Thermoplastisches Polyurethan (TPU)ist ein vielseitiges Elastomer mit einem breiten Spektrum an mechanischen, Umwelt- und Verarbeitungseigenschaften. Aufgrund seiner Leistungsmerkmale eignet es sich für Anwendungen, die von weichen Folien bis hin zu hochfesten mechanischen Bauteilen reichen.
Mechanische Eigenschaften
TPU bietet einen breiten Härtebereich von Shore A 60 bis Shore D 85, der durch Modifizierung der Formulierung-wie das Verhältnis von Isocyanat, Polyol und Kettenverlängerer angepasst werden kann. Diese Flexibilität ermöglicht den Einsatz von TPU in einer Vielzahl von Anwendungen, von weichen Folien bis hin zu starren Zahnrädern.
TPU weist eine hohe Elastizität und Zugfestigkeit auf: Die Bruchdehnung kann 400–800 % oder mehr erreichen, was ihm eine gummiartige Flexibilität verleiht. Die Zugfestigkeit liegt typischerweise zwischen 20 und 60 MPa, wobei einige Hochleistungstypen mehr als 70 MPa erreichen und damit viele TPEs wie SEBS-basierte Materialien übertreffen.
Das Material bietet außerdem eine hervorragende Reißfestigkeit, die normalerweise zwischen 40 und 120 kN/m liegt, und eignet sich daher ideal für Anwendungen, bei denen eine Rissfestigkeit erforderlich ist, beispielsweise bei Sportgeräten oder Förderbändern. Seine Abriebfestigkeit ist bemerkenswert, oft 3–5 Mal höher als bei Naturkautschuk (Taber-Abriebindex nur 50–100 mg), geeignet für Schuhsohlen, Rollen und Dichtungen.
Umwelt- und Wetterbeständigkeit
TPU weist eine gute Temperaturbeständigkeit auf: Der kurzfristige Einsatz kann zwischen –40 und 120 Grad liegen, wobei einige modifizierte Typen 130 und 150 Grad erreichen können. Bei langfristiger Verwendung bleibt TPU zwischen –30 Grad und 80 Grad stabil und übertrifft die meisten TPEs.
TPU ist außerdem beständig gegen Öle und Chemikalien, einschließlich Schmiermitteln, Kraftstoffen und Hydraulikölen, und bietet eine bessere Leistung als SEBS-basiertes TPE. Gegen starke Säuren und Basen ist es jedoch weniger beständig. Die Hydrolysebeständigkeit unterscheidet sich zwischen den TPU-Typen: TPU auf Polyether--Basis zeigt eine bessere Hydrolysebeständigkeit für feuchte Umgebungen, während TPU auf Polyester--Basis eine bessere Ölbeständigkeit bietet, sich jedoch bei langfristiger Wassereinwirkung verschlechtern kann.
Die Alterungsbeständigkeit variiert je nach Typ. Aliphatische TPUs, wie z. B. Typen auf Polyether--Basis, sind gut UV- und Oxidationsbeständig und vergilben nicht so leicht, sodass sie für Außenanwendungen wie Kabelummantelungen geeignet sind. Aromatische TPUs haben eine höhere mechanische Festigkeit, neigen jedoch bei UV-Einwirkung eher zur Vergilbung.
Verarbeitungseigenschaften
Als Thermoplast kann TPU durch Spritzgießen, Extrudieren, Blasformen und Kalandrieren ohne Vulkanisation verarbeitet werden, was eine hohe Produktionseffizienz ermöglicht. Seine Schmelzviskosität ist temperaturabhängig, wobei die Verarbeitungstemperaturen je nach Sorte im Allgemeinen zwischen 180 und 230 Grad liegen. Um eine Verschlechterung zu vermeiden, ist eine sorgfältige Temperaturkontrolle erforderlich.
TPU ist auch mit vielen technischen Kunststoffen wie ABS und PC kompatibel und ermöglicht das Umspritzen von weichen -harten Verbundstrukturen, die häufig in Handyhüllen, Automobillenkrädern und anderen Multi-{1}Materialkomponenten verwendet werden.
Einige TPU-Typen bieten eine hohe Transparenz, insbesondere Polyether-basierte und aliphatische Typen, mit einer Lichtdurchlässigkeit von bis zu 85 % und eignen sich für optische Geräte und medizinische Schläuche.
TPU ist umweltfreundlich, halogenfrei und viele Qualitäten entsprechen den FDA- und RoHS-Standards, sodass sie für den Kontakt mit Lebensmitteln oder medizinische Anwendungen wie Infusionssets und medizinische Schläuche geeignet sind.