Quando os projetistas e engenheiros de produto desejam que uma peça tenha certas propriedades, como absorção de choque ou alta resistência ao impacto, costumam recorrer a polímeros feitos de elastômeros termoplásticos.
Elastômeros termoplásticos são uma classe de polímeros que possuem propriedades termoplásticas e elastoméricas, o que significa que são resistentes ao calor e duráveis, mas ainda assim flexíveis. Como os elastômeros termoplásticos podem ser derretidos e remodelados sem comprometer as propriedades químicas ou mecânicas do material, a sucata pode até ser reutilizada como uma substituição parcial do plástico virgem. As peças feitas com esse material podem ser fabricadas usando uma variedade de processos, incluindo extrusão, moldagem por injeção e moldagem por sopro.
TPE (elastômero termoplástico) e TPU (poliuretano termoplástico) estão entre as categorias mais populares de elastômeros termoplásticos – e embora muitos usem os termos alternadamente, eles têm algumas diferenças importantes. Para começar, os TPEs são uma categoria que abrange uma ampla variedade de elastômeros termoplásticos, enquanto o TPU se refere apenas a um subconjunto menor. TPU também é mais recente na indústria de manufatura do que TPE.
Aqui está uma análise abrangente das principais diferenças entre os termos TPE e TPU, e quais aspectos deles devem ser levados em consideração ao fazer uma seleção de material.
Uma visão geral do TPE
O TPE, também conhecido como borracha termoplástica, combina a aparência e o toque da borracha padrão com a facilidade de uso de um plástico. Esta grande categoria cobre uma ampla gama de polímeros, incluindo TPU, copoliéster termoplástico (TCP) e poliamina termoplástica (TPA). Este material é conhecido por sua elasticidade, processabilidade, reciclabilidade, alta temperatura de fusão e resistência a intempéries.
As especificações mecânicas para cada tipo de TPE variam de acordo com a marca. Por exemplo, as especificações mecânicas para o elastômero termoplástico K2702 da Kent Elastomer Products incluem:
- Dureza Shore A : 29A
- Tração na ruptura : 1100 psi (7,6 MPa)
- Alongamento : 950%
- Módulo de 300% : 175 psi (1,2 MPa)
- Módulo de 500% : 330 psi (2,3 MPa)
- Temperatura de operação : -40 a 195 ° F (-40 a 91 ° C)
O TPE é o polímero de escolha para qualquer aplicação que deve ser suave ao toque e apresentar boas propriedades elásticas ou antiderrapantes. Eles também são ideais para aplicações em que uma peça deve estar em conformidade com uma peça complementar.
Os usos comerciais comuns do TPE incluem alças de aperto de lápis, alças para tacos de hóquei, brinquedos e botas de esqui. Na indústria médica, os TPEs podem ser encontrados em peças de reanimadores, conectores e bocais. Na indústria automotiva, o TPE é usado em vedações à prova de intempéries, tapetes, peças internas e externas, tampas de airbag e para-choques.
Os TPEs oferecem inúmeras vantagens em relação aos plásticos comparáveis, incluindo materiais de borracha convencionais. Eles são mais rápidos de processar e têm tempos de fabricação mais curtos do que as borrachas, o que reduz o custo final da peça acabada. Ciclos de moldagem mais curtos também aumentam a eficiência energética. Em comparação com o TPU em geral, os TPEs podem ser mais elásticos.
Os TPEs têm algumas limitações que as equipes de produto devem ter em mente. Por exemplo, os TPEs são conhecidos por derreter em temperaturas extremamente altas e devem ser usados apenas para peças cujos usos os sujeitem a temperaturas dentro da faixa de temperatura especificada pelo fabricante. Os TPEs geralmente têm pior desempenho sob cargas pesadas e têm menos resistência química e à temperatura do que as borrachas termofixas tradicionais. Além disso, a maioria dos materiais TPE deve ser seca antes do processamento, portanto, os projetistas devem ter cuidado para não esquecer esta etapa crucial.
Uma visão geral da TPU
Poliuretano termoplástico (TPU) é o subconjunto de elastômeros termoplásticos multifuncionais fortes que são conhecidos por sua durabilidade, flexibilidade e adequação para inúmeras aplicações de alto desempenho. Como outros TPEs, este material tem propriedades tanto de termoplásticos quanto de borrachas convencionais, mas o TPU oferece capacidade de carga superior, alto alongamento na ruptura e excelente resistência à tração. TPUs também resistem bem a produtos químicos, óleos, graxas e outros solventes comuns.
As especificações mecânicas para TPU variam. Para o Ultrafuse TPU 85A incluem por exemplo:
- Dureza Shore A : 90A
- Densidade (impressa e condicionada) : 1082 kg / m3
- Temperatura de transição vítrea : -44 ° C
- Resistência à abrasão : 82 mm3
- Resistência à tração (a 100% de alongamento, direção XY, condicionada) : 8,7 MPa
- Tração na ruptura (na direção XY, condicionada) : 34 MPa
- Módulo de elasticidade (na direção XY, condicionado) : 20MPa
O TPU pode ser encontrada em uma ampla seção transversal de indústrias, desde automotiva até agricultura e têxteis. A combinação exclusiva do material de resistência a arranhões e abrasão o torna um excelente material para a fabricação de peças internas de automóveis, como botões, painéis de instrumentos ou peças de console. Sua flexibilidade e “respirabilidade” o tornam adequado para roupas esportivas e calçados esportivos. Alguns engenheiros também desenvolveram TPUs de nicho para atender à crescente demanda por polímeros de alto desempenho com baixa compressão, resistência à abrasão e resistência a óleo para vedações e juntas.
Comparado ao cloreto de polivinila (PVC), o TPU é mais leve, mais elástico e mais resistente à abrasão. Também é possível colorir e processar TPU. Faz sentido escolher TPU em vez de PVC do ponto de vista ambiental, porque esse material é reciclável e frequentemente usado para reduzir as emissões de carbono. Além disso, o TPU supera a maioria dos outros TPEs em algumas maneiras importantes, sendo geralmente mais duro, mais durável e mais resistente ao encolhimento do que a maioria dos TPEs – além de ser mais fácil de imprimir e geralmente promete resultados mais precisos.
Por outro lado, no entanto, o TPU é mais caro do que os plásticos comparáveis e alguns tipos de TPU têm uma vida útil relativamente curta. Como outros TPEs, os TPUs devem ser secos antes do processamento. Além disso, eles geralmente têm uma faixa de dureza mais estreita do que outros elastômeros termoplásticos e uma faixa de temperatura mais estreita para processamento, criando certas limitações de fabricação.
Conclusão sobre TPE e TPU
TPE e TPU são plásticos versáteis que todas as equipes de produtos devem ter em seus repertórios. No entanto, as equipes de produto devem ser avisadas para não confundir os dois materiais. Os TPEs, uma grande categoria de polímeros que podem ser classificados como elastômeros termoplásticos, são mais macios do que os TPU e mais adequados para aplicações que devem ser macios ao toque.
TPU, por outro lado, é o subconjunto de TPEs que são mais resistentes e mais adequados para aplicações de alto desempenho que requerem alta resistência química e à abrasão.
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