Styroporblock Copolymere (TPS)

Styrol-Blockcopolymere (TPS) sind eine Klasse von thermoplastischen Elastomeren (TPEs), die aus abwechselnden harten und weichen Polymersegmenten bestehen. Die harten Segmente bestehen aus Polystyrol (PS), während die weichen Segmente aus gummiartigen Elastomeren wie Polybutadien (PB) oder Polyisopren (PI) bestehen. Diese Struktur verleiht TPS-Materialien die Elastizität von Gummi bei gleichzeitiger einfacher Verarbeitbarkeit von Thermoplasten.

Struktur

Styrol-Blockcopolymere (TPS) weisen eine phasenseparierte Struktur mit abwechselnden harten und weichen Polymersegmenten auf. Die harten Segmente bestehen aus Polystyrol (PS)-Domänen, die Festigkeit, Steifigkeit und thermische Stabilität bieten, während die weichen Segmente aus Elastomermaterialien wie Polybutadien (PB), Polyisopren (PI) oder Ethylen-Butylen (EB) bestehen und für Flexibilität und Elastizität sorgen. Diese Blockcopolymere bilden ein physikalisches Vernetzungsnetzwerk, bei dem sich die Polystyrolblöcke zu diskreten Domänen aggregieren und als physikalische Anker fungieren, während die gummiartigen Segmente kontinuierlich bleiben und Elastizität bieten. Diese einzigartige Morphologie ermöglicht es TPS-Materialien, sich bei Raumtemperatur wie duroplastische Elastomere zu verhalten, aber beim Erhitzen weich zu werden und zu fließen, wodurch sie vollständig thermoplastisch und leicht wiederverwertbar sind. Die Phasentrennung zwischen den Polystyrol- und Elastomersegmenten verleiht TPS die charakteristische Kombination aus Festigkeit, Flexibilität und Verarbeitbarkeit, was sie für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Haltbarkeit und Soft-Touch-Eigenschaften prädestiniert.

Eigenschaften

Styrol-Blockcopolymere (TPS) weisen aufgrund ihrer phasenseparierten Struktur eine einzigartige Kombination aus Elastizität, Festigkeit und Verarbeitbarkeit auf. Sie haben eine ausgezeichnete Flexibilität und gummiartige Elastizität, wodurch sie sich dehnen und ohne bleibende Verformung in ihre ursprüngliche Form zurückkehren können. Mechanisch bieten sie eine gute Zugfestigkeit und Schlagzähigkeit, was sie langlebig für verschiedene Anwendungen macht. TPS-Materialien haben eine moderate Wärmebeständigkeit und sind in der Regel unter 100 °C leistungsfähig. Zudem sind sie resistent gegen viele Öle, Fette und Chemikalien, was ihre Stabilität in anspruchsvollen Umgebungen verbessert.

Sie besitzen hervorragende Haftungseigenschaften und eignen sich daher gut für das Umspritzen anderer Kunststoffe. Im Gegensatz zu duroplastischen Gummis sind TPS-Materialien thermoplastisch, sodass sie geschmolzen, umgeformt und mehrfach recycelt werden können, was die Herstellungseffizienz und Nachhaltigkeit verbessert. Darüber hinaus bieten sie eine angenehme Soft-Touch-Oberfläche, wodurch sie ideal für Griffe, Handhaben und ergonomische Anwendungen sind. Bestimmte TPS-Formulierungen wie SEBS bieten zudem eine verbesserte UV- und Oxidationsbeständigkeit. Diese Eigenschaften machen TPS zu einem weit verbreiteten Material in der Automobil-, Medizin-, Konsumgüter- und Klebstoffindustrie.

Anwendungen

Automobilindustrie:

• Soft-Touch-Innenkomponenten (Armaturenbretter, Türverkleidungen)
• Dichtungen, Dämpfungselemente und Vibrationsschutz
• Griffflächen und Schutzbeschichtungen

Konsumgüter:

• Griffe für Werkzeuge, Zahnbürsten und Rasierer
• Sportausrüstung, Schuhsohlen und Schutzkleidung
• Flexible Verpackungen und Stretchfolien

Medizinische Anwendungen:

• Medizinische Schläuche und Spritzenkolben
• Umspritzte Soft-Touch-Medizingeräte
• Biokompatible, flexible Komponenten

Klebstoffe und Dichtstoffe:

• Druckempfindliche Klebstoffe (PSA)
• Schmelzklebstoffe für Verpackungen und Schuhherstellung

Elektronik & Elektrotechnik:

• Schutzhüllen für Geräte
• Draht- und Kabelisolierungen

Vorteile

✔ Hohe Elastizität und Flexibilität – Bietet gummiartige Dehnbarkeit und Weichheit
✔ Gute Schlag- und Zugfestigkeit – Erhöht die Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit
✔ Thermoplastische Eigenschaften – Kann geschmolzen, umgeformt und recycelt werden
✔ Angenehme Soft-Touch-Oberfläche – Ideal für ergonomische Griffe und Umspritzungen
✔ Gute Haftung auf verschiedenen Materialien – Eignet sich für Mehrkomponentenanwendungen
✔ Resistenz gegen Öle, Fette und Chemikalien – Beständig in anspruchsvollen Umgebungen
✔ Leichtgewichtig – Reduziert Materialkosten und verbessert die Energieeffizienz
✔ Gute Witterungs- und UV-Beständigkeit – SEBS-Varianten bieten verbesserte Outdoor-Haltbarkeit
✔ Einfache Verarbeitung – Kompatibel mit Spritzguss, Extrusion und Blasformen

Nachteile

✘ Geringere Wärmebeständigkeit – Begrenzte Leistung über 100 °C
✘ Geringere Steifigkeit im Vergleich zu einigen Kunststoffen – Kann für strukturelle Anwendungen Verstärkungen erfordern
✘ Neigung zur Klebrigkeit bei hohen Temperaturen – Einige Typen können weich werden und ihre Formstabilität verlieren
✘ Höhere Kosten als Standardkunststoffe – Teurer als herkömmliche Polyolefine wie PP und PE
✘ Begrenzte Tragfähigkeit – Nicht für hochbelastbare mechanische Anwendungen geeignet