TPE vs. TPU: Escolhendo o Elastômero Termoplástico Certo para Seu Design

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

Elastômeros termoplásticos são uma classe de polímeros que têm propriedades termoplásticas e elastoméricas, significando que são resistentes ao calor e duráveis, mas ainda flexíveis. Como elastômeros termoplásticos podem ser derretidos e remodelados sem comprometer as propriedades químicas ou mecânicas do material, a sucata pode até ser reutilizada como substituição parcial para plástico virgem. Peças feitas deste 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 intercambiavelmente, eles têm algumas diferenças-chave. Para começar, TPEs são uma categoria que abrange uma ampla variedade de elastômeros termoplásticos enquanto TPU refere-se apenas a um subconjunto menor. TPU também é mais novo na indústria de manufatura que TPE.

Aqui está uma análise abrangente das principais diferenças entre os termos TPE e TPU, e quais aspectos destes levar em consideração ao fazer uma seleção de material.

Visão geral do TPE

TPE, também conhecido como borracha termoplástica, combina a aparência e sensação de 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 à intempérie.

As especificações mecânicas para cada tipo de TPE variam por 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 a 300%: 175 psi (1,2 MPa)
• Módulo a 500%: 330 psi (2,3 MPa)
• Temperatura operacional: -40 a 195°F (-40 a 91°C)

TPE é o polímero de escolha para qualquer aplicação que deva ser macia ao toque e apresentar boas propriedades elásticas ou antiderrapantes. Também são ideais para aplicações nas quais uma peça deve se conformar a uma peça companheira. Usos comerciais comuns para TPE incluem cabos de lápis, pegadores de tacos de hóquei, brinquedos e botas de esqui. Na indústria médica, TPEs podem ser encontrados em peças de reanimador, conectores e bocal. Na indústria automotiva, TPE é usado em vedações à prova de intempéries, tapetes, peças internas e externas, coberturas de airbag e para-choques.

TPEs oferecem numerosas vantagens sobre plásticos comparáveis, incluindo materiais de borracha convencionais. TPEs são mais rápidos de processar e têm tempos de fabricação mais curtos que borrachas, o que reduz o custo final da peça acabada. Ciclos de moldagem mais curtos também aumentam a eficiência energética. Em comparação ao TPU no geral, TPEs podem ser mais elásticos.

TPEs têm algumas limitações que equipes de produto devem manter em mente. Por exemplo, TPEs são conhecidos por derreter em temperaturas extremamente altas e devem ser usados apenas para peças cujos usos os submeterão a temperaturas dentro da faixa especificada pelo fabricante. TPEs geralmente performam pior sob cargas pesadas e têm menos resistência química e à temperatura que borrachas termofixas tradicionais. Além disso, a maioria dos materiais TPE deve ser seca antes do processamento, então designers devem ter cuidado para não esquecer este passo crucial.

Visão geral do TPU

Poliuretano termoplástico (TPU) é o subconjunto de elastômeros termoplásticos fortes e multiuso conhecidos por sua durabilidade, flexibilidade e adequação para numerosas aplicações de alto desempenho. Como outros TPEs, este material tem propriedades de ambos termoplásticos e borrachas convencionais, mas 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.

Especificações mecânicas para TPU variam. As especificações mecânicas para 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 (a 100% de alongamento, direção XY, condicionada): 8,7 MPa
• Tração na ruptura (direção XY, condicionada): 34 MPa
• Módulo de elasticidade (direção XY, condicionada): 20 MPa

TPU pode ser encontrado em uma ampla seção transversal de indústrias, de automotiva a agrícola a têxteis. A combinação única de resistência a arranhões e abrasão do material o torna um excelente material para fabricar peças internas automotivas como pomos de câmbio, painéis de instrumentos ou peças de console. Sua flexibilidade e respirabilidade o tornam adequado para roupas esportivas e calçados atléticos. Alguns engenheiros também desenvolveram TPUs de nicho para atender à crescente demanda por polímeros de alto desempenho com baixo conjunto de compressão, resistência à abrasão e resistência a óleo para vedações e gaxetas.

Comparado ao cloreto de polivinila (PVC), TPU é mais leve, mais elástico e mais resistente à abrasão. Também é possível colorir e processar TPU. Faz sentido escolher TPU sobre PVC do ponto de vista ambiental porque este material é reciclável e frequentemente usado para reduzir emissões de carbono. Além disso, TPU supera a maioria dos outros TPEs em alguns aspectos-chave. TPU é geralmente mais duro, mais durável e mais resistente à contração que a maioria dos TPEs — além de ser mais fácil de imprimir e geralmente prometer resultados mais precisos.

Por outro lado, no entanto, TPU é mais caro que plásticos comparáveis e alguns graus de TPU têm uma vida útil relativamente curta. Como outros TPEs, TPUs devem ser secos antes do processamento. Além disso, TPUs geralmente têm uma faixa de dureza mais estreita que outros elastômeros termoplásticos e uma faixa de temperatura mais estreita para processamento, criando certas limitações de manufaturabilidade.

Começando com TPE e TPU

TPE e TPU são plásticos versáteis que todas as equipes de produto devem ter em seus repertórios. No entanto, equipes de produto devem ser avisadas para não confundir os dois materiais. TPEs, uma grande categoria de polímeros que podem ser classificados como elastômeros termoplásticos, são mais macios que 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 requerem alta resistência química e à abrasão. Equipes de produto devem sempre fazer pesquisa e verificação completas para garantir que estão escolhendo o material certo para seu projeto. Felizmente, um parceiro de manufatura experiente pode tornar o processo de seleção de material muito mais simples.

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