1958an, Goodrich Chemical Company-k (gaur egun Lubrizol izena hartu duena) Estane TPU marka erregistratu zuen lehen aldiz. Azken 40 urteotan, 20 marka baino gehiago egon dira mundu osoan, eta marka bakoitzak hainbat produktu serie ditu. Gaur egun, TPU lehengaien fabrikatzaileen artean daude batez ere BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical, etab.
1. TPU kategoria
Segmentu bigunen egituraren arabera, poliester mota, polieter mota eta butadieno motatan bana daiteke, eta hauek, hurrenez hurren, ester taldea, eter taldea edo buteno taldea dituzte.
Segmentu gogorraren egituraren arabera, uretano mota eta uretano-urea motatan bana daiteke, eta hauek, hurrenez hurren, etilen glikol kate-luzatzaileetatik edo diamina kate-luzatzaileetatik lortzen dira. Sailkapen arrunta poliester mota eta polieter motatan banatzen da.
Gurutzaketa-loturarik dagoen edo ez dagoen arabera, termoplastiko puruetan eta erdi-termoplastikoetan bana daiteke.
Lehenengoak egitura lineal purua du eta ez du lotura gurutzaturik; bigarrenak lotura gurutzatu kopuru txiki bat dauka, hala nola azido alofanikoaren esterra.
Produktu amaituen erabileraren arabera, honela bana daitezke: pieza profilatuak (makina-elementu desberdinak), hodiak (zorroak, barra-profilak), filmak (xaflak, plaka meheak), itsasgarriak, estaldurak, zuntzak, etab.
2. TPUren sintesia
TPU poliuretanoaren egitura molekularrari dagokionez da. Beraz, nola agregatu zen?
Sintesi-prozesu desberdinen arabera, batez ere polimerizazio masiboan eta polimerizazio disoluzioan banatzen da.
Polimerizazio masiboan, aurre-polimerizazio metodoetan eta urrats bakarreko metodoetan ere bana daiteke, aurre-erreakziorik dagoen edo ez dagoen arabera:
Aurrepolimerizazio metodoak diisozianatoa makromolekulen diolekin erreakzionatzean datza denbora-tarte batez, TPU sortzeko kate-luzapena gehitu aurretik;
Urrats bakarreko metodoak makromolekulen diolak, diisozianatoak eta kate-luzatzaileak aldi berean nahastu eta erreakzionatzea dakar TPU osatzeko.
Disoluzio-polimerizazioak lehenik diisozianatoa disolbatzaile batean disolbatzea dakar, ondoren makromolekulen diolak gehitzea denbora-tarte jakin batez erreakzionatzeko, eta azkenik kate-luzatzaileak gehitzea TPU sortzeko.
TPU segmentu bigun motak, pisu molekularrak, segmentu gogor edo bigunen edukiak eta TPU agregazio egoerak eragina izan dezakete TPUren dentsitatean, gutxi gorabehera 1,10-1,25eko dentsitatea izanik, eta ez dago alde nabarmenik beste kautxu eta plastiko batzuekin alderatuta.
Gogortasun berdinarekin, polieter motako TPUren dentsitatea poliester motako TPUrena baino txikiagoa da.
3. TPUaren prozesamendua
TPU partikulek hainbat prozesu behar dituzte azken produktua eratzeko, batez ere urtze eta disoluzio metodoak erabiliz TPU prozesatzeko.
Urtze-prozesamendua plastikoen industrian erabili ohi den prozesua da, hala nola nahasketa, ijezketa, estrusioa, putz-moldeaketa eta moldeatzea;
Disoluzio-prozesamendua partikulak disolbatzaile batean disolbatuz edo zuzenean disolbatzaile batean polimerizatuz, eta ondoren estaliz, biratuz eta abar disoluzio bat prestatzeko prozesua da.
TPUz egindako azken produktuak, oro har, ez du bulkanizazio-erreakzio gurutzaturik behar, eta horrek ekoizpen-zikloa laburtu eta hondakin-materialak birziklatu ditzake.
4. TPUren errendimendua
TPU-k modulu handia, erresistentzia handia, luzapen eta elastikotasun handia, higadurarekiko erresistentzia bikaina, olioarekiko erresistentzia, tenperatura baxuko erresistentzia eta zahartzearekiko erresistentzia ditu.
Trakzio-erresistentzia handia, luzapen handia eta epe luzerako konpresio-deformazio iraunkor-tasa baxua dira TPUren abantaila nabarmenak.
XiaoUk TPUren propietate mekanikoak aztertuko ditu batez ere, hala nola trakzio-erresistentzia eta luzapena, erresilientzia, gogortasuna, etab.
Trakzio-erresistentzia handia eta luzapen handia
TPUak erresistentzia eta luzapen bikainak ditu. Beheko irudiko datuetatik ikus dezakegu polieter motako TPUaren erresistentzia eta luzapena polibinil klorurozko plastikoaren eta kautxuarenak baino askoz hobeak direla.
Gainera, TPU-k elikagaien industriaren eskakizunak bete ditzake prozesamenduan zehar gehigarri gutxi edo batere gehitu gabe, eta hori ere zaila da beste material batzuek, hala nola PVCk eta kautxuak, lortzea.
Erresilientzia oso sentikorra da tenperaturarekiko
TPUaren erresilientziak deformazio-tentsioa arindu ondoren bere jatorrizko egoerara itzultzeko duen azkartasun-maila adierazten du, berreskuratze-energia gisa adierazita, hau da, deformazio-atzerapen-lanaren eta deformazioa sortzeko behar den lanaren arteko erlazioa. Gorputz elastiko baten modulu dinamikoaren eta barne-marruskaduraren funtzioa da, eta oso sentikorra da tenperaturarekiko.
Errebotea gutxitzen da tenperatura jaisten den heinean, tenperatura jakin bateraino, eta elastikotasuna azkar handitzen da berriro. Tenperatura hori segmentu bigunaren kristalizazio-tenperatura da, eta diol makromolekularren egiturak zehazten du. Polieter motako TPUa poliester motako TPUa baino baxuagoa da. Kristalizazio-tenperatura baino baxuagoko tenperaturetan, elastomeroa oso gogor bihurtzen da eta elastikotasuna galtzen du. Beraz, erresilientzia metal gogor baten gainazaletik errebote baten antzekoa da.
Gogortasun tartea Shore A60-D80 da
Gogortasuna material batek deformazioari, marradurari eta urradurari aurre egiteko duen gaitasunaren adierazle da.
TPUren gogortasuna normalean Shore A eta Shore D gogortasun-probagailuak erabiliz neurtzen da, Shore A TPU bigunagoetarako eta Shore D TPU gogorragoetarako erabiltzen delarik.
TPUren gogortasuna kate-segmentu bigun eta gogorren proportzioa doituz doi daiteke. Beraz, TPUk gogortasun-tarte nahiko zabala du, Shore A60-D80 bitartekoa, kautxuaren eta plastikoaren gogortasuna hartzen duena, eta elastikotasun handia du gogortasun-tarte osoan.
Gogortasuna aldatzen den heinean, TPUren propietate batzuk alda daitezke. Adibidez, TPUren gogortasuna handitzeak errendimendu aldaketak ekarriko ditu, hala nola trakzio-modulua eta urradura-erresistentzia handitzea, zurruntasuna eta konpresio-tentsioa (karga-ahalmena) handitzea, luzapena gutxitzea, dentsitatea eta bero dinamikoaren sorrera handitzea eta ingurumen-erresistentzia handitzea.
5. TPUren aplikazioa
Elastomero bikaina den heinean, TPU-k hainbat produktu ditu azken belaunaldian, eta oso erabilia da eguneroko beharretan, kirol-ondasunetan, jostailuetan, apaingarrietan eta beste arlo batzuetan.
Oinetakoen materialak
TPU batez ere oinetakoen materialetarako erabiltzen da, elastikotasun eta higadura-erresistentzia bikaina duelako. TPU duten oinetakoak askoz erosoagoak dira janzteko ohiko oinetakoak baino, beraz, goi-mailako oinetako produktuetan gehiago erabiltzen dira, batez ere kirol-oinetako batzuetan eta oinetako informal batzuetan.
mahuka
Bere biguntasunagatik, trakzio-erresistentzia onagatik, inpaktu-erresistentziagatik eta tenperatura altu eta baxuekiko erresistentziagatik, TPU mahuka asko erabiltzen dira Txinan gas eta petrolio mahuka gisa ekipamendu mekanikoetarako, hala nola hegazkinetarako, tankeetarako, automobiletarako, motozikletetarako eta makina-erremintetarako.
kablea
TPUak malkoen, higaduraren eta tolesturaren aurkako erresistentzia eskaintzen du, tenperatura altu eta baxuen aurkako erresistentzia izanik kablearen errendimenduaren gakoa. Beraz, Txinako merkatuan, kontrol-kable eta potentzia-kable bezalako kable aurreratuek TPUak erabiltzen dituzte kable-diseinu konplexuen estaldura-materialak babesteko, eta haien aplikazioak gero eta zabalagoak dira.
Gailu medikoak
TPU PVC ordezko material seguru, egonkor eta kalitate handikoa da, ez du ftalatorik edo beste substantzia kimiko kaltegarririk izango, eta kateter medikoan edo poltsa medikoan dauden odolera edo beste likido batzuetara migratuko da albo-ondorioak eraginez. Gainera, bereziki garatutako estrusio eta injekzio mailako TPU bat da.
film
TPU filma TPU material granularrez egindako film mehea da, prozesu berezien bidez, hala nola ijeztea, galdaketa, puztea eta estaldura. Bere erresistentzia handia, higadura-erresistentzia, elastikotasun ona eta eguraldiarekiko erresistentzia direla eta, TPU filmak oso erabiliak dira industrian, oinetakoen materialetan, arropa egokitzean, automobilgintzan, kimikan, elektronikan, medikuntzan eta beste arlo batzuetan.
Argitaratze data: 2020ko otsailaren 5a