TPE survevalu: termoplastiline elastomeer materjali juhend

Termoplastiline elastomeer (TPE) ei ole üks vaik. See on kummisarnaste termoplastide rühm, mida kasutatakse siis, kui osa vajab haardepinda, kokkusurumist, korduvat painutamist või pehmet ülevormistatud pinda ilma vulkaniseeritud kummi tööriistastamiseta. Nordmould toetab TPE-d iseseisva survevalu materjalina ja pehme lasurina sisestuse või kahekomponendilises ülevormistamises, tootmisega alates 100 tükist.

Kvaliteet on olulisem kui silt. Shore 40A SEBS haare, TPV autotööstuse tihend ja TPE-E ühendikork töödeldakse kõik TPE-na, kuid need ei käitu samas kuumuses, õlis, kokkusurumisel ega väljutamisel.

Millised on TPE-i mehaanilised ja termilised omadused?

TPE hõlmab mitmeid keemiaid. Kõige tavalisemad survevalu perekonnad on stüreensed blokk-kopolümeerid (SBS ja SEBS), termoplastilised vulkaniidid (TPV) ja termoplastilised polüesterelastomeerid (TPE-E / COPE). Allpool olevad väärtused on ainult representatiivsed vahemikud; tootmisvalik peaks alati kasutama vaiku tarnija andmelehte täpse kvaliteedi ja kõvaduse jaoks.

Omadus	SEBS (Shore 40A)	SEBS (Shore 60A)	TPV (Shore 55A)	TPE-E (Shore 40D)
Tõmbetugevus	3–10 MPa	6–15 MPa	5–12 MPa	20–35 MPa
Pikenemine purunemiseni	400–800%	300–750%	300–600%	200–450%
Kokkusurumise püsideformatsioon (22–24 h / 70°C)	35–80%	20–45%	15–30%	20–45%
Pidev teenistuse temp	−40 kuni 90°C	−40 kuni 100°C	−40 kuni 120°C	−40 kuni 130°C
Veenimeldumine (24 h)	< 0,1%	< 0,1%	< 0,1%	0,2–0,5%
Tihedus	0,88–1,00 g/cm³	0,90–1,02 g/cm³	0,95–1,05 g/cm³	1,15–1,25 g/cm³
Kahanemine	0,5–2,5%	0,5–2,5%	0,8–2,0%	0,8–1,8%

Kokkusurumise püsideformatsioon on number, mida ostjad peaksid tihendite ja tihendite puhul jälgima. Pehme SEBS võib käes hea tunda, kuid taastub halvasti pärast pikaaegset kokkusurumist kõrgendatud temperatuuril. TPV on tavaliselt turvalisem TPE perekond kuumadele staatilisele tihendite jaoks; TPE-E kasutatakse siis, kui osa vajab rohkem tugevust ja keemilist vastupidavust, kui pehmepuute kvaliteet suudab pakkuda.

Millised on TPE survevalu tüüpilised rakendused?

TPE-d kasutatakse siis, kui jäik plastik osa vajab kontrollitud pehmet tsooni, või kui kogu osa peab painutama ja taastuma.

Pehmepuute ülevormistamine: Elektritööriistade käepidemed, hambaharjaste käepidemed, köögitarvikute haardepinnad ja käeshoitavate elektroonikaseadmete juhtnupud kasutavad sageli TPE-d jäiga ABS-i, PP, PC või nailoni substuraadi peal. Jäik osa kannab koormust; TPE tagab haardepinna, tihenduse või vibratsiooni summutamise. Sisestuse abil vormistamine võib töötada väiksemate mahude jaoks, samas kui kahekordse survevalu tööriistastamine on korduvtootmiseks tavaliselt puhtam.

Tihendid ja tihendused: Pehmemad TPE kvaliteedid, sageli Shore 20A–40A, kasutatakse tolmutihendite, staatiliste tihendite, korkide, kaablijuhtide ja tarbijaelektroonika membraanide jaoks. TPV on eelistatud SEBS-i asemel, kui tihend näeb kuumust, ilmastikku või püsikokkusurumist.

Meditsiin ja isikuhügieen: Valitud TPE kvaliteedid on saadaval ISO 10993 testpakettidega või toidukontakti deklaratsioonidega. Neid kasutatakse maski tihendite, süstla kolvi komponentide, pehme otsa instrumentide ja beebitoodete jaoks. Vastavus on kvaliteedispetsiifiline; materjalisertifikaat ja kavandatav keha kontakt tuleb kontrollida enne reguleeritud osa pakkumist.

Jalatsid ja riietustarbed: Jalatsikomponendid, pandlad, klambrid ja paindlik kaunistus kasutavad TPE-d, kus värv, pehmepuute ja mõõdukas kulumiskindlus on olulisemad kui kõrge tõmbetugevus.

Autotööstus: Interjööri pehmepuute kaunistus, väikesed tihendid, tihendusrõngad ja vibratsioonisummutusosad kasutavad sageli TPV-d või kõrgtemperatuurilisi TPE kvaliteete. Mootoriruumi osad vajavad tõestatud kuumuse vananemise ja vedeliku vastupidavusega kvaliteeti, mitte üldist pehmepuute ühendit.

Kuidas töödeldakse TPE-d survevalu puhul?

Enamik TPE kvaliteete töötavad standardsetel survevalu masinatel. Tööriistastamine ja protsess peavad siiski olema kujundatud pehme väljutamise, suurema kahanemise kui paljudel jäikadel plastidel ja sidumisjoonega ümber, kui osa on ülevormistatud.

Töötlemisparameeter	SEBS / SBS	TPV	TPE-E
Sulamistemperatuur	170–220°C	190–230°C	220–260°C
Vormi temperatuur	20–40°C	20–50°C	20–70°C
Süstimisrõhk	35–100 MPa	50–100 MPa	50–120 MPa
Kahanemine	0,5–2,5%	0,8–2,0%	0,8–1,8%
Soovitatav tõmbenurk	≥ 2° külje kohta	≥ 2° külje kohta	≥ 1° külje kohta

Geidi kujundus ülevormistamise jaoks: geidi peab laskma TPE-l substraati ühtlaselt märjaks teha, jätmata õhku pinna vahele. Ventilaatorgeidi või mitu väikest geidi käituvad sageli paremini kui üks tsentraalne geidi laiadel pehmepuute padjadel. Geidi asukoht tuleks üle vaadata enne tööriistakujundust, kuna see mõjutab keevusjälgi, koormussuunda ja nähtavat jälge.

Väljutamine: pehmed TPE osad vajavad rohkem tõmbenurka kui jäigad plastid. Kasutage 2° praktilist miinimumi ja 3° või rohkem väga pehmetele või struktuuriga pindadele. Suured väljutusalad, tõmbijad, varrukaväljavõtted ja poleeritud sulgemised vähendavad venitamist ja rebimist võrreldes mõne väikese väljutusnõelaga.

Sidumine ülevormistamisel: keemiline adhesioon on kvaliteedi- ja substraadist sõltuv. Mehaanilised lukud, läbiaugud, ümbritsevad servad või allatõmbamisaknad annavad pehmele lasuril midagi, millest kinni hoida, kui eeldatavad koormussuunad. Nordmould saab need funktsioonid DFM-i ajal üle vaadata, kuid lõplik side tuleks valideerida valitud vaiku paaril.

Millised TPE kvaliteedid ja variandid on saadaval?

Perekond	Peamine omadus	Tüüpiline kasutusjuhtum
SBS (stüreensed)	Madal hind, hea läbipaistvus	Mänguasjad, ühekordsed haardepinnad, madala koormuse pehmed osad
SEBS (stüreensed, küllastunud)	Parem UV- ja kuumuskindlus kui SBS-il	Välishaardepinnad, PP ja ABS ülevormistamised
TPV (termoplastiline vulkaniid)	Madalam kokkusurumise püsideformatsioon, parem kuumuse vananemine	Tihendid, tihendused, autotööstuse kaunistus
TPE-E / COPE	Suurem tugevus ja õlikindlus	Painduvad ühendid, korgid, poolkonstruktsioonilised osad
TPE-A (PEBA)	Lai temperatuurivahemik ja madala temperatuuri painduvus	Spordiseadmed, jalatsid, kaablikomponendid
Meditsiiniline SEBS	Biosobivuse testpakettidega	Maski tihendid, meditsiinilised haardepinnad, beebitooted

Nordmould saab tavalisi SEBS- ja TPV-kvaliteete pakkuda primaarseteks TPE valikuteks. TPE-E, TPE-A, toidukontakti ja meditsiinilist orientatsiooniga kvaliteedid tuleks kinnitada RFQ-faasis, kuna sertifitseerimise ulatus, värv ja tarnetähtaeg varieeruvad kompoundeerija järgi.

Millised on TPE eelised ja piirangud?

Eelised:

• Kummisarnane painduvus ja pehmepuute ilma vulkaniseerimiseta
• Puhas töödeldav uuesti jahvatus saab sageli sama kvaliteedi hulka uuesti kasutada
• Lai kõvaduse vahemik, väga pehmetest Shore A ühenditest kuni poolkõvade Shore D kvaliteetideni
• Kvaliteediperekonnad on saadaval PP, ABS, PC, PA ja teiste ülevormistamise substraatide jaoks
• Toidukontakti, madala lõhnaga, meditsiinilisele orientatsiooniga ja bio-põhised valikud on saadaval konkreetsetes kvaliteetides
• Standardne termoplastilise töötlemine hoiab tööriistade ja tsükli arendamise jäigale plastikule sulatamisele lähemal kui kummile

Piirangud:

• Kokkusurumise püsideformatsioon on halvem kui vulkaniseeritud kumm nõudlikes tihendamisrakendustes
• Pehmemad kvaliteedid võivad lohistada, rebida või deformeeruda väljutamise ajal ilma suurte tõmbenurktade ja toetuseta
• Õli-, kütuse-, lahusti- ja desinfitseerimisvahendi vastupidavus varieerub märkimisväärselt TPE perekonna järgi
• Tõmbetugevus on palju madalam kui jäikadel insenerplastidel ja paljudel TPU kvaliteetidel
• Roomimine püsiva koormuse all on oluline pehmematel kvaliteetidel
• Vale TPE perekond võib läbida esimese artikli kontrolli ja siiski hiljem kuumuses, UV-valguses, õlis või kokkusurumisel läbi kukkuda

Millal valida TPE alternatiivmaterjalide asemel?

Valige TPE silikoonist üle kui osa vajab termoplastilist ülevormistamist, puhast uuesti jahvatust, värvide sobitamist, või odavamat teed mittekõrgtemperatuurilise teenistuse jaoks. Silikoon on tugevam ligikaudu 120°C kohal ja jääb paremaks valikuks paljude implantaatide, kõrgtemperatuuriliste ja pikaajaliste kokkusurumistihendamise rakenduste jaoks.

Valige SEBS üle SBS väliruum, UV-kokkupuute või teenistuse jaoks üle umbes 70°C. SBS on odavam, kuid SEBS talub kuumust ja ilmastikku paremini.

Valige TPV üle SEBS tihendite ja tihenduste jaoks, kus nõutav on madal kokkusurumise püsideformatsioon, eriti üle toatemperatuuri. SEBS suudab töötada pehme tunde ja kerge tihendamise jaoks, kuid TPV on tavaliselt vastupidavam kuuma pideva kokkusurumise all.

Valige TPE üle TPU kui pehmepuude, lihtne voolutamine, madalama töötlemise tundlikkus ja hind on olulisemad kui abrasionikindlus. Kasutage TPU-d rataste, kraapijate, õliste tihendite, kaabli pingepidurdite ja konstruktsiooniliste painduvate osade jaoks, mis vajavad suuremat tõmbetugevust.

Ringlussevõetavus ja jätkusuutlikkus

TPE on termoplast, seega saab seda uuesti sulatada. Protsessisisene uuesti jahvatus sprude, jooksikute ja käivitusjäätmetest on sageli kasutatav kontrolliatud tasemetel, tavaliselt umbes 10–20%, kui see on puhas, kuiv ja sama kvaliteet. Kriitilised tihendamis-, meditsiini-, toidukontakti- ja värvikontrolliga osad võivad välistada uuesti jahvatuse või nõuda madalamat protsenti.

Tarbijajärgne TPE ringlussevõtt on raskem. Osad on sageli väikesed, seotud teise polümeeriga, värvitud mustaks või jäätmevoos tuvastamata. Jätkusuutlikkusele orienteeritud projektide jaoks küsige varakult ühe materjali disainist, ühilduvate ülevormistamise paaridest, ISCC/massi bilansi valikutest, ringlussevõetud sisu kvaliteetidest, või bio-põhistest TPE ühenditest.

Võtke Nordmouldiga ühendust STEP-faili, sihtmärgistiku kõvaduse, teenistuse temperatuuri ja kõigi õli-, naha-, toidu- või meditsiinilise kontakti nõuetega. Tasuta DFM-ülevaatus saab katta kvaliteediperekonna, ülevormistamise sidumisstrateegia, tõmbenurgad, väljutamise ja indikatiivsete pakkumiste tee.

Korduma kippuvad küsimused

Milline Shore kõvaduse vahemik on TPE survevalu jaoks saadaval?

Survevalu TPE kvaliteedid jooksevad tavaliselt umbes Shore 20A-st kuni Shore 70D-ni, sõltuvalt keemiast. Pehmepuutetüpid on sageli Shore 40A–60A. Konstruktsioonilis-paindlikud osad kasutavad kõvemaid kvaliteete, sageli Shore D vahemikus. Nordmould saab DFM-i ajal kõvaduse täpsustada, kuid lõppväärtus tuleks siduda vaiku andmelehega.

Kas TPE-d saab üle vormistada jäikatele plastiksubstraatidele?

Jah. TPE jäiga ABS-i, PP, PC või nailoni peale on tavaline kahekordse survevalu või sisestuse abil vormistamise viis. Kvaliteet ja substraat peavad olema kooskõlas: mõned stüreensed TPE-d seonduvad hästi PP ja ABS-iga, samas kui teised kombinatsioonid vajavad mehaanilisi lukke või adhesiooniga parandatud kvaliteete. Sidumisstrateegia tuleks kinnitada DFM-i ja pakkumise käigus.

Kas TPE vajab enne survevalu kuivatamist?

See sõltub TPE perekonnast. SEBS- ja SBS-kvaliteedid on sageli madala niiskustundlikkusega ja ei pruugi vajada eelkuivatamist, kui neid hoitakse korralikult. Polüesteripõhised TPE-E/COPE ja mõned spetsiaalklassid tuleks kuivatada vaiku tarnija andmelehe alusel, tavaliselt umbes 80–110°C juures 2–4 tundi.

Mis vahe on TPE-l ja TPU-l survevalu puhul?

TPE on lai kummisarnaste termoplastide perekond. TPU on üks termoplastilise elastomeeri keemia, kuid seda käsitletakse tavaliselt eraldi, kuna sellel on suurem tõmbetugevus, parem abrasionikindlus ja parem õlikindlus kui enamikul pehmepuute TPE kvaliteetidel. TPE-d valitakse tavaliselt käegakatsutava tunde, lihtsama töötlemise ja kulude kontrolli jaoks.

Kas TPE-osi saab ringlussevõtta?

TPE on termoplast, seega on puhaste sprude, jooksikute ja defektide uuesti jahvatamine ja sama kvaliteedi hulka segimine sageli võimalik. Lõppkasutuse ringlussevõtt on põhimõtteliselt võimalik, kuid see sõltub formulatsioonist, värvusest, saastumise tasemest ja sellest, kas ringlussevõtja suudab materjali tuvastada ja sorteerida.

Milline seina paksus on soovitatav TPE survevalu osadele?

TPE seina paksus 1,5–5,0 mm on praktiline algvahemik. Pehmemad kvaliteedid suudavad täita õhukesi detaile, kuid väljutamis- ja rebenemisrisk suureneb. Sektsioonid üle umbes 6 mm jahtuvad aeglaselt ja võivad näidata tühimikke või vajumisi, eriti seal, kus seina paksus muutub järsult.

Mida maksab TPE survevalu Nordmouldis?

TPE tööriistamine Nordmouldis algab 3 000 €-st ja tootmistarbimised algavad 100 tükist. Pehmemad spetsiaalklassid ja ülevormistatud osad maksavad rohkem kui lihtsad ühe korraga vormistatud massmaterjalid. Täpset hinnakujundust antakse pärast DFM-ülevaatust ja kirjalikku pakkumist.

Millised pinnakäitlused sobivad hästi TPE osadele?

Matt ja peenstruktureeritud viimistlused töötavad hästi, kuna need varjavad käsitlusjälgi ja toetavad pehmepuutetunnet. Läige on võimalik kõvematel TPE kvaliteetidel, kuid pehmemad kvaliteedid kipuvad näitama lohistamist, läike varieerumist ja kontaktijälgi. Tekstuuri sügavus peab olema kooskõlas piisava tõmbenurgaga puhtaks väljutamiseks.