Термоэластопласты – это класс полимерных материалов и/или компаундов, эластичные как резина при температуре эксплуатации и перерабатываемые при температурах плавления. Для переработки ТЭП подходят многие известные методы, такие как экструзия, литье под давлением, вакуумное формование, прессование, выдувное формование и другие.
На рынке представлены различные классы термоэластопластов. К наиболее массовым относятся ТЭП общего назначения, на основе SEBS (SBS) и EPDM.
SBS – блок сополимер стирол-бутадиен-стирольный. На его основе изготавливается ТЭП (TPE-S) для производства изделий мало подверженных воздействию атмосферного старения или изделий с коротким сроком службы.
SEBS – блок сополимер стирол-этилен/бутилен-стирольный. Получается каталитическим гидрированием SBS. В полимерной цепи SEBS практически отсутствуют двойные связи, поэтому SEBS обладает подвышенной атмосферостойкостью. На его основе изготавливаются ТЭП со стойкостью к УФ-излучению, высоким температурам и стойкостью к озону.
EPDM – этилен-пропилен-диеновый сополимер. На его основе изготавливаются динамически вулканизованные ТЭП. Наиболее известны как TPV – термопластичные вулканизаты. Как и ТЭП на SEBS, обладают повышенной долговечностью при эксплуатации о внешней среде под действием солнца.
К основным технологическим свойствам ТЭП можно отнести показатель текучести материала и его плотность. Показатель текучести расплава (ПТР) - это количество расплавленного ТЭП, выдавливаемое в единицу времени через капилляр при определенной нагрузке. Как правило для ТЭП применяются условия 190°С и груз 5 кг.
По показателю текучести ТЭП условно делятся на две группы:
Плотность термоэластопластов определяется количеством в его составе наполнителя. Помимо удешевления, наполнители выполняют и ряд важных функций, например снижают усадку изделия, коробление, разбухание расплава после фильеры. Используются минеральные наполнителя, такие как тальк, мел, кремнезём. Общепринятыми стандартными плотностями ТЭП являются:
Основными эксплуатационными свойствами ТЭП являются твердость и цвет. Твердость термоэластопластов определяется по шкале Шор 00, Шор А и Шор Д. Шкалы твердости между собой частично наслаиваются от самой мягкой Шор 00 до самой твердой Шор Д.
Цвет термоэластопластов может быть любой, например, по шкале RAL. ТЭП для окрашивания выпускается в «натуральном» цвете, то есть от прозрачного до прозрачно-белого цвета. ТЭП легко окрашивается гранулами концентратов красителя при переработке в изделия. Средняя дозировка концентрата красителя от 1 до 3%. Для окрашивания ТЭП также могут быть использованы жидкие красители. При плохом прокрашивание ТЭП, например с разводами, можно приобрести уже цветную марку, уже окрашенную на заводе изготовителе.
Поскольку ТЭП является пластичным материалом при повышенных температурах переработки, то его важнейшей характеристикой является восстановление после сжатия. Остаточные деформации сжатия (ОДС, англ. CS - compression set) термоэластопластов определяются при комнатной температуре (23°С), 70°С и 100°С. Процент не восстановления ТЭП после длительного сжатия 24 часа или 72 часа определяет его качество.
Например, качественные марки термоэластопластов для производства оконных уплотнителей имеют остаточные сжатия около 40% (24ч, 70°С). ОДС напрямую зависит от состава ТЭП: количества наполнителя, масла, других добавок, количества циклов переработки ТЭП в изделие.
Специальные выпускаемые нами марки ТЭП (LCS – low compression set) по показателю ОДС 42% (24ч, 100°С) даже превосходят EPDM резины, которые также используемые для производства оконных уплотнителей.
Усадка изделий из ТЭП при эксплуатации зависит от свойств самого материала и от особенностей технологии переработки в изделия. Качественный ТЭП с правильно подобранными компонентами смеси исключает улетучивание масел и, как следствие, усадку изделия при эксплуатации в жарком климате.
Усадка же изделий при охлаждении, определяется химической природой компонентов смеси. Неполярные полимеры в составе ТЭП имеют более низку усадку при отрицательных температурах, чем ПВХ-пластикаты, в составе которых полярный полимер ПВХ-смола.
Например, усадка уплотнителей из ТЭП при -45°С по длине составляет менее 1%.
Особенности технологии переработки оказывают более значительное воздействие на усадку. Неправильно подобранные параметры литья под давлением ТЭП приводят к разной усадке изделия в различных направлениях и, как следствие, короблению изделий. А неправильно рассчитанные фильеры для экструзии уплотнителей из ТЭП, могут приводить к усадке уплотнителя в конструкции до 3% по длине после первого сезона эксплуатации. Поэтому при выборе марки термоэластопласта важно обратиться за технической консультацией и подбором образца, которые оказываются бесплатно.
Многие эластичные полимерные материалы при охлаждении становятся тверже. Понижение температуры приводит к снижению эластичности полимерных цепей, кристаллизации или стеклованию полимерной фазы. Мягчители в составе ТЭП также подвержены затвердеванию при экстремально низких температурах. Однако в отличие мягких от ПВХ-пластикатов, повышение твердости ТЭП при низких температурах не столь значительно. Благодаря оптимальному составу ТЭП, «дубение» материала при отрицательных температурах можно существенно снизить.
В ассортименте производимых нами ТЭП, имеются марки, по динамике нарастания твердости при снижении температуры, превосходящие ЕПДМ резины. Например, специальные марки для производства автомобильных ковров, кабельной изоляции и уплотнителей, при снижении температуры от +23°С до -45°С, повышают твердость всего на 16 единиц Шор А.
Низкокачественные марки ТЭП имеют в своем составе дешевые масла и большое количество пластика, что приводит к резкому затвердеванию изделий при отрицательных температурах.
Температура хрупкости ТЭП часто интересует многих потребителей. Большинство заводов производителей ТЭП отмечают, что они ниже -55°С, но какая точно не известно, как и сам метод определения хрупкости не однозначен.
Мы считаем, что наиболее приближенным к реальным условиям эксплуатации, является метод определения хрупкости ТЭП не по ГОСТ 7912-74 (для резин), а ГОСТ 2678-94 Материалы рулонные кровельные и гидроизоляионные. С определением гибкости на брусе с радиусом закругления 0 мм при отрицательной температуре (морозоустойчивость). В этом методе образец пластинки ТЭП охлаждается до отрицательной температуры и изгибается на брусе 0 мм, то есть складывается пополам.
Минимальная температура, при которой после изгиба на внешней стороне образца появляются трещины и есть морозоустойчивость ТЭП.
В ассортименте нашей продукции имеются марки ТЭП с гибкостью на брусе ниже -65°С. Изделие из этих марок ТЭП даже при экстремально низких температурах выдерживает сдавливание, скручивание, сгибание пополам без образования трещин.
Термоэластопласты на основе SBS, SEBS, EPDM относятся к классу полиолефиновых полимеров. В следствие низкой активности поверхности имеют низкую адгезию к клеям. Для склеивания различных термоэластопластов между собой или их приклеиванию к инородным поверхностям рекомендуется использовать специальные составы для активации поверхности. Такие составы называют праймерами. Их функция создать на поверхности приклеивания активные группы.
В практике также находит применение активация поверхности при помощи коронирования. Коронирование поверхности (также иногда называемая воздушной плазмой) - обработка поверхности коронным разрядом низкой (комнатной) температуры для изменения её свойств. Коронный разряд формируется электродом с острым наконечником, образуя плазму вокруг себя.
Например склеивание двух уплотнителей ТЭП рекомендуется выполнять при помощи клея Loctite® 406, производства Henkel. Перед склеиванием торцы уплотнителя рекомендуется обработать праймером Loctite® SF770.
В отличие от резин, ТЭП может быть сплавлен между собой, как говорят «сварен». Сварной шов более прочный чем склеиваемый и имеет ту же твердость, что и твердость основного материала.
Важной характеристикой термоэластопласта является модуль упругости при растяжении. Это способность материала сопротивляться растяжению, одна из характеристик резиноподобности ТЭП. Модуль упругости определяется на разрывной машине на образцах ТЭП в виде лопатки.
Модуль упругости зависит в первую очередь от твердости материала. При увеличении твердости, модуль упругости существенно возрастает. Однако ТЭП с одинаковой твердостью, например Шор А60 для уплотнителей, в зависимости от рецептуры может иметь разный модуль упругости. Низкокачественные сорта ТЭП имеют модуль упругости при растяжении 100% менее 0,5 МПа. Это связано с тем, что в составе ТЭП мало каучука, а много наполнителя и масла. Рекомендуемые нами марки ТЭП имеют модуль упругости до 1,5МПа при удлинении 100% и превосходят резины по этому показателю.
Относительные остаточные деформации после растяжения образца ТЭП или изделия из ТЭП зачастую являются определяющим фактором при выборе материала. Не смотря на то, что такие изделия из термоэластопласта как ковры автомобилей, детские игрушки, медицинские изделия, уплотнители, работают в основном на сжатие, многие технологи и потребители изделий все равно их «тянут», чтобы оценить «резиноподоность» материала.
Относительные остаточные деформации после растяжения определяются как отношение увеличения длины образца после растяжения к первоначальной длине до растяжения в %.
Относительные остаточные деформации после растяжения ТЭП зависят от твердости материала и как следствие количество пластика в составе ТЭП. ТЭП разных производителей с одной и той же твердостью может также иметь разные остаточные деформации после растяжения. Некачественные марки ТЭП имеют в составе крайне мало каучука, что превращает материал из резинки в «мягкую тряпку».
Сравнивая ТЭП с резиной после растяжения, часто получают результат не в пользу ТЭП. ТЭП тянется в 7-10 раз до разрыва, а резина в 2-3 раза. При равноценном сравнении, например, одновременном растяжении на одно и тоже удлинение в 200-300% резины и ТЭП, восстановление обоих материалов равнозначно. Наиболее часто используемые на рынке марки ТЭП с твердостью 55-70 Шор А имеют относительные остаточные растяжения после разрыва 80-150%.
Производимые нами марки LCS имеют относительные остаточные растяжения после разрыва всего 30-35%.
Частой проблемой является растрескивание изделий из ТЭП при атмосферных воздействиях. Как правило, растрескивание происходит, когда изделие находится в напряженном деформированном состоянии, под воздействием высокой температуры солнца.
Низкокачественные сорта ТЭП, содержащие в составе много наполнителя, некачественный каучук - склонны к ускоренному разрушению. В ГОСТ 30778-2001 и ГОСТ 31362-2007 для уплотнителей, испытание на трещиностойкость ТЭП не приводится. В практике - это один из важнейших параметров, который мы контролируем. Производимые нами марки ТЭП для уплотнителей, шлангов, изоляции кабелей выдерживают испытание на растрескивание более 1000 часов при температуре 100°С
+7 (843) 514-89-97
tpe@standart-prof.ru
