TPU poliuretanozko elastomero termoplastiko bat da, diisozianatoz, poliolez eta kate-luzatzailez osatutako bloke-kopolimero multifasikoa. Errendimendu handiko elastomero gisa, TPU-k hainbat produktu ditu eta oso erabilia da eguneroko beharretan, kirol-ekipoetan, jostailuetan, apaingarrietan eta beste arlo batzuetan, hala nola oinetakoen materialetan, mahuketan, kableetan, gailu medikoetan, etab.
Gaur egun, TPU lehengaien fabrikatzaile nagusiak hauek dira: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,Linghua material berriak, eta abar. Bertako enpresen diseinu eta ahalmenaren hedapenarekin, TPU industria oso lehiakorra da gaur egun. Hala ere, goi-mailako aplikazioen arloan, oraindik inportazioen menpe dago, eta hori ere Txinak aurrerapenak lortu behar dituen arloa da. Hitz egin dezagun TPU produktuen etorkizuneko merkatu-perspektibei buruz.
1. Aparra sortzen duen E-TPU superkritikoa
2012an, Adidasek eta BASFek elkarrekin garatu zuten EnergyBoost korrika egiteko oinetakoen marka, eta TPU aparra (infinergy izen komertziala) erabiltzen du erdiko zola-material gisa. 80-85 Shore A gogortasuna duen polieter TPU substratu gisa erabiltzen denez, EVA erdiko zolekin alderatuta, TPU aparra duten erdiko zolek elastikotasun eta biguntasun ona mantentzen dute 0 ℃-tik beherako inguruneetan, eta horrek erosotasuna hobetzen du eta merkatuan oso aitortua da.
2. Zuntz indartutako TPU konposite material aldatua
TPUak inpaktuarekiko erresistentzia ona du, baina aplikazio batzuetan, elastikotasun-modulu altua eta material oso gogorrak behar dira. Beira-zuntzezko indargarrien aldaketa materialen elastikotasun-modulua handitzeko erabili ohi den teknika da. Aldaketaren bidez, abantaila asko dituzten material konposatu termoplastikoak lor daitezke, hala nola elastikotasun-modulu altua, isolamendu ona, beroarekiko erresistentzia handia, berreskuratze elastiko ona, korrosioarekiko erresistentzia ona, inpaktuarekiko erresistentzia, hedapen-koefiziente baxua eta dimentsio-egonkortasuna.
BASFek bere patentean beira-zuntz laburrak erabiliz beira-zuntzez indartutako TPU modulu handikoa prestatzeko teknologia bat aurkeztu du. 83ko Shore D gogortasuna duen TPU bat sintetizatu da politetrafluoroetilen glikola (PTMEG, Mn=1000), MDI eta 1,4-butanediola (BDO) 1,3-propanodiolarekin lehengai gisa nahastuz. TPU hau beira-zuntzarekin konposatu da 52:48ko masa-erlazioan, 18,3 GPa-ko elastikotasun-modulua eta 244 MPa-ko trakzio-erresistentzia dituen material konposatu bat lortzeko.
Beira-zuntzez gain, karbono-zuntzezko TPU konposatua erabiltzen duten produktuen berri ere eman da, hala nola Covestro-ren Maezio karbono-zuntzezko/TPU konposatu-ohola, zeinak 100GPa-ko elastikotasun-modulua eta metalak baino dentsitate txikiagoa duen.
3. Halogenorik gabeko suaren aurkako TPU
TPUak erresistentzia handia, gogortasun handia, higadura-erresistentzia bikaina eta beste propietate batzuk ditu, eta horrek oso egokia bihurtzen du kable eta kableetarako estalki-material gisa. Baina kargatzeko estazioen moduko aplikazio-eremuetan, suaren aurkako erresistentzia handiagoa behar da. Oro har, bi modu daude TPUaren suaren aurkako errendimendua hobetzeko. Bata, erreakziozko suaren aurkako aldaketa da, hau da, TPUaren sintesian fosforoa, nitrogenoa eta beste elementu batzuk dituzten poliolak edo isozianatoak bezalako suaren aurkako materialak sartzea lotura kimikoen bidez; Bigarrena, gehigarrizko suaren aurkako aldaketa da, hau da, TPU substratu gisa erabiltzea eta urtutako nahasketarako suaren aurkako materialak gehitzea.
Aldaketa erreaktiboak TPUren egitura alda dezake, baina gehigarri suaren aurkako kantitatea handia denean, TPUren indarra gutxitzen da, prozesatzeko errendimendua okertzen da eta kantitate txiki bat gehitzeak ezin du beharrezko suaren aurkako maila lortu. Gaur egun, ez dago kargatzeko estazioen aplikazioa benetan ase dezakeen suaren aurkako produktu handirik merkatuan eskuragarri.
Bayer MaterialScience ohiak (gaur egun Kostron) fosfina oxidoan oinarritutako fosforo organikoa duen poliol bat (IHPO) aurkeztu zuen patente batean. IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '-MDI eta BDO-tik sintetizatutako polieter TPUak suaren aurkako erresistentzia eta propietate mekaniko bikainak ditu. Estrusio prozesua leuna da, eta produktuaren gainazala leuna da.
Gaur egun, halogenorik gabeko su-atzeratzaileak gehitzea da halogenorik gabeko su-atzeratzaileak prestatzeko gehien erabiltzen den bide teknikoa. Oro har, fosforoan oinarritutako, nitrogenoan oinarritutako, silizioan oinarritutako, boroan oinarritutako su-atzeratzaileak konposatzen dira edo metal hidroxidoak erabiltzen dira su-atzeratzaile gisa. TPU-aren berezko sukoitasuna dela eta, askotan % 30etik gorako su-atzeratzaile betegarri kantitate bat behar da errekuntzan zehar su-atzeratzaile geruza egonkor bat osatzeko. Hala ere, gehitzen den su-atzeratzaile kantitatea handia denean, su-atzeratzailea modu irregularrean sakabanatzen da TPU substratuan, eta su-atzeratzaile TPU-aren propietate mekanikoak ez dira idealak, eta horrek bere aplikazioa eta sustapena mugatzen du mahuka, film eta kable bezalako arloetan.
BASFen patenteak suaren aurkako TPU teknologia bat aurkezten du, melamina polifosfatoa eta azido fosfinikoaren fosforoa duen deribatu bat nahasten dituena suaren aurkako agente gisa, 150 kDa baino handiagoa den batez besteko pisu molekularra duen TPUarekin. Ikusi zen suaren aurkako errendimendua nabarmen hobetu zela, erresistentzia handia lortuz.
Materialaren trakzio-erresistentzia are gehiago hobetzeko, BASFen patenteak isozianatoak dituen erretikulatze-agente masterbatch bat prestatzeko metodo bat aurkezten du. UL94V-0 suaren aurkako baldintzak betetzen dituen konposizio bati masterbatch mota honen % 2 gehitzeak materialaren trakzio-erresistentzia 35MPa-tik 40MPa-ra handitu dezake, V-0 suaren aurkako errendimendua mantenduz.
TPU suaren aurkakoaren zahartze termikoarekiko erresistentzia hobetzeko, patenteaLinghua Material Berrien Enpresagainazaleko estaldura duten metal hidroxidoak suaren aurkako agente gisa erabiltzeko metodo bat ere aurkezten du. TPU suaren aurkakoaren hidrolisi erresistentzia hobetzeko,Linghua Material Berrien Enpresabeste patente-eskaera batean melamina suaren aurkakoa gehituz metal karbonatoa aurkeztu zuen.
4. TPU automobilgintzako pintura babesteko filmerako
Autoen pintura babesteko filma instalazioaren ondoren pinturaren gainazala airetik isolatzen duen babes-film bat da, euri azidoa, oxidazioa, marradurak saihesten ditu eta pinturaren gainazalari babes iraunkorra eskaintzen dio. Bere funtzio nagusia autoen pinturaren gainazala instalazioaren ondoren babestea da. Pintura babesteko filmak, oro har, hiru geruza ditu, gainazalean auto-sendatzeko estaldura batekin, erdian polimerozko film batekin eta beheko geruzan presioarekiko sentikorra den itsasgarri akriliko batekin. TPU tarteko polimerozko filmak prestatzeko material nagusietako bat da.
Pintura babesteko filmean erabilitako TPUaren errendimendu-eskakizunak hauek dira: marraduraren aurkako erresistentzia, gardentasun handia (argiaren transmitantzia >% 95), tenperatura baxuko malgutasuna, tenperatura altuko erresistentzia, trakzio-erresistentzia >50MPa, luzapena >% 400 eta Shore A gogortasun-tartea 87-93; Errendimendurik garrantzitsuena eguraldiarekiko erresistentzia da, eta horrek UV zahartzearen, degradazio oxidatibo termikoaren eta hidrolisiaren aurkako erresistentzia barne hartzen du.
Gaur egun helduak diren produktuak diziklohexil diisozianatotik (H12MDI) eta polikaprolaktona dioletik lehengai gisa prestatutako TPU alifatikoak dira. Ohiko TPU aromatikoak nabarmen horitzen dira UV erradiazioarekin egun bat igaro ondoren, eta autoen bilgarri-filmerako erabiltzen den TPU alifatikoak, berriz, bere horitze-koefizientea mantentzen du aldaketa nabarmenik gabe baldintza berdinetan.
Poli (ε – kaprolaktona) TPUak errendimendu orekatuagoa du polieter eta poliester TPUarekin alderatuta. Alde batetik, poliester TPU arruntaren urradura-erresistentzia bikaina erakuts dezake, eta, bestetik, konpresio baxuko deformazio iraunkor eta errebote handiko errendimendu bikaina ere erakusten du polieter TPUak, beraz, merkatuan asko erabiltzen da.
Merkatuaren segmentaketaren ondoren produktuaren kostu-eraginkortasunari buruzko eskakizun desberdinak direla eta, gainazaleko estaldura-teknologia eta itsasgarri-formula doitzeko gaitasuna hobetu direnez, etorkizunean polieterra edo ohiko poliesterrezko H12MDI TPU alifatikoa pintura babesteko filmetan aplikatzeko aukera ere badago.
5. Biooinarritutako TPU
TPU biologikoak prestatzeko metodo ohikoena polimerizazio-prozesuan monomero edo bitartekari biologikoak sartzea da, hala nola isozianato biologikoak (MDI, PDI bezalakoak), poliol biologikoak, etab. Horien artean, isozianato biologikoak nahiko arraroak dira merkatuan, eta poliol biologikoak ohikoagoak dira.
Bio-oinarritutako isozianatoei dagokienez, 2000. urtearen hasieran, BASFek, Covestrok eta beste batzuek ahalegin handia egin zuten PDI ikerketan, eta PDI produktuen lehen sorta merkatuan jarri zen 2015-2016an. Wanhua Chemical-ek %100 bio-oinarritutako TPU produktuak garatu ditu arto-sorotik egindako bio-oinarritutako PDI erabiliz.
Oinarri biologikoko poliolei dagokienez, honako hauek barne hartzen dituzte: politetrafluoroetileno biologikoa (PTMEG), 1,4-butanediol biologikoa (BDO), 1,3-propanediol biologikoa (PDO), poliester poliol biologikoak, polieter poliol biologikoak, etab.
Gaur egun, TPU fabrikatzaile askok TPU biologikoak merkaturatu dituzte, eta horien errendimendua TPU petrokimiko tradizionalen parekoa da. TPU biologiko hauen arteko desberdintasun nagusia oinarri biologikoaren edukia da, oro har % 30etik % 40ra bitartekoa, batzuek maila altuagoak ere lortzen dituztelarik. TPU petrokimiko tradizionalen aldean, TPU biologikoak abantailak ditu, hala nola karbono isuriak murriztea, lehengaien birsorkuntza jasangarria, ekoizpen berdea eta baliabideen kontserbazioa. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical etaLinghua material berriakTPU marka biologikoak merkaturatu dituzte, eta karbonoaren murrizketa eta jasangarritasuna ere etorkizunean TPU garapenerako norabide nagusiak dira.
Argitaratze data: 2024ko abuztuak 9