TPE plastiko liejimas: termoplastinio elastomero praktinis gidas
Termoplastinis elastomeras (TPE) – tai ne viena derva. Tai gumos tipo termoplastų grupė, naudojama detalėms, kurioms reikalingas sukibimas, suspaudimas, pakartotinis lankstymasis arba minkštas apliejotas paviršius be vulkanizuotų gumos įrankių. Nordmould gali apdoroti TPE kaip atskirą liejimo medžiagą ir kaip minkštą šratą įdėklo ar dvejų komponentų apliejime, gamybai pradedant nuo 100 vienetų.
Klasė svarbesnė nei etiketė. Shore 40A SEBS sukibimo elementas, TPV automobilinis tarpiklis ir TPE-E jungties antgalis visi apdorojami kaip TPE, tačiau karščio, alyvos, suspaudimo ar išstūmimo atžvilgiu elgiasi skirtingai.
Mechaninės ir terminės savybės
TPE apima kelias chemijas. Dažniausios liejimo šeimos yra stireniniai bloko kopolimerai (SBS ir SEBS), termoplastiniai vulkanizatai (TPV) ir termoplastiniai poliesterio elastomerai (TPE-E / COPE). Žemiau pateikiamos vertes yra tik orientaciniai diapazonai; gamybos pasirinkimas visada turėtų naudoti dervos tiekėjo duomenų lapą konkrečiai klasei ir kietumui.
| Savybė | SEBS (Shore 40A) | SEBS (Shore 60A) | TPV (Shore 55A) | TPE-E (Shore 40D) |
|---|---|---|---|---|
| Tempiamasis stiprumas | 3–10 MPa | 6–15 MPa | 5–12 MPa | 20–35 MPa |
| Pailgėjimas iki lūžio | 400–800 % | 300–750 % | 300–600 % | 200–450 % |
| Suspaudimo deformacija (22–24 val. / 70 °C) | 35–80 % | 20–45 % | 15–30 % | 20–45 % |
| Nuolatinė tarnybos temperatūra | −40 iki 90 °C | −40 iki 100 °C | −40 iki 120 °C | −40 iki 130 °C |
| Vandens sugerimas (24 val.) | < 0,1 % | < 0,1 % | < 0,1 % | 0,2–0,5 % |
| Tankis | 0,88–1,00 g/cm³ | 0,90–1,02 g/cm³ | 0,95–1,05 g/cm³ | 1,15–1,25 g/cm³ |
| Susitraukimas | 0,5–2,5 % | 0,5–2,5 % | 0,8–2,0 % | 0,8–1,8 % |
Suspaudimo deformacija – tai rodiklis, kurį pirkėjai turėtų stebėti sandarikliams ir tarpikliams. Minkštas SEBS gali gerai jaustis rankoje, tačiau blogai atsigauti po ilgo suspaudimo pakilusioje temperatūroje. TPV paprastai yra saugesnė TPE šeima karštoms statinėms sandarinimo taikymoms; TPE-E naudojamas, kai detalei reikia daugiau stiprumo ir cheminio atsparumo, nei gali suteikti minkšto prisilietimo klasė.
Tipiniai taikymai
TPE naudojamas, kai kieta plastiko detalė reikalauja valdomo minkšto zonos, arba kai visa detalė turi lankstytis ir atsigauti.
Minkšto prisilietimo apliejimas: Elektrinių įrankių rankenėlės, dantų šepetėlių rankenėlės, virtuvės reikmenų sukibimo elementai ir rankinės elektronikos valdikliai dažnai naudoja TPE ant kietų ABS, PP, PC ar nailono substratų. Kieta detalė neša apkrovą; TPE teikia sukibimą, sandarinimą ar vibracijos slopinimą. Įdėklo liejimas gali veikti mažesniems kiekiams, o dvejų šratų įrankliai paprastai švaresni pakartotinai gamybai.
Sandarikliai ir tarpikliai: Minkštesnės TPE klasės, dažnai Shore 20A–40A, naudojamos dulkių sandarikliams, statiniams tarpikliams, dangteliams, kabelių spaustukams ir vartotojų elektronikos membranoms. TPV teikiamas pirmenybei prieš SEBS, kai sandariklis patiria karštį, oro poveikį ar ilgalaikį suspaudimą.
Medicina ir asmens priežiūra: Atrinktose TPE klasėse prieinami ISO 10993 testų paketai ar maisto kontakto deklaracijos. Jos naudojamos kaukių sandarikliams, švirkštų stūmoklio komponentams, minkštų galų instrumentams ir kūdikio priežiūros produktams. Atitiktis yra konkrečiai klasei; medžiagos sertifikatas ir numatytas kūno kontaktas turi būti patikrinti prieš pasirašant reguliuojamą detalę.
Avalynė ir drabužių furnitūra: Batų komponentai, sagtys, spaustukai ir lankstūs apdailos elementai naudoja TPE, kur spalva, minkštas prisilietimas ir vidutinis atsparumas nusidėvėjimui svarbiau nei didelis tempiamasis stiprumas.
Automobiliai: Salonų minkšto prisilietimo apdaila, smulkūs sandarikliai, grometai ir vibracijos slopinančios detalės dažnai naudoja TPV ar aukštesnės temperatūros TPE klases. Po variklio dangčiu esančioms detalėms reikia klasės su įrodytu karščio senėjimu ir skysčių atsparumu, o ne bendros paskirties minkšto prisilietimo junginio.
Apdorojimas liejame
Dauguma TPE klasių veikia standartinėmis liejimo mašinomis. Įrankiai ir procesas vis tiek turi būti suprojektuoti atsižvelgiant į minkštą išstūmimą, didesnį susitraukimą nei daugelis kietų plastikų, ir sukibimo liniją, jei detalė apliejama.
| Apdorojimo parametras | SEBS / SBS | TPV | TPE-E |
|---|---|---|---|
| Lydalo temperatūra | 170–220 °C | 190–230 °C | 220–260 °C |
| Formos temperatūra | 20–40 °C | 20–50 °C | 20–70 °C |
| Įpurškimo slėgis | 35–100 MPa | 50–100 MPa | 50–120 MPa |
| Susitraukimas | 0,5–2,5 % | 0,8–2,0 % | 0,8–1,8 % |
| Rekomenduojamas nuolydžio kampas | ≥ 2° iš šono | ≥ 2° iš šono | ≥ 1° iš šono |
Vartų projektavimas apliejimui: vartas turi leisti TPE tolygiai drėkinti substratą nesukeliamant oro kišenių per sąsają. Ventiliatoriaus tipo vartai ar keli smulkūs vartai dažnai elgiasi geriau nei vienas centrinis vartas plataus minkšto prisilietimo blokams. Vartų padėtis turėtų būti peržiūrėta prieš projektavimą, nes tai veikia suvirinimo linijas, lupimo kryptį ir matomą liekaną.
Išstūmimas: minkštos TPE detalės reikalauja daugiau nuolydžio nei kietos plastiko. Naudokite 2° kaip praktinį minimumą ir 3° ar daugiau labai minkštiems ar tekstūruotiems paviršiams. Dideli išstūmimo plotai, nuėmimo plokštės, movų stūmikliai ir poliruoti uždarymai sumažina tempimą ir plyšimą, palyginti su keliais smulkiais stūmiklių kaiščiais.
Sukibimas apliejant: cheminė adhezija yra konkrečiai klasei ir substratui. Mechaniniai intarpai, per skylės, apvyniojimai ar pakirpimo langai suteikia minkštam šratui ką laikyti, kai tikimasi lupimo apkrovų. Nordmould gali peržiūrėti šias savybes DFM metu, tačiau galutinis sukibimas turėtų būti patvirtintas su pasirinkta dervų pora.
Medžiagų klasės
| Šeima | Pagrindinė savybė | Tipinis taikymo atvejis |
|---|---|---|
| SBS (stireniniai) | Maža kaina, geras skaidrumas | Žaislai, vienkartinės rankenos, nedidelės apkrovos minkštos detalės |
| SEBS (stireniniai, sotintieji) | Geresnis UV ir karščio stabilumas nei SBS | Lauko rankenos, PP ir ABS apliejimas |
| TPV (termoplastinis vulkanizatas) | Mažesnė suspaudimo deformacija, geresnis karščio senėjimas | Sandarikliai, tarpikliai, automobilių apdaila |
| TPE-E / COPE | Didesnis stiprumas ir atsparumas alyvoms | Lankstūs jungtys, antgaliai, pusiau konstrukcinės detalės |
| TPE-A (PEBA) | Platus temperatūros diapazonas ir lankstumo žemoje temperatūroje | Sporto įranga, avalynė, kabelių komponentai |
| Medicinos klasės SEBS | Prieinami biosuderinamo testo paketai | Kaukių sandarikliai, medicinos sukibimo elementai, kūdikio priežiūros detalės |
Nordmould gali pasiūlyti įprastas SEBS ir TPV klases kaip pagrindines TPE galimybes. TPE-E, TPE-A, maisto kontakto ir medicinos orientuotą klases reikia patvirtinti pasiūlymo etape, nes sertifikavimo apimtis, spalva ir tiekimo terminas skiriasi priklausomai nuo gamintojo.
Privalumai ir apribojimai
Privalumai:
- Gumos tipo lankstumas ir minkštas prisilietimas be vulkanizacijos
- Švarūs proceso atliekai dažnai gali būti pakartotinai naudojami toje pačioje klasėje
- Platus kietumo diapazonas – nuo labai minkštų Shore A junginių iki pusiau standžių Shore D klasių
- Klasių šeimos egzistuoja PP, ABS, PC, PA ir kitiems apliejimo substratams
- Maisto kontakto, mažo kvapo, medicinos orientuotos ir biopagrįstos galimybės prieinamos specifinėse klasėse
- Standartinis termoplastinis apdorojimas išlaiko įrankių ir ciklo kūrimą arčiau kietų plastiko liejimo nei gumos liejimo
Apribojimai:
- Suspaudimo deformacija blogesnė nei vulkanizuotos gumos reikliuose sandarinimo taikymams
- Minkštos klasės gali vilkti, plyšti ar deformuotis išstumiant be dosnaus nuolydžio ir atramos
- Atsparumas alyvoms, degalams, tirpikliams ir dezinfekuojamaisiais ženkliai skiriasi priklausomai nuo TPE šeimos
- Tempiamasis stiprumas daug mažesnis nei kietų inžinerinių plastikų ir daugelio TPU klasių
- Šliaužimas esant ilgalaikei apkrovai yra reikšmingas minkštesnėse klasėse
- Neteisinga TPE šeima gali praeiti pirminį patikrinimą ir vis tiek vėliau sugesti karščio, UV, alyvos ar suspaudimo poveikiu
Pasirinkimas prieš alternatyvas
Rinkitės TPE prieš silikoną, kai detalei reikalingas termoplastinis apliejimas, švarios atliekos, spalvų atitikimas arba pigesnis ne aukštatemperatūrinis taikymas. Silikonas stipresnis virš maždaug 120 °C ir išlieka geresnis pasirinkimas daugeliui implantų, aukštos temperatūros ir ilgo suspaudimo sandarinimo taikymų.
Rinkitės SEBS prieš SBS lauko ekspozicijai, UV poveikiui ar naudojimui virš ~70 °C. SBS yra pigesnis, tačiau SEBS geriau atlaikoma karštį ir atmosferos poveikį.
Rinkitės TPV prieš SEBS tarpikliams ir sandarikliams, kur reikalinga maža suspaudimo deformacija, ypač aukščiau kambario temperatūros. SEBS gali veikti minkštam pojūčiui ir lengvam sandarinimui, tačiau TPV paprastai patvaresnis esant karstam ilgalaikiam suspaudimui.
Rinkitės TPE prieš TPU, kai minkštas prisilietimas, lengvas tekėjimas, mažesnis apdorojimo jautrumas ir sąnaudos svarbiau nei atsparumas dilimui. Naudokite TPU ratams, grandiklio lūpoms, alyvotiems sandarikliams, kabelių įtempimo mažintuvams ir konstrukciškai lankstios detalėms, kurioms reikalingas didesnis tempiamasis stiprumas.
Perdirbamumas ir tvarumas
TPE yra termoplastas, todėl gali būti perpakaitinamas. Proceso atliekos iš antgalių, bėgikų ir paleidimo broko dažnai gali būti naudojami kontroliuotais kiekiais – paprastai apie 10–20 % – kai švarios, sausos ir tos pačios klasės. Kritinėms sandarinimo, medicinos, maisto kontakto ir spalvų kontroliuojamoms detalėms atliekos gali būti neįtraukiamos ar reikalingas mažesnis procentas.
Po vartotojinio TPE perdirbimas yra sunkesnis. Detalės dažnai mažos, sukibusios su kitu polimeru, dažytos juodai ar neidentifikuotos atliekų sraute. Tvarumo orientuotiems projektams anksti klauskite apie vienos medžiagos projektavimą, suderinamas apliejimo poras, ISCC/masės balanso galimybes, perdirbto turinio klases ar biopagrįstus TPE junginius.
Susisiekite su Nordmould, pateikę STEP failą, tikslinį kietumą, tarnybos temperatūrą ir bet kokius alyvos, odos, maisto ar medicinos kontakto reikalavimus. Nemokama DFM peržiūra gali apimti klasių šeimą, apliejimo sukibimo strategiją, nuolydį, išstūmimą ir indikatyvinį pasiūlymo kelią. Gauti pasiūlymą.