Élastomères thermoplastiques（TPE） : qu'est-ce que c'est ? 

Étant donné que les matériaux TPE sont disponibles en plusieurs types, il est essentiel de choisir celui qui convient le mieux à votre application. Par conséquent, cet article explore les matériaux TPE disponibles et comment les choisir.

Qu'est-ce que le TPE ?

TPE (Élastomère thermoplastique) sont des matériaux semblables au caoutchouc ; ils sont doux, flexibles et faciles à traiter. De plus, de par leur structure moléculaire, les TPE sont très élastiques.

Les caoutchoucs thermoplastiques présentent plusieurs avantages, notamment leur capacité à reprendre leur forme d'origine après compression ou étirement. Par conséquent, ils sont plus durables et ont une meilleure portée physique que les autres matériaux.

Comment sont fabriqués les TPE ?

Le procédé de fabrication des TPE consiste à mélanger un polymère rigide avec un élastomère flexible, soit mécaniquement, soit par voie chimique. Dans le contexte des méthodes mécaniques, les TPE sont créés à l'aide de machines de mélange à cisaillement élevé qui mélangent constamment l'élastomère et le polymère rigide.

Les matières premières du procédé mécanique doivent correspondre aux viscosités dans les conditions du procédé. Par conséquent, il est toujours préférable de prendre en compte les paramètres des matériaux avant le mélange.

Chimiquement, les TPE sont fabriqués par vulcanisation dynamique. Pour plus de détails, vous pouvez voir l'article "Qu'est-ce que la vulcanisation et le caoutchouc vulcanisé?" Les TPE vulcanisés dynamiquement ont deux phases élastomères - discontinue et réticulée. Les deux phases sont dues au fait que la phase élastomère souple des matières premières est partiellement vulcanisée à des températures et des taux de cisaillement élevés.

La température doit être supérieure au point de fusion du thermoplastique pour activer et compléter la processus de vulcanisation. Par conséquent, pour des résultats optimaux, les facteurs à prendre en compte avant la vulcanisation dynamique incluent la compatibilité des matériaux, le degré de durcissement et la taille des particules.

Où sont utilisés les TPE ?

Les TPE sont utilisés dans des applications nécessitant des matériaux souples. Le matériau est rentable et sûr, offrant une qualité et une faible toxicité. De plus, les TPE sont polyvalents et faciles à traiter. Par conséquent, le matériau convient à plusieurs applications.

Généralement, les TPE fabriquent des mastics et des revêtements, des produits électroniques et des articles de sport. Ils sont également utiles dans l'industrie médicale en raison de leur sécurité et de leur faible toxicité.

Types de TPE

Il existe plusieurs types de TPE, et leur structure et leurs constituants varient. Les types courants de TPE comprennent ;

• TPE styréniques
• TPE oléfiniques
• TPE uréthane
• TPE en polyester
• TPE en polyamide
• Vulcaniser les TPE
• PVC souple

Élastomères thermoplastiques styréniques (SBC / TPS / TPE-S)

Copolymères blocs de styrène (SBC) sont les matériaux TPE les plus largement utilisés. La polyvalence des copolymères séquencés de styrène est due à leur structure multiphase unique. Cette structure comprend des blocs d'extrémité de matière première souple et des blocs intermédiaires de styrène dur.

La copolymérisation séquencée donne des formes SBC. Les propriétés du matériau SBC comprennent une résistance élevée à l’abrasion, à la traction et à l’élasticité. De plus, les élastomères thermoplastiques styrène fonctionnent sur une large plage de températures, absorbant les chocs à des degrés divers.

Certaines applications qui utilisent les SBC incluent la fabrication de résines, d'additifs et de charges.

Élastomère thermoplastique oléfinique (TPE-O/TPO)

Polyoléfines thermoplastiques (TPO) sont des composés TPE formés à partir d'un mélange de Caoutchouc EPDM et les polyoléfines. Les propriétés du TPO comprennent une résistance et une résistance chimiques élevées et de faibles densités.

De plus, les polyoléfines thermoplastiques conviennent aux applications qui nécessitent une résistance élevée à l'usure et à la déchirure et une durabilité plastique élevée.

Élastomères thermoplastiques uréthane (TPU / TPE-U)

La réaction de polyaddition des polyisocyanates et des diols ou polyols forme Polyuréthane thermoplastique (TPU). Le groupe uréthane est une caractéristique des TPU, conférant au matériau des propriétés variables sur une large gamme.

Les TPU ont des concentrations variables du degré de réticulation, de l'isocyanate et du composant OH. Par conséquent, ils conviennent à une utilisation en tant qu'alliages élastomères et substituts de caoutchouc.

Le polyuréthane thermoplastique possède des propriétés matérielles, notamment une bonne résistance à l'oxygène et à l'ozone, une excellente résistance à l'abrasion et des propriétés thermiques. Le matériau est également extensible et possède une résistance à la traction élevée.

Élastomères thermoplastiques polyester (TPE-E/TPC)

Polyesters thermoplastiques (TPC) sont des polymères à structure de blocs linéaires. Cependant, ils possèdent à la fois un segment cristallin et un segment amorphe. Par conséquent, les TPC sont élastiques et faciles à traiter.

De plus, la partie cristalline d'un copolyester thermoplastique rend le matériau résistant à la température sur une large plage. Le matériau possède également des propriétés telles qu'un bon vieillissement et une bonne résistance chimique.

De plus, les TPC ont d'excellentes propriétés électriques, ce qui les rend adaptés à la fabrication de câbles et de flexibles dans l'industrie automobile.

Élastomères polyamides thermoplastiques (COPA / TPA / TPE-A)

Les copolymères séquencés de polyamide (TPA) sont des matériaux élastiques fabriqués à partir de copolymères, y compris le polyéther-amide, le polyester-amide ou les polyéther-ester-amides. Les propriétés physiques du TPA dépendent du nombre, de la longueur et du type de ses blocs de copolymère.

En règle générale, les polyamides thermoplastiques sont idéaux pour les applications nécessitant des températures élevées ainsi que résistance à l'huile. Ce type de TPE est également flexible à basse température. Parmi les autres propriétés physiques du TPA, citons son excellente résistance aux produits chimiques et aux intempéries, ainsi que sa résistance à l'abrasion et aux chocs.

Élastomères thermoplastiques vulcanisés (TPV /TPE-V/ EA)

Vulcanisats thermoplastiques (TPV) sont fabriqués grâce au processus de vulcanisation dynamique. Ce matériau TPE est un mélange de composés de polypropylène et de caoutchouc EPDM. Les TPV ont des propriétés semblables à celles du caoutchouc et sont rentables.

De plus, les TPV ont d'excellentes propriétés thermiques. Par conséquent, ils sont utilisés dans des applications à haute température. Ils ont également de bonnes propriétés de résistance à l'huile et aux produits chimiques.

Élastomères thermoplastiques en PVC souple (TPVC)

Chlorure de polyvinyle (PVC) est un polymère couramment utilisé dans la production de plastique. La polymérisation en chaîne du chlorure de vinyle produit du PVC, qui est amorphe, cassant et complexe. Cependant, l'ajout de plastifiants augmente les capacités de traitement du PVC, ce qui le rend adapté à plusieurs applications.

Le PVC est disponible en deux catégories - souple et rigide. Bien que les plastifiants augmentent la flexibilité du PVC, ils ont leurs inconvénients. Par exemple, les produits fabriqués à partir de PVC souple sont moins durables et ont une recyclabilité limitée. De plus, les plastifiants sont dangereux pour la santé et peuvent s'infiltrer dans les aliments et l'environnement.

Les avantages des TPE

Consommation d'énergie réduite : Les TPE ont des cycles de moulage courts et sont traités rapidement. Ainsi, ils consomment moins d'énergie.

Coûts faibles: Les TPE ont des coûts de contrôle de volume et de qualité inférieurs. La faible densité du matériau par rapport aux matériaux en caoutchouc conventionnels entraîne de faibles coûts de volume. De plus, la cohérence et la reproductibilité des résines TPE entraînent des coûts de contrôle qualité inférieurs.

Composition minimale : Les TPE ont peu ou pas de mélange. La plupart de ces matériaux sont généralement prêts à être fabriqués en raison de leur formulation complète.

Coûts des pièces finies : Les TPE ont des temps de fabrication et des cycles de moulage courts. Par conséquent, ils ont besoin de plusieurs secondes pour être traités, ce qui réduit les coûts des pièces finies.

Gamme de dureté: Les TPE ont une large gamme de dureté. Ils possèdent des plages de dureté Shore A, Shore C et Shore D.

Perméabilité: Les TPE ont une faible perméabilité et possèdent de bonnes propriétés de coloration

La résistance: le caoutchouc thermoplastique résiste à la chaleur et à l'huile à des températures spécifiques.

Applications : Les TPE sont utilisés dans une large gamme d'applications. Ils sont utiles dans plusieurs industries, notamment la médecine et l'automobile.

Isolation électrique: Les TPE ont d'excellentes propriétés, ce qui les rend utiles dans les applications électroniques.

Applications des TPE

En raison de leur polyvalence, les TPE sont utiles dans plusieurs industries, notamment ;

• Droit médical

En raison de sa biocompatibilité, le TPE convient à une utilisation dans l'industrie médicale. Le matériau est exempt de plastifiants et de protéines de latex. De plus, les TPE sont hygiéniques, sûrs et recyclables avec un minimum de déchets.

Par conséquent, ils sont utilisés pour diverses applications, notamment les tubes médicaux, les masques et les joints de seringue. Les TPE produisent également des gels orthopédiques, des sacs de cathéter et des tubes médicaux.

• Automobile

Les TPE sont utilisés dans le secteur automobile en raison de leur résistance aux températures élevées, aux intempéries et à l'abrasion. De plus, les TPE sont utilisés dans plusieurs applications automobiles. Le matériau produit des butées de pare-chocs, des joints absorbant les chocs et des amortisseurs de vibrations.

• Electronique

Les élastomères thermoplastiques ont des propriétés électriques et fonctionnent correctement à des températures variables. De plus, les TPE augmentent la durée de vie et la qualité des produits électroniques en raison de leur ininflammabilité et de leur résistance aux micro-organismes.

Généralement, les TPE sont utilisés dans la production de voitures autonomes, de nouvelles technologies de communication et de fibres optiques.

De plus, en raison de leur excellente compatibilité avec la peau et de leur toucher doux, les TPE sont utilisés pour fabriquer des appareils électroniques personnels, notamment des bracelets pour capteurs et des montres intelligentes.

• Biens de consommation

Les TPE sont utilisés dans la fabrication de plusieurs biens de consommation car le matériau est sans danger pour la peau et dans les aliments. Les biens de consommation utilisent généralement du caoutchouc thermoplastique, notamment des jouets, des couches, des semelles de chaussures, des équipements sportifs et des composants doux au toucher dans les produits de soins personnels.

• Construction et Génie Civil

Les TPE sont flexibles, durables et recyclables. L'industrie de la construction utilise les TPE comme matériaux additifs dans les enrobés routiers. Ils sont également utilisés pour fabriquer des mastics, des revêtements et des adhésifs.

Propriétés des TPE

Les TPE possèdent plusieurs propriétés, ce qui les rend utiles dans plusieurs applications. Comme il existe plusieurs TPE, vous devez tenir compte de ces caractéristiques essentielles avant de choisir celui qui convient à votre application. Les propriétés comprennent :

Dureté

La valeur shore mesure la dureté d'un élastomère thermoplastique. La dureté est un critère essentiel dans le choix d'un TPEL’ duromètre à terre, l'instrument de mesure de la dureté, mesure la profondeur de la dépression qu'une force donnée crée dans le matériau.

Les élastomères thermoplastiques ont une large gamme de dureté, y compris la Shore A, Shore C et Shore D.

Résistance à la température

La plupart des matériaux TPE ont des propriétés thermiques qui les rendent adaptés aux applications à haute température. Cependant, ils doivent avoir des résistances thermiques différentes pour chaque application. Les facteurs affectant la résistance à la température d'un matériau TPE comprennent la forme du matériau, le type de contrainte et la durée d'exposition à la chaleur.

Généralement, les TPE résistent aux hautes et basses températures. Le matériau a une plage de température comprise entre -30 degrés et 150 degrés C.

Propriétés de traction

La traction à la rupture et le module de traction sont des propriétés de traction standard testant la résistance d'un TPE.

La traction à la rupture mesure la résistance à la rupture d'un TPE. Cette propriété de traction mesure la pression qu'un élastomère thermoplastique peut supporter lorsqu'il est étiré avant d'atteindre le point de rupture. Il est important de noter qu'une valeur élevée de résistance à la rupture signifie que le TPE ne se brise pas facilement lorsqu'il est tiré par rapport à ceux dont les valeurs sont inférieures.

Le module de traction est la relation entre la contrainte et la déformation d'un corps solide lorsqu'il subit une déformation permanente de manière élastique linéaire. Généralement, les TPE sont résistants à la déchirure.

Jeu de compression

L'ensemble de compression mesure le comportement d'un matériau TPE à une contraction constante et à une libération immédiate pendant une période prolongée.

Les TPE à faible ensemble de compression retrouvent presque leur épaisseur d'origine après contraction et relâchement. Habituellement, les matériaux TPE avec ensembles de compression souples sont idéaux pour les applications d'étanchéité.

rétrécissement

Les pièces en matériau TPE moulé rétrécissent lorsqu'elles sont froides. Habituellement, le rétrécissement est très micro. Cependant, cela affecte l'apparence et l'ajustement exact du produit. Par conséquent, considérez son retrait avant de choisir un matériau TPE pour votre application. Vous pouvez obtenir des informations sur le rétrécissement auprès des fabricants de TPE.

Stabilité UV

La stabilité aux UV est particulièrement critique pour l'utilisation de votre produit dans des applications extérieures. Les TPE à haute stabilité aux UV conviennent à une utilisation en extérieur. Généralement, les élastomères thermoplastiques sont très résistants aux intempéries, à l'exposition à l'ozone et aux rayons UV.

Propriétés électriques

Les matériaux TPE sont de bons isolants en fonction du niveau de polarité du matériau. Bien que la plupart des élastomères thermoplastiques possèdent des propriétés électriques, les matériaux TPE non polaires sont de meilleurs isolants électriques.

Résistance chimique

La polarité d'un matériau TPE détermine également sa résistance chimique. Par exemple, les TPE amorphes non polaires ont une résistance chimique limitée à de nombreux solvants.

Comment les matériaux TPE sont-ils traités ?

Les élastomères thermoplastiques sont simples à traiter et ont des temps de recyclage courts. Par conséquent, le traitement TPE contribue à créer plusieurs produits tout autour de nous. Les méthodes de traitement TPE standard incluent ;

Moulage par Injection

Les procédé de moulage par injection est la technique de traitement des matériaux élastomères thermoplastiques la plus essentielle. Cette méthode a une productivité élevée et ne laisse aucun résidu.

Le processus de moulage par injection utilise un moule. Pendant la production, du plastique fondu est injecté dans un moule pour créer des produits en élastomère thermoplastique prenant la forme du moule. Les TPE se comportent comme des thermoplastiques dans ce processus. De plus, ce procédé est d'une grande précision et peut produire des volumes élevés.

Par conséquent, il crée des pièces solides, y compris des outils et des composants.

Extrusion

Le processus d'extrusion est continu. Le découpage consiste à forcer le matériau TPE à travers une matrice pour le façonner. La matrice a un profil en coupe transversale et le matériau finit par prendre forme. Une machine d'extrusion a une trémie, une vis en spirale et un baril.

Vous devez introduire des granulés de TPE dans la trémie pendant le processus d'extrusion. La vis en spirale tourne, chauffe et fait fondre les granulés dans le baril chauffé.

Ensuite, la vis force le plastique fondu à travers une matrice. Il en résulte des longueurs continues de moule qui sont ensuite refroidies. Le processus d'extrusion diffère du moulage par injection car l'extrusion crée des produits partiellement finis qui nécessitent un traitement ultérieur.

Par conséquent, le processus d'extrusion est idéal pour les productions de sections transversales complexes avec une bonne finition de surface et un degré élevé de liberté de conception.

Moulage par soufflage par extrusion

L'extrusion soufflage est idéale pour façonner les profilés TPE. Dans ce processus, le plastique fondu est éjecté dans une matrice ou un moule. Souffler de l'air dans le moule aide à créer des produits TPE dans la forme souhaitée.

Les types d'extrudeuses couramment utilisés comprennent les extrudeuses à vis unique et à triple vis. Le processus d'extrusion convient à la création de produits avec des profils creux complexes comme des bouteilles. Ils sont également utilisés pour produire des tôles et des tuyaux.

Les TPE sont-ils écologiques ?

Oui. Les TPE sont respectueux de l’environnement. Ce matériau est léger et recyclable. De plus, le processus de fabrication nécessite peu d’énergie. Il est toutefois essentiel de noter que le matériau n’est pas biodégradable.

Que sont les TPE de qualité médicale ?

Les TPE de qualité médicale sont des matériaux sûrs et respectueux de l'environnement utilisés pour fabriquer des dispositifs médicaux. Par ailleurs, les élastomères thermoplastiques de qualité médicale ne contiennent pas de plastifiants à base de phtalate, ce qui en fait des alternatives au PVC et au silicone.

Les inspections régulières contribuent également à la sécurité des passagers. En identifiant et en traitant les risques potentiels pour la sécurité, tels que des freins usés, un éclairage défectueux ou le remplacement du revêtement de sol, les inspections permettent de réduire le risque d'accidents et de blessures et d'améliorer la sécurité générale du service. Les inspections régulières sont un moyen concret de mettre en valeur l'engagement des prestataires de services de transport en faveur du bien-être des passagers et des conducteurs. les TPE de qualité médicale ne dégagent pas de dioxines ni de chlore lors de leur utilisation. Ils sont donc non cancérigènes et sans danger pour la santé humaine. Les TPE de qualité médicale fabriquent des sacs IV, des tubes et des bouchons de seringue. Ils sont également utilisés dans des applications auto-obturantes pour les flacons de médicaments et les conteneurs de vaccins.

Quelle est la différence entre le silicone et le caoutchouc TPE ? 

Les TPE et le silicone possèdent tous deux des propriétés élastomères et conviennent à plusieurs applications. Néanmoins, ces matériaux présentent plusieurs différences. Le tableau ci-dessous résume les différences entre le silicone et Caoutchouc TPE.

	Élastomères thermoplastiques (TPE)	Silicone
Matières	Les TPE sont un copolymère de caoutchouc et de plastique. Par conséquent, ils possèdent des propriétés élastomères et thermoplastiques.	Le silicone est un élastomère aux propriétés plastiques et caoutchouteuses. Le silicone est aussi généralement appelé caoutchouc.
La performance du produit	Les produits fabriqués à partir de TPE sont incroyablement polyvalents. Ils possèdent des propriétés thermiques et une stabilité des matériaux exceptionnelles	Les produits de haute qualité possèdent une résistance au feu, un retardateur de flamme, une conductivité thermique et une résistance aux températures extrêmes
Point de fusion	260 – 320 degrés	Pas de point de fusion. Le silicone reste solide jusqu'à ce que la combustion se produise.
Résistance à haute température	130 – 150 degrés. Le matériau vieillit et se fissure au-delà de la plage de température.	200 – 300 degrés. Le matériau perd ses propriétés mécaniques à des températures plus élevées et devient cassant
Réaction à la chaleur	Les TPE peuvent être retraités après exposition à la chaleur	Le silicone ne peut pas être modifié ou retraité après une exposition à la chaleur
résistance chimique	Résistance chimique naturelle	Bonne résistance chimique
Sécurité	Les TPE sont flexibles car ils contiennent des phtalates. Les phtalates peuvent être nocifs pour la santé humaine. Néanmoins, les faibles teneurs présentes dans les TPE ne présentent pas de risque.	Le silicone est sans danger. Le silicone de qualité alimentaire ne réagit pas avec les aliments et ne les contamine pas.
Utilisation	Les TPE sont largement utilisés dans les industries automobile, médicale et de la construction.	Le silicone est utile dans les applications CVC, médicales, aérospatiales et électriques.

Conclusion

Les élastomères thermoplastiques sont élastiques et faciles à traiter en raison de la combinaison des constituants thermoplastiques et élastomères. Par conséquent, ils offrent le meilleur des deux mondes. Ils sont pourtant faciles à traiter, souples et doux.

En raison de leurs propriétés, les TPE sont applicables dans plusieurs industries. Néanmoins, avant de choisir des TPE pour votre application, assurez-vous que ses propriétés peuvent supporter les paramètres d'une telle application.

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