Elastómeros termoplásticos (TPE): ¿Qué es? 

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?

Los elastómeros termoplásticos ( TPE ) son materiales similares al caucho; son suaves, flexibles y fáciles de procesar. Además, debido a su estructura molecular, los TPE son altamente elásticos.

Los cauchos termoplásticos ofrecen varias ventajas, entre ellas su capacidad para recuperar su forma original tras ser comprimidos o estirados. Por lo tanto, son más duraderos y presentan un rango físico superior al de otros materiales.

¿Cómo se fabrican los TPE?

El método de producción de los TPE consiste en mezclar un polímero rígido con un elastómero flexible, ya sea mecánicamente o mediante procesos químicos. En el caso de los métodos mecánicos, los TPE se crean utilizando maquinaria de extrusión de alta cizalladura 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, consulte el artículo "¿ Qué es la vulcanización y el caucho vulcanizado ?". Los TPE vulcanizados dinámicamente presentan dos fases elastoméricas: discontinua y reticulada. Estas dos fases se deben a que la fase elastomérica blanda de las materias primas se vulcaniza parcialmente a altas temperaturas y velocidades de cizallamiento.

La temperatura debe superar el punto de fusión del termoplástico para activar y completar el proceso de vulcanización. Por lo tanto, para obtener resultados óptimos, antes de la vulcanización dinámica se deben considerar factores como la compatibilidad del material, el grado de curado y el tamaño de partícula.

¿Dónde se utilizan los TPE?

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

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)

Los copolímeros de bloque de estireno (SBC) son los materiales TPE más utilizados. Su versatilidad se debe a su singular estructura multifásica, compuesta por bloques terminales blandos de materia prima y bloques intermedios duros de estireno.

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)

Las poliolefinas termoplásticas (TPO) son compuestos de TPE que se forman a partir de la mezcla de caucho EPDM no reticulado y poliolefinas. Las propiedades de las TPO incluyen alta resistencia química, gran resistencia mecánica y baja densidad.

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)

La reacción de poliadición de poliisocianatos con dioles o polioles da lugar al poliuretano termoplástico (TPU). El grupo uretano es una característica distintiva de los TPU, que confiere al material propiedades variables en un amplio rango.

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)

Los poliésteres termoplásticos (TPC) son polímeros con una estructura de bloques lineales. Sin embargo, poseen segmentos tanto cristalinos como amorfos. Por consiguiente, los TPC son elásticos y fáciles de procesar.

Además, la parte cristalina del copolímero termoplástico le confiere resistencia a la temperatura en un amplio rango. El material también posee propiedades como 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)

Los copolímeros de bloque de poliamida (TPA) son materiales elásticos elaborados a partir de copolímeros, entre los que se incluyen poliéter-amida, poliéster-amida o poliéter-éster-amida. Las propiedades físicas de los 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 de la TPA incluyen su excelente resistencia química y a la intemperie, así como su resistencia a la abrasión y al impacto.

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

Los vulcanizados termoplásticos (TPV) se fabrican mediante el proceso de vulcanización dinámica. Este material TPE es una mezcla de compuestos de polipropileno y caucho EPDM. Los TPV poseen propiedades similares a las del caucho y son económicos.

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)

El cloruro de polivinilo (PVC) es un polímero de uso común en la producción de plásticos. La polimerización en cadena del cloruro de vinilo produce PVC, que es amorfo, quebradizo y complejo. Sin embargo, la adición de plastificantes aumenta las posibilidades de procesamiento del PVC, haciéndolo apto para diversas aplicaciones.

El PVC se presenta en dos categorías: flexible y rígido . Si bien los plastificantes aumentan la flexibilidad del PVC, también tienen sus desventajas. Por ejemplo, los productos fabricados con PVC flexible son menos duraderos y su reciclabilidad es limitada. Además, los plastificantes son perjudiciales para la salud y pueden filtrarse a los alimentos y al medio ambiente.

Los beneficios de los TPE

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

Costos bajos: Los TPE tienen costos de volumen y control de calidad más bajos. Su baja densidad, en comparación con los cauchos convencionales, se traduce en costos de volumen reducidos. Además, la consistencia y reproducibilidad de las resinas TPE permiten reducir los costos de control de calidad.

Mínima formulación: Los TPE requieren poca o ninguna formulación. La mayoría de estos materiales suelen estar listos para la fabricación debido a su formulación completa.

Costes de piezas terminadas: Los TPE tienen tiempos de fabricación y ciclos de moldeo cortos. Por lo tanto, requieren solo unos segundos para su procesamiento, lo que resulta en menores costes 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 de coloración.

Resistencia: el caucho termoplástico es resistente al calor y al aceite dentro de ciertos rangos de temperatura.

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

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

Aplicaciones de los TPE

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

• Médical Scientific

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.

• Motorium

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.

• 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

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 para elegir un TPE . El durómetro Shore , instrumento para medir la dureza, mide la profundidad de la depresión que una fuerza determinada produce en el material.

Los elastómeros termoplásticos presentan una amplia gama de dureza, que incluye las escalas Shore A , Shore C y Shore D.

Resistencia a la temperatura

La mayoría de los materiales TPE poseen propiedades térmicas que los hacen adecuados para aplicaciones de alta temperatura. Sin embargo, deben tener diferentes resistencias a la temperatura según la aplicación. Entre los factores que influyen en la resistencia a la temperatura de un material TPE se incluyen su forma, 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 resistencia a la tracción en el punto de rotura mide la fuerza de ruptura de un elastómero termoplástico (TPE) . Esta propiedad de tracción mide la presión que un elastómero termoplástico puede soportar al estirarse antes de alcanzar el punto de rotura. Es importante destacar que un valor alto de resistencia a la tracción en el punto de rotura significa que el TPE no se rompe fácilmente al ser estirado, en comparación con aquellos con valores más bajos.

El módulo de Young es la relación entre la tensión y la deformación en un cuerpo sólido cuando este 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 baja deformación permanente por compresión prácticamente recuperan su grosor original tras contraerse y expandirse. Por lo general, los materiales TPE con baja deformación permanente por compresión 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?

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

El proceso de moldeo por inyección es la técnica más esencial para el procesamiento de elastómeros termoplásticos. Este método ofrece una alta productividad y no genera 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.

Extrusión

El proceso de extrusión es continuo. El proceso de troquelado consiste en forzar el material TPE a través de una matriz para darle forma. La matriz tiene un perfil transversal y, finalmente, el material adquiere la forma deseada. Una máquina de extrusión consta de una tolva, un tornillo helicoidal y un cilindro.

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?

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?

Los elastómeros termoplásticos ( TPE) de grado médico son materiales seguros y respetuosos con el medio ambiente que se utilizan para fabricar dispositivos médicos. Además, no contienen ftalatos , lo que los convierte en una alternativa 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 se utilizan en la fabricación de bolsas de suero, tubos y tapones para jeringas. También se emplean en aplicaciones de autosellado para viales de medicamentos y envases de vacunas.

¿Cuál es la diferencia entre silicona y caucho TPE? 

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

	Elastómeros termoplásticos (TPE)	Silicona
Material	Los 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 producto	Los 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 fusión	260 - 320 grados	Sin punto de fusión. La silicona permanece sólida hasta que se produce la combustión.
Resistencia a altas temperaturas	130 – 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 calor	Los TPE se pueden reprocesar después de la exposición al calor	La silicona no se puede alterar ni reprocesar después de la exposición al calor.
Resistencia química	Resistencia química natural	Buena resistencia química
Seguridad	Los 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.
Uso	Los 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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