Что такое ТЭП и почему о них стоит знать

Допустим, вам нужна деталь или изделие, которое гнётся, растягивается, возвращает форму после сжатия — словом, ведёт себя как резина. Но при этом вы хотите перерабатывать его на обычном оборудовании для пластиков: литьём под давлением или экструзией, быстро, без длительной вулканизации, с возможностью повторно использовать отходы. Именно эту задачу решают термоэластопласты.

Термоэластопласт (ТЭП) — это полимерный материал, который при обычных температурах ведёт себя как резина, а при нагреве — как пластик. При нагреве материал плавится и течёт. При охлаждении снова становится эластичным. Этот процесс обратим. Можно плавить, формовать, охлаждать, измельчать, снова плавить — и так несколько раз.

Именно эта обратимость делает ТЭП привлекательными для промышленности. Не нужно варить резину в автоклаве, не нужно ждать завершения вулканизации, не нужно мириться с тем, что отходы производства невозможно вернуть в процесс. Всё происходит в обычном экструдере или термопластавтомате, а отходы можно вернуть в производство.

ТЭП — это компаунды с прогнозируемыми свойствами. Это не один материал с фиксированными характеристиками, а своего рода конструктор. Производитель компаунда ТЭП может собрать решение под конкретную задачу: от твёрдости 5 по Шору А (почти гелеобразный) до 55 по Шору D (жёсткий пластик), плотностью от 0,89 до 1,3 г/см³, с заданной адгезией к ПП, ПС, АБС или ПА, с матовой или глянцевой поверхностью, с УФ-стабилизацией или без неё.

Из чего делают ТЭП

Базовый каучук

Основа компаунда — стирольный блок-сополимер. Чаще всего это СЭБС (стирол-этилен-бутилен-стирол) или СБС (стирол-бутадиен-стирол).

Молекула такого каучука неоднородна. Голова и хвост — жёсткие полистирольные блоки. Середина — гибкий эластомерный блок. При комнатной температуре полистирольные оконцовки разных молекул собираются вместе в небольшие плотные области. Эти области работают как узлы сетки. Они держат материал, не дают ему растекаться и обеспечивают возврат формы после растяжения.

При нагреве выше температуры стеклования полистирола эти узлы размягчаются. Молекулы получают свободу. Материал плавится — переходит в вязкотекучее состояние и может быть переработан. При охлаждении узлы снова застывают. Свойства эластичной резины возвращаются.

СБС и СЭБС ведут себя по-разному. В СБС средний блок — полибутадиен — имеет двойные связи. Они делают материал дешевле, но менее стойким к нагреву, кислороду и ультрафиолету. В СЭБС средний блок гидрирован, двойных связей нет. Такой каучук дороже, но живёт дольше и выдерживает более высокие температуры.

Матрица

В компаунд добавляют твердую матрицу — чаще всего полипропилен, полиэтилен или полистирол. Она выполняет несколько задач.

Первая — технологическая. Матрица образует непрерывную фазу, в которой распределены частицы каучука. С ней материал легче перерабатывается, меньше прилипает к оборудованию.

Вторая — механическая. Матрица повышает прочность, твёрдость, сопротивление раздиру.

Третья — экономическая. Матрица дешевле каучука. Ее добавление снижает стоимость компаунда.

Соотношение каучук/матрица важно. Если каучука больше, он образует основную фазу, и материал получается мягким и эластичным. Если больше матрицы — материал получается жёстким, больше похожим на пластик.

Масло

Масло — это пластификатор, которым напитывается каучук при повышенной температуре. Масло остаётся внутри эластомерной фазы и делает материал мягче.

Роль масла проста. Оно снижает твёрдость, увеличивает эластичность и удлинение при разрыве. Также улучшает перерабатываемость, снижая вязкость расплава.

Количество масла может быть большим. Это главный инструмент, которым регулируют твёрдость в области мягких материалов.

Здесь есть тонкость. Масло должно оставаться внутри. Если рецептура сбалансирована неправильно либо используется недостаточно качественное масло, то оно начинает выступать на поверхность. Изделие становится липким, собирает пыль, теряет вид. Чтобы этого не происходило, используют масла с подходящей молекулярной массой и совместимые с конкретным каучуком.

Наполнитель

Наполнители — это карбонат кальция, тальк, сажа, кремнезём. Их роль не сводится к удешевлению.

Карбонат кальция снижает стоимость, повышает жёсткость, уменьшает усадку, улучшает технологичность.

Тальк улучшает качество поверхности, повышает жёсткость, снижает слипание гранул.

Сажа и кремнезём — усиливающие наполнители. Они повышают прочность, износостойкость, сопротивление раздиру. Их используют там, где нужны высокие механические характеристики.

Наполнитель повышает жёсткость, но снижает эластичность и увеличивает плотность. Содержание наполнителя может доходить до 30–40% массы. Дальше начинаются проблемы с морозостойкостью, внешним видом и механическими свойствами.

Добавки

Для получения нужных свойств в компаунд вводят и другие компоненты.

УФ-стабилизаторы защищают от солнечного света. Антиоксиданты замедляют термоокислительное старение. Смазки и антиадгезивы помогают изделию выходить из формы и не залипать. Красители в виде мастербатчей окрашивают материал в массе. Вспенивающие агенты делают материал легче и мягче.

Соотношение этих компонентов определяет всё: твёрдость, прочность, морозостойкость, стойкость к УФ, способность окрашиваться, адгезию к другим полимерам. Меняя рецептуру, можно получить материал практически под любую производственную задачу.

ТЭП Masflex

Мы производим ТЭП Masflex с 2018 года на собственном производстве в Ногинске. Наш стандартный ассортимент составляет более 60 марок, а под индивидуальные запросы мы разрабатываем специальные решения.

Компаунд с прогнозируемыми свойствами: что можно «собрать»

Именно возможность целенаправленного варьирования рецептуры делает ТЭП универсальным материалом. Вот некоторые диапазоны, которые мы можем варьировать:

Адгезия — особенно важный параметр для двухкомпонентного литья. ТЭП могут быть разработаны для прочного связывания с:

• Полипропиленом (ПП) — за счёт интердиффузии при подплавлении поверхности.
• Полистиролом (ПС), АБС — за счёт совместимости стирольных блоков.
• Полиамидом (ПА) — требуются специальные модификаторы адгезии.
• И другие варианты.

Неправильный подбор марки или нарушение параметров процесса (низкая температура расплава, недостаточная скорость впрыска, холодная форма) приводят к слабой адгезии и отслаиванию мягкого компонента.

Практические выводы

ТЭП — это платформа для проектирования изделия на этапе основного сырья. Технолог, знающий требования к изделию, может совместно с поставщиком подобрать или разработать марку под конкретную задачу.

Подобрать материал