פוליאוריטן תרמופלסטי (TPU) הוא סוג של פוליאוריטן שניתן להפלסטיק על ידי חום ולהמיס על ידי ממיסים. בהשוואה לפוליאוריטן טחינה ופוליאוריטן יצוק, ל- TPU אין מעט חיבור כימי במבנה הכימי שלו, והשרשראות המולקולריות שלו הן למעשה לינאריות. עם זאת, הוא מכיל מספר מסוים של קישורים גופניים.
הרעיון של קישור צולב פיזי הוצע לראשונה על ידי Schollenberger CS בשנת 1958. הוא מתייחס ל"נקודות החיבור "ההפוכות הקיימות בין שרשראות מולקולריות פוליאוריטן ליניאריות כאשר הן נחשפות לחום או לממסים. נקודות אלה אינן צולבות כימיות, אך הן מתנהגות כמוהן. בזכות הקישורים הגופניים הללו, פוליאוריטן יוצר מורפולוגיה רב-פאזית. קשרי המימן בתוך פוליאוריטן מחזקים מבנה זה ומשפרים את התנגדותו ללחות.
מהם הסיווגים של TPU של פוליאוריטן?
מכיוון שאנו יודעים כעת מה זה פוליאוריטן תרמופלסטי, בואו נסתכל על הסיווגים שלו. תלוי בקריטריונים שונים, ניתן לחלק TPU לקטגוריות שונות.
לְדוּגמָה:
בהתבסס על מבנה הקטע הרך, ניתן לסווג TPU לסוגים מבוססי פוליאסטר, מבוססי פוליאת'ר ופוליבוטדיאן, המכילים קבוצות אסטר, קבוצות אתר או קבוצות בוטדיאן, בהתאמה.
בהתבסס על מבנה הקטע הקשיח, ישנם סוגי פוליאוריטן וסוגי פוליאוריטן-אוריאה, הנוצרים עם מרחיבי שרשרת DIOL או דימין.
הסיווג הנפוץ ביותר הוא TPU מבוסס פוליאסטר ומבוסס על פוליאתר.
סיווגים נוספים כוללים:
בהתבסס על קישור צולב: תרמופלסטי גרידא (לינארי, ללא קישורים) וחצי-תרמופלסטי (עם קישורים צולבים קלים כמו קשרי אוריאה).
בהתבסס על יישומים לשימוש קצה: חלקים מותאמים אישית (רכיבים מכניים שונים), צינורות (נדן, מוטות), סרטים (גיליונות וצלחות), כמו גם דבקים, ציפויים וסיבים.
כיצד מסונתזת TPU של פוליאוריטן?
למרות ש- TPU מגיע בקטגוריות רבות, כולם נופלים תחת משפחת הפוליאוריטן ברמה המולקולרית. אז איך מסונתז TPU?
על פי תהליכי סינתזה שונים, TPU מיוצר בעיקר באמצעות פילמור בתפזורת או פילמור פתרונות.
בפילמור בתפזורת, ישנן שתי שיטות עיקריות:
שיטת prepolymer: Diisocyanates מגיבים תחילה עם מקרודיולים, ואחריה תוספת של מרחיבי שרשרת לייצור TPU.
שיטת זריקה אחת: מקרודיולים, דייסוציאנאטים ומאריכי שרשרת מעורבבים כולם ומגיבים בו זמנית ליצירת TPU.
בפילמור פתרונות, Diisocyanates מומסים לראשונה בממיס, ואז מוסיפים מקרודיולים ומותר להגיב, ולבסוף מוצגים מרחיבי שרשרת לייצור TPU.
סוג הקטעים הרכים, המשקל המולקולרי, התוכן של קטעים קשים או רכים, ומצב הצבירה של TPU ישפיעו כולם על צפיפותו, אשר בדרך כלל נע בין 1.10 ל 1.25, ולא מראה שום הבדל משמעותי מגומי ופלסטיק אחרים. באותה קשיות, בדרך כלל ל- TPU מבוסס פוליאת'ר בדרך כלל צפיפות נמוכה יותר מ- TPU מבוסס פוליאסטר.
כיצד מעובדים TPU של פוליאוריטן?
לאחר סינתזה, יש לעבד כדוריות TPU למוצרים סופיים בשיטות שונות, בעיקר עיבוד ממיס ועיבוד פתרונות.
עיבוד נמס משתמש בטכניקות עיבוד פלסטיק נפוצות כמו הרכבה, לוח שנה, שחול, דפוס מכה ועיצוב (כולל דפוס הזרקה, דפוס דחיסה, דפוס העברה ויצירת צנטריפוגלית).
עיבוד פתרונות כולל הפצת כדורי TPU בממסים או פילמר ישירות בממס ליצירת פיתרון, המשמש אז לציפוי, ספינינג ותהליכים אחרים.
TPU אלסטומרי בדרך כלל אינו דורש וולקניזציה, מה שמקצר מחזורי ייצור ומאפשר מיחזור של חומרי פסולת.