Conheça seus materiais:TPE x TPU

Quando designers de produtos e engenheiros querem que uma peça tenha certas propriedades, como absorção de choque ou alta resistência ao impacto, eles geralmente recorrem a polímeros feitos de elastômeros termoplásticos.

Os 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 flexíveis. Como os elastômeros termoplásticos podem ser fundidos e remodelados sem comprometer as propriedades químicas ou mecânicas do material, a sucata pode até ser reutilizada em substituição parcial ao plástico virgem. As peças feitas com este 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 de forma intercambiável, 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. O TPU também é mais recente na indústria de manufatura do que o 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 abrange 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 às 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
• Tensão 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 deva 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. Usos comerciais comuns para TPE incluem alças de lápis, alças para tacos de hóquei, brinquedos e botas de esqui. Na indústria médica, os TPEs podem ser encontrados em peças, conectores e bocais de ressuscitadores. Na indústria automotiva, o TPE é usado em vedações à prova de intempéries, tapetes, peças internas e externas, tampas de airbag e pára-choques.

Os TPEs oferecem inúmeras vantagens em relação aos plásticos comparáveis, incluindo materiais de borracha convencionais. Os TPEs são mais rápidos de processar e possuem tempos de fabricação menores 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 um desempenho pior sob cargas pesadas e têm menos resistência química e à temperatura do que as borrachas termofixas tradicionais. Além disso, a maioria dos materiais de TPE deve ser seca antes do processamento, portanto, os projetistas devem ter cuidado para não esquecer essa etapa crucial.

Uma visão geral da TPU

O poliuretano termoplástico (TPU) é o subconjunto de elastômeros termoplásticos resistentes e multifuncionais que são conhecidos por sua durabilidade, flexibilidade e adequação a inúmeras aplicações de alto desempenho. Como outros TPEs, este material possui propriedades de termoplásticos e borrachas convencionais, mas o TPU oferece capacidade de carga superior, alto alongamento na ruptura e excelente resistência à tração. Os TPUs também resistem bem a produtos químicos, óleos, graxas e outros solventes comuns.

As especificações mecânicas para TPU variam. As especificações mecânicas do Ultrafuse TPU 85A incluem:

• 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 (com 100% de alongamento, direção XY, condicionado) :8,7 MPa
• Tração na ruptura (na direção XY, condicionada) :34 MPa
• Módulo de elasticidade (na direção XY, condicionado) :20MPa

O TPU pode ser encontrado em uma ampla variedade de indústrias, desde automotiva, agrícola e têxtil. A combinação exclusiva de resistência a arranhões e abrasão do material o torna um excelente material para a fabricação de peças internas automotivas, como botões de engrenagem, 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 conjuntos de 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 o TPU em vez do 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 alguns aspectos importantes. O TPU é geralmente mais duro, mais durável e mais resistente ao encolhimento do que a maioria dos TPEs – além disso, é 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, os TPUs 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.

Primeiros passos com TPE e TPU

TPE e TPU são plásticos versáteis que todas as equipes de produto 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 que o TPU e mais adequados para aplicações que devem ser macias ao toque. TPU, por outro lado, é o subconjunto de TPEs que são mais resistentes e mais adequados para aplicações de alto desempenho que exigem alta resistência química e à abrasão. As equipes de produto devem sempre fazer uma pesquisa e verificação completas para garantir que estão escolhendo o material certo para o projeto. Felizmente, um parceiro de fabricação experiente pode tornar o processo de seleção de materiais muito mais simples.

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