Élastomère thermoplastique (TPE)
Élasticité caoutchouteuse à température ambiante – Le TPE/TPR présente une excellente élasticité similaire au caoutchouc vulcanisé dans des conditions normales.
Transformabilité thermoplastique – Il peut être ramolli et moulé à haute température, alliant l'élasticité du caoutchouc à la commodité de transformation des thermoplastiques.
Structure physique réversible – Ses segments de résine forment des points de réticulation physique réversibles qui changent avec la température, permettant une transformation flexible et une réutilisation.
Propriétés équilibrées du caoutchouc et du plastique – Le TPE combine la résistance mécanique du caoutchouc avec les avantages de transformation des plastiques, ce qui en fait un matériau polyvalent de « troisième génération de caoutchouc ».
Description des produits des élastomères thermoplastiques (TPE/TPR)
Les élastomères thermoplastiques (TPE/TPR), également connus sous le nom de caoutchouc synthétique ou caoutchouc artificiel, combinent les excellentes propriétés du caoutchouc vulcanisé réticulé traditionnel—telles qu'une grande élasticité, une résistance au vieillissement et une résistance à l'huile—avec la facilité de transformation et les caractéristiques de moulage polyvalentes des plastiques conventionnels.
Les TPE/TPR sont des matériaux élastomères qui présentent une élasticité semblable à celle du caoutchouc à température ambiante et peuvent être ramollis et moulés sous l'effet de la chaleur. Leur structure est constituée de segments de résine et de caoutchouc liés chimiquement. Les segments de résine forment des points de réticulation physiques par des interactions intermoléculaires, tandis que les segments de caoutchouc assurent une grande élasticité.
Ces réticulations physiques sont réversibles avec les changements de température, permettant un comportement de traitement thermoplastique. Ainsi, les matériaux TPE combinent les propriétés mécaniques et physiques du caoutchouc vulcanisé avec les avantages de transformation des thermoplastiques, ce qui en fait une nouvelle classe de matériaux polymères située entre le caoutchouc et la résine, souvent appelée « caoutchouc de troisième génération ».
Avantages des élastomères thermoplastiques (TPE/TPR)
(1) Ils peuvent être traités à l'aide d'équipements de moulage thermoplastique standard, y compris le moulage par injection, l'extrusion, le moulage par soufflage, le moulage par compression et le moulage par transfert.
(2) Ils peuvent également être vulcanisés à l'aide de machines de moulage par injection de caoutchouc, réduisant considérablement le temps de traitement d'environ 20 minutes à moins d'une minute.
(3) La vulcanisation par extrusion est également possible, offrant une efficacité d'extrusion élevée et un temps de durcissement court.
(4) Les déchets de production tels que les bavures et les déchets de caoutchouc peuvent être directement recyclés et réutilisés.
(5) Les produits finis en TPE sont faciles à recycler, contribuant ainsi à réduire la pollution environnementale et à améliorer l'utilisation des ressources.
(6) Aucun processus de vulcanisation n'est nécessaire, ce qui permet des économies d'énergie. Par exemple, la consommation d'énergie pour la production de tuyaux haute pression est de 188 MJ/kg pour le caoutchouc contre 144 MJ/kg pour le TPE, réalisant ainsi plus de 25 % d'économies d'énergie.
(7) Les matériaux TPE possèdent de fortes propriétés d'auto-renforcement, simplifiant les formulations, réduisant l'impact des additifs sur les performances des polymères et améliorant le contrôle qualité.
(8) Le TPE a ouvert de nouvelles voies de développement pour l'industrie du caoutchouc et a élargi le champ d'application des produits en caoutchouc.
Types courants et propriétés des élastomères thermoplastiques
1. TPE à base de styrène (TPS) :Les TPE à base de styrène sont des copolymères séquencés de butadiène ou d'isoprène et de styrène. Leurs propriétés sont les plus proches de celles du caoutchouc SBR. Ils font partie des premiers élastomères thermoplastiques chimiquement synthétisés étudiés et sont largement utilisés dans l'industrie de la chaussure, remplaçant en grande partie le caoutchouc. Leurs applications dans les produits en caoutchouc industriels tels que les feuilles de caoutchouc et les tissus en caoutchouc sont également en expansion. Le SBS est également largement utilisé comme modificateur d'impact pour les plastiques PS et constitue un excellent modificateur pour les chaussées en asphalte, améliorant la résistance à l'usure, la résistance aux fissures, la résistance au ramollissement et la résistance au dérapage. Les plastiques PS modifiés avec du SBS présentent non seulement une résistance aux chocs considérablement améliorée comme le caoutchouc, mais aussi une excellente transparence.
2. TPE à base d'oléfines (TPO) :Les TPE à base d'oléfine sont des mélanges de PP comme segment dur et d'EPDM comme segment mou. En raison de leur faible densité (seulement 0,88), de leur haute résistance à la chaleur jusqu'à 100 °C et de leur bonne résistance aux intempéries et à l'ozone, ils sont devenus un autre type de TPE en développement rapide. Ils sont largement utilisés dans l'automobile comme engrenages, crémaillères, gaines de fils d'allumage, tuyaux résistants à l'huile, conduits d'air et joints d'étanchéité brillants résistants aux fissures pour les immeubles de grande hauteur. Ils existent également dans les domaines des fils et câbles, de l'alimentation et de la médecine.
3. TPE à base de diène : Les TPE à base de diène sont principalement des isomères du caoutchouc naturel, d'où leur nom de caoutchouc trans-naturel thermoplastique (1-NR). Cependant, en raison de leur état thermoplastique et de leur forte cristallinité, leur offre est limitée et leurs applications ne se sont pas considérablement développées depuis longtemps.
4.TPE à base de chlorure de vinyle :Les TPE à base de chlorure de vinyle se divisent en deux grandes catégories : le PVC thermoplastique et le CPE thermoplastique. Le premier est appelé TPVC, et le second TCPE. Le TPVC est principalement un modificateur élastique du PVC, et il se subdivise en polymérisation chimique et mélange mécanique. Ce type de TPVC peut être considéré comme un PVC modifié et un substitut du caoutchouc, principalement utilisé pour fabriquer des tuyaux, des feuilles, des tissus et certaines pièces en caoutchouc. Actuellement, plus de 70 % sont consommés dans le domaine automobile, comme dans les volants de voiture et les balais d'essuie-glace. D'autres applications incluent les fils électriques (environ 75 %) et les films d'étanchéité pour le bâtiment (environ 10 %). Ces dernières années, son application s'est étendue aux appareils électroménagers, au jardinage, à l'industrie et aux vêtements de travail quotidiens, y compris les imperméables.
5. TPE à base de polyuréthane :Les TPE à base de polyuréthane sont des caoutchoucs de polyuréthane thermoplastiques, souvent abrégés en TPU, composés de segments durs imbriqués d'uréthane réagissant avec des isocyanates et de segments mous de polyester ou de polyéther. Le TPU possède une excellente résistance mécanique, une résistance à l'abrasion, une résistance à l'huile et une résistance à la flexion, sa résistance à l'abrasion étant particulièrement remarquable. Il est principalement utilisé dans la fabrication d'équipements sportifs tels que les chaussures de ski et les chaussures de randonnée, et est également largement utilisé dans la production de diverses chaussures de sport et de randonnée, ce qui entraîne une consommation substantielle. Le TPU peut également être utilisé pour produire des pièces automobiles, mécaniques et horlogères par moulage par injection et extrusion, et est largement utilisé dans les tuyaux haute pression (caoutchouc extérieur), les tuyaux en caoutchouc pur, les feuilles, les courroies de transmission, les courroies transporteuses, les fils et câbles, et les tissus caoutchoutés.
