مواد TPU چیست؟ خواص، انواع و زمان انتخاب نایلون در مقابل PA

مواد TPU چیست؟ یک پاسخ مستقیم

TPU، مخفف پلی یورتان ترموپلاستیک، یک الاستومر ترموپلاستیک است که در محصول نهایی مانند لاستیک و در خط تولید مانند یک پلاستیک معمولی عمل می کند. هنگامی که گرم می شود، نرم می شود و جریان می یابد. وقتی سرد شد دوباره سفت می شود. این برگشت‌پذیری تفاوت تعیین‌کننده بین TPU و لاستیک گرماسخت است: TPU را می‌توان قالب‌گیری تزریقی، اکسترود و پرینت سه‌بعدی کرد و ضایعات تولیدی را می‌توان دوباره آسیاب کرد و دوباره استفاده کرد.

از نظر عملی، TPU مواد داخل قاب های تلفن انعطاف پذیر، شیلنگ های صنعتی، چرخ های چرخ، تسمه نقاله، روکش های کابل، دم های تعلیق هوا، و قالب های لمسی نرم است. خم می شود، کشیده می شود، ضربه ها را جذب می کند و در برابر سایش مقاومت می کند، اما همچنان روی تجهیزات استاندارد پردازش پلاستیک کار می کند.

مقادیر معمولی از برگه‌های اطلاعات مواد خام TPU منتشر شده، تصویر اولیه مفیدی را ارائه می‌دهد: سختی از 60 Shore A تا 75 Shore D، ازدیاد طول در هنگام شکست بین 300 درصد تا 700 درصد است، و دمای سرویس مداوم بسته به درجه، حدود -35- تا 90-120 درجه سانتی‌گراد است. اعداد دقیق بسته به نوع پلیول و محتوای قطعه سخت متفاوت است، بنابراین درجه نهایی باید همیشه با مستندات سازنده تأیید شود.

چگونه TPU ساخته می شود: بخش های سخت و نرم

TPU توسط یک واکنش چند افزودنی از سه بلوک ساختمانی سنتز می شود: یک دی ایزوسیانات، معمولا MDI. پلیول با زنجیره بلند، پلی استر یا پلی اتر. و یک دیول با زنجیره کوتاه به نام افزایش دهنده زنجیره. دی ایزوسیانات با گسترش دهنده زنجیره واکنش می دهد تا بخش های سخت سفت را تشکیل دهد، در حالی که پلی ال بخش های نرم انعطاف پذیر را تشکیل می دهد. از آنجایی که این دو نوع سگمنت از نظر شیمیایی ناسازگار هستند، به ریز دامنه ها جدا می شوند. حوزه‌های سخت به‌عنوان پیوندهای متقاطع فیزیکی برگشت‌پذیر عمل می‌کنند که به TPU استحکام و مقاومت در برابر حرارت می‌دهند، و حوزه‌های نرم خاصیت ارتجاعی و انعطاف‌پذیری در دمای پایین را تامین می‌کنند.

نسبت سخت به نرم احساس TPU را تعیین می کند

اگر فرمول‌ساز محتوای بخش سخت را افزایش دهد، TPU سفت‌تر، قوی‌تر و مقاوم‌تر در برابر حرارت می‌شود. اگر محتوای بخش نرم افزایش یابد، TPU در دمای پایین نرم تر، الاستیک تر و انعطاف پذیرتر می شود. به همین دلیل است که TPU یک خانواده مواد است و نه یک دستور غذا، و چرا دو درجه TPU با سختی Shore یکسان همچنان می توانند از نظر مقاومت در برابر سایش، مجموعه فشرده سازی و پایداری شیمیایی متفاوت باشند.

مبتنی بر پلی استر در مقابل TPU مبتنی بر پلی اتر

دو خانواده اصلی از پلیول می آیند. TPU مبتنی بر پلی استر به طور کلی استحکام کششی و پارگی بالاتر، مقاومت در برابر سایش بهتر و مقاومت قوی تر در برابر روغن ها و سوخت ها را ارائه می دهد. TPU مبتنی بر پلی‌اتر در برابر هیدرولیز، حمله میکروبی و خم شدن مکرر در محیط‌های مرطوب عملکرد بهتری دارد. این انتخاب بیشتر از عدد سختی برای عمر طولانی اهمیت دارد.

ویژگی های کلیدی TPU: سختی، استحکام و مقاومت

محدوده ویژگی های زیر به طور مکرر در ادبیات فنی تامین کننده ظاهر می شود و اولین مواردی است که مهندسان در هنگام انتخاب مواد در مورد آنها می پرسند.

رفتار سختی

سختی ساحلی سریعترین راه برای برقراری ارتباط با نیاز TPU است. گریدهای معمولی قطعات انعطاف پذیر بین 80A و 95A قرار دارند، در حالی که گریدهای نیمه سخت از 55D تا 75D اجرا می شوند. سختی به تنهایی کافی نیست: مجموعه فشاری و استحکام پارگی، آب بندی طولانی مدت و رفتار انعطاف پذیری مکرر را بهتر پیش بینی می کند، به خصوص در واشر و دم.

استحکام مکانیکی و کشش

استحکام کششی در محدوده 25 تا 70 مگاپاسکال در کنار فلزات یا نایلون پر از شیشه است، اما TPU این استحکام را با کشیدگی 300 تا 700 درصد جفت می کند. این ترکیب میزان جذب انرژی را تعیین می کند: ماده به جای ترک خوردن تغییر شکل می دهد، سپس به شکل اولیه خود باز می گردد. به همین دلیل است که ضربه‌گیرها و کیس‌های TPU از ریزش‌هایی که می‌توانند محفظه‌های سفت و سخت را بشکنند، جان سالم به در می‌برند.

محدودیت های حرارتی

نمرات استاندارد TPU برای سرویس مداوم در حدود 90-120 درجه سانتیگراد رتبه بندی می شوند. پیک های کوتاه مدت می تواند بیشتر باشد، اما قرار گرفتن در معرض طولانی مدت شبکه الاستومری را شکسته و خواص مکانیکی را کاهش می دهد. اگر برنامه در نزدیکی یک موتور داغ، در داخل یک مجموعه روشنایی محصور، یا هر جایی که گرمای لحیم کاری اعمال می شود قرار دارد، نایلون یا PPA جهت ایمن تر است.

مقاومت شیمیایی و محیطی

TPU مبتنی بر پلی استر به خوبی در برابر روغن ها، سوخت ها و حلال ها مقاومت می کند. TPU مبتنی بر پلی‌اتر در برابر آب، هیدرولیز و رشد میکروبی مقاومت می‌کند. قرار گرفتن در معرض نور خورشید باعث تغییر رنگ و شکننده شدن TPU اصلاح نشده می شود، بنابراین در قسمت های بیرونی از رنگ های کربن سیاه یا اشعه ماوراء بنفش تثبیت شده استفاده می شود. درجه صحیح همیشه به مواد شیمیایی خاصی که قطعه لمس می کند بستگی دارد.

TPU در مقابل نایلون (PA6، PA66، PPA): کدام قسمت شما مناسب است؟

TPU و نایلون هر دو پلیمرهای با کارایی بالا با پاسخ های مهندسی متفاوت هستند. نایلون که پلی آمید نیز نامیده می شود، یک ترموپلاستیک مهندسی نیمه بلوری سفت و سخت است که شیمی و درجه آن در مقاله ما در مورد توضیح داده شده است. جنس نایلون چیست . TPU یک الاستومر است. انتخاب معمولاً به یک سؤال مربوط می شود: آیا قطعه خم می شود و جهش می کند یا بار را حمل می کند و شکل را نگه می دارد؟

زمانی که قطعه باید خم شود، TPU را انتخاب کنید

• مهر و موم، دم، گرومت، و چکمه های گرد و غبار که در هر چرخه خم می شوند
• کیس های محافظ و محفظه های جاذب قطره برای وسایل الکترونیکی و ابزار
• چرخ‌های کاستر، چرخ‌های اسکیت، و غلتک‌های نوار نقاله در معرض سایش دائمی قرار دارند
• شیلنگ ها و لوله هایی که به مقاومت در برابر روغن و شعاع خمش تنگ نیاز دارند
• قالب های لمسی نرم روی دستگیره ها، دستگیره ها و دستگیره ها

زمانی نایلون را انتخاب کنید که قطعه باید بار را تحمل کند و شکل خود را حفظ کند

• چرخ دنده ها، قرقره ها و یاتاقان هایی که به استحکام و مقاومت در برابر سایش نیاز دارند
• براکت‌ها و محفظه‌های سازه‌ای که در آنها خم شدن باعث ناهماهنگی می‌شود
• قطعات به طور مداوم در دمای بالای 120 درجه سانتیگراد کار می کنند
• اجزایی که باید ابعاد خود را در گرمای مرطوب حفظ کنند، که به نفع PPA با رطوبت کم است

برای قطعاتی که در ستون نایلونی قرار می گیرند، مرحله بعدی تطبیق شیمی نایلون با نیاز است. را سری تراشه های PA6 نقطه شروع استاندارد برای افزایش سختی و هزینه متعادل است. اگر قدرت و انحراف گرما هر دو مهم باشند، سری تراشه های PA66 سقف مکانیکی را ارتقا می دهد. برای قطعات الکترونیکی و در معرض حرارت، سری پلاستیک PPA جذب آب را کم و ثبات ابعادی را بالا نگه می دارد.

PPA Plastic Chips Manufacturers, Polyphthalamide Plastic Chips Factory به عنوان تولید کنندگان تراشه های پلاستیکی PPA چین و کارخانه تراشه های پلاستیکی پلی فتالامید، شرکت فناوری مواد جدید Ningbo Frontechnic با مسئولیت محدود ... مشاهده محصول →

تراشه های نایلون 66، تراشه های پلی آمید 66، تولیدکنندگان چیپس PA66، کارخانه به عنوان تولید کنندگان تراشه های نایلون 66 چین و تراشه های پلی آمید 66، کارخانه تراشه های PA66، شرکت فناوری مواد جدید Ningbo Frontechnic، با مسئولیت محدود ... مشاهده محصول →

تراشه های نایلون 6، پلی آمید 6، تولیدکنندگان چیپس PA6، کارخانه به عنوان تولید کنندگان تراشه های نایلون 6 چین و تراشه های پلی آمید 6، کارخانه تراشه های PA6، شرکت فناوری مواد جدید Ningbo Frontechnic، با مسئولیت محدود... مشاهده محصول →

برنامه های رایج TPU بر اساس صنعت

انعطاف پذیری پردازش TPU در محصولات بسیار متفاوت خود را نشان می دهد. کاربردهای معمولی زیر بر اساس بخش سازماندهی شده اند، بنابراین شما می توانید نزدیک ترین آنالوگ به قسمت خود را پیدا کنید.

• لوازم الکترونیکی مصرفی: قاب گوشی منعطف، بند ساعت هوشمند، ضربه گیرهای محافظ، محفظه هدفون، و رفع فشار کابل.
• خودرو: دم‌های تعلیق هوا، چکمه‌های محافظ، روکش کابل‌ها، و سطوح با لمس نرم داخلی.
• صنعتی: تسمه‌های نقاله، تسمه‌های محرک، چرخ‌های کاستور، شیلنگ‌های فشار بالا، مهر و موم، دیافراگم و عناصر میرایی.
• کفش و کالاهای ورزشی: زیره کفش، گیره، پد محافظ و سازه های بادی.
• منسوجات و پارچه های پوشش داده شده: غشاهای ضد آب، قایق های بادی و لایه های لباس محافظ.
• تولید افزودنی: نمونه های اولیه انعطاف پذیر، واشرهای سفارشی و قطعات نرم کم حجم چاپ شده در رشته یا پودر TPU.

پردازش TPU: قالب گیری تزریقی، اکستروژن و چاپ سه بعدی

TPU روی تجهیزات پلاستیکی معمولی پردازش می‌کند، اما از قوانین متفاوتی نسبت به ترموپلاستیک‌های صلب پیروی می‌کند. دو نقطه ای که بیشترین مشکلات کیفی را ایجاد می کند رطوبت و برش است.

خشک کردن اختیاری نیست

گلوله های TPU به سرعت رطوبت را جذب می کنند. اکثر تامین کنندگان توصیه می کنند قبل از پردازش در دمای 80-100 درجه سانتیگراد به مدت دو تا چهار ساعت خشک شود. مواد خشک نشده باعث ایجاد لکه‌های لکه‌ای بر روی قطعات قالب‌گیری شده و افت قابل اندازه‌گیری در خواص مکانیکی می‌شوند، زیرا رطوبت در طی ذوب پلیمر را تخریب می‌کند.

دستورالعمل های قالب گیری تزریقی

دمای ذوب معمولی بسته به درجه در محدوده 170-220 درجه سانتیگراد باقی می ماند. قالب ها اغلب بین 20 تا 50 درجه سانتیگراد نگهداری می شوند. از آنجایی که ویسکوزیته TPU به نرخ برش حساس است، خرابی های رایج عبارتند از علائم سوختگی ناشی از سرعت تزریق بالا و عکس های کوتاه ناشی از تهویه ضعیف. افزایش سطح مقطع دروازه و دونده، بیشتر مشکلات پر شدن را قبل از نیاز به هرگونه تغییر فرمول برطرف می کند.

اکستروژن و پرینت سه بعدی

اکستروژن فیلم، ورق و لوله از همان قانون خشک کردن پیروی می کند و از دمای ذوب کمی کمتر از قالب گیری استفاده می کند. برای پرینت سه بعدی FDM، یک فیلامنت معمولی TPU 95A در دمای نازل حدود 220-250 درجه سانتیگراد و با سرعت تغذیه کمتر از PLA یا نایلون چاپ می شود تا فیلامنت نرم از کمانش جلوگیری کند. قطعات چاپی TPU در مقایسه با قطعات قالب‌گیری شده به دلیل چسبندگی لایه، استحکام خاصی را از بین می‌برند، اما برای نمونه‌های اولیه، واشرها و اجزای نرم سفارشی به خوبی کار می‌کنند.

نحوه انتخاب درجه مناسب: TPU یا نایلون

از دنباله زیر برای فیلتر کردن سریع تصمیم استفاده کنید.

1. تصمیم بگیرید که آیا قطعه باید خم شود یا سفت بماند. بازیابی الاستیک در آب بندی و ضربه به معنی TPU. حمل بار و دقت ابعادی به معنای نایلون است.
2. هدف سختی را تنظیم کنید. باندها و دستگیره های ساعت در حدود 80-95 آمپر قرار دارند. قطعات ساختاری اما کمی انعطاف پذیر از 55 بعدی و بالاتر شروع می شوند.
3. خانواده پلیول را انتخاب کنید. محیط های روغنی و سوختی به نفع TPU مبتنی بر پلی استر هستند. محیط های مرطوب یا بیرون از TPU مبتنی بر پلی اتر استفاده می کنند.
4. سقف حرارتی را بررسی کنید. گرمای مداوم بالای 120 درجه سانتیگراد اکثر درجه های استاندارد TPU را رد می کند و به PA66 یا PPA اشاره می کند.
5. رطوبت و ثبات ابعادی را بررسی کنید. قطعاتی که در معرض گرمای مرطوب قرار می گیرند تحمل بهتری در PPA نسبت به PA6 استاندارد دارند.

ملاحظات تامین نیز نقش دارند. این وضعیت فعلی صنعت تراشه نایلون 6 بر قیمت گذاری و زمان تحویل مواد مبتنی بر PA6 تأثیر می گذارد، که ارزش بررسی قبل از اجرای یک دوره تولید بزرگ را دارد. اگر بازیافت در اولویت است، گرانول پلی آمید بازیافتی یکی از راه های موجود برای بستن حلقه ضایعات نایلونی است.

پرسش و پاسخ مواد TPU

آیا TPU همان لاستیک است یا سیلیکون؟

خیر. TPU یک الاستومر ترموپلاستیک است، بنابراین ذوب می‌شود و می‌توان آن را دوباره قالب‌گیری کرد. لاستیک گرماسخت عمل می کند و قابل ذوب مجدد نیست. سیلیکون یک الاستومر متفاوت با تحمل حرارت بالاتر اما رفتار پارگی و سایش نرم تر است. در جایی که سایش و چقرمگی اولویت دارند، TPU برنده می شود. سیلیکون در جایی که گرمای شدید و مجموعه فشرده سازی کم غالب است برنده می شود.

اعداد سختی مانند Shore 95A و Shore 55D به چه معناست؟

سختی ساحلی مقاومت در برابر فرورفتگی را با طول سنج اندازه گیری می کند. اعداد در مقیاس A زیر 80 مواد نرم و لاستیکی را توصیف می کنند. اعداد بالای 90A مواد انعطاف پذیر محکم را توصیف می کنند. اعداد در مقیاس D بالای 50 مواد نیمه سختی را توصیف می کنند که هنوز مقداری انعطاف پذیری دارند. مناطق 95A و 55D در دست شبیه به هم هستند، اما این دو مقیاس از فرورفتگی‌های متفاوتی استفاده می‌کنند، بنابراین فقط در یک مقیاس مقایسه کنید یا از نمودار تبدیل استفاده کنید.

TPU چه دمایی را می تواند تحمل کند؟

محدودیت‌های سرویس مداوم برای درجه‌های استاندارد TPU بسته به فرمول، حدود 80 تا 120 درجه سانتی‌گراد است و انواع پلی‌اتر تا حدود -35 درجه سانتی‌گراد یا کمتر انعطاف‌پذیر می‌مانند. برای گرمای پایدار بالای 120 درجه سانتیگراد، PA66 با تثبیت کننده های حرارتی یا PPA مواد مناسب تر است.

آیا TPU قابل بازیافت است؟

از آنجایی که TPU ترموپلاستیک است، ضایعات و اسپروهای تولیدی را می توان دوباره آسیاب کرد و دوباره پردازش کرد و گریدهای TPU بازیافت شده به صورت تجاری در دسترس هستند. همین قابلیت ذوب مجدد در خانواده نایلون وجود دارد، جایی که گرانول های پلی آمید بازیافتی برای کاهش محتوای مواد بکر در محصولات قالب گیری استفاده می شود.

کدام بهتر در برابر روغن مقاومت می کند: TPU یا نایلون؟

TPU مبتنی بر پلی استر مقاومت عالی در برابر روغن و سوخت را ارائه می دهد که معمولاً در کاربردهای آب بندی انعطاف پذیر بهتر از نایلون تقویت نشده است. نایلون در مقابل روغن ها نیز مقاومت می کند، اما آب را جذب می کند و این رطوبت در طول زمان بر ابعاد آن تأثیر می گذارد. برای یک قطعه انعطاف پذیر در تماس دائمی با روغن، TPU اولین انتخاب معمول است.

آیا قالب تزریق TPU دشوار است؟

TPU ذاتاً دشوار نیست، اما نسبت به اکثر گریدهای نایلونی نیازمند کنترل فرآیند سخت‌تر است. گلوله ها را خشک نگه دارید، از دمای ذوب کمتری نسبت به بسیاری از پلاستیک های مهندسی استفاده کنید و دریچه ها و دریچه های سخاوتمندانه را طراحی کنید. مواد به خوبی پر می شود در طراحی ابزار، TPU دمای قالب کمتر و چرخه‌های کوتاه‌تر را نسبت به نایلون‌های تثبیت شده با حرارت تحمل می‌کند.