TPE-ruiskuvalu: termoplastinen elastomeeri – käytännön opas
Termoplastinen elastomeeri (TPE) ei ole yksittäinen hartsi. Se on ryhmä kumimaisisia kestomuoveja, joita käytetään kun osa tarvitsee pitoa, puristusta, toistuvaa taivutusta tai pehmyskosketus-yli-injektoitua pintaa ilman vulkanoitua kumityökalua. Nordmould voi tukea TPE:tä itsenäisenä valumateriaalina ja pehmykkeen ruiskeena insertti- tai kaksikomponentti-yli-injektioihin, tuotantomäärillä alkaen 100 kappaleesta.
Laatu ratkaisee enemmän kuin nimi. Shore 40A SEBS-kahva, TPV-autoteollisuuden tiiviste ja TPE-E-liittimen suojus kaikki prosessoidaan TPE:nä, mutta ne eivät käyttäydy samoin lämmössä, öljyssä, puristuksessa tai ulostyönnössä.
Mekaaniset ja lämpöominaisuudet
TPE kattaa useita kemioita. Yleisimmät ruiskuvaluun käytettävät perheet ovat styreniset lohkokopolymeerit (SBS ja SEBS), termoplastiset vulkanisaatit (TPV) ja termoplastiset polyesterielastomeerit (TPE-E / COPE). Alla olevat arvot ovat edustavia vaihteluvälejä; tuotantovalinnassa on aina käytettävä hartsin toimittajan datalehteä tarkan laadun ja kovuuden osalta.
| Ominaisuus | SEBS (Shore 40A) | SEBS (Shore 60A) | TPV (Shore 55A) | TPE-E (Shore 40D) |
|---|---|---|---|---|
| Vetolujuus | 3–10 MPa | 6–15 MPa | 5–12 MPa | 20–35 MPa |
| Murtumisvenymä | 400–800 % | 300–750 % | 300–600 % | 200–450 % |
| Puristumajäänne (22–24 h / 70 °C) | 35–80 % | 20–45 % | 15–30 % | 20–45 % |
| Jatkuva käyttölämpötila | −40–90 °C | −40–100 °C | −40–120 °C | −40–130 °C |
| Vedenimu (24 h) | < 0,1 % | < 0,1 % | < 0,1 % | 0,2–0,5 % |
| Tiheys | 0,88–1,00 g/cm³ | 0,90–1,02 g/cm³ | 0,95–1,05 g/cm³ | 1,15–1,25 g/cm³ |
| Kutistuma | 0,5–2,5 % | 0,5–2,5 % | 0,8–2,0 % | 0,8–1,8 % |
Puristumajäänne on luku, johon ostajien tulisi kiinnittää huomiota tiivisteissä ja pakkauksissa. Pehmeä SEBS voi tuntua hyvältä kädessä mutta palautua huonosti pitkäaikaisessa puristuksessa kohonneessa lämpötilassa. TPV on yleensä turvallisin TPE-perhe kuumille staattisille tiivisteille; TPE-E:tä käytetään kun osa tarvitsee enemmän lujuutta ja kemiallista kestävyyttä kuin pehmyskosketus-laatu voi tarjota.
Tyypilliset käyttökohteet
TPE:tä käytetään kun kovan muovin osa tarvitsee hallitun pehmeän vyöhykkeen, tai kun koko osan on joustettava ja palauduttava.
Pehmyskosketus-yli-injektio: Sähkötyökalujen kahvat, hammasharjakahvat, keittiövälineiden ottimet ja kannettavan elektroniikan ohjaimet käyttävät usein TPE:tä yli-injektoituna jäykkään ABS-, PP-, PC- tai nylon-alustaan. Jäykkä osa kantaa kuorman; TPE tarjoaa pidon, tiivistyksen tai tärinävaimentamisen. Inserttivalu voi toimia pienemmillä volyymeilla, kun taas kaksikomponenttityökalu on yleensä siistimpi toistuvaan tuotantoon.
Tiivisteet ja painetiivisteet: Pehmeämmät TPE-laadut, usein Shore 20A–40A, käytetään pölynsuojatiivisteisiin, staattisiin pakkauksiin, kansiin, kaapeliläpivienteihin ja kuluttajaelektroniikan kalvoihin. TPV on suositeltavampi kuin SEBS kun tiiviste altistuu lämmölle, säälle tai jatkuvalle puristukselle.
Lääkinnällinen ja henkilökohtainen hygienia: Tietyt TPE-laadut ovat saatavilla ISO 10993 -testipaketeilla tai elintarvikekosketusluokituksilla. Niitä käytetään maskitiivisteisiin, ruiskun mäntäkomponentteihin, pehmeäkärkisiin instrumentteihin ja vauvatuotteisiin. Vaatimustenmukaisuus on laajuuskohtainen; materiaalisertifikaatti ja tarkoitettu kehokosketus on tarkistettava ennen säädellyn osan tarjoamista.
Jalkineet ja vaatetustarvikkeet: Kengänkomponentit, soljet, klipsit ja joustavat listat käyttävät TPE:tä, kun väri, pehmyskosketus ja kohtalainen kulumiskestävyys ovat tärkeämpiä kuin korkea vetolujuus.
Autoteollisuus: Sisätilan pehmyskosketus-verhoiluosat, pienet tiivisteet, läpiviennit ja tärinänvaimentavat osat käyttävät usein TPV- tai korkeamman lämpötilan TPE-laadut. Moottorin alustan osat tarvitsevat laadun, jolla on todennettu lämpövanheneminen ja nestekestävyys, eikä yleistä pehmyskosketus-yhdistettä.
Prosessointiparametrit
Useimmat TPE-laadut toimivat tavanomaisilla ruiskuvalukoneilla. Työkalut ja prosessi on silti suunniteltava pehmeän ulostyönnön, monien jäykkien muovien korkeamman kutistuman ja sidoslinjan ympärille, jos osa on yli-injektoitu.
| Prosessiparametri | SEBS / SBS | TPV | TPE-E |
|---|---|---|---|
| Sulalämpötila | 170–220 °C | 190–230 °C | 220–260 °C |
| Muotin lämpötila | 20–40 °C | 20–50 °C | 20–70 °C |
| Ruiskutuspaine | 35–100 MPa | 50–100 MPa | 50–120 MPa |
| Kutistuma | 0,5–2,5 % | 0,8–2,0 % | 0,8–1,8 % |
| Suositeltu päästökulma | ≥ 2° per sivu | ≥ 2° per sivu | ≥ 1° per sivu |
Portin suunnittelu yli-injektioon: portin on annettava TPE:n kastella alusta tasaisesti loukkuamatta ilmaa rajapinnan varrella. Tuuletinportit tai useat pienet portit toimivat usein paremmin kuin yksittäinen keskiportti leveillä pehmyskosketus-paneeleilla. Portin sijoittelu on tarkistettava ennen työkalusuunnittelua, koska se vaikuttaa hitsaussaumoihin, kuorimissuuntaan ja näkyvään jäännökseen.
Ulostyöntö: pehmeät TPE-osat tarvitsevat enemmän päästöä kuin jäykät muovit. Käytä 2° käytännöllisenä minimiarvoina ja 3° tai enemmän erittäin pehmeille tai teksturoiduille pinnoille. Suuret ulostyöntöalueet, kehärenkaat, holkkiulostyöntäjät ja kiillotetut sulkupinnat vähentävät venymistä ja repeytymistä verrattuna muutamiin pieniin ulostyöntötappeihin.
Sitoutuminen yli-injektiossa: kemiallinen adheesio on laatu- ja alustariippuvainen. Mekaaniset lukkiutumat, läpireiät, ympärikiertävät reunat tai alasykkyikkunat antavat pehmeälle ruiskeelle tarttumisalueen, kun kuorimiskuormia esiintyy. Nordmould voi tarkistaa nämä piirteet DFM-tarkistuksen aikana, mutta lopullinen sidos on validoitava valitussa hartsipaarissa.
Materiaalilaadut
| Perhe | Tärkein ominaisuus | Tyypillinen käyttö |
|---|---|---|
| SBS (styreenipohjaine) | Alhainen kustannus, hyvä kirkkaus | Lelut, kertakäyttöiset kahvat, matalarasitukselliset pehmeät osat |
| SEBS (styreeni, saturoitu) | Parempi UV- ja lämpöstabiliteetti kuin SBS | Ulkotilojen kahvat, PP- ja ABS-yli-injektiot |
| TPV (termoplastinen vulkanisaatti) | Alhaisempi puristumajäänne, parempi lämpövanheneminen | Tiivisteet, painetiivisteet, autoteollisuuden lista |
| TPE-E / COPE | Korkeampi lujuus ja öljynkestävyys | Joustavat liittimet, suojukset, puolirakenteiset osat |
| TPE-A (PEBA) | Laaja lämpötila-alue ja matalassa lämpötilassa joustavuus | Urheiluvarusteet, jalkineet, kaapelikomponentit |
| Lääkintälaatu SEBS | Bioyhteensopivuustestipaketti saatavilla | Maskitiivisteet, lääkinnälliset kahvat, vauvatuotteet |
Nordmould voi tarjota yleisiä SEBS- ja TPV-laadut ensisijaisina TPE-vaihtoehtoina. TPE-E, TPE-A, elintarvikekosketus- ja lääkintälaadut on vahvistettava tarjouksen yhteydessä, koska sertifiointilaajuus, väri ja toimitusten toimitusajat vaihtelevat valmistajittain.
Edut ja rajoitukset
Miksi valita TPE:
- Kumimainen joustavuus ja pehmyskosketus ilman vulkanointia
- Puhdas prosessointiuusiomurske voidaan usein käyttää uudelleen samassa laadusssa
- Laaja kovuusalue erittäin pehmeistä Shore A -laaduista puolijäykkiin Shore D -laadut
- Laaturyhmiä on saatavilla PP-, ABS-, PC-, PA- ja muille yli-injektioalustoille
- Elintarvikekosketus-, matalaodor-, lääkintälähtöiset ja biopohjaisia vaihtoehtoja on saatavilla tietyissä laaduissa
- Tavanomainen kestomuoviprosessointi pitää työkalut ja syklikehityksen lähempänä jäykkää muovivalua kuin kumin valua
Huomioitavaa:
- Puristumajäänne on huonompi kuin vulkanoidulla kumilla vaativissa tiivistyssovelluksissa
- Pehmeät laadut voivat vetää, revetä tai muokkautua ulostyönnön aikana ilman runsaita päästöjä ja tukea
- Öljyn, polttoaineen, liuottimen ja desinfiointiaineen kestävyys vaihtelee merkittävästi TPE-perheen mukaan
- Vetolujuus on paljon alhaisempi kuin jäykillä teknisillä muoveilla ja monilla TPU-laaduilla
- Viruminen jatkuvassa kuormituksessa on merkittävää pehmeämmissä laaduissa
- Väärä TPE-perhe voi läpäistä ensimmäisen tarkistuksen mutta epäonnistua myöhemmin lämmössä, UV:ssä, öljyssä tai puristuksessa
TPE vs. vaihtoehdot
Valitse TPE silikonigeelin sijaan kun osa tarvitsee kestomuovi-yli-injektointia, puhdasta uusiomurskausta, värisovitusta tai edullisempaa reittiä ei-korkeaenlämpöpalvelun osalta. Silikoni on vahvempi noin 120 °C:n yläpuolella ja pysyy parempana valintana monissa implantaatti-, korkeaenlämpötila- ja pitkäkestoisissa tiivistyssovelluksissa.
Valitse SEBS yli SBS:n ulkoaltistukseen, UV-altistukseen tai käyttöön noin 70 °C:n yläpuolella. SBS on edullisempaa, mutta SEBS kestää lämpöä ja sääoloja paremmin.
Valitse TPV yli SEBS:n tiivisteisiin ja painetiivisteisiin joissa tarvitaan alhainen puristumajäänne, erityisesti huoneenlämpötilan yläpuolella. SEBS voi toimia pehmyskosketukseen ja kevyeen tiivistykseen, mutta TPV on yleensä kestävämpi kuumassa jatkuvassa puristuksessa.
Valitse TPE yli TPU:n kun pehmyskosketus, helppo virtaus, alhaisempi prosessointiherkkyys ja kustannus ovat tärkeämpiä kuin kulumiskestävyys. Käytä TPU:ta pyöriin, kaapinlippoihin, öljyisiin tiivisteisiin, kaapelin vedonpoistoihin ja rakenteellisiin joustaviin osiin, jotka tarvitsevat korkeampaa vetolujuutta.
Kestävyys
TPE on kestomuovia, joten se voidaan sulataa uudelleen. Prosessointiuusiomurske syöttöhylsyistä, juoksukanavista ja käynnistysromusta on usein käytettävissä hallituilla tasoilla, yleisesti noin 10–20 %, kun se on puhdasta, kuivaa ja samaa laadua. Kriittiset tiivistys-, lääkinnälliset, elintarvikekosketus- ja värikontrolloidut osat voivat poissulkea uusiomurskeen tai vaatia alhaisemman prosenttiosuuden.
Kuluttajapohjainen TPE-kierrätys on vaikeampaa. Osat ovat usein pieniä, sidottuja toiseen polymeeriin, mustaksi värjättyjä tai tunnistamattomia jätevirroissa. Kestävyyslähtöisille projekteille kysy varhaisessa vaiheessa yksimateriaalisuunnittelusta, yhteensopivista yli-injektiopareista, ISCC/massatasapainon vaihtoehdoista, kierrätettyjä sisältölaatuja tai biopohjaisia TPE-yhdisteitä.
Ota yhteyttä Nordmouldiin STEP-tiedostolla, kohdekovuudella, käyttölämpötilalla ja mahdollisilla öljy-, iho-, elintarvike- tai lääkintäkosketusvaatimuksilla. Maksuton DFM-tarkistus voi kattaa laajuuden, yli-injektioiden sidosstrategian, päästöanalyysin, ulostyönnön ja alustavan tarjouksen. Pyydä tarjous