คู่มือการเลือกเทอร์โมพลาสติก อีลาสโตเมอร์ TPE TPV TPU

ในโลกของวัสดุวิศวกรรม การหาความสมดุลที่สมบูรณ์แบบระหว่างความยืดหยุ่นของยาง และความสามารถในการปรับปรุงของพลาสติก เป็นความท้าทายมานานเอลาสตอมเมอร์เทอร์มพลาสติก (TPE) ออกมาเป็นวัสดุที่รวมสิ่งที่ดีที่สุดจากทั้งโลกอย่างไรก็ตาม, กับครอบครัว TPE ที่กว้างขวางรวมถึงสมาชิกที่สําคัญเช่น thermoplastic vulcanizates (TPV) และ thermoplastic polyurethane (TPU) แต่ละอันมีข้อดีและการใช้งานที่แตกต่างกันวิศวกรและนักออกแบบมักต้องเผชิญกับปัญหา: วัสดุใดที่เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะเจาะจงของพวกเขา

การเข้าใจ TPE, TPV, และ TPU: ความแตกต่างสําคัญ

อีลาสตอมเมอร์เทอร์มพลาสติก (TPE) ไม่เป็นวัสดุเดียว แต่เป็นชั้นของพอลิเมอร์ที่แสดงความยืดหยุ่นคล้ายยางในขณะที่รักษาความสามารถในการแปรรูปเทอร์มพลาสติกประเภทนี้ครอบคลุมวัสดุต่าง ๆ ที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมีที่แตกต่างกัน.

TPV, เป็นตัวแปร TPE ที่เชี่ยวชาญถูกสร้างขึ้นโดยการกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับส่งผลให้มีความทนทานต่อความร้อนและสารเคมีอย่างพิเศษ. TPU ยืนยันความทนทานต่อการสกัดและความแข็งแรงทางกลที่โดดเด่นในครอบครัว TPE

ความแตกต่างพื้นฐานปรากฏในหลายด้าน:

โครงสร้างทางเคมี

• TPE: โครงสร้างที่หลากหลายรวมถึงสไตเรนบล็อกโคโพลีเมอร์และโอเลฟินโคโพลีเมอร์
• TPV: ผสมผสานกระตุ้นของยาง EPDM และ PP
• TPU: โพลีเมอร์เส้นตรงที่เกิดจากปฏิกิริยาของไอโซไซเนต, โพลีโอล และตัวขยายโซ่ ซึ่งมีกลุ่มอุเรธานที่เป็นลักษณะ

ระยะความแข็ง

TPU ให้ความเข้มข้นความเข้มข้นที่กว้างที่สุด (60A ถึง 80D ความเข้มข้น Shore) สามารถผลิตวัสดุที่อ่อนและแข็งแรงมาก TPE โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงระหว่าง 20A และ 100Aขณะที่ TPV อยู่ในระหว่างสอง (40A ถึง 60D).

ความทนทานต่ออุณหภูมิ

TPV แสดงความอดทนต่ออุณหภูมิที่ดีกว่า (- 60 °C ถึง 135 °C การใช้ต่อเนื่อง, ด้วยความทนทานระยะสั้นถึง 150 °Cมีคุณภาพพิเศษถึง 140 °C)ขณะที่ TPE แบบมาตรฐานแสดงความมั่นคงทางความร้อนที่จํากัดกว่า (- 50 °C ถึง 80 °C)

วิธีการแปรรูป

วัสดุทั้งสามใช้เทคนิคการแปรรูปแบบเทอร์โมพลาสติก เช่น การเจาะและ extrusion แม้ว่า TPV โดยทั่วไปจะต้องการอุณหภูมิการแปรรูปที่สูงกว่า

การเปรียบเทียบผลประกอบการทางกล

คุณสมบัติทางกลมีอิทธิพลอย่างสําคัญต่อการเลือกเอลาสโตเมอร์ TPE, TPV และ TPU แสดงความแตกต่างที่สําคัญในความแข็งแรงในการดึง, ความยาวและการกดส่งผลโดยตรงต่อความเหมาะสมในการใช้งาน.

ความแข็งแรงในการดึงและความยาว

TPU ปกตินําความแข็งแรงในการดึง (20-50 MPa) กับความยืดหยุ่นปานกลาง (300-600%). TPV แสดงความแข็งแรงในการดึงระยะกลาง (5-15 MPa) กับความยืดหยุ่นที่ดี (200-500%),ขณะที่ TPE โดยทั่วไปมีความแข็งแรงในการดึงที่ต่ํากว่า (3-10 MPa) แต่บางรูปแบบมีความยาวมากกว่า 1000%.

ชุดการบด

TPV ยอดเยี่ยมในความต้านทานการกด (20-40%) ทําให้มันเหมาะสมสําหรับการใช้งานประปาระยะยาว TPU แสดงผลงานระยะกลาง (30-50%)กับ TPE แบบมาตรฐานแสดงผลที่แย่กว่าค่อนข้าง (40-70%).

ความทนทานต่อการเสื่อมสลาย

ความต้านทานต่อการบดของ TPU เกินยางธรรมดา 5-10 เท่า โดย TPV แสดงการปรับปรุง 3-5 เท่า TPE มีผลงานเทียบเท่ายางธรรมดาหรือดีกว่าเล็กน้อยการนํา TPU อีกครั้ง (50-100 kN/m)ตามด้วย TPV (20-50 kN/m) โดย TPE แสดงค่าต่ําสุด (10-30 kN/m)

ความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม

ความอดทนต่อสิ่งแวดล้อมมีผลต่ออายุการใช้งานของวัสดุอย่างสําคัญภายใต้สภาพที่ยากลําบาก รวมถึงความทนทานต่ออุณหภูมิ ความเข้ากันได้ด้วยสารเคมี และความทนทานต่อสภาพอากาศ (ความทนทานต่อ UV และโอโซน)

ความทนทานต่อสารเคมี

ความทนทานต่อสภาพอากาศ

TPV แสดงความทนทานต่อสภาพอากาศที่ดีกว่า ด้วยอายุการใช้งานภายนอกที่เกิน 10 ปีขณะที่ความทนทานต่อสภาพอากาศของ TPE จะแตกต่างกันไปตามรูปแบบ, โดย TPE สไตเรนมักแสดงผลงานที่แย่กว่า

ลักษณะการประมวลผลและการพิจารณาค่าใช้จ่าย

ปริมาตรการแปรรูปและปัจจัยทางเศรษฐกิจมีอิทธิพลต่อการเลือกวัสดุอย่างสําคัญและค่าใช้จ่ายมีผลต่อประสิทธิภาพการผลิตและเศรษฐกิจของผลิตภัณฑ์สุดท้ายโดยตรง.

ปริมาตรการประมวลผล

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

ปัจจัยค่าใช้จ่าย

สําหรับเกรดทั่วไป, TPU ปกติมีราคาสูงสุด ($ 3.5-6 / kg), TPV อาศัยอยู่ในระดับกลาง ($ 2.5- 4.5/ kg), ในขณะที่ TPE ยังคงมีประหยัดมากที่สุด ($ 2- 3.5/ kg). ประสิทธิภาพการผลิตแตกต่างกันด้วยการเย็น TPE เร็วที่สุดสําหรับระยะเวลาวงจรที่สั้นขณะที่ TPU ต้องการเวลาในการเก็บยาวและความเย็นช้าลง

ด้านการใช้งาน

วัสดุแต่ละชนิดมีจุดใช้งานที่แตกต่างกัน โดยพิจารณาจากคุณสมบัติการทํางานที่แตกต่างกัน

การใช้งาน TPE

• สินค้าผู้บริโภค: จับแปรงสีฟัน จับมีดโกน ของเล่น
• อิเล็กทรอนิกส์: กล่องโทรศัพท์, สายสายหูฟัง
• การแพทย์: หน้ากากลมหายใจ, ท่อ IV, แคเทเตอร์
• การบรรจุ: ปิดจานบรรจุอาหาร, กล่องดึง

การใช้ TPV

• อุตสาหกรรมรถยนต์: รองเท้าฝุ่น, ปิดหน้าต่าง, ท่ออากาศ
• อุตสาหกรรม: หลอดต่อต้านสารเคมี, คอนเวียร์เบิร์ท, ซีเกต
• การก่อสร้าง: ปิดประตู/หน้าต่าง, ผิวหลังคา

การใช้งาน TPU

• อุตสาหกรรม: เครื่องประปาไฮดรอลิก, เครื่องสกรีนการทําเหมืองแร่, คอนเวียร์เบิร์ท
• ผู้บริโภค: โซลรองเท้า อุปกรณ์กีฬา ส่วนประกอบของกระเป๋าเดินทาง
• อิเล็กทรอนิกส์: คาเบลครอบคลุม เครื่องพัดลมโดรน
• การแพทย์: วาล์วหัวใจเทียม เครื่องสั่น

กรอบการเลือกวัสดุ

เมื่อเลือกระหว่างวัสดุเหล่านี้ พิจารณากรอบการตัดสินใจต่อไปนี้:

ความต้องการการทํางานหลัก

• ทนต่ออุณหภูมิสูง (> 100 °C) → ให้ความสําคัญกับ TPV
• ความทนทานต่อการสกัดอย่างพิเศษ? → เลือก TPU
• ความรู้สึกที่อ่อนโยน → TPE เป็นที่สําคัญ

ปัจจัยสิ่งแวดล้อม

• การเผชิญหน้าภายนอกหรือติดต่อน้ํามัน? → TPV
• ต้องการการกําจัดเชื้อบ่อย ๆ? → TPE ระดับการแพทย์
• การเผชิญหน้ากับสารละลายทางขั้วโลก?

ข้อจํากัดในการประมวลผล

• ส่วนที่ซับซ้อนและผนังบาง? → TPE ให้การไหลเวียนที่ดีกว่า
• ขั้นต่ําอุปกรณ์อุณหภูมิ? → เลือกการแปรรูป TPE ในอุณหภูมิต่ํากว่า
• การแปรรูปทางสอง (เช่น การปั่น) → TPV ดีที่สุด

ความพิจารณาทางเศรษฐกิจและความยั่งยืน

• งบประมาณจํากัด? → TPE ประหยัดที่สุด
• การรีไซเคิลเป็นสิ่งสําคัญ? → วัสดุทั้งหมดสามารถรีไซเคิลได้, TPE ง่ายที่สุด
• ต้องการอายุการใช้งานยาวนาน? → TPU หรือ TPV อาจมีประสิทธิภาพต่อราคามากกว่า