Borracha termoplástica (TPR): Propriedades, usos e comparação com TPE

A borracha termoplástica (TPR) é uma material versátil que combina as melhores qualidades da borracha e do plástico. Está a tornar-se mais popular em muitas indústrias porque é fácil de trabalhar e tem boas propriedades elásticas. Este artigo explica o que é o TPR, como se compara a outros materiais e onde é utilizado.

O que é o TPR?

O TPR é um tipo de material híbrido que lhe dá a elasticidade da borracha com a facilidade de processamento do plástico. Ao contrário da borracha normal, que necessita de uma cura especial (vulcanização), o TPR pode ser derretido e moldado várias vezes.

As principais partes do TPR incluem:

• Copolímeros SEBS/SBS (a parte elástica)
• Plastificantes (tornam-no mais macio)
• Enchimentos (aumentar a resistência ou reduzir o custo)

A TPR é frequentemente escolhida por ser:

• Mais barato do que a borracha vulcanizada
• Melhor para o ambiente (pode ser reciclado)
• Mais fácil de fazer formas complexas

Principais propriedades da TPR

O TPR tem várias caraterísticas importantes que o tornam útil para muitos trabalhos.

Propriedades mecânicas

O TPR tem boas recuperação O plástico tem uma capacidade de resistência ao desgaste, o que significa que regressa à sua forma original depois de ser esticado ou apertado. Também resiste melhor ao desgaste e ao rasgamento do que muitos plásticos.

Propriedades térmicas

O TPR funciona bem em temperaturas de -40°C a 120°C (-40°F a 248°F). Esta vasta gama torna-o adequado tanto para ambientes frios como quentes, embora não seja tão resistente ao calor como o silicone ou algumas borrachas especiais.

O material tem baixa condutividade térmicaO que significa que não transfere calor rapidamente. Isto torna-o bom para isolamento ou para pegas que precisam de permanecer confortáveis ao toque.

Resistência química

O TPR resiste bem:

• Água
• Muitos produtos de limpeza
• Ácidos fracos

No entanto, não é ótimo com:

• Solventes fortes
• Óleos (consoante a fórmula)
• Produtos químicos de elevada concentração

O TPR pode ser feito mais Resistente aos raios UV com aditivos especiais, ajudando-o a durar mais tempo ao ar livre sem desvanecer ou rachar.

TPR vs. outros materiais

Compreender como o TPR se compara a materiais semelhantes ajuda-o a escolher o mais adequado às suas necessidades.

TPR vs. TPE

Muitas pessoas confundem TPR e TPE (Elastómero Termoplástico). A verdade é que o TPR é, de facto, um tipo de TPE. Eis como se comparam:

• O TPR tem um carácter mais toque de borracha do que alguns outros TPE
• O TPE, como categoria mais ampla, oferece mais variedade em termos de dureza
• Ambos são recicláveis e podem ser processados de forma semelhante
• A TPR é frequentemente menos dispendiosa do que os TPE especializados

TPR vs. borracha vulcanizada

A grande vantagem do TPR é que pode ser derretido e remodelado, enquanto a borracha vulcanizada não pode. Isto faz com que o TPR seja melhor para o ambiente e, muitas vezes, mais barato de produzir.

TPR vs. Silicone

Embora tanto o TPR como o silicone sejam materiais flexíveis, silicone em geral:

• Suporta temperaturas mais elevadas (até 250°C)
• Custa 2 a 3 vezes mais do que a TPR
• Tem melhor biocompatibilidade para utilizações médicas
• Melhor desempenho em condições de frio extremo

O TPR é normalmente escolhido em vez do silicone quando o custo é importante e as temperaturas extremas não são uma preocupação.

Processos de fabrico de TPR

O TPR pode ser moldado de várias formas, o que o torna versátil para diferentes produtos.

Moldagem por injeção

Esta é a forma mais comum de fabricar peças em TPR. O material é:

1. Aquecido até derreter
2. Forçado num molde sob pressão
3. Arrefecido até ficar sólido
4. Retirado do molde

A moldagem por injeção é perfeita para fabricar rapidamente lotes da mesma peça. Funciona bem para artigos como pegas de ferramentas, botões e peças pequenas.

Extrusão

A extrusão empurra o TPR derretido através de uma abertura moldada (como se estivesse a espremer pasta de dentes). Isto cria formas longas e contínuas como:

• Mangueiras
• Calafetagem
• Tubagem
• Perfis para arestas

Este método é ótimo para fazer produtos longos e consistentes que precisam de ter a mesma forma.

Sobremoldagem com maquinagem CNC

A sobremoldagem é quando o TPR é moldado sobre outro material. Isto cria produtos com:

• Núcleos de plástico duro com pegas macias
• Peças metálicas com revestimentos tipo borracha
• Estruturas rígidas com secções flexíveis

Esta técnica é amplamente utilizada para ferramentas, cabos e coberturas de dispositivos electrónicos.

Aplicações da TPR

O TPR é utilizado em muitos sectores diferentes devido à sua flexibilidade e durabilidade.

Automóvel

Nos automóveis e camiões, o TPR é utilizado para:

• Vedantes e juntas
• Revestimento interior
• Revestimentos de arame
• Componentes HVAC

A indústria automóvel gosta do TPR porque amortece as vibrações, veda a água e o pó e pode ser fabricado para combinar com as cores interiores.

Bens de consumo

Muitos artigos do quotidiano utilizam TPR:

• Punhos e pegas de ferramentas
• Solas de sapatos
• Capas para telemóveis
• Utensílios de cozinha
• Equipamento desportivo

O toque suave de TPR torna os produtos mais confortáveis de segurar e menos susceptíveis de escorregar.

Dispositivos médicos

A TPR encontra-se em produtos de cuidados de saúde como:

• Tubagem
• Componentes da seringa
• Caixas de equipamento
• Conectores flexíveis

O TPR de qualidade médica tem de cumprir normas rigorosas de pureza e pode ser fabricado para resistir a desinfectantes.

Industrial

Nas fábricas e noutros ambientes industriais, o TPR é utilizado para:

• Correias transportadoras
• Tampas hidráulicas
• Isolamento elétrico
• Almofadas e pés da máquina

A capacidade do material para absorver choques e resistir ao desgaste torna-o adequado para estes ambientes exigentes.

Fabrico de TPR com maquinagem CNC de borracha

Embora a maioria dos produtos de TPR seja fabricada por moldagem ou extrusão, por vezes Maquinação CNC é utilizado para:

• Criação de protótipos
• Criação de pequenas séries de peças
• Produção de formas complexas e difíceis de moldar

A maquinagem CNC envolve o corte da forma a partir de um bloco sólido de TPR. É menos comum do que a moldagem, mas oferece uma excelente precisão. Esta técnica é especialmente útil na conceção de novos produtos ou no fabrico de peças de substituição.

Vantagens e limitações

Como qualquer material, o TPR tem pontos positivos e negativos.

Vantagens

• Reciclável: Pode ser fundido e reutilizado
• Leve: Pesa menos do que os metais e muitas borrachas
• Personalizável: Pode ser fabricado em diferentes cores e níveis de dureza
• Bom para formas complexas: Pode ser moldado em formas pormenorizadas
• Económica: Normalmente mais barato do que a borracha vulcanizada ou o silicone

Limitações

• Limites de temperatura: Não é adequado para ambientes muito quentes (mais de 120°C)
• Menos resistente a produtos químicos do que algumas borrachas especiais
• Sensibilidade aos raios UV: Pode degradar-se à luz solar, exceto se for especialmente formulado
• Não biodegradável como a borracha natural

Inovações em TPR

O domínio da TPR continua a avançar com novos desenvolvimentos.

TPR reforçado

A adição de materiais como o PTFE (Teflon) ao TPR cria materiais compósitos com:

• Melhor resistência (até 30% de melhoria)
• Maior resistência à temperatura (até 327°C)
• Propriedades auto-lubrificantes
• Resistência ao desgaste melhorada

Estes materiais melhorados funcionam bem em aplicações mais exigentes.

TPR sustentável

Os novos tipos de TPR centram-se no facto de serem melhores para o ambiente:

• Utilização de plastificantes à base de plantas em vez de plastificantes à base de petróleo
• Adicionar conteúdo reciclado
• Desenvolvimento de fórmulas que se decompõem mais rapidamente

Estas opções ecológicas estão a tornar-se mais populares à medida que as empresas tentam reduzir o seu impacto ambiental.

Processamento avançado de TPR com maquinagem de 5 eixos

Novos métodos de fabrico como Maquinação de 5 eixos permitem a criação de peças de TPR mais complexas com maior precisão. Esta técnica avançada pode moldar componentes de TPR a partir de vários ângulos, criando peças que seriam impossíveis com os métodos tradicionais.

Tendências do mercado

O mercado global de TPR está a crescer de forma constante. Os dados do sector:

• As utilizações no sector automóvel representam cerca de 35% das aplicações de TPR
• As aplicações no sector da saúde estão a crescer mais rapidamente, com uma taxa anual de 8-10%
• Os bens de consumo representam 25% da utilização de TPR
• O crescimento das formulações de TPR ecológicas está a aumentar 15% por ano

As empresas procuram materiais com bom desempenho, mas que também cumpram os objectivos de sustentabilidade, o que está a ajudar a impulsionar a adoção do TPR.

Perguntas mais frequentes

Conclusão

A borracha termoplástica (TPR) oferece uma combinação única de flexibilidade semelhante à da borracha com processamento semelhante ao do plástico. Está a tornar-se cada vez mais popular em aplicações automóveis, de consumo, médicas e industriais porque é rentável e amiga do ambiente.

Embora o TPR tenha algumas limitações em termos de resistência à temperatura e aos produtos químicos, as suas vantagens fazem dele uma excelente escolha para muitos produtos. À medida que as técnicas de fabrico melhoram e novas formulações se desenvolvem, podemos esperar ver ainda mais utilizações para este material versátil.

Para os designers e engenheiros que procuram equilibrar o desempenho, o custo e a sustentabilidade, o TPR merece uma consideração séria. Quer necessite de pegas de toque suave, vedantes flexíveis ou componentes duráveis para o exterior, é provável que exista uma formulação de TPR que satisfaça as suas necessidades.