TPE plastmasas liešana: termoplastiskā elastomēra rokasgrāmata
Termoplastiskais elastomērs (TPE) nav viena sveķu veids. Tas ir gumijas veida termoplastisko materiālu grupa, ko izmanto, kad detaļai nepieciešams satvērums, saspiešana, atkārtota elastīgošana vai mīksta pārlieta virsma bez vulkanizētas gumijas apstrādes. Nordmould var atbalstīt TPE kā neatkarīgu liešanas materiālu un kā mīksto injekciju ieliktnes vai divu komponentu pārliešanā, ar ražošanas sākumu no 100 gabaliem.
Marka ir svarīgāka par etiķeti. Shore 40A SEBS rokturis, TPV automobiļu blīve un TPE-E savienotāja uzpēde visi apstrādājas kā TPE, taču siltumā, eļļā, saspiešanā vai izgrūšanā tie neuzvedas vienādi.
Kādas ir TPE mehāniskās un termiskās īpašības?
TPE aptver vairākas ķīmijas. Visizplatītākās iesmidzināšanas formēšanas ģimenes ir stirēna bloku kopolimēri (SBS un SEBS), termoplastiskie vulkanizāti (TPV) un termoplastiskie poliesteru elastomēri (TPE-E / COPE). Tālāk norādītās vērtības ir tikai reprezentatīvi diapazoni; ražošanas izvēlē vienmēr jāizmanto sveķu piegādātāja datu lapa konkrētajai markai un cietībai.
| Īpašība | SEBS (Shore 40A) | SEBS (Shore 60A) | TPV (Shore 55A) | TPE-E (Shore 40D) |
|---|---|---|---|---|
| Stiepes izturība | 3–10 MPa | 6–15 MPa | 5–12 MPa | 20–35 MPa |
| Pagarinājums plīšanā | 400–800% | 300–750% | 300–600% | 200–450% |
| Saspiešanas deformācija (22–24 h / 70°C) | 35–80% | 20–45% | 15–30% | 20–45% |
| Nepārtraukta darbības temp. | -40 līdz 90°C | -40 līdz 100°C | -40 līdz 120°C | -40 līdz 130°C |
| Ūdens absorbcija (24 h) | < 0,1% | < 0,1% | < 0,1% | 0,2–0,5% |
| Blīvums | 0,88–1,00 g/cm³ | 0,90–1,02 g/cm³ | 0,95–1,05 g/cm³ | 1,15–1,25 g/cm³ |
| Sarukšana | 0,5–2,5% | 0,5–2,5% | 0,8–2,0% | 0,8–1,8% |
Saspiešanas deformācija ir rādītājs, uz ko pircējiem jāpievērš uzmanība blīvēm un starpliku gredzeniem. Mīksts SEBS var labi justies rokā, taču atgūties slikti pēc ilgstošas saspiešanas paaugstinātā temperatūrā. TPV parasti ir drošākā TPE ģimene karstām statiskajām blīvēm; TPE-E izmanto, ja detaļai nepieciešama lielāka izturība un ķīmiskā pretestība nekā mīksta pieskāriena markā.
Kādi ir tipiskie TPE plastmasas liešanas lietojumi?
TPE izmanto, kad cietai plastmasas detaļai nepieciešama kontrolēta mīkstā zona vai kad pilnai detaļai jāizliecas un jāatgūst forma.
Mīksta pieskāriena pārliešana: Elektroinstrumentu rokturi, zobu sukas rokturi, virtuves trauku rokturi un rokas elektroniku vadīklas bieži izmanto TPE virs stinga ABS, PP, PC vai neilona substrāta. Stingrā detaļa nes slodzi; TPE nodrošina satvērienu, blīvēšanu vai vibrāciju slāpēšanu. Ieliktnes liešana var darboties mazākiem apjomiem, bet divu injekciju formas parasti ir tīrākas atkārtotai ražošanai.
Blīves un starpliku gredzeni: Mīkstākas TPE markas, bieži Shore 20A–40A, izmanto putekļu blīvēm, statiskajiem starpliku gredzeniem, vāciņiem, kabeļu uzpēdēm un patērētāju elektronisko membrānām. TPV ir vēlams pār SEBS, kad blīve pieredz siltumu, laikapstākļus vai pastāvīgu saspiešanu.
Medicīnas un personīgās kopšanas produkti: Izvēlētas TPE markas ir pieejamas ar ISO 10993 testa pakotnēm vai pārtikas kontakta deklarācijām. Tās izmanto maskas blīvēm, šļirces virzuļa komponentiem, mīkstajiem instrumentiem un bērnu aprūpes produktiem. Atbilstība ir markai raksturīga; materiāla sertifikāts un paredzētais ķermeņa kontakts jāpārbauda pirms regulētas detaļas piedāvājuma sagatavošanas.
Apavu un apģērbu furnitūra: Apavu komponenti, sprādzes, skava un elastīgi apdares elementi izmanto TPE, kur krāsa, mīksts pieskāriens un mērena nodilumizturība ir svarīgāka par augstu stiepes izturību.
Automobiļi: Interjera mīksta pieskāriena apdare, mazās blīves, taureņi un vibrāciju slāpēšanas detaļas bieži izmanto TPV vai augstākas temperatūras TPE markas. Zem pārsega esošajām detaļām nepieciešama marka ar pārbaudītu siltuma novecošanu un šķidrumu izturību, nevis universāls mīksta pieskāriena savienojums.
Kā TPE tiek apstrādāts plastmasas liešanā?
Lielākā daļa TPE marku darbojas uz standarta iesmidzināšanas formēšanas iekārtām. Rīkiem un procesam joprojām jābūt projektētiem ap mīkstu izgrūšanu, augstāku sarukšanu nekā daudzas cietās plastmasas un saistīšanas līniju, ja detaļa ir pārlietā.
| Apstrādes parametrs | SEBS / SBS | TPV | TPE-E |
|---|---|---|---|
| Kausēšanas temperatūra | 170–220°C | 190–230°C | 220–260°C |
| Formas temperatūra | 20–40°C | 20–50°C | 20–70°C |
| Iesmidzināšanas spiediens | 35–100 MPa | 50–100 MPa | 50–120 MPa |
| Sarukšana | 0,5–2,5% | 0,8–2,0% | 0,8–1,8% |
| Ieteicamais novilkšanas leņķis | ≥ 2° katrā pusē | ≥ 2° katrā pusē | ≥ 1° katrā pusē |
Vārtveida dizains pārliešanai: vārtveida atverei jāļauj TPE vienmērīgi samitrina substrātu, neiekļūstot gaisam gar saskarni. Ventilatora vārtveidi vai vairāki mazi vārtveidā bieži uzvedas labāk nekā viens centrālais vārtveids uz platām mīksta pieskāriena spilventiņiem. Vārtveida pozīcija jāpārskata pirms rīku projektēšanas, jo tā ietekmē metinājuma līnijas, atlobīšanas virzienu un redzamo atlikumu.
Izgrūšana: mīkstām TPE detaļām nepieciešams lielāks novilkšanas leņķis nekā cietajām plastmasām. Kā praktiskais minimums izmantojiet 2°, bet 3° vai vairāk ļoti mīkstām vai struktūrētām virsmām. Lielas izgrūšanas platības, atdalītājplāksnes, mucu izgrūšanas elementi un pulēti aizbīdņi samazina izstiepšanos un plīšanu salīdzinājumā ar dažiem maziem izgrūšanas tapiem.
Saistīšana pārliešanā: ķīmiskā adhēzija ir atkarīga no markas un substrāta. Mehāniskie savienojumi, caurumi, aptītās malas vai pakabes logi dod mīkstajai injekcijas kārtai kaut ko, pie kā turēties, kad gaidāma lobīšanas slodze. Nordmould var pārskatīt šīs iezīmes DFM laikā, taču galīgā saistīšana jāvalidē uz izvēlētā sveķu pāra.
Kādas TPE markas un varianti ir pieejami?
| Ģimene | Galvenā iezīme | Tipiskais lietojums |
|---|---|---|
| SBS (stirēna) | Zemas izmaksas, labs caurspīdīgums | Rotaļlietas, vienreizlietojamie rokturi, zemas slodzes mīkstās detaļas |
| SEBS (stirēna, piesātināts) | Labāka UV un siltuma stabilitāte nekā SBS | Āra rokturi, PP un ABS pārliešana |
| TPV (termoplastiskais vulkanizāts) | Zemāka saspiešanas deformācija, labāka siltuma novecošana | Blīves, starpliku gredzeni, automobiļu apdare |
| TPE-E / COPE | Augstāka izturība un eļļas izturība | Elastīgie savienotāji, uzpēdes, daļēji strukturālas detaļas |
| TPE-A (PEBA) | Plašs temperatūras diapazons un elastīgums zemā temperatūrā | Sporta inventārs, apavi, kabeļu komponenti |
| Medicīnas klases SEBS | Pieejamas bioatbilstības testa pakotnes | Maskas blīves, medicīnas rokturi, bērnu aprūpes detaļas |
Nordmould var piedāvāt parasto SEBS un TPV markas kā primārās TPE iespējas. TPE-E, TPE-A, pārtikas kontakta un medicīnai orientētas markas ir jāapstiprina RFQ posmā, jo sertifikācijas apjoms, krāsa un piegādes laiks atšķiras atkarībā no savienotāja.
Kādas ir TPE priekšrocības un ierobežojumi?
Priekšrocības:
- Gumijas veida elastīgums un mīksts pieskāriens bez vulkanizācijas
- Tīro procesu smalcinātāju var bieži atkārtoti izmantot tajā pašā markā
- Plašs cietības diapazons, no ļoti mīkstām Shore A markām līdz daļēji stingrām Shore D markām
- Marku ģimenes pastāv PP, ABS, PC, PA un citu pārliešanas substrātiem
- Pārtikas kontakta, mazas smakas, medicīnai orientētas un biobāzes iespējas ir pieejamas specifiskās markās
- Standarta termoplastiskā apstrāde saglabā formu un cikla izstrādi tuvāk cietajai plastmasas liešanai nekā gumijas liešanai
Ierobežojumi:
- Saspiešanas deformācija ir sliktāka nekā vulkanizētas gumijas prasīgās blīvēšanas lietojumos
- Mīkstās markas var vilkt, plīst vai deformēties izgrūšanas laikā bez щedras novilkšanas un atbalsta
- Eļļas, degvielas, šķīdinātāju un dezinficēšanas līdzekļu izturība krasi atšķiras atkarībā no TPE ģimenes
- Stiepes izturība ir daudz zemāka nekā cietajām inženiertehnikas plastmasām un daudzām TPU markām
- Plūstamība pastāvīgā slodzes apstākļos ir ievērojama mīkstākās markās
- Nepareizā TPE ģimene var izturēt pirmo pārbaudi un tomēr vēlāk neizdoties siltumā, UV, eļļā vai saspiešanā
Kad jāizvēlas TPE pret alternatīvajiem materiāliem?
Izvēlieties TPE pār silikonu, kad detaļai nepieciešama termoplastiskā pārliešana, tīra smalcināšana, krāsu saskaņošana vai lētāks veids nav augsttemperatūras apkalpošanai. Silikons ir stiprāks virs aptuveni 120°C un joprojām ir labāka izvēle daudziem implantiem, augsttemperatūras un ilgas saspiešanas blīvēšanas lietojumiem.
Izvēlieties SEBS pār SBS āra ekspozīcijai, UV iedarbībai vai darbībai virs aptuveni 70°C. SBS ir lētāks, bet SEBS labāk iztur siltumu un laikapstākļus.
Izvēlieties TPV pār SEBS blīvēm un starpliku gredzeniem, kur nepieciešama zema saspiešanas deformācija, it īpaši virs istabas temperatūras. SEBS var darboties mīkstam pieskārienam un vieglajai blīvēšanai, taču TPV parasti ir izturīgāks zem karstas pastāvīgas saspiešanas.
Izvēlieties TPE pār TPU, kad mīksts pieskāriens, viegla plūsma, zemāka apstrādes jutīgums un izmaksas ir svarīgākas par nodilumizturību. Izmantojiet TPU riteņiem, skraperu lūpām, eļļainām blīvēm, kabeļu pret stiepšanos aizsargiem un strukturālām elastīgām detaļām, kurām nepieciešama augstāka stiepes izturība.
Pārstrādājamība un ilgtspējība
TPE ir termoplastisks, tāpēc to var pārkausēt. In-process smalcināšana no ieplūdēm, skrejceļiem un palaišanas metāllūžņiem bieži ir izmantojama kontrolētos līmeņos, parasti aptuveni 10–20%, kad tā ir tīra, sausa un tās pašas markas. Kritiski blīvēšanas, medicīnas, pārtikas kontakta un krāsas kontroles detaļas var izslēgt smalcināšanu vai prasīt zemāku procentu.
Pēclietošanas TPE pārstrāde ir grūtāka. Detaļas bieži ir mazas, pievienotas citam polimēram, iekrāsotas melnā vai neidentificētas atkritumu plūsmā. Ilgtspējai vadītiem projektiem jautājiet agri par mono-materiālu dizainu, saderīgiem pārliešanas pāriem, ISCC/masas bilances iespējām, pārstrādāta satura markām vai bio-bāzes TPE savienojumiem.
Sazinieties ar Nordmould ar STEP failu, mērķa cietību, darbības temperatūru un visām eļļas, ādas, pārtikas vai medicīnas kontakta prasībām. Bezmaksas DFM pārskats var aptvert marku ģimeni, pārliešanas saistīšanas stratēģiju, novilkšanas leņķus, izgrūšanu un indikatīvo piedāvājumu ceļu. Pieprasīt piedāvājumu
Bieži uzdotie jautājumi
Kāda Shore cietības amplitūda ir pieejama TPE plastmasas liešanā?
Iesmidzināšanas formēšanas TPE markas parasti darbojas no aptuveni Shore 20A līdz Shore 70D atkarībā no ķīmijas. Mīksta pieskāriena pārliešanai bieži izmanto Shore 40A–60A. Strukturāli elastīgas detaļas izmanto cietākas markas, bieži Shore D amplitūdā. Nordmould var palīdzēt precizēt cietību DFM laikā, taču galīgajai vērtībai jābūt saistītai ar sveķu datu lapu.
Vai TPE var pārliet uz stingra plastmasas substrāta?
Jā. TPE virs stinga ABS, PP, PC vai neilona ir bieža divu injekciju vai ieliktnes liešanas metode. Markai un substrātam jābūt saskaņotiem: daži stirēna TPE labi saistās ar PP un ABS, savukārt citām kombinācijām nepieciešami mehāniski savienojumi vai adhēziju uzlabojošas markas. Saistīšanas stratēģija jāapstiprina DFM un piedāvājuma laikā.
Vai TPE pirms iesmidzināšanas formēšanas nepieciešama žāvēšana?
Atkarīgs no TPE ģimenes. SEBS un SBS markām bieži ir zema jutīgums pret mitrumu un tās, pareizi uzglabājot, var nebūt jāžāvē. Poliesteru bāzes TPE-E/COPE un dažas speciālās markas jāžāvē saskaņā ar sveķu piegādātāja datu lapu — parasti aptuveni 80–110°C 2–4 stundas.
Kāda ir atšķirība starp TPE un TPU iesmidzināšanas formēšanā?
TPE ir plaša gumijas veida termoplastisko materiālu ģimene. TPU ir viena termoplastiskā elastomēra ķīmija, taču to parasti uzskata atsevišķi, jo tam ir augstāka stiepes izturība, labāka nodilumizturība un labāka eļļas izturība nekā vairumam mīksta pieskāriena TPE marku. TPE parasti izvēlas roku satvērumam, vienkāršākai apstrādei un izmaksu kontrolei.
Vai TPE detaļas var pārstrādāt?
TPE ir termoplastisks, tāpēc tīras ieplūdes, skrejceļus un atgriezumus bieži var samaltu un atkārtoti jaukt tajā pašā markā. Pēclietošanas pārstrāde principā ir iespējama, taču atkarīga no formulējuma, krāsas, piesārņojuma līmeņa un vai pārstrādātājs var identificēt un šķirot materiālu.
Kāds sienas biezums ir ieteicams TPE iesmidzināšanas formēšanā?
TPE sienas biezums 1,5–5,0 mm ir praktisks sākuma diapazons. Mīkstākas markas var aizpildīt plānas detaļas, taču izgrūšanas un plīšanas risks palielinās. Sekcijas virs aptuveni 6 mm atdziest lēni un var uzrādīt tukšumus vai iegrimumu, it īpaši tur, kur sienas biezums strauji mainās.
Cik maksā TPE plastmasas liešana Nordmould?
TPE formu izmaksas Nordmould sākas no €3 000, un ražošanas sērijas sākas no 100 gabaliem. Mīkstākas speciālās markas un pārlietas detaļas maksā vairāk nekā vienkāršas vienas injekcijas parasto plastmasu. Precīza cena tiek sniegta pēc DFM pārskata un rakstiska piedāvājuma.
Kādas virsmas apstrādes darbojas labi uz TPE detaļām?
Matētas un smalkas struktūras apstrādes darbojas labi, jo tās slēpj rīkošanas zīmes un atbalsta mīksta pieskāriena sajūtu. Spīdums ir iespējams uz cietākām TPE markām, taču mīkstās markas mēdz uzrādīt buksēšanu, spīduma variāciju un kontakta zīmes. Struktūras dziļumam jābūt saskaņotam ar pietiekamu novilkšanas leņķi tīrai izgrūšanai.