Materialevolution: TPU ersetzt Gummi in immer mehr Anwendungen

Langlebigkeit, Produktivität und Nachhaltigkeit: TPU setzt neue Maßstäbe

Da die Anforderungen der Industrie kontinuierlich steigen, suchen Hersteller nach Materiallösungen, die technische Leistungsfähigkeit mit Wirtschaftlichkeit und einem  geringeren CO₂-Fußabdruck verbinden. TPU erfüllt diese Anforderungen, indem es Gummielastizität  und höherer Produktivität dank thermoplastischer Verarbeitung kombiniert. Das Ergebnis: eine praktische, zukunftssichere Alternative für Industrie- und Verbraucheranwendungen.

Die einzigartige Vielseitigkeit von Desmopan® TPU im Vergleich zu Gummi

Thermoplastische Polyurethane (TPUs) sind mehrphasige Blockcopolymere, in denen sich harte und weiche Segmente abwechseln. Diese Struktur ermöglicht es, TPU-Varianten auf spezifische Anforderungen hinsichtlich Härte, Festigkeit und Elastizität abzustimmen. Im Gegensatz zu Gummi erfordert Desmopan® TPU kein Compounding und bietet ein direkt verarbeitungsfähiges Produktportfolio. 

Seine einzigartige Architektur kombiniert die Flexibilität und Festigkeit von Elastomeren mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit und Recyclingfähigkeit von Thermoplasten. Der Vorteil: verbesserte Verschleißfestigkeit, längere Lebensdauer, effizientere Fertigung und Zirkularität.

Nach Auswahl eines geeigneten TPUs können die Eigenschaften von vielen Elastomeren wie beispielsweise NR, BR, SBR, NBR, EPDM, IIR, CR, AU/EU, CSM, ECO erreicht oder sogar übertroffen werden. Covestro bietet hierzu das technische Fachwissen einschließlich der materialspezifischen Teile- und Formkonstruktion, sodass überprüft werden kann, ob die jeweilige Gummianwendung erfolgreich durch TPU ersetzt werden kann. 

TPU stellt für eine Vielzahl von Anwendungen eine überzeugende moderne Alternative zu  vulkanisierten Kautschuk dar. Wichtige Merkmale für den  Austausch von Gummi sind: 

Härtebereich | Gummi: 30 bis 90 Shore A, TPU: 60 Shore A bis 85 Shore D; weichmacherfrei
Mechanische Festigkeit | Gummi: oft hohe Zugfestigkeit bei kleiner Dehnung, TPU: Kombination aus hoher Zugfestigkeit und hoher Dehnung
Abrieb und Verschleiß | Gummi: mittel bis hoch, abhängig von der Mischung, TPU: sehr hoch
Designfreiheit | Gummi: niedrig, TPU: hoch: Leichtbau, komplexe Geometrien, funktionale Integration 
Verarbeitung | Gummi: mehrstufiger Prozess, energieintensiv, lange Zykluszeiten, TPU: thermoplastische Verfahren: hohe Produktivität, hoher Automatisierungsgrad
Recyclingfähigkeit | Gummi: nicht recycelbar, beschränkt auf Gummigranulat, TPU: vollständig recycelbar, unterstützt Zirkularität
Nachhaltigkeit | Gummi: kürzere Produktlebensdauer aufgrund höherer Abnutzung, TPU: Längere Produktlebensdauer (Schuhsohlen); weniger Wartungszyklen (Siebe im Bergbau)
Gesundheit | Gummi: typischer Geruch, TPU: geringer VOC-Gehalt; geruchlos

Unter Berücksichtigung aller Kostenfaktoren erreicht TPU die Gewinnschwelle früher

TPU wird wie andere Thermoplaste auf Spritzgieß-, Extrusions- oder Blasformanlagen verarbeitet. Im Vergleich zur Gummiverarbeitung reduzieren sich manueller Arbeitsaufwand, Abfall und Verarbeitungsschritte, z. B. Compounding und Vulkanisierung. Dieser optimierte, thermoplastische Ansatz führt zu kürzeren Zykluszeiten, geringerem Energieverbrauch und reduziertem Platzbedarf. Infolgedessen erreicht TPU die Gewinnschwelle häufig früher, insbesondere unter Berücksichtigung von Durchsatz, Automatisierung, funktionaler Integration und Produktivitätssteigerungen.

TPU ermöglicht ein hohes Maß an funktionaler Integration von verschiedenen Komponenten

Darüber hinaus ermöglicht TPU hohe konstruktive Freiheitsgrade und so einen minimalen Montageaufwand, der mit vielen herkömmlichen Gummiverarbeitungsverfahren nur schwer zu erreichen ist. Durch die Kombination mit harten Thermoplasten oder Metalleinlegern lassen sich auf einfache Weise Mehrkomponentenbauteile mit einem hohen Maß an funktionaler Integration herstellen. Gummi hingegen erfordert oft zusätzliche Montageschritte mit Befestigungselementen oder Klebstoffen. Die Kombination von harten und weichen Materialien in einem einzigen Fertigungsschritt senkt die Montagekosten, verbessert die Zuverlässigkeit und eröffnet neue Möglichkeiten für fortschrittliche und multifunktionale Bauteile.

Bisherige und zukünftige erfolgreiche Substitutionen 

In Branchen, in denen Kostendruck, Skalierbarkeit und Haltbarkeit eine wichtige Rolle spielen, ist TPU bereits heute als Ersatz für Gummi im Einsatz:

• Industrielle Fertigung: Schläuche, Räder und Laufrollen, Gehäusefüße, Kabel, Dichtungen, Handläufe, Stoßdämpfer, Förderbänder und Walzen.
• Bergbauindustrie: Stark beanspruchte Komponenten wie Schläuche, Siebplatten, Räder und Rollen, Verschleißauskleidungen, Förderbänder, Auskleidungen von Pumpen und Abscheidern.
• Konsumgüter: Schuhaußensohlen, Zwischensohlen und Sportartikel.
• Mobilität: Dämpfungskomponenten und Unterlagen in Eisenbahn- und Automobilanwendungen.