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彈性體TPE替代硅膠需要考慮的五個方面 已有4人參與
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硅膠以環(huán)保無毒，耐化學(xué)性，耐高溫，回彈性優(yōu)異等特點，成為軟膠材料中的佼佼者。但硅膠加工較為麻煩（很多硅膠需要用油壓機交聯(lián)成型，加工周期長，以分鐘計），另外硅膠不能回收再利用。硅膠在應(yīng)用于一些材料復(fù)合粘結(jié)成型方面，加工比較費勁，很多時候需要借助粘合劑來實現(xiàn)。 而相比較而言，熱塑性彈性體TPE可快速加工成型（成型周期可以秒計），并且材料可以反復(fù)回收再使用。TPE與多數(shù)塑料都可以直接粘合成型，而無需借助粘合劑粘結(jié)。這使得TPE的綜合成本比硅膠更為低廉。目前尋找可快速注塑的軟膠材料，替代加工周期較長的硅膠，以降低生產(chǎn)成本，成為不少硅膠加工制品廠琢磨的問題。TPE剛好彌補了硅膠的短板，因而順理成章地成為替代硅膠的首選軟膠材料。 實際上，TPE在替代硅膠的不懈努力進程中，也塑造了不少成功的案例，如原硅膠材質(zhì)的工藝品手環(huán)，情趣用品，皮筋等等，近年來TPE都宣布成功與硅膠分享市場的蛋糕。但任何材料都有其優(yōu)缺點，擁有環(huán)保無毒，柔軟觸感，好成型加工的TPE，也不是能完全替代硅膠——走硅膠之路，讓硅膠無路可走。 TPE也有其短板，這也使得其替代硅膠，只能適用于部分的行業(yè)和領(lǐng)域，究竟TPE能否替代硅膠，需要考慮材料應(yīng)用的相關(guān)要求。下面，筆者根據(jù)自己接觸TPE行業(yè)8年左右的經(jīng)驗，為讀者解讀TPE替代硅膠需要注意的五個主要方面。 （一）醫(yī)療器械行業(yè) 該行業(yè)由于關(guān)系到人體健康安全，對材料安全性要求很高。硅膠化學(xué)惰性強，耐酸堿，耐溶劑析出，是符合醫(yī)療行業(yè)的環(huán)保材料。而對于熱塑性彈性體TPE替代硅膠，應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)，這就需要慎重進行評估了。 醫(yī)療器械，如果只是與人體體表皮膚接觸，或者器械只是與氣體接觸，采用環(huán)保的高性能TPE替代硅膠，是沒有問題的。TPE也符合生物相容性測試ISO10993.GB16886之皮膚刺激性測試等。但若需要接觸藥物（尤其是液體藥劑，如輸液管之類）或者涉及體內(nèi)接觸，通常需要做菌落測試及細胞毒性測試等等。這類醫(yī)療器械如呼吸器罩、輸液器等，一般TPE就很難達到相關(guān)要求了。若采用特殊定制高性能TPE，也有可能通過相關(guān)測試。但由于存在的相關(guān)風(fēng)險，讓絕大多數(shù)的國內(nèi)TPE廠家不敢輕易嘗試，故目前這類醫(yī)療器械基本仍然以硅膠材料為主。不過據(jù)說極少數(shù)進口TPE材料可以符合醫(yī)療行業(yè)人體體內(nèi)或藥液接觸要求。 （二） 食品接觸材料 一些需接觸或盛放食品的軟膠器具，如杯墊、嬰兒奶瓶奶嘴、保鮮盒密封蓋、折疊碗等，通常采用硅膠做原材料。不過近年來采用TPE作為原材料也成為一種趨勢，而食品級TPE材料的訴求熱度一直不減。但在食品接觸制品行業(yè)，TPE替代硅膠，也并非順風(fēng)順?biāo)�。對于食品接觸材料，硅膠和TPE對于不同國家或地區(qū)都適用于相應(yīng)的測試標(biāo)準(zhǔn)。比如歐盟地區(qū)一般是EU1935/2004（具體測試項目是分別用水，3%醋酸，50%乙醇對樣件做殘留物溶出測試）而出口德國的食品器具，除EU1035/2004規(guī)定項目外，還需要做橄欖油溶出測試（即LFGB測試）；中國國標(biāo)GB4806.1需要做蒸餾水及正己烷測試；美國FDA標(biāo)準(zhǔn)為21CFR177.2600，測試內(nèi)容與中國國標(biāo)是一致的。 概括來說對于食品接觸材料TPE,硅膠測試標(biāo)準(zhǔn)，接觸水的器具，做蒸餾水殘渣測試；接觸飲料的容器器具，應(yīng)做乙醇或醋酸等酒酸測試，而需要接觸油脂的器具，需做橄欖油或正己烷等油性溶劑溶出測試。不同國家或地區(qū)的測試標(biāo)準(zhǔn)，大同小異。 現(xiàn)在來分析下TPE與硅膠通過水，酒酸，及油性溶劑溶出測試的可行性。 目前，硅膠都是可以通過水、酒酸、及油性溶劑溶出測試的，即符合美國FDA,中國GB4806.1，德國LFGB及歐盟EU標(biāo)準(zhǔn)等。 對TPE而言，由于TPE是共混類材料，要通過相應(yīng)測試就需要具體分析了。 1.基本上所有的TPE都符合蒸餾水溶出測試 不管什么基材為主體共混或單體聚合的TPE，只要不添加不明確來源的雜質(zhì)，可以說都是符合蒸餾水溶出測試的。 2.過酒精、醋酸測試，對TPE配方有講究 是所有的TPE都可以過酒酸測試。筆者建議配方中不含或少含操作油，不含乙烯-醋酸乙烯類組分。TPE過酒酸測試的機會還是很大的。相應(yīng)地過EU1935/2004測試問題不大。 3.過橄欖油及正己烷等油性溶劑測試 這正是TPE的軟肋，也是食品接觸材料TPE替代硅膠受限的問題結(jié)點所在。目前，絕大多數(shù)的TPE，如SBS,SEBS基材類，PP/EPDM基材類，聚氨酯基材類等，經(jīng)過SGS等權(quán)威第三方機構(gòu)檢測，基本不能通過橄欖油及正己烷測試。有業(yè)內(nèi)人士透露，雖然TPE通過橄欖油及正己烷測試的難度都很大，但相對而言，過橄欖油的機會比正己烷大些。 目前還未證明其他一些基材TPE（如TPEE,TPAE）均不能通過橄欖油及正己烷測試，但考慮到各種要求，對于需要接觸油脂，需要做橄欖油及正己烷等油性溶劑檢測的食品器具，筆者建議，最好采用硅膠為原料，而不用TPE. （三）耐高溫要求 有耐高溫要求制品，采用TPE替代硅膠，需要定制特殊TPE材料。 一般的基于SEBS、SBS基材的TPE，耐高溫只能達到75~90℃。而硅膠耐高溫可以達到250℃.有些硅膠制品，其應(yīng)用要求是要耐較高的溫度（如120~150℃），若采用SEBS類常規(guī)TPE，很難達到要求。目前捷佳公司研發(fā)的特殊TSI-HT系列TPE彈性體，可耐溫120度以上。這為對耐溫有較高要求的用戶提供了更多的選擇。 （四）回彈性要求 對回彈性要求嚴(yán)格的制品，若采用TPE，需要斟酌TPE是否能契合產(chǎn)品要求。從分子鏈結(jié)構(gòu)來說，硅膠由于是交聯(lián)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，材料具有優(yōu)異的拉伸回彈性，其回彈率為100%。而熱塑性的TPE材料為線性二維結(jié)構(gòu)。其回彈性比硅膠要遜色。絕大多數(shù)的TPE,在收到外力持續(xù)作用保持拉伸狀態(tài)，在除去外力后，都很難有100%的回彈，存在應(yīng)力松弛或拉伸變形。捷佳公司高回彈級TPE材料TEA-SP系列，具有很高的拉伸模量及強度，拉伸回彈性優(yōu)異，為高回彈制品替代硅膠和橡膠提供了全新的非交聯(lián)材料解決方案。目前TEA-SP系列材料已經(jīng)成熟應(yīng)用于醫(yī)用止血帶，瑜伽健身拉力帶等制品。 （五）觸感要求 軟硬度方面，TPE與硅膠都可以調(diào)整不同的硬度。但硅膠材料觸感爽滑，通常的TPE觸感達不到，有些TPE表面甚至有一定的黏黏的不適感。對TPE配混體系做定制化調(diào)整，可研制出硅膠觸感的特殊TPE材料。目前捷佳公司的TP-EN系列智能手環(huán)專用材料，就具有類似硅膠的爽滑觸感。 總之，TPE雖好，但是否能替代硅膠，需要評估材料的各方面要求而定。 本文來源：捷佳TPE博客 |
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