TPR TPU

La gomma TPR o termoplastica è in genere un copolimero che unisce le proprietà della gomma di polistirene (PS) e butadiene (sintetico). Questo materiale è stato sviluppato per fornire gran parte del beneficio della proprietà della gomma sintetica consentendo al contempo l'elaborazione (e il ritrattamento) nel processo di stampaggio di iniezione più preciso e controllabile. TPR offre resilienza alla fatica eccezionale, stabilità chimica, resistenza all'impatto e riciclabilità moderata, con la giusta elaborazione.

Il poliuretano TPU o termoplastico è un'ampia classificazione di polimeri di poliuretano che condividono proprietà come: elasticità, trasparenza, resilienza dell'usura e resistenza molto elevata agli oli. I materiali sono termoplastici, con una gamma di gradi di comportamento elastomerico. La loro alta resistenza e resilienza derivano da una struttura a catena polimerica costituita da segmenti duri e morbidi alterni.

Questo articolo confronterà ulteriormente TPR vs. TPU, le loro applicazioni, usi, proprietà fisiche e materiali alternativi.

Cos'è TPR?
Il TPR (gomma termoplastica) consiste in genere in una miscelazione del 23% di PS e del 77% di butadiene. È preparato mediante polimerizzazione di emulsione di polimeri costituenti. Il processo produce un materiale inseparabile che contiene una fase elastomerica, termoset e una matrice rigida distribuita di materiale termoplastico. Il risultato deriva proprietà da entrambi i componenti ma è in grado di essere elaborati con estrema precisione nelle apparecchiature di stampaggio a iniezione. Per ulteriori informazioni, consultare la nostra guida su ciò che è la gomma termoplastica.

Le gomme tipiche sono sintetizzate o raffinate in una forma parzialmente polimerizzata, quindi viene applicato il calore per completare il processo di reticolazione. Nel caso del TPR, il componente butadiene viene prodotto completamente reticolato e prodotto come polvere fine. Il componente PS sostituisce quindi la reticolazione legando la gomma in una forte matrice polimerica. La flessibilità deriva dall'elasticità del componente butadiene, in cui il legame in gomma intra-particella è essenzialmente anelastico.

TPR non corrisponde alle prestazioni delle gomme vulcanizzate, quindi non è adatto per la produzione di pneumatici, con un modulo lacrimale troppo basso. Tuttavia, le proprietà di TPR resistenti all'ozono, agli agenti atmosferici e alle UV significativi che trova ampia applicazione in molti settori dei prodotti.

Cos'è TPU?
I polimeri TPU sono realizzati in strutture a blocchi con regioni più lunghe, [morbide "a bassa polarizzazione e sezioni brevi [dure" di polarizzazione molto più elevata. I collegamenti covalenti tra i due tipi di segmenti creano catene ben integrate che derivano proprietà da entrambi gli elementi a catena. Alterando i pesi molecolari e i rapporti delle parti costituenti, una vasta gamma di proprietà può essere derivata in materiali chimicamente (quasi) identici. Le temperature di transizione del vetro dei due componenti possono essere simili o disparate e possono essere alterate chimicamente per essere più alte o più basse. Questi problemi di elaborazione consentono la produzione di una serie di proprietà termiche della famiglia materiale risultante.

La maggiore polarizzazione degli elementi più duri induce una forte attrazione, che induce regioni pseudo-cristalline, situate in una matrice altamente elastica. Le regioni pseudo-cristalline si comportano come elementi di reticolazione, che spiegano l'elevato modulo elastico della famiglia, mentre le catene più lunghe e più morbide moderano questo effetto, consentendo la produzione di una gamma di durezza/elasticità.

Questo effetto reticolato diminuisce a zero quando viene superata la temperatura di transizione del vetro del componente più duro. La famiglia si comporta come un gruppo di materiale completamente termoplastico che può essere elaborato in attrezzature di stampaggio di iniezione ordinarie. I TPU possono essere riciclati mediante fusione e riforma, sebbene il degrado della lunghezza/integrità della catena sia significativo al ricordo.

TPR vs. TPU: applicazioni e usi
Di seguito sono elencati le industrie tipiche e le comuni applicazioni TPR:

Produzione automatica: guarnizioni per porte e finestre, parti di trasmissione/sospensione, inserti del parafango, rivestimento esterno e interno, pannelli di strumenti, condotti d'aria AC e del motore, tegole, cinghie di trasmissione, tubi fluidi, tappetini, O-ring.
Costruzione: guarnizioni per porte e finestre, guarnizioni idrauliche, guarnizioni idrauliche.
Industriali: ammortizzatori per vibrazioni, tubi, collettori, foche, cespugli di sospensione, ammortizzatori, membrane del tetto.
Consumatore: guarnizioni del frigorifero, overmols per manuali, coperture per telefoni cellulari, pannelli di commutazione, ammortizzatori per vibrazioni.
Medical: tubi ad aria, sigilli a siringa, maschere e plenum di respirazione, foche, valvole e cateteri.
Elettronica: incapsulamento, cavi di alimentazione, cavi di alta qualità, protezione da ammortizzatori del telefono cellulare e sigilli.
Calzature e attrezzature sportive: pinne per immersioni, snorkel, maschere, impugnature per ski-pole, componenti ski-boot e suole per scarpe.
Di seguito sono elencati le industrie tipiche e le comuni applicazioni TPU:

Automotive: parti interne automobilistiche (buona finitura superficiale, durata, resistenza all'usura; e basso costo).
Agricoltura: tag ID per animali (grande flessibilità, lacrima e resistenza agli agenti atmosferici e tolleranza alla temperatura. Ottimo per incapsulare RFID).
Tubazioni e impianti idraulici: profili di tenuta e o-ring, tubi, cinture e tubi. Polimeri specialistici con proprietà ottimali del flusso di fusione, elevata resistenza adattata all'estrusione all'idrolisi da parte di oli e altri organici idraulici e altri, resistenza alla compressione ad alte temperature, alta tenacità, flessibilità e resistenza alle lacrime.
Tessile: usato per nastri trasportatori, gonfiabili e attrezzature militari. Ampia gamma di opzioni di elaborazione e buone proprietà meccaniche, chimiche e termiche.
Equipaggiamento sportivo: flessibilità estrema, resistenza alla temperatura ad alto impatto e temperatura, trasparenza e tolleranza ambientale.
Esistono settori di mercato comuni e aree di prodotto apparentemente comuni che possono utilizzare materiali TPR o TPU. In generale, i punti in comune non implicano l'intercambiabilità, poiché ogni applicazione tende a sfruttare una proprietà ristretta di uno o un altro materiale. Ad esempio, il settore automobilistico tende a utilizzare TPR per la flessibilità estrema e le proprietà degli agenti atmosferici e le TPU per la resilienza, la resistenza all'usura e le applicazioni ergonomiche

TPR vs. TPU: riciclabilità e sostenibilità
Entrambi i materiali derivano da fonti petrolchimiche e le loro credenziali di sostenibilità e riciclaggio sono abbastanza simili. La TPU è altamente riciclabile; I suoi rifiuti possono essere elaborati in materia prima di alta qualità. Tuttavia, tende ad essere di secondo grado a causa della decomposizione termica. La TPU è anche biodegradabile e generalmente si romperà in condizioni di discarica/compost per 3-5 anni. Non lascia residui tossici quando si rompe. Anche le TPU stanno diventando disponibili lentamente e possono essere fabbricate con monomeri bio-proiettili.

Anche il TPR è altamente riciclabile, ma come la maggior parte dei polimeri, il materiale riciclato è di seconda elementare. Sono materiali stabili che si degradano estremamente lentamente nell'ambiente naturale. Anche i materiali di origine monomer di derivazione Algal per TPR stanno diventando disponibili.

TPR vs. TPU: costo
I TPR sono generalmente materiali a basso costo, nell'intervallo da $ 1,60 a $ 2,00 per kg. I TPU sono un po 'più costosi, da $ 2,00 a $ 4,00 per kg.

Materiali alternativi a TPR e TPU
Per l'uso di stampaggio a iniezione, sono disponibili un'ampia varietà di materiali elastomerici termoplastici, con uno spettro altrettanto ampio di proprietà e costi. Sebbene questi non siano intercambiabili in tutta la gamma, ci sono molti elementi comuni delle proprietà che si traducono in opzioni nella fase di specifica. Di seguito sono elencati alcuni materiali alternativi:

Vulcanisati termoplastici (TPE-V o TPV).
Poliolefine termoplastiche (TPE-O o TPO).
Copolyesters termoplastici (TPE-E, COPE o TEEE).
Amidi a blocchi di polietere termoplastico (TPE-A).
Copolimeri a blocchi stirenici (TPE-S).
Rubba prosizionabile dal fusione (MPR).
Elastomeri fluoropolimeri (FPE).
Quando un passaggio ai polimeri termosettici è un'opzione, ci sono più scelte materiali, come elencato di seguito:

Gomma naturale vulcanizzata (NR) (lattice, vulcanizzato per formare gomma di buna).
Poliisoprene (IR).
Policloroprene (CR).
Gomma da butadiene (BR).
Nitrile (butadiene) gomma (NBR).
Le gomme di Thermoset portano nuove proprietà e nuove restrizioni all'elenco delle opzioni. Possono, tuttavia, ottenere risultati notevoli ogni volta che vengono ricercate proprietà specifiche e i problemi di elaborazione non impediscono l'uso.