TPE vs. TPU: Memilih Elastomer Termoplastik Tepat untuk Desain Anda

Saat desainer produk dan insinyur ingin bagian memiliki properti tertentu seperti penyerapan getaran atau kekuatan dampak tinggi, mereka sering beralih ke polimer yang terbuat dari elastomer termoplastik.

Elastomer termoplastik adalah kelas polimer yang memiliki properti termoplastik dan elastomerik, berarti tahan panas dan tahan lama, tetapi masih fleksibel. Karena elastomer termoplastik dapat dileleh dan dibentuk ulang tanpa mengkompromikan properti kimia atau mekanis material, sisa bahkan dapat digunakan kembali sebagai pengganti sebagian plastik baru. Bagian yang terbuat dari material ini dapat diproduksi menggunakan berbagai proses, termasuk ekstrusi, cetak injeksi, dan blow molding.

TPE (elastomer termoplastik) dan TPU (poliuretana termoplastik) di antaranya kategori elastomer termoplastik yang paling populer — dan sementara banyak orang menggunakan istilah secara bergantian, mereka memiliki beberapa perbedaan kunci. Untuk memulai, TPE adalah kategori yang mencakup berbagai macam elastomer termoplastik sementara TPU hanya merujuk pada subset yang lebih kecil. TPU juga lebih baru di industri manufaktur daripada TPE.

Berikut adalah rincian komprehensif tentang perbedaan kunci antara istilah TPE dan TPU, dan aspek mana dari ini yang harus dipertimbangkan saat membuat pemilihan material.

Tinjauan tentang TPE

TPE, juga dikenal sebagai karet termoplastik, menggabungkan penampilan dan sensasi karet standar dengan kemudahan penggunaan plastik. Kategori luas ini mencakup berbagai macam polimer termasuk TPU, termoplastik copolyester (TCP), dan termoplastik polyamine (TPA). Material ini dikenal karena elastisitas, kemampuan proses, kemampuan didaur ulang, suhu leleh tinggi, dan resistensi terhadap cuaca.

Spesifikasi mekanis untuk setiap jenis TPE akan bervariasi menurut merek. Misalnya, spesifikasi mekanis untuk elastomer termoplastik K2702 dari Kent Elastomer Products meliputi:

• Kekuatan Shore A: 29A
• Kekuatan tarik pada patah: 1100 psi (7.6 MPa)
• Elongasi: 950%
• Modulus 300%: 175 psi (1.2 MPa)
• Modulus 500%: 330 psi (2.3 MPa)
• Suhu operasi: -40 hingga 195°F (-40 hingga 91°C)

TPE adalah pilihan polimer untuk setiap aplikasi yang harus lembut disentuh dan memiliki properti elastis atau anti-gosok yang baik. Mereka juga ideal untuk aplikasi di mana bagian harus menyesuaikan dengan bagian teman. Penggunaan komersial umum untuk TPE termasuk pegangan pensil, pegangan tongkat hoki, mainan, dan sepatu ski. Di industri medis, TPE dapat ditemukan dalam bagian resuscitator, konektor, dan mulut. Di industri otomotif, TPE digunakan dalam seal tahan cuaca, tiket lantan, bagian interior dan eksterior, penutup airbag, dan bumper.

TPE menawarkan banyak keuntungan dibandingkan plastik yang dapat dibandingkan, termasuk material karet konvensional. TPE lebih cepat diproses dan memiliki waktu pembuatan yang lebih pendek daripada karet, yang mengurangi biaya akhir bagian yang selesai. Siklus cetak yang lebih pendek juga meningkatkan efisiensi energi. Secara keseluruhan dibandingkan TPU, TPE dapat lebih elastis.

TPE memiliki beberapa keterbatasan yang harus dipertimbangkan oleh tim produk. Misalnya, TPE dikenal meleleh pada suhu yang sangat tinggi dan hanya boleh digunakan untuk bagian yang penggunaannya akan menyuruhkannya pada suhu dalam rentang yang ditentukan oleh produsen. TPE secara umum berkinerja lebih buruk di bawah beban berat dan memiliki resistensi kimia dan suhu yang lebih rendah daripada karet termoset tradisional. Juga, sebagian besar material TPE harus dikeringkan sebelum diproses, jadi desainer harus berhati-hati untuk tidak melupakan langkah penting ini.

Tinjauan tentang TPU

Poliuretana termoplastik (TPU) adalah subset dari elastomer termoplastik yang kuat dan serbaguna yang dikenal karena daya tahan, fleksibilitas, dan kesesuaian untuk berbagai aplikasi berkinerja tinggi. Seperti TPE lainnya, material ini memiliki properti termoplastik dan karet konvensional, tetapi TPU menawarkan kapasitas beban yang unggul, elongasi pada patah yang tinggi, dan kekuatan tarik yang sangat baik. TPU juga tahan terhadap kimia, minyak, lemak, dan pelarut umum lainnya.

Spesifikasi mekanis untuk TPU akan bervariasi. Spesifikasi mekanis untuk Ultrafuse TPU 85A meliputi:

• Kekuatan Shore A: 90A
• Densitas (dicetak dan dikondisikan): 1082 kg/m3
• Suhu transisi kaca: -44 °C
• Resistensi aus: 82 mm3
• Kekuatan tarik (pada 100% elongasi, arah XY, dikondisikan): 8.7 MPa
• Kekuatan tarik pada patah (arah XY, dikondisikan): 34 MPa
• Modulus elastisitas (arah XY, dikondisikan): 20MPa

TPU dapat ditemukan di berbagai macam industri, dari otomotif, pertanian, hingga tekstil. Kombinasi unik material dari resistensi goresan dan aus membuatnya material yang sangat baik untuk manufaktur bagian interior otomotif seperti knob gigi gigi, panel instrumen, atau bagian konsol. Fleksibilitas dan kemampuan bernapasnya membuatnya cocok untuk pakaian olahraga dan sepatu atletik. Beberapa insinyur juga telah mengembangkan TPU niche untuk memenuhi permintaan yang meningkat untuk polimer berkinerja tinggi dengan kompresi set rendah, resistensi aus, dan resistensi minyak untuk seal dan gasget.

Dibandingkan dengan klorida polivinil (PVC), TPU lebih ringan, lebih elastis, dan lebih tahan aus. Juga mungkin untuk mewarnai dan memproses TPU. Masuk akal untuk memilih TPU daripada PVC dari sudut pandang lingkungan karena material ini dapat didaur ulang dan sering digunakan untuk menurunkan emisi karbon. Juga, TPU melampaui sebagian besar TPE lainnya dalam beberapa hal kunci. TPU umumnya lebih keras, lebih tahan lama, dan lebih tahan penyusutan daripada sebagian besar TPE — ditambah lebih mudah untuk dicetak dan biasanya menjanjikan hasil yang lebih akurat.

Di sisi lain, TPU lebih mahal daripada plastik yang dapat dibandingkan dan beberapa grade TPU memiliki umur simpan yang relatif pendek. Seperti TPE lainnya, TPU harus dikeringkan sebelum diproses. Selain itu, TPU umumnya memiliki rentang kekerasan yang lebih sempit daripada elastomer termoplastik lainnya dan rentang suhu untuk pemrosesan yang lebih sempit, yang menciptakan keterbatasan kemanufakturan tertentu.

Mulai dengan TPE dan TPU

TPE dan TPU adalah plastik serbaguna yang harus dimiliki oleh semua tim produk. Namun, tim produk harus diingatkan untuk tidak menggabungkan dua material ini. TPE, kategori luas polimer yang dapat diklasifikasikan sebagai elastomer termoplastik, lebih lembut daripada TPU dan lebih cocok untuk aplikasi yang harus lembut disentuh. TPU, di sisi lain, adalah subset dari TPE yang lebih tahan dan lebih cocok untuk aplikasi berkinerja tinggi yang memerlukan resistensi kimia dan aus yang tinggi. Tim produk harus selalu melakukan penelitian dan pemeriksaan yang menyeluruh untuk memastikan mereka memilih material yang tepat untuk proyek mereka. Untungnya, mitra manufaktur yang berpengalaman dapat membuat proses pemilihan material jauh lebih sederhana.

Saat perusahaan bekerjasama dengan Fast Radius, mereka bekerjasama dengan tim ahli manufaktur on-demand yang memiliki tahun pengalaman mewujudkan produk menggunakan baik metode manufaktur tradisional maupun aditif. Tim desainer, insinyur, dan konsultan kami dapat memandu tim produk melalui proses pemilihan material dengan lancar, dan memastikan mereka selalu membuat pilihan yang tepat — sehingga mereka dapat fokus pada memberikan produk unggul setiap kali. Hubungi kami hari ini untuk memulai.

Untuk panduan material yang lebih mendalam, lihat artikel lain "Know Your Materials" di pusat sumber daya Fast Radius.