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Wissen |
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Thermoplastische
Elastomere |
Welche TPE-Arten gibt es?
Thermoplastische Elastomere können gegliedert
werden in
Blends sind Legierungen aus
einer Kunststoffmatrix und einem weichen Werkstoff, z.B. einem Elastomer.
Block-Copolymere sind Molekülketten mit unterschiedlichen Segmenten, die sich beim Abkühlen zu „Hart“- und „Weich“-Bereichen zusammenlagern. Es gibt TPS (Styrol-Block-Copolymer), TPU (thermoplastisches Polyurethan), TPE auch als TEEE bezeichnet (thermoplastisches Polyester-Elastomer) und TPA (thermoplastisches Polyether-Polyamid).
Thermoplastische Elastomere (Abkürzung: TPE) sind Werkstoffe, welche thermoplastisch verarbeitbar sind und gummiähnliche Gebrauchseigenschaften aufweisen.
Thermoplastische Elastomere lassen sich sehr leicht formen, da sie bei der Verarbeitung den plastischen Zustand durchlaufen. Sie lassen sich in allen Härten von 5 Shore A bis über 70 Shore D herstellen. Durch Modifizierung erreicht man Haftung an nahezu allen technischen Thermoplasten. Ihre Fließfähigkeit, sowie ihre Dichte, Optik, Kratzfestigkeit und andere Eigenschaften, lassen sich ebenfalls durch Compoundierung mit verschiedensten Füllstoffen und Additiven einstellen.
Welche Unterschiede treten bei den einzelnen TPE-Arten auf?
Die einzelnen TPE-Arten unterscheiden sich in ihren Eigenschaften. So zeichnet sich TPE z.B. durch gute mechanische Festigkeiten, die TPU durch gute Abriebwerte aus. Beide besitzen jedoch Optimierungspotential vor allem im DVR bei höheren Temperaturen. TPV und TPS sind in sehr weiten Bereichen modifizierbar. Herausforderungen sind allerdings Anwendungen in Öl und/oder bei hohen Temperaturen. TPA stechen durch ihre Schnappigkeit hervor. Allerdings sind sie, ebenso wie TPU nicht einfach zu verarbeiten.
TPSKriterium |
Beurteilung / Werte |
Härte | alle Härten |
mechanische Eigenschaften | mäßig |
Einsatztemperatur | max. 100°C, Sonderwerkstoffe bis 150°C |
Druckverformungsrest | 40 bis 70% bei 100°C/24h, Sonderwerkstoffe 41% bei 150°C/24h |
Ölbeständigkeit | eingeschränkt |
Hydrolysebeständigkeit | sehr gut |
Witterungsbeständigkeit | sehr gut |
Verarbeitung | sehr gut |
Haftung | PP, PE, ABS, PC, PMMA, PBT, POM |
Sonstiges | + Variabilität (Härte, Haftung, Dichte, Dämpfung, DVR) |
+ preisgünstig | |
+ säure- und laugenbeständig | |
- Verzug (abhängig von der Härte) | |
unpolar |
Kriterium |
Beurteilung / Werte |
Härte |
ab ca. 80 Shore A |
Mechanische Eigenschaften |
sehr gut |
Einsatztemperatur |
bis zu 160°C |
Druckverformungsrest |
80% bei 100°C/24h |
Ölbeständigkeit |
gut |
Hydrolysebeständigkeit |
mäßig |
Witterungsbeständigkeit |
gut bei Zusatz von Antioxidantien |
Verarbeitung |
sehr gut |
Haftung |
PC, PC/ABS, PET, PBT |
Sonstiges |
+ gute dynamische Eigenschaften |
+ hohe Festigkeit | |
- Plastikhaptik | |
- Preis |
Kriterium |
Beurteilung / Werte |
Härte | ab 35 Shore A |
mechanische Eigenschaften | gut |
Einsatztemperatur | max. 100°C |
Druckverformungsrest | 40 bis 60% bei 100°C/24h |
Ölbeständigkeit | eingeschränkt |
Hydrolysebeständigkeit | sehr gut |
Witterungsbeständigkeit | sehr gut |
Verarbeitung | sehr gut |
Haftung | PP, PA, ABS, ABS/PC |
Sonstiges | + Gummieigenschaften |
+ dynamische Eigenschaften | |
+ schäumbar | |
- Abrieb | |
- Fließfähigkeit | |
unpolar |
Kriterium |
Beurteilung / Werte |
Härte | ab ca. 60 Shore A |
mechanische Eigenschaften | sehr gut |
Einsatztemperatur | bis zu 80°C |
Druckverformungsrest | 80% bei 100°C/24h |
Ölbeständigkeit | gut |
Hydrolysebeständigkeit | mäßig |
Witterungsbeständigkeit | gut bei aliphatischen Typen |
Verarbeitung | mäßig |
Haftung | PA, PA/ABS, ABS, ABS/PC, PC, ASA |
Sonstiges | + Festigkeit |
+ Abrieb | |
+ Transparenz | |
- Vergilbung (außer aliphatische Typen) | |
- Preis |
Kriterium |
Beurteilung / Werte |
Härte | ab ca. 75 Shore A |
mechanische Eigenschaften | sehr gut |
Einsatztemperatur | bis zu 80°C |
Druckverformungsrest | 80% bei 100°C/24h |
Ölbeständigkeit | gut |
Hydrolysebeständigkeit | mäßig |
Witterungsbeständigkeit | gut |
Verarbeitung | mäßig |
Haftung | PC, ABS/PC, PA11, PA12 |
Sonstiges | + geringe Dichte |
+ Transparenz | |
+ Tieftemperaturflexibilität (bis -40°C) | |
- Preis |
Bei Härte nach Shore wird ein Widerstand gemessen,
der durch das Eindringen eines Körpers mit bestimmter Form entsteht,
welcher mit einer definierter Federkraft auf das Prüfobjekt gedrückt
wird.
Messwerte sind 0 bis 100, wobei 0 der kleinsten und 100 der größten
Härte entspricht.
Die Härte in Shore A ist weicher als die in Shore D, wobei eine Überschneidung
dieser beiden Härteangaben vorliegt. 90 Shore A entspricht ungefähr
35 Shore D.
TPE Art |
Haftung an |
TPS |
PP, PE, ABS*, PC*, PC/ABS*, PMMA*, PBT*, POM*, … |
TPU |
PA, PA/ABS, ABS, PC, PC/ABS, ASA |
TPC |
PC, PC/ABS, PET, PBT |
TPA |
PC, PC/ABS, PA11, PA12 |
TPV |
PP, PA*, ABS*, PC/ABS* |
TPO |
PP, PE |
Der Druckverformungsrest (Abkürzung DVR), oder im Englischen
„Compression Set“ (Abkürzung CS), gibt an, zu welchem Maß
ein deformierte Werkstoff sich nach einer bestimmten Zeit und einer bestimmten
Temperatur wieder zurückstellt.
Ein DVR von z.B. 0% gibt an, dass sich der Werkstoff zu 100%, also vollständig
zurückgestellt hat. Bei einem DVR von 100% hat sich das Material zu 0%,
also gar nicht zurückgestellt.
Wichtig sind DVR-Werte z.B. bei Dichtungsanwendungen oder Dämpfungselementen.