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Explore los elastómeros TPS: qué es, fabricación, modificación, granulación y aplicaciones

¿Qué es TPS?

Los polímeros se clasifican en cuatro categorías según su comportamiento y respuesta a la temperatura y al estrés: Termoplásticos, Elastómeros, Resinas Termoendurecibles y Elastómeros Termoplásticos (TPE).

Los elastómeros termoplásticos (TPE) son una clase de materiales que combinan propiedades tanto de plásticos como de elastómeros (materiales similares al caucho). Se pueden moldear y darles forma como plásticos manteniendo al mismo tiempo la elasticidad y flexibilidad como el caucho.

Elastómeros Termoplásticos Estirénicos, a menudo abreviado como TPE-S o TPS. TPS se refiere específicamente a un subconjunto de TPE que se basan en polímeros estirénicos. Se procesa a partir de PS como material base, incluidos SBS, SIS, SEBS, SEPS, etc. En algunas partes de Asia, las mezclas de elastómeros estirénicos también se denominan TPR.

  • SBS (copolímero de estireno-butadieno-estireno) tiene alta resistencia y es fácil de procesar.
  • SIS (copolímero de estireno-isopreno-estireno) tiene buena estabilidad térmica, así como alta resistencia cohesiva, capacidad de pulverización y excelente adhesión del elastómero hidrogenado (saturado).
  • SEBS (copolímero de estireno-etileno/butileno-estireno) tiene alta resistencia, resistencia al ozono y a los rayos ultravioleta, buena estabilidad térmica y resistencia a altas temperaturas, y es fácil de procesar.

El TPS es un copolímero en bloque de butadieno o isopreno y estireno, y su rendimiento es el más cercano al del caucho SBR. En la actualidad, la producción mundial de TPS ha alcanzado más de 700.000 toneladas, lo que representa aproximadamente la mitad de todo el TPE. La variedad representativa es el copolímero en bloque de estireno-butadieno-estireno (SBS), que se utiliza ampliamente en la industria del calzado y ha sustituido en gran medida al caucho.

Por lo tanto, a menudo se utiliza para crear productos que requieren tanto suavidad como rigidez, lo que los hace ideales para aplicaciones como agarres, sellos, juntas, manijas y otros componentes donde es esencial un equilibrio entre flexibilidad e integridad estructural.

TPS

¿Cómo se fabrican los elastómeros termoplásticos estirénicos?

El TPES está disponible en tres tipos: en virutas, en polvo y granulado, y puede procesarse en extrusión, moldeo por soplado, moldeo por inyección y otros equipos de uso común. Al no requerir vulcanización, la inversión inicial en equipamiento es bastante baja. El moldeo por inyección de TPE estirénico tiene la ventaja de un tiempo de ciclo corto. En comparación con el caucho, su proceso de producción es más corto y el costo es menor.

El coste del molde (que no requiere un gran número de cavidades) también es mucho menor en comparación con el procesamiento del caucho. En términos de procesamiento, el TPES estirénico, al igual que otros materiales termoplásticos, también se puede reciclar.

A diferencia de TPA, TPC y TPU, los materiales TPS no se producen mediante métodos basados en reactores. En cambio, el TPS se crea mediante un proceso de composición, en el que diversas materias primas se funden y homogeneizan mediante sistemas de extrusión. En el caso del TPS, se mezclan diferentes polímeros SBC (Styrenic Block Copolymer) con termoplásticos. Esta meticulosa mezcla del componente termoplástico con el componente SBC blando genera las propiedades características del TPS, permitiendo su posterior procesamiento mediante moldeo por inyección o extrusión. Las propiedades del compuesto están determinadas por la selección de componentes, sus proporciones de mezcla y la inclusión de otros elementos como cargas, aceites de proceso y aditivos.

El proceso de mezclar y combinar polímeros SBC con otros materiales poliméricos y aditivos ofrece a los fabricantes posibilidades casi ilimitadas. Las formulaciones se pueden adaptar para satisfacer los requisitos específicos de materia prima y las proporciones deseadas. Además, esta versatilidad se puede ampliar incorporando aditivos y rellenos especializados, lo que permite que las mezclas de polímeros resultantes exhiban propiedades como conductividad eléctrica o retardo de llama. El TPES también se puede mezclar con poliolefina a través de un copolímero de bloque de estireno/etileno-butadieno/estireno para mejorar la temperatura de servicio y la resistencia a los disolventes.

Es importante señalar que el proceso de producción en sí, así como las condiciones aplicadas, influyen significativamente en las propiedades y el rendimiento de los materiales TPS.

Modelos de extrusora recomendados

Dado que los elastómeros SEBS suelen tener una alta viscosidad y son difíciles de procesar y moldear directamente, los SEBS generalmente se mezclan con aceite plastificante, resina de refuerzo, compatibilizador, aditivos funcionales y compatibilizador mediante el uso de un extrusora de doble tornillo o una extrusora de tres tornillos. Se mezclan, modifican y granulan agentes, etc. para preparar materiales elastómeros termoplásticos (TPS).

Cowin proporciona una extrusora avanzada para compuestos TPE/SBS(TPS)/TPU/TPR/TPV. A continuación se muestran nuestros modelos de extrusora recomendados.

Extrusora de doble husillo para TPS

Extrusoras de doble tornillo son fundamentales para lograr precisión y consistencia en la extrusión de estireno termoplástico (TPS) en el procesamiento de termoplásticos.

La serie de extrusión de doble husillo de COWIN EXTRUSION incluye: extrusoras de doble husillo co-rotativas, extrusoras de doble husillo co-rotativas de alto par, extrusoras co-rotativas de par ultra alto extrusoras de doble tornillo, etc. Los siguientes son los modelos de extrusora de doble tornillo que recomendamos para TPS:

Extrusora de doble husillo CHT-B

ModeloDiámetro (mm)L/DVelocidad (rpm)Potencia (kilovatios)Salida (kg/h)
CHT52-B51.424-80~600~55~300
CHT65-B62.424-80~600~90~450
CHT75-B7124-80~600~132~700
CHT85-B8124-80~600~250~1200
CHT95-B9324-80~600~315~1800
Extrusora de doble husillo serie CHT-B

Extrusora de doble husillo de alto par CHT-D

ModeloDiámetro (mm)L/DVelocidad (rpm)Potencia (kilovatios)Salida (kg/h)
CHT52-D51.424-80~800~110~450
CHT65-D62.424-80~800~160~900
CHT75-D7124-80~800~250~1500
CHT85-D8124-80~800~315~1800
CHT95-D9324-80~800~550~2800
CHT110-D11024-80~800~600~3200
Extrusora de doble husillo serie CHT-D

Extrusora de doble husillo de alto par CHT-MAX

ModeloDiámetro (mm)L/DVelocidad (rpm)Potencia (kilovatios)Salida (kg/h)
CHT52-MAX51.420-80~1000~160~700
CHT65-MAX62.420-80~1000~250~1500
CHT75-MAX7120-80~1000~355~2000
CHT85-MAX8120-80~1000~400~2500
CHT95-MAX9320-80~1000~600~3500
CHT120-MAX12220-80~1000~700~5000
CHT135-MAX13320-80~600~800~6000
CHT160-MAX15820-80~600~1200~10000
Extrusora de doble husillo serie CHT-Max

Comparado con Extrusoras de triple tornillo, Las extrusoras de doble tornillo tienen las siguientes ventajas:

  1. Simplicidad y rentabilidad: las extrusoras de doble tornillo generalmente tienen un diseño más simple y son más fáciles de operar y mantener en comparación con sus contrapartes de triple tornillo. Esta simplicidad a menudo se traduce en ahorro de costes tanto en términos de inversión inicial como de mantenimiento continuo.
  2. Mayor flexibilidad: las extrusoras de doble tornillo se pueden adaptar a una amplia gama de formulaciones y condiciones de procesamiento de TPS. Ofrecen mayor flexibilidad para ajustar las configuraciones de los tornillos y los parámetros operativos, lo que los hace adecuados para diversas aplicaciones de TPS.
  3. Control preciso de la temperatura: las extrusoras de doble tornillo suelen ofrecer un mejor control sobre los perfiles de temperatura dentro del cilindro debido a su diseño compacto. Este control preciso es crucial para mantener las propiedades deseadas de los materiales TPS, especialmente en aplicaciones sensibles al calor.

Extrusora de triple tornillo para TPS

Extrusoras de triple tornillo Tienen claras ventajas en el área de precisión y eficiencia en la extrusión de estireno termoplástico (TPS).

No.ModeloVelocidad (rpm)Diámetro (mm)L/DPotencia (kilovatios)Salida (kg/h)
1MSE-52~60051.424-80~110~1200
2MSE-65~60062.424-80~160~1500
3MSE-75~6007124-80~250~3200
Extrusora de triple tornillo para TPS

En comparación con la extrusora tradicional de doble tornillo, la extrusora de triple tornillo no sólo conserva muchas de las excelentes propiedades de la extrusora de doble tornillo, sino que también tiene las siguientes características:            

  1. Mejor efecto de plastificación y mezcla: la disposición del triple tornillo garantiza un excelente efecto de autolimpieza. En comparación con la extrusora de doble tornillo tradicional, el área de mallado del tornillo se ha duplicado, mejorando en gran medida el efecto de mezcla del tornillo. En muchas condiciones de trabajo, puede reemplazar el mezclador interno tradicional y la extrusora de un solo tornillo alternativo.
  2. La relación longitud-diámetro del tornillo es más corta, el tiempo de residencia y mezcla del material es más largo.            
  3. Mayor producción: la producción de la extrusora de triple tornillo es más de 50% mayor que la de la misma extrusora de doble tornillo.            
  4. Más ahorro de energía: la extrusora de tres tornillos ahorra 20% – 40% de energía que la extrusora tradicional de doble tornillo.  

Aplicación del TPS

Las aplicaciones especializadas de TPES estirénicos se dividen en varias categorías importantes:

Calzado

El TPES se utiliza ampliamente en la industria del calzado, principalmente para la producción de suelas moldeadas por inyección y suelas combinadas (una estructura combinada simple de talón y suela) para zapatos comunes y deportivos. Estos materiales proporcionan al calzado tracción, flexibilidad a bajas temperaturas, resistencia a la fatiga y a la abrasión.

Alambres y cables

El TPES también se utiliza ampliamente como material aislante y de revestimiento para alambres y cables. También tienen buena resiliencia y flexibilidad a bajas temperaturas, comparable al PE reticulado, el caucho vulcanizado y el PVC. También son competitivos en cables para circuitos principales de automóviles, cables para equipos, cables blandos, cables para sobrealimentadores y cables para remolques. . El TPES estirénico también tiene otras propiedades importantes cuando se usa en alambres y cables, incluida la resistencia, la resistencia al desgaste, la resistencia al aplastamiento, la resistencia al impacto, la protección contra incendios, la estabilidad térmica, las propiedades dieléctricas, etc. La mayoría de las construcciones de alambres y cables cumplen con los estándares UL, Society of Automotive. Ingenieros (SAE) y otros estándares importantes de la industria.

autopartes

Reemplazar piezas de caucho y metal en automóviles con piezas livianas de TPE puede reducir los costos de fabricación y mejorar la eficiencia del combustible del vehículo mientras se mantiene el rendimiento. Los mejores materiales para estas aplicaciones son los copolímeros de bloques estirénicos porque las aplicaciones bajo el capó requieren temperaturas de funcionamiento más altas, propiedades de flexión a baja temperatura y resistencia al ozono. La resistencia a la tracción de algunos grados necesarios para fines especiales alcanza los 24,1 MPa y se pueden utilizar para fabricar conductos de calefacción y aire acondicionado. Juntas, precintos, etc. Las piezas a decorar también se pueden pintar y estampar en caliente.

Aplicaciones biomédicas

El rendimiento superior de los dispositivos médicos fabricados con TPES estirénico supera al de los productos de caucho porque no tienen residuos como los de la vulcanización del caucho. Los métodos eficaces para esterilizar estos productos incluyen óxido de etileno, radiación y vapor. Los copolímeros de bloques estirénicos modificados con polisiloxano se han utilizado ampliamente como materiales para fabricar dispositivos médicos. Estos últimos materiales han mejorado la deformación residual por tracción y la transparencia. Y es de caucho de silicona. Una alternativa útil al PVC, TPU, TPO y otros productos TPES estirénicos utilizados en la industria de dispositivos médicos. Los materiales de TPE estirénicos formulados para uso biomédico tienen una amplia gama de propiedades, que incluyen excelente biocompatibilidad, rango de dureza variable, buena resiliencia, baja deformación residual por tracción y deformación residual por compresión, y estabilidad de temperatura. Estos materiales se utilizan como implantes urinarios y tubos médicos. Láminas y películas médicas, tubos, sellos médicos, juntas y diafragmas, etc.

En conclusión, a la hora de elegir entre una extrusora de doble tornillo y una de triple tornillo para el procesamiento de TPS, todo se reduce a sus necesidades específicas. Las extrusoras de doble tornillo ofrecen simplicidad, flexibilidad y rentabilidad, lo que las hace adecuadas para una amplia gama de aplicaciones de TPS. Por otro lado, las extrusoras de triple tornillo destacan en formulaciones especializadas y producción de gran volumen.

En última instancia, la extrusora ideal depende de sus requisitos de producción. Ambas opciones tienen sus puntos fuertes y el éxito radica en optimizar el extrusor elegido para lograr los mejores resultados para la extrusión TPS.

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