Das richtige Thermoplastische Elastomer (TPE) für Spritzguss wählen: Praktischer Leitfaden

Wir erhalten häufig Fragen, wie sich thermoplastische Elastomere (TPEs) von Duroplasten unterscheiden und welches TPE für ein gegebenes Teil am besten geeignet ist. Ein fundamentaler Unterschied zwischen thermoplastisch und duroplastisch gefertigten Teilen liegt in der Chemie während der Formgebung.

Der Name ist Bond… Chemische Bindung

Thermoplastische Elastomere (TPEs) unterscheiden sich von Duroplasten in der Art, wie ihre Moleküle aneinander binden. Ein weiterer Unterschied: TPEs lassen sich auf konventionellen Spritzgussmaschinen verarbeiten. Das Harz wird über seinen Schmelzpunkt erhitzt, in Form gespritzt und im Werkzeug abgekühlt, um in seine finale Form zu erstarren.

Dagegen werden Duroplaste wie Flüssigsilikonkautschuk (LSR) bei niedrigeren Temperaturen in Form gespritzt, dann durch hohe Hitze aus dem Werkzeug chemisch vernetzt (Crosslinking). Dies stärkt die Bindungen zwischen Molekülen.

Ein großer Unterschied: Da sie beim Spritzgießen keine Vernetzung durchlaufen, können TPE-Teile in den geschmolzenen Zustand zurückkehren – was Recycling ermöglicht.

TPEs bieten zudem den Vorteil, auf denselben Anlagen wie Standard-Thermoplaste verarbeitet werden zu können – was optimierte Prozesse wie Overmolding oder Mehrkomponentenspritzgießen erlaubt.

Triax Technologies nutzte TPE-Overmolding zur chemischen Bindung an das Substratmaterial und schuf so eine wasserdichte Dichtung für sein IoT-fähiges Wearable.

Arten von Thermoplastischen Elastomeren

TPEs lassen sich in sechs Hauptkategorien einteilen, die sich durch chemische Zusammensetzung und Struktur unterscheiden:

• TPV: Thermoplastische Vulkanisate
• TPU: Thermoplastische Urethane
• TPO: Thermoplastische Olefine
• SBC: Styrol-Blockcopolymere
• COPE: Copolyester-Elastomere
• PEBA: Polyether-Blockamide

Es können erhebliche Unterschiede zwischen jedem TPE-Typ und sogar zwischen Formulierungen jedes Subtyps bestehen – daher ist die richtige Materialwahl entscheidend für Teilelebensdauer und Kosten.

TPV – Thermoplastische Vulkanisate

Hartes thermoplastisches Material mit weicheren, vernetzten Gummibereichen in der Polymerstruktur. Bietet generell „weiches“ Gefühl, matte Oberfläche, hohen Druckverformungsrest. Hinweis: Nicht in transparent erhältlich.
Anwendungen: Dichtungen, Manschetten, Grommets, Puffer, Unterboden-Anwendungen

TPU – Thermoplastische Urethane

Blockcopolymer mit abwechselnd harten und weichen Bereichen im molekularen Rückgrat, enthaltend Urethan-Verknüpfungen. TPU zeichnet sich durch mittlere bis hohe Härte, gute Transparenz, mäßigen Druckverformungsrest, gute Abrieb- und Reißfestigkeit aus. Geeignet für Outdoor, muss vor dem Spritzgießen getrocknet werden. Teurer. TPU ist das einzige TPE für 3D-Druck verfügbar.
Anwendungen: Schutzhüllen, Sportgeräte, Medizintechnik, Schuhe, Inline-Skate-Rollen

TPO – Thermoplastische Olefine

„Harter“ Polyolefin (typischerweise Polypropylen) gemischt mit „weichen“ nicht-vernetzten Gummibereichen. Hohe Härte ergibt zähes Produkt mit hoher Schlagfestigkeit. Einige Grade wetterbeständig. Niedriger Druckverformungsrest, günstiger als TPU.
Anwendungen: Automotive-Innenraum: Armaturen, Stoßfänger, Dachsysteme

SBC – Styrol-Blockcopolymere

Harte Styrol-Bereiche und „weiche“ elastomere Bereiche in abwechselnden Blöcken, oft gemischt mit steiferem Polymer wie Polypropylen. Viele verschiedene SBCs, Eigenschaften stark formulierungsabhängig. SBC ist das weichste und flexibelste aller TPEs. Glänzende Oberfläche, hohe Dehnung, gute Transparenz, gute Abriebfestigkeit.
Anwendungen: Soft-Touch-Griffe, Tasten, Knöpfe, Griffe; Gel-Einlagen

COPE – Copolyester-Elastomere

Copolymer aus harten kristallinen Polyester-Bereichen und weichen amorphen Segmenten. Bekannt für hohe Temperaturbeständigkeit, Reiß- und Schlagfestigkeit. Gute Kriechfestigkeit, geringe Feuchtigkeitsaufnahme.
Anwendungen: Möbel, Auto-Manschetten, Stoßfänger, Prothesen

PEBA – Polyether-Blockamide

Copolymer aus harten Polyamid-Blöcken, abwechselnd mit weichen elastomeren Blöcken. PEBA überzeugt durch gute Biegeermüdungs-, Kriech- und Schlagfestigkeit. Hohe Temperaturperformance, niedriger Druckverformungsrest.
Anwendungen: Medizintechnik, Sportgeräte, Elektronik