Thermoplastische Elastomere (TPE) sind eine Klasse von Polymermaterialien, die die Elastizität von Gummi mit den Verarbeitungsvorteilen von Thermoplasten kombinieren. Basierend auf der chemischen Struktur und den Leistungsmerkmalen können TPE-Materialien in mehrere Haupttypen eingeteilt werden. Unter ihnen werden Styrol-TPE (TPS), Olefin-TPE (TPO/TPV) und TPE auf Dien--Basis am häufigsten in industriellen Anwendungen verwendet.
Styrol-Thermoplastische Elastomere (TPS)
Styrol-TPE, auch TPS genannt, ist eines der am frühesten entwickelten und am weitesten verbreiteten thermoplastischen Elastomere. Es basiert auf Blockcopolymeren von Styrol mit Butadien oder Isopren. Das repräsentativste Material ist SBS (Styrol-Butadien-Styrol), dessen mechanisches Verhalten dem SBR-Gummi sehr ähnelt.
SBS wird häufig in Schuhen verwendet und hat dort herkömmlichen Gummi weitgehend ersetzt. Es wird auch häufig in industriellen Gummiplatten, Schläuchen, druckempfindlichen Klebstoffen und zur Asphaltmodifizierung eingesetzt. SBS-modifizierter Asphalt verbessert die Rissbeständigkeit, die Abriebfestigkeit, die Rutschfestigkeit und die Temperaturstabilität. Obwohl SBS relativ teuer ist, sorgt seine hervorragende Kompatibilität mit Asphalt für eine breite Marktakzeptanz.
Hydrierte Typen wie SEBS und SEPS verbessern die Hitzebeständigkeit, Witterungsbeständigkeit und Alterungsbeständigkeit erheblich. Diese Materialien werden häufig als Schlagzähmodifikatoren für technische Kunststoffe wie PA und PC, Materialien in medizinischer Qualität, transparente Elastomere und wetterbeständige Polymermischungen verwendet. Herkömmliche SBS- und SIS-Materialien weisen jedoch eine begrenzte Hitzebeständigkeit auf, typischerweise unter 80 Grad.
Olefinische thermoplastische Elastomere (TPO und TPV)
Olefinisches TPE besteht hauptsächlich aus Polypropylen (PP) als Hartsegment und EPDM-Gummi als Weichsegment, allgemein bekannt als TPO. TPO hat eine geringe Dichte (ca. 0,88), eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit, Ozonbeständigkeit und Hitzebeständigkeit bis 100 Grad.
Die Entwicklung thermoplastischer Vulkanisate (TPV) markierte einen großen Durchbruch. TPV wird durch dynamische Vulkanisation hergestellt, bei der vollständig vernetzte Gummipartikel fein in der thermoplastischen Matrix verteilt werden. Diese Struktur verbessert den Druckverformungsrest, die Ölbeständigkeit und die Wärmealterungsbeständigkeit erheblich, sodass TPV Leistungsniveaus erreichen kann, die mit CR-Gummi vergleichbar sind.
TPV wird häufig in Automobildichtungen, Schläuchen, Draht- und Kabelisolierungen, Luftkanälen, Dichtungen und Gebäudeabdichtungssystemen verwendet und hat in vielen Anwendungen herkömmlichen Gummi weitgehend ersetzt. Derzeit macht TPO etwa 80–85 % des olefinischen TPE-Verbrauchs aus, während TPV 15–20 % ausmacht, mit rascher Wachstumsdynamik.
Thermoplastische Elastomere auf Dien--Basis
TPE auf Dien--Basis umfasst hauptsächlich thermoplastisches Trans-Polyisopren (TPI) und thermoplastisches Polybutadien (TPB). TPI ähnelt strukturell der natürlichen Guttapercha und weist eine hohe Kristallinität, gute mechanische Festigkeit und Formgedächtniseigenschaften auf. Es wird in orthopädischen Geräten, Schutzsportgeräten und Spezialfolien verwendet.
TPB bietet hervorragende Transparenz, Wetterbeständigkeit, elektrische Isolierung und kontrollierte Abbaubarkeit. Ein wesentlicher Vorteil von TPE auf Dienbasis-besteht darin, dass es vulkanisiert werden kann, wodurch die Hitzebeständigkeit, Ölbeständigkeit und Haltbarkeit verbessert werden-eine Fähigkeit, die den meisten TPE-Materialien fehlt.