Elastómeros termoplásticos (TPE): ¿Qué es? 

La versatilidad de los elastómeros termoplásticos (TPE) los hace ampliamente utilizados en la industria del caucho. Los TPE tienen propiedades elásticas y de fácil procesamiento porque el material se fabrica combinando elastómeros y termoplásticos.

Índice del contenido

Debido a que los materiales TPE están disponibles en varios tipos, es esencial elegir el que mejor se adapte a su aplicación. En consecuencia, este artículo explora los materiales de TPE disponibles y cómo elegirlos.

¿Qué es el TPE?

TPE (Elastómero termoplástico) son materiales similares al caucho; son suaves, flexibles y fáciles de procesar. Además, debido a su estructura molecular, los TPE son muy elásticos.

Los cauchos termoplásticos tienen varios beneficios, incluida su capacidad para volver a su forma original después de la compresión o el estiramiento. Por lo tanto, son más duraderos y tienen un mejor rango físico que otros materiales.

¿Cómo se fabrican los TPE?

Material de TPE

El método de producción de TPE consiste en mezclar un polímero rígido con un elastómero flexible, ya sea de forma mecánica o química. En el contexto de los métodos mecánicos, los TPE se crean utilizando maquinaria de composición de alto cizallamiento que mezcla constantemente el elastómero y el polímero rígido.

Las materias primas en el proceso mecánico deben coincidir con las viscosidades en las condiciones del proceso. Por lo tanto, siempre es mejor considerar los parámetros de los materiales antes de mezclarlos.

Químicamente, los TPE se fabrican mediante vulcanización dinámica.. Para más detalles, puedes ver el artículo “¿Qué es la vulcanización y el caucho vulcanizado??” Los TPE vulcanizados dinámicamente tienen dos fases elastoméricas: discontinua y reticulada. Las dos fases se deben a que la fase de elastómero blando de las materias primas se vulcaniza parcialmente a altas temperaturas y velocidades de corte.

La temperatura debe estar por encima del punto de fusión del termoplástico para activar y completar el proceso de vulcanización. Por lo tanto, para obtener resultados óptimos, los factores a considerar antes de la vulcanización dinámica incluyen la compatibilidad del material, el grado de curado y el tamaño de las partículas.

¿Dónde se utilizan los TPE?

Usos de TPE

Los TPE se utilizan en aplicaciones que requieren materiales flexibles. El material es económico y seguro, ofreciendo calidad y baja toxicidad. Además, los TPE son versátiles y fáciles de procesar. Por lo tanto, el material es adecuado para varias aplicaciones.

En general, los TPE fabrican selladores y revestimientos, productos electrónicos y deportivos. También son útiles en la industria médica debido a su seguridad y bajos niveles de toxicidad.

Tipos de TPE

Tipos de TPE

Hay varios tipos de TPE, y varían en estructura y componentes. Los tipos comunes de TPE incluyen;

  • TPE estirénicos
  • TPE olefínicos
  • TPE de uretano
  • TPE de poliéster
  • TPE de poliamida
  • TPE vulcanizados
  • PVC blando

Elastómeros termoplásticos de estireno (SBC/TPS/TPE-S)

Copolímeros de bloques estirénicos

Copolímeros de bloque de estireno (SBC) son los materiales de TPE más utilizados. La versatilidad de los copolímeros de bloque de estireno se debe a su estructura multifase única. Esta estructura comprende bloques finales de materia prima blanda y bloques intermedios de estireno duro.

La copolimerización en bloque da como resultado formas SBC. Las propiedades del material SBC incluyen alta resistencia a la abrasión, resistencia a la tracción y elasticidad. Además, los elastómeros termoplásticos de estireno funcionan en un amplio rango de temperaturas, absorbiendo impactos en diversos grados.

Algunas aplicaciones que utilizan SBC incluyen la fabricación de resinas, aditivos y rellenos.

Elastómero termoplástico olefínico (TPE-O/TPO)

TPO

Poliolefinas termoplásticas (TPO) son compuestos de TPE formados a partir de la mezcla de compuestos no reticulados. Caucho EPDM y poliolefinas. Las propiedades del TPO incluyen alta resistencia química y fuerza y ​​bajas densidades.

Además, las poliolefinas termoplásticas son adecuadas para aplicaciones que requieren alta resistencia al desgaste y al desgarro y alta durabilidad plástica.

Elastómeros termoplásticos de uretano (TPU / TPE-U)

poliuretano termoplástico

La reacción de poliadición de poliisocianatos y dioles o polioles forma poliuretano termoplástico (TPU). El grupo uretano es un rasgo característico de los TPU, lo que le da al material propiedades variables en una amplia gama.

Los TPU tienen concentraciones variables del grado de reticulación, el isocianato y el componente OH. Por lo tanto, son adecuados para su uso como aleaciones elastoméricas y sustitutos del caucho.

El poliuretano termoplástico tiene propiedades materiales, que incluyen buena resistencia al oxígeno y al ozono, excelente resistencia a la abrasión y propiedades térmicas. El material también es extensible y posee una alta resistencia a la tracción.

Elastómeros termoplásticos de poliéster (TPE-E/TPC)

TPC

Poliésteres termoplásticos (TPC) son polímeros con una estructura de bloques lineales. Sin embargo, tienen un segmento tanto cristalino como amorfo. En consecuencia, los TPC son elásticos y fáciles de procesar.

Además, la parte cristalina de un copoliéster termoplástico hace que el material sea resistente a la temperatura en un amplio rango. El material también tiene propiedades que incluyen buena resistencia al envejecimiento y a los productos químicos.

Además, los TPC tienen excelentes propiedades eléctricas, lo que los hace adecuados para la fabricación de cables y mangueras en la industria automotriz.

Elastómeros de poliamida termoplástica (COPA / TPA / TPE-A)

TPA

Los copolímeros de bloque de poliamida (TPA) son materiales elásticos hechos de copolímeros, que incluyen poliéter-amida, poliéster-amida o poliéter-éster-amidas. Las propiedades físicas del TPA dependen del número, la longitud y el tipo de sus bloques de copolímero.

En general, Las poliamidas termoplásticas son ideales para aplicaciones que requieren alta temperatura. y resistencia al aceite. Este tipo de TPE también es flexible a bajas temperaturas. Otras propiedades físicas del TPA incluyen su excelente resistencia química y climática y su resistencia a la abrasión y al impacto.

Elastómeros termoplásticos vulcanizados (TPV /TPE-V/ EA)

Vulcanizados termoplásticos

Vulcanizados termoplásticos (TPV) se elaboran mediante el proceso de vulcanización dinámica. Este material TPE es una mezcla de compuestos de polipropileno y caucho EPDM. Los TPV tienen propiedades similares al caucho y son rentables.

Además, los TPV tienen excelentes propiedades térmicas. Por lo tanto, se utilizan en aplicaciones de alta temperatura. También tienen buenas propiedades de resistencia al aceite y a los productos químicos.

Elastómeros termoplásticos de PVC blando (TPVC)

PVC blando

Cloruro de polivinilo (PVC) es un polímero comúnmente utilizado en la producción de plástico. La polimerización en cadena del cloruro de vinilo produce PVC, que es amorfo, quebradizo y complejo. Sin embargo, agregar plastificantes aumenta las capacidades de procesamiento del PVC, haciéndolo adecuado para varias aplicaciones.

El PVC está disponible en dos categorías: blando y rígido.. Aunque los plastificantes aumentan la flexibilidad del PVC, tienen sus desventajas. Por ejemplo, los productos hechos de PVC flexible son menos duraderos y tienen una reciclabilidad limitada. Además, los plastificantes son peligrosos para la salud y pueden filtrarse en los alimentos y el medio ambiente.

Los beneficios de los TPE

TPE

Menor consumo de energía: Los TPE tienen ciclos de moldeo cortos y se procesan rápidamente. Por lo tanto, consumen menos energía.

Bajos costos: Los TPE tienen menores costos de volumen y control de calidad. La baja densidad del material en comparación con los materiales de caucho convencionales da como resultado costos de volumen bajos. Además, la consistencia y la reproducibilidad de las resinas TPE dan como resultado menores costos de control de calidad.

Composición mínima: Los TPE tienen poca o ninguna composición. La mayoría de estos materiales suelen estar listos para la fabricación debido a su formulación completa.

Costos de las piezas terminadas: Los TPE tienen tiempos de fabricación y ciclos de moldeo cortos. Por lo tanto, necesitan varios segundos para procesarse, lo que se traduce en menores costos de piezas terminadas.

Rango de dureza: Los TPE tienen un amplio rango de dureza. Poseen rangos de dureza Shore A, Shore C y Shore D.

Permeabilidad: Los TPE tienen baja permeabilidad y poseen buenas propiedades colorantes.

Resistencia: El caucho termoplástico es resistente al calor y al aceite dentro de temperaturas específicas.

Aplicaciones: Los TPE se utilizan en una amplia gama de aplicaciones. Son útiles en varias industrias, incluidas la médica y la automotriz.

Aislamiento electrico: Los TPE tienen excelentes propiedades, lo que los hace útiles en aplicaciones electrónicas.

Aplicaciones de los TPE

aplicaciones TPE

Debido a su versatilidad, los TPE son útiles en varias industrias, entre ellas;

  • Atención Médica

Debido a su biocompatibilidad, el TPE es adecuado para su uso en la industria médica. El material está libre de plastificantes y proteína de látex. Además, los TPE son higiénicos, seguros y reciclables con un desperdicio mínimo.

Por lo tanto, se utilizan para diversas aplicaciones, incluidos tubos médicos, mascarillas y juntas de jeringas. Los TPE también producen geles ortopédicos, bolsas para catéteres y tubos médicos.

  • Automotriz

Los TPE se utilizan en el sector de la automoción debido a su resistencia a altas temperaturas, a la intemperie y a la abrasión. Además, los TPE se utilizan en varias aplicaciones automotrices. El material produce topes de parachoques, sellos amortiguadores y amortiguadores de vibraciones.

  • Electrónica

Los elastómeros termoplásticos tienen propiedades eléctricas y funcionan correctamente a temperaturas variables. Además, los TPE aumentan la vida útil y la calidad de los productos electrónicos debido a su retardo de llama y resistencia a los microorganismos.

En general, los TPE se utilizan para producir automóviles autónomos, nuevas tecnologías de comunicación y fibras ópticas.

Además, debido a su excelente compatibilidad con la piel y su tacto suave, los TPE se utilizan para fabricar dispositivos electrónicos personales, incluidas pulseras para sensores y relojes inteligentes.

Banda de reloj inteligente TPE
  • Bienes de consumo

Los TPE se utilizan en la fabricación de varios bienes de consumo porque el material es seguro para su uso con la piel y en los alimentos. Los bienes de consumo generalmente usan caucho termoplástico, incluidos juguetes, pañales, suelas de zapatos, equipos deportivos y componentes suaves al tacto en productos de cuidado personal.

  • Construcción

Los TPE son flexibles, duraderos y reciclables. La industria de la construcción utiliza TPE como materiales aditivos en los asfaltos de carreteras. También se utilizan para fabricar selladores, recubrimientos y adhesivos.

Propiedades de los TPE

gránulos de TPE

Los TPE poseen varias propiedades, lo que los hace útiles en varias aplicaciones. Debido a que existen varios TPE, debe considerar estas características esenciales antes de elegir uno adecuado para su aplicación. Las propiedades incluyen:

Dureza

El valor Shore mide la dureza de un elastómero termoplástico. La dureza es un criterio esencial en la elección de un TPE. durómetro de orilla, el instrumento para medir la dureza, mide la profundidad de la depresión que una fuerza determinada crea en el material.

Los elastómeros termoplásticos tienen una amplia gama de durezas, incluida la Shore Aescalas , Shore C y Shore D.

Resistencia a la temperatura

La mayoría de los materiales TPE tienen propiedades térmicas que los hacen adecuados para aplicaciones de alta temperatura. Sin embargo, deben tener diferentes resistencias a la temperatura para cada aplicación. Los factores que afectan la resistencia a la temperatura de un material TPE incluyen la forma del material, el tipo de tensión y la duración de la exposición al calor.

Generalmente, los TPE son resistentes a altas y bajas temperaturas. El material tiene un rango de temperatura entre -30 grados y 150 grados C.

Propiedades de tracción

La tracción a la rotura y el módulo de tracción son propiedades de tracción estándar que prueban la resistencia de un TPE.

La tracción en rotura mide la resistencia a la rotura de un TPE. Esta propiedad de tracción mide la presión que un elastómero termoplástico puede soportar cuando se estira antes de llegar al punto de ruptura. Es importante tener en cuenta que un alto valor de resistencia a la rotura significa que el TPE no se rompe fácilmente cuando se tira en comparación con aquellos con valores más bajos.

El módulo de tracción es la relación entre la tensión y la deformación en un cuerpo sólido cuando sufre una deformación permanente de forma elástica lineal. Generalmente, los TPE son resistentes al desgarro.

Conjunto de compresión

El conjunto de compresión mide el comportamiento de un material TPE a la contracción constante y la liberación inmediata durante un período prolongado.

Los TPE con conjuntos de baja compresión casi vuelven a su grosor original después de la contracción y liberación. Por lo general, los materiales TPE con conjuntos de compresión suaves son ideales para aplicaciones de sellado.

Contracción

Las piezas de material TPE moldeado se encogen cuando se enfrían. Por lo general, la contracción es muy micro. Sin embargo, afecta la apariencia y el ajuste exacto del producto. Por lo tanto, considere su contracción antes de elegir un material TPE para su aplicación. Puede obtener información sobre la contracción de los fabricantes de TPE.

Estabilidad UV

La estabilidad UV es especialmente crítica para usar su producto en aplicaciones al aire libre. Los TPE con alta estabilidad UV son adecuados para uso en exteriores. En general, los elastómeros termoplásticos son muy resistentes a la intemperie, la exposición al ozono y la radiación ultravioleta.

Propiedades Eléctricas

Los materiales TPE son buenos aislantes dependiendo del nivel de polaridad del material. Aunque la mayoría de los elastómeros termoplásticos poseen propiedades eléctricas, los materiales TPE no polares son mejores aislantes eléctricos.

Resistencia química

La polaridad de un material TPE también determina su resistencia química. Por ejemplo, los TPE amorfos no polares tienen una resistencia química limitada a muchos disolventes.

¿Cómo se procesan los materiales de TPE?

Elastomero termoplástico

Los elastómeros termoplásticos son fáciles de procesar y tienen tiempos de reciclaje cortos. En consecuencia, el procesamiento de TPE ayuda a crear varios productos a nuestro alrededor. Los métodos estándar de procesamiento de TPE incluyen;

Moldeo por inyección

La proceso de moldeo por inyección Es la técnica de procesamiento de materiales de elastómero termoplástico más esencial. Este método tiene una alta productividad y no deja residuos.

El proceso de moldeo por inyección utiliza un molde. Durante la producción, se inyecta plástico fundido en un molde para crear productos de elastómero termoplástico que adoptan la forma del molde. Los TPE se comportan como termoplásticos en este proceso. Además, este proceso tiene una gran precisión y puede producir grandes volúmenes.

En consecuencia, crea piezas sólidas, incluidas herramientas y componentes.

gránulos de TPE

Extrusión

El proceso de extrusión es continuo. El troquelar El proceso implica forzar el material TPE a través de un troquel para darle forma. El troquel tiene un perfil de sección transversal y el material eventualmente toma forma. Una máquina de extrusión tiene una tolva, un tornillo en espiral y un barril.

Debe introducir gránulos de TPE en la tolva durante el proceso de extrusión. El tornillo en espiral gira, calienta y derrite los gránulos en el barril calentado.

A continuación, el tornillo fuerza el plástico fundido a través de una matriz. Esto da como resultado tramos continuos de molde que posteriormente se enfrían. El proceso de extrusión se diferencia del moldeo por inyección porque la extrusión crea productos parcialmente terminados que requieren procesamiento adicional.

Por lo tanto, el proceso de extrusión es ideal para producciones de secciones transversales complejas con buen acabado superficial y un alto grado de libertad de diseño.

Extrusión soplado moldeado

El moldeo por extrusión y soplado es ideal para dar forma a perfiles de TPE. En este proceso, el plástico fundido se expulsa a un molde o troquel. Soplar aire en el molde ayuda a crear productos de TPE en la forma deseada.

Los tipos de extrusoras comúnmente utilizados incluyen extrusoras de un solo tornillo y de tres tornillos. El proceso de extrusión es adecuado para crear productos con perfiles huecos complejos como botellas. También se utilizan para producir láminas y tubos.

¿Son los TPE ecológicos?

TPE ecológico

Sí. Los TPE son respetuosos con el medio ambiente. Este material es ligero y reciclable. Además, el proceso de fabricación tiene bajas demandas energéticas. Sin embargo, es fundamental tener en cuenta que el material no es biodegradable.

¿Qué son los TPE de grado médico?

TPE de grado médico

Los TPE de grado médico son materiales seguros y ecológicos que se utilizan para fabricar dispositivos médicos. Además, Los elastómeros termoplásticos de grado médico no contienen plastificantes de ftalatos., convirtiéndolos en alternativas al PVC y la silicona.

Además, Los TPE de grado médico no liberan dioxinas ni cloro durante su uso. Por lo tanto, no son cancerígenos y son seguros para la salud humana. Los TPE de grado médico fabrican bolsas IV, tubos y tapones para jeringas. También se utilizan en aplicaciones de autosellado para viales de medicamentos y envases de vacunas.

¿Cuál es la diferencia entre silicona y caucho TPE? 

TPE frente a caucho de silicona

Tanto los TPE como la silicona poseen propiedades elastoméricas y son adecuados para varias aplicaciones. Sin embargo, estos materiales tienen varias diferencias. La siguiente tabla resume las diferencias entre silicona y Caucho TPE.

Elastómeros termoplásticos (TPE)Silicona
MaterialLos TPE son un copolímero de caucho y plástico. Por lo tanto, poseen propiedades elastoméricas y termoplásticas.La silicona es un elastómero con propiedades plásticas y de caucho. La silicona también se conoce generalmente como caucho.
El rendimiento del productoLos productos fabricados con TPE son increíblemente versátiles. Poseen excelentes propiedades térmicas y estabilidad del material.Los productos de alta calidad poseen resistencia al fuego, retardante de llama, conductividad térmica y resistencia a temperaturas extremas.
punto de fusión260 - 320 gradosSin punto de fusión. La silicona permanece sólida hasta que se produce la combustión.
Resistencia a altas temperaturas130 – 150 grados. El material envejece y se agrieta más allá del rango de temperatura.200 – 300 grados. El material pierde sus propiedades mecánicas a temperaturas más altas y se vuelve quebradizo.
Reacción al calorLos TPE se pueden reprocesar después de la exposición al calorLa silicona no se puede alterar ni reprocesar después de la exposición al calor.
Resistencia químicaResistencia química naturalBuena resistencia química
SeguridadLos TPE son flexibles porque contienen ftalatos. Los ftalatos pueden ser dañinos para la salud humana. No obstante, los bajos niveles presentes en los TPE no suponen un riesgo.La silicona es segura. La silicona de calidad alimentaria no reacciona con los alimentos ni los contamina.
UsoLos TPE se aplican ampliamente en las industrias automotriz, médica y de la construcción.La silicona es útil en aplicaciones HVAC, médicas, aeroespaciales y eléctricas.

Conclusión

Los elastómeros termoplásticos son elásticos y fáciles de procesar debido a la combinación de los componentes termoplásticos y elastómeros. Por lo tanto, ofrecen lo mejor de ambos mundos. Son fáciles de procesar pero, flexibles y suaves.

Debido a sus propiedades, los TPE son aplicables en varias industrias. Sin embargo, antes de elegir TPE para su aplicación, asegúrese de que sus propiedades puedan soportar los parámetros de dicha aplicación.

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David

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