Guía de los geles de elastómero termoplástico (ETP)
Los geles de elastómero termoplástico o geles de ETP, resultan (con ciertas excepciones) de la mezcla de un elastómero termoplástico sólido y un aceite plastificante líquido. Por su naturaleza de geles, estos materiales ofrecen suavidad, elasticidad y amortiguación. Al tratarse de elastómeros termoplásticos, se pueden calentar y reformar repetidas veces y son altamente personalizables, lo que ofrece muchas ventajas de procesamiento.
Puntos clave para diseñadores y compradores de productos
Los geles de ETP combinan la alta procesabilidad, resistencia y elasticidad de los ETP con la suavidad única, la elasticidad superior y las propiedades de amortiguación de los geles. ¿Listo para conocer más de cerca los beneficios de los geles de ETP? Contacte con nuestro equipo a través del formulario de contacto siguiente.
Los geles de ETP en palabras sencillas
- Suavidad y amortiguación propias de un gel
- Elasticidad similar a la del caucho
- Facilidad de procesamiento
- Apariencia y tacto altamente personalizables
Síntesis de beneficios empresariales
- Comodidad de tacto suave y sensación prémium
- Amortiguación y absorción de impactos superiores a los ETP estándar
- Procesamiento más eficiente que los geles de silicona y los termoestables
- Reciclabilidad y sostenibilidad gracias al reprocesamiento
¿Cuándo debería valorar los geles de ETP en lugar de los ETP estándar?
Los elastómeros termoplásticos son flexibles, resistentes y altamente procesables, pero no ofrecen la suavidad y la capacidad de amortiguación exigidas por algunas aplicaciones. Valore los geles de ETP si requiere un material de tacto ultrablando con una excelente amortiguación y una buena absorción de impactos y que, además, sea adecuado para componentes sobremoldeados como agarres y juntas.
¿Qué son los geles de elastómero termoplástico?
Los compuestos de gel de ETP reúnen las propiedades similares al caucho y la elasticidad de los elastómeros termoplásticos con los aceites plastificantes líquidos para producir materiales de amortiguación altamente procesables y remodelables.
Fundamentos de los elastómeros termoplásticos (ETP)
Los elastómeros termoplásticos son plásticos reciclables, duraderos y procesables con las mismas propiedades similares al caucho de los elastómeros. Ambos contienen dominios rígidos (que les confieren sus propiedades plásticas y de resistencia) y dominios blandos (que les confieren sus propiedades flexibles y elásticas). Los dominios rígidos pueden estar compuestos de polímeros con una alta temperatura de transición vítrea o de polímeros cristalinos, mientras que los dominios blandos generalmente incluyen polímeros amorfos con una baja temperatura de transición vítrea o polímeros plastificados mediante aditivos como un aceite plastificante. Los ETP se pueden obtener al mezclar dos componentes (uno rígido y otro blando) o al producir un copolímero de bloque que contenga segmentos rígidos y blandos en una misma cadena polimérica.
Al ser termoplásticos, los ETP se transforman en líquidos procesables cuando se calientan y vuelven a su forma sólida cuando se enfrían. Esto facilita y agiliza la procesabilidad de los mismos, en comparación con los elastómeros como el caucho, que requieren extensos pasos de vulcanización y no se pueden reprocesar.
Formulación y morfología típicas de los geles de ETP
Los compuestos de gel de ETP se componen habitualmente de un copolímero de bloque estirénico (SBC, por sus siglas en inglés) mezclado con aceite plastificante. Para producir un gel de ETP, el ETP se mezcla con aceite plastificante y, si es necesario, se calienta para amasarlo en fundido y así moldearlo. Durante el proceso de enfriamiento del moldeo, se forma una red de reticulación física basada en el ETP. El resultado es un material termoplástico con el tacto, la elasticidad y las propiedades de amortiguación propias de un gel.
Los desarrolladores pueden ajustar con precisión propiedades físicas como la dureza y la pegajosidad al modificar la proporción de aceite y SBC en la red polimérica. Esto permite a los diseñadores de productos determinar exactamente qué tan suave al tacto, adherente y amortiguador debe sentirse un gel durante su uso. Algunos geles de ETP se pueden cargar también con agua (hidrogeles de ETP).
¿Qué otorga la naturaleza de «gel» a un ETP?
Si consideramos solo su masa, los geles de ETP, son, en su mayoría, líquidos, y ganan estructura únicamente gracias a los entrelazamientos físicos del polímero base. Como resultado, suelen ser materiales muy suaves al tacto que se deforman mucho con poca fuerza y se recuperan después de la compresión. La suavidad, recuperación elástica y baja deformación permanente por compresión que presentan les confiere una excelente amortiguación y capacidad de absorción de impactos.
Diferencias entre los geles de ETP y los ETP estándar
Si bien los ETP están disponibles en una amplia gama de durezas y elasticidades, los geles de ETP son materiales muy suaves y elásticos que presentan una excelente resistencia a la deformación tras compresión o una baja deformación permanente por compresión. Estas propiedades les otorgan capacidades de amortiguación superiores, así como un tacto superficial a menudo más pegajoso que la mayoría de los ETP.
Propiedades clave de los geles elastoméricos termoplásticos
Los geles de ETP ultrablandos son suaves y elásticos con buenas capacidades de amortiguación, procesabilidad y personalización. Suelen ser reciclables y algunos de ellos son biocompatibles y no alergénicos.
Rango de blandeza y baja dureza
La propiedad física definitoria de un gel elastómero termoplástico es su blandeza. La dureza de un material se mide al aplicar una fuerza de deformación con un durómetro Shore, que tiene varias escalas para materiales de diferente dureza, todas ellas del 0 al 100. Los geles de ETP se encuentran usualmente entre 0 y 100 en la escala Shore 00 (para cauchos y geles superblandos) y entre 0 y 30 en la escala Shore A (para cauchos de dureza blanda a media).
Elasticidad y deformación permanente por compresión
La elasticidad de los geles de ETP proviene del elastómero termoplástico base. Una baja deformación permanente por compresión (es decir, una mínima deformación permanente después de la compresión) es fundamental en muchas aplicaciones de gel. Los geles de ETP se pueden formular de modo que tengan una deformación permanente por compresión muy baja. Sin embargo, por lo general, es difícil mantener dicho valor por mucho tiempo o si hay altas temperaturas.
Absorción de impactos y distribución de tensiones
La alta elasticidad y baja dureza y deformación permanente por compresión de los compuestos de gel de ETP les confieren una absorción de impactos ideal y contribuyen a distribuir la tensión de manera efectiva. Se pueden utilizar en amortiguadores de gel, amortiguadores mecánicos y aislamientos acústicos.
Transparencia, colorabilidad y tacto superficial
Los geles de ETP se pueden producir con diversos niveles de transparencia y ofrecen, usualmente, una excelente colorabilidad. Muchos ofrecen, además, una mayor fricción superficial, lo que resulta en un tacto pegajoso que es ideal para el agarre. Otras aplicaciones requieren geles de ETP con superficies secas o suaves como la seda.
Procesabilidad y sobremoldeo
A diferencia de los materiales termoestables, que requieren prolongados pasos de curado, con los elastómeros termoplásticos como los geles de ETP, solo hace falta calentar, procesar y enfriar. Además, las mermas resultantes de los procesos de producción de gel de ETP se pueden volver a fundir y reutilizar, a diferencia de materiales termoestables comparables, como el caucho de silicona. Como material termoplástico, los geles de ETP son compatibles con diversos métodos de procesamiento, incluido el moldeo por inyección, el moldeo por extrusión, el moldeo por compresión y la impresión 3D.
Reciclabilidad y sostenibilidad
Las propiedades termoplásticas de los geles de ETP hacen que sea posible calentarlos y reprocesarlos, a diferencia de los plásticos termoestables. Y, en principio, se pueden reciclar más fácilmente que los materiales termoestables, en función de los sistemas de recolección y reciclaje establecidos. El desarrollo continuo de los elastómeros termoplásticos y de los aceites plastificantes de origen biológico ofrece, además, posibles opciones de sostenibilidad para los productos de gel de ETP.
Biocompatibilidad
Algunos geles de ETP se pueden formular para que sean biocompatibles, no alergénicos y esterilizables. Al evaluar la biocompatibilidad, tenga siempre en cuenta el ETP base, el aceite plastificante y cualquier otro aditivo en la formulación.
Cómo se procesan y diseñan los geles de ETP
Al estar basados en elastómeros termoplásticos, los geles de ETP comparten muchas de las mismas opciones de procesamiento y consideraciones de diseño de estos.
Métodos de procesamiento típicos para geles de ETP
Los geles de ETP se preparan usualmente mezclando elastómero termoplástico con aceite plastificante líquido y amasándolo en fusión con aditivos y calor. Una vez preparada, esta mezcla líquida se puede procesar mediante moldeo por inyección, moldeo por extrusión y moldeo por compresión, como cualquier otro termoplástico. Adicionalmente, el sobremoldeo se incluye como una variación de estos métodos de moldeo. En ciertos procesos especializados o con formulaciones específicas, algunos geles de ETP pueden inclusive imprimirse en 3D. Una vez procesada, la mezcla se enfría y se forma el gel.
Diseño de piezas sobremoldeadas suaves al tacto con geles de ETP
Los geles de ETP se utilizan en sobremoldeo para producir agarres y juntas de amortiguación, un proceso en el que un componente de un producto se moldea directamente sobre otro componente. Al diseñar una pieza sobremoldeada, es importante garantizar la compatibilidad entre el gel de ETP y el sustrato para lograr una adhesión perdurable. Otras consideraciones incluyen la suavidad y pegajosidad del gel.
Errores que se deben evitar al trabajar con geles ultrablandos
Cuando un gel de ETP es extremadamente blando o pegajoso, es propenso a resultar dañado durante el proceso de desmoldeado. Evite ejercer una fuerza excesiva y asegúrese de que se complete el enfriamiento durante el desmoldeado. Asimismo, es importante asegurar un flujo bien controlado durante el procesamiento para evitar vacíos en el material, ya que estos pueden provocar daños durante el desmoldeado o el uso. Los geles ultrablandos, propensos a la fluencia o la relajación de tensiones, también se pueden deformar durante o después del moldeado, lo que provoca problemas de tolerancia.
Aplicaciones habituales de los geles elastómeros termoplásticos
Una gran diversidad de sectores confían en la suavidad superior, la capacidad de absorción de impactos y el procesamiento eficiente que ofrecen los geles de elastómero termoplástico.
Médico
Las mezclas de elastómeros termoplásticos (ETP) de alta transparencia y fácil procesabilidad, biocompatibles, no alergénicos y esterilizables son el material ideal para muchas aplicaciones médicas. Se encuentran a menudo en almohadillas y revestimientos ortopédicos, almohadillas de dispersión de presión, amortiguación para prótesis, interfaces suaves en productos médicos, electrodos, apósitos y vendajes acolchados, cojines para sillas de ruedas y colchones y almohadas de uso médico.
Productos de consumo
Los geles de ETP se utilizan en muchos productos de consumo por la suavidad al tacto, el agarre y la baja deformación permanente por compresión que poseen. Se pueden sobremoldear como agarres en productos como cepillos de dientes, maquinillas de afeitar, bolígrafos y herramientas, y también se utilizan en productos acolchados como reposamuñecas y almohadillas para asientos, colchones y almohadas de cama y juguetes suaves al tacto.
Artículos y calzado deportivo
El calzado, y específicamente las plantillas y entresuelas, los equipos de protección, los artículos deportivos, las gafas de natación y los mangos aprovechan el agarre suave, la capacidad de absorción de impactos y la amortiguación de los geles de ETP.
Automotriz
Los compuestos de gel de ETP se pueden utilizar en componentes automotrices, tales como empuñaduras y agarres sobremoldeados, amortiguación y conjuntos con amortiguación de vibraciones.
Productos electrónicos
Los geles de ETP se ven más a menudo en carcasas blandas y agarres de dispositivos electrónicos, pero también se pueden usar en topes, almohadillas de contacto, correas para dispositivos wearables, juntas sobremoldeadas y amortiguadores de vibración, así como en compuestos de sellado, materiales de encapsulado de componentes electrónicos, materiales de interfaz térmica y componentes blandos para robots industriales y humanoides.
Industria y construcción
Además de su uso en maquinaria como amortiguadores de impactos mecánicos, y como agarres y sellos sobremoldeados, los geles de ETP se fabrican también como material de amortiguación de vibraciones y aislamiento acústico en aplicaciones industriales y de construcción.
Cómo seleccionar el gel de ETP para la aplicación que desea
Al desarrollar un gel de ETP, es importante considerar factores materiales, p. ej., la blandeza y la deformación permanente por compresión, así como factores de producción, p. ej., el costo y la compatibilidad del material.
Criterios técnicos clave
Las propiedades físicas clave de los geles de ETP incluyen la blandeza, la deformación permanente por compresión, la elasticidad, la resistencia a la tracción y la temperatura de transición vítrea. Además de las exigencias físicas de la aplicación que desea, considere la temperatura de funcionamiento que requiere y cualquier exposición química que el producto pueda tener a aceites de la piel, limpiadores o desinfectantes. Si planea sobremoldear el gel de ETP, considere su compatibilidad con el sustrato base.
Criterios de diseño y experiencia del usuario
Dado que los geles de ETP se utilizan a menudo en productos de consumo y productos médicos, es importante tener en cuenta no solo el espesor y la geometría del componente de gel, sino también su aspecto y tacto. La mayoría de los geles de ETP tienen una superficie pegajosa, pero también se pueden alterar mediante modificación polimérica para producir una textura seca o suave como la seda. Tenga claro si su componente debe ser transparente, opaco o coloreado.
Criterios regulatorios y de gestión de riesgos
Determine los estándares regulatorios y de seguridad requeridos por la aplicación y sus mercados. Las consideraciones más comunes incluyen los estándares para las aplicaciones médicas (incluidas las normas ISO 10993) y las aplicaciones de contacto alimentario en los mercados objetivo (p. ej., los requisitos de la UE y la FDA).
Costo, seguridad de suministro y sostenibilidad
Los costos del proceso están influenciados por los costos del material, el tiempo del ciclo, y la reciclabilidad de las mermas, entre otros. Al evaluar el costo, considere el menor costo de los geles de ETP en comparación con la silicona, la mejor procesabilidad y la eliminación de los pasos de curado. Considere desarrollar una seguridad de suministro a través de asociaciones a largo plazo y la investigación de opciones de sostenibilidad como la reciclabilidad y los polímeros de origen biológico.
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¿Le interesa aprender más sobre estos criterios u otros detalles exclusivos para su aplicación? Nuestros expertos responderán a sus preguntas y lo ayudarán a seleccionar los materiales de gel de ETP adecuados a sus necesidades; solo comuníquese con nosotros a través del formulario de contacto siguiente.
Materiales de Kuraray en geles de elastómero termoplástico
Kuraray ofrece una gama de SEEPS y SEBS, que son las bases ideales para geles de ETP ultrablandos de alto rendimiento.
SEPTON™ en geles de ETP
Las series SEPTON™ de elastómeros termoplásticos estirénicos de Kuraray, incluye la serie prémium SEPTON™ 4000-series (SEEPS), una gama de grados suaves, transparentes y perdurables. La serie SEPTON™ 4000 (SEEPS) presenta una excepcional capacidad de absorción de aceite y supera a las alternativas SEBS en cuanto a resistencia a la tracción y retención de aceite. Los grados de menor peso molecular ofrecen una menor viscosidad y una excelente moldeabilidad, mientras que los grados de mayor peso molecular presentan una excelente resistencia a la tracción y una baja deformación permanente por compresión. Los geles de ETP que utilizan SEPTON™ son ideales para el uso en aplicaciones médicas, compuestos suaves al tacto, calzado, productos de consumo, artículos deportivos y aplicaciones automotrices, entre otras.
La serie SEPTON™ J en geles de ETP
La serie SEPTON™ J es el producto especializado de Kuraray para geles de alto rendimiento que requieren una estabilidad perdurable, una fuerte amortiguación y una excelente deformación permanente por compresión. Este copolímero de bloque estirénico hidrogenado combina amortiguación y resistencia para conseguir unos geles extremadamente blandos y perdurables. La baja densidad y el tacto suave y natural que posee lo pueden convertir en un sustituto ideal de la silicona para determinadas aplicaciones. La serie SEPTON™ J es adecuada para el uso en calzado, artículos deportivos, componentes industriales, y productos electrónicos.
De qué manera Kuraray apoya a los proyectos de gel de ETP
Kuraray opera como proveedor global y socio de desarrollo. Para los clientes que se encuentran aún desarrollando su producto, ofrecemos un soporte técnico integral, incluida la selección de materiales, creación de prototipos y pruebas. Para aquellos que ya pasan a la producción, brindamos consistencia mediante el soporte técnico continuo y el desarrollo conjunto con formuladores de compuestos.
El futuro de los geles de ETP
La investigación continua de materiales está haciendo posible la próxima generación de geles de ETP. Estos avances incluyen innovaciones estructurales que producen componentes más blandos y de menor espesor, materiales de origen biológico que mejoran la sostenibilidad y la circularidad, y geles funcionales con propiedades conductoras y antimicrobianas.
Conclusión
Los geles de elastómero termoplástico ofrecen una suavidad ideal, elasticidad, capacidad de absorción de impactos y facilidad de procesamiento. Si la aplicación que desea se puede beneficiar de las propiedades únicas de los geles de ETP, comuníquese con nuestros expertos mediante el formulario de contacto siguiente para conocer de qué manera Kuraray puede actuar como socio en el desarrollo de productos.
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