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热塑性弹性体TPE缔造软触感的生活体验
作者/来源:LXDJEA   发表时间:2019-10-15 16:30:15
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TPE的出现被称为橡胶工业的第三次革命,既具硫化橡胶的弹性,又有热塑性塑料的加工性能。TPE具有优异的性能且易于使用不同加工方法高效加工,作为一种新的材料,市场应用不断推广。其中,TPE特有的柔软触感与优异性能的结合渐渐成为市场应用的热点之一。

传统软材料市场面对的挑战 

对于TPE而言,要获得更大的市场发展,必须进入传统的材料领域,成为传统材料的替代品。聚氯乙稀(PVC)和橡胶可以说是传统上实现软触感典型的两种材料,这两种材料目前正在面对着市场各不相同的挑战。 

PVC面对环保安全性的压力 

PVC具有原料丰富、制造工艺成熟、价格低廉、用途广泛等突出特点,是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大通用树脂,占世界合成树脂总消费量的29%。PVC容易加工,可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、中空吹塑等方式加工。PVC主要用于生产人造革、薄膜、电线护套等塑料软制品,也可生产板材、门窗、管道和阀门等塑料硬制品。 

PVC具有高阻燃、耐化学药品性高(耐浓盐酸、浓度为90%的硫酸、浓度为60%的硝酸和浓度20%的氢氧化钠)、机械强度及电绝缘性良好的优点,但耐热性较差,软化点为80℃,于130℃开始分解变色,并析出HCI。PVC的化学性质稳定、中性、无毒。它既轻又坚固,适应性强且价格便宜,这些性质决定了其使用非常普遍,包括制造敏感程度最强的物品,如医疗器械、建筑材料、玩具和汽车电缆等。 

然而,由于PVC本身在加工过程中需要加入各种助剂,这些助剂的安全性成为PVC市场发展面对的最大压力。 

1998年11月13日,绿色和平组织发表了令人震惊的报告,声称在为儿童生产的软性聚氯乙烯玩具中,均发现了含有不同程度的邻苯二甲酸盐。该物质可以促使老鼠患癌,而儿童咀嚼或者吸吮含有该物质的玩具也会严重损害健康。对于增塑剂“危险”的担忧也蔓延到医疗用品(急救用品)如血袋、塑料管子等。之后绿色和平组织极力在欧洲国家宣传抵制塑胶玩具,并在芬兰、意大利、丹麦、挪威、德国、法国、瑞典和奥地利等欧洲国家成功地取得了对PVC塑料玩具不同程度的禁令。在世界范围内形成了一股对塑胶玩具的恐慌。 

尽管1999年6月22日,美国科学和卫生委员会(ACSH)以C.Everett.Koop医生为首的增塑剂安全调查小组得出结论:加入增塑剂的塑料“无害”。但就在这种情况下,欧盟于1999年12月7日正式做出决议(1999/815/EC),在欧盟成员国范围内,对3岁以下儿童使用的与口接触的玩具及儿童用品(如婴儿奶嘴、出牙器等)中,限制PVC塑料中的增塑剂含量。 

关于PVC的“危险性”同样传递到了电子电器行业。2004年,微软公司制定了一个关于在2005年年底之前剔除该种材料使用的目标。实行这一禁用措施的还包括苹果、戴尔、惠普、索尼、夏普和三星等大公司。 

TPE是运动及休闲装备追求优质手感的理想选择。

橡胶高弹性与低加工效率的矛盾 

橡胶硫化技术的发明,使橡胶的高弹性与耐久性大幅提高,并成为橡胶应用迅速发展的重要因素。如今橡胶已经广泛应用于汽车、建筑、电子电器、日常用品、绝缘、外表装饰等领域。然而,由于橡胶硫化需要较长的加工周期,生产效率低,随着各种新型替代材料的不断开发出来,其市场发展受到严峻的挑战。尽管人们陆续开发了多种加速硫化技术,但相对于其他无需硫化的材料而言,加工效率仍嫌不足。此外,橡胶使用后会产生很多废料,报废后回收再利用难度大,容易造成环境污染。这些都成为人们研究开发新型替代材料的主要动力。除了一些其他材料尚难以替代的领域之外,已有越来越多的新材料进入传统橡胶工业独享的领地。 

柔软触感 TPE的市场机会 

与PVC相比较,TPE的安全环保性充分表现出来,并在很多领域成为PVC的替代品。 

山东威高集团医用高分子制品股份有限公司与中国科学院长春应用化学研究所合作研发成功TPE新型一次性医用输液器,并实现了产业化。近日,该项目通过山东省科技厅组织的专家鉴定。专家组认为,该新型输液器性能优于并可取代传统的以PVC为原料的一次性输液器。 


TPE与软质PVC的特性比较。 
输液器是一种用量大、使用面广的一次性医用器具,中国每年用量达50多亿支,其质量的优劣和使用安全与否直接与消费者的健康相关。目前,国内外一次性输液器普遍以PVC为原料。PVC虽具有物理机械性能优良、价格低、生产工艺简单等优点,但材料中残留的极少量有害物质,以及加工时必须添加其他材料所造成的致病隐患和不安全性,使其面临着其他更为便宜和安全的聚合物材料的挑战。随着合成技术的不断更新以及新产品的成功开发,TPE在这些领域代替PVC的机遇逐渐成熟。 

近年来TPE在玩具上的应用亦愈见广泛。由一般玩具车胎以至公仔手脚均会用上TPE,原因除了它可用于取替PVC外,其独特性能更可为玩具设计工程师带来创作灵感,设计出新奇好玩的玩具。而且,TPE一般不含毒素,无须使用增塑剂,不含邻苯二甲酸盐,符合各国对控制重金属含量的要求以及FDA对物料接触食物的卫生要求。 

从TPE的应用市场来看,汽车领域仍然占据最大的份额。目前,全球70%以上的TPE被用于汽车制造业,它将逐渐取代汽车中的热固性交联橡胶部件,用于制造保险杠、门窗密封条、导风板和侧身装饰条等外部部件。随着品种的增加和性能的进一步改善,更重要的是,随着人们对汽车环保、轻量化、节约能源和物资再循环等方面的要求提高,TPE在汽车行业中的消费量将进一步增加。 

TPE的另一个重点应用市场是建筑领域,包括民用和工业建筑领域。在建筑领域中,它更多地被用作门、窗的密封材料,其良好的密封效果丝毫不亚于传统的热固性橡胶。 

家用电器领域也是TPE的一个热点应用市场。由于具有优异的抗热老化性、抗挠曲疲劳性以及良好的耐化学药品性能和易加工性、易着色性,使TPE正在取代橡胶被用于制作密封部件、垫片、轴套、皮带以及铸件等。 

中兴彩票在消费品市场,柔软触感将是TPE应用最大的推动力。为了追求产品的舒适感与特色,越来越多的厂家开始在产品的设计中加入软触感的因素。通过采用不同材质、不同色彩的TPE,软触感正成为消费品市场重要的趋势之一。 

随着的应用范围不断拓展,人们对TPE产品的性能也提出了更高、更特殊的要求,从而推动其快速发展。 

AES公司成功开发了一种更软的热塑性弹性体X8211-25。该产品具有全硫化弹性体的优异性能,同时具有更柔软、干爽和丝滑的触感,而且还非常易于着色。该TPE的最大特点是将柔软触感与良好的工程性能紧密地结合起来,可以使消费品设计师和生产商不必再像以前那样必须通过牺牲产品性能而为其产品带来柔软触感,从而使更多的设计选择和更复杂的产品形状成为可能。 

JEA捷佳公司开发了类似硅胶爽滑质感的热塑性弹性体TESiV。该产品具有类似硅胶的干爽耐刮手感,可快速加工成型,并且消除了硅胶容易吸附灰尘的缺点。目前在手机数码、智能穿戴设备领域应用广泛。

复合注射改善产品外观、触感和功能 

复合注塑技术通过采用两种或多种不同品种或不同颜色的材料加工制品,以美化消费品的外观或增强产品功能性。作为一种高性能的新材料,TPE在各种追求产品外观、软触感和功能性的领域,充分利用复合注射技术的优势,迅速拓展其应用市场。 

如今,TPE已经成为复合注塑最常用的材料之一。不管是采用嵌件注塑成型还是二次注塑成型,都是将TPE注塑在与之相容的刚性基材上。这使得“软包覆硬”产品的功能性得到增强,如绝缘性、耐化学性、更加符合人类工程学、更佳的手感、握持性以及出众的美感。 

在复合注塑中,坚硬的基材和TPE间的粘结性是加工能否成功的关键。为了保证TPE与基材的良好粘接性,大多数手感柔软的复合注塑都涉及把薄薄一层软性材料(TPE)注射在硬质基材上。TPE通常需要流经较长的路径和薄壁区来充入模具,所以它应具备较高的流动性。TPE供应商积极开发各种新产品以适应这一特殊应用,例如DSM开发的Arnitel的低粘度产品规格优化了对于复合注塑而言至关重要的粘结性。家居用品和厨具产品的著名品牌Tupperware,近期推向市场的Soft Grip系列厨具,采用了DSM公司的这一新型TPE产品,柔性和刚性塑料的结合使这些产品手感舒适。豪华的外观加上触感舒适的手柄使其功能趋于完善,出色的握持效果保证了使用的安全性。 


Berstorff开发的ZE75A UTX双螺杆挤出机,专用于TPE加工。 
新型加工技术加速TPE市场化 

面对良好的市场机遇,新型加工技术的开发同样成为TPE市场发展的推动力之一。 

Berstorff公司在原材料生产(混合和动态交联)和后续加工领域拥有丰富的经验和专利技术,可以提供从挤出、成型、多组分化合物的生产到传统橡胶产品与TPE的混炼设备。为了满足市场对TPE不断增长的市场需求,PolyOne公司最近采用了一条Berstorff公司的完整的挤出生产线。其主机为一台专为TPE-V加工而设计的ZE 75 A UTX双螺杆挤出机,其加工段长径比达57。 

通过特别选定的螺杆结构以及考虑内部的剪切与应力,可以保证最终产品的特别相态和物理性能。该台机器可同时用于TPE-V和TPE-S加工。整条挤出线,由ZE75Ax57D UTX 双螺杆挤出机,三套液体计量和7套固体计量装置,一个齿轮泵,一套换网装置和大约在一年半前由Berstorff安装的一台水下造粒机组组成。“目前这一装置用于加工TPE-V和TPE-S,根据材料不同,产量在400-1000kg/h,我们对这套系统的功能非常满意。”PolyOne工程塑料/TPE欧洲董事总经理Marc Setzen 表示。 

TPE作为橡胶和热塑性塑料的理想结合品,这一市场正在走热。同时,更多新的加工技术也将不断推向市场。市场与技术因素将共同促进TPE市场的加速发展。

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