Unternehmensnachrichten über TPU vs. Silikon: Eigenschaften und Anwendungen im Vergleich

Im Alltag begegnen wir einer Vielzahl von Materialien, unter denen thermoplastisches Polyurethan (TPU) und Silikon als zwei weit verbreitete Polymere hervorstechen. Von Smartphone-Hüllen bis hin zu medizinischen Geräten sind diese Materialien allgegenwärtig. TPU und Silikon weisen jedoch erhebliche Unterschiede in ihren physikalischen Eigenschaften, Verarbeitungseigenschaften und Anwendungsbereichen auf. Die Auswahl des geeigneten Materials wirkt sich direkt auf die Produktleistung und -lebensdauer aus. Dieser Artikel bietet eine eingehende Analyse von TPU und Silikon aus enzyklopädischer Sicht und bietet eine Materialauswahlhilfe, um den Lesern zu helfen, diese Materialien besser zu verstehen und zu nutzen.

Thermoplastisches Polyurethan (TPU) ist eine Klasse thermoplastischer Elastomere, die gummiartige Elastizität mit kunststoffartiger Verarbeitbarkeit kombinieren. Es ist ein Polymer, das durch die Reaktion von Diisocyanaten, Polyolen und Kettenverlängerern synthetisiert wird. Die Molekülstruktur von TPU enthält sowohl flexible als auch starre Segmente, was ihm einzigartige physikalisch-chemische Eigenschaften verleiht. Je nach Rohstoffen und Formulierungen kann TPU unterschiedliche Härte, Elastizität, Abriebfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit aufweisen.

TPU wird hauptsächlich durch Stufenwachstumspolymerisation synthetisiert, bei der Diisocyanate mit Polyolen zu Präpolymeren reagieren, gefolgt von einer Kettenverlängerung mit Kettenverlängerern, um das endgültige TPU-Polymer zu erzeugen. Basierend auf dem Polyoltyp kann TPU in Polyester-basiertes TPU und Polyether-basiertes TPU eingeteilt werden. Polyester-basiertes TPU bietet eine ausgezeichnete Öl- und Lösungsmittelbeständigkeit, aber eine geringere Hydrolysebeständigkeit, während Polyether-basiertes TPU eine überlegene Hydrolysebeständigkeit, Tieftemperaturleistung und Rückprallelastizität aufweist.

Je nach Härte kann TPU als weich (Shore-Härte 60A-80A), mittelhart (80A-95A) oder hartes TPU (über 95A) kategorisiert werden.

• Hohe Elastizität und Flexibilität: TPU weist eine ausgezeichnete elastische Rückstellung auf und kehrt nach Dehnung oder Kompression schnell in seine ursprüngliche Form zurück. Seine Flexibilität macht es für Anwendungen geeignet, die eine hohe Elastizität erfordern, wie z. B. Handyhüllen, Schuhe und Kabel.
• Außergewöhnliche Abriebfestigkeit: Die Verschleißfestigkeit von TPU übertrifft Naturkautschuk und die meisten synthetischen Kautschuke und kann mit einigen technischen Kunststoffen mithalten. Dies macht es ideal für verschleißfeste Komponenten wie Schuhsohlen, Förderbänder und Dichtungen.
• Gute Chemikalienbeständigkeit: TPU ist beständig gegen verschiedene Chemikalien, darunter Öle, Lösungsmittel, Säuren und Basen, was es in der Chemie-, Automobil- und Maschinenbauindustrie wertvoll macht.
• Einstellbare Härte: TPU-Formulierungen können modifiziert werden, um eine Härte von weichen Elastomeren bis hin zu starren technischen Kunststoffen zu erreichen.
• Hervorragende Verarbeitbarkeit: TPU kann durch Spritzguss, Extrusion und Blasformen verarbeitet werden, was eine Großserienproduktion ermöglicht.
• Überlegene Witterungsbeständigkeit: Spezielle TPU-Formulierungen sind beständig gegen UV-Strahlung, Ozon und Oxidation, wodurch sie für Anwendungen im Freien geeignet sind.

• Konsumgüterelektronik: Handyhüllen, Tablet-Hüllen, Smartwatch-Armbänder
• Schuhwerk: Sohlen, Obermaterialien, Luftkissen
• Automobilindustrie: Innenraumkomponenten, Dichtungen, Kabelummantelung
• Medizinische Geräte: Katheter, Infusionsschläuche, Griffe für chirurgische Instrumente
• Sportausrüstung: Sohlen für Sportschuhe, Schutzkleidung, Griffe für Fitnessgeräte
• Industrielle Anwendungen: Förderbänder, Schläuche, Dichtungen, Kabelummantelung

Silikon oder organisches Silikonelastomer ist ein synthetisches Polymer mit einem Silizium-Sauerstoff-Rückgrat und organischen Seitenketten. Seine einzigartigen Eigenschaften – einschließlich Temperaturbeständigkeit, Witterungsbeständigkeit und Biokompatibilität – machen es in medizinischen, Lebensmittel- und elektronischen Anwendungen wertvoll. Basierend auf den Härtungsmethoden kann Silikon in additionsvernetzende und kondensationsvernetzende Typen unterteilt werden.

Silikon wird typischerweise aus Silanen durch Hydrolyse- und Polykondensationsreaktionen synthetisiert, um Siloxan-Oligomere zu bilden, die dann mit Vernetzungsmitteln und Katalysatoren vernetzt werden. Additionsvernetzendes Silikon verwendet Platinkatalysatoren für eine schnelle, nebenproduktfreie Aushärtung, die für hochpräzise Anwendungen geeignet ist. Kondensationsvernetzendes Silikon verwendet Zinnkatalysatoren und ist kostengünstiger für den allgemeinen industriellen Einsatz.

Nach Anwendung kann Silikon als Allzweck-, medizinische, lebensmittelgeeignete oder elektronische Qualität klassifiziert werden, wobei jede spezifische behördliche Anforderungen erfüllt.

• Außergewöhnliche Temperaturbeständigkeit: Silikon behält seine Leistung von -60 °C bis 230 °C bei, wobei spezielle Formulierungen diese Grenzen überschreiten.
• Überlegene Witterungsbeständigkeit: Beständig gegen UV, Ozon, Oxidation und Hydrolyse, wodurch es ideal für den Außeneinsatz ist.
• Ausgezeichnete Biokompatibilität: Ungiftig und hypoallergen, geeignet für medizinische Implantate und Geräte.
• Hervorragende elektrische Isolierung: Verhindert elektrischen Durchschlag, nützlich bei der Einkapselung von Elektronik.
• Hydrophobie: Weist Wasser ab und schützt vor Feuchtigkeitsschäden.
• Weiches taktiles Gefühl: Angenehm für Produkte wie Babyflaschensauger und Massagegeräte.

• Medizinische Geräte: Katheter, Gelenkimplantate, Brustprothesen, Spritzendichtungen
• Lebensmittelindustrie: Backformen, Eiswürfelschalen, Lebensmittelbehälter, Sauger
• Elektronik: Bauteileinkapselung, Dichtungen, Tastaturtasten, Wärmeleitmaterialien
• Haushaltsartikel: Küchenutensilien, Badprodukte, Dichtungsstreifen, Anti-Rutsch-Matten
• Automobilindustrie: Dichtungen, Stoßdämpfer, Zündkabel

Bei der Auswahl zwischen TPU und Silikon sind folgende Punkte zu berücksichtigen:

• Anwendungsumgebung: Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Chemikalienexposition
• Mechanische Anforderungen: Elastizität, Festigkeit und Verschleißfestigkeit
• Biokompatibilität: Essentiell für medizinische oder Lebensmittelkontaktprodukte
• Verarbeitungsmethoden: Passen Sie das Material an die Fertigungsmöglichkeiten an
• Kosteneffizienz: Bringen Sie Leistung und Budget in Einklang

TPU und Silikon sind Hochleistungspolymere mit deutlichen Vorteilen. TPU zeichnet sich durch Elastizität, Haltbarkeit und Chemikalienbeständigkeit für anspruchsvolle mechanische Anwendungen aus, während Silikon unübertroffene Temperaturstabilität, Biokompatibilität und Sicherheit für sensible Anwendungen bietet. Das Verständnis der Eigenschaften dieser Materialien ermöglicht eine fundierte Auswahl, wodurch die Produktleistung und Langlebigkeit optimiert werden.