blog over TPU vs. Siliconen: Eigenschappen en Toepassingen Vergelijken

In het dagelijks leven komen we een breed scala aan materialen tegen, waarvan thermoplastisch polyurethaan (TPU) en siliconen opvallen als twee veelgebruikte polymeren. Van smartphonehoesjes tot medische apparaten, deze materialen zijn alomtegenwoordig. TPU en siliconen vertonen echter aanzienlijke verschillen in fysische eigenschappen, verwerkingseigenschappen en toepassingsgebieden. Het selecteren van het juiste materiaal heeft direct invloed op de prestaties en levensduur van het product. Dit artikel biedt een diepgaande analyse van TPU en siliconen vanuit een encyclopedisch perspectief en biedt materiaalselectierichtlijnen om lezers te helpen deze materialen beter te begrijpen en te gebruiken.

Thermoplastisch polyurethaan (TPU) is een klasse van thermoplastische elastomeren die rubberachtige elasticiteit combineren met plastic-achtige verwerkbaarheid. Het is een polymeer dat wordt gesynthetiseerd door de reactie van diisocyanaten, polyolen en ketenverlengers. De moleculaire structuur van TPU bevat zowel flexibele als stijve segmenten, waardoor het unieke fysisch-chemische eigenschappen krijgt. Afhankelijk van de grondstoffen en formuleringen kan TPU variërende hardheid, elasticiteit, slijtvastheid en chemische bestendigheid vertonen.

TPU wordt primair gesynthetiseerd door middel van stapsgewijze polymerisatie, waarbij diisocyanaten reageren met polyolen om prepolymeren te vormen, gevolgd door ketenverlenging met ketenverlengers om het uiteindelijke TPU-polymeer te produceren. Op basis van het polyoltype kan TPU worden geclassificeerd in polyester-gebaseerde TPU en polyether-gebaseerde TPU. Polyester-gebaseerde TPU biedt uitstekende olie- en oplosmiddelbestendigheid, maar een slechtere hydrolysebestendigheid, terwijl polyether-gebaseerde TPU superieure hydrolysebestendigheid, lage-temperatuurprestaties en terugveerkracht vertoont.

Afhankelijk van de hardheid kan TPU worden gecategoriseerd als zacht (Shore-hardheid 60A-80A), medium-hard (80A-95A) of hard TPU (boven 95A).

• Hoge Elasticiteit en Flexibiliteit: TPU vertoont een uitstekend elastisch herstel en keert snel terug naar zijn oorspronkelijke vorm na rek of compressie. De flexibiliteit maakt het geschikt voor toepassingen die een hoge elasticiteit vereisen, zoals telefoonhoesjes, schoeisel en kabels.
• Uitzonderlijke Slijtvastheid: De slijtvastheid van TPU overtreft die van natuurlijk rubber en de meeste synthetische rubbers, en evenaart die van sommige technische kunststoffen. Dit maakt het ideaal voor slijtvaste componenten zoals schoenzolen, transportbanden en afdichtingen.
• Goede Chemische Bestendigheid: TPU is bestand tegen verschillende chemicaliën, waaronder oliën, oplosmiddelen, zuren en basen, waardoor het waardevol is in de chemische, automobiel- en machine-industrie.
• Instelbare Hardheid: TPU-formuleringen kunnen worden aangepast om een hardheid te bereiken variërend van zachte elastomeren tot stijve technische kunststoffen.
• Uitstekende Verwerkbaarheid: TPU kan worden verwerkt via spuitgieten, extrusie en blaasgieten, waardoor productie in grote volumes mogelijk is.
• Superieure Weerbestendigheid: Speciale TPU-formuleringen zijn bestand tegen UV-straling, ozon en oxidatie, waardoor ze geschikt zijn voor buitentoepassingen.

• Consumentenelektronica: Telefoonhoesjes, tablethoezen, smartwatch-bandjes
• Schoeisel: Zolen, bovenwerk, luchtkussens
• Automobielindustrie: Interieurcomponenten, afdichtingen, kabelmantels
• Medische Apparaten: Katheters, infusieslangen, handgrepen van chirurgische instrumenten
• Sportartikelen: Zolen van sportschoenen, beschermende kleding, handgrepen van fitnessapparatuur
• Industriële Toepassingen: Transportbanden, slangen, afdichtingen, kabelmantels

Siliconen, of organisch siliconen elastomeer, is een synthetisch polymeer met een silicium-zuurstofruggengraat en organische zijketens. De unieke eigenschappen ervan - waaronder temperatuurbestendigheid, weerbestendigheid en biocompatibiliteit - maken het waardevol in medische, voedsel- en elektronische toepassingen. Op basis van uithardingsmethoden kan siliconen worden verdeeld in additie-uitharding en condensatie-uithardingstypen.

Siliconen wordt typisch gesynthetiseerd uit silanen door hydrolyse- en polycondensatiereacties om siloxaanoligomeren te vormen, die vervolgens worden vernet met uithardingsmiddelen en katalysatoren. Additie-uithardende siliconen gebruiken platinakatalysatoren voor snelle, bijproductvrije uitharding, geschikt voor zeer precieze toepassingen. Condensatie-uithardende siliconen gebruiken tin-katalysatoren en zijn kosteneffectiever voor algemeen industrieel gebruik.

Per toepassing kan siliconen worden geclassificeerd als algemeen gebruik, medische kwaliteit, voedselkwaliteit of elektronische kwaliteit, die elk voldoen aan specifieke wettelijke vereisten.

• Uitzonderlijke Temperatuurbestendigheid: Siliconen behoudt prestaties van -60°C tot 230°C, met speciale formuleringen die deze grenzen overschrijden.
• Superieure Weerbestendigheid: Bestand tegen UV, ozon, oxidatie en hydrolyse, waardoor het ideaal is voor gebruik buitenshuis.
• Uitstekende Biocompatibiliteit: Niet-toxisch en hypoallergeen, geschikt voor medische implantaten en apparaten.
• Uitstekende Elektrische Isolatie: Voorkomt elektrische lekkage, nuttig bij elektronische inkapseling.
• Hydrofobiciteit: Stoot water af, beschermt tegen vochtschade.
• Zacht Tactiel Gevoel: Comfortabel voor producten zoals spenen en massagetools.

• Medische Apparaten: Katheters, gewrichtsimplantaten, borstprothesen, spuitafdichtingen
• Voedingsindustrie: Bakvormen, ijsblokjesvormen, voedselcontainers, spenen
• Elektronica: Componentinkapseling, afdichtingen, toetsenbordtoetsen, thermische materialen
• Huishoudelijke Artikelen: Keukengerei, badkamerproducten, afdichtstrips, antislipmatten
• Automobielindustrie: Afdichtingen, schokdempers, bougiekabels

Bij het kiezen tussen TPU en siliconen, overweeg dan:

• Toepassingsomgeving: Temperatuur, vochtigheid en blootstelling aan chemicaliën
• Mechanische Eisen: Elasticiteit, sterkte en slijtvastheid
• Biocompatibiliteit: Essentieel voor medische producten of producten die in contact komen met voedsel
• Verwerkingsmethoden: Stem het materiaal af op de productiecapaciteiten
• Kostenefficiëntie: Breng prestaties in evenwicht met budgettaire beperkingen

TPU en siliconen zijn hoogwaardige polymeren met duidelijke voordelen. TPU blinkt uit in elasticiteit, duurzaamheid en chemische bestendigheid voor veeleisende mechanische toepassingen, terwijl siliconen ongeëvenaarde temperatuurstabiliteit, biocompatibiliteit en veiligheid biedt voor gevoelige toepassingen. Inzicht in de eigenschappen van deze materialen maakt een weloverwogen selectie mogelijk, waardoor de productprestaties en levensduur worden geoptimaliseerd.