Conoce tus materiales:TPE vs. TPU

Cuando los diseñadores e ingenieros de productos quieren que una pieza tenga ciertas propiedades, como absorción de impactos o alta resistencia a los impactos, 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 aun así flexibles. Dado que los elastómeros termoplásticos pueden fundirse y remodelarse sin comprometer las propiedades químicas o mecánicas del material, la chatarra puede incluso reutilizarse como reemplazo parcial del plástico virgen. Las piezas hechas de este material se pueden fabricar mediante una variedad de procesos, que incluyen 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 los TPU solo se refieren a un subconjunto más pequeño. El TPU también es más nuevo en la industria manufacturera que el TPE.

Aquí hay un desglose completo de las diferencias clave entre los términos TPE y TPU, y qué aspectos de estos se deben tener en cuenta al seleccionar un material.

Una descripción general de TPE

El TPE, también conocido como caucho termoplástico, combina la apariencia y el tacto del caucho estándar con la facilidad de uso de un plástico. Esta gran categoría cubre una amplia gama de polímeros que incluyen 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 del elastómero termoplástico K2702 de Kent Elastomer Products incluyen:

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

El TPE es el polímero elegido para cualquier aplicación que deba ser suave al tacto y presentar buenas propiedades elásticas o antideslizantes. También son ideales para aplicaciones en las que una pieza debe ajustarse a una pieza complementaria. Los usos comerciales comunes del TPE incluyen empuñaduras para lápices, empuñaduras para palos de hockey, juguetes y botas de esquí. En la industria médica, los TPE se pueden encontrar en piezas de resucitador, conectores y boquillas. En la industria automotriz, el TPE se usa en sellos impermeables, tapetes, piezas interiores y exteriores, cubiertas de bolsas de aire y parachoques.

Los TPE ofrecen numerosas ventajas sobre los plásticos comparables, incluidos los 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 costo final de la pieza terminada. Los ciclos de moldeo más cortos también aumentan 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 productos deben tener en cuenta. Por ejemplo, se sabe que los TPE se derriten a temperaturas extremadamente altas y solo deben usarse para piezas cuyos usos los expongan 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.

Una descripción general de TPU

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

Las especificaciones mecánicas para TPU variarán. Las especificaciones mecánicas de 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 elongación, dirección XY, acondicionado) :8,7 MPa
• Tracción a rotura (en dirección XY, acondicionado) :34 MPa
• Módulo de elasticidad (en la dirección XY, condicionado) :20MPa

El TPU se puede encontrar en una amplia sección transversal de industrias, desde la automotriz hasta la agricultura y los textiles. La combinación única de resistencia a los arañazos y la abrasión del material lo convierte en un material excelente para fabricar piezas interiores de automóviles, como perillas de cambios, paneles de instrumentos o piezas de consolas. Su flexibilidad y transpirabilidad lo hacen ideal para ropa deportiva y calzado deportivo. Algunos ingenieros también han desarrollado TPU de nicho para satisfacer la creciente demanda de polímeros de alto rendimiento con baja compresión, resistencia a la abrasión y al aceite para sellos y juntas.

En comparación con el cloruro de polivinilo (PVC), el TPU es más liviano, 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 con frecuencia para reducir las emisiones de carbono. Además, 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, es más fácil de imprimir y generalmente promete resultados más precisos.

Sin embargo, por otro lado, el TPU es más caro que los plásticos comparables y algunos grados de TPU tienen una vida útil relativamente corta. Al igual que 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, lo que crea ciertas limitaciones de fabricación.

Primeros pasos con TPE y TPU

TPE y TPU son plásticos versátiles que todos los equipos de productos deberían tener en sus repertorios. Sin embargo, se debe advertir a los equipos de productos que no mezclen los dos materiales. Los TPE, una gran categoría de polímeros que se pueden clasificar como elastómeros termoplásticos, son más suaves que el TPU y más adecuados para aplicaciones que deben ser suaves al tacto. TPU, por otro lado, es el subconjunto de TPE que son más resistentes y más adecuados para aplicaciones de alto rendimiento que requieren alta resistencia química y a la abrasión. Los equipos de productos siempre deben realizar 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.

Cuando las empresas se asocian con Fast Radius, se asocian con un equipo de expertos en fabricación bajo demanda que tienen años de experiencia dando vida a los productos utilizando métodos de fabricación tradicionales y aditivos. Nuestro equipo de diseñadores, ingenieros y asesores puede guiar a los equipos de productos a través del proceso de selección de materiales sin problemas y garantizar que siempre tomen la decisión correcta, para que puedan concentrarse en ofrecer productos superiores en todo momento. Contáctenos hoy para comenzar.

Para obtener guías de materiales más detalladas, consulte otros artículos "Conozca sus materiales" en el centro de recursos de Fast Radius.