Elastomeri termoplastici (TPE): vantaggi, tipologie, impieghi e mercato

Gli elastomeri termoplastici (TPE), detti anche gomme termoplastiche, sono miscele fisiche di una parte plastica e una di gomma che pertanto sono un misto di proprietà fra quelle tipiche delle gomme e quelle tipiche dei materiali termoplastici. Da una parte posseggono la caratteristica fondamentale degli elastomeri (gomma) che è quella di poter essere deformati in lunghezza e larghezza e riprendere la loro forma originale una volta passato l’effetto della forza deformante; dall’altra possono essere riciclati e lavorati come i materiali termoplastici. Le tecnologie di trasformazione più utilizzate sugli elastomeri termoplastici sono lo stampaggio a iniezione e l’estrusione.

Una volta stampati, se portati alla temperatura di transizione vetrosa (cioè la temperatura al di sopra della quale un polimero diviene morbido e pieghevole e al di sotto della quale diviene rigido e vetroso) possono essere rimodellati, ciò che non è possibile coi convenzionali elastomeri termoindurenti vulcanizzati.

I vantaggi degli elastomeri termoplastici (TPE)

I principali vantaggi offerti dagli elastomeri termoplastici si possono così riassumere:

• riciclabilità;
• velocità e facilità di trasformazione: rispetto alla normale gomma vulcanizzata possono essere trasformati con tempi e fasi di lavorazione ridotti, il che si traduce in un minor costo del manufatto finito;
• eccellente resistenza agli oli, con proprietà paragonabili, se non superiori, a quelle delle gomme vulcanizzate quali la gomma nitrile, il policloroprene e alcuni tipi di uretano;
• conservazione delle proprietà sia in atmosfera calda sia a basse temperature (-40°C). È stato rilevato che in confronto agli elastomeri reticolati chimicamente (quali EPDM o gomma naturale) gli elastomeri termoplastici hanno una resistenza più limitata alle temperature molto alte, fatto dovuto alla presenza del blocco polistirenico reticolato che ha una temperatura di transizione vetrosa intorno ai 100°C. Per alzare la temperatura di transizione vetrosa si può ricorrere a una miscela di co-polimero SBS o SEBS con PPE (poly-p – phenylene ether);
• possibilità di realizzare componenti più leggeri rispetto alle tradizionali gomme vulcanizzate, grazie al minor peso specifico;
• possibilità di realizzare compound con uso limitato di agenti rinforzanti, stabilizzanti, additivi in genere.

Le tipologie di elastomeri termoplastici

Le principali tipologie di elastomeri termoplastici (TPE) sono:

• copolimeri stirene – butadiene: SBS (stirene – butadiene – stirene) oppure SEBS (polystyrene – b- ethylene / butylene – b- styrene: è il copolimero SBS sottoposto a idrogenazione che comporta l’eliminazione dei legami C=C nel componente butadiene e formazione di blocchi centrali di etilene e butilene);
• poliolefinici (TPO a base di polietilene o polipropilene);
• poliuretanici;
• a base copoliestere.

Esiste anche la famiglia degli elastomeri termoplastici vulcanizzati (TPV), costituiti da una fase elastomerica reattiva che viene vulcanizzata dinamicamente, cioè dispersa in modo di miscelarsi intimamente in una matrice termoplastica di natura poliolefinica dando luogo ad una lega plasto – elastomerica, caratterizzata da elevate prestazioni ed estrema facilità di lavorazione.

I settori di impiego degli elastomeri termoplastici (TPE)

Molteplici sono i settori di impiego degli elastomeri termoplastici, si elencano di seguito i principali:

• industria automobilistica e dei trasporti: è il settore d’impiego più consistente. Gli elastomeri termoplastici vengono utilizzati sia per parti interne degli autoveicoli sia per parti esterne. In questo settore d’impiego gli elastomeri termoplastici poliolefinici (TPO) e vulcanizzati (TPV) stanno registrando una crescente penetrazione a spese di altri materiali, in particolare l’EPDM (etilene – propilene – diene) e il PVC. Applicazioni tipiche sono per esempio alcune finiture di carrozzerie o cruscotti che debbano avere una sensazione di morbidezza al tatto, involucri per tamponi e soffietti, coperture di air bags, impugnature del cambio, guarnizioni e giunzioni esterne, pannelli di portiere e di parti esterne (dove l’uso di questi materiali elimina la necessità di dover ricorrere alla verniciatura della parte in oggetto), guarnizioni in TPV resistenti alle intemperie, bracci per catene da neve flessibili a freddo e resistenti all’abrasione, rivestimenti di strumenti per il settore automobilistico in generale;
• articoli di consumo e sportivi: es. gusci per scarponi da sci e da snow board, tavole da snow board, calzature invernali, punte e code di sci, occhiali da sci, fibre per tessuti per capi d’abbigliamento di moda e per pantaloni per abbigliamento sportivo e per nuoto, ricopertura di ferri da cavallo, ecc. Il settore sportivo / consumer è il settore più in crescita e anche in questo segmento gli elastomeri termoplastici vanno gradualmente erodendo quote a EPDM e PVC, rispetto ai quali sono preferiti per le loro caratteristiche di resistenza agli agenti atmosferici, durabilità, colorabilità;
• elettronica ed elettrotecnica: es. rivestimenti di cavi, rivestimento di connettori elettronici, impugnature di apparecchiature elettriche;
• edilizia / grandi lavori: es. tubi passacavi, rivestimento di tubi in acciaio (generalmente a base polietilenica), modifica di asfalto e bitume, spessori ammortizzanti posi tra rotaia e battuta in cemento per proteggere da vibrazioni e sussulti e ridurre il livello fonometrico;
• settore agricolo, alimentare e dell’itticoltura: es. tubi per irrigazioni, erba sintetica utilizzata come materiale da intaso per campi in erba artificiale, tubi per il settore alimentare, targhette per la marcatura del bestiame, supporti per codici a barre e chip usati nella grande distribuzione alimentare, stopper fissati ai cavi di rimorchio per mantenere gli ami in posizione in pesca sia d’altura che di costa, separatori flessibili per selezionare e separare da terra frutta e verdura;
• industria delle calzature: suole per scarpe e sottotacchi, scarpe antiinfortunistiche; l’industria calzaturiera è un impiego particolarmente consistente in Cina;
• settore medicale e farmaceutico: es. tubi per usi clinici, impieghi in autoclave, guarnizioni e valvole che non devono staccarsi e non devono venire a contatto del sangue;
• altri vari: es. lame per lo sviluppo fotografico per rimuovere i residui chimici delle immagini, dischi flessibili dentati per la pulitura di piscine (in particolare gli elastomeri termoplastici a base poliuretanica si prestano a questa applicazione in quanto si adattano ai contorni della vasca e resistono agli attacchi dell’acqua clorata), impugnature ergonomiche di binocoli, boccole in elastomero termoplastico rinforzato con fibra di vetro per macchinette da caffè professionali, rulli di nastri trasportatori, cerchioni per rulli e ruote per sistemi di trasporto e carrelli, elementi di vagliatura, pellicole per imballaggio, ecc.

Il mercato degli elastomeri termoplastici

La dimensione globale del mercato dei TPE è stimata in 19,9 miliardi di USD nel 2021 e si prevede che raggiungerà i 26,3 miliardi di USD entro il 2026, con un CAGR del 5,7% tra il 2021 e il 2026. Il mercato dei TPE è guidato dalla ripresa del settore automobilistico durante il periodo di previsione.