อุตสาหกรรมยานยนต์ใช้เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPE) หลากหลายชนิด โดยชนิดที่โดดเด่นที่สุดคือเทอร์โมพลาสติกโอเลฟิน (TPO) เทอร์โมพลาสติกวัลคาไนเซท (TPV) เทอร์โมพลาสติกโพลีเอสเตอร์อีลาสโตเมอร์ (TPEE) เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทน (TPU) และเทอร์โมพลาสติกสไตรีนิกอีลาสโตเมอร์ ( ทีพีเอส) วัสดุ TPE ได้รับการประมวลผลคล้ายกับเทอร์โมพลาสติก ซึ่งให้ประโยชน์ในการผลิตที่สำคัญ ในขณะที่การใช้งานนั้นคล้ายคลึงกับยางในการใช้งานจริง วัสดุ TPE ไม่เพียงแต่ช่วยลดต้นทุนของระบบ ลดน้ำหนักส่วนประกอบ เพิ่มประสิทธิภาพของชิ้นส่วน และปรับปรุงความสามารถในการรีไซเคิล แต่ยังปรับปรุงรูปลักษณ์ของยานพาหนะอีกด้วย ในทศวรรษ 1990 การใช้ TPE ในรถยนต์ต่างประเทศเติบโตอย่างรวดเร็ว โดยชิ้นส่วนยางบางส่วนที่ก่อนหน้านี้ทำจากเอทิลีนโพรพิลีนไดอีนโมโนเมอร์ (EPDM) ถูกแทนที่ด้วย TPE

การใช้งานหลักของ TPE ในรถยนต์มีไว้สำหรับแถบซีล เนื่องจากมีสมรรถนะใกล้เคียงกับ EPDM ทนทานต่อการฉีกขาดได้ดีกว่า และมีน้ำหนักเบากว่า ซึ่งสอดคล้องกับเป้าหมายของการลดน้ำหนักของอุตสาหกรรมยานยนต์ในปัจจุบัน นอกจากนี้ TPE ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในท่อรถยนต์และชิ้นส่วนอื่นๆ มีรายงานว่า Mitsubishi Corporation ในญี่ปุ่นใช้ SANTOPRENE สำหรับซีลกระจกบังลมด้านหลังของกันชนรถยนต์ ซึ่งไม่เพียงแต่ลดต้นทุนลง 5% เหลือ 10% เมื่อเทียบกับยาง แต่ยังปรับปรุงความสามารถในการรีไซเคิลและความทนทานของวัสดุอีกด้วย ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมยานยนต์ทั่วโลก การผลิตและการบริโภครถยนต์จึงเพิ่มขึ้น ส่งผลให้มีรถยนต์จำนวนมากที่ถูกทิ้งร้างในแต่ละปี ด้วยเหตุนี้ ประเทศต่างๆ เช่น ประเทศในยุโรปและอเมริกาจึงเริ่มออกกฎระเบียบที่กำหนดให้ผู้ผลิตยานยนต์ใช้วัสดุรีไซเคิลได้ ซึ่งกระตุ้นให้เกิดแนวโน้มไปสู่การใช้ TPE ในส่วนประกอบยางรถยนต์

ปัจจุบัน เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ที่ใช้กันทั่วไปในรถยนต์แบ่งออกเป็นสี่ประเภทหลักๆ ได้แก่ TPE ที่ทำจากโพลิโอเลฟินส์ (TPO และ TPV), TPE ที่ทำจากโพลีเอสเตอร์ (TPEE), TPE ที่ทำจากโพลียูรีเทน (TPU) และเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์จากสไตรีนิก (TPS) ). TPO ส่วนใหญ่จะใช้ในกันชนรถยนต์ วัสดุพื้นผิวตกแต่งภายใน ซีลประตูและหน้าต่าง แผ่นกันโคลน ฝาครอบกล่องเกียร์พวงมาลัย ท่อน้ำมัน ฯลฯ TPV ส่วนใหญ่พบในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลระดับไฮเอนด์สำหรับตัวยึดแบบหัวเข็มขัด โปรไฟล์ป้องกันการกระแทกที่มุม กระจกบังลม เขื่อนอากาศ และท่ออากาศและน้ำต่างๆ ซีลกันน้ำประตูและหน้าต่าง ซีลน้ำมัน ปะเก็น ฯลฯ; TPEE ใช้ในบูทข้อต่อความเร็วคงที่ ลูกกลิ้งเบรกมือ ส่วนประกอบเข็มขัดนิรภัย สลักประตู ฝาครอบป้องกันระบบควบคุม ฝาครอบเกียร์และชั้นวาง ฝาครอบอุปกรณ์รองรับ บุชชิ่งสำหรับข้อต่อทรงกลม และฝาครอบป้องกันฝุ่น TPU ซึ่งขึ้นชื่อในด้านความทนทานต่อการสึกหรอและการต้านทานความล้าจากการโค้งงอดีเยี่ยม ใช้สำหรับเชื่อมต่อปลอกเพลา แหวนซีล และปะเก็น TPS ส่วนใหญ่ใช้สำหรับท่อรถยนต์ แผ่นซีล และกาว

1. การใช้เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ TPO ในรถยนต์

TPO เป็นเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ที่ใช้โพลีโอเลฟินส์ผสมทางกายภาพ ซึ่งประกอบด้วยโพลีโอเลฟินส์ (โดยทั่วไปคือโพลีโพรพีลีน) และโพลีโอเลฟินอีลาสโตเมอร์ที่ไม่มีการวัลคาไนซ์หรือวัลคาไนซ์เล็กน้อย (ยางโมโนเมอร์เอทิลีน-โพรพิลีน-ไดอีน) ผ่านการผสมเชิงกลหรือการผสมวัลคาไนซ์บางส่วนแบบไดนามิก (สมบูรณ์) มีความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อของเหลวที่มีขั้ว แต่ความต้านทานต่ำต่อไฮโดรคาร์บอนที่ไม่มีขั้วและของเหลวคาร์บอนที่มีฮาโลเจน และการรักษาสมรรถนะที่อุณหภูมิสูงนั้นไม่เหมาะ

ปัจจุบัน TPO เป็น TPE ที่มีการใช้งานมากที่สุดในการผลิตรถยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งนับตั้งแต่การถือกำเนิดของ TPO แบบวัลคาไนซ์แบบไดนามิกในทศวรรษ 1980 ตามมาด้วยการพัฒนา TPO แบบวัลคาไนซ์แบบไดนามิกแบบ cross-linked เต็มรูปแบบ เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพที่โดดเด่น ความต้านทานต่อน้ำมันในระดับหนึ่ง และความต้านทานการเสื่อมสภาพที่ดีเยี่ยม การใช้งานจึงมีมูลค่าเพิ่มมากขึ้น ปัจจุบัน การใช้ TPO ในรถยนต์ที่ใหญ่ที่สุดคือการผลิตกันชนและเป็นวัสดุพื้นผิวภายใน บริษัท Monsanto ในสหรัฐอเมริกาเป็นบริษัทแรกที่พัฒนาและสร้างอุตสาหกรรมการผลิต TPO ซึ่งปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตกันชนและแผงหน้าปัดรถยนต์ ในประเทศจีน TPO ที่พัฒนาโดยสถาบันต่างๆ เช่น สถาบันวิจัยอุตสาหกรรมเคมีแห่งปักกิ่ง ได้ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์

2. การใช้เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ TPV ในรถยนต์

TPV เป็นเทอร์โมพลาสติกโอเลฟินอีลาสโตเมอร์ที่ถูกวัลคาไนซ์แบบไดนามิก ผลิตโดยการเชื่อมโยงข้ามโพลีเมอร์ตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไป ซึ่งแสดงผลการทำงานร่วมกันผ่านการวัลคาไนซ์แบบไดนามิกเต็มรูปแบบหรือการผสมแบบหลอมละลาย ซึ่งอำนวยความสะดวกโดยกลุ่มฟังก์ชัน โดยผสมผสานคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมของส่วนประกอบโพลีเมอร์แต่ละชนิด เช่น ความต้านทานต่อของไหล ความต้านทานต่อแรงอัด และความต้านทานต่อความเมื่อยล้าต่อการงอ โดยทั่วไปจะรักษาประสิทธิภาพที่ดีที่อุณหภูมิสูง Santoprene ซึ่งพัฒนาโดยบริษัท Monsanto ในสหรัฐอเมริกาโดยใช้วิธีการหลอมโลหะแบบไดนามิก ได้ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวาง ยางนี้มีความต้านทานแรงดึงสูงสุด 26.9 MPa การยืดตัวที่จุดขาด 600% และความต้านทานการฉีกขาดที่ 1.12 KN/m แม้ว่าจะมีข้อเสียของการเสียรูปถาวรสูงเมื่อยืดตัว ผลิตภัณฑ์ซานโตพรีนสามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิ -40 ถึง +150°C วัสดุนี้ใช้ในระบบกันสะเทือนของรถยนต์สมัยใหม่ และคาดว่าจะใช้ในการผลิตท่อเสริมแรง เครื่องเป่าลมแบบพับ และผลิตภัณฑ์ซีลแก้ว และอื่นๆ

เพื่อลดต้นทุนและรักษาความสวยงาม ผู้ผลิตทั้งในประเทศและต่างประเทศได้เริ่มใช้วัสดุ TPV เพื่อผลิตซีลประตูและหน้าต่างรถยนต์ TPV สะดวกในการระบายสีและการรีไซเคิล TPV ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมีความต้านทานการเสียดสีที่ดีและมีค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีต่ำ ทำให้เหมาะเป็นวัสดุอัดขึ้นรูปสำหรับซีลช่องกระจกรถยนต์ เช่นเดียวกับวัสดุที่มุมไร้เสี้ยนสำหรับซีลยางรถยนต์

TPV ที่มีลักษณะคล้ายฟองน้ำเป่าด้วยน้ำได้รับการพัฒนาอย่างประสบความสำเร็จในต่างประเทศ และถูกนำไปใช้กับซีลยางรถยนต์ นับเป็นเทรนด์ใหม่ของวัสดุที่จะมาทดแทนยางฟองน้ำสำหรับการผลิตซีลยานยนต์ในอนาคต นอกจากนี้ เนื่องจากความเรียบง่ายและสะดวกสบายของกระบวนการระบายสี TPV จึงมักถูกใช้เป็นวัสดุตกแต่งภายนอกสำหรับซีลยางรถยนต์ สามารถอัดรีดร่วมและเคลือบที่หัวแม่พิมพ์และแม่พิมพ์ของเครื่องอัดรีด หรือหลังจากที่ซีลยางถูกวัลคาไนซ์แล้ว ฟิล์ม TPV ก็สามารถอัดรีดและเคลือบบนซีลที่อุณหภูมิสูงได้ เมื่อใช้วิธีการเดิม เนื่องจากอุณหภูมิการอัดขึ้นรูประหว่าง TPV และยางแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ หัวดายของสายการอัดรีดจึงจำเป็นต้องมีโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งมีจุดควบคุมอุณหภูมิหลายจุดที่ไม่รบกวนซึ่งกันและกัน ในเวลานี้ เพื่อตอบโต้อุณหภูมิการหลอมโลหะของซีลยางในไมโครเวฟและถังหลอมโลหะด้วยลมร้อน และเพื่อรักษาประสิทธิภาพของวัสดุ TPE ต้องใช้วัสดุ TPE ทนอุณหภูมิสูงพิเศษ วัสดุ TPV มีประสิทธิภาพที่เหนือกว่าอย่างชัดเจน แต่เมื่อเทียบกับยาง EPDM ต้นทุนที่สูงส่งผลกระทบต่อการใช้งานและการส่งเสริมการขายอย่างกว้างขวาง

3. การใช้เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ของ TPEE ในรถยนต์

TPEE (เทอร์โมพลาสติกโพลีเอสเตอร์อีลาสโตเมอร์) เป็นบล็อกโคโพลีเมอร์ที่ประกอบด้วยส่วนแข็งของโพลีเอสเตอร์และส่วนอ่อนของโพลีเอเทอร์ ส่วนโพลีอีเธอร์แบบอ่อน พร้อมด้วยโพลีเอสเตอร์อสัณฐาน ก่อให้เกิดเฟสอสัณฐาน ในขณะที่ส่วนแข็งโพลีเอสเตอร์ที่เป็นผลึกบางส่วนจะก่อให้เกิดไมโครโดเมนที่เป็นผลึกซึ่งทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมขวางทางกายภาพ TPEE มีความยืดหยุ่นของยางและมีความแข็งแรงของพลาสติกวิศวกรรม ส่วนที่อ่อนนุ่มให้ความยืดหยุ่น ทำให้มีลักษณะคล้ายยาง และส่วนที่แข็งช่วยให้สามารถแปรรูปได้ ทำให้มีลักษณะคล้ายพลาสติก เมื่อเปรียบเทียบกับยางแล้ว มันให้ประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดีกว่าและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุทางวิศวกรรมแล้ว ก็ยังมีความแข็งแรงสูง แต่มีความยืดหยุ่นและคุณสมบัติทางกลแบบไดนามิกที่ดีกว่า

ในอุตสาหกรรมยานยนต์ TPEE ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับบูทข้อต่อความเร็วคงที่ (CV) ก่อนหน้านี้ รองเท้าบู๊ตเหล่านี้ทำมาจาก CR (ยางคลอโรพรีน) ซึ่งมีความทนทานต่อความเมื่อยล้าจากการโค้งงอต่ำ และมักจะแตกร้าวเมื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ทำให้การเปลี่ยนทดแทนใช้เวลานานและสิ้นเปลือง ด้วยความต้องการการต้านทานความร้อนที่เพิ่มขึ้น TPEE จึงเริ่มนำมาใช้ในรถยนต์ยุโรป อเมริกา และญี่ปุ่นบางรุ่น วัสดุ TPEE ตรงตามข้อกำหนดด้านการทนทานต่อสภาพอากาศ ทนน้ำมัน และทนความร้อน ในขณะเดียวกันก็บรรลุเป้าหมายในการทำให้มีน้ำหนักเบาอีกด้วย ในด้านอื่นๆ รองเท้าบูทแร็คพวงมาลัย รองเท้ากันสะเทือน และฝาครอบกันฝุ่นระบบควบคุมกระปุกเกียร์สามารถผลิตได้โดยใช้ TPEE พร้อมวิธีการเป่าขึ้นรูป ปลอกเชื่อมต่อยานยนต์ รอกเบรกมือ และวงแหวนกันฝุ่นสามารถทำจากวัสดุ TPE โดยใช้การฉีดขึ้นรูป และชุดสายไฟและปลอกสายเคเบิลสามารถผลิตได้โดยใช้ TPEE พร้อมวิธีการอัดขึ้นรูป

4. การใช้ TPU Thermoplastic Elastomers ในอุตสาหกรรมยานยนต์

TPU (เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทน) ขึ้นชื่อในด้านความแข็งแรงสูง ทนต่อการสึกหรอสูง ยืดหยุ่นสูง ทนต่อการเสื่อมสภาพ และทนต่อน้ำมัน มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบของยานยนต์ เช่น ที่จับคันเกียร์ ปลอกข้อต่อและแหวนรองข้อต่อต่างๆ ขั้วต่อสายไฟต่างๆ สายไฟแบบเกลียวหดได้ ปลอกสายเคเบิล สายพานเกียร์ ปลอกป้องกัน และปะเก็นสำหรับแท่งผูกพวงมาลัย บานพับข้อต่อระบบกันสะเทือน ส่วนประกอบไฮดรอลิกและนิวแมติก ไดอะแฟรมระบบกันสะเทือน ไดอะแฟรมดูดซับแรงกระแทก โช้คอัพ ตัวจำกัดสปริง ฯลฯ บริษัท Goodyear Tyre & Rubber Company ในสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาเจเนอเรชันที่สองของยางโพลียูรีเทนที่มีความแข็งแรงสูงและสามารถรับน้ำหนักได้สูง TPU หรือที่รู้จักกันในชื่อเชิงพาณิชย์ว่า Estaloc ผลิตภัณฑ์นี้ยังคงรักษาคุณลักษณะของ TPU Estaloc รุ่นแรก และรวมเอาไมโครสเฟียร์แก้วกลวงเป็นสารตัวเติม ซึ่งเพิ่มความมันวาวมากกว่า 15% ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตแผงด้านข้างของยานยนต์และแผ่นดูดซับแรงกระแทก ชิ้นส่วนยางไฮดรอลิกที่ใช้ในยานพาหนะจำนวนมากทำจากวัสดุ TPU สำหรับปลอกป้องกัน ซีลประตูและหน้าต่าง ท่อท่อน้ำมันเชื้อเพลิง และวัสดุซับใน บริษัท Nippon Zeon ของญี่ปุ่นแนะนำให้ใช้โพลีเอสเตอร์เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ Elasta สำหรับการผลิต

5. การใช้เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ TPS ในรถยนต์

เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPS) ที่ใช้สไตรีนเป็นโคโพลีเมอร์แบบไตรบล็อกหรือหลายบล็อก โดยมีโพลีสไตรีนเป็นส่วนที่แข็ง และโพลีไดอีนเป็นส่วนอ่อน TPS มีความต้านทานแรงดึงและความยืดหยุ่นที่ดีเยี่ยม โดยรักษาระดับความยืดหยุ่นได้แม้ในอุณหภูมิที่ต่ำมาก มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและการระบายอากาศที่โดดเด่น แต่ทนความร้อนและทนน้ำมันได้ไม่ดี

TPE ประเภทสไตรีนิกบล็อกโคพอลิเมอร์ (SBC) มีลักษณะหลายประการที่ทำให้พวกเขาแตกต่างจากประเภทอื่นๆ: ความแข็งของวัสดุเหล่านี้สามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ Shore A30 ถึง 70 ทำให้สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะใกล้เคียงกับยางในคุณสมบัติ; มีความต้านทานต่ออุณหภูมิต่ำได้ดีเยี่ยม และเข้ากันได้กับเรซินและแอสฟัลต์ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการดัดแปลงเรซินและแอสฟัลต์ มีความทนทานต่อน้ำและสารเคมีได้ดี และด้วยการพัฒนา SEBS และ SEPS ที่ผ่านการเติมไฮโดรเจน ความต้านทานต่อความร้อนและการเสื่อมสภาพได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ อีกทั้งยังมีคุณสมบัติการยึดเกาะที่ดีเยี่ยมพร้อมแรงยึดติดเริ่มต้นสูง เป็นผลให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะกาวและสารผนึก (เช่น เทปกาวและแถบกาวร้อนละลาย) และสารปรับแต่งพลาสติก (เช่น โพลีสไตรีน HIPS ที่ทนต่อแรงกระแทก, โพลีฟีนลีนออกไซด์ MPPO ดัดแปลง เป็นต้น) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมการผลิตยานยนต์ . TPE ที่ใช้ SEBS ใช้เป็นหลักในอุตสาหกรรมยานยนต์สำหรับระบบซีลรถยนต์

แม้ว่าเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ยังไม่สามารถทดแทนวัสดุยางวัลคาไนซ์แบบเดิมได้อย่างสมบูรณ์ แต่การใช้งานก็มีความก้าวหน้าอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการพัฒนาเทคโนโลยีการหลอมโลหะแบบไดนามิก ซึ่งเปิดโอกาสอย่างกว้างขวางสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์