اختصاصی بسپار/ آشنایی با هفت نوع اصلی از لاستیک‌های گرمانرم (Thermoplastic Elastomers – TPEs)

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر  لاستیک‌های گرمانرم (TPEs) دسته‌ای از مواد بسپاری هستند که ویژگی‌های سامانه‌های گرمانرم (Thermoplastic Systems) و لاستیک‌ها (Elastomers) را به‌صورت هم‌زمان دارند. این ترکیب منحصربه‌فرد به طراحان امکان می‌دهد تا کارکردهای لاستیکی را با استفاده از فرایندهای ذوب‌پذیر محقق کنند. این مواد در صنایع مختلفی کاربرد دارند، از خودرو تا تجهیزات پزشکی؛ و انواع گوناگونی از آن‌ها در بازار موجود است. در این خبر، با هفت نوع رایج از لاستیک‌های گرمانرم و کارکردهای آن‌ها آشنا می‌شویم.

۱. هم‌بسپارهای دسته‌ای استایرن (Styrenic Block Copolymers – TPE-S)
TPE-S متداول‌ترین نوع از لاستیک‌های گرمانرم است که از ترکیباتی مانند SBS (استایرن-بوتادین-استایرن) یا SEBS (استایرن-اتیلن-بوتیلن-استایرن) ساخته می‌شود. در SBS، زنجیره‌های سخت استایرن با زنجیره‌های نرم بوتادین ترکیب شده‌اند، درحالی‌که در SEBS این ساختار با هیدروژنه‌کردن SBS بهبود یافته تا مقاومت در برابر گرما، مواد شیمیایی، پرتو UV و ازون افزایش یابد. این نوع TPE، قابلیت پیوند با گرمانرم‌های دیگر را دارد و برای کاربردهای فضای باز بسیار مناسب است. سامانه‌های پوش‌رنگ، کفش، چسب‌ها و درزبندهای ضعیف از جمله کاربردهای این نوع هستند.
ویژگی‌ها:
• دامنه سختی گسترده
• مقاوم در برابر سایش
• ترانمایی (Transparency) زیاد
• مقاوم در برابر UV و ازون
• نارسانای برق

۲. پلی‌اولفین‌های گرمانرم (Thermoplastic Polyolefins – TPE-O or TPO)
TPO ترکیبی مکانیکی از پلی‌پروپیلن یا پلی‌اتیلن با یک لاستیک‌ مانند EPDM یا EPR است که فاقد پیوند عرضی (Crosslinking) هستند. این مواد سختی زیادی حدود ۸۰ در مقیاس Shore A دارند و برای کاربردهایی مناسب‌اند که پلی‌پروپیلن معمولی کافی نیست. از جمله کاربردهای TPO می‌توان به سپر خودرو، داشبورد، پوشش کیسه‌ هوا و گل‌گیرها اشاره کرد.
ویژگی‌ها:
• مقاوم در برابر شعله و مواد شیمیایی
• کارکرد خوب در فضای باز
• سخت‌تر از هم‌بسپارهای پلی‌پروپیلن
۳. لاستیک‌های ولکانش‌شده‌ی گرمانرم (Thermoplastic Vulcanizates – TPE-V or TPV)
TPV نیز مانند TPO از ترکیب پلی‌پروپیلن و EPDM ساخته می‌شود، با این تفاوت که EPDM در حین آمیزه‌سازی (Compounding) ولکانش می‌شود. این نوع دارای دامنه‌ی سختی گسترده‌تری بوده و ویژگی‌های لاستیکی بهتری نسبت به TPO دارد. TPV مقاومت گرمایی تا دمای ۱۲۰ درجه سلسیوس و در سامانه‌های موتور خودرو کاربرد فراوانی دارد.
کاربردها:
• درزبندهای خودرو
• لوله‌ها و شلنگ‌ها
• درزبندهای لوله
ویژگی‌ها:
• مقاومت در برابر دمای زیاد (تا ۱۲۰ درجه سلسیوس)
• بازگشت‌پذیری فشاری کم
• مقاوم در برابر مواد شیمیایی و شرایط جوی

۴. پلی‌یورتان‌های گرمانرم (Thermoplastic Polyurethanes – TPE-U or TPU)
TPU از واکنش دی‌ایزوسیانات‌ها با پلی‌اتر یا پلی‌استر پلی‌ال‌ها ساخته می‌شود و قابلیت تنظیم گسترده‌ای دارد. این مواد توسط فرایندهایی مانند رانشگری (Extrusion)، قالب‌گیری تزریقی و قالب‌گیری دمشی شکل‌دهی می‌شوند. چرخ‌های چرخشی، دسته ابزارهای صنعتی، شلنگ‌ها و کمربندهای انتقال از جمله کاربردهای رایج آن هستند.
ویژگی‌ها:
• مقاومت سایشی بسیار زیاد
• استحکام کششی قابل توجه
• انعطاف‌پذیری زیاد
• مقاوم در برابر روغن‌ها و سوخت‌های نفتی

۵. کوپلی‌استرهای گرمانرم (Thermoplastic Copolyesters – TPE-E or COPE or TEEE)
TPE-Eها کارکردی نزدیک به لاستیک‌های گرماسخت دارند، ولی به کمک فرایندهای مناسب گرمانرم‌ها شکل‌پذیرند. این مواد از دسته‌هایی سخت از پلی‌بوتیلن ترفتالات (PBT) و بخش‌های نرم از پلی‌استر ساخته شده‌اند. در تجهیزات پزشکی، لوله‌کشی خودرو و تسمه‌های نقاله کاربرد فراوان دارند.
ویژگی‌ها:
• پایداری ابعادی
• مقاوم در برابر دماهای زیاد (تا ۱۶۵ درجه سلسیوس)
• مقاوم در برابر روغن و چربی
• نارسانای برق

۶. لاستیک فرایندپذیر با ذوب (Melt Processable Rubber – MPR)
MPR نوعی جای‌گزین برای لاستیک‌های ولکانش‌شده است که از پلی‌اولفین هالوژنه با پیوند عرضی و افزودنی‌هایی مانند نرم‌کننده‌ها و پایدارکننده‌ها تشکیل شده است. این نوع در دماهای زیر ۱۲۰ درجه سلسیوس کارکرد بهتری نسبت به لاستیک‌های دیگر دارد. MPR در نوارهای درزگیر خودرو، قایق‌های بادی، عینک‌ها و دسته‌ها کاربرد دارد.
ویژگی‌ها:
• مقاوم در برابر UV
• اصطکاک زیاد
• مقاوم در برابر بنزین و روغن

۷. آمیدهای دسته‌ای پلی‌اتر گرمانرم (Thermoplastic Polyether Block Amides – TPE-A)

TPE-A از بخش‌های نرم پلی‌اتر یا پلی‌استر و بخش‌های سخت پلی‌آمید ساخته می‌شود. انواع مختلفی از پلی‌آمیدها در ساختار آن به کار می‌روند که خصوصیات نهایی ماده را تحت تاثیر قرار می‌دهند. این نوع قابلیت اتصال با پلی‌آمیدهای گرمانرم را دارد و در صنایع هوافضا و پوشش‌دهی کابل‌ها استفاده می‌شود.
ویژگی‌ها:
• مقاوم در برابر دما تا ۱۷۰ درجه سلسیوس
• مقاوم در برابر حلال‌ها و ضربه
• انعطاف‌پذیری در دمای پایین
• مقاوم در برابر سایش

کاربردهای گسترده لاستیک‌های گرمانرم
لاستیک‌های گرمانرم در صنایع مختلفی نظیر خودرو، کشاورزی، مصرفی، صنعتی و الکتریکی استفاده می‌شوند. انتخاب نوع TPE بر اساس محیط عملیاتی صورت می‌گیرد؛ برخی برای دماهای زیاد یا شرایط شیمیایی خورنده طراحی شده‌اند.
کدام نوع از TPE بیش‌ترین کاربرد را دارد؟
TPE-S بیش‌ترین سهم بازار را دارد، زیرا قیمت مناسب‌تری نسبت به سایر انواع دارد و ترکیبی از خواص گرمایی، شیمیایی و مکانیکی مطلوب را ارائه می‌دهد.
مزایای استفاده از لاستیک‌های گرمانرم
• نیاز به انرژی کم‌تر نسبت به لاستیک‌های گرماسخت
• بازیافت‌پذیری
• کارکرد مکانیکی خوب از جمله مقاومت خزشی و خستگی
• قابل شکل‌دهی با روش‌های متداول مانند قالب‌گیری تزریقی و چاپ سه‌بعدی
• رنگ‌پذیری آسان با رنگ‌دانه‌های گوناگون
خصوصیات کشسانی در TPEها
TPEها دارای دامنه‌ی وسیعی از ویژگی‌های کشسانی هستند. با این حال، در هر بار کشش، مقداری تغییر شکل دائمی ایجاد می‌شود؛ بنابراین طراحی باید به‌گونه‌ای انجام شود که میزان کشش کم‌تر از ظرفیت کامل ماده باشد