وقتی برای یک قطعه صنعتی همزمان به انعطافپذیری، تحمل ضربه و مقاومت در برابر سایش نیاز دارید، انتخاب میان پلاستیک سخت و لاستیک معمولی همیشه ساده نیست. الاستومر پلی یورتان یکی از موادی است که میتواند بخشی از ویژگیهای هر دو گروه را در اختیار شما قرار دهد.
تولیدکنندگان با تغییر مواد اولیه و فرمولاسیون، سختی، انعطافپذیری و مقاومت این ماده را برای کاربردهای مختلف تنظیم میکنند.
از چرخ و رولر صنعتی گرفته تا قطعات معدنی، کابل، کفش و تجهیزات پزشکی، پلییورتانهای الاستومری کاربردهای متنوعی دارند.
بااینحال، همه این مواد به یک روش تولید نمیشوند. الاستومرهای ریختگی و پلییورتان ترموپلاستیک یا TPU از مهمترین گروهها هستند و روش تولید و فرآوری آنها با یکدیگر تفاوت دارد.
الاستومر پلی یورتان چیست؟
الاستومر به مادهای گفته میشود که تحت نیرو تغییر شکل میدهد و پس از برداشتن نیرو، تا حد زیادی به حالت اولیه برمیگردد. الاستومر پلی یورتان این رفتار لاستیکی را با استحکام و مقاومت مکانیکی مناسب ترکیب میکند.
پلییورتان نیز در پایه از واکنش پلیال با دیایزوسیانات یا ایزوسیانات پلیمری و در حضور کاتالیستها و افزودنیهای مناسب تشکیل میشود. یکی از دلایل تنوع بالای این مواد، امکان تغییر اجزای سازنده آنهاست. با انتخاب پلیال، ایزوسیانات، زنجیرگستر و نسبتهای متفاوت میتوانید محصولی نرم و انعطافپذیر یا مادهای سختتر و مقاومتر تولید کنید.
ساختار TPU نیز از بخشهای نرم و سخت تشکیل میشود و نحوه توزیع این بخشها تأثیر زیادی بر خواص نهایی دارد.
بهطور کلی ۲ گروه مهم را میتوان از هم تفکیک کرد:
- الاستومر ریخته گری یا :Cast PU مواد واکنشپذیر را مخلوط میکنند و داخل قالب میریزند تا واکنش و پخت تکمیل شود.
- TPU یا پلییورتان ترموپلاستیک: مانند یک ترموپلاستیک قابلیت ذوب و شکلدهی دارد و میتوانید آن را با روشهایی مانند تزریق و اکستروژن فرآوری کنید. در صنعت ممکن است اصطلاح الاستومر پلی اورتان نیز برای همین خانواده مواد به کار رود.
بیشتر بخوانید: مواد اولیه تولید فوم پلی یورتان
کاربردهای الاستومر پلی یورتان
ترکیب مقاومت و انعطافپذیری باعث شده است که این مواد در قطعاتی کاربرد داشته باشند که دائماً تحت سایش، ضربه، فشار یا حرکت قرار دارند.
از کاربردهای رایج میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- چرخ و رولر خطوط تولید و تجهیزات حملونقل
- قطعات مقاوم به سایش در صنایع معدن
- ضربهگیر، آببند و قطعات مکانیکی
- تسمه، پروفیل و اجزای انتقال نیرو
- زیره و اجزای کفش
- روکش سیم و کابل
- فیلم و ورق انعطافپذیر
- بعضی قطعات خودرو و تجهیزات پزشکی
- تجهیزلت معدنی
- قطعات صنایع نفت و گاز
- این مواد به دلیل قابلیت فرآوری با تجهیزات ترموپلاستیک، برای تولید فیلم، ورق، قطعات اکسترودی و قطعات تزریقی مناسب است.
مزایای الاستومرهای پلی اورتان
مهمترین مزیت الاستومر پلی اورتان امکان تنظیم خواص متناسب با کاربرد است. برخی گریدها میتوانند انعطافپذیری زیادی داشته باشند و برخی دیگر برای تحمل بار و سایش شدید طراحی شوند. مهمترین مزایای الاستومر پلی یورتان عبارتند از:
- مقاومت بالا در برابر سایش و پارگی
- قابلیت تحمل ضربه و بار
- امکان تولید در محدوده متنوعی از سختی
- انعطافپذیری مناسب
- مقاومت مناسب برخی گریدها در برابر روغن، سوخت و مواد شیمیایی
- امکان طراحی فرمول برای شرایط کاری خاص
- طول عمر مناسب در بسیاری از کاربردهای صنعتی
محدودیتهای استفاده از الاستومر پلی یورتان
در کناز مزایای زیاد این مواد، گاهی استفاده از آنها با محدودیتهای زیر همراه است:
- هیچ گرید پلییورتانی برای تمام شرایط مناسب نیست. بعضی فرمولها در برابر هیدرولیز، نور UV یا مواد شیمیایی خاص به افزودنی متفاوت نیاز دارند.
- مواد اولیه ایزوسیاناتی در زمان تولید به کنترل ایمنی و شرایط فرایندی دقیق نیاز دارند.
- رطوبت نیز بهویژه در فرآوری TPU اهمیت دارد. زیرا این مواد رطوبت جذب میکند و معمولاً باید پیش از فرآوری بهدرستی خشک شود.
بنابراین هنگام انتخاب گرید، بهتر است دمای کاری، تماس با آب یا مواد شیمیایی، مقدار بار و روش تولید را هم در نظر بگیرید.
سفارش آنلاین مواد اولیه تولید فوم پلی یورتان
فرآیند تولید الاستومر پلی یورتان
در ادامه فرآیند تولید الاستومرهای پلی یورتان را بررسی میکنیم.
تولید الاستومر ریختهگری
در بسیاری از سیستمهای ریختگی، ابتدا پلیال و ایزوسیانات واکنش میدهند و یک پیشپلیمر تولید میکنند. سپس پیشپلیمر با زنجیرگستر یا عامل پخت مخلوط میشود.
برای سیستمهای مبتنی بر نفتالن دی ایزوسیانات توضیح میدهد که ابتدا پیشپلیمر از پلیال و نفتالن دی ایزوسیانات ساخته میشود و در مرحله بعد با گلیکول برای تولید الاستومر جامد واکنش میدهد؛ سپس مخلوط در قالب ریخته میشود.
مراحل کلی تولید الاستومر ریختهگری را میتوان چنین خلاصه کرد:
۱- انتخاب پلیال و ایزوسیانات متناسب با خواص موردنظر
۲- تولید یا آمادهسازی پیشپلیمر
۳- تنظیم دمای مواد و قالب
۴- افزودن زنجیرگستر، کاتالیست و افزودنیهای لازم
۵- اختلاط دقیق مواد و در صورت نیاز حذف حباب
۶- ریختن مخلوط در قالب
۷- تکمیل واکنش و پخت
۸- انجام پخت تکمیلی در سیستمهایی که به آن نیاز دارند
۹- کنترل سختی، ابعاد و خواص مکانیکی محصول
تولید و فرآوری TPU
TPU پس از تولید پلیمر معمولاً به شکل گرانول عرضه میشود. برخلاف سیستم ریختگی، برای ساخت قطعه نهایی لازم نیست واکنش شیمیایی اصلی داخل قالب انجام شود. شما گرانول را خشک، ذوب و سپس با تجهیزات معمول ترموپلاستیک شکل میدهید.
تزریق پلاستیک، اکستروژن و قالبگیری دمشی از روشهای رایج فرآوری TPU هستند.
کنترل رطوبت و دمای فرآیند اهمیت زیادی دارد، زیرا این عوامل روی کیفیت سطح و خواص محصول اثر میگذارند.
بنابراین اگر تیراژ بالا و فرآوری سریع ترموپلاستیکی برای شما اهمیت دارد، TPU میتواند گزینه مناسبی باشد؛ درحالیکه الاستومر ریختهگری برای بسیاری از قطعات مهندسی ضخیم، چرخها و رولرهای صنعتی انعطاف بیشتری در طراحی و تولید فراهم میکند.
