Las principales técnicas para la síntesis de copolímeros de bloque en los laboratorios de investigación de todo el mundo son actualmente la polimerización aniónica y la polimerización viva, catiónica y radical. La técnica más antigua de polimerización aniónica todavía se usa ampliamente en la fabricación industrial de copolímeros de bloque. La polimerización catiónica se puede usar para polimerizar monómeros que no se pueden polimerizar aniónicamente, aunque solo se usa para una gama limitada de monómeros. Se ha proporcionado un resumen de las técnicas de síntesis de copolímeros de bloques. Polimerización aniónica. La polimerización aniónica (qv) es un método bien establecido para la síntesis de copolímeros de bloque personalizados. Las primeras polimerizaciones aniónicas de copolímeros de bloques se llevaron a cabo ya en 1956. Para preparar polímeros bien definidos, la técnica es exigente, requiriendo reactivos de partida de alta pureza y el uso de procedimientos de alto vacío para evitar la terminación accidental debido a la presencia de impurezas. En el laboratorio, es posible lograr polidispersidades Mw/Mn <1.05 mediante polimerización aniónica. Sin embargo, el método también se utiliza industrialmente para preparar varias clases importantes de copolímeros de bloques, incluidos elastómeros termoplásticos de tipo SBS (S=poliestireno, B=polibutadieno) y copolímeros anfifílicos de polioxietileno-b-polioxipropileno-b-polioxietileno Pluronic. Hay una serie de revisiones que cubren la aplicación de la polimerización aniónica a los copolímeros de bloque. Los avances recientes se han dirigido principalmente hacia la síntesis de copolímeros de bloque con arquitecturas exóticas, como estrellas de brazo mixto, copolímeros en forma de H y copolímeros de bloque en forma de anillo (cíclicos). Todos estos requieren la elección cuidadosa de iniciadores multifuncionales.

Sin duda, el principal avance en la síntesis de copolímeros de bloques en la última década ha sido el desarrollo de técnicas de polimerización radical viva (a veces denominada polimerización radical controlada). El principio de los métodos de polimerización de radicales controlados es establecer un equilibrio dinámico entre una pequeña fracción de radicales libres en crecimiento y una gran mayoría de especies inactivas. Los radicales libres generados se propagan y terminan como en la polimerización de radicales convencional, aunque la presencia de solo una pequeña fracción de radicales evita la terminación prematura. Entre los métodos de polimerización viva, la polimerización por radicales por transferencia de átomos (ATRP) se ha utilizado más ampliamente para sintetizar copolímeros de bloque. Aquí, los radicales se generan a través de un proceso redox reversible catalizado por un complejo de metal de transición que sufre una oxidación de un electrón con la abstracción de un átomo de halógeno de la especie inactiva. Recientemente se ha revisado el método ATRP y su aplicación a la síntesis de copolímeros de bloque. ATRP se ha utilizado para preparar copolímeros AB dibloque, ABA tribloque y, más recientemente, ABC. Hasta la fecha, la técnica se ha utilizado para crear copolímeros de bloque a base de poliestireno y varios poliacrilatos. Sin embargo, es posible sintetizar un llamado macroiniciador mediante otros mecanismos de polimerización (aniónicos, catiónicos, etc.), y usarlo en el ATRP de monómeros vinílicos. Ejemplos, tales como la polimerización aniónica de macroiniciadores de PEO para la síntesis ATRP de copolímeros de bloques de óxido de polietileno / poliestireno.

La polimerización catiónica viva secuencial se usa principalmente para preparar copolímeros de bloque que contienen un bloque de éter vinílico o poliisobutileno. También se puede combinar con otras técnicas. Sin embargo, la gama de monómeros que pueden polimerizarse mediante este método es comparativamente limitada y, en consecuencia, la polimerización catiónica viva sólo se usa en circunstancias prescritas. La polimerización por metátesis con apertura de anillo también se ha aprovechado para construir bloques a partir de olefinas cíclicas, especialmente polinorborneno. El desarrollo de la polimerización por metátesis con apertura de anillo para la síntesis de copolímeros de bloque se ha visto facilitado recientemente por la introducción de catalizadores de metátesis tolerantes a grupos funcionales.

La química de los diferentes tipos de TPE varía en un amplio rango. Abordar estas variaciones de manera general ayudará a establecer las capacidades relativas de estos TPE. La química de la polimerización en sí es un tema muy amplio y no se abordará en esta revisión. Se prestará atención a la naturaleza química, con el fin de comprender las ramificaciones que tiene para la utilidad del TPE.

Los copolímeros de bloques de estireno tienen una estructura química como se muestra en la figura. Estas estructuras químicas de copolímeros de bloques de estireno muestran que los bloques terminales de estireno son las regiones que participan en el dominio cristalino del TPE. Las propiedades del caucho están definidas por el bloque intermedio de butadieno, isopreno o etileno-butileno. Los bloques de butadieno e isopreno están insaturados con el doble enlace residual en cada unidad repetida. Esto hace que la parte de caucho esté sujeta a oxidación y ataque de ozono. Esto limita la utilidad a aplicaciones en las que la temperatura máxima sigue siendo de 70°C o menos de forma prolongada. La temperatura máxima de uso superior viene dictada por la temperatura a la que se funden las regiones de estireno. La naturaleza hidrocarbonada de la cadena del polímero hace que estos SBC sean resistentes al agua y a muchas soluciones acuosas. Un SBC generalmente se combina con aceites plastificantes y cargas añadidas para generar las propiedades mecánicas deseadas. Los aceites ablandan estos TPE de bloques de estireno, de modo que se logra un módulo y una flexibilidad muy bajos. El aceite se puede extraer en fluidos de hidrocarburos y disolventes, por lo que no se utilizan en áreas expuestas a aceites, combustibles y disolventes. Los aceites serían generalmente extraíbles mediante soluciones de detergente acuosas. Se han publicado nuevos desarrollos con respecto a la modificación del bloque medio gomoso con distribución controlada de unidades de monómero de estireno. Estos se han desarrollado con un contenido estirénico más alto y, sin embargo, controlan la morfología como dominios gomosos cilíndricos o esféricos altamente ordenados sin cambiar a la morfología laminar que introduce un comportamiento de fluencia plástica. También se han publicado mejoras en la química de SBC mediante un proceso de aleación con plásticos de mayor rendimiento utilizando éter de polifenileno (PPE) con un SEBS, y compuestos que incluyen aceite y PP para lograr un rendimiento mejoras mediante la combinación de la química de las distintas fases.

Un TPU se prepara a partir de tres tipos de productos químicos: un isocianato, un macroglicol y un extensor de cadena para formar una estructura de bloques múltiples duros / blandos. Los isocianatos pueden ser aromáticos o alifáticos y son difuncionales. Un ejemplo típico es el 4,4´-diisocianato de metilen difenilo (MDI). El macroglicol reacciona con los isocianatos para formar un bloque blando en la columna vertebral de TPU. La naturaleza química del macroglicol define el desempeño del TPU. Los macroglicoles más largos dan un TPU más flexible. La química, por ejemplo, poliéster, poliéter o policaprolactona, afectará la resistencia química, la resistencia a la oxidación, la estabilidad hidrolítica y la flexibilidad a baja temperatura. Los extensores de cadena reaccionan con el isocianato formando los bloques rígidos de uretano en la columna vertebral de TPU. Los extensores de cadena son típicamente dioles o diaminas. Los extensores cortos darán más segmentos de uretano, lo que hace que el TPU sea más cristalino, más resistente y de mayor resistencia. Las estructuras químicas típicas de los componentes del copolímero de bloques de TPU se muestran en la figura. Los dominios rígidos de TPU tienen un alto punto de fusión que dicta la idoneidad de uso a temperatura superior para esta clase de TPE. La región gomosa está saturada y tiene enlaces polares que conectan las unidades repetidas. Esto imparte una alta resistencia al aceite y a los disolventes a los fluidos de hidrocarburos y una resistencia al envejecimiento. Las regiones gomosas son relativamente cortas y menos flexibles que las que se ven en un copolímero de bloques SBC. La dureza tiende a limitarse a un rango de durómetro más alto debido a estos bloques de goma más cortos. Por lo tanto, estos TPU no se prestan a la composición ni a la adición de aceites plastificantes. Las limitaciones comunes a los compuestos plastificados no se observan en los TPU. Los grados más blandos se obtienen empleando un monómero más largo y flexible en los bloques de caucho. La alta polaridad del TPU hace que absorba la humedad, que debe eliminarse durante el procesamiento. Se ha introducido un TPU modificado con un elastómero de acrilonitrilo-estireno-acrilato (ASA) que produce un TPU más blando con una resistencia al fundido mejorada y una adherencia del fundido reducida. COPE está hecho de un bloque de poliéster duro y un poliéter o poliéster blando. El uso de un bloque de poliéster suave es el enfoque más nuevo para COPE. Entonces, COPE es un copoliéter-éster o un copoliéster-éster.

Un COPE copoliéter-éster común utiliza poliéster de tereftalato de polibutileno (PBT) para el dominio duro y politetrametilenglicol (PTMEG) para el dominio blando, Mexpolimeros distribuye grados Reflex. Una proporción de dominio blando relativamente alta en el COPE da como resultado un TPE más blando. La relación inversa da como resultado un TPE duro con propiedades que se acercan a las de PBT. En la figura  se muestra una estructura química típica de copolímero de bloques de poliéster. Los dominios cristalinos de poliéster proporcionan una temperatura de fusión más alta para las regiones rígidas de COPE. Los dominios de caucho de poliéter flexible proporcionan un dominio de caucho más tenaz y resistente al aceite / solvente. La dureza de estos TPE también es alta debido a estos dominios de caucho. Estos TPE se utilizan generalmente en estado puro sin compuestos, por lo que algunas de las desventajas de la extracción y volatilidad del aceite plastificante no se observan con estos materiales. La resistencia mecánica de COPE es alta debido en gran parte a la resistencia de los dominios PBT altamente cristalinos. COPE tiene una mayor resistencia y dureza que TPV y SBC, en general, y está en el rango de TPU y COPA. Pero la recuperación elástica, la deformación por tracción y la resistencia a la deformación por compresión no son tan buenas. Los COPE de poliéster-éster más nuevos tienen una mayor capacidad de temperatura máxima de hasta 185°C. Al igual que el TPU, la polaridad del COPE hace que absorba fácilmente la humedad, por lo que debe secarse antes de procesarlo.

Otra comparación de rendimiento principal entre los TPE es el rango de dureza en el que están disponibles. El gráfico de la Figura 9 muestra el rango de dureza aproximado de los diversos TPE que están disponibles actualmente. La comparación con el caucho termoendurecible muestra que el rango de dureza de los TPE normalmente excede al de los cauchos termoendurecidos. Una diferencia notable en el rango de dureza es que los compuestos SBC ahora están disponibles en rangos de suavidad que van por debajo del rango de durómetro Shore A y se informan en la escala de durómetro Shore 00. Estos TPE en forma de gel tienen un rango de rendimiento de suavidad único. El rango de dureza de los TPV EPDM / PP se amplía hasta el rango inferior a 20 Shore A. Un TPV más suave proporcionará TPE suaves con alta recuperación y resistencia a los fluidos. Los nuevos rTPO amplían su dureza al rango bajo donde no estaban disponibles anteriormente. El POP y el POE tienen un rendimiento de tipo olefina en el rango de los TPO. En aplicaciones de tacto suave, los TPE muy suaves tienen una gran demanda por el valor percibido que agregan. Los compuestos SBC logran la menor suavidad o dureza durómetro. Otros materiales blandos incluyen: TPV, TPO, MPR, NBR / PVC y algunos TPU. El rendimiento en suavidad a menudo también está relacionado con la facilidad de agarre percibida. Esta percepción también está relacionada con el coeficiente de fricción cuando el TPE está húmedo. TPV y TPO tienen una excelente fricción en húmedo. SBC tiene una buena fricción en húmedo. El nuevo TPSiV tiene una sensación sedosa al tacto. Un nuevo TPV de EPDM / PP también tiene un toque más sedoso. Hay una gran cantidad de atributos de rendimiento que pueden usarse para comparar TPE que tienen relevancia en aplicaciones específicas. Las propiedades que tienen un gran interés incluyen: abrasión, claridad, resistencia a la tracción / desgarro, resistencia a la barrera de oxígeno / aire, suavidad, adhesión / adherencia y recuperación elástica.

La resistencia a la abrasión es importante donde el arrastre, el manejo brusco, el uso industrial y el contacto por fricción pueden ser involucrado en la aplicación de TPE. Los TPE duros generalmente tienen una mejor resistencia a la abrasión. TPU y COPA logran una excelente resistencia a la abrasión. Se obtiene una buena resistencia a la abrasión con MPR, COPE, TPV, TPO y NBR / PVC.

La claridad se logra solo con unos pocos TPE, incluidos: copolímeros de bloque de estireno y TPU. La TPO puede tener translucidez y es casi transparente en algunos casos. La mayoría de los TPE son opacos. Se han desarrollado algunos grados translúcidos de TPV.

La resistencia a la tracción y la resistencia al desgarro son cuestiones clave en algunas aplicaciones. Normalmente, los TPE duros tienen mejor resistencia al desgarro y resistencia a la tracción. TPU, COPA y COPE logran una excelente resistencia a la tracción / al desgarro. Se observa una resistencia a la tracción / desgarro de buena a muy buena en los TPV, MPR, TPO y SBC.

Propiedades de la barrera

La resistencia de la barrera al aire y al oxígeno de la mayoría de los TPE es justa. La mayoría de los TPE contendrán gases, por ejemplo, oxígeno, nitrógeno, etc., durante varios días o incluso semanas, según el grosor de la pieza y la temperatura. Sin embargo, para una resistencia a la barrera de gas casi excelente, se utiliza IIR / PP TPV. La fase de caucho butílico en IIR / PP TPV proporciona una alta resistencia a la barrera contra los gases.

La adhesión y la capacidad de unión es una característica de rendimiento importante cuando los TPE se moldean sobre un sustrato o se adhieren a un conjunto. En general, los TPE con química polar tienen una excelente capacidad de unión. Muchos sustratos comunes son materiales polares, por lo que los TPE polares son compatibles y pueden formar una buena unión. En muchos casos se logra una excelente adhesión con: TPU, COPE, AEM TPV, TPSiV, SBC y COPA donde la polaridad del sustrato es lo suficientemente similar. Para sustratos no polares, por ejemplo, polipropileno o polietileno, EPDM / PP TPV, TPOs, IIR / PP TPV y NBR / PP TPV tienen una excelente compatibilidad y pueden sobremoldearse o soldarse con calor. Sin embargo, estos TPV y TPO suelen ser relativamente difíciles de unir sin el uso de un adhesivo para formar una capa de unión química entre el TPE y el sustrato. Se han desarrollado nuevos grados de TPV que tienen una excelente unión en sobremoldeado y soldadura térmica a la mayoría de sustratos convencionales.

Un área importante para el desempeño de TPE es la elasticidad. Se han realizado avances en la investigación para comprender el rendimiento y la fuente de la recuperación elástica observada en los TPV. Es un enigma que un TPV que tiene una red continua de fase termoplástica con dominios de caucho dispersos tenga una recuperación elástica muy parecida a la del caucho. La fase plástica continua tiene menos efecto sobre la capacidad de los TPE para recuperarse después de deformaciones muy altas de lo que la intuición podría llevar a adivinar. En los últimos años se ha publicado una extensa investigación en esta área sobre la caracterización y el estudio de los mecanismos de recuperación elástica de los TPV. Se han estudiado la mecánica y la recuperación de EPDM / PP TPV  y los efectos de las interacciones entre las partículas de caucho y la matriz plástica. En estos estudios se demuestra que la recuperación de TPV se puede modelar con una nueva teoría constitutiva que incluye un componente viscoplástico. El modelo captura y predice con éxito las características significativas del comportamiento tensión-deformación del TPV durante la carga, incluida una respuesta inicial relativamente rígida, seguida de un evento similar al de fluencia, seguido de un endurecimiento por deformación y un endurecimiento por deformación. Durante la deformación, los ligamentos más delgados de la matriz plástica de PP ceden y esto conduce a la formación de la fase de caucho pseudocontinua. Las voluminosas regiones de plástico PP experimentan rotación y traslación solo durante la carga, por lo que actúan casi como una partícula de relleno rígida. Al descargar las partículas de la fase caucho en el TPV intentan recuperar su forma original. La mayor parte de la fase PP simplemente gira y se traslada con los dominios de caucho en recuperación. La pequeña cantidad de PP en la región del ligamento muestra una recuperación significativa, pero no en la extensión de la fase de caucho. A medida que la recuperación llega a completarse, los ligamentos de PP parcialmente recuperados se someten a flexión y pandeo para facilitar la recuperación. Los cálculos demuestran que la mayor parte de la fase de PP no está involucrada en la deformación, lo cual es clave para explicar el alto grado de comportamiento similar al caucho de los TPV. La fase cristalina de PP se orienta durante la extensión y no se reorienta. La fase EPDM se orienta durante la extensión y al descargar se completa la recuperación de la orientación. La deformación de la microestructura de TPV es muy heterogénea. La deformación de la fase plástica TPV se concentra inicialmente en aquellas regiones donde la matriz de nailon plástico es más delgada. Durante la recuperación, las partículas de caucho altamente estiradas tiran hacia atrás los ligamentos plásticos altamente deformados que exhiben flexión y / o pandeo.

La capacidad de un elastómero para estirarse o flexionarse repetidamente y resistir la aparición y el crecimiento de grietas es la resistencia a la fatiga por flexión. Si bien se sabe que los compuestos de caucho termoendurecible tienen una resistencia a la fatiga por flexión muy alta, se ha descubierto que los TPV de EPDM / PP tienen una resistencia a la fatiga por flexión superior. Los grados TPV más suaves tienen la mejor resistencia a la fatiga por flexión.

El diseño de componentes de elastómeros es una de las áreas importantes para desarrollar un producto exitoso. Las tres áreas requeridas para desarrollar una aplicación exitosa son: material, diseño y proceso. La selección de TPE se basará en las propiedades mecánicas, el rendimiento y los criterios de resistencia química. Una vez seleccionado, el TPE influirá en los problemas de diseño para desarrollar el componente exitoso. Debido a su naturaleza dual, los TPE tienen muchas similitudes con los conceptos utilizados en el caucho termoestable convencional y para los termoplásticos rígidos. Las características de diseño específicas también deben adaptarse a las limitaciones y capacidades del proceso seleccionado.

El primer paso en el proceso de desarrollo del diseño es analizar en profundidad el sistema en el que funcionará el componente TPE. Debido a que el procesamiento de plástico de los TPE ofrece una gran flexibilidad de diseño, es importante tener una visión amplia del desarrollo, pensando en formas de consolidar los componentes. En realidad, los componentes rígidos acoplados podrían incorporarse al componente de TPE o moldearse conjuntamente para hacer un ensamblaje combinado. La consolidación de piezas y la combinación de funciones deben ser la mentalidad de cualquiera que desarrolle un nuevo componente y se aplica aún más a alguien que está utilizando un nuevo tipo de material con la gran flexibilidad de opciones de procesamiento como las que se ven en los TPE. La consolidación y la integración de funciones tienen el potencial de ofrecer grandes ahorros de costos, aumentos de la eficiencia del ensamblaje y mejoras significativas en la calidad y consistencia del sistema de ensamblaje. Este enfoque de consolidación continuará impulsando gran parte de la aceptación y aplicación de materiales de TPE en el futuro.

El rendimiento de sellado de un TPE o caucho termoendurecible a menudo se evalúa de forma muy aproximada midiendo el ajuste de compresión. Esta prueba requiere comprimir un botón de material a una compresión del 25% y mantenerlo durante un período de tiempo, generalmente 24 h, luego medir la cantidad de compresión del 25% que no se recupera en poco tiempo. Esta prueba generalmente se realiza a temperatura ambiente para evaluar el desempeño ambiental, pero la prueba acelerada se realiza a 70 o 100°C, como se especifica en el Método B de ISO 3384. Una prueba acelerada similar es la prueba de ajuste de tensión, donde el TPE se estira a 100°C. % de extensión y se mantuvo durante 10 min. Para determinar el conjunto, se descarga y se mide la pequeña muestra con mancuernas para determinar qué parte de la extensión del 100% no se recuperó. Los TPE funcionan moderadamente bien en estas pruebas a temperatura ambiente. Las pruebas de temperatura más alta muestran los límites que tienen algunos TPE en el uso de temperatura más alta. Los TPE más duros, por ejemplo, COPE, etc., son tan rígidos que no se puede realizar la prueba de deformación por compresión normal. COPE tiene una buena recuperación a bajos niveles de deformación, pero cuando se diseña para su uso, la deformación máxima esperada debe mantenerse en el rango de 6 a 8% para ver esta buena recuperación. Los TPV y MPR tienen un rendimiento de fraguado muy bueno incluso a temperaturas más altas de 100°C. SBC y TPO tienen un buen rendimiento de fraguado a temperatura ambiente, pero a temperatura alta el fraguado generalmente excederá el 50% máximo de fraguado deseado. Si bien el conjunto se usa para ayudar a identificar mejores materiales candidatos para un componente, el parámetro de rendimiento real de interés es generalmente la relajación de la tensión o la recuperación elástica, lo que sea más apropiado. Para una aplicación de sellado estático, la relajación de la tensión, como se discutió anteriormente, es la medida de rendimiento a tener en cuenta en el diseño. Para aplicaciones dinámicas que se cargan y descargan repetidamente, la recuperación elástica es la medida de rendimiento a tener en cuenta. Como se discutió anteriormente, la recuperación elástica debe estabilizarse después de 5 ciclos de carga / descarga a un nivel de deformación máximo dado. Para desarrollar un diseño apropiado, se debe utilizar la curva de tensión versus deformación condicionada de 5 ciclos para el análisis y la determinación del diseño apropiado. Los comentarios sobre las diversas características del conjunto de TPE se aplican directamente a las comparaciones de rendimiento de recuperación elástica para ellos. Los datos sobre el TPE específico y el grado que se está evaluando para el componente deben usarse para guiar los cálculos de diseño.

Los componentes de caucho termoendurecido tradicionales se fabrican en un proceso que debe incluir un proceso de formación de forma seguido del paso de vulcanización donde el caucho formado se mantiene a alta temperatura durante un período de tiempo para permitir que se produzca la reacción de reticulación. Los principales procesos utilizados para el caucho termoendurecido son la extrusión y el moldeado. La extrusión se realiza de dos formas principales. Una es donde el caucho se extruye para darle forma y se recolecta y luego se vulcaniza en un segundo proceso por lotes, por ejemplo, en un autoclave de vapor. Otro método es que se realiza la extrusión y la vulcanización sigue secuencialmente en línea utilizando un medio de alta temperatura. Los medios de alta temperatura utilizados incluyen baño de sal fundida, radiación de microondas, horno de aire caliente, un lecho medio de arena fluidizada o revestimiento de plomo transportado a través de un horno o autoclave. El moldeo se realiza mediante moldeo por compresión de una preforma extruida, moldeo por transferencia o moldeo por inyección. Cada uno requiere que el caucho se mantenga en el molde durante un período de tiempo prolongado para permitir que el caucho cure hasta el estado vulcanizado final. El moldeo por compresión se realiza generalmente con un gran número de cavidades que se procesan en un lote. Las economías de este proceso son impulsadas por la gran cantidad de cavidades y un operador que cubre múltiples moldes para lograr productividad. El moldeo por transferencia se realiza en una prensa donde el material se exprime de un recipiente de transferencia en un gran número de cavidades y se mantiene bajo presión hasta que se completa la vulcanización. Debido al precalentamiento parcial durante el calentamiento en el recipiente de transferencia, los tiempos del ciclo de moldeo son típicamente algo más cortos que para el moldeo por compresión. El moldeo por inyección se realiza de manera similar al moldeo por termoplástico. El caucho se extruye y se inyecta en la cavidad del molde y se calienta a temperaturas de vulcanización durante la fase de inyección. Hay un número menor de cavidades en un proceso típico de moldeo por inyección de caucho, pero debido al calentamiento del proceso, el tiempo de vulcanización se acorta en comparación con el moldeo por compresión. Todos estos procesos de moldeo producen piezas con un desbarbado extenso y, por lo general, se lleva a cabo un proceso de desbarbado separado en un tambor criogénico.

Los procesos de TPE contrastan con estos procesos tradicionales de vulcanización de caucho en varias formas clave que proporcionan ventajas económicas, de calidad y de consistencia. La Figura 14 muestra un diagrama del proceso de fabricación de piezas de TPE en comparación con el proceso de fabricación de piezas de caucho termoendurecible. Las ventajas económicas provienen del tiempo de ciclo reducido porque el TPE requiere fundir, dar forma y enfriar en comparación con el tiempo más largo requerido para mezclar, dar forma y vulcanizar cauchos termoendurecibles. Otra ventaja de TPE es el procesamiento altamente automatizado que es posible. Generalmente, el TPE tiene costos de capital más altos, pero estos se justifican debido a los costos más bajos realizados. Otra ventaja económica de los TPE es que son reciclables. Cuando se fabrican piezas de desecho o fuera de dimensión, se pueden reciclar. Para los procesos de fabricación de termoendurecibles, la chatarra puede ser típicamente del 10 al 50%. La capacidad de reciclarse les da a los TPE una ventaja económica sobre el caucho termoestable: las piezas de TPE después del final de la vida útil del dispositivo se pueden recuperar y reciclar. Este beneficio ofrece una ventaja ecológica y un nuevo beneficio importante para la sociedad. Los procesos de fabricación de TPE tienen ventajas que los convierten en opciones muy atractivas para fabricar componentes de elastómero.

Molde de inyección de TPE en todas las variantes utilizadas: un solo material, moldeo por inserción, moldeo por inyección múltiple, moldeo por inyección que funciona solo en algunas situaciones específicas e inyección asistida de gas o líquido para obtener una pieza ahuecada. El moldeo por inyección de TPE en general se realiza de la misma manera que para los termoplásticos rígidos. El comportamiento fluido de la ley de potencia de los TPV requiere que se inyecten rápidamente para obtener una viscosidad baja y lograr una presión de inyección baja. Los grados de moldeo por inyección específicos de SBC, TPO y TPV están disponibles para facilitar el moldeo de piezas más delgadas y largas con mejor apariencia y consistencia. Los desarrollos recientes de TPE incluyen grados desarrollados para lograr una unión al nailon, ABS (155), policarbonato, PET, PBT e incluso metales mediante un proceso de moldeo por inserción o de doble disparo. La mayoría de los TPE se pueden moldear por inyección y utilizar equipos de procesamiento termoplásticos convencionales. El cañón está dimensionado para tener de 3 a 5 disparos para dar solo un modesto historial de calor para el material y suficiente tiempo para permitir un calentamiento y corte uniforme del TPE. El tonelaje de la máquina de moldeo por inyección generalmente está dimensionado para una presión de sujeción de 40 a 70 MPa (3 a 5 toneladas / pulg2) para garantizar que las piezas no se destellen al llenar el molde. Los parámetros específicos de la máquina variarán según el tipo de TPE y son impulsados ​​por el comportamiento reológico y la nitidez del rango de temperatura de fusión. Las temperaturas del proceso se ajustan típicamente al rango de temperatura de la masa fundida y se mantienen lo suficientemente bajas para permitir un tiempo de enfriamiento corto. El tiempo de ciclo se mantiene lo más corto posible manteniendo la temperatura del molde y la temperatura de fusión lo más fría posible. Cuando las temperaturas bajan demasiado, la apariencia de la superficie y las propiedades mecánicas del componente moldeado se verán comprometidas. Para algunos componentes con paredes delgadas o una distancia de flujo larga, la temperatura de la masa fundida se mantendrá más alta para lograr el llenado completo del molde y evitar problemas con una resistencia deficiente de la línea de tejido o falta de llenado. Para los grados de TPE suave, los pasadores de expulsión tienen un tamaño generoso para evitar perforar la pieza durante la expulsión. Para ayudar con el diseño del molde de TPE, a menudo se ejecuta un análisis de llenado de molde termoplástico convencional para optimizar la ubicación de la puerta, los tamaños de los canales y determinar las condiciones de operación preferidas. Los proveedores de materiales comúnmente han caracterizado las constantes físicas necesarias para el análisis de llenado del molde utilizando el software comercial disponible. La mayoría de los TPE se pueden ejecutar de forma totalmente automática en herramientas de canal caliente, lo que permite el moldeado sin un canal que deba ser degado. Para los diseños de canal frío, un diseño de herramientas de tres placas permitirá la separación automática de las piezas si se utilizan compuertas con el diseño adecuado. Por lo general, incluso los TPE blandos se desviarán automáticamente con una puerta de túnel que se estrecha. Estas capacidades prestan a los TPE a una operación completamente automatizada y mejoran la economía de la fabricación de componentes. Varios proveedores de TPE han introducido nuevos grados de moldeo durante los últimos 5 años que tienen un moldeo más fácil, mejor apariencia de la superficie y capacidad de unión a una variedad de sustratos. También se han introducido los grados de unión de caucho EPDM / PP TPV para permitir el moldeo por inserción de piezas de caucho EPDM y soldarlas juntas para formar un sistema de sellado de marco de imagen continuo con piezas de caucho termoendurecido extruido. El moldeo en dos tomas con TPE se ha convertido en un proceso comercial muy importante en los últimos 5 años. Se han diseñado muchas piezas que utilizan un sustrato rígido sobremoldeado con un TPE mediante un proceso de dos disparos. Las temperaturas de procesamiento de TPE son muy similares a las normales, pero pueden estar ligeramente elevadas para asegurar la retención de calor para desarrollar una unión fuerte al sustrato. Al desarrollar un proceso de dos disparos, hay una serie de detalles que cubrir en el diseño de la herramienta, la selección de la máquina y el diseño de cierre de la herramienta para evitar el destello del TPE durante el segundo paso de sobremoldeo.

El proceso de extrusión se aplica ampliamente a casi todos los TPE. Los procesos de extrusión convencionales se aplican bastante bien a los TPE: extrusión de perfiles (juntas, tubos, etc.), extrusión de láminas, extrusión de cruceta para revestimiento y camisas de manguera y alambre, coextrusión y también extrusión de espuma. La extrusión de perfiles se aplica al procesamiento para fabricar una amplia gama de componentes, incluidos sellos de intemperie, tubos y tiras de fricción. La coextrusión con múltiples extrusoras que ingresan al ensamblaje de la matriz se utiliza para múltiples durezas, material de barrera, incorporación de material reciclado y componentes de múltiples colores.

En resumen, se debe concluir que hay una gran cantidad de nuevos desarrollos en la industria de TPE. Hay nuevos tipos de TPE con la entrada de los POP y POE de metaloceno, TPSiV de alta temperatura, AEM TPV de alta temperatura, una nueva serie de SBC con moldeabilidad mejorada, TPV de baja higroscopicidad, grados de unión de TPV, nuevos grados de TPU de moldeado y extrusión y COPE eTPV grado, por citar algunos. El número de proveedores de la industria sigue creciendo y algunos están consolidando esfuerzos. Se han desarrollado nuevas aplicaciones, por ejemplo, burletes TPV. Los nuevos desarrollos de procesos para TPE también son parte del crecimiento de la industria. El moldeo de dos disparos se ha convertido en un estándar para muchos agarres, electrodomésticos, componentes automotrices y más. Los TPV espumados mediante espumación de agua y enfoques similares ofrecen nuevas opciones de tecnología de sellado contra la intemperie basadas en TPE. Se ha desarrollado la extrusión robótica de TPE sobre sustratos para sellar bordes. Hay una serie de tendencias direccionales en curso en los TPE. Se están desarrollando nuevos productos de aleación de TPE y el ritmo de la introducción de nuevos productos se está acelerando. La tendencia es hacer TPE cada vez más suaves.