TPE vs. TPU: Elige el elastómero termoplástico adecuado para tu diseño

Cuando los diseñadores de productos e ingenieros quieren que una pieza tenga ciertas propiedades como absorción de choques o alta resistencia al impacto, a menudo recurren a polímeros hechos de elastómeros termoplásticos.

Los elastómeros termoplásticos son una clase de polímeros que tienen propiedades tanto termoplásticas como elastoméricas, lo que significa que son resistentes al calor y duraderos, pero aún flexibles. Dado que los elastómeros termoplásticos pueden fundirse y reformarse sin comprometer las propiedades químicas o mecánicas del material, el desperdicio incluso puede reutilizarse como reemplazo parcial de plástico virgen. Las piezas hechas de este material pueden fabricarse usando una variedad de procesos, incluyendo extrusión, moldeo por inyección y moldeo por soplado.

TPE (elastómero termoplástico) y TPU (poliuretano termoplástico) se encuentran entre las categorías más populares de elastómeros termoplásticos, y aunque muchos usan los términos indistintamente, tienen algunas diferencias clave. Para empezar, los TPE son una categoría que abarca una amplia variedad de elastómeros termoplásticos, mientras que TPU solo se refiere a un subconjunto más pequeño. El TPU también es más nuevo en la industria manufacturera que el TPE.

Aquí tienes un desglose completo de las diferencias clave entre los términos TPE y TPU, y qué aspectos de estos tener en cuenta al hacer una selección de material.

Visión general de TPE

El TPE, también conocido como caucho termoplástico, combina el aspecto y tacto del caucho estándar con la facilidad de uso de un plástico. Esta gran categoría cubre una amplia gama de polímeros incluyendo TPU, copoliéster termoplástico (TCP) y poliamina termoplástica (TPA). Este material es conocido por su elasticidad, procesabilidad, reciclabilidad, alta temperatura de fusión y resistencia a la intemperie.

Las especificaciones mecánicas para cada tipo de TPE variarán según la marca. Por ejemplo, las especificaciones mecánicas para el elastómero termoplástico K2702 de Kent Elastomer Products incluyen:

• Dureza Shore A: 29A
• Resistencia a la tracción a la rotura: 1100 psi (7,6 MPa)
• Alargamiento: 950 %
• Módulo al 300 %: 175 psi (1,2 MPa)
• Módulo al 500 %: 330 psi (2,3 MPa)
• Temperatura de operación: -40 a 195 °F (-40 a 91 °C)

El TPE es el polímero de elección para cualquier aplicación que deba ser suave al tacto y tener buenas propiedades elásticas o antideslizantes. También son ideales para aplicaciones en las que una pieza debe adaptarse a una pieza complementaria. Usos comerciales comunes para TPE incluyen mangos de agarre de lápiz, empuñaduras para palos de hockey, juguetes y botas de esquí. En la industria médica, los TPE se pueden encontrar en piezas de reanimadores, conectores y boquillas. En la industria automotriz, el TPE se usa en sellos impermeables, alfombrillas, piezas interiores y exteriores, cubiertas de airbag y parachoques.

Los TPE ofrecen numerosas ventajas sobre plásticos comparables, incluyendo materiales de caucho convencionales. Los TPE son más rápidos de procesar y tienen tiempos de fabricación más cortos que los cauchos, lo que reduce el coste final de la pieza terminada. Ciclos de moldeo más cortos también impulsan la eficiencia energética. En comparación con el TPU en general, los TPE pueden ser más elásticos.

Los TPE tienen algunas limitaciones que los equipos de producto deben tener en cuenta. Por ejemplo, se sabe que los TPE se funden a temperaturas extremadamente altas y solo deben usarse para piezas cuyos usos los someterán a temperaturas dentro del rango de temperatura especificado por el fabricante. Los TPE generalmente funcionan peor bajo cargas pesadas y tienen menos resistencia química y a la temperatura que los cauchos termoestables tradicionales. Además, la mayoría de los materiales TPE deben secarse antes del procesamiento, por lo que los diseñadores deben tener cuidado de no olvidar este paso crucial.

Visión general de TPU

El poliuretano termoplástico (TPU) es el subconjunto de elastómeros termoplásticos fuertes y multipropósito conocidos por su durabilidad, flexibilidad e idoneidad para numerosas aplicaciones de alto rendimiento. Como otros TPE, este material tiene propiedades de tanto termoplásticos como cauchos convencionales, pero el TPU ofrece una capacidad de carga superior, alto alargamiento a la rotura y excelente resistencia a la tracción. Los TPU también resisten bien a químicos, aceites, grasas y otros disolventes comunes.

Las especificaciones mecánicas para TPU variarán. Las especificaciones mecánicas para Ultrafuse TPU 85A incluyen:

• Dureza Shore A: 90A
• Densidad (impresa y acondicionada): 1082 kg/m³
• Temperatura de transición vítrea: -44 °C
• Resistencia a la abrasión: 82 mm³
• Resistencia a la tracción (al 100 % de alargamiento, dirección XY, acondicionada): 8,7 MPa
• Resistencia a la rotura (dirección XY, acondicionada): 34 MPa
• Módulo de elasticidad (dirección XY, acondicionada): 20 MPa

El TPU se puede encontrar en una amplia gama de industrias, desde automoción, hasta agricultura, hasta textiles. La combinación única de resistencia a arañazos y abrasión del material lo hace un excelente material para fabricar piezas interiores de automoción como pomos de cambio, paneles de instrumentos o piezas de consola. Su flexibilidad y transpirabilidad lo hacen adecuado para ropa deportiva y calzado atlético. Algunos ingenieros también han desarrollado TPU de nicho para satisfacer la creciente demanda de polímeros de alto rendimiento con conjuntos de compresión bajos, resistencia a la abrasión y resistencia al aceite para sellos y juntas.

Comparado con el cloruro de polivinilo (PVC), el TPU es más ligero, más elástico y más resistente a la abrasión. También es posible colorear y procesar TPU. Tiene sentido elegir TPU sobre PVC desde un punto de vista ambiental porque este material es reciclable y se usa frecuentemente para reducir emisiones de carbono. Además, el TPU supera a la mayoría de los otros TPE en algunas formas clave. El TPU es generalmente más duro, más duradero y más resistente a la contracción que la mayoría de los TPE, además de ser más fácil de imprimir y generalmente promete resultados más precisos.

Por otro lado, sin embargo, el TPU es más caro que plásticos comparables y algunos grados de TPU tienen una vida útil relativamente corta. Como otros TPE, los TPU deben secarse antes del procesamiento. Además, los TPU generalmente tienen un rango de dureza más estrecho que otros elastómeros termoplásticos y un rango de temperatura más estrecho para el procesamiento, creando ciertas limitaciones de fabricabilidad.

Comienza con TPE y TPU

El TPE y el TPU son plásticos versátiles que todos los equipos de producto deberían tener en sus repertorios. Sin embargo, los equipos de producto deben ser advertidos de no confundir los dos materiales. Los TPE, una gran categoría de polímeros que pueden clasificarse como elastómeros termoplásticos, son más suaves que el TPU y más adecuados para aplicaciones que deben ser suaves al tacto. El TPU, por otro lado, es el subconjunto de TPE que son más duros y más adecuados para aplicaciones de alto rendimiento que requieren alta resistencia química y a la abrasión. Los equipos de producto deben hacer siempre una investigación y verificación exhaustivas para asegurarse de que están eligiendo el material adecuado para su proyecto. Afortunadamente, un socio de fabricación experimentado puede hacer que el proceso de selección de materiales sea mucho más simple.

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