TPR oder Silikon: Welches Material ist das richtige?

TPR vs. Silikon

Fällt es Ihnen schwer, sich zwischen TPR vs. Silikon für Ihre Teile? Obwohl beide der Spritzgussmaterialien Sie haben zwar einige Ähnlichkeiten, aber es gibt spezifische Unterschiede in Bezug auf Leistung, Haltbarkeit, Flexibilität, Verarbeitungsfreundlichkeit und Kosten. 

Das Verständnis der Unterschiede hilft dabei, zu entscheiden, welches Produkt am besten zu Ihren Anwendungsanforderungen passt, und das Verhältnis von Leistung und Materialkosten zu analysieren. In diesem Artikel werden sowohl TPR als auch Silikon detailliert besprochen, die wichtigsten Unterschiede zwischen ihnen erläutert sowie Faktoren aufgezeigt, die bei der Auswahl zu berücksichtigen sind.

Was ist TPR-Material?

TPR-Material

Thermoplastischer Kautschuk (TPR) ist ein Elastomer, das aus Polystyrol (ca. 23 %) und Butadien-Synthesekautschuk (77 %) hergestellt wird. Dieses Material vereint die Flexibilität von Gummi mit den Formbarkeitseigenschaften von Thermoplasten. Es lässt sich mit wenigen Anpassungen im Prozess mit Standard-Spritzgießmaschinen und -werkzeugen verarbeiten.

Intern bestehen TPR-Kunststoffe aus Blockcopolymeren, die aus Styrol- und Kautschukmonomeren, genauer gesagt aus Styrol-Butadien-Styrol (SBS), gebildet werden. Diese Struktur verleiht ihnen eine gummiartige Flexibilität, Härte und Fließfähigkeit, ähnlich der von Polystyrol. 

Eigenschaften von TPR

Die Eigenschaften von TPR überschneiden sich mit denen von Gummi und Kunststoffen. Es bietet hohe Dauerfestigkeit, Schlagfestigkeit, Abriebfestigkeit und chemische Neutralität.

•  Schmelzpunkt: TPR hat keinen spezifischen Schmelzpunkt; er liegt im Bereich von 140–185 °C.
• Elastizität: TPR ist dehnbar und springt wieder zurück, wodurch es eine ausgezeichnete Flexibilität und Elastizität bietet. Sein Elastizitätsmodul (Young-Modul) variiert zwischen 1 bis 20 MPa.
• Härte: Die Härte von TPR variiert ebenfalls je nach seiner Zusammensetzung, von 0 bis 100 Shore A. 
• Schlag- und Abriebfestigkeit: Auch unter rauen oder abgenutzten Bedingungen zersetzt sich thermoplastischer Gummi nicht. Er weist zudem eine hohe Schlagfestigkeit auf. 
• Chemische Resistenz: TPR ist neutral bis verdünnt-mäßig empfindlich gegenüber Säuren, Laugen, Kohlenwasserstoffen, Ölen usw. 
• Elektrische Isolierung: TPR ist ein guter elektrischer Isolator und kann elektrische Schläge absorbieren. 

Ist TPR-Material giftig? 

TPR Medizinproduktteil

Nein, TPR gilt in der Herstellung als ungiftiger Werkstoff. Weder seine Zusammensetzung noch sein Herstellungsverfahren enthalten toxische Elemente. Im allgemeinen Gebrauch setzt es keine schädlichen Chemikalien frei und verhält sich gegenüber der Umwelt neutral. 

Die TPR-Konformität entspricht verschiedenen internationalen Sicherheitsstandards für den Kontakt mit Menschen, Lebensmitteln und medizinischen Anwendungen. Beispiele hierfür sind REACH, PAK, EN 71-3, ASTM F963, FDA 21 CFR 177.2600 und USP Klasse VI. 

Wenn Sie also die richtige Note wählen, TPR ist sicher für den Kontakt mit Menschen, die Lebensmittelverarbeitung, die milde chemische Verarbeitung und medizinische Geräte. 

Was ist Silikonmaterial?

Silikonmaterialien

Silikon ist ein weiteres gummiartiges Material und zählt zu den Duroplasten, was bedeutet, dass es nicht schmelzen und sich nicht wieder verfestigen kann. Im Gegensatz zu TPR besteht Silikon aus vernetzten Polymerketten. 

Bei der Untersuchung seiner inneren Zusammensetzung zeigt sich, dass die Siloxankette den Kern bildet und aus Silizium, Sauerstoff und Kohlenwasserstoffen als Hauptbestandteilen sowie verschiedenen Katalysatoren und Füllstoffen besteht. Durch den Vulkanisationsprozess wird diese Zusammensetzung in ein flexibles Material mit gummiartigen Eigenschaften umgewandelt.

Silikon ist zudem schwieriger zu spritzgießen und nicht mit herkömmlichen thermoplastischen Formgebungsanlagen und Werkzeugen kompatibel. Es erfordert LSR- oder Duroplast-Formgebungsanlagen und Spezialwerkzeuge.

Eigenschaften von Silikon 

Zu den Eigenschaften von Silikon gehören chemische Beständigkeit, Elastizität, thermische Stabilität, mechanische Festigkeit und Härte. Details folgen:

• Elastizität: Es handelt sich um ein elastisches Material mit hoher Bruchdehnung. Der Elastizitätsmodul (Young-Modul) beträgt bis zu 4 MPa. 
• Chemische Resistenz: Wie TPR ist es auch beständig gegen chemische Lösungen und einige organische Lösungsmittel, mit Ausnahme hochkonzentrierter Säuren. Darüber hinaus weist es Wasser ab.
• Thermische Stabilität: Silikon ist bis 300°C stabil, danach beginnt es sich langsam zu zersetzen.
• Mechanische Festigkeit: Füllstoffe in Silikonzusammensetzungen, wie beispielsweise pyrogene Kieselsäure, sorgen für eine gute Zugfestigkeit und Reißfestigkeit.
• Härte: Silikon gibt es auch in weichen bis harten Ausführungen mit einer Härte von etwa 10 bis 90 Shore A.

Sind TPE und Silikon dasselbe?

TPE-Material

Nein, TPE und Silikon sind nicht dasselbe. TPE (thermoplastische Elastomere) weisen nach dem Schmelzen die Fließfähigkeit von Kunststoff auf, während Silikon ein duroplastisches Elastomer ist, das nach der Vulkanisation nicht wieder eingeschmolzen werden kann. 

Oft verwenden Lieferanten und Hersteller den Begriff Silikon-TPE für thermoplastische Elastomere aufgrund ihrer ähnlichen Dehnbarkeit, aber TPE und Silikon sind im Wesentlichen unterschiedliche Materialien. 

→Du kannst lesen TPR vs. TPE werden auf dieser Seite erläutert.

Wesentliche Unterschiede zwischen TPR und Silikon

TPR- vs. Silikonteile

Silikon ist ein duroplastisches Elastomer mit hoher Hitzebeständigkeit und eignet sich daher besonders für medizinische Anwendungen. TPR hingegen ist kostengünstiger und flexibler. Auch hinsichtlich Härte, Haltbarkeit, Leistungsfähigkeit und Anwendungspräferenzen unterscheiden sich die beiden Materialien.  Nachdem wir TPR-Kautschuk und Silikon einzeln besprochen haben, können wir nun Silikon und TPR anhand verschiedener spezifischer Kriterien vergleichen. 

Materialzusammensetzung

TPR besteht aus einem thermoplastischen Polymer und einem Elastomer, das vernetzt ist, während Silikon aus Siloxan (Si–O) und organischen Seitengruppen aufgebaut ist. Die starken anorganischen Bindungen im Silikon verleihen der Zusammensetzung im Vergleich zu TPR eine höhere Stabilität. 

Stärke

Typischerweise bietet TPR eine höhere Zugfestigkeit und Bruchdehnung als Silikon. Die verglichenen Materialqualitäten können das Ergebnis jedoch beeinflussen. 

Härte

TPR bietet eine höhere Härte als Silikon und kann mit einer breiten Palette von Härtegraden (0 bis 100 Shore A) formuliert werden, wodurch es sich besser für die Herstellung von Griffen für Elektrowerkzeuge, Schuhsohlen und Industriedichtungen eignet. 

Haltbarkeit und Nachhaltigkeit 

TPR neigt unter Dauerbelastung eher zu bleibender Verformung und hat eine kürzere Lebensdauer von 5–10 Jahren. Silikon hingegen hält bis zu 20 Jahre. Darüber hinaus lässt sich TPR leicht recyceln und in neue Formen bringen, während dies bei ausgehärtetem Silikonkautschuk schwierig ist. Daher ist TPR ein nachhaltigeres Material. 

Einfaches Spritzgießen

Bei der Formgebung von Rohmaterial in die gewünschte Gestalt ist für Silikon ein Vulkanisationsprozess erforderlich, der aufwendiger ist und spezielle Gummiformmaschinen und Werkzeuge benötigt. TPR hingegen lässt sich leichter spritzgießen und ermöglicht so schnellere Produktionszyklen. 

Anwendungseinstellungen 

TPR eignet sich für Griffe an Konsumgütern, Schuhsohlen, Umspritzteile und Industriekomponenten. Silikon hingegen wird bevorzugt für Hochtemperaturdichtungen, elektrische Isolierungen, Komponenten medizinischer Geräte usw. verwendet.

Materialkosten 

Silikon ist teurer als TPR, und es sind spezielle biokompatible und andere anwendungsspezifische Varianten erhältlich. Daher können hohe Leistung und Langlebigkeit die Investition rechtfertigen. 

Lesen Sie mehr: Duroplast vs. Thermoplast

Faktoren, die bei der Wahl zwischen TPR und Silikon zu berücksichtigen sind

Sowohl TPR als auch Silikon bieten viele Vorteile, und die Wahl des richtigen Materials für Ihre Bauteile erfordert die Berücksichtigung zahlreicher Faktoren. Dazu gehört die Definition der Anwendungsanforderungen und die Analyse, welches Material – Silikon oder TPR – diese eher erfüllt. 

Werfen wir einen Blick auf die folgende Liste der Auswahlfaktoren:

• Gewünschte mechanische Leistung: Verwenden Sie TPR, wenn Ihre Teile/Produkte hohen Belastungen und Abrieb standhalten müssen, und Silikon, wenn eine langfristige Verformungsbeständigkeit erwünscht ist. 
• BETRIEBSTEMPERATUR: Berücksichtigen Sie die Temperatur, bei der die Bauteile funktionieren müssen. Silikon eignet sich für höhere Temperaturen bis zu 250 °C.
• Erforderliche Flexibilität: Berücksichtigen Sie den Dehnungsbereich bei Bruch für die beabsichtigte Anwendung; Silikon ist flexibler.
•  Langlebigkeit: Berücksichtigen Sie die erforderliche Lebensdauer der Produktteile für die jeweiligen Anwendungen.
• Zulassungsbescheinigungen: Prüfen Sie anhand der Branche, für die Sie die Teile herstellen, die branchenspezifischen Vorschriften oder Zertifizierungen, denen die Materialien entsprechen müssen.
• Kosteneffektivität: Überlegen Sie, welches Material das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bietet und gleichzeitig die Anwendungsanforderungen erfüllt. Dies bedeutet nicht, die Funktionalität und Leistung der gewünschten Bauteile aus Kostengründen zu beeinträchtigen.

Summieren

Letztendlich hängt die Wahl zwischen TPR und Silikon von den Leistungsanforderungen, der Kosteneffizienz und der Kompatibilität mit der Anwendungsumgebung ab. TPR eignet sich ideal für die Herstellung kostengünstiger Teile mit angenehmer Haptik und guter Verschleißfestigkeit. Silikon hingegen zeichnet sich durch hohe Temperaturen, Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Dimensionsstabilität und medizinische Unbedenklichkeit aus.

Falls Sie weitere Beratungen bezüglich der Materialauswahl benötigen oder Spritzgussservice Für kundenspezifische Teile wenden Sie sich an ProleanTech. Wir sind ein professioneller On-Demand-Hersteller mit über zehn Jahren Branchenerfahrung und bieten umfassende Fertigungslösungen für verschiedene Branchen.

FAQs

Ist TPR besser als Silikon?

TPR ist nicht in allen Fällen besser. Silikon ist ihm in Bezug auf thermische Stabilität, chemische Beständigkeit und Haltbarkeit überlegen. 

Welche Nachteile hat TPR-Material?

Die größten Nachteile von TPR-Kunststoffen sind ihre geringere Hitzebeständigkeit, ihre Neigung zur Verformung unter ständiger Belastung und ihre geringere Toleranz gegenüber UV-Strahlung und Chemikalien.

Ist TPE Silikon?

Nein, TPE ist kein Silikon; es handelt sich um unterschiedliche Materialien.