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弹性体TPE替代硅胶需要考虑的五个方面 已有4人参与
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硅胶以环保无毒，耐化学性，耐高温，回弹性优异等特点，成为软胶材料中的佼佼者。但硅胶加工较为麻烦（很多硅胶需要用油压机交联成型，加工周期长，以分钟计），另外硅胶不能回收再利用。硅胶在应用于一些材料复合粘结成型方面，加工比较费劲，很多时候需要借助粘合剂来实现。 而相比较而言，热塑性弹性体TPE可快速加工成型（成型周期可以秒计），并且材料可以反复回收再使用。TPE与多数塑料都可以直接粘合成型，而无需借助粘合剂粘结。这使得TPE的综合成本比硅胶更为低廉。目前寻找可快速注塑的软胶材料，替代加工周期较长的硅胶，以降低生产成本，成为不少硅胶加工制品厂琢磨的问题。TPE刚好弥补了硅胶的短板，因而顺理成章地成为替代硅胶的首选软胶材料。 实际上，TPE在替代硅胶的不懈努力进程中，也塑造了不少成功的案例，如原硅胶材质的工艺品手环，情趣用品，皮筋等等，近年来TPE都宣布成功与硅胶分享市场的蛋糕。但任何材料都有其优缺点，拥有环保无毒，柔软触感，好成型加工的TPE，也不是能完全替代硅胶——走硅胶之路，让硅胶无路可走。 TPE也有其短板，这也使得其替代硅胶，只能适用于部分的行业和领域，究竟TPE能否替代硅胶，需要考虑材料应用的相关要求。下面，笔者根据自己接触TPE行业8年左右的经验，为读者解读TPE替代硅胶需要注意的五个主要方面。 （一）医疗器械行业 该行业由于关系到人体健康安全，对材料安全性要求很高。硅胶化学惰性强，耐酸碱，耐溶剂析出，是符合医疗行业的环保材料。而对于热塑性弹性体TPE替代硅胶，应用于医疗行业，这就需要慎重进行评估了。 医疗器械，如果只是与人体体表皮肤接触，或者器械只是与气体接触，采用环保的高性能TPE替代硅胶，是没有问题的。TPE也符合生物相容性测试ISO10993.GB16886之皮肤刺激性测试等。但若需要接触药物（尤其是液体药剂，如输液管之类）或者涉及体内接触，通常需要做菌落测试及细胞毒性测试等等。这类医疗器械如呼吸器罩、输液器等，一般TPE就很难达到相关要求了。若采用特殊定制高性能TPE，也有可能通过相关测试。但由于存在的相关风险，让绝大多数的国内TPE厂家不敢轻易尝试，故目前这类医疗器械基本仍然以硅胶材料为主。不过据说极少数进口TPE材料可以符合医疗行业人体体内或药液接触要求。 （二） 食品接触材料 一些需接触或盛放食品的软胶器具，如杯垫、婴儿奶瓶奶嘴、保鲜盒密封盖、折叠碗等，通常采用硅胶做原材料。不过近年来采用TPE作为原材料也成为一种趋势，而食品级TPE材料的诉求热度一直不减。但在食品接触制品行业，TPE替代硅胶，也并非顺风顺水。对于食品接触材料，硅胶和TPE对于不同国家或地区都适用于相应的测试标准。比如欧盟地区一般是EU1935/2004（具体测试项目是分别用水，3%醋酸，50%乙醇对样件做残留物溶出测试）而出口德国的食品器具，除EU1035/2004规定项目外，还需要做橄榄油溶出测试（即LFGB测试）；中国国标GB4806.1需要做蒸馏水及正己烷测试；美国FDA标准为21CFR177.2600，测试内容与中国国标是一致的。 概括来说对于食品接触材料TPE,硅胶测试标准，接触水的器具，做蒸馏水残渣测试；接触饮料的容器器具，应做乙醇或醋酸等酒酸测试，而需要接触油脂的器具，需做橄榄油或正己烷等油性溶剂溶出测试。不同国家或地区的测试标准，大同小异。 现在来分析下TPE与硅胶通过水，酒酸，及油性溶剂溶出测试的可行性。 目前，硅胶都是可以通过水、酒酸、及油性溶剂溶出测试的，即符合美国FDA,中国GB4806.1，德国LFGB及欧盟EU标准等。 对TPE而言，由于TPE是共混类材料，要通过相应测试就需要具体分析了。 1.基本上所有的TPE都符合蒸馏水溶出测试 不管什么基材为主体共混或单体聚合的TPE，只要不添加不明确来源的杂质，可以说都是符合蒸馏水溶出测试的。 2.过酒精、醋酸测试，对TPE配方有讲究 是所有的TPE都可以过酒酸测试。笔者建议配方中不含或少含操作油，不含乙烯-醋酸乙烯类组分。TPE过酒酸测试的机会还是很大的。相应地过EU1935/2004测试问题不大。 3.过橄榄油及正己烷等油性溶剂测试 这正是TPE的软肋，也是食品接触材料TPE替代硅胶受限的问题结点所在。目前，绝大多数的TPE，如SBS,SEBS基材类，PP/EPDM基材类，聚氨酯基材类等，经过SGS等权威第三方机构检测，基本不能通过橄榄油及正己烷测试。有业内人士透露，虽然TPE通过橄榄油及正己烷测试的难度都很大，但相对而言，过橄榄油的机会比正己烷大些。 目前还未证明其他一些基材TPE（如TPEE,TPAE）均不能通过橄榄油及正己烷测试，但考虑到各种要求，对于需要接触油脂，需要做橄榄油及正己烷等油性溶剂检测的食品器具，笔者建议，最好采用硅胶为原料，而不用TPE. （三）耐高温要求 有耐高温要求制品，采用TPE替代硅胶，需要定制特殊TPE材料。 一般的基于SEBS、SBS基材的TPE，耐高温只能达到75~90℃。而硅胶耐高温可以达到250℃.有些硅胶制品，其应用要求是要耐较高的温度（如120~150℃），若采用SEBS类常规TPE，很难达到要求。目前捷佳公司研发的特殊TSI-HT系列TPE弹性体，可耐温120度以上。这为对耐温有较高要求的用户提供了更多的选择。 （四）回弹性要求 对回弹性要求严格的制品，若采用TPE，需要斟酌TPE是否能契合产品要求。从分子链结构来说，硅胶由于是交联三维网状结构，材料具有优异的拉伸回弹性，其回弹率为100%。而热塑性的TPE材料为线性二维结构。其回弹性比硅胶要逊色。绝大多数的TPE,在收到外力持续作用保持拉伸状态，在除去外力后，都很难有100%的回弹，存在应力松弛或拉伸变形。捷佳公司高回弹级TPE材料TEA-SP系列，具有很高的拉伸模量及强度，拉伸回弹性优异，为高回弹制品替代硅胶和橡胶提供了全新的非交联材料解决方案。目前TEA-SP系列材料已经成熟应用于医用止血带，瑜伽健身拉力带等制品。 （五）触感要求 软硬度方面，TPE与硅胶都可以调整不同的硬度。但硅胶材料触感爽滑，通常的TPE触感达不到，有些TPE表面甚至有一定的黏黏的不适感。对TPE配混体系做定制化调整，可研制出硅胶触感的特殊TPE材料。目前捷佳公司的TP-EN系列智能手环专用材料，就具有类似硅胶的爽滑触感。 总之，TPE虽好，但是否能替代硅胶，需要评估材料的各方面要求而定。 本文来源：捷佳TPE博客 |
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