TPR ou silicone : quel matériau choisir ?

TPR vs silicone

Avez-vous du mal à choisir entre TPR vs silicone pour vos pièces ? Bien que les deux matériaux de moulage par injection Elles présentent certaines similitudes, mais aussi des différences spécifiques en termes de performance, de durabilité, de niveau de flexibilité, de facilité de mise en œuvre et de coût. 

Comprendre les différences permet de déterminer quelle solution convient le mieux à vos besoins et d'analyser le rapport performance/coût des matériaux. Cet article abordera en détail le TPR et le silicone, leurs principales différences, ainsi que les facteurs à prendre en compte lors du processus de sélection.

Qu'est-ce que le matériau TPR ?

Matériau TPR

Le caoutchouc thermoplastique (TPR) est un élastomère composé de polystyrène (environ 23 %) et de caoutchouc synthétique butadiène (77 %). Ce matériau allie la souplesse du caoutchouc aux propriétés de moulage des thermoplastiques. Il peut être mis en forme à l'aide de presses à injecter et d'outillages standard, moyennant quelques ajustements.

Les matériaux plastiques TPR sont, de par leur structure interne, des copolymères séquencés formés de styrène et de monomères de caoutchouc, le styrène-butadiène-styrène (SBS). Cette structure leur confère une flexibilité, une dureté et une fluidité similaires à celles du polystyrène. 

Propriétés du TPR

Les propriétés du TPR présentent des caractéristiques communes au caoutchouc et aux plastiques. Il offre une résistance élevée à la fatigue, aux chocs et à l'abrasion, ainsi qu'une neutralité chimique.

•  Point de fusion: Le TPR n'a pas de point de fusion spécifique ; il se situe entre 140-185ºC.
• Élasticité: Le TPR est extensible et reprend sa forme initiale, offrant une excellente flexibilité et élasticité. Son module d'Young varie de 1 à 20 MPa.
• Dureté: La dureté du TPR varie également en fonction de sa formulation, allant de 0 à 100 Shore A. 
• Résistance aux chocs et à l'abrasion : En conditions d'usure ou difficiles, le caoutchouc thermoplastique ne se dégrade pas. Il possède également une résistance élevée aux chocs. 
• Résistance chimique: Le TPR est neutre aux acides, aux bases, aux hydrocarbures, aux huiles, etc., dilués à modérément dilués. 
• Isolation électrique: Le TPR est un bon isolant électrique et peut absorber les chocs électriques. 

Le matériau TPR est-il toxique ? 

Dispositif médical TPR

Non, le TPR est considéré comme un matériau non toxique lors de sa fabrication. Sa formulation et son procédé de fabrication n'impliquent aucun élément toxique. En usage courant, il ne libère aucune substance chimique nocive et reste neutre pour l'environnement. 

Conformité des produits TPR aux différentes normes internationales de sécurité pour les applications en contact avec l'homme, les aliments et le secteur médical. Par exemple : REACH, HAP, EN 71-3, ASTM F963, FDA 21 CFR 177.2600 et USP Classe VI. 

Par conséquent, si vous choisissez la bonne note, TPR est sûr pour le contact humain, la transformation des aliments, les procédés chimiques doux et les dispositifs médicaux. 

Qu'est-ce que le silicone ?

Matériaux silicones

Le silicone est un autre matériau caoutchouteux, classé comme élastomère thermodurcissable, ce qui signifie qu'il ne fond pas et ne reprend pas sa forme initiale. Contrairement au TPR, le silicone est fabriqué à partir de chaînes polymères réticulées et durcies. 

L'analyse de sa composition interne révèle que la chaîne siloxane en est le cœur. Elle est constituée de silicium, d'oxygène et d'hydrocarbures comme composants clés, ainsi que de divers catalyseurs et charges. Le procédé de vulcanisation transforme cette composition en un matériau flexible aux propriétés similaires à celles du caoutchouc.

De plus, le silicone est plus difficile à mouler par injection et n'est pas compatible avec les équipements et outillages de moulage thermoplastiques conventionnels. Il nécessite des équipements de mise en forme pour LSR ou thermodurcissables et un outillage spécialisé.

Propriétés du silicone 

Le silicone possède notamment les propriétés suivantes : résistance chimique, élasticité, stabilité thermique, résistance mécanique et dureté. Détails :

• Élasticité: Il s'agit d'un matériau élastique présentant un allongement à la rupture élevé. Son module d'Young peut atteindre 4 MPa. 
• Résistance chimique: Tout comme le TPR, il résiste aux solutions chimiques et à certains solvants organiques, à l'exception des acides à forte concentration. De plus, il est imperméable à l'eau.
• Stabilité thermique: Le silicone est stable jusqu'à 300 °C, après quoi il commence lentement à se décomposer.
• Force mécanique: Les charges présentes dans les compositions de silicone, comme la silice pyrogénée, offrent une bonne résistance à la traction et à la déchirure.
• Dureté: Le silicone existe également en différentes qualités, allant de souple à dur, avec une dureté allant d'environ 10 à 90 shore A.

Le TPE et le silicone sont-ils identiques ?

Matériau TPE

Non, le TPE et le silicone ne sont pas la même chose. Le TPE (élastomères thermoplastiques) présente la fluidité du plastique après fusion, tandis que le silicone est un élastomère thermodurcissable qui ne peut pas être refondu après vulcanisation. 

Souvent, les fournisseurs et les fabricants utilisent le terme TPE silicone pour désigner les élastomères thermoplastiques en raison de leur extensibilité similaire, mais le TPE et le silicone sont essentiellement des matériaux différents. 

→Tu peux lire TPR contre TPE ici.

Principales différences entre le TPR et le silicone

Pièces en TPR vs silicone

Le silicone est un élastomère thermodurcissable offrant une haute résistance à la chaleur et considéré comme plus adapté aux applications médicales. Le TPR, quant à lui, est économique et plus souple. Ces deux matériaux présentent également des différences en termes de dureté, de durabilité, de performance, d'applications, etc.  Après avoir examiné individuellement ce que sont le caoutchouc TPR et le silicone, nous pouvons maintenant comparer le silicone et le TPR selon différents critères spécifiques. 

Composition du matériau

Le TPR est un polymère thermoplastique réticulé à base d'élastomère, tandis que le silicone est composé de siloxane (Si–O) et de groupements organiques latéraux. Les fortes liaisons inorganiques du silicone lui confèrent une plus grande stabilité que le TPR. 

Force

En général, le TPR offre une résistance à la traction et un allongement à la rupture supérieurs à ceux du silicone. Toutefois, les qualités comparées peuvent influencer le résultat. 

Dureté

Le TPR offre une dureté supérieure à celle du silicone et peut être formulé avec une large gamme de niveaux de dureté (de 0 à 100 Shore A), ce qui le rend plus adapté au moulage de poignées d'outils électriques, de semelles de chaussures et de joints industriels. 

Durabilité et durabilité 

Le TPR est plus sensible à la déformation permanente sous contrainte continue et sa durée de vie est plus courte (5 à 10 ans). En revanche, le silicone peut durer jusqu'à 20 ans. De plus, le TPR est facilement recyclable et peut être transformé en de nouvelles formes, contrairement au caoutchouc de silicone vulcanisé. Par conséquent, le TPR est un matériau plus durable. 

Facilité de moulage par injection

Pour donner à la matière première la forme souhaitée, le silicone nécessite un processus de vulcanisation, plus complexe à mettre en œuvre et qui requiert des machines de moulage du caoutchouc et des moules spécifiques. En revanche, le TPR se moule par injection plus facilement et permet des cycles de production plus rapides. 

Préférences d'application 

Le TPR convient aux poignées de biens de consommation, aux semelles de chaussures, aux pièces surmoulées et aux composants industriels. En revanche, le silicone est privilégié pour les joints haute température, l'isolation électrique, les composants de dispositifs médicaux, etc.

Coût matériel 

Le silicone est plus coûteux que le TPR, et des qualités biocompatibles et adaptées à des applications spécifiques sont disponibles. Par conséquent, ses hautes performances et sa durabilité peuvent justifier cet investissement. 

Lire la suite: Thermodurcissable ou Thermoplastique

Facteurs à prendre en compte lors du choix entre le TPR et le silicone

Le TPR et le silicone présentent tous deux de nombreux avantages, et le choix du matériau le plus adapté à vos pièces nécessite la prise en compte de plusieurs facteurs. Il s'agit notamment de définir les exigences de l'application et d'analyser lequel des deux, silicone ou TPR, est le plus susceptible d'y répondre. 

Examinons la liste des facteurs de sélection ci-dessous :

• Performances mécaniques souhaitées : Utilisez le TPR lorsque vos pièces/produits doivent supporter une charge élevée et un risque d'abrasion important, et utilisez le silicone lorsqu'une résistance à la déformation à long terme est souhaitée. 
• Température de fonctionnement : Tenez compte de la température à laquelle les pièces doivent fonctionner. Le silicone convient aux températures élevées, jusqu'à 250 °C.
• Flexibilité requise : Tenez compte de la plage d'allongement à la rupture pour l'application prévue ; le silicone offre une plus grande flexibilité.
•  Longévité: Tenir compte de la durée de vie requise des pièces des produits pour les applications.
• Attestations réglementaires : En fonction du secteur d'activité pour lequel vous fabriquez les pièces, vérifiez les réglementations ou certifications auxquelles les matériaux doivent se conformer.
• Rentabilité: Il convient de choisir le matériau offrant le meilleur rapport qualité-prix tout en répondant aux exigences de l'application. Cela ne signifie pas pour autant sacrifier la fonctionnalité et les performances des pièces souhaitées au profit d'une réduction des coûts.

résumer

Au final, le choix entre le TPR et le silicone dépend des exigences de performance, du rapport coût-efficacité et de la compatibilité avec l'environnement d'application. Le TPR est un choix idéal pour la fabrication de pièces économiques, douces au toucher et offrant une bonne résistance à l'usure. Le silicone, quant à lui, excelle en matière de résistance aux hautes températures, aux produits chimiques, à la stabilité dimensionnelle et à la sécurité médicale.

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FAQ

Le TPR est-il meilleur que le silicone ?

Le TPR n'est pas meilleur dans tous les cas. Le silicone le surpasse en termes de stabilité thermique, de résistance chimique et de durabilité. 

Quels sont les inconvénients du matériau TPR ?

Les principaux inconvénients des matériaux plastiques TPR sont leur faible résistance à la chaleur, leur tendance à la déformation sous contrainte constante et leur moindre tolérance aux rayons UV et aux produits chimiques.

Le TPE est-il du silicone ?

Non, le TPE n'est pas du silicone ; ce sont des matériaux différents.