Explicação sobre Gel de Elastômero Termoplástico
Um gel de elastômero termoplástico, ou gel de TPE, é (com algumas exceções) uma mistura de um elastômero termoplástico sólido e um óleo plastificante líquido. Na forma de géis, esses materiais proporcionam maciez, elasticidade e amortecimento. Como elastômeros termoplásticos, eles podem ser aquecidos e remodelados repetidamente, além de serem altamente personalizáveis, oferecendo muitas vantagens de processamento.
Principais pontos-chave para designers e compradores de produtos
Os géis de TPE combinam a alta processabilidade, resistência e elasticidade dos TPEs com a maciez única, elasticidade superior e propriedades de amortecimento dos géis. Quer saber mais sobre os benefícios dos géis de TPE? Entre em contato com nossa equipe através do formulário de contato abaixo.
Gel de TPE em termos simples
- Maciez e amortecimento semelhantes ao do gel
- Elasticidade semelhante à da borracha
- Facilidade de processamento
- Aparência e sensação altamente personalizáveis
Resumo dos benefícios para os negócios
- Conforto ao toque macio e sensação premium
- Amortecimento e absorção de impacto superiores aos TPEs padrão
- Processamento mais eficiente do que silicone e géis termofixos
- Reciclabilidade e sustentabilidade por meio do reprocessamento
Quando você deve considerar géis de TPE em vez de TPEs padrão?
Os elastômeros termoplásticos são flexíveis, fortes e altamente processáveis, no entanto não oferecem a maciez e a capacidade de amortecimento que algumas aplicações exigem. Considere os géis de TPE se precisar de um material com toque ultramacio, excelente amortecimento e boa absorção de impacto, que também seja adequado para componentes sobremoldados, como grips e vedações.
O que é um gel de elastômero termoplástico?
Os compostos de gel de TPE combinam as propriedades semelhantes à borracha e a elasticidade dos elastômeros termoplásticos com óleos plastificantes líquidos para criar materiais de amortecimento altamente processáveis e remodeláveis.
Noções básicas sobre elastômeros termoplásticos (TPEs)
Os elastômeros termoplásticos são plásticos duráveis, processáveis e recicláveis, com propriedades semelhantes à borracha dos elastômeros. Eles contêm tanto domínios rígidos (que lhes conferem suas propriedades fortes e plásticas) como domínios macios (que lhes conferem suas propriedades flexíveis e elásticas). Domínios rígidos podem ser constituídos por polímeros com alta temperatura de transição vítrea ou polímeros cristalinos, enquanto domínios macios normalmente incluem polímeros amorfos com baixa temperatura de transição vítrea ou polímeros plastificados por aditivos, como um óleo plastificante. Os TPEs podem ser produzidos através da mistura de dois componentes rígidos e macios separados, ou através da criação de um copolímero em bloco que contenha tanto segmentos rígidos quanto macios dentro de uma única cadeia polimérica.
Por serem termoplásticos, os TPEs se transformam em líquidos processáveis quando aquecidos e retornam ao estado sólido quando resfriados. Isso torna seu processamento mais fácil e rápido do que o de elastômeros como a borracha, que exige etapas de vulcanização demoradas e não pode ser reprocessada.
Formulação e morfologia típicas de géis de TPE
Os compostos de gel de TPE normalmente consistem em um copolímero em bloco estirênico (SBC) misturado com óleo plastificante. Para produzir um gel de TPE, o TPE é misturado com óleo plastificante, aquecido para mistura por fusão, se necessário, e moldado sob calor. Durante o processo de resfriamento da moldagem, forma-se uma rede fisicamente reticulada baseada no TPE. O resultado é um material termoplástico com as propriedades de maciez, elasticidade e amortecimento de um gel.
Variando o SBC usado como base ou a concentração de óleo misturado na rede polimérica, os desenvolvedores podem ajustar propriedades físicas como dureza e aderência. Isso permite que os designers de produto ajustem com precisão o quão macio, aderente e amortecedor um gel deve ser durante o uso. Alguns géis de TPE também podem ser carregados com água (hidrogéis de TPE).
O que faz com que um TPE seja um “gel”?
Os géis de TPE são, em sua maioria, líquidos em termos de massa e adquirem estrutura apenas devido aos emaranhamentos físicos diluídos das cadeias do polímero de base. Consequentemente, são geralmente materiais muito macios que apresentam alta deformação sob pequena força e recuperação após a compressão. Sua maciez, recuperação elástica e baixa deformação permanente por compressão proporcionam excelente amortecimento e absorção de impactos.
Como os géis de TPE diferem dos TPEs padrão
Enquanto os TPEs apresentam uma ampla gama de durezas e elasticidades, os géis de TPE são materiais supermacios e elásticos com excelente resistência à deformação após compressão, ou seja, baixa deformação permanente por compressão. Essas propriedades conferem a eles capacidades de amortecimento superiores, bem como uma sensação de superfície geralmente mais aderente do que a maioria dos TPEs.
Principais propriedades dos géis de elastômero termoplástico
Os géis de TPE ultramacios são suaves e elásticos, com boa capacidade de amortecimento, processabilidade e personalização. Geralmente são recicláveis, e alguns deles são biocompatíveis e não alergênicos.
Variação de maciez e baixa dureza
A propriedade física que define um gel de elastômero termoplástico é a sua maciez. A dureza de um material é avaliada aplicando-se uma força de deformação com um durômetro Shore, que possui diversas escalas para materiais de diferentes durezas, cada uma variando de 0 a 100. Os géis de TPE normalmente ficam entre 0 e 100 na escala Shore 00 (para borrachas e géis supermacios) e entre 0 e 30 na escala Shore A (para borrachas macias a médias).
Elasticidade e deformação permanente por compressão
Os géis de TPE obtêm sua elasticidade da sua base de elastômero termoplástico. Uma baixa deformação permanente por compressão (ou seja, uma deformação permanente mínima após a compressão) é crucial em muitas aplicações de gel. Os géis de TPE podem ser formulados com uma deformação permanente por compressão muito baixa, mas, em geral, é difícil manter uma deformação permanente baixa sob compressão prolongada ou altas temperaturas.
Absorção de impacto e distribuição de tensão
A baixa dureza, a alta elasticidade e a baixa deformação permanente por compressão dos compostos de gel de TPE conferem a eles uma absorção de choque ideal e ajudam a distribuir a tensão de forma eficaz. Eles podem ser utilizados em amortecedores de gel, absorvedores de choque mecânicos e isolamento acústico.
Transparência, capacidade de coloração e textura da superfície
Os géis de TPE podem ser produzidos com diferentes níveis de transparência e geralmente oferecem excelente capacidade de coloração. Muitos também possuem maior atrito superficial, resultando em uma sensação aderente ideal para segurar. Outras aplicações requerem géis de TPE com superfícies secas ou lisas como seda.
Processabilidade e sobremoldagem
Ao contrário dos materiais termofixos, que exigem longos processos de cura, os elastômeros termoplásticos como os géis de TPE, precisam apenas ser aquecidos, processados e resfriados. Os subprodutos dos processos de produção de gel de TPE também podem ser novamente derretidos e reutilizados, diferentemente de materiais termofixos comparáveis, como a borracha de silicone. Como material termoplástico, os géis de TPE são compatíveis com uma variedade de métodos de processamento, incluindo moldagem por injeção, moldagem por extrusão, moldagem por compressão e impressão 3D.
Reciclabilidade e sustentabilidade
As propriedades termoplásticas dos géis de TPE permitem que eles sejam aquecidos e reprocessados, ao contrário dos plásticos termofixos. E, em princípio, podem ser reciclados com mais facilidade do que os materiais termofixos, dependendo dos sistemas de coleta e reciclagem existentes. O desenvolvimento contínuo de elastômeros termoplásticos e óleos plastificantes de base biológica também oferece caminhos potenciais para a sustentabilidade de produtos em gel de TPE.
Biocompatibilidade
Alguns géis de TPE podem ser formulados para serem biocompatíveis, não alergênicos e esterilizáveis. Ao avaliar a biocompatibilidade, sempre leve em consideração o TPE base, o óleo plastificante e quaisquer outros aditivos.
Como os géis de TPE são processados e projetados
Por serem baseados em elastômeros termoplásticos, os géis de TPE compartilham muitas das mesmas opções de processamento e considerações de design.
Métodos típicos de processamento para géis de TPE
Os géis de TPE são normalmente preparados por meio de pré-mistura do elastômero termoplástico com o óleo plastificante líquido e mistura por fusão com aditivos sob calor. Uma vez homogeneizada, essa mistura líquida pode ser processada usando moldagem por injeção, moldagem por extrusão e moldagem por compressão, assim como qualquer outro termoplástico. A sobremoldagem também é possível como uma variação desses métodos de moldagem. Em certos processos especializados ou com formulações específicas, alguns géis de TPE podem até ser impressos em 3D. Uma vez processada, a mistura esfria e forma o gel.
Projetando peças sobremoldadas com toque suave utilizando géis de TPE
Os géis de TPE são usados na sobremoldagem para criar grips e vedações acolchoadas, um processo no qual um componente de um produto é moldado diretamente sobre outro componente. Ao projetar uma peça sobremoldada, é importante garantir a compatibilidade entre o gel de TPE e o substrato para uma adesão duradoura. Outras considerações incluem a maciez e a aderência do gel.
Armadilhas a evitar ao trabalhar com géis ultramacios
Quando um gel de TPE é extremamente macio ou aderente, ele fica propenso a danos durante o processo de desmoldagem. Evite força excessiva e assegure o resfriamento completo durante a desmoldagem. Da mesma forma, é importante garantir um fluxo bem controlado durante o processamento para evitar vazios no material, o que pode causar danos durante a desmoldagem ou durante o uso. Géis ultramacios que são propensos à fluência ou relaxamento de tensão, também podem se deformar durante ou após a montagem, causando problemas de tolerância.
Aplicações comuns de géis de elastômero termoplástico
Diversas indústrias dependem da maciez superior, da capacidade de absorção de impacto e do processamento eficiente oferecidos pelos géis de elastômero termoplástico.
Médico
Misturas de elastômero termoplástico (TPE) de alta transparência e fácil processamento que são biocompatíveis, não alergênicas e esterilizáveis, são o material ideal para muitas aplicações médicas. São frequentemente encontrados em almofadas e revestimentos ortopédicos, almofadas para dispersão de pressão, amortecimento protético, interfaces macias em dispositivos médicos, eletrodos, curativos e ataduras acolchoadas, almofadas para cadeiras de rodas e colchões e travesseiros para camas hospitalares.
Bens de consumo
Os géis de TPE são utilizados em diversos bens de consumo devido à sua maciez, aderência e baixa deformação permanente por compressão. Podem ser sobremoldados para servir de grips em produtos como escovas de dentes, lâminas de barbear, canetas e ferramentas, e também são usados em produtos acolchoados como apoios de pulso e almofadas de assento, colchões e travesseiros, e brinquedos macios ao toque.
Artigos e calçados esportivos
Calçados, especialmente palmilhas e entressolas, equipamentos de proteção, artigos esportivos, óculos de natação e cabos, todos se beneficiam da aderência macia, da capacidade de amortecimento e da absorção de impacto proporcionado pelos géis de TPE.
Automotivo
Os compostos de gel de TPE podem ser usados em componentes automotivos, como revestimentos e vedações sobremoldadas, absorção de impacto e conjuntos com amortecimento de vibração.
Eletrônica
Os géis de TPE são mais frequentemente encontrados em revestimentos e grips macios de dispositivos eletrônicos entretanto também podem ser usados em para-choques, almofadas de contato, pulseiras vestíveis, vedações sobremoldadas e amortecedores de vibração, bem como em compostos de vedação, materiais de encapsulamento de componentes eletrônicos, materiais de interface térmica e componentes macios para robôs industriais e humanoides.
Industrial e construção
Além de serem utilizados em máquinas como amortecedores de impacto mecânicos, grips e vedações sobremoldadas, os géis de TPE também são fabricados como material de amortecimento de vibrações e isolamento acústico em aplicações industriais e de construção.
Como selecionar o gel de TPE adequado para sua aplicação
Ao desenvolver um gel de TPE, é importante considerar fatores relacionados ao material, como maciez e deformação permanente por compressão, bem como fatores de produção, como custo e compatibilidade de materiais.
Critérios técnicos principais
As principais propriedades físicas dos géis de TPE incluem sua maciez, deformação permanente por compressão, elasticidade, resistência à tração e temperatura de transição vítrea. Além das exigências físicas da sua aplicação, considere a temperatura de operação necessária e qualquer exposição química que o produto possa ter a óleos da pele, produtos de limpeza ou desinfetantes. Se você planeja sobremoldar o gel de TPE, considere sua compatibilidade com seu substrato base.
Critérios de design e experiência do usuário
Como os géis de TPE são frequentemente usados em bens de consumo e dispositivos médicos, é importante considerar não apenas a espessura e a geometria do componente de gel, mas também sua aparência e sensação ao toque. A maioria dos géis de TPE possui uma superfície aderente, entretanto também podem ser alterados através de modificação do polímero para produzir uma textura seca ou sedosa. Saiba se o seu componente precisará ser transparente, opaco ou colorido.
Critérios regulatórios e de gestão de riscos
Determine os padrões de segurança e regulamentares que sua aplicação e seus mercados exigirão. As considerações mais comuns incluem padrões para aplicações médicas (incluindo as regulamentações ISO 10993) e aplicações de contato com alimentos em seus mercados-alvo (como os requisitos da UE e do FDA).
Custo, segurança de abastecimento e sustentabilidade
Os custos do processo são influenciados pelos custos dos materiais, tempo de ciclo, reciclabilidade dos resíduos e outros. Ao avaliar os custos, leve em consideração o menor custo dos géis de TPE em comparação com o silicone, a maior processabilidade e a eliminação das etapas de cura. Considere desenvolver a segurança do abastecimento por meio de parcerias de longo prazo e investigar opções de sustentabilidade, como a reciclabilidade e os polímeros de base biológica.
Entre em contato com nossos especialistas
Você tem interesse em saber mais sobre esses critérios ou sobre outra consideração específica para a sua aplicação? Nossos especialistas irão discutir suas dúvidas e ajudá-lo a selecionar os materiais de gel de TPE mais adequados às suas necessidades — basta entrar em contato através do formulário de contato abaixo.
Materiais da Kuraray em géis de elastômero termoplástico
A Kuraray oferece uma gama de SEEPS e SEBS, que são bases ideais para géis de TPE ultramacios de alto desempenho.
SEPTON™ em géis de TPE
A série SEPTON™ da Kuraray de elastômeros termoplásticos estirênicos inclui a linha premium SEPTON™ 4000 (SEEPS), uma gama de graus que são macios, transparentes e duráveis. A série SEPTON™ 4000 (SEEPS) apresenta capacidade excepcional de absorção de óleo e supera as alternativas SEBS em termos de resistência à tração e retenção de óleo. Os graus de menor peso molecular oferecem menor viscosidade com excelente moldabilidade, enquanto os graus de maior peso molecular apresentam excelente resistência à tração e baixa deformação permanente por compressão. Os géis de TPE que utilizam SEPTON™ são ideais para uso em aplicações médicas, compostos com toque suave, calçados, bens de consumo, artigos esportivos, aplicações automotivas e outros.
SEPTON™ J-series em géis de TPE
A SEPTON™ J-series é o produto especializado da Kuraray para géis de alto desempenho que exigem estabilidade duradoura, forte amortecimento e excelente resistência à deformação permanente por compressão. Este copolímero em bloco estirênico hidrogenado combina amortecimento e resistência, para géis extremamente macios e duráveis. Sua baixa densidade e toque suave e natural podem torná-lo um substituto ideal para o silicone em certas aplicações. A SEPTON™ J-series é adequada para uso em calçados, artigos esportivos, componentes industriais e eletrônicos.
Como a Kuraray apoia projetos de gel de TPE
A Kuraray atua tanto como fornecedora global quanto como parceira de desenvolvimento. Para clientes que ainda estão desenvolvendo seus produtos, oferecemos suporte técnico completo, incluindo seleção de materiais, prototipagem e testes. Para aqueles que estão seguindo para a etapa de produção, oferecemos consistência por meio de suporte técnico contínuo e desenvolvimento conjunto com formuladores.
O futuro dos géis de TPE
A pesquisa contínua de materiais está possibilitando a próxima geração de géis de TPE. Esses avanços incluem inovações estruturais que produzem componentes mais macios e finos, materiais de base biológica que melhoram a sustentabilidade e a circularidade, e géis funcionais com propriedades condutoras e antimicrobianas.
Conclusão
Os géis de elastômero termoplástico oferecem maciez, elasticidade, capacidade de absorção de impacto e facilidade de processamento ideais. Se a sua aplicação puder se beneficiar das propriedades exclusivas dos géis de TPE, entre em contato com nossos especialistas através do formulário de contato abaixo para saber mais sobre como a Kuraray pode se tornar sua parceira no desenvolvimento de produtos.
Contato