Was sind TPE? 
Möglichkeiten und Grenzen der TPE-Klassen

Thermoplastische Elastomere (TPE) sind Werkstoffe, welche die Elastizität und Weichheit klassischer Elastomere mit der Verarbeitbarkeit thermoplastischer Kunststoffe kombinieren. Sie sind vielseitig einsetzbar und lassen sich im Spritzguss und in der Extrusion effizient verarbeiten. Doch wie unterscheiden sich die einzelnen TPE-Klassen voneinander? Magdalena Michl, Product Manager EMEA bei KRAIBURG TPE nimmt drei von ihnen –TPU, TPV und TPS – für Sie genauer unter die Lupe.  

TPU, TPV und TPS – Thermoplastische Elastomere im Vergleich

Nach ISO 18064 werden TPE in verschiedene Untergruppen eingeteilt: 
 

• TPU - Thermoplastische Polyurethane

• TPV - Thermoplastische Vulkanisate

• TPO - Thermoplastische Olefinelastomere

• TPC - Thermoplastische Copolyesterelastomere

• TPA - Thermoplastische Copolyamide

• TPS - Thermoplastische Styrol-Blockcopolymere

TPU – Thermoplastisches Polyurethan

Thermoplastische Polyurethane, kurz TPU, sind in der Regel Polyaddukte aus Polyisocyanaten und Polyolen. Die gezielte Einstellung der Materialeigenschaften erfolgt in den meisten Fällen bereits während der Polymerisation durch die Auswahl und Kombination unterschiedlicher Rohstoffe.

Charakteristisch für TPU sind eine hohe mechanische Festigkeit. Typischerweise liegt der Härtegrad thermoplastischer Polyurethane im Bereich zwischen 60 und 80 Shore D. TPU zeigt eine gute chemische Beständigkeit gegenüber unpolaren Medien wie Ölen oder Kraftstoffen. Allerdings neigt das Material bei Kontakt mit Wasser und wässrigen Lösungen, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, zu hydrolytischem Abbau, was seine Einsatzmöglichkeiten in feuchter Umgebung einschränken kann.

Verarbeitet wird TPU sowohl im Spritzguss als auch in der Extrusion. Eine sorgfältige Vortrocknung ist hierbei zwingend erforderlich, da Feuchtigkeit im Material zu Verarbeitungsproblemen und Qualitätseinbußen führen kann. Ebenso sollten die spezifischen Verarbeitungshinweise der jeweiligen Hersteller genau beachtet werden, denn übermäßige Temperatur, Scherung oder lange Verweilzeiten können TPU thermisch beschädigen und zu Klebrigkeit oder Abbauerscheinungen führen. Die ausgezeichnete Abriebfestigkeit des TPU überzeugt dennoch, sich mit der oftmals herausfordernden Verarbeitung auseinanderzusetzen.

Typische Anwendungen für TPU finden sich unter anderem in der Herstellung von:

• Schläuchen und Rohren
• sportlichen und industriellen Schuhsohlen
• Handyhüllen oder auch Bällen  

TPS – Thermoplastische Styrol-Blockcopolymere

Thermoplastische Styrol-Blockcopolymere, kurz TPS, gehören zur Gruppe der Polymerblends und basieren auf sogenannten Styrol-Blockcopolymeren (SBCs). Diese Polymere bestehen typischerweise aus einem weichen Mittelblock aus Polyethylen oder Polybutylen, der zwischen zwei harten Endblöcken aus Polystyrol liegt. Die Kombination dieser strukturellen Bausteine verleiht TPS-Werkstoffen ihre besondere Flexibilität und thermoplastische Verarbeitbarkeit.

TPS-Materialien sind äußerst vielseitig einsetzbar und überzeugen durch eine sehr gute Beständigkeit gegenüber polaren Medien wie Wasser oder Säuren. Ein besonderes Merkmal ist die ausgezeichnete Haftung zu einer Vielzahl technischer Thermoplaste, darunter Polypropylen (PP), Polyamid (PA), PC/ABS, aber auch zu SAN, ASA, PBT und POM. Zudem bieten TPS ein sehr breites Härtespektrum – von besonders weichen Typen mit etwa 30 Shore 00 bis hin zu 60 Shore D. Diese Bandbreite ermöglicht den Einsatz in unterschiedlichsten Anwendungen. Darüber hinaus lassen sich TPS gezielt modifizieren, um spezielle Anforderungen wie UV-Beständigkeit, erhöhte Fließfähigkeit, Flammschutz, elektrische Leitfähigkeit oder individuelle Oberflächeneigenschaften zu erfüllen.

In der Verarbeitung zeigen sich TPS äußerst anwenderfreundlich. Sie lassen sich sowohl im Spritzguss als auch in der Extrusion hervorragend verarbeiten. Dank ihrer sehr guten Fließ- und Haftungseigenschaften sind sie besonders gut für Mehrkomponentenanwendungen geeignet, etwa im 2-Komponenten-Spritzguss.

Trotz aller Flexibilität stoßen auch TPS an Ihre Grenzen: Bei der Beständigkeit gegenüber unpolaren Medien und auch im Abrieb schneiden Standard-TPS im Vergleich zu z.B. TPU schlechter ab. Die klare Stärke hochqualitativer TPS ist ihre Vielfältigkeit sowie die individuelle Modifizierbarkeit nach Kundenwunsch und macht sie zu der vielseitigsten TPE-Klasse am Markt.
 

Typische Einsatzgebiete von TPS reichen von:

• ergonomischen Griffe und Dichtungen über
• Spielzeuge bis hin zu 
• sensiblen Anwendungen im medizinischen Bereich.

Im Automobilbereich ist die Materialklasse z.B.  in Ablagematten sowie in Scheibenumspritzungen zu finden.

TPV – Thermoplastisch vernetzte Elastomere  

Thermoplastische Vulkanisate, kurz TPV, gehören zur Materialklasse der Polymerblends und basieren in den meisten Fällen auf einer Kombination aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) und Polypropylen (PP). Diese Mischung wird im Herstellungsprozess dynamisch vernetzt.

TPV-(EPDM+PP) zeichnen sich durch eine sehr gute Medienbeständigkeit gegenüber polaren Substanzen wie Wasser und Säuren aus. Sie sind zudem UV-beständig und haften auf Polypropylen, was sie ideal für den Mehrkomponenteneinsatz mit PP macht. Der erreichbare Härtebereich erstreckt sich von etwa 40 Shore A bis hin zu 70 Shore D. Auch TPV können sowohl im Spritzguss als auch in der Extrusion verarbeitet werden. Ihre hohe Schmelzestabilität prädestiniert sie jedoch besonders für den Extrusionsprozess. Handelt es sich um großvolumige Extrusions-Projekte mit Forderung nach einem guten Druckverformungsrest, jedoch keine spezifischen Modifizierungswünsche wie besondere Farben, Transparenz oder optimierte Mechanik, ist ein hochqualitatives TPV-(EPDM+PP) meist die richtige Wahl. 
 

Eingesetzt werden TPV-Compounds unter anderem in:

• Dichtungen
• Griffen
• Stopfen und technischen Profilen sowie in
• Anwendungen im Automobilbereich, etwa bei Dichtungssystemen oder Abdeckungen.

Fordern Verarbeiter oder Kunden individuelle Anpassungen, fällt die Materialauswahl oft auf eine TPE-Klasse, die mehr Flexibilität ermöglicht – TPS.

Fazit: Keine Klasse für sich – aber die richtige für jede Anwendung

Angesichts der Bandbreite der Eigenschaften, gilt es sich bei der Auswahl des geeigneten TPE Werkstoffs über einige ausschlaggebende Punkte der Anwendung Gedanken zu machen: 

• Medienkontakt
• Temperatureinsatzbereich
• Haftung zu anderen Komponenten
• Farbe
• Mechanische Belastung
• Erforderliche Marktnormen
• UV-Stabilität

Anhand dieser Grundinformationen lässt sich zusammen mit Ihrem Anbieter des Vertrauens das richtige TPE-Material ausfindig machen.  Denn obwohl TPU, TPV und TPS teilweise in ähnlichen Anwendungsfeldern eingesetzt werden, zeigt der direkte Vergleich: Jede Materialklasse hat spezifische Stärken und Einschränkungen.  Die optimale Werkstoffwahl hängt stark vom konkreten Anwendungsfall, aber auch von der Materialqualität und der Erfahrung des Herstellers ab.

Als KRAIBURG TPE bieten wir mehr als nur Materialien – wir bieten Lösungen. Mit tiefem Know-how, maßgeschneiderten Compounds und ehrlicher Beratung helfen wir Ihnen, das passende TPE für Ihre Anwendung zu finden – und begleiten Sie bei jedem Schritt von der Idee bis zur Serienproduktion. Lassen Sie uns gemeinsam die beste Lösung entwickeln.