الاختلافات الرئيسية بين TPE و TPR في اللدائن المرنة بالحرارة

يعد اختيار المادة المثالية لتصميم المنتج أمرًا صعبًا، خاصة عند مواجهة مجموعة واسعة من خيارات المطاط الصناعي المتاحة. غالبًا ما تشكل اللدائن الحرارية المرنة (TPE) والمطاط الحراري المرن (TPR) معضلة بسبب مظهرهما المتشابه وخصائصهما المتشابهة. ومع ذلك، فإن الاختلافات الدقيقة بين هاتين المادتين يمكن أن تؤثر بشكل كبير على أداء المنتج. تقدم هذه المقالة تحليلًا معمقًا لخصائص TPE و TPR وتطبيقاتها ومعايير الاختيار لمساعدتك في اتخاذ قرارات مستنيرة.

للوهلة الأولى، تشترك TPE و TPR في العديد من الخصائص المشتركة:

• مقاومة عالية للإجهاد الانثناءي
• مقاومة ممتازة للتمزق والتآكل
• قوة تأثير عالية
• خصائص عزل كهربائي جيدة
• مقاومة فائقة للعوامل الجوية والمواد الكيميائية
• قابلية إعادة التدوير
• نطاق درجة حرارة التشغيل: -30 درجة مئوية إلى 140 درجة مئوية

يكمن الاختلاف الأساسي بين هاتين المادتين في بوليمراتهما الأساسية. عادةً ما يتم تعديل TPE من SEBS (بوليمر مشترك من ستايرين-إيثيلين-بيوتيلين-ستايرين)، بينما يتم تعديل TPR عادةً من SBS (بوليمر مشترك من ستايرين-بيوتادايين-ستايرين).

SEBS هو النسخة المهدرجة من SBS. يُستخدم SBS، وهو بوليمر مشترك من ستايرين-بيوتادايين-ستايرين، على نطاق واسع في الأدوات اليدوية والمنتجات الأخرى التي تتطلب أسطحًا ناعمة الملمس. يؤدي الهدرجة إلى إدخال الهيدروجين الجزيئي في الجزيئات غير المشبعة تحت ظروف تفاعل محددة، مما ينتج عنه هياكل جزيئية مشبعة تعزز خصائص مكافحة الشيخوخة ومكافحة الاصفرار. تعمل هذه العملية أيضًا على تحسين مقاومة الحرارة والتآكل، مما يجعل TPE متفوقًا بشكل عام على TPR في الأداء.

• خلائط البولي أوليفين (TPE-O)
• البوليمرات المشتركة من كتل الستايرين (TPE-S)
• سبائك المطاط الصناعي
• البولي يوريثان الحراري (TPE-U)
• البولي أميدات الحرارية (TPE-A)
• البولي إسترات المشتركة الحرارية (TPE-E)

تجمع كل من TPE و TPR بين قابلية التشكيل للبلاستيك ومرونة المطاط، مما يجعلهما قيمين في التطبيقات الهندسية. يتم قياس صلابة المواد باستخدام مقياس شور الصلب. يمكن صياغة TPE في مواد هلامية ناعمة تتراوح من 20 شور OO إلى 90 شور AA. بعد 90 شور AA، تنتقل المواد إلى مقياس شور D، وتصل إلى 85 شور D.

يوفر TPR نطاق صلابة واسعًا مماثلًا من 20 شور OO إلى 85 شور D. في الحالة الصلبة، TPE مادة متعددة الأطوار تتكون من نطاقات ناعمة وصلبة. تنبع خصائصه الشبيهة بالمطاط من درجة حرارة التحول الزجاجي لمرحلة المطاط ودرجة حرارة انصهار أو التحول الزجاجي للمرحلة الصلبة.

• مقاومة ممتازة للعوامل الجوية
• مقاومة جيدة لدرجات الحرارة العالية
• مقاومة فائقة للإجهاد
• إمكانية خفض التكاليف

تشمل التطبيقات الشائعة الأجهزة الطبية، والأدوات اليدوية، والأجهزة الإلكترونية، والمعدات الرياضية، والألعاب، ومكونات السيارات، وأجهزة الاتصالات.

TPR هي مادة مطاطية ناعمة حرارية تجمع بين الخصائص الفيزيائية للمطاط وقدرات القولبة بالحقن للبوليمرات الحرارية. تشمل التطبيقات النموذجية سجادات أرضيات السيارات المخصصة وبطانات صناديق الشاحنات.

تشمل الخصائص الرئيسية لـ TPR ما يلي:

• احتفاظ جيد بالشكل
• مرونة قابلة للتعديل
• زيادة المرونة مع زيادة محتوى المطاط
• رائحة قابلة للتحكم
• خفيف الوزن
• ألوان قابلة للتخصيص

يتفوق TPR على TPE في تطبيقات الربط (مثل الأحذية والألعاب) حيث لا تستجيب TPE جيدًا للمواد اللاصقة. تشمل تطبيقات TPR الأخرى:

• أنابيب
• أسلاك وكابلات
• مانعات التسرب
• معدلات الأسفلت
• تشطيبات السيارات
• حشوات
• تعبئة وتغليف
• أفلام وألواح
• أجزاء مصبوبة بالحقن

يمكن لـ TPE أن تقلل التكاليف بشكل كبير حيث يمكن معالجتها على آلات البلاستيك القياسية. إنها تجمع بين الجاذبية الجمالية للمطاط الحراري التقليدي مع سهولة المعالجة، مما يجعلها مناسبة للقولبة بالحقن بكميات كبيرة. كل من TPE و TPR قابلان لإعادة التدوير بنسبة 100٪ ويمكن عادةً إعادة استخدامهما حتى خمس مرات (اعتمادًا على الدرجة).

يوفر TPR مظهر وشعور ومرونة المطاط المتصلب بالحرارة جنبًا إلى جنب مع قابلية معالجة البلاستيك. إنها مناسبة لعمليات القولبة بالحقن، والقولبة بالنفخ، والتشكيل الحراري. في حين أن مواد المطاط تعتبر بشكل عام ذات قوة شد أعلى، يجب أن يعتمد اختيار المواد على متطلبات المشروع المحددة وخصائص المكون.

في جوهرها، يمكن اعتبار TPE نسخة أكثر نعومة من TPR، مما يجعلها الخيار المفضل عندما تكون هناك حاجة إلى مزيد من المرونة والنعومة.