1

Elastomeri termoplasticiIng. Horia Ungur, şef atelier injectare Divizia 1, PLASTOR SA, Oradea, doctorandIng. Sorin Ilie, şef atelier injectare Divizia 3, PLASTOR SA, Oradea, doctorand

Rezumat: În această lucrare este prezentată o grupa aparte de materiale plastice, elastomerii termoplastici (TPE), care au performante similare cu elastomerii, dar care pot fi procesati in acelasi mod ca materialele termoplaste. Avantajele mentionate au dus la cresterea interesului pentru aceasta grupa si la tendinta inlocuirii elastomerilor clasici si a policlorurii de vinil plastifiata cu TPE.

1 Proprietati comune

Cu toate ca fac parte din grupa elastomerilor, contrar celor clasici care dupa reticulare nu mai pot fi deformati la caldura, elastomerii termoplastici, simbolizati TPE, pot di deformati si procesati in mod repetat asemanator termoplastelor, fiind materiale reciclabile.

Cele mai importante grupe de elastomeri termoplastici sunt:

Grup Denumire Densitateg/cm3

Rezistenta la tractiune

N/mm2

1 TPE-A Elastomer termoplastic poliamid 1.01 – 1.14 21 - 512 TPE-E Elastomer termoplastic eter-ester 1.13 – 1.25 8 – 453 TPE-S Elastomer termoplastic stiren-bloccopolimer 0.9 – 1.14 2 – 14 4 TPE-U Poliuretan termoplastic 1.10 – 1.34 20 – 255 TPE-O Elastomer termoplastic olefina 0.88 – 1.25 3 – 15

In timp ce primele patru grupe sunt blocuri de copolimer continand segmente tari si moi, ale caror proprietati sunt determinate de proportia dintre aceste segmente si de lungimea lor, ultima grupa sunt amestecuri de polimeri rezultate din poliolefine termoplastice:

etilen-propilen-copolimer, sau polietilena-polipropilena-amestec sau polipropilena cu EPDM (etilen-propilen-dien-elastomer) intr-o distributie fina.

In fig.1 este prezentata duritatea diferitelor grupe de elastomeri termoplastici. [8]

Fig. 1 Duritatea elastomerilor termoplastici

2

1 Elastomer termoplastic poliamid (TPE-A)

Sunt blocuri de copolimer formate din polieter si poliamide. Prin varierea blocurilor de poliester in copolimer, care constituie segmentele moi din structura, se obtine variatia deformatiei. Prin crestere continutului de segmente tari (blocurile de poliamida) se obtine o crestere a duritatii si o reducere a alungirii.Proprietatile sale sunt de asemenea influentate de tipul grupurilor de polieter si al celor de poliamida. Intalnim in diverse combinatii:

Blocuri de polieter: Blocuri de poliamida:PEOX – polietilenoxid – polietileneter PA 6PPOX – polipropilenoxid – polipropileneter PA 6.6PBOX – polibutilenoxid – polibutileneter PA 11PTMOX – politetrametilenoxid - politetrametileneter PA 12

Fig. 2Exemplificarea structurii interne a unui elastomer termoplastic poliamid

(TPE-A) format din blocuri moi de PEOX si blocuri tari de PA 6.6

Denumiri comerciale: Pebax (ATOFINA) Grilamid ELY (Ems) Vestannid E (Hűls)

Proprietati tipice: Alungire specifica: 800-500%; Temperatura de utilizare a aplicatiei: -40 - +100ºC; Rezistenta mare la impact; Rezistenta la frecare scazuta, putand fi imbunatatita prin adaugarea de PTFE

sau MoS2; Rezistenta electrica superficiala redusa datorata absorbtiei de apa,

neincarcandu-se electrostatic; Rezistenta slaba la acizi. Nu rezista la alcooli, benzeni, acetona.

Utilizare:Are o rezistenta foarte bune la temperatura asociata cu proprietati mecanice si

rezistenta chimica. Se utilizeaza in confectionarea de membrane de pompe, angrenaje flexibile, paravane de vant, conducte, pantofi de sport, mingi, articole medicale.

Procesare: Necesita uscare inainte de procesare similar cu poliamida; Temperaturi de procesare cuprinse intre 180-260ºC.

3

2. Elastomer termoplastic eter-ester (TPE-E)

Sunt bloccopolimeri formati din copoliesteri constand din segmente dure (cristaline) de polibutilentereftalat si segmente moi (amorfe) de polieterglicol. Sunt posibile diferite variatii prin modificarea continutului segmentelor tari. Prin cresterea acestora creste duritatea si temperatura de utilizare a pieselor obtinute.

Fig. 3 Exemplificarea structurii interne a unui elastomer termoplastic eter-ester (TPE-E)

Denumiri comerciale: Amitel (Akzo); Hytrel (Du Pont); Reteflex (Hoechst).

Proprietati tipice: Alungire specifica 800 – 170%; Tempratura de utilizare a aplicatiei: -55 - +150ºC; Rezistenta foarte mare la impact si la uzura; Rezistenta la ulei, combustibili, diferiti solventi; Dupa stabilizare rezista la apa fierbinte, radiatii UV, oxidanti.

Aplicatii tipice:Ofera o buna rezistenta la oboseala la indoire, rezistenta la uleiuri si unsori si o

foarte lunga durata de viata in lucru la temperaturi de pana la 150ºC. Se utilizeaza in confectionarea de cuplaje, angrenaje, membrane de pompe, curele, legaturi, role.

Procesare:- Necesita uscare inainte de procesare.

3. Bloccopolimeri cu stiren (TPE-S)

Se intalnesc trei bloccopolimeri avand blocurile tari formate din polistiren si blocurile moi dupa cum urmeaza:

butadien(SBS); isopren (SIS); etilen/butilen (SEBS) in proportie de aproximativ 20-60-20 %.

Denumiri comerciale: SBS, SIS

Kraton D (Shel) Cariflex (Shel) Solprene (Phillips)

4

SEBS Kraton G (Shel)

Proprietati tipice: Are cel mai mic prte de cost dintre toate grupele de TPE; Alungire specifica 750 – 400%; Tempratura de utilizare a aplicatiei: -80 pana la +80ºC pentru SBS si -50 pana la

+80ºC pentru SIS si SEBS; SBS si SIS nu sunt rezistente la intemperii din cauza blocurilor nesaturate de

butadien si isopren; SEBS din contra, datorita blocurilor de polietilen/butilen fara legaturi duble

prezinta excelenta rezistenta la ozon, ultraviolete, intemperii.

UtilizarePoate fi folosit pentru o gama larga de aplicatii deoarece proprietatile sale

(inclusiv aderenta, densitatea si calitatea suprafetei) pot fi ajustate intr-un domeniu foarte larg. Este rezistent i medii apoase, vant si vreme.

SBS, SIS sunt folosite si la modificarea polistirenilor pentru cresterea rezistentei la impact;

SEBS sunt folosite si la modificarea polietilenei si polipropilenei pentru cresterea rezistentei la impact la temperaturi joase.

4. Poliuretan termoplastic (TPE-U)

Structura tipica a poliuretanului este prezentata in fig.4

Fig.4 Exemplificarea structurii interne a poliuretanului (PUR)

R- structura de baza a diisocianatuluiPol- poliester sau polieter

Poliuretanul poate sa fie mai elastic sau mai putin elastic functie de gradul de incrucisare al legaturilor. Poliuretanul termoplastic are relativ putine grupuri de uretan ceea ce ii confera o mare elasticitate.

Denumiri comerciale: Daltmold (ICI) Desmopan (Bayer) Elastollan (BASF)

Proprietati tipice: Alungire specifica 600– 250%;

Grupuri de uretan

5

Tempratura de utilizare a aplicatiei: -40 - +120ºC; pentru unele tipuri, pentru timpi scurti de expunere rezista pana la +180ºC;

Rezistenta foarte mare la soc si la uzura; Rezilienta mare; Absorbtie redusa de apa; Rezistenta la ozon, ultraviolete, oxidanti; Aderenta buna la metale; Rezistenta scazuta impotriva apei fierbinti, aburi, combustibili, acizi, alcooli,.

Utilizare:Avand o mare rezistenta la abraziune si o foarte buna rezistenta la soc la

temperaturi joase este utilizat in special la piese supuse la vibratii si uzuri mecanice, articole sportive si medicale, membrane de pompe, elemente de cuplaj, legaturi. Poate fi produs transparent si se coloreaza usor.

Procesare: Uscare 3-6h la 90-110ºC ; Temperatura topiturii 190ºC - 220ºC - 240ºC depinzand de tip. Atentie, fiind

foarte sensibil la procesare si mai ales la temperaturi, toleranta temperaturilor cilindrului sa nu depaseasca +5ºC;

Temperatura matritei 40-60ºC - cu cat este mai mare se obtin postcontractii mai mici;

Viteza de dozare mica – nu are nevoie de caldura din sursa interna (din frecare);

Contractia 0.2 – 2% depinzand de grosimea de perete si conditiile de procesare.

Remarci speciale: dificultatile de demulare datorate aderentei la metale pot fi eliminate prin cresterea

rugozitatii suprafetelor (se face de regula prin sablare).

5 Elastomer termoplastic olefina

Sunt amestecuri de polimeri sau copolimeri constand din polietilena (PE), polipropilena (PP) sau poliviniliden clorid (PVDC) ca blocuri tari si cauciuc etilen propilen dien (EPDM), copolimer etilen propilen (EPM), cauciuc natural (NR), cauciuc nitrilic (NBR) sau etilen vinil acetat (EVA) ca blocuri moi., fiind obtinute prin amestecarea componentelor (legaturi incrucisate sau neincrucisate). Prin incrucisarea legaturilor (TPE-V) in timpul amestecarii se obtin caracteristici mecanice ridicate ale materialului.

Denumiri comerciale Aplicatii Temperaturaaplicatiei

EP(D)M (legaturi incrucisate)/PPLevaflex (Bayer)Santoprene (Monsanto)

1

-50 - +100ºC (120ºC)

NR(legaturi incrucisate)/PP -30 - +170ºCNBR(legaturi incrucisate)/PPGeoplast (Monsanto)

-40 - +60ºC

6

EVABaylon V (Bayer)Levaflex (Bayer)Evatane (ICI)Hostalen LD-EVA (Hoechst)Lupolen V (BASF)Nordel (Du Pont)Orevac (ATO)Santoprene (Monsanto)

2

-60 - +60ºC

EVA/PVDC 3 -40 - +120ºCAlcryn (Du Pont)

Aplicatii tipice:1. amortizoare, suporti de cuplare, tampoane, invelisuri de cabluri;2. furtune, suporti de cuplare, jucarii cu cabluri;3. identic cu 2 si in plus piese tehnice.

Utilizare:Este in mod particular potrivit pentru aplicatii la temperaturi joase. Legaturile

incrucisate (TPE-V) imbunatatesc proprietatile sale macanice si temperatura maxima de utilizare.

Bibliografie:

1. Seres, I. Materiale termoplastice pentru injectare, tehnologie, incercari. Editura Imprimeriei de vest, Oradea, 2002

2. *** brosura firmei ARBURG, A brief guide into injection moulding, 19973. *** cursul firmei ARBURG, Plastic injection materials and injection moulding

process technology, 20004. *** Kunststoffe, nr. 10/2002