انجمن بین المللی تولید کنندگان رابرهای سنتزی (International Institute of Synthetic Rubber Producer (IISRP))، تعریف زیر را برای TPE ها ارائه کرده است:

“پلیمرها، کامپاند یا آلیاژ آن ها که در دمای ذوب خود رفتار فرایندی مشابه ترموپلاستیک ها دارند و می توان به کمک روش های شکل دهی معمول، انواع قطعات را با آن ها تولید کرد؛ از طرف دیگر در دمای کاربرد رفتار مشابه الاستومرهای پخت شده را بدون اعمال فرایند پخت دارند. این مواد قابلیت ذوب و شکل دهی مجدد دارند و بازیافت پذیر هستند.”

استحکام مکانیکی و مانایی فشار کم قطعات رابری پخت شده توسط اتصالات عرضی شیمیایی آن ها حاصل می شود (این اتصالات تنها با سوزاندن یا اعمال واکنش شیمیایی برگشت پذیر هستند) و در TPE ها توسط فاز سخت که در قسمت قبلی این مقاله توضیح داده شد، ایجاد می گردد. در بخش قبلی TPE های راکتوری و آلیاژی معرفی شدند، در این قسمت اجزای مورد استفاده در  تولید TPE های آلیاژی مطرح خواهند شد.

در حالت کلی فرمولاسیون یک TPE شامل اجزای زیر است:

• پلیمر ترموپلاستیک سخت ( مانند پلی پروپیلن (PP)، پلی اتیلن (PE)، پلی آمید (PA)، PVC، …)
• فاز نرم رابری ( مانند POE, EPDM, SEBS, SBS, NBR, …)
• نرم کننده (Plasticizer, Oil)
• پر کننده (Filler)
• رنگدانه (Pigment)
• افزودنی ها برای ایجاد خواص ویژه مانند مقاوم در برابر شعله، مقاوم در برابر اشعه UV، آنتی استاتیک، هادی حرارت، هادی الکتریسیته، Laser Mark، …
• سازگار کننده (Compatibilizer)
• عامل پخت ( تنها در مورد TPV ها استفاده می شود)

تمامی یا بخشی از اجزای نامبرده شده در بالا بر اساس خواص مورد انتظار از محصول نهایی به کمک اکسترودرهای کامپاندینگ ( عموما اکسترودرهای دو پیچه (Twin screw extruder) با نواحی خوراک دهی متفاوت) آلیاژ سازی می شوند.

از جمله مهمترین TPE های بدون پخت می توان به خانواده های زیر اشاره کرد:

• PP, PE/ POE, SBS, SEBS, SIS, SIBS, SEEPS
• PVC/ NBR

و در مورد TPV ها مهمترین آلیاژهای تجاری سازی شده گروه های زیر هستند:

• PP/ EPDM, NBR
• PA/ ACM, Silicone
• TPU/ Silicone
• Polyester/ ACM
• PVDF/ FKM

در بین گروه های مختلف TPE ذکر شده ارزانترین گروه، TPE های پایه Polyolefin و رابرهای استایرنی مانند SBS هستند. هر چند پایداری حرارتی و خواص مکانیکی این گروه نیز نسبت به سایر گروه های TPE های مهندسی مانند TPU و انواع بر پایه PA ضعیف تر است. اما از طرفی تنظیم سختی قطعات تولیدی به کمک TPE های مهندسی محدودیت بیشتری دارد ( TPE های پایه TPU و PA سختی های بالاتر از 60 Shore A دارند. این مقدار در مورد TPV و TPE های پایه Polyolefin/ SBS, SEBS, EPDM می تواند مقادیر بسیار کمتر، 20 Shore A و بالاتر، نیز داشته باشد.)

با انتخاب صحیح اجزای یک TPE می توان محدوده گسترده ای از خواص مختلف مکانیکی، فیزیکی، حرارتی و … را در کامپاند نهایی ایجاد کرد. برای مثال دمای سرویس دهی TPE های مهندسی مانند پایه Polyester, PA می تواند تا 250 °C و در مورد TPE های حاوی SBS، دمای کاربری می تواند تا°C  -50 پایین باشد.

TPE ها با امکان تنظیم خواص مختلف کاربردهای بیشماری در آینده ای نزدیک خواهند داشت.

ترموپلاستیک الاستومر مخفف شده عبارت Thermoplastic Elastomer است. تا حدود 40 سال پیش تولید قطعات پلیمری انعطافپذیر و نرم تنها با استفاده از رابرها و برخی پلاستیک های محدودی مانند PVC به دلیل وجود نرم کننده هایی برای آن امکان پذیر بود. مهمترین محدودیت رابرها فرایند پخت آن ها بود. از طرف دیگر با توجه به نگرانی های زیست محیطی پیش آمده در سال های اخیر در ارتباط با آلودگی های ناشی از قطعات پلاستیکی و لاستیکی و الزام به بازیافت آن ها، محدودیت دیگری برای استفاده از رابرهای پخت شده پیش آمد، چرا که پس از فرایند پخت قطعات رابری بازیافت پذیر نیستند و کاربرد بسیار بسیار محدودی دارند. تمامی این عوامل منجر به ظهور نسل جدیدی از پلیمرها به اسم ترموپلاستیک الاستومر شد.

امروزه ترموپلاستیک الاستومر ها کاربردهای بسیار متنوعی پیدا کرده اند و در تولید قطعات تزریقی، اکستروژن، بادی و … بدون نیاز به فرایند پخت، همراه با داشتن خواصی مشابه رابرهای پخت شده به کار می روند. در حقیقت این گروه خواص مورد انتظار از یک قطعه لاستیکی را برآورده می کنند، اما به فرایند تولید مشابه یک پلاستیک نیاز دارند. این گروه کاربردهای فراوانی در تولید قطعات خودرو، الکترونیک و الکتریک، ساختمان، وسایل خانه و شخصی و … پیدا کرده اند. تولید به صرفه و آسان با تجهیزات شکل دهی پلاستیک ها، رنگ پذیری، قابلیت تماس با مواد غذایی و بدن انسان، امکان ایجاد مقاومت در برابر نور، حرارت و اشتعال، بازیافت پذیر بودن و مهمتر از تمامی ویژگی های قبلی، امکان تنظیم خواص فیزیکی – مکانیکی در محدوده گسترده ای از اعداد منجر به رشد سریع ترموپلاستیک الاستومر ها در کاربردهای مذکور شده است.

ترموپلاستیک الاستومر ها به دو گروه عمده آلیاژی و سنتزی تقسیم می شوند. گروه اول حاصل از آلیاژ کردن (Polymer Blending) یک پلیمر نرم و انعطافپذیر، مانند انواع رابرها، با یک ترموپلاستیک است. در این مورد فرایند پذیری ترموپلاستیک الاستومر از جزء ترموپلاستیک و نرم و انعطافپذیر بودن و تنظیم خواص مکانیکی از جزء رابری حاصل می شود. با توجه به کاربرد نهایی و خواص مورد نظر، انواع رابر و ترموپلاستیک برای تولید انتخاب می شوند. تولید این گروه در اکسترودرهای صنعتی توسط واحدهای کامپاندینگ انجام می گیرد. اما گروه دوم به واسطه قرار گیری تعدادی منومر منعطف در کنار تعدادی منومر سخت ایجاد می شود و اتصال شیمیایی بین اجزای سخت و نرم ایجاد می شود. در حقیقت قسمت های نرم، موسوم به Soft block segments، تنظیم میزان انعطاف را بر عهده دارند و قسمت های سخت، موسوم به Hard block segment، تنظیم خواص مکانیکی و فرایندپذیری را بر عهده دارند. تولید این گروه توسط واحدهای پتروشیمیایی در راکتورهای شیمیایی انجام می گیرد. در فرایند شکل دهی واحدهای سخت در اثر حرارت جریان پذیر می شوند و شکل قطعه نهایی ایجاد می شود.

هر یک از گروه های اصلی ترموپلاستیک الاستومر نیز زیر گروه های مختلفی دارند که در ادامه ذکر شده است. ترموپلاستیک الاستومر های آلیاژی عموما با استفاده از ترموپلاستیک های الفینی همراه با یک رابر، مانند EPDM، تولید می شوند. فاز رابری ترموپلاستیک الاستومر می تواند به منظور دست یابی به خواص مکانیکی بهتر مانند مانایی فشاری کمتر، پخت شود، که در اینصورت ترموپلاستیک الاستومر تولیدی Thermoplastic Vulcanized (TPV) نامیده می شوند. هر چند این پخت در فرایند پذیری ترموپلاستیک الاستومر خللی وارد نمی کند. مهمترین گروه های خانواده TPE های سنتزی نیز شامل لیست زیر است:

• TPS (Styrenic Block Copolymers), SBS, SEBS, …
• TPU (Thermoplastic Polyurethane)
• TPEE (Thermoplastic co-polyester)
• COPA (Thermoplastic Polyamides)

در بخش های بعدی این مقاله با کاربردهای ترموپلاستیک الاستومر ها بیشتر آشنا خواهیم شد.