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热塑性弹性体和液态硅橡胶有什么区别?如何正确选材?

越来越多行业的产品设计师和制造商选用热塑性弹性体(TPE)和液态硅橡胶(LSR)来取代天然橡胶。如何在TPE和LSR之间做出合适的选择,以更具成本效益的方式实现理想产品?


埃万特从设计、生产和性能三大层面着手,从多个维度对TPE和LSR进行了比较。让我们一起一探究竟吧!


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首先,让我们来认识一下

这两种材料!

热塑性弹性体(TPE)是一系列可重复熔融加工的橡胶状材料,在给与足够的热量下可变软,并在冷却后重新变硬。液态硅橡胶(LSR)则是一种以硅树脂为基材的液态产品,在加热硫化后形成固定的形状。简而言之,TPE为热塑性聚合物材料,LSR为热固性聚合物材料。



TPE vs LSR: 

设计、生产和性能大PK

那么,TPE和LSR有什么区别?接下来,我们从设计、生产和性能三大层面,让这两种材料互相PK。


设计


触感、色彩、形状是设计与研发需要考量的重要因素,以让产品在满足美观需求的同时,又能抓握舒适且易于造型,从而能在众多竞品中脱颖而出:


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触感:

TPE可使产品表面具有丝般顺滑、微粘性或易于抓握等不同的触感;LSR则有干燥、顺滑、柔软、有弹性等肌肤般的触感。LSR比TPE更能体现细微的表面纹理。

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色彩:

TPE和LSR均可提供全光谱色彩选项,以实现透明、半透明和不透明的色彩。LSR可以防止灰尘吸附,适用于可穿戴设备。而TPE则可实现多种色彩效果,包括金属色、珠光色、木质纹理、大理石纹等多重效果。

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形状:

LSR易于流入不同壁厚的模具,且可以填充模具中较长较薄的部分。虽然TPE在高剪切率下加工时可降低材料粘性,但TPE必须被“挤入”模具时才可被完全填充,尤其是硬度大于邵氏50A的配方。使用TPE设计零件时,应尽量保持零件壁厚均匀并避免出现尖角。


生产


产品的设计与研发还需要考量原材料成本、工艺流程和综合生产成本,以平衡成本效益,提高竞争力:


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原材料成本:

通常LSR和其他工程弹性体的单位成本高于标准弹性体,而且LSR的比重比TPE高20% (±1.12g/cm³vs.±0.89g/ cm³)。当产品应用需要在持续高温下不易软化的材料时,LSR是合适的选择。但TPE在回收再加工方面比LSR更具优势,相比更为环保和节约。

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包覆成型:

由于LSR需要在高温下固化,包覆成型的基材需要是耐高温的热塑性材料,或者使用底漆、粘合剂进行表面处理使LSR包覆在基材上。TPE产品则无需底漆或粘合剂,便可通过直接包覆成型与热塑性基材牢固粘合。

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模具成本:

用于制造LSR零件的模具比用于制造TPE零件的模具需要更高的精度和专业知识以避免飞边。另外,需要模具有精确的排气设计或真空使在化学硫化的工艺过程中产生的气体能够及时排出。TPE加工使用的是行业内常规的内嵌式单螺杆注塑设备,这使得产品和模具的技术设计方面更具灵活性。
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循环时间:

TPE的冷却时间更快,且不需要二次加工或硫化,可以提高生产制造的效率。LSR的产品需要后期硫化处理,在高温环境并维持一定的时间内塑形以达到最终设计结果。然而,基于零部件的尺寸,LSR的低粘度可以实现一模多腔模具的注塑填充,这大大弥补了生产效率方面的不足。


性能


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耐化学性:

LSR耐受清洁和消毒类化学品,但不耐受浓缩溶剂(汽油、矿物酒精)和酸(硫酸、碳酸、柠檬酸)。TPE可耐受多种化学品,不同的配方可以抵御不同的化学品。

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耐热性:

LSR可耐受超过200摄氏度的连续高温,适用于烧灼器械或任何暴露于重复高温灭菌环境的设备隔离板,是医疗行业的一个极佳选择。有些医用级TPE可在高压蒸汽最高在135摄氏度的环境下灭菌15分钟,但多数TPE因其固有的热塑性,在极高温的情况下易软化。在室温下,LSR和TPE的压缩永久变形性能相当。LSR在压缩负载的情况下随着温度的上升,压缩回弹性更好,例如洗碗机的密封。

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阻隔性能:

TPE具有优异的空气和湿气阻隔性能,可有效防止微生物和病原体侵害,适用于一次性手套、静脉输液袋、啤酒金属瓶盖衬垫等应用。而硅树脂(silicone)本身是一种透气材料,适用于伤口覆盖物和隐形眼镜等应用。

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抗撕裂性:

LSR的撕裂强度和拉伸强度相对较低,即使是一个小小的裂口也可能导致产品性能出现问题。而TPE可满足尿布、运动弹力带等产品所需的高撕裂强度。

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抗紫外线:

LSR本身就具有出色抗紫外线性能,而TPE在紫外线稳定剂的助力下,也可以抵御紫外线所带来的负面影响。

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生物相容性:

LSR生物相容性和纯度极佳,适用于医疗器械和FDA III级、USP VI级植入产品(包括导管、胃饲管、心脏瓣膜和支架等)。医用级TPE的生物相容性可以与LSR媲美,但在某些情况下,TPE的生产成本更低,是许多一次性和药物输送产品的经济替代品。

来源:AVIENT


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