การเปรียบเทียบ TPE TPV และ TPU ความแตกต่างที่สําคัญของเอลาสโตเมอร์เทอร์มพลาสติก

ในการออกแบบและผลิตผลิตภัณฑ์ การเลือกวัสดุมักจะกําหนดความสําเร็จหรือความล้มเหลว คุณเคยมีประสบการณ์การสั้นอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์เพราะผลงานของวัสดุที่ไม่เพียงพอหรือไม่?หรือต้องเผชิญกับต้นทุนการผลิตที่สูง จากการเลือกวัสดุที่ไม่ถูกต้อง? เอลาสโตเมอร์ที่ใช้เป็นสะพานระหว่างความยืดหยุ่นของยางและความสามารถในการปรับปรุงของพลาสติกและ TPU ยืนยันว่าเป็น "ดารา" ของครอบครัวเอลาสโตเมอร์บทความนี้จะศึกษาลักษณะ การใช้งาน และกลยุทธ์การคัดเลือก เพื่อช่วยคุณในการแก้ปัญหาด้านวัสดุและสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีความแข่งขันมากขึ้น

TPE (Thermoplastic Elastomer) เป็นครอบครัววัสดุที่กว้างขวางที่รวมความยืดหยุ่นคล้ายยางกับการประมวลผลคล้ายพลาสติกลองจินตนาการถึงวัสดุที่ยืดหยุ่นเหมือนยาง แต่ยังสามารถพิมพ์ได้เหมือนพลาสติก นั่นคือความน่าสนใจของ TPE. TPV (Thermoplastic Vulcanizate), "แรงพิเศษ" ของครอบครัว TPE, ใช้การกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับTPU (โพลียูเรธานเทอร์โมพลาสติก), "ผู้ชายที่แข็งแกร่ง" ของกลุ่มนี้, มีความทนทานในการใช้งานและความแข็งแรงทางกลที่เหนือกว่าพลาสติกวิศวกรรม

ความแตกต่างสําคัญปรากฏขึ้นเมื่อตรวจสอบโครงสร้างทางเคมีของพวกเขา ระยะความแข็งแรง ความทนความร้อน และวิธีการแปรรูป:

• โครงสร้างทางเคมี:TPE โดยทั่วไปใช้ copolymers block styrene กับการเชื่อมต่อทางกายภาพ; TPVs เป็นยาง EPDM และ PP พลาสติก alloys กับเครือยางที่กระเทียมเต็มTPUs มีกลุ่ม urethane กับการผูก hydrogen ระหว่างโซ่โมเลกุล.
• ระยะความแข็ง:TPU ครอบคลุมช่วงที่กว้างที่สุด (60A ถึง 80D ตามระดับ Shore) จากยางอ่อนถึงพลาสติกแข็ง; TPE ช่วง 20A-100A (อ่อนกว่า); TPV อยู่ในช่วงระหว่าง 40A-60D.
• ความทนทานต่ออุณหภูมิ:TPV ทํางานได้ดีที่สุด (-60 °C ถึง 135 °C การใช้ต่อเนื่อง); TPU ระยะ -40 °C ถึง 120 °C (เกรดพิเศษถึง 140 °C); TPE มาตรฐานจัดการ -50 °C ถึง 80 °C.
• วิธีการแปรรูป:ทั้งสามใช้เทคนิคเทอร์โมพลาสติก (การเจาะเจาะ, การผลักดัน) แม้ TPV จะต้องการอุณหภูมิที่สูงขึ้นสําหรับการไหลของระยะยางที่ดีที่สุด

ตามมาตรฐาน ASTM D1566 วัสดุเหล่านี้แสดงความยืดหยุ่นผ่านการเชื่อมโยงทางกายภาพแทนทางเคมี ทําให้สามารถหลอมหลอมและแปรรูปใหม่ได้ซ้ํา ๆ เหมือนพลาสติกทั่วไป

คุณสมบัติทางกลที่สําคัญประกอบด้วยความแข็งแรงในการดึง, ความยาว, การกดชุด, และความทนทานต่อการบด:

• ความแข็งแรงในการดึงและความยาว:TPU นําความแข็งแรง (20-50 MPa) กับความยืดหยุ่นปานกลาง (300-600%); TPV แสดงความแข็งแรงปานกลาง (5-15 MPa) แต่ความยืดหยุ่นที่ดี (200-500%)TPE มีความแข็งแรงต่ํากว่า (3-10 MPa) แต่บางรูปแบบมีความยาวมากกว่า 1000%.
• ชุดการบด:TPV ดีเยี่ยม (20-40%) เหมาะสําหรับการปิดระยะยาว; TPU แสดงผลงานปานกลาง (30-50%); TPE มาตรฐานทํางานไม่ดีที่สุด (40-70%).
• ความต้านทานต่อการบด:TPU เกินยาง 5-10 เท่า; TPV เกินยาง 3-5 เท่า; TPE ตรงกับยางธรรมดาหรือเหนือกว่ายางธรรมดาเล็กน้อย
• ความแข็งแรงของน้ําตา:TPU นํา (50-100 kN/m); TPV ระหว่าง (20-50 kN/m); เส้นทาง TPE (10-30 kN/m)

ความแตกต่างเหล่านี้ทําให้ TPU เหมาะสมสําหรับการใช้งานที่สวมใส่สูง เช่น เกียร์, TPV ดีกว่าสําหรับเครื่องประปา, และ TPE เหมาะสําหรับวัตถุประจําวันที่มีความต้องการทางกลต่ํากว่า.

ความมั่นคงทางสิ่งแวดล้อมรวมถึงความอดทนต่ออุณหภูมิ ความทนทานต่อสารเคมี และความทนทานต่ออากาศ

TPV ให้ความทนทานต่อสภาพอากาศที่ดีกว่า (10 ปีขึ้นไปในกลางแจ้ง) ขณะที่ TPU จะลดลงภายใต้การเผชิญหน้ากับ UV ส่วนประกอบรถยนต์มักใช้ TPV สําหรับความทนทานต่อความร้อนและน้ํามันรวมกันอุปกรณ์การแพทย์ ชื่นชอบ TPE ที่สามารถฆ่าเชื้อได้; ปริมประปาไฮดรอลิกใช้ TPU กันน้ํามันบ่อย

ปัจจัยสําคัญในการผลิตประกอบด้วย

• อุณหภูมิการประมวลผล:TPV (180-230 °C); TPU (170-220 °C); TPE (150-200 °C)
• การหดตัวของผง:TPU (0.8-1.5%); TPV (1.2-2.0%); TPE (1.5-3.0%)
• ความต้องการในการแห้ง:TPU ต้องการการแห้งอย่างเข้มงวด (< 0.02% ความชื้น); TPV / TPE ไม่ค่อยมีความรู้สึก

การวิเคราะห์ค่าใช้จ่ายแสดงให้เห็นว่า:

• ค่าใช้จ่ายด้านวัสดุTPU ($3.5-6/kg); TPV ($2.5-4.5/kg); TPE ($2-3.5/kg)
• ประสิทธิภาพการผลิต:TPE เย็นเร็วที่สุด; TPU ต้องการวงจรที่ยาวนานกว่า; TPV ระหว่าง

ขณะที่ TPE ดูราคาถูกที่สุดในตอนแรก ความทนทานของ TPU หรือคุณสมบัติที่สมดุลของ TPV มักจะพิสูจน์ว่ามีประสิทธิภาพต่อค่าใช้จ่ายในระยะยาวมากขึ้น โดยเฉพาะสําหรับรัดรัดรถยนต์ที่แทนยาง EPDM แบบดั้งเดิม

แต่ละวัสดุดีเด่นในสาขาต่างๆ:

• TPE:สินค้าผู้บริโภค (แปรงสีฟัน, ของเล่น), อุปกรณ์การแพทย์ (ท่อ), การบรรจุ (ผนึก) ข้อดี: การสัมผัสที่อ่อนแอ, สามารถนําไปใช้ใหม่, ความหลากหลายสี
• TPV:อุตสาหกรรมรถยนต์ (ตราปิด, ท่อ), อุตสาหกรรม (เชือก, ซับ), การก่อสร้าง (สตริปเทอร์) ข้อดี: ความทนทานต่อสภาพอากาศ, ความทนทานต่อความร้อน, สามารถปั่นได้
• TPU:อุตสาหกรรม (ตรา, คอนเวียร์เบิร์ท), รองเท้า, อิเล็กทรอนิกส์ (เสื้อสายไฟฟ้า) ข้อดี: ความทนทานต่อการสกัด, ความทนทานต่อการฉีกขาด, ความชัดเจนทางสายตา (เลือกเกรด)

แนวโน้มที่กําลังเกิดขึ้นรวมวัสดุ เช่น พื้น TPE มากกว่า TPU สนับสนุนโครงสร้างในแทชบอร์ดรถยนต์ หรือ TPU / TPE ไฮบริดในรองเท้าผลงานที่สมดุลการสนับสนุนและความสบายใจ

แนวทางที่มีโครงสร้างให้การเลือกที่ดีที่สุด

1. ให้ความสําคัญความต้องการการทํางาน:อุณหภูมิสูง? → TPV.ทนทานการสวม? → TPU.สัมผัสอ่อน? → TPE
2. ประเมินปัจจัยสิ่งแวดล้อมการเผชิญหน้ากับน้ํามันภายนอก? → TPV การฆ่าเชื้อทางการแพทย์? → TPE สารละลายขั้วโลก? → หลีกเลี่ยง TPU
3. ประเมินข้อจํากัดในการประมวลผล:ผนังบางซับซ้อน? → TPE ไหลดีที่สุด. อุปกรณ์จํากัด? → ความร้อนต่ําของ TPE. การปั่นรอง? → TPV
4. ค่าสมดุล vs ความยั่งยืน:งบประมาณที่คับคับ? → TPE. สามารถรีไซเคิลได้? → งานทั้งหมด, แต่ TPE ง่ายที่สุด. อายุการใช้งานยาวนาน? → TPU / TPP อาจชดเชยค่าต้นทุนที่สูงขึ้น

การแทนที่ในโลกจริงรวมถึงการแทนที่ผนึกยางด้วย TPV (การแปรรูปง่ายขึ้น) ท่อ PVC ด้วย TPE (เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น) หรือเกียร์โลหะด้วย TPU (เบาขึ้น, เงียบลง)การแก้ไขที่ดีที่สุดมักจะรวมวัสดุ เช่น เครื่องเปียกหน้ากระจกลมผสมผสานความทนทานของ TPV กับความเรียบเนียนในการเปียกของ TPEการร่วมมือกับผู้จําหน่ายวัสดุสําหรับการทดสอบเฉพาะการใช้งาน