Connaissez vos matériaux :TPE vs TPU

Lorsque les concepteurs de produits et les ingénieurs veulent qu'une pièce ait certaines propriétés comme l'absorption des chocs ou une résistance élevée aux chocs, ils se tournent souvent vers des polymères fabriqués à partir d'élastomères thermoplastiques.

Les élastomères thermoplastiques sont une classe de polymères qui ont à la fois des propriétés thermoplastiques et élastomères, ce qui signifie qu'ils sont résistants à la chaleur et durables, mais toujours flexibles. Étant donné que les élastomères thermoplastiques peuvent être fondus et remodelés sans compromettre les propriétés chimiques ou mécaniques du matériau, les déchets peuvent même être réutilisés en remplacement partiel du plastique vierge. Les pièces fabriquées à partir de ce matériau peuvent être fabriquées à l'aide de divers procédés, notamment l'extrusion, le moulage par injection et le moulage par soufflage.

Le TPE (élastomère thermoplastique) et le TPU (polyuréthane thermoplastique) font partie des catégories les plus populaires d'élastomères thermoplastiques - et bien que beaucoup utilisent les termes de manière interchangeable, ils présentent des différences essentielles. Pour commencer, les TPE sont une catégorie englobant une grande variété d'élastomères thermoplastiques, tandis que le TPU ne fait référence qu'à un sous-ensemble plus petit. Le TPU est également plus récent dans l'industrie manufacturière que le TPE.

Voici une ventilation complète des principales différences entre les termes TPE et TPU, et les aspects de ceux-ci à prendre en considération lors de la sélection des matériaux.

Un aperçu du TPE

Le TPE, également connu sous le nom de caoutchouc thermoplastique, combine l'aspect et la sensation du caoutchouc standard avec la facilité d'utilisation d'un plastique. Cette vaste catégorie couvre une large gamme de polymères, notamment le TPU, le copolyester thermoplastique (TCP) et la polyamine thermoplastique (TPA). Ce matériau est connu pour son élasticité, son aptitude au traitement, sa recyclabilité, sa température de fusion élevée et sa résistance aux intempéries.

Les spécifications mécaniques de chaque type de TPE varient selon la marque. Par exemple, les spécifications mécaniques de l'élastomère thermoplastique K2702 de Kent Elastomer Products incluent :

• Dureté Shore A :29A
• Traction à la rupture :1 100 psi (7,6 MPa)
• Élongation :950 %
• Module 300 % :175 psi (1,2 MPa)
• Module 500 % :330 psi (2,3 MPa)
• Température de fonctionnement :-40 à 195 °F (-40 à 91 °C)

Le TPE est le polymère de choix pour toute application qui doit être douce au toucher et présenter de bonnes propriétés élastiques ou antidérapantes. Ils sont également idéaux pour les applications dans lesquelles une pièce doit être conforme à une pièce d'accompagnement. Les utilisations commerciales courantes du TPE comprennent les poignées à crayons, les poignées pour bâtons de hockey, les jouets et les chaussures de ski. Dans l'industrie médicale, les TPE peuvent être trouvés dans les pièces de réanimation, les connecteurs et les embouts buccaux. Dans l'industrie automobile, le TPE est utilisé dans les joints d'étanchéité, les tapis de sol, les pièces intérieures et extérieures, les housses d'airbag et les pare-chocs.

Les TPE offrent de nombreux avantages par rapport aux plastiques comparables, y compris les matériaux en caoutchouc conventionnels. Les TPE sont plus rapides à traiter et ont des temps de fabrication plus courts que les caoutchoucs, ce qui réduit le coût final de la pièce finie. Des cycles de moulage plus courts améliorent également l'efficacité énergétique. Par rapport au TPU dans son ensemble, les TPE peuvent être plus élastiques.

Les TPE ont quelques limites que les équipes produit doivent garder à l'esprit. Par exemple, les TPE sont connus pour fondre à des températures extrêmement élevées et ne doivent être utilisés que pour des pièces dont les utilisations les soumettront à des températures comprises dans la plage de températures spécifiée par le fabricant. Les TPE fonctionnent généralement moins bien sous de lourdes charges et ont moins de résistance aux produits chimiques et à la température que les caoutchoucs thermodurcissables traditionnels. De plus, la plupart des matériaux TPE doivent être séchés avant le traitement, les concepteurs doivent donc veiller à ne pas oublier cette étape cruciale.

Présentation du TPU

Le polyuréthane thermoplastique (TPU) est le sous-ensemble d'élastomères thermoplastiques solides et polyvalents qui sont connus pour leur durabilité, leur flexibilité et leur adéquation à de nombreuses applications hautes performances. Comme les autres TPE, ce matériau possède les propriétés des thermoplastiques et des caoutchoucs conventionnels, mais le TPU offre une capacité de charge supérieure, un allongement à la rupture élevé et une excellente résistance à la traction. Les TPU résistent également bien aux produits chimiques, huiles, graisses et autres solvants courants.

Les spécifications mécaniques du TPU varient. Les spécifications mécaniques de l'Ultrafuse TPU 85A incluent :

• Dureté Shore A :90A
• Densité (imprimé et conditionné) :1082 kg/m3
• Température de transition vitreuse :-44 °C
• Résistance à l'abrasion :82 mm3
• Résistance à la traction (à 100 % d'allongement, direction XY, conditionné) :8,7 MPa
• Traction à la rupture (dans la direction XY, conditionnée) :34 MPa
• Module d'élasticité (dans la direction XY, conditionné) :20MPa

Le TPU peut être trouvé dans un large éventail d'industries, de l'automobile à l'agriculture en passant par le textile. La combinaison unique de résistance aux rayures et à l'abrasion du matériau en fait un excellent matériau pour la fabrication de pièces intérieures automobiles telles que les boutons de vitesse, les tableaux de bord ou les pièces de console. Sa souplesse et sa respirabilité le rendent idéal pour les vêtements de sport et les chaussures de sport. Certains ingénieurs ont également développé des TPU de niche pour répondre à la demande croissante de polymères hautes performances avec de faibles ensembles de compression, une résistance à l'abrasion et une résistance à l'huile pour les joints et les joints.

Comparé au chlorure de polyvinyle (PVC), le TPU est plus léger, plus élastique et plus résistant à l'abrasion. Il est également possible de colorer et de traiter le TPU. Il est logique de choisir le TPU plutôt que le PVC d'un point de vue environnemental car ce matériau est recyclable et fréquemment utilisé pour réduire les émissions de carbone. En outre, le TPU dépasse la plupart des autres TPE de plusieurs manières. Le TPU est généralement plus dur, plus durable et plus résistant au rétrécissement que la plupart des TPE. De plus, il est plus facile à imprimer et promet généralement des résultats plus précis.

D'un autre côté, cependant, le TPU est plus cher que les plastiques comparables et certaines qualités de TPU ont une durée de conservation relativement courte. Comme les autres TPE, les TPU doivent être séchés avant le traitement. De plus, les TPU ont généralement une plage de dureté plus étroite que les autres élastomères thermoplastiques et une plage de températures de traitement plus étroite, ce qui crée certaines limitations de fabricabilité.

Démarrer avec TPE et TPU

Le TPE et le TPU sont des plastiques polyvalents que toutes les équipes de produits devraient avoir dans leurs répertoires. Cependant, les équipes produit doivent être averties de ne pas confondre les deux matériaux. Les TPE, une grande catégorie de polymères pouvant être classés comme élastomères thermoplastiques, sont plus souples que les TPU et mieux adaptés aux applications qui doivent être douces au toucher. Le TPU, quant à lui, est le sous-ensemble des TPE qui sont plus résistants et mieux adaptés aux applications hautes performances qui nécessitent une résistance élevée aux produits chimiques et à l'abrasion. Les équipes de produits doivent toujours effectuer des recherches et des vérifications approfondies pour s'assurer qu'elles choisissent le bon matériau pour leur projet. Heureusement, un partenaire de fabrication expérimenté peut simplifier considérablement le processus de sélection des matériaux.

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