielu przypadkach właściwości i obszary zastosowań dla omówionych typów elastomerów termoplastycznych pokrywają się, co może stanowić trudność przy wyborze surowca do przetwórstwa. Kluczowe jest więc właściwe zdefiniowanie wymagań dotyczących końcowego wykorzystania. 

Dr Karol Niciński

Literatura
Rzymski W.M., Radusch H.J., Elastomery termoplastyczne wytwarzane z mieszanin polimerów, „Polimery”, 2002, 47(4), 229–233
Rzymski W.M., Radusch H.J., Nowe elastomery termoplastyczne, „Polimery”, 2005, 50(4), 247–326
Drobny J.G., Handbook of thermoplastic elastomers, Esevier/Wiliam Andrew, Amsterdam 2007, ISBN: 978-0-323-22136-8
Cheremisinoff N.P. Ph.D., Condensed Encyclopedia of Polymer Engineering Terms, Elsevier/Butterworth-Heinemann, Oxford 2001, ISBN 978-0-08-050282-3
Schollenberger C.S., U.S. Patent 2 871 218 (1959 dla B.F. Goodrich Co.)
Irska I., Piesowicz E., Rosłaniec Z., Biodegradowalne elastomery termoplastyczne z udziałem polilaktydu, „Elastomery”, 2016, 20(3), 17–25
De S.K., Antony P., Rozdział 4 Thermoplastic elastomers w Rubber Technologist’s Handbook, red. J.R. White, S.K. De, iSmithers Rapra Publishing, Shawbury 2001, ISBN 1-85957-262-6
Baza książek i czasopism ScienceDirect, http://www.sciencedirect.com
Baza danych, platforma doboru materiałów, https://omnexus.specialchem.com
Wadyalkar S., Emerging Trends and Developments in Thermoplastic Elastomers (publ. 10.11.2020), https://omnexus.specialchem.com/tech-library/article/emerging-trends-and-developments-in-thermoplastic-elastomers, [dostęp 17.01.2021]
Kear K.E., Developments in Thermoplastic Elastomers, „Rapra Rev. Rep.” 2003, 14(10), ISBN 1-85957-433-5




Reportaże

Forum

Kacperczyk250

Opłacalność przewijania folii stretch 2021-05-09

Tipen1

Czyszczenie układu uplastyczniającego wtryskarki 2021-04-06

Yellow

Zatykanie systemów gorących kanałów. 2021-03-23

Janusz75

Własna firma produkcyjna 2021-03-22

Cosmoplast

Wtrysk PA6 GF 30 2021-03-20