De LARIPUR RS-producten kunnen worden toegepast in producten zoals schoenen (vrije tijd & sport), skischoenen, slangen, profielen, folies en verschillende andere, technische toepassingen.
Het belangrijkste kenmerk van deze biobased TPU’s is dat ze, hoewel ze een hoog percentage aan grondstoffen uit duurzame bronnen bevatten, kunnen worden verwerkt onder exact dezelfde condities als standaard TPU’s. Dus met dezelfde machi- nes en matrijzen en met behoud van de totale recyclebaarheid en de mogelijkheid om verschil- lende additieven toe te voegen (pigmenten, schuimmiddelen, antistatica, enzovoort).
De LARIPUR RS-types zijn in drie verschillende percentages biobased verkrijgbaar (40, 50 en 60% aandeel), in meerdere hardheden en met verschillende mechanische eigenschappen.
Het materiaal moet ongeveer drie uur voorgedroogd worden bij 80 tot 90°C. De verwerking kan het beste plaatsvinden bij temperaturen tussen de 180 en 195° C, gebruikmakend van een parabolische op- en afbouw (bijvoorbeeld: 180-185-190-185).
Overige TPU-materialen
COIM heeft naast deze nieuwe LARIPUR RS lijn van biobased TPU’s een assortiment TPU- materialen voor praktisch alle toepassingen. Zo zijn er producten op basis van een standaardkwaliteit polyester. Deze typen laten een sterke veerkracht en hoge scheurweerstand zien.
Ook hebben ze een uitstekende slijtvastheid en een goede stabiliteit in water en oplosmiddelen, alsmede weerstand tegen licht en oxidatie. Maar er zijn ook producten op basis van speciale kwaliteiten polyester, evenals producten op basis van polycaprolactonen. De producten op basis van een hoge kwaliteit polyether onderscheiden zich in vergelijking met de ester series, door een betere weerstand tegen hydrolyse en microbiologische aantasting en hebben ze een zeer goede koudeflexibiliteit. De bestendigheid tegen oxidatie is echter geringer. Het portfolio omvat ook TPU’s die speciaal zijn ontwikkeld voor de productie van hydraulische pakkingen of een andere toepassing waar bij hoge compressieset, weerstand tegen oliën en/of hoge temperaturen vereisten zijn.
En dan zijn er nog de homogene mengsels van andere technische polymeren met TPU, in een variabele verhouding. De kenmerken kunnen aanzienlijk variëren, afhankelijk van de aard van het bindmiddel. Het uitgebreide productgamma wordt gecompleteerd met TPU’s voor speciale toepassingen, bijvoorbeeld voor de productie van synthetisch leer.
Verwerking van TPU
TPU staat bekend als een lastig te verwerken materiaal. Echter, wanneer men de juiste condi- ties schept tijdens de verwer- king, is LARIPUR een eenvoudig te verwerken product. De procescondities kunnen aanzienlijk variëren, afhankelijk van het type LARIPUR en de vorm en afmetingen van het product dat moet worden gespoten. De belangrijkste voorwaarde is de temperatuur!
De temperaturen worden gewoonlijk ingesteld met een totale stijging van ongeveer 20°C, vanaf de voedingszone tot de laatste zone. De tempera- tuur wordt ook beïnvloed door de materiaalverblijftijd, het type TPU en de grootte van het product. De tegendruk op de schroef moet zodanig worden ingesteld, dat het net iets meer dan voldoende is om een goede plastificering van het materiaal te verkrijgen. Een te hoge tegendruk kan materiaaldegra- datie veroorzaken. De injectiesnelheid is verbonden met de injectiedruk en voornamelijk afhankelijk van de wanddikte en deelgrootte van het te spuiten product. In het algemeen worden de beste resultaten verkregen met een zo laag mogelijk snelheid, om zo een optimale vulling en dimensiestabiliteit te bereiken.
Procescondities bij extrusie
LARIPUR-producten eindigend op EG of AE kunnen worden gebruikt voor spuitgieten maar zijn uitermate geschikt voor extrusie. Deze types zijn speciaal geschikt voor slangen, profielen, kabels en verschillende soorten coating.
Het temperatuurprofiel van de extruder is vooral afhankelijk van het type TPU-materiaal dat wordt gebruikt en verder van de extrusiesnelheid en van de matrijs. De temperaturen in de verschillende zones zijn meestal als volgt ingesteld: stijgend in de eerste zones en dalend in de adapter/matrijs zone. Meestal wordt de toevoer- zone gekoeld om blokkering te voorkomen. Hardere TPU materialen vereisen hogere temperaturen dan de zachtere types. Ook de extrusiesnelheid is van grote invloed op het materiaal en is afhankelijk van het materiaal dat wordt verwerkt en het uiteindelijke product. Extreme schroefsnelheden moeten worden vermeden, omdat er dan materiaaldegradatie kan optreden.
De matrijs moet voorzien zijn van voldoende koelkanalen en vervaardigd worden van een geschikt materiaal om hoge spankrachten te weerstaan, wanneer een specifiek ontwerp dat vereist. Het ontwerp van de matrijs voor TPU is vergelijkbaar met die van ABS of PVC. Wel zijn er grotere lopers en poorten nodig bij de verwerking van TPU. Er zijn normaal gesproken geen speciale metalen vereist. Afhankelijk van de seriegrootte en de toepassing voldoet een aluminium matrijs bij kleinere series of prototypes. TPU producten zijn niet corrosief voor legeringen die normaal gebruikt worden voor tooling. De ideale temperatuur van de matrijs ligt tussen de 15 en 40°C.
4KFLEX klantspecifieke TPU-compounds
4KFLEX® maakt klantspecifieke TPU-compounds, die zorgen voor een optimale afstemming op uw toepassing. Door gebruik te maken van andere soorten rubbers en engineering plastics kunnen de positieve eigenschappen van TPU kunnen worden versterkt en tegelijkertijd de negatieve eigenschappen geminimaliseerd worden. Deze compounds worden ook wel 4KFLEX Hybride compounds genoemd. De grootste voordelen van een TPU-compound ten opzichte van een TPU-polymeer zijn de lagere hardheden, de hechting op meerdere materialen, de makkelijkere lossing in de matrijs, kortere cyclustijden, kostenbesparingen en de mogelijkheid een klant- en productspecifiek materiaal te realiseren.
Wilt u meer informatie over biobased TPU en TPE materialen, een technische datasheet aanvragen of heeft u een andere specifieke vraag? Bel 038 447 93 25 of stuur een e-mail naar info@korrels.nl.
De volgende afkortingen worden internationaal toegepast:
- TPE-O of TPO = thermoplastische elastomeer op olefinebasis, voornamelijk PP-PE gebaseerd, maar ook onvernette PP/EPDM.
- TPE-V of TPV = Vernette thermoplastische elastomeer op olefinebasis, voornamelijk PP/EPDM.
- TPE-U of TPU = thermoplastische elastomeer op urethaanbasis,
- TPE-E of TPC = thermoplastische elastomeer copolyester,
- TPE-S of TPS = Styrol-Blokcopolymeer (SBS, SEBS, SEPS, SEEPS en MBS). Deze kunnen echter nauwelijks in pure vorm verwerkt worden. Voor een goede verwerking dient een compound te worden gemaakt, dat dan tevens klantspecifiek kan worden ontwikkeld.
- TPE-A of TPA = thermoplastische copolyamide.
TPE-S
TPE-S staat voor styreen-gebaseerde thermoplastische elastomeren. Deze worden voornamelijk onderverdeeld in SEBS en SBS.
SEBS
SEBS staat voor styreen-ethyleen/butyleen-styreen. Het basispolymeer SEBS heeft – vergeleken met SBS – van zichzelf een hoge thermische stabiliteit. Dit kan verder worden opgewaardeerd met behulp van stabilisatoren, zodat men een nog hogere UV-bestendigheid verkrijgt en een beter verouderingsgedrag zoals vereist in bijvoorbeeld de automotive-industrie en voor de meeste exterieurtoepassingen. Deze producten zijn zeer goed bestand tegen water en tegen verdunde zuren en logen.
Bij sommige geconcentreerde zuren moet het materiaal zonder vulstoffen worden gebruikt, aangezien calciumcarbonaat (CaCO3) reageert met zuur. De weerstand tegen veel plantaardige (onverzadigde) vetten is matig: de weerstand tot dierlijke vetten is slecht. Weerstand tegen smeerolie, benzine en andere brandstoffen en veel oplosmiddelen is ook slecht. Weerstand tegen alcohol en glycol is goed. Gevulde SEBS-kwaliteiten hebben matige tot goede slijtage-eigenschappen: ongevulde SEBS-compounds hebben betere slijtage-eigenschappen. SEBS wordt veel ingezet in de food- en de medische industrie.
SBS
SBS staat voor styreen-butadien-styreen en is de meest standaard TPE-S. Het materiaal heeft standaard een slechte UV-stabiliteit en weersbestendigheid. Ook kan SBS minder goed tegen extreme temperatuurschommelingen. Wanneer men deze materialen inzet voor buitentoepassingen of toepassingen waarbij het product veel blootgesteld wordt aan de zon of licht, dan moet men het product goed testen voor geschiktheid. In de volksmond wordt dit materiaal ook wel TPR: thermoplastisch rubber genoemd.
Bij verwerking van dit materiaal – maar ook in de tweede levensfase (recycling) – moet men erg goed oppassen dat het materiaal niet te veel degradeert en (gedeeltelijk) gaat crosslinken. Het materiaal gaat dan verbranden en verliest zijn thermoplastische karakter. SBS wordt voornamelijk ingezet in de schoenindustrie. Meestal worden deze materialen gebruikt in een hybride compound, waarbij door het bijmengen van SEBS de verouderingskwaliteit en de UV-stabiliteit van het materiaal verbeteren. Zowel SBS als SEBS kan men ook in transparante kwaliteiten vinden.
TPU
TPU is de afkorting voor thermoplastische polyurethaan. Dit thermoplast is een erg divers product met verschillende types. Over het algemeen wordt TPU gebruikt voor producten die een hoge slijtvastheid nodig hebben of goede oliebestendigheid en een goede weerstand tegen dynamische stress.
Het negatieve van dit materiaal is dat het product standaard minder goed tegen UV-straling en water kan. Men kan door verschillende additieven toe te voegen dit wel verbeteren. Minpunt van het materiaal is de verwerking. De moeilijke lossing en de langere cyclustijd kunnen een probleem vormen.
Er zijn verschillende typen TPU’s: ethers, esters en blends.
TPE-E
TPE-E staat voor thermoplastische polyester elastomeren. Dit zijn elastomeren met een goede thermische stabiliteit en een goede hittebestendigheid. Ook hier is er een verschil tussen ester- en ether-grades. Het gebruik van een ether of een ester (vaak een combinatie van beide) is mede afhankelijk van de toepassing en de benodigde hardheid. Afhankelijk van de eisen met betrekking tot hittebestendigheid, thermische stabiliteit en dynamische eigenschappen gebruikt men een ester, een ether of een ester-ether TPE-E.
TPE-O
TPE-O staat voor olefine gebaseerde thermoplastische elastomeren. Deze worden voornamelijk gebruikt in de automotive-industrie: denk hierbij aan bumpers. Het rubbergedeelte in deze compound is niet gecrosslinkt of slechts een klein beetje. Dat is ook de reden waarom deze elastomeren eigenlijk meer horen bij de flexibele plastics met een hoge slagvastheid dan dat het een echte elastomeer is. Vaak heeft het materiaal een matige geheugenwaarde. Het wordt voornamelijk ingezet bij producten waar een hoge slagvastheid benodigd is bij lage temperaturen. Door middel van het toevoegen van additieven en andere elastomeren kunnen de eigenschappen van deze materialen worden verbeterd.
TPE-V
TPE-V staat voor thermoplastisch vulcanisaat. Deze materialen bestaan uit polypropyleen en EPDM die gecrosslinkt worden. Deze materialen zijn voornamelijk erg geschikt voor contact met chemicaliën en hebben een uitstekende compressieset ten opzichte van TPE-S. De rek bij breuk en sterkte zijn echter matig tot slecht. Wel zijn deze materialen makkelijk in te kleuren en te verkrijgen in alle hardheden. Om een betere sterkte en rek bij breuk te krijgen kan men een gedeeltelijk gecrosslinkt TPE-V gebruiken: deze heeft echter een slechtere geheugenwaarde. Een combinatie van een TPE-V en een TPE-S noemen wij een hybride compound, dat van beide elastomeren de beste eigenschappen bezit.
4KFLEX® – hybride elastomeren
Dit zijn elastomeren waarbij een mengsel gemaakt wordt van bovenstaande verschillende types. Afhankelijk van de toepassing – zoals bij 2K spuitgieten op technische polymeren – kan men door middel van een hybride compound de beste resultaten behalen. Vaak zijn bepaalde elastomeren met bijvoorbeeld een hoge slijtvastheid zoals TPE-U erg lastig te verwerken. Door het maken van een hybride compound worden deze eigenschappen volledig benut met als voordeel een goede verwerking. Men kan hier denken aan een betere lossing, lagere cyclustijden en een betere vloei. Zo heeft bijvoorbeeld TPE-V met een goede geheugenwaarde vaak een minder goede vloei. Door het maken van een hybride compound met toevoeging van andere typen elastomeren kan men een betere vloei realiseren, met als resultaat een strakker oppervlak.