Thermoplastische Elastomere (TPE) erklärt

Thermoplastische Elastomere (TPE) stecken in Zahnbürstengriffen, Autodichtungen und medizinischen Schläuchen. Doch was unterscheidet sie eigentlich von Gummi und klassischem Kunststoff? Ein Überblick über Aufbau, Klassen, Verarbeitung – und darüber, was „recycelbar“ bei TPE wirklich heißt.

Thermoplastische Elastomere passen in keine Schublade. Das zeigte sich schon, als die internationale Normung ihnen einheitliche Namen geben wollte: Weder das Benennungssystem für Kautschuk (ISO 1629) noch das für Kunststoffe (ISO 1043-1) war geeignet. Also entstand mit ISO 18064 eine eigene Norm – erarbeitet von Kautschuk- und Kunststoff-Fachleuten gemeinsam.

Die aktuelle Fassung ISO 18064:2022 (in Deutschland DIN EN ISO 18064) beschreibt TPE sinngemäß so: Bei Gebrauchstemperatur verhalten sie sich ähnlich wie vulkanisierter Kautschuk, also wie Gummi. Bei höherer Temperatur lassen sie sich dagegen wie ein Thermoplast verarbeiten – und das auch mehrmals. Für die Materialauswahl ist genau diese Doppelnatur entscheidend.

Der Unterschied liegt in der Vernetzung. Klassischer Gummi wird vulkanisiert: Dabei verbinden sich die Molekülketten chemisch zu einem festen Netz. Das macht ihn elastisch, lässt sich aber nicht rückgängig machen – einmal vulkanisiert, kann Gummi nicht mehr aufgeschmolzen werden.

TPE funktionieren anders. Sie bestehen aus harten und weichen Bereichen. Die weichen Bereiche sorgen für die Elastizität, die harten halten das Material zusammen – allerdings nur physikalisch, nicht über feste chemische Bindungen. Beim Erwärmen lösen sich diese Verbindungen, das Material wird fließfähig. Beim Abkühlen verfestigt es sich wieder.

Eine Besonderheit sind TPV: Sie enthalten zusätzlich chemisch vernetzte Kautschukteilchen, die aber fein in einem Thermoplasten verteilt sind. Der Werkstoff lässt sich deshalb trotzdem aufschmelzen. Über das Verhältnis von harten zu weichen Anteilen lassen sich die Eigenschaften gezielt einstellen.

• Einfache Verarbeitung: TPE werden im Spritzguss oder per Extrusion geformt – eine Vulkanisation entfällt.
• Weniger Abfall: Produktionsreste und Ausschuss lassen sich erneut aufschmelzen und verarbeiten.
• Grenzen bei Hitze: Weil der Zusammenhalt nur physikalisch ist, werden TPE bei hohen Temperaturen weich. Für dauerhaft heiße Einsätze oder aggressive Medien ist vernetzter Gummi oft die bessere Wahl.

Beim Thema Recycling lohnt ein genauer Blick. Anders als vulkanisierter Gummi lassen sich TPE erneut aufschmelzen. Saubere, sortenreine Produktionsreste können deshalb je nach Material und Qualitätsanforderungen wieder in die Verarbeitung zurückfließen. Das bedeutet aber nicht automatisch, dass auch ein TPE-Bauteil nach der Nutzung als Rezyklat im Kreislauf landet. Dafür braucht es geeignete Sammel-, Sortier- und Aufbereitungsverfahren. Besonders bei Bauteilen, in denen TPE fest mit anderen Materialien verbunden sind, kann das Recycling aufwendig sein. Entscheidend ist außerdem, ob das zurückgewonnene Material die Anforderungen der nächsten Anwendung erfüllt.

TPE“ ist ein Sammelbegriff. ISO 18064 unterteilt ihn nach der chemischen Zusammensetzung in sieben Klassen. Alle Kürzel beginnen mit TP:

1. TPA – auf Polyamid-Basis
2. TPC – auf Copolyester-Basis
3. TPO – auf Polyolefin-Basis
4. TPS – auf Styrol-Basis
5. TPU – auf Polyurethan-Basis
6. TPV – thermoplastische Vulkanisate: ein Thermoplast, in dem fein verteilter, vernetzter Kautschuk steckt
7. TPZ – alle übrigen TPE

In der Anwendung spielen vor allem diese drei Klassen eine Rolle:

TPS – die Vielseitigen

Es gibt sie von sehr weich bis relativ hart. Sie vertragen Wasser und Säuren gut und haften auf vielen anderen Kunststoffen. Bei Ölen und Abrieb schneiden Standard-TPS dagegen schlechter ab als TPU.

TPU – die Robusten

Sie sind sehr fest, abriebfest und beständig gegen Öle und Kraftstoffe. Dafür vertragen einige von ihnen Wasser – vor allem heißes – schlechter und müssen vor der Verarbeitung gründlich getrocknet werden.

TPV – die Dichtungsspezialisten

Sie bestehen meist aus Polypropylen und EPDM-Kautschuk, sind UV-beständig, vertragen Wasser und Säuren und eignen sich besonders für extrudierte Dichtungen.

TPE kommen meist als Granulat und laufen auf denselben Spritzgießmaschinen wie andere Kunststoffe. Laut TWI sind dabei Zykluszeiten von teils nur 20 Sekunden möglich. Manche TPE, allen voran TPU, müssen vorher sorgfältig getrocknet werden.

Eine besondere Stärke ist der Hart-weich-Verbund: Im Zwei-Komponenten-Spritzguss wird das weiche TPE direkt mit einem harten Kunststoffteil verbunden, etwa für griffige Oberflächen oder integrierte Dichtungen. TPS gelten dafür als besonders geeignet, weil sie auf vielen Kunststoffen gut haften.

Typische Einsatzfelder sind:

• Automotive: Dichtungen, Scheibenumspritzungen, Airbagabdeckungen, Stoßfänger
• Medizintechnik: Schläuche, Masken, Beatmungsbeutel, Spritzenstopfen – zunehmend auch als Ersatz für PVC oder Gummi
• Konsumgüter: Zahnbürstengriffe, Handyhüllen, Spielzeug, Schuhsohlen
• Industrie und Bau: Schläuche, Kabelummantelungen, Profile, Fenster- und Türdichtungen

Für die Auswahl des passenden TPE empfiehlt der Hersteller KRAIBURG TPE, vorab vor allem folgende Fragen zu klären:

• Mit welchen Medien kommt das Bauteil in Kontakt?
• Welche Temperaturen treten auf?
• Muss es an anderen Kunststoffen haften?
• Welche mechanische Belastung, welche Farbe, welche UV-Beständigkeit und welche Normen sind gefordert?

Auf der K 2025 in Düsseldorf waren unter anderem diese TPE-Anbieter vertreten:

• KRAIBURG TPE: TPS-Compounds, u. a. THERMOLAST
• BASF: TPU Elastollan
• Covestro: TPU Desmopan und Texin
• Kuraray: Styrol-basierte TPE der Marke SEPTON

Ob Zahnbürstengriff, Autodichtung oder Beatmungsbeutel: TPE fallen selten auf, weil sie einfach funktionieren. Für die Materialauswahl lohnt es sich trotzdem, genau hinzusehen. Welche Klasse passt, hängt von Medien, Temperatur und Haftung ab, und eben davon, ob das Bauteil wie Gummi halten oder wie Kunststoff verarbeitet werden soll. Wer diese Fragen früh klärt, holt aus der Doppelnatur der TPE das Beste heraus.