คำอธิบายที่ครอบคลุมของวัสดุ TPU

ในปี พ.ศ. 2501 บริษัท Goodrich Chemical (ปัจจุบันเปลี่ยนชื่อเป็น Lubrizol) ได้จดทะเบียนแบรนด์ TPU Estane เป็นครั้งแรก ตลอด 40 ปีที่ผ่านมา มีแบรนด์สินค้ามากกว่า 20 แบรนด์ทั่วโลก และแต่ละแบรนด์ก็มีผลิตภัณฑ์หลายชุด ปัจจุบัน ผู้ผลิตวัตถุดิบ TPU ส่วนใหญ่ ได้แก่ BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical เป็นต้น

1、 หมวดหมู่ของ TPU

ตามโครงสร้างส่วนที่อ่อนนุ่ม สามารถแบ่งออกเป็นประเภทโพลีเอสเตอร์ ประเภทโพลีเอเทอร์ และประเภทบิวทาไดอีน ซึ่งประกอบด้วยกลุ่มเอสเทอร์ กลุ่มอีเทอร์ หรือกลุ่มบิวทีนตามลำดับ

ตามโครงสร้างส่วนที่แข็ง สามารถแบ่งออกเป็นประเภทยูรีเทนและประเภทยูเรียยูเรีย ซึ่งได้มาจากตัวขยายสายโซ่เอทิลีนไกลคอลหรือตัวขยายสายโซ่ไดเอมีนตามลำดับ การจำแนกประเภททั่วไปแบ่งออกเป็นประเภทโพลีเอสเตอร์และประเภทโพลีเอเทอร์

ตามการมีหรือไม่มีการเชื่อมโยงข้ามสามารถแบ่งออกเป็นเทอร์โมพลาสติกบริสุทธิ์และกึ่งเทอร์โมพลาสติก

แบบแรกมีโครงสร้างเชิงเส้นตรงและไม่มีพันธะเชื่อมขวาง หลังประกอบด้วยพันธะเชื่อมโยงข้ามจำนวนเล็กน้อยเช่นเอสเทอร์ของกรดอัลโลฟานิก

ตามการใช้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นชิ้นส่วนที่ทำโปรไฟล์ (ส่วนประกอบเครื่องจักรต่างๆ) ท่อ (ปลอก โปรไฟล์แท่ง) ฟิล์ม (แผ่น แผ่นบาง) กาว สารเคลือบ เส้นใย ฯลฯ

2、 การสังเคราะห์ TPU

TPU เป็นของโพลียูรีเทนในแง่ของโครงสร้างโมเลกุล แล้วมันรวมกันได้อย่างไร?

ตามกระบวนการสังเคราะห์ที่แตกต่างกัน ส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็นโพลีเมอไรเซชันจำนวนมากและโพลีเมอไรเซชันของสารละลาย

ในการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันจำนวนมาก ยังสามารถแบ่งออกเป็นวิธีก่อนการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน และวิธีขั้นตอนเดียว ขึ้นอยู่กับการมีหรือไม่มีปฏิกิริยาก่อน:

วิธีพรีพอลิเมอร์ไรเซชันเกี่ยวข้องกับการทำปฏิกิริยาไดไอโซไซยาเนตกับไดออลโมเลกุลขนาดใหญ่เป็นระยะเวลาหนึ่งก่อนที่จะเพิ่มส่วนขยายสายโซ่เพื่อสร้าง TPU

วิธีการขั้นตอนเดียวเกี่ยวข้องกับการผสมและทำปฏิกิริยาไดออลโมเลกุลขนาดใหญ่ ไดไอโซไซยาเนต และสารขยายสายโซ่ไปพร้อมๆ กันเพื่อสร้าง TPU

ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันเกี่ยวข้องกับการละลายไดไอโซไซยาเนตในตัวทำละลายก่อน จากนั้นจึงเติมไดออลโมเลกุลขนาดใหญ่เพื่อทำปฏิกิริยาในช่วงระยะเวลาหนึ่ง และสุดท้ายเติมตัวขยายสายโซ่เพื่อสร้าง TPU

ประเภทของส่วน TPU แบบอ่อน น้ำหนักโมเลกุล ปริมาณส่วนที่แข็งหรืออ่อน และสถานะการรวมตัวของ TPU อาจส่งผลต่อความหนาแน่นของ TPU โดยมีความหนาแน่นประมาณ 1.10-1.25 และไม่มีความแตกต่างที่มีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับยางและพลาสติกอื่นๆ

ที่ความแข็งเท่ากัน ความหนาแน่นของ TPU ชนิดโพลีอีเทอร์จะต่ำกว่าความหนาแน่นของ TPU ชนิดโพลีเอสเตอร์

3、 การประมวลผล TPU

อนุภาค TPU ต้องใช้กระบวนการที่หลากหลายเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย โดยส่วนใหญ่จะใช้วิธีการหลอมและสารละลายสำหรับการประมวลผล TPU

กระบวนการหลอมเป็นกระบวนการที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมพลาสติก เช่น การผสม การรีด การอัดขึ้นรูป การเป่าขึ้นรูป และการขึ้นรูป

การประมวลผลสารละลายคือกระบวนการเตรียมสารละลายโดยการละลายอนุภาคในตัวทำละลายหรือทำให้เกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์โดยตรงในตัวทำละลาย จากนั้นจึงเคลือบ ปั่น และอื่นๆ

โดยทั่วไปผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่ทำจาก TPU ไม่ต้องการปฏิกิริยาการเชื่อมขวางแบบวัลคาไนซ์ ซึ่งสามารถลดรอบการผลิตและรีไซเคิลวัสดุเหลือใช้ได้

4、 ประสิทธิภาพของ TPU

TPU มีโมดูลัสสูง ความแข็งแรงสูง การยืดตัวและความยืดหยุ่นสูง ความต้านทานการสึกหรอดีเยี่ยม ทนต่อน้ำมัน ทนต่ออุณหภูมิต่ำ และทนต่อการเสื่อมสภาพ

ความต้านทานแรงดึงสูง การยืดตัวสูง และอัตราการเปลี่ยนรูปถาวรจากการอัดในระยะยาวต่ำ ล้วนเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญของ TPU

XiaoU จะอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติเชิงกลของ TPU เป็นหลักจากแง่มุมต่างๆ เช่น ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัว ความยืดหยุ่น ความแข็ง ฯลฯ

มีความต้านทานแรงดึงสูงและการยืดตัวสูง

TPU มีความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวที่ดีเยี่ยม จากข้อมูลในรูปด้านล่าง เราจะเห็นได้ว่าความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวของ TPU ชนิดโพลีอีเทอร์นั้นดีกว่าพลาสติกและยางโพลีไวนิลคลอไรด์มาก

นอกจากนี้ TPU ยังสามารถตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมอาหารด้วยการเติมสารเติมแต่งเพียงเล็กน้อยหรือไม่ต้องเติมเลยในระหว่างการประมวลผล ซึ่งเป็นเรื่องยากสำหรับวัสดุอื่นๆ เช่น PVC และยางที่จะบรรลุผลสำเร็จ

ความยืดหยุ่นนั้นไวต่ออุณหภูมิมาก

ความยืดหยุ่นของ TPU หมายถึงระดับที่ TPU กลับคืนสู่สถานะเดิมได้อย่างรวดเร็วหลังจากคลายความเครียดจากการเสียรูป ซึ่งแสดงเป็นพลังงานคืนสภาพ ซึ่งเป็นอัตราส่วนของงานถอนการเสียรูปต่องานที่จำเป็นในการสร้างการเสียรูป เป็นหน้าที่ของโมดูลัสไดนามิกและแรงเสียดทานภายในของตัวยางยืด และมีความไวต่ออุณหภูมิมาก

การดีดกลับจะลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลงจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง และความยืดหยุ่นก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วอีกครั้ง อุณหภูมินี้คืออุณหภูมิการตกผลึกของส่วนที่อ่อนนุ่มซึ่งถูกกำหนดโดยโครงสร้างของไดออลโมเลกุลขนาดใหญ่ TPU ชนิดโพลีอีเทอร์ต่ำกว่า TPU ชนิดโพลีเอสเตอร์ ที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการตกผลึก อีลาสโตเมอร์จะแข็งมากและสูญเสียความยืดหยุ่น ดังนั้นความยืดหยุ่นจึงคล้ายกับการดีดกลับจากพื้นผิวของโลหะแข็ง

ช่วงความแข็งคือ Shore A60-D80

ความแข็งเป็นตัวบ่งชี้ความสามารถของวัสดุในการต้านทานการเสียรูป การขีดข่วน และการขีดข่วน

ความแข็งของ TPU โดยปกติจะวัดโดยใช้เครื่องทดสอบความแข็ง Shore A และ Shore D โดย Shore A ใช้สำหรับ TPU ที่นุ่มกว่า และ Shore D ใช้สำหรับ TPU ที่แข็งกว่า

ความแข็งของ TPU สามารถปรับได้โดยการปรับสัดส่วนของส่วนของโซ่อ่อนและโซ่แข็ง ดังนั้น TPU จึงมีช่วงความแข็งที่ค่อนข้างกว้าง ตั้งแต่ Shore A60-D80 ซึ่งครอบคลุมความแข็งของยางและพลาสติก และมีความยืดหยุ่นสูงตลอดช่วงความแข็งทั้งหมด

เมื่อความแข็งเปลี่ยนไป คุณสมบัติบางอย่างของ TPU อาจเปลี่ยนแปลงไป ตัวอย่างเช่น การเพิ่มความแข็งของ TPU จะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงด้านประสิทธิภาพ เช่น โมดูลัสแรงดึงและความต้านทานการฉีกขาดที่เพิ่มขึ้น ความแข็งแกร่งและความเค้นอัดที่เพิ่มขึ้น (ความสามารถในการรับน้ำหนัก) การยืดตัวที่ลดลง ความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นและการสร้างความร้อนแบบไดนามิก และเพิ่มความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม

5、 การใช้ TPU

ในฐานะอีลาสโตเมอร์ที่ดีเยี่ยม TPU มีทิศทางผลิตภัณฑ์ขั้นปลายที่หลากหลาย และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสิ่งจำเป็นในชีวิตประจำวัน สินค้ากีฬา ของเล่น วัสดุตกแต่ง และสาขาอื่นๆ

วัสดุรองเท้า

TPU ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับวัสดุรองเท้าเนื่องจากมีความยืดหยุ่นที่ดีเยี่ยมและทนต่อการสึกหรอ ผลิตภัณฑ์รองเท้าที่มี TPU สวมใส่สบายกว่าผลิตภัณฑ์รองเท้าทั่วไปมาก ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์รองเท้าระดับไฮเอนด์ โดยเฉพาะรองเท้ากีฬาและรองเท้าลำลองบางประเภท

ท่อ

เนื่องจากความนุ่มนวล แรงดึงที่ดี แรงกระแทก และความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและต่ำ ท่อ TPU จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในประเทศจีนเป็นท่อก๊าซและน้ำมันสำหรับอุปกรณ์เครื่องจักรกล เช่น เครื่องบิน รถถัง รถยนต์ รถจักรยานยนต์ และเครื่องมือกล

สายเคเบิล

TPU ให้ความต้านทานการฉีกขาด ความต้านทานการสึกหรอ และการดัดงอ โดยความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงและต่ำเป็นกุญแจสำคัญในประสิทธิภาพของสายเคเบิล ดังนั้นในตลาดจีน สายเคเบิลขั้นสูง เช่น สายเคเบิลควบคุมและสายไฟ จึงใช้ TPU เพื่อปกป้องวัสดุเคลือบของการออกแบบสายเคเบิลที่ซับซ้อน และการใช้งานของสายเคเบิลเหล่านี้ก็เริ่มแพร่หลายมากขึ้น

อุปกรณ์การแพทย์

TPU เป็นวัสดุทดแทน PVC ที่ปลอดภัย เสถียร และมีคุณภาพสูง ซึ่งไม่มีสารพาทาเลทและสารเคมีอันตรายอื่นๆ และจะซึมเข้าสู่กระแสเลือดหรือของเหลวอื่นๆ ในสายสวนทางการแพทย์หรือถุงทางการแพทย์เพื่อทำให้เกิดผลข้างเคียง นอกจากนี้ยังเป็นเกรดการอัดรีดและเกรดการฉีดที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษ

ฟิล์ม

ฟิล์ม TPU เป็นฟิล์มบางที่ทำจากวัสดุเม็ด TPU ผ่านกระบวนการพิเศษ เช่น การรีด การหล่อ การเป่า และการเคลือบ เนื่องจากมีความแข็งแรงทนทานต่อการสึกหรอ ความยืดหยุ่นที่ดี และทนต่อสภาพอากาศ ฟิล์ม TPU จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม วัสดุรองเท้า การประกอบเสื้อผ้า ยานยนต์ เคมี อิเล็กทรอนิกส์ การแพทย์ และสาขาอื่น ๆ