El TPU modificado especialmente se utiliza cuando un grado de TPU estándar no puede proporcionar la combinación requerida de flexibilidad, resistencia, resistencia a las llamas, control eléctrico, resistencia a la intemperie, transparencia u otras propiedades específicas de la aplicación.
El poliuretano termoplástico (TPU) es un elastómero termoplástico cuyas propiedades están influenciadas por sus segmentos blandos y duros, la química de isocianatos, el extensor de cadena y la formulación. Por lo tanto, diferentes químicas de TPU pueden proporcionar combinaciones bastante diferentes de flexibilidad, resistencia mecánica, resistencia a la abrasión, resistencia a la hidrólisis y rendimiento térmico.
Los grados de TPU modificados se desarrollan cuando estas combinaciones de propiedades estándar no son suficientes para una aplicación particular. La modificación puede implicar aditivos, cargas, química de polímeros o una combinación de enfoques de formulación. Dependiendo del grado, el propósito puede ser mejorar el rendimiento de la llama, la rigidez, las propiedades eléctricas, la estabilidad a los rayos UV, la transparencia o la idoneidad para una aplicación regulada.
Para el abastecimiento de materiales, la modificación debe estar vinculada a los requisitos reales de la pieza terminada. Una solicitud como "TPU modificado" no suele ser suficiente para identificar un grado adecuado. También son importantes el método de procesamiento, la dureza, el entorno operativo, el rendimiento requerido y los estándares aplicables.
El TPU retardante de llama se considera para aplicaciones en las que el material debe cumplir con un requisito de inflamabilidad específico. Dependiendo de la formulación, los sistemas ignífugos pueden utilizar diferentes aditivos o diseños de polímeros, por lo que el comportamiento de procesamiento y las propiedades mecánicas resultantes pueden variar entre grados.
Las aplicaciones típicas incluyen cubiertas de cables, componentes eléctricos, conectores y piezas industriales o de transporte seleccionadas. UL 94 puede ser relevante para plásticos moldeados, pero siempre se debe verificar la clasificación para el material real, el espesor de la muestra y la configuración de prueba.
Las aplicaciones de alambres y cables pueden implicar requisitos adicionales, como propagación de llamas, humo, contenido de halógenos o estándares de cables específicos del proyecto. No se debe suponer que un material descrito simplemente como "retardante de llama" cumple con todos estos requisitos.
Se puede utilizar refuerzo de fibra de vidrio cuando un TPU sin relleno no proporciona suficiente rigidez o estabilidad dimensional. Agregar refuerzo cambia el equilibrio entre rigidez, resistencia y alargamiento, por lo que la formulación adecuada depende del diseño de la pieza y de los requisitos mecánicos.
Estos grados se pueden considerar para carcasas, soportes, componentes protectores y otras piezas moldeadas donde se requiere más soporte estructural mientras algunas de las características de procesamiento del TPU siguen siendo útiles.
El refuerzo también influye en el procesamiento. La fibra de vidrio puede aumentar el desgaste del equipo y afectar el flujo, la apariencia de la superficie y la contracción. Por lo tanto, durante las pruebas de moldeo se deben seguir las recomendaciones de procesamiento del fabricante seleccionado.
El TPU alifático suele seleccionarse cuando es importante la resistencia al amarillamiento y al cambio de color bajo la exposición a la luz. Esto hace que los grados adecuados sean útiles para aplicaciones donde el material permanece visible durante el servicio, incluidos ciertos componentes para exteriores, películas, cubiertas protectoras y productos de consumo.
La resistencia a la intemperie depende de algo más que la propia química del TPU. La exposición a los rayos UV, la temperatura, la humedad, los pigmentos, los aditivos, el espesor de las piezas y las condiciones de la superficie pueden afectar la apariencia a largo plazo. Cuando la retención del color es importante, los datos de envejecimiento acelerado para el grado real son más útiles que una afirmación general de "resistencia a los rayos UV".
Las propiedades eléctricas se pueden modificar cuando el TPU aislante ordinario no proporciona el nivel requerido de control estático. Los materiales antiestáticos y conductores no son intercambiables: una aplicación puede requerir una disipación estática controlada, protección contra descargas electrostáticas o una resistencia eléctrica sustancialmente menor.
Dependiendo del rendimiento objetivo, se pueden utilizar diferentes aditivos o cargas conductoras. Estos también pueden afectar el color, las propiedades mecánicas, la apariencia de la superficie y el procesamiento.
Al adquirir este tipo de material, se debe indicar la resistencia superficial o la resistencia volumétrica requerida, el método de medición y el entorno operativo. El requisito de resistencia del componente terminado es más útil que simplemente especificar "TPU conductor".
Los grados de TPU transparentes se utilizan cuando es necesario combinar flexibilidad y resistencia al impacto con una apariencia clara o visualmente estable. La formulación del material, las condiciones de procesamiento y el diseño de la pieza pueden influir en el resultado óptico final.
Para aplicaciones que involucran películas transparentes, cubiertas o componentes visibles, las especificaciones útiles pueden incluir transmitancia de luz, turbidez, estabilidad del color, calidad de la superficie y resistencia al amarillamiento. También se deben controlar la humedad y las condiciones de procesamiento porque pueden afectar la apariencia de las piezas moldeadas o extruidas.
Algunos grados de TPU se desarrollan para aplicaciones con requisitos regulatorios, biológicos o de sostenibilidad adicionales. Las aplicaciones médicas pueden implicar requisitos de biocompatibilidad y esterilización, mientras que las aplicaciones en contacto con alimentos dependen de las regulaciones aplicables al mercado y uso previsto.
El TPU de base biológica puede incorporar materias primas renovables o un enfoque de equilibrio de masa, según el producto del fabricante. El contenido de origen biológico debe evaluarse por separado del rendimiento mecánico y el cumplimiento normativo.
Para estas aplicaciones, la documentación debe cotejarse con la calificación exacta. Los requisitos de la FDA, la UE para el contacto con alimentos, GB 4806, ISO 10993 u otras referencias reglamentarias no deben asumirse simplemente porque un fabricante suministra TPU para aplicaciones médicas o relacionadas con los alimentos.
La química base debe considerarse junto con la modificación. Los grados de TPU a base de poliéster, poliéter y policarbonato pueden tener diferentes perfiles de rendimiento antes de que se introduzcan modificaciones adicionales.
| Química de la base de TPU | Consideraciones típicas de selección |
| A base de poliéster | A menudo se considera por su resistencia mecánica, resistencia a la abrasión y resistencia a aceites o solventes. |
| A base de poliéter | A menudo se considera por su resistencia a la hidrólisis, exposición a la humedad y flexibilidad a bajas temperaturas. |
| A base de policarbonato | Se utiliza en aplicaciones que requieren una combinación de resistencia a la hidrólisis, resistencia al calor, resistencia a la intemperie y rendimiento mecánico. |
Se trata de tendencias generales más que de reglas fijas. El grado real, la formulación y el método de procesamiento determinan el rendimiento final. Por esta razón, se debe realizar una comparación de materiales utilizando los datos TDS del fabricante en lugar de los nombres químicos únicamente.
La modificación requerida generalmente proviene de las condiciones bajo las cuales funcionará la pieza terminada.
Componentes automotricespuede requerir una combinación de flexibilidad, estabilidad dimensional, resistencia a aceites o productos químicos, resistencia a la intemperie y apariencia. Los requisitos apropiados varían considerablemente entre un componente de protección, una pieza relacionada con el cable, una junta y un revestimiento visible.
Componentes eléctricos y electrónicos.puede poner mayor énfasis en el rendimiento de la llama, el control estático, las propiedades relacionadas con el aislamiento, la estabilidad dimensional o la apariencia de la superficie. Se debe identificar la norma eléctrica o contra incendios aplicable antes de seleccionar un grado.
Productos de alambres y cables.generalmente requieren un equilibrio entre flexibilidad, resistencia a la abrasión y resistencia ambiental, mientras que algunas construcciones también requieren un rendimiento específico frente a llamas o halógenos. El estándar del cable debe identificarse al comienzo del proceso de selección de materiales.
Productos de exterior y de consumo.Puede priorizar la retención del color, la flexibilidad, la apariencia de la superficie y la resistencia a los rayos UV o a la exposición a la intemperie. Se pueden considerar grados alifáticos o estabilizados a la intemperie cuando estas propiedades sean importantes.
Productos medicosrequieren una evaluación más específica del contacto previsto, el método de esterilización, los requisitos mecánicos y la documentación reglamentaria. La dureza por sí sola no es suficiente para seleccionar un grado de TPU para uso médico.
Nianjing puede trabajar con productos de TPU de fabricantes establecidos, incluidos BASF Elastollan®, Covestro Desmopan® y TEXIN®, Lubrizol ESTANE® y Tecothane™, Huntsman IROGRAN® y otros productores regionales de TPU.
Estos fabricantes ofrecen diferentes químicas de TPU, niveles de dureza y grados especiales. BASF, por ejemplo, identifica grados aromáticos y alifáticos, TPU a base de éter y éster, así como productos especiales como grados retardantes de llama y reforzados con fibra de vidrio dentro de su cartera Elastollan.
Sin embargo, una familia de productos no debe tratarse como un solo material. La química, la dureza, el método de procesamiento, los aditivos y el estado de cumplimiento pueden diferir entre los grados. Por lo tanto, se debe verificar la documentación técnica actual del fabricante antes de seleccionar un grado para la producción.
Un requisito de material claro normalmente comienza con el problema que el componente terminado debe resolver.
Si el material existente es demasiado blando o carece de estabilidad dimensional, se puede considerar un refuerzo o un grado de módulo más alto. Si la pieza no cumple con un requisito de inflamabilidad, se debe identificar la norma contra incendios pertinente antes de buscar un grado de retardante de llama. Si el problema es la decoloración exterior, los requisitos de intemperie y retención del color se vuelven más importantes. Para aplicaciones de control estático, se debe definir el rango de resistencia requerido y el método de prueba.
El procesamiento es otra parte clave de la especificación. El proveedor debe saber si el material será moldeado por inyección, extruido, procesado con película, moldeado por soplado o utilizado en otro proceso termoplástico.
Una solicitud de abastecimiento práctica podría ser:
TPU reforzado con fibra de vidrio, moldeo por inyección, Shore 90A, carcasa protectora, rigidez y estabilidad dimensional mejoradas, requisito inicial 500 kg.
Otro ejemplo:
TPU retardante de llama sin halógenos, Shore 85A, extrusión, cubierta de cable de carga para vehículos eléctricos, documentación requerida sobre rendimiento de llama y cumplimiento del cable, demanda anual de 5 toneladas.
Si se reemplaza un material existente, generalmente es más útil proporcionar el fabricante, el número de grado y la TDS actual que describir el material solo por su dureza.
Los parámetros relevantes dependen de la modificación y aplicación.
Para el TPU reforzado, los datos útiles pueden incluir resistencia a la tracción, alargamiento, módulo de flexión, estabilidad dimensional, contracción, resistencia al calor y contenido de refuerzo.
Para los grados ignífugos, se deben verificar juntos la clasificación requerida, el espesor de la muestra y el cable o estándar de producto aplicable. Una clasificación contra incendios sin sus condiciones de prueba no proporciona suficiente información para la selección del material.
Para grados antiestáticos o conductores, la resistencia de la superficie, la resistencia del volumen y el método de prueba aplicable deben especificarse de acuerdo con los requisitos del producto terminado.
Para materiales resistentes a la intemperie, los datos acelerados de UV o de intemperie, el cambio de color y la retención de propiedades mecánicas pueden proporcionar información más útil que una declaración general de resistencia a los rayos UV.
Para aplicaciones médicas y de contacto con alimentos, la declaración, el informe de prueba, la información de migración o la documentación de biocompatibilidad pertinentes deben corresponder al grado real y a la aplicación prevista.
El TPU es sensible a la humedad durante el procesamiento. El exceso de humedad puede afectar el comportamiento de la fundición y la calidad de la pieza terminada, razón por la cual los fabricantes suelen especificar requisitos de secado antes del moldeo o la extrusión. La guía de procesamiento de BASF, por ejemplo, proporciona diferentes condiciones de secado para diferentes categorías de TPU y niveles de dureza en lugar de una condición universal.
Covestro también especifica los requisitos de secado para grados individuales de Texin, con condiciones que varían entre productos. La documentación de procesamiento de TPU de Lubrizol también identifica la humedad como un factor que afecta las propiedades del TPU fundido y proporciona recomendaciones de procesamiento y secado específicas para cada grado.
Por esta razón, la temperatura de secado, el tiempo de secado, el nivel de humedad permitido y la temperatura de fusión deben tomarse de la TDS actual o de la guía de procesamiento para el grado seleccionado en lugar de aplicarse como una fórmula general de TPU.
Durante las pruebas de producción, también se deben considerar la temperatura de procesamiento, el tiempo de residencia, la velocidad del tornillo, las condiciones del molde o matriz, el almacenamiento del material y la geometría de la pieza. Es posible que sea necesario ajustar las condiciones reales según los requisitos de la máquina y de la pieza terminada.
Los documentos requeridos dependen del material, aplicación y mercado de destino. Dependiendo del proyecto, el abastecimiento puede implicar:
El cumplimiento siempre debe comprobarse con respecto a la calificación específica. La cartera general de productos de un fabricante o la certificación a nivel de empresa no establecen automáticamente el cumplimiento para cada grado de TPU.
Generalmente es un grado de TPU formulado o diseñado para un requisito de desempeño particular que un grado convencional no aborda adecuadamente. La diferencia puede involucrar el rendimiento de la llama, el refuerzo, las propiedades eléctricas, la resistencia a la intemperie, la transparencia o los requisitos asociados con una aplicación específica.
Normalmente, el requisito de solicitud debería ser lo primero. Una vez que se comprenden el rendimiento y el método de procesamiento requeridos, se pueden comparar las instrucciones de modificación adecuadas y los grados del fabricante.
Puede resultar adecuado cuando se requiere rigidez adicional o estabilidad dimensional. Sin embargo, el refuerzo cambia el alargamiento, el flujo y otras características de procesamiento, por lo que la formulación requerida debe evaluarse en comparación con el diseño de la pieza.
Se debe indicar el estándar requerido en lugar de simplemente solicitar TPU ignífugo. Dependiendo de la aplicación, esto puede incluir una clasificación UL 94, espesor de muestra, requisitos de llama del cable, restricciones de halógenos u otros estándares específicos del proyecto.
La información útil incluye el fabricante o la marca preferida, el grado, si se conoce, la dirección de modificación, la dureza, el método de procesamiento, la aplicación, el entorno operativo, los requisitos clave de rendimiento, la cantidad y el destino de entrega. Si se desconoce el grado, se pueden utilizar como punto de partida los requisitos de aplicación y material existentes.
Sí. Si se conocen el fabricante y el grado, Nianjing puede trabajar a partir de la referencia existente y verificar los requisitos de abastecimiento correspondientes. Para la evaluación de grado alternativo, la TDS original, el método de procesamiento, la aplicación y los requisitos clave de desempeño brindan una base práctica para la comparación.
Si está obteniendo un grado de TPU modificado, envíe a Nianjing la modificación, la dureza, el método de procesamiento, la aplicación y la cantidad requeridas. Si ya tiene una referencia de fabricante o grado, inclúyala con la consulta para que el material pueda compararse con las especificaciones requeridas y las condiciones de suministro.
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Incluya el nombre del material, fabricante o marca, grado, cantidad, aplicación y requisitos de entrega cuando estén disponibles. Si no está seguro de la calificación, simplemente describa su solicitud y sus requisitos.
Nianjing revisará su consulta y comprobará las opciones de abastecimiento adecuadas según sus requisitos.
