PVC TPE Compare

PVC یا TPE؟ کدامیک برای تولید قطعات منعطف مناسب تر هستند؟

تا پیش از ظهور TPE ها در کاربردهایی که نیاز به انعطاف، کشسانی و نرمی وجود داشت، کامپاندهای نرم PVC یا رابرها استفاده می شدند. اما با توسعه TPE های مختلف این خانواده جدید توانستند به سرعت در بسیاری از کاربردها جایگزین رقبای پایه PVC یا الاستومر خود شوند. این بخش یک مقایسه کیفی میان دو گزینه در دسترس برای تولید قطعات نرمی چونCap, plug, gasket… انجام خواهد داد.

PVC TPE Compare

PVC پلاستیکی در دسترس و ارزان قیمت است که برای تبدیل به کامپاند مناسب برای تولید قطعات گوناگون به افزودنی های مختلفی چون استابلایزر، نرم کننده، روان کننده، اصلاح کننده ضربه، پر کننده و … نیاز دارد. PVC را می توان در طیف گسترده ای از کاربری ها، برای مثال از گسکت پنجره تا زیره کفش و بسته بندی ها دید. در همین ابتدای کار باید گفت مهمترین مزیت PVC در دسترس و ارزان بودن آن است. از جمله دیگر مزایای PVC می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • استحکام مکانیکی بالا، مقاومت در برابر تابش نور خورشید، مقاومت بالا در برابر سایش، رسانایی الکتریکی کم و مقاومت در برابر شعله.

اما PVC معایبی نیز دارد، از جمله این موارد می توان به مقاومت حرارتی کم آن، سنگینی و دانسیته بالا، آزاد کردن گازهای سمی در حالت مذاب اشاره کرد.

در مقابل TPE ها شامل یک خانواده بزرگ از پلیمرها هستند، پلیمرهایی که می توانند در دماهای بسیار بالا (برای مثال 170 °C) سرویس دهی کنند، خواص ویژه ای چون رسانایی حرارتی و الکتریکی داشته باشند و خواص سطحی متفاوتی ایجاد کنند. TPE ها دوست دار محیط زیست هستند و در چرخه عمر خود اجزای سمی یا مخربی آزاد نخواهند کرد. مزایای این گروه شامل موارد زیر می باشد:

  • انعطاف پذیری بینظیر، مقاومت خستگی عالی، مقاومت ضربه بالا، پایداری بینظیر در برابر اجزای شیمیایی، دانسیته کم و سبکی، فرایند پذیری و شکل پذیری خوب و به صرفه.

همچنین قیمت بالا و پیر شدگی (مانند تغییر ابعاد، کاهش مقاومت حرارتی، خزش و …) در زمان سرویس دهی مهمترین معایب این گروه هستند.

جداول زیر به ترتیب خواص فیزیکی/مکانیکی منتخب و پایداری در برابر محیط های شیمیایی مختلف را برای PVC و TPE ها نشان می دهند.

PVC TPE
Tensile Strength 2.60 N/mm² 0.5 – 2.4 N/mm²
Notched Impact Strength 2.0 – 45.0 Kj/m² No break Kj/m²
Thermal Coefficient of expansion 80 x 10-6 130 x 10-6
Max Cont Use Temp 60˚C / 140˚F 140˚C / 284˚F
Density 1.38g/cm3 0.91 – 1.3 g/cm3

 

PVC TPE
Dilute Acid Very good Excellent
Dilute Alkalis Very good Excellent
Oils and Greases Good (variable) Excellent
Aliphatic Hydrocarbons Very good Excellent
Aromatic Hydrocarbons Poor Poor
Hydrogenated Hydrocarbons Moderate (variable) Poor
Alcohols Good (variable) Excellent

 

 

TPE Application

آشنایی گروه های اصلی هر یک از ترموپلاستیک الاستومرها (TPE)

در بخش قبلی که لینک آن در ادامه قرار داده شده است با خانواده های مختلف TPE آشنا شدیم. لینک این بخش در ادامه قرار داده شده است و در این بخش می خواهیم با جزئیات بیشتری از گروه های مهم TPE آشنا شویم.

به دلیل تنوع زیاد TPE های پایه پلی یورتان را در یک بخش مجزا در آشنایی با TPU های مختلف معرفی کردیم. TPA یا TPE پایه پلی آمید در سه گروه اصلی تقسیم بندی می شوند. این TPE ها در صنایع خودروسازی و تولید قطعات صنعتی بر اساس الزامات کاربری به مصرف می رسند.

  • TPA-EE soft segment with both ether and ester linkages;
  • TPA-ES polyester soft segment;
  • TPA-ET polyether soft segment.

TPE Application

گروه بعدی، TPC ها هستند که بیشترین کاربرد آن ها تولید قطعات تخصصی صنعت خودرو است. این گروه نیز بر اساس سگمنت های نرم به سه زیر گروه اصلی تقسیم می شوند:

  • TPC-EE soft segment with ester and ether linkages;
  • TPC-ES polyester soft segment;
  • TPC-ET polyether soft segment

گروه بعدی ترموپلاستیک الاستومرها که تقسیم بندی دارند و گریدهای متنوعی را در بر می گیرند، TPS ها یا TPE های پایه استایرن می باشند. این گروه کاربردهای بسیار زیادی در صنایعی چون خودروسازی، لوازم خانگی، چسب و درزگیر وسایل شخصی و … دارند. بر اساس ریزساختار شیمیایی این گروه به بخش های زیر تقسیم می شوند:

  • TPS-SBS block copolymer of styrene and butadiene;
  • TPS-SEBS polystyrene-poly(ethylene-butylene)-polystyrene;
  • TPS-SEPS polystyrene-poly(ethylene-propylene)-polystyrene;
  • TPS-SIS block copolymer of styrene and isoprene.

همواره باید در نظر داشت بر اساس الزامات کاربری مد نظر بایستی گرید مناسب از خانواده بزرگ TPE ها را انتخاب کرد.

TPE Application

آشنایی با نام های خلاصه شده TPE ها

TPE ها را باید یک خانواده جدید پلیمرها در کنار ترموپلاستیک ها (یا همان پلاستیک ها) و الاستومرها (با نام دیگر رابر و لاستیک) دانست و در واقع بر اساس رفتار مکانیکی پلیمرها به این سه گروه تقسیم می شوند. TPE ها که خلاصه شده عبارت Thermoplastic-Elastomer هستند با رفتار و خواص مکانیکی مشابه الاستومرها و فرایندپذیری و شکل دهی مانند پلاستیک ها نسل جدید پلیمرها هستند که گروه های متنوعی دارند و در واقع وقتی از TPE نام می بریم باید بدانیم مخاطب ما طیف گسترده ای از پلیمرهای مختلف هستند که این نوشتار شما را با نام و ساختار شیمیایی آن ها آشنا خواهد کرد.

در یک نگاه کلی TPE ها شامل 7 گروه اصلی زیر هستند:

  • TPA
  • TPC
  • TPO
  • TPV
  • TPU
  • TPS
  • TPZ

TPE Application

TPA گروهی از TPE های بر پایه پلی آمید می باشد که حاوی گروه های سخت آمیدی در کنار گروه های اتر/استری نرم است. گروه بعدی TPC ها هستند که بر پایه کوپلیمرهای پایه استری می باشند. اما TPO ها ترموپلاستیک الاستومرهای پایه الفینی (مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن) و الاستومرها هستند. گروه دیگر TPE ها که مشابه TPO ها هستند، با نام TPV شناخته می شوند. در TPV ها بخش الاستومری به صورت پخت شده است و برخی خواص مکانیکی آن مانند مانایی فشاری مطلوب تر از TPO ها است. TPU پلیمر دیگری است که در گروه TPE ها قرار می گیرد و حاوی بخش های یورتانی و اتر/استری است. TPS حاوی بخش های استایرنی است و یکی از پر مصرف ترین TPE های امروزی است. در این گروه بخش های پلی استایرنی در کنار گروه های ایزوپرن، بوتادی ان، اتیلن و … قرار می گیرند. اما گروه آخر TPE ها با نام TPZ شناخته می شوند. در واقع این گروه شامل TPE هایی است که در هیچ یک از گروه های نامبرده شده در بالا قرار نمی گیرند.

در بخش بعدی با گروه های زیر مجموعه و کاربردهای هر یک از TPE های نامبرده در این مقاله آشنا خواهیم شد.

PPSU application

پلاستیک هایی با دمای کاربری بالاتر از 200 °C، سوپر ترموپلاستیک های مهندسی

یکی از ترموپلاستیک های مهندسی با پایداری ابعادی و مکانیکی بالا در دماهای بالا پلی فنیلن سولفون (PPSU – Polyphenylsulfone) است. این ترموپلاستیک در گروه پلاستیک های آمورف یا بی نظم قرار می گیرد، پایداری بسیار بالایی در برابر دما دارد و شفاف است. مزیت اصلی سوپر ترموپلاستیک PPSU در مقایسه با ترموپلاستیک های مهندسی مشابه با آن، مانند PSU (پلی سولفون) و PES (پلی اتر سولفون)، مقاومت به ضربه بالای آن در کنار عدم حساسیت رفتار ضربه پذیری PPSU به ایجاد خراش و ترک است. در این بخش با مزایا و کاربردهای این شاهکار دنیای پلیمر آشنا خواهیم شد.

PPSU بخاطر مقاومت شیمیایی بینظیری که دارد گزینه بسیار ایده آلی برای تولید قطعاتی است که در زمان کاربری در معرض دماهای بالا و در تماس با محیط شیمیایی خورنده قرار می گیرند. از جمله این کاربردها می توان به قطعات سیستم های تاسیساتی، قطعات پزشکی نیازمند استریلیزاسیون، صنعت خودرو و هواپیما اشاره کرد. در تمامی این کاربردها نبایستی نگران شکل دهی PPSU باشیم. چرا که بر خلاف بسیاری از ترموپلاستیک های مهندسی سوپر ترموپلاستیک PPSU قابلیت شکل دهی در ماشین آلات تزریق معمولی را دارد و تنها نیاز است در دماهای بالا (برای مثال 350 – 400 C) شکل دهی شود.

PPSU application

PPSU خواص مکانیکی برتری نسبت به ترموپلاستیک های مشابه (مانند PSU, PES) دارد، مقاومت بی نظیری در برابر حلال ها، اسید و بازها نشان می دهد، البته گرانتر از PSU و PES است و در نهایت فرایند پذیری خوش قلقی دارد. باید در ذهن داشت چنانچه قطعات تولیدی با PPSU در معرض تابش مستقیم نور خورشید قرار می گیرند، بایستی از افزودنی ها یا رنگ مناسب در فرمولاسیون استفاده کرد تا بتوان مقاومت در برابر تابش نور خورشید را در این ترموپلاستیک مهندسی افزایش داد.

TPE Hardness

چه پارامترهایی بر سختی یک TPE یا TPV اثر دارند و چه روش هایی برای ارزیابی آن وجود دارد؟

اگر در مقام یک مدیر پروژه برای انتخاب مواد اولیه لازم به منظور تولید یک قطعه معین به این جمع بندی برسیم که یک TPE یا TPV برآورده کننده الزامات قطعه مورد نظر است، آنگاه یکی از معیارهای انتخاب ما سختی قطعه مورد نظر است. از جمله دیگر معیارهای مهم که در مقدمه این بخش اشاره کوتاهی به آن ها می کنیم و سپس به موضوع اصلی باز می گردیم، می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • خواص مکانیکی مورد نیاز در چه محدوده ای لازم است؟
  • دمای کاربری قطعه در چه بازه ای نوسان می کند؟
  • آیا قطعه مورد نظر با محیط شیمیایی خاصی در تماس است؟
  • روش شکل دهی و تولید قطعه چگونه است؟
  • سایر خواص فیزیکی و شیمیایی مورد نیاز چه چیزهایی است؟
  • کاربری مورد نظر دقیقا به یک TPE نیاز دارد یا TPV؟ و آیا اگر TPV نیاز داریم، واقعا TPV خرید کرده ایم؟

جمع پرسش های بالا و مواردی از این دست می تواند ما را در انتخاب گرید مناسب کاربری مدنظرمان راهنمایی کند. همانطور که در بخش قبلی که لینک آن برای مطالعه مجدد شما در ادامه قرار داده شده است، با اجزای اصلی فرمولاسیون یک TPE آشنا شدیم، باید بگوییم سختی گرید مورد نظر در نتیجه نوع و غلظت هر یک از اجزا به کار رفته در تولید TPE مورد نظر است.

یک TPE شامل چه اجزایی است؟ لینک شود.

حال فرض کنیم TPE مناسب را خریداری کردیم و تامین کننده ای این ماده را در اختیار ما قرار داده است که به کمک خطوط پیشرفته و دانش فنی بالایی گرید مورد نظر را به صورتی تولید کرده است که سختی نامی آن برای مدت ها ثابت خواهند ماند و اجزای به کار رفته در آن، بخصوص بخش روغن، مهاجرتی به سطح نخواهند کرد. می خواهیم ببینیم واحدهای ارزیابی کننده سختی چه ارتباطی با یکدیگر دارند و نرمترین TPE تولیدی در چه محدوده ای قرار می گیرد.

برای اندازه گیری سختی از استانداردهای مختلفی همچون ASTM D2240 استفاده می شود. بر اساس شکل فیزیکی Tip دستگاه اندازه گیری دو یکای Shore D و Shore A برای اعلام سختی در قالب یک عدد به کار می روند. به صورت کلی به دلیل نوع Tip، Shore D برای گریدهای سخت تر و Shore A برای گریدهای نرمتر به کار می رود. به صورت معمول شرکت های تولید کننده TPE گریدهایی از 20 Shore A تا 50 Shore D عرضه می کنند. اما با توجه به پتانسیل بسیار بالای استفاده از TPE ها در کاربردهای مختلف، امروزه شرکت های پیشرویی چون کرایبورگ، گریدهایی تولید می کنند که از محدوده Shore A نیز نرم تر بوده و باید سختی این گریدها را به کمک Shore 00 یا VLRH (Very Low Rubber Hardness) ارزیابی کرد. تصویر زیر ارتباط حدودی معیارهای مختلف سختی را با یکدیگر به صورت کلی نشان می دهد و باید در نظر داشت این اعداد و متناظرهایشان تقریبی است.

TPE Hardness

باید اعتراف کرد تولید یک TPE مهندسی اصلا کار راحتی نیست و حال آنکه تنظیم سختی آن در محدوده Shore 00 کار بسیار سخت تری است. تنها شرکت هایی چون کرایبورگ که خطوط پیشرفته و دانش روز را در این حوزه در اختیار دارند، از پس این کار بر می آیند. امروزه کرایبورگ برای کاربری های لوازم خانگی و شخصی TPE هایی ارائه می کند که سختی در محدوده پوست انسان، 30-50 Shore 00 دارند. این گریدها می توانند تمامی الزامات قرار گیری در تماس با پوست انسان را برآورده کنند، شفاف باشند و در رنگ های متنوع عرضه شوند.

Conductive TPE

کرایبورگ و یک سبد بی نظیر از TPE های کمیاب

بارها در خصوص سابقه صنعتی کرایبورگ صحبت کرده ایم، اما باز هم لازم است حداقل نگاه کوچکی به کارنامه این شرکت در حوزه TPE های تولیدی اش کنیم. کرایبورگ ظرفیت تولیدی برابر با 60 هزار تن در سال برای تولید انواع TPE های معمولی و مهندسی به منظور استفاده در طیف گسترده ای از کاربری ها مانند صنعت خودرو، لوازم خانگی و شخصی، صنعت پزشکی و … دارد. در دل این 60 هزار تن بیش از 2000 گرید مختلف وجود دارد! بله 2000 گرید با برترین کیفیت و زاییده تفکر ناب مهندسان آلمانی که بخشی از 640 کارمند کرایبورگ هستند.

اما کرایبورگ تنها به کمک این اعداد ما را شگفت زده نمی کند، در لابلای این 2000 گرید TPE های خاصی به چشم می خورند که مرور آن ها در این بخش خالی از لطف نیست. در ابتدا باید اشاره کنیم که یکی از خانواده های پلیمری که در آینده سهم مصرف بالایی را در صنایع مختلف تجربه خواهد کرد، انواع TPE ها هستند. بخشی های مختلف فرمولاسیون یک TPE نقش حیاتی در عملکرد آن در زمان کاربری دارند. ما در ایران تنها به دنبال پیدا کردن TPE با سختی مورد نظرمان هستیم و دقت نمی کنیم که دیگر خواص مهم همچون مهاجرت اجزا و حفظ نرمی و خواص مکانیکی در زمان کاربری، خواص حرارتی و پایداری جوی چقدر مهم هستند. بارها دیده ایم که پس از گذشت مدت زمانی کوتاه، روغن موجود در TPE به سطح آن مهاجرت کرده و عملکرد آن را با چالش روبرو می کند. این مهم بخصوص در صنایع پزشکی و در کاربری هایی که قطعه تولیدی با پوست انسان در تماس است از اهمیت بیشتری برخوردار است.

Conductive TPE

اما کرایبورگ نه تنها به سختی اهمیت ویژه ای قائل شده است، بلکه خواص ویژه و منحصربفرد کاربری های خاص را مدنظر قرار می دهد. برای مثال آخرین نسل TPE های تولیدی این کمپانی رسانای جریان الکتریسیته هستند و به صورت خاص برای کاربری هایی چون تولید سنسورها، صفحه نمایش های لمسی و سایر قطعات صنعت IT توسعه داده شده اند. خواص مکانیکی این TPE ها مانند انواع عادی است و چسبندگی خوبی به پلیمرهای پایه ای چون PP, PE, PA دارند. رنگ این گریدها مشکی است و برای انواع فرایندهای تزریق و اکستروژن مناسب هستند. این اقدامات کرایبورگ به ما نشان می دهد باید در حین انتخاب یک TPE سعی کنیم تمامی معیارهای مهندسی را مدنظر قرار دهیم.

میلاستومر

میلاستومر، TPV های خاص و با عملکرد بالای میتسوئی کمیکال

در اختیار داشتن فناوری تولید و همچنین واحدهای تولید انواع گریدهای پلی پروپیلن، روغن های خاص و در نهایت طیف گسترده ای از EPDM و POE کافی است تا میتسوئی کمیکال به راحتی بتواند در کسب و کار تولید TPV نیز صاحب نام و موفق باشد. در این بخش می خواهیم با خانواده گسترده TPV های تولیدی میتسوئی کمیکال با نام تجاری Milastomer آشنا شویم.

گریدهای مختلف Milastomer محدوده گسترده ای از سختی ها را از 40 Shore A تا 55 Shore D شامل می شود و می تواند در کاربردهای مختلف با انواع الاستومرهای پخت شده و همچنین PVC های نرم رقابت کند. در کلاس TPV ها میلاستومر به لطف استفاده از گریدهای خاص PP و EPDM تولیدی میتسوئی از تمامی رقبای خود، حتی سبک تر از EVA و SBS/SEBS، سبک تر است و به کمک آن می توان به اجرای ارکان اقتصاد چرخشی نیز کمک کرد.

میلاستومر

میلاستومر در رنگ های طبیعی و مشکی در دسترس است که رنگ مشکی مقاومت بالاتری در برابر تابش نور و استفاده در محیط های بیرون (Outdoor) دارد. هر چند گریدهای معمولی نیز مقاومت خوبی در برابر روغن دارند، اما میتسوئی گریدهای ویژه ای نیز برای تولید قطعات خاصی که به صورت دائم با روغن ها در تماس هستند، تولید کرده است. مانایی فشاری (Compression Set) نیز خاصیت مهندسی است که برای کاربردهایی که Milastomer جایگزین الاستومرها می شود، از اهمیت ویژه ای برخوردار است و گریدهای ویژه ای برای این منظور در سبد محصولات میتسوئی قرار گرفته اند.

اگر از نقطه نظر کاربرد نگاهی به گریدهای Milastomer بیاندازیم، باید بگوییم انواع گریدهای مناسب برای فرایند تزریق و اکستروژن به منظور استفاده در طیف گسترده ای از کاربردها شامل Gasket و Grommet های خودرویی، قطعات الکترونیکی، اجزای درون کابین خودرو، لوازم شخصی و بهداشتی و … در دسترس هستند.

TPE in gaming

نقش TPE ها در توسعه تجهیزات جانبی کنسول های بازی

همواره کودکان و نوجوانان علاقه زیادی به بازی های رایانه ای نشان می دهند و یکی از نگرانی های دائمی والدین تاثیر سوء این سرگرمی ها بر عادات و رفتار فرزندان خود است. اما با شیوع ویروس کرونا و انواع جهش یافته آن، برخی والدین نیز به استفاده از کنسول های بازی روی آوردند و همراه فرزندان خود تلاش کردند قدری از فشارهای ناشی از قرنطینه و تاثیرات آن بر روحیه افراد را کم کنند. در واقع فاصله گذاری اجتماعی بسیاری از جنبه های کاری ما را تغییر داده است و فعالیت های مختلفی از حضوری به آنلاین منتقل شده است. با بیشتر ماندن افراد در خانه و به هم خوردن تعادل بین کار و اوقات فراغت، بازی های ویدیویی در بین افراد گروه های سنی مختلف، محبوبیت بیشتری پیدا کرده است. نتایج جدید محققان حوزه سلامت روان نیز نشان می دهد که در صورت استفاده صحیح و برنامه ریزی شده از این بازی ها، حتی می توان گذشته از تسکین از استرس، به بهبود هماهنگی اعضای بدن و افزایش مهارت حل مسئله کودکان امیدوار بود. در این مقاله می خواهیم نقش پلیمرها (TPE ها) را در داشتن تجربه کاربری مفید از این کنسول های بازی بررسی کنیم.

TPE in gaming

پلیمرها در بخش های مختلف تولید یک کنسول بازی به کار می روند. پلیمرهای مختلفی چون انواع PA هایی مانند نوع 6 و 12، ABS، PC/ABS و SAN در تولید بدنه و قاب این تجهیزات به کار می روند. تمامی این گزینه ها دوام کافی برای مدت زمان استفاده از این وسایل را دارند و جای نگرانی نیست. شاید از دید یک کاربر و از نگاه تجربه بازی، مهمترین بخش پلیمری این تجهیزات، قسمت هایی هستند که کاربران ساعت ها با آن در تماسند و وظیفه مهمی در ایجاد حس خوب پس از اتمام بازی دارند. خوشبختانه این بخش تماما توسط TPE های پلیمری تولید می شود که امکان هر گونه تغییرات در آن ها وجود دارد. بخش های Soft Touch و بیرونی تجهیزات جانبی پیشرفته جدید مانند گیم پد، صفحه کلید، کنترلر، جوی استیک و هدست به کمک TPE ها تولید می شوند.

ایجاد حس لامسه خوب برای کاربر، مقاومت کافی به سایش و فشرده شدن، مقاومت بالا در برابر روغن، چربی و تعریق پوست، رنگ پذیری عالی و با دوام، مقاومت خوب در برابر لغزش و نهایتا پایداری در برابر اشتعال، از جمله ویژگی های اولیه ای است که TPE های مورد مصرف در تولید تجهیزات کنسول های بازی های خانگی باید داشته باشند. در واقع TPE ها امکان تنظیم تمامی خواص مورد نیاز برای این کاربری را دارند، به شرط آنکه به درستی انتخاب و مورد مصرف قرار گیرند.

TPE سبک

TPE هایی به سبکی پر قو، فناوری Glass Bubble کرایبورگ

اگر به سبک آمریکاهای دهه 40 تا 70 میلادی فکر کنیم و به آن دوران برگردیم، احتمالا اتومبیل های عضلانی، حجیم و سنگین وزن را انتخاب کنیم! هنوز هم این سبک طرفداران خاص خود را دارد و البته قابل دفاع است. اما اگر به بحران های نفتی نگاهی کنیم و در موج تظاهرات حامیان محیط زیست قرار بگیریم، باید بگوییم سبک کردن قطعات پلیمری به کار رفته در خودروها هدفی مقدس و آرمانی برای این روزها است. در مقاله قبلی در ارتباط با روش های فناورانه کاهش وزن قطعات پلیمری روش هایی را معرفی کردیم  و در این بخش به فناوری منحصربفرد کمپانی کرایبورگ نگاهی خواهیم کرد که به ما کمک می کند تا وزن قطعات تولید شده با TPE را تا 50 درصد نسبت به حالت عادی کاهش دهیم.

TPE سبک

همانطور که می دانیم هلدینگ کرایبورگ با سابقه صنعتی بیش از 70 سال، چند دهه است که در کسب و کار تولید TPE های مختلف فعالیت می کند. عرضه محصولات نوآورانه یکی از استراتژی های اصلی کرایبورگ است و در هر سال بیش از چند گرید جدید در حوزه TPE ها ارائه می کند. آخرین محصول تجاری شده کرایبورگ TPE هایی هستند که بدون استفاده از روش های معمول، مانند عوامل فوم زا، توانسته است دانسیته محصول را تا 50 درصد نسبت به حالت های معمول کاهش دهد.

TPE Glass Bubbles

گونه خاصی از Thermolast K به کمک فناوری پتنت شده کرایبورگ با نام Glass Bubbles تولید می شود و می تواند با کاهش وزن خودروها به تولید کمتر گازهای گلخانه ای کمک کند. دانسیته این گروه از TPE های کرایبورگ 0.7-0.9 g/cc است و در سختی های مختلف (50-80 Shore A) تولید می شوند. قابلیت بازیافت، امکان تولید قطعات با روش تزریق یا اکستروژن، چسبندگی به PA و PP، پایداری در برابر اشعه UV و … از دیگر ویژگی های این TPE های فوق سبک است.

TPE

فناوری استفاده از TPE ها در روکش دادن قطعات تولید شده با پلیمرهای مهندسی (Overmolding)

بعد از آشنایی با خانواده ای مهم از پلیمرها، تحت عنوان TPE (Thermoplastic Elastomer)، آماده ایم تا با کاربردهای جدید این خانواده آشنا شویم. برای مطالعه کاربردهای مختلف TPE ها به لینک زیر رجوع کنید و با این بخش در ارتباط با استفاده از TPE ها در روکش دادن قطعات تولید شده با پلیمرهای مهندسی، یا همان Overmolding، همراه باشید.

TPE

هر چند TPE ها کاربردهای فراوانی دارند، اما خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی آن ها پاسخگوی الزامات برخی از کاربری ها نیست. به خصوص زمانی که استحکام مکانیکی بالایی مد نظر باشد، همچنان پلیمرهایی مهندسی مانند PA, ABS, PC, … هستند که قابلیت استفاده دارند. اما از آنجاییکه پلیمرهای مهندسی خواص سطحی نامناسبی دارند ( مانند سختی بالا، حس لامسه ضعیف و …)، در بسیاری از کاربردها نیاز به قرار دادن یک روکش نرم و منعطف روی قطعه نهایی است. در گذشته این کار به کمک پارچه و چسب انجام می شد، اما امروزه به لطف پیشرفت فناوری تولید TPE ها، این کار در حین تولید و به صورت همزمان صورت می گیرد. نام این فناوری Overmolding است و یکی از کاربردهای نوآورانه TPE ها است. TPE های مورد مصرف در Overmolding بایستی ویژگی های خاصی داشته باشند که در این بخش با این فرایند و ویژگی های مواد اولیه مورد استفاده در آن آشنا خواهیم شد.

Overmolding به کمک فرایند تزریق همزمان(Multi injection)  یا جداگانه  (Insert molding)پلاستیک مهندسی و TPE صورت می گیرد. انتخاب هر یک از روش های تولید بر اساس میزان سرمایه گذاری در دسترس، حجم تولید و ماشین آلات در دسترس صورت می گیرد.

مهمترین اهداف استفاده از Overmolding عبارتست از:

  • بهبود خواص لرزشی و ارتعاشی قطعه
  • بهبود خواص چنگ زنی در شرایط خشک و مرطوب
  • بهبود تجربه لامسه برای کاربران و کاهش سختی قطعه
  • افزایش مقاومت در برابر رطوبت پلاستیک های مهندسی
  • ایجاد خاصیت جذب صوت در قطعه

 Overmolding

اما قبل از اینکه در مورد جزئیات TPE های مورد استفاده در Overmolding صحبت کنیم، بایستی چند نکته را پیرامون حس لامسه حاصل از Overmolding یک TPE بر روی هر یک از انواع پلاستیک مهندسی ذکر کنیم. در حقیقت تجربه کاربران از لمس یک قطعه Overmold شده بسیار پیچیده است و تبدیل آن به کمیت های مهندسی کار بسیار سختی است. اما در این بین توجه به نکات زیر حائز اهمیت است:

  • اثر ضخامت: ضخامت TPE که Overmold می شود به شدت بر روی انتقال حس نرمی به کاربر اثر گذار است. استفاده از عاج هایی با ضخامت کم در انتقال حس نرمی تاثیر زیادی دارد. به صورت کلی هر چقدر ضخامت TPE مورد استفاده بالا برود، کاربر با سطح سخت تری روبرو می شود.
  • اثر مدول مکانیکی در کنار سختی: باید در نظر داشت در حین انتخاب TPE تنها به سختی آن دقت نکنیم. در حقیقت مدول مکانیکی نیز بر حس لامسه ای که از TPE القا می شود، تاثیر گذار است. به عنوان یک فرمول کلی در یک سختی ثابت با افزایش مدول مکانیکی، سختی القایی به کاربر افزایش می یابد.
  • ضریب اصطکاک: مهمترین کمیت توصیف کننده خواص سطحی یک قطعه Overmold شده با TPE، ضریب اصطکاک TPE با سطحی است که قطعه در معرض آن قرار می گیرد. تنظیم این پارامتر کار بسیار سختی است و برای هر کاربری بایستی به دقت انتخاب شود.

پس از این مقدمه، در بخش بعدی در ارتباط با انتخاب TPE مناسب صحبت خواهیم کرد.