Термопластичные вулканизаты

Термопластичные вулканизаты ( TPV ) представляют собой динамически вулканизированные сплавы, состоящие в основном из полностью отвержденных частиц каучука EPDM , инкапсулированных в матрицу из полипропилена (ПП). Они являются частью термопластичных эластомеров (TPE) семейства полимеров свойствам наиболее близки , но по эластомерным к термореактивному каучуку EPDM, сочетая в себе характеристики вулканизированной резины с технологическими свойствами термопластов . В портфолио S имеется почти 100 марок, которые используются по всему миру в автомобильной промышленности , бытовой технике , электротехнике, строительстве и здравоохранении. Название Santoprene было зарегистрировано как торговая марка в 1977 году. ^{[ 1 ]} компанией Monsanto , а торговая марка теперь принадлежит Celanese . Аналогичный материал доступен у Elastron. ^{[ 2 ]} и другие. ^{[ 3 ]}

Обзор

TPV была создана после нескольких лет исследований и разработок, направленных на поиск новых материалов для литьевых шин. Хотя поиск нового материала для шин не увенчался успехом, он привел к разработке TPV, который сочетает в себе характеристики вулканизированной резины с технологическими свойствами термопластов. Первые продажи экспериментальной продукции начались в 1977 году, в том же году она была зарегистрирована компанией Monsanto, а полностью коммерциализирована она была в 1981 году. ^{[ 4 ]}

Входящий в семейство полимеров ТПЭ, ТПВ наиболее близок по эластомерным свойствам к термореактивному каучуку EPDM. TPV обладают комбинацией эластомерных свойств, таких как сохранение устойчивости к сжатию и растяжению, в сочетании с устойчивостью к старению и химической стойкостью .

Ранние успехи

Сантопрен TPV на первых порах добился успехов в применении в автомобильном секторе, в том числе в чехлах реечной передачи, благодаря своему сроку службы при изгибе, устойчивости к жидкости и герметичности. В секторе бытовой техники кожух поддона посудомоечной машины, изготовленный из Santoprene TPV, обеспечивает хорошую герметизацию и устойчивость к теплу и жидкостям. Благодаря своим герметизирующим свойствам Santoprene TPV также успешно применяется в жилом секторе и в высотном строительстве, например, в качестве оконных уплотнителей, роликовых колес , трубок и небольших деталей шлангов, электрических соединителей и покрытий для проводов и кабелей. Его также использовали в медицинской промышленности в качестве прокладки на поршнях шприцев .

Химия

Сантопрен TPV представляет собой динамически вулканизированный сплав, состоящий в основном из полностью отвержденных частиц каучука EPDM, инкапсулированных в матрицу из полипропилена (ПП).

На фотографиях, сделанных с помощью атомно-силового микроскопа и сканирующего электронного микроскопа, видно множество очень мелких частиц, обычно не более пары микрон в диаметре. Эти частицы представляют собой полностью вулканизированную резину (обычно каучук EPDM для большинства марок Santoprene TPV) в термопластической фазе (чаще всего PP в случае марок Santoprene TPV). Полностью сшитый или вулканизированный означает 98% или выше, а поскольку морфология «зафиксирована», она обеспечивает стабильные физические свойства.

Характеристики

Марки Santoprene TPV, разработанные для конкретных технических применений, имеют твердость от 35 по Шору А до 50 по Шору D.

Марки сантопрена TPV обладают следующими свойствами:

герметизирующие характеристики: долговечность при старении в сочетании со стабильностью размеров и физических свойств на протяжении всего срока службы детали;
эстетика: гармонизация аспектов между деталями и комфортность внутренней обшивки;
обработка: перерабатываемость на стандартном оборудовании для переработки термопластов;
гибкость конструкции: пригодность для совместной экструзии (совместная обработка: формование, экструзия, выдувное формование ) с другими полимерами для конструкций многокомпонентных систем;
снижение веса: меньшая плотность, оптимизация конструкции деталей и замена материалов;
переработка: полностью подлежит вторичной переработке в рамках производственного процесса.

Приложения

Марки Santoprene TPV разработаны для широкого спектра конкретных инженерных применений.

Автомобильные компоненты

Сантопрен TPV (термопластичная вулканизация) используется в уплотнителях от атмосферных воздействий, под капотом и днищем автомобиля, а также в компонентах интерьера. В погодных уплотнениях TPV используется в качестве легкой альтернативы термореактивным резиновым материалам в полудинамических и статических деталях, а в подкапотных и автомобильных приложениях он хорошо подходит для воздуховодов, трубок, формованных уплотнений, втулок, сильфонов подвески, оболочка кабеля, вилки, бамперы и многие другие детали. Это связано с его герметизирующими характеристиками и устойчивостью к экстремальным температурам, химическому воздействию и суровым условиям окружающей среды.

Строительная продукция

В уплотнителях коммерческого остекления Santoprene TPV используется для навесных стен, витрин, архитектурных окон и уплотнителей для потолочных фонарей. Он также широко используется в уплотнителях остекления жилых домов из-за его низкой степени проникновения воздуха и воды на протяжении всего срока службы оконных и дверных систем.

В проектах строительства дорог и железных дорог Santoprene TPV используется для изготовления мостов и парковочных настилов, водозапоров, железнодорожных подушек и других применений.

В сантехнике Santoprene TPV используется для создания долговечных уплотнений, прокладок и втулок, устойчивых к усталости при изгибе, суровым температурам и химическим веществам. Его можно использовать в различных уплотнениях, включая уплотнения труб, компенсаторы мостов и навесных стен, детали для питьевой воды, а также уплотнения труб для канализации и дренажа.

Детали бытовой техники

Сантопрен TPV используется в стиральных, сушильных, посудомоечных машинах, холодильниках, мелкой бытовой технике и средствах для ухода за полом. Его свойства позволяют использовать его в ряде деталей, включая уплотнения насосов, шланги, муфты, гасители вибрации, барабанные ролики, ручки и органы управления.

Электрические компоненты

Сантопрен TPV используется в разъемах проводов для создания водонепроницаемых уплотнений с электрической и термической стойкостью, изоляции для приложений с высоким напряжением и гибкости даже при низких температурах до -60 ° C.

Он используется в промышленных проводах и кабельных разъемах, а также в низковольтных промышленных кабелях, которые включают изоляцию и оболочки, а также в потребительских проводах и кабелях.

Что касается электрических компонентов, Santoprene TPV можно использовать для водонепроницаемых уплотнений, что позволяет припрессовывать разъемы к оболочке кабеля, образуя единую цельную деталь.

Обработка

Сантопрен TPV можно перерабатывать с использованием традиционных процессов термопластов, таких как литье под давлением, выдувное формование и экструзия . Изготовление детали из Santoprene TPV, в отличие от резины, менее сложное. Santoprene TPV готов к использованию и не нуждается в смешивании с различными ингредиентами, такими как армирующие наполнители (технический углерод, минеральные наполнители), стабилизаторы, пластифицирующие масла и системы отверждения. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

По сравнению с переработкой резины, термопластическая обработка Santoprene TPV может обеспечить более короткое время цикла, более высокую производительность деталей в час и повторное использование лома, полученного во время обработки. Это может привести к снижению стоимости деталей, меньшему количеству инструментов/оборудования, снижению затрат на лом и оптимизации затрат на логистику материалов по сравнению с резиной.

После короткого периода сушки гранулы ТПВ автоматически передаются в формовочную машину или экструзионную линию. Время цикла может быть значительно короче, поскольку детали не требуют отверждения в форме, что обычно составляет две-три минуты для резины. Деталь из ТПВ должна остыть, обычно около 30 секунд, а затем ее можно вынуть из формы или охладить в воде.

Варианты обработки

Литье под давлением: марки сантопрена TPV можно перерабатывать с использованием обычного оборудования для литья под давлением термопластов с меньшим временем цикла по сравнению с термореактивным каучуком. Гибкость TPV обеспечивает большую свободу проектирования пресс-форм при использовании поднутрений.

Формование вставкой: Формование вставкой состоит из помещения предварительно отформованной подложки в форму и впрыскивания TPV вокруг нее или поверх нее. Если вставка и TPV являются совместимыми материалами, на границе раздела между двумя материалами возникает соединение расплава. На прочность этой связи влияют несколько факторов, включая температуру интерфейса, чистоту вставки и температуру плавления ТПВ.

Двухэтапное литье под давлением: TPV можно комбинировать с полимерами с помощью нескольких типов процессов многоэтапного литья под давлением. Комбинируя несколько материалов, можно добиться широкого спектра применений деталей, например, сочетание твердого и мягкого материала. В ходе каждого цикла получается как готовая деталь, так и подложка. Двухэтапное формование более эффективно, чем формование со вставками, поскольку не требуется никаких манипуляций с подложкой.

Выдувное формование: Santoprene TPV можно формовать раздувом в однослойном, многослойном, обменном выдувном, последовательном 3D, всасывающем выдувном, безвыдувном экструзионном формовании, инжекционном выдувном и пресс-выдувном формовании.

Экструзия: Santoprene TPV легко экструдируется в отдельные и сложные профили. Эти материалы также можно подвергнуть совместной экструзии, чтобы получить деталь как с жесткими, так и с мягкими компонентами.

Термоформование: Свойства термоформования Santoprene TPV аналогичны свойствам акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС) и обладают хорошей прочностью расплава, что обеспечивает равномерные и предсказуемые характеристики провисания при нагревании. При производстве листов для термоформованных деталей сохраняются ключевые свойства Santoprene TPV, в том числе окрашиваемость, ударопрочность, стойкость к атмосферным воздействиям, химическая стойкость, нескользящая и матовая поверхность на вид и на ощупь.

Переработка

Santoprene TPV может способствовать сокращению общего количества отходов в производственном процессе, поскольку лом, образующийся в процессе переработки, может быть переработан. Материал, который был переработан – даже из старых деталей – проявляет свойства почти такие же хорошие, как и исходный материал, как статья в журнале «Новости дизайна». ^{[ 7 ]} сообщил 5 мая 2003 г.

Согласно статье:

Результаты испытаний защитных чехлов для автомобильных реечных передач показали, что старый ТПВ имеет несколько более низкие физико-механические свойства, чем новый материал. Тем не менее, некоторые ключевые показатели способности материала выдерживать такое динамичное применение существенно не изменились. Например, новые и старые TPV имели почти одинаковые свойства после старения на воздухе и масле. Набор компрессии также остался практически идентичным.
Результаты испытаний, в которых измерялся сдвиг цвета (Delta E) между внешней и внутренней поверхностями старых и новых автомобильных вторичных профилей крыши, показали, что материал TPV претерпел незначительные изменения цвета. Другие тесты, в ходе которых проверяли, имеют ли поверхности профилей следы радиационной деградации, показали, что поверхность материала выглядит однородной.
В ходе испытаний, в которых сравнивались старые и новые профили автомобильных стекол, не было обнаружено существенной разницы в свойствах растяжения и деформации — ключевом показателе эффективности герметизации.

Ссылки

^ «ТЭСС -- Ошибка» . tmsearch.uspto.gov . Проверено 15 февраля 2023 г.
^ Эластрон
^ «Поставщики ТПВ» . www.polymerdatabase.com . Проверено 15 февраля 2023 г.
^ Статья, посвященная 25-летию. Сайт ЕМС . exxonmobilchemical.com
^ Обработка сантопрена TPV . Exxonmobilchemical.com. Проверено 28 января 2016 г.
^ Сантопрен TPV Литье под давлением . Exxonmobilchemical.com. Проверено 28 января 2016 г.
^ Эластомерные выжившие - журнал Design News Magazine . Designnews.com. Проверено 28 января 2016 г.

Внешние ссылки

Химическая стойкость сантопрена на VP-scientific.com
ExxonMobil Сантопреновая вулканизация термопластов (TPV)
AMCO Polymers, североамериканский дистрибьютор материалов Santoprene TPV [1]

[1] «ТЭСС -- Ошибка» . tmsearch.uspto.gov . Проверено 15 февраля 2023 г.

[2] Эластрон

[3] «Поставщики ТПВ» . www.polymerdatabase.com . Проверено 15 февраля 2023 г.

[4] Статья, посвященная 25-летию. Сайт ЕМС . exxonmobilchemical.com

[5] Обработка сантопрена TPV . Exxonmobilchemical.com. Проверено 28 января 2016 г.

[6] Сантопрен TPV Литье под давлением . Exxonmobilchemical.com. Проверено 28 января 2016 г.

[7] Эластомерные выжившие - журнал Design News Magazine . Designnews.com. Проверено 28 января 2016 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]