Thermoplastische Elastomere

TPE

TPS

Klassifizierung


TPE

Thermoplastische Elastomere (TPE) vereinen einerseits die positiven Eigenschaften der Kunststoffe für den Verarbeiter und andererseits die der Elastomere für Produktentwickler und Designer.
Thermoplastische Elastomere bestehen aus thermoplastischen Endblöcken und einem elastischen Mittelblock.
Sie gehören einer Werkstoffgruppe an, die struktur- und verhaltens­technisch zwischen Kunststoff (Thermoplaste) und Gummi (Elastomere) einzuordnen sind und haben sich mittlerweile als eine eigenständige Werkstoffklasse etabliert.  

Sie tragen dazu bei Produkte aufzuwerten und vom Wettbewerber zu differenzieren. Darüber hinaus übernehmen TPE auch technische Funktionen, die bisher Elastomeren vorbehalten waren. Der Einsatz von TPE bringt nicht nur Produktvorteile, sondern auch wirtschaftliche Vorteile für die Verarbeiter.
Wie Thermoplaste werden TPE durch Wärmezufuhr plastisch und zeigen bei Abkühlung wieder elastisches Verhalten. Im Gegensatz zur chemischen Vernetzung bei den Elastomeren handelt es sich bei TPE aber um eine physikalische Vernetzung, die durch erneuten Wärmeeintrag auch wieder reversibel ist. Beim Abkühlen bilden sich Vernetzungsstellen, die die elastischen Blöcke zu festen räumlichen Netzwerken verbinden. So entstehen elastische Eigenschaften, die vergleichbar mit Elastomeren sind und die, wie bei Thermoplasten, wiederholbare Verformungsprozesse ermöglichen. Daher sind sie auch fliessfähig und verformbar.  

Die stärksten Argumente, die für die Anwendung von TPE sprechen,  sind:
  • einfache thermoplastische Verarbeitungsweise
  • kurze Zykluszeiten
  • niedriger Energieverbrauch
  • thermische Beständigkeit, dadurch grosses Verarbeitungsfenster
  • Mehr-Komponenten-Verarbeitung und somit die Reduzierung des Montageaufwands
  • Kombination zweier Materialien (Hart-Weich-Verbund)
  • vollständige Recyclebarkeit
  • vielfältige Einfärbbarkeit auch mit Effekten und damit Designfreiheit


TPS

Ein auf Styrolblockcopolymeren basierendes TPE, wird als TPS bezeichnet. Sie werden nochmals unterteilt in SEBS, SBS, SEPS und SEPS-V. Bei KRAIBURG TPE konzentrieren wir uns auf SEBS Compounds, was für Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol steht. An den Enden stehen jeweils Styrolblöcke, die durch ein elastisches Segment (z.B. Etylen-Butylen) verbunden sind. SEBS findet Anwendung als Bestandteil in Klebstoffen wie Hot-Melts oder als Weichkomponente im 2K-Spritzguss.


Klassifizierung

Polymere lassen sich in vier Klassen nach ihrem Vernetzungsgrad unterteilen: Thermoplaste, Elastomere, Duromere und Thermoplastische Elastomere (TPE). Thermoplaste bestehen aus linearen, unverzweigten langkettigen Polymeren, die durch schwache physikalische Bindungen, wie intermolekularen Wechselwirkungen zusammengehalten werden. Durch Wärmeeinwirkung und Scherkräfte werden sie fliessfähig und verformbar. Beim Abkühlen erstarren sie dann wieder. Da es sich dabei um rein physikalische Prozesse handelt, ist die Verformung jeder Zeit wiederholbar (Bsp. Polypropylen).Duromere sind engmaschig verknüpfte Polymere, die auch bei hohen Tem¬peraturen nicht aufschmelzen und ihre Netzstruktur beibehalten. Bei Zimmertemperatur sind sie hart und spröde (Bsp. Epoxydharze).Elastomere, oft als Gummi bezeichnet, zeigen durch ihre chemische Vernetzung stark elastisches Verhalten und sind nach der Vulkanisation nicht wieder verformbar. Die Makromoleküle sind weitmaschig miteinander verknüpft, so dass sie durch Druck und Zugspannung formbar sind, trotzdem aber wieder ihre ursprüngliche Gestalt annehmen (Bsp. NR).Thermoplastische Elastomere bestehen aus thermoplastischen Endblöcken (Bsp. Polystyrol) und einem elastischen Mittelblock (Bsp. Ethylen-Butylen), damit sind sie fliessfähig und verformbar. Beim Abkühlen bilden sich physikalische Vernetzungsstellen, die die elastischen Blöcke zu einem festen räumlichen Netzwerk verbinden. Dadurch bieten Thermoplastische Elastomere die Eigenschaften von Elastomeren, sind aber verarbeitbar wie Thermoplaste.

TPE finden sehr vielfältige Anwendung in unterschiedlichen Branchen und erfüllen dabei die branchenüblichen Anforderungen. So werden sie im Automotivebereich sowohl als Bedienelemente im Interior, als auch als Fenstereinfassung im Exterior oder Dichtungen „Under-the-hood“ eingesetzt. Des Weiteren werden sie im Industriebereich eingesetzt z.B. für Werkzeuggriffe oder Kabelummantelungen. Im Consumerbereich findet man TPE an Spielwaren, Sportgeräten, Verpackungen und Hygieneartikeln wie Zahnbürsten und Rasierer. Auch für Medizinalanwendugen gibt es spezielle Compounds, die den hohen Anforderungen gerecht werden. Sie werden u.a. für Tropfkammern, Dichtungen und medizinische Schläuche verwendet.

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