TPE vs TPU: 설계에 적합한 열가소성 엘라스토머 선택하기

제품 디자이너와 엔지니어가 부품에 충격 흡수나 높은 충격 강도 같은 특정 특성을 원할 때, 열가소성 엘라스토머로 만든 폴리머를 찾는 경우가 많습니다.

열가소성 엘라스토머는 열가소성과 엘라스토머 특성을 모두 가진 폴리머 클래스로, 내열성과 내구성을 가지면서도 유연합니다. 열가소성 엘라스토머는 소재의 화학적·기계적 특성을 손상시키지 않고 녹여 재성형할 수 있어 스크랩을 버진 플라스틱의 부분적 대체재로 재사용할 수도 있습니다. 이 소재로 만든 부품은 압출, 사출 성형, 블로우 성형 등 다양한 공정으로 제조할 수 있습니다.

TPE(열가소성 엘라스토머)와 TPU(열가소성 폴리우레탄)는 열가소성 엘라스토머 중 가장 인기 있는 두 범주입니다. 많은 사람이 이 용어를 혼용하지만, 몇 가지 핵심 차이점이 있습니다. 우선 TPE는 다양한 열가소성 엘라스토머를 포괄하는 넓은 범주인 반면, TPU는 더 작은 하위 집합만 지칭합니다. TPU는 TPE보다 제조 업계에 더 늦게 등장했습니다.

TPE와 TPU 용어의 핵심 차이점과 소재 선택 시 고려해야 할 측면을 종합적으로 분석했습니다.

TPE 개요

열가소성 고무로도 알려진 TPE는 일반 고무의 외관과 느낌을 플라스틱의 사용 편의성과 결합합니다. 이 넓은 범주는 TPU, 열가소성 코폴리에스터(TCP), 열가소성 폴리아민(TPA) 등 다양한 폴리머를 포함합니다. 이 소재는 탄성, 가공성, 재활용성, 높은 녹는 온도, 내후성으로 알려져 있습니다.

각 TPE 종류의 기계적 사양은 브랜드마다 다릅니다. 예를 들어 Kent Elastomer Products의 K2702 열가소성 엘라스토머 기계적 사양은 다음과 같습니다:

• 쇼어 A 경도: 29A
• 파단 인장 강도: 1100 psi (7.6 MPa)
• 신율: 950%
• 300% 계수: 175 psi (1.2 MPa)
• 500% 계수: 330 psi (2.3 MPa)
• 작동 온도: -40~195°F (-40~91°C)

TPE는 부드러운 감촉과 우수한 탄성 또는 미끄럼 방지 특성이 필요한 모든 애플리케이션에 선택되는 폴리머입니다. 또한 부품이 짝이 되는 부품에 맞춰져야 하는 애플리케이션에도 이상적입니다. TPE의 일반적인 상업적 용도로는 연필 그립 핸들, 하키 스틱 그립, 장난감, 스키 부츠가 있습니다. 의료 산업에서는 소생기 부품, 커넥터, 마우스피스에 TPE가 쓰입니다. 자동차 산업에서는 방수 씰, 플로어 매트, 내외장 부품, 에어백 커버, 범퍼에 TPE가 사용됩니다.

TPE는 기존 고무 소재를 포함한 비교 가능한 플라스틱에 비해 수많은 이점을 제공합니다. TPE는 고무보다 가공이 빠르고 제작 시간이 짧아 완제품 최종 비용을 줄입니다. 더 짧은 성형 사이클은 에너지 효율도 높입니다. 전체적으로 TPU와 비교했을 때 TPE가 더 탄력적일 수 있습니다.

TPE에는 제품 팀이 염두에 두어야 할 몇 가지 한계도 있습니다. 예를 들어 TPE는 극도로 높은 온도에서 녹는 것으로 알려져 있어 제조업체가 지정한 온도 범위 내에서 사용될 부품에만 사용해야 합니다. TPE는 일반적으로 중하중에서 성능이 떨어지고 기존 열경화성 고무보다 내화학성과 내열성이 낮습니다. 또한 대부분의 TPE 소재는 가공 전 건조해야 하므로 디자이너는 이 중요한 단계를 잊지 않도록 주의해야 합니다.

TPU 개요

열가소성 폴리우레탄(TPU)은 내구성, 유연성, 다양한 고성능 애플리케이션 적합성으로 알려진 강하고 다목적인 열가소성 엘라스토머 하위 집합입니다. 다른 TPE처럼 이 소재는 열가소성과 일반 고무의 특성을 모두 가지지만, TPU는 우수한 하중 지지력, 높은 파단 신율, 탁월한 인장 강도를 제공합니다. TPU는 화학물질, 오일, 그리스, 기타 일반 용제에도 잘 견딥니다.

TPU의 기계적 사양은 다양합니다. Ultrafuse TPU 85A의 기계적 사양은 다음과 같습니다:

• 쇼어 A 경도: 90A
• 밀도(프린트 및 컨디셔닝 후): 1082 kg/m3
• 유리 전이 온도: -44 °C
• 내마모성: 82 mm3
• 인장 강도(100% 신율, XY 방향, 컨디셔닝 후): 8.7 MPa
• 파단 인장 강도(XY 방향, 컨디셔닝 후): 34 MPa
• 탄성 계수(XY 방향, 컨디셔닝 후): 20 MPa

TPU는 자동차, 농업, 섬유 등 다양한 산업에서 찾아볼 수 있습니다. 이 소재의 독특한 스크래치 및 내마모성 조합은 기어 노브, 계기판, 콘솔 부품 같은 자동차 내장 부품 제조에 훌륭한 소재입니다. 유연성과 통기성은 스포츠 의류와 운동화에 적합합니다. 일부 엔지니어는 실과 가스켓용 저압축 세트, 내마모성, 내유성을 가진 고성능 폴리머에 대한 수요 증가에 맞춰 틈새 TPU를 개발하기도 했습니다.

폴리염화비닐(PVC)과 비교하면 TPU는 더 가볍고, 더 탄력적이며, 더 내마모성입니다. TPU에 색상을 입히고 가공하는 것도 가능합니다. 이 소재가 재활용 가능하고 탄소 배출 저감에 자주 사용되므로 환경적 관점에서 TPU를 PVC보다 선택하는 것이 타당합니다. 또한 TPU는 몇 가지 핵심 측면에서 대부분의 다른 TPE를 능가합니다. TPU는 일반적으로 대부분의 TPE보다 더 단단하고, 더 내구성이 있으며, 더 수축 저항성이 있습니다. 게다가 프린팅하기 더 쉽고 일반적으로 더 정확한 결과를 약속합니다.

반면 TPU는 비교 가능한 플라스틱보다 비싸고 일부 등급은 상대적으로 짧은 유통기한을 가집니다. 다른 TPE처럼 TPU도 가공 전 건조해야 합니다. 또한 TPU는 일반적으로 다른 열가소성 엘라스토머보다 경도 범위가 좁고 가공 온도 범위도 좁아 특정 제조 한계를 만듭니다.

TPE와 TPU 시작하기

TPE와 TPU는 모든 제품 팀이 레퍼토리에 갖춰야 할 다재다능한 플라스틱입니다. 하지만 제품 팀은 이 두 소재를 혼동하지 않도록 주의해야 합니다. TPE는 열가소성 엘라스토머로 분류될 수 있는 넓은 폴리머 범주로, TPU보다 부드럽고 촉감이 부드러워야 하는 애플리케이션에 더 적합합니다. 반면 TPU는 더 단단하고 높은 내화학성과 내마모성이 요구되는 고성능 애플리케이션에 더 적합한 TPE 하위 집합입니다. 제품 팀은 항상 철저한 조사와 검증을 통해 프로젝트에 적합한 소재를 선택해야 합니다. 다행히 숙련된 제조 파트너는 소재 선택 과정을 훨씬 단순하게 만듭니다.

기업이 Fast Radius와 파트너십을 맺으면 전통 및 적층 제조 방식을 모두 사용해 제품을 구현한 다년간의 경험을 가진 온디맨드 제조 전문가 팀과 파트너십을 맺는 것입니다. 디자이너, 엔지니어, 자문위원 팀이 제품 팀을 소재 선택 과정을 매끄럽게 안내해 항상 올바른 선택을 하도록 보장합니다. 그렇게 하면 매번 우수한 제품을 제공하는 데 집중할 수 있습니다. 지금 문의해 시작하세요.

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