Wir verraten Ihnen: Warum wird TPU-Folie so häufig in Aufblasbooten, Wasserskiflugzeugen und Regenjacken eingesetzt?

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von ljtjbx am 12.5.2016 um 16:24 bearbeitet. Im Jahr 2014 betrugen die weltweiten Produktions- und Verkaufsmengen an Polyurethanen insgesamt 21,5 Millionen Tonnen. Davon entfielen etwa 2 Millionen Tonnen auf Elastomere – das entspricht 9,3 % der Gesamtmenge. Im Jahr 2014 betrug der gesamte Verbrauch von Polyurethan in China 9,6 Millionen Tonnen. Davon entfielen 820.000 Tonnen auf Elastomere – das entspricht 8,6 % des Gesamtverbrauchs. Der Verbrauch an TPU lag bei 280.000 Tonnen. Das Hauptziel des 13. Fünfjahresplans für TPU in China sind hochwertige TPU-Produkte für den medizinischen Bereich, die Automobilindustrie sowie für Folien. Warum werden Produkte aus TPU, insbesondere solche für hochwertige Folien, zunehmend bevorzugt? Fangen wir zunächst damit an, TPU kennenzulernen? 1. Struktur und Eigenschaften des TPU
TPU ist ein Polymer, dessen Molekülketten Carbonsäureamid-Gruppen (-NHCOO-) enthalten. Es handelt sich um ein Blockkopolymer mit harten und weichen Abschnitten. TPU verfügt sowohl über die Formbarkeit von Kunststoffen als auch über die mechanische Festigkeit – zugleich besitzt es die Elastizität von Kautschuk. Aufgrund dieser einzigartigen Struktur kann TPU vielfältig eingesetzt werden: in Schuhen, als wasserdichte und atmungsaktive Folien, als Extrusionsrohre, als hydrolysebeständige Folien sowie in der Automobilindustrie und für brandschutztechnische Kabel. Zwei einzigartige Vorteile des TPU-Materials: Im Vergleich zu anderen Materialien weist TPU anpassbare mechanische Eigenschaften auf. Die Shore-Härte liegt zwischen 30A und 80D. Zudem besitzt TPU hervorragende Eigenschaften wie Abriebfestigkeit, Reißfestigkeit, Zugfestigkeit sowie eine hohe Dehnung bei Bruch. Außerdem ist es widerstandsfähig gegen Biegungen, Öle, Alterung, Witterungseinflüsse. Zudem zeichnet sich TPU durch eine hohe Wasserdichtigkeit, hohe Atmungsaktivität sowie Widerstandsfähigkeit gegen Hydrolyse aus ； Außerdem weist es keine Umweltverschmutzung auf, ist biokompatibel, ungiftig und nicht krebserregend. Daher ist TPU derzeit die beste Alternative zu PVC. Das liegt hauptsächlich daran, dass die Zugfestigkeit **besser ist als bei PVC, und die Widerstandsfähigkeit gegen niedrige Temperaturen ist bei PVC völlig unvergleichlich** ； Außerdem sind Eigenschaften wie Abbaubarkeit, Antibakterielle Wirkung und das Fehlen von Weichmachern besser als beim PVC. Für High-End-Produkte ist TPU eine gute Alternative zu PVC. Derzeit wird das TPU-Material bereits in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt – darunter Schuhe, Kleidung, Medizinprodukte, Industrieprodukte sowie Produkte für Babys. Insbesondere im medizinischen Bereich findet es breite Anwendung. Tabelle: Anwendungsbereiche von TPU – Verwendungszwecke
**Schuhe:** Stoffe und Futtermaterialien für Sportschuhe, Bergschuhe, Skischuhe, Golfschuhe, Feldschuhe sowie Schlittschuhe.
**Kleidung:** Stoffe und Futtermaterialien für Schneekleidung, Regenmäntel, Windjacken, Wärmejacken, Felduniformen, Windeln, Unterwäsche, T-Shirts sowie Sportkleidung.
**Medizinische Produkte:** Stoffe und Futtermaterialien für Operationskittel (Mützen, Schuhe), medizinische Polster, Eispackungen, Verbände, Blutplasmabeutel usw.
**Verteidigungsprodukte:** Folien zum Verpacken von Waffen, Feldzelte, Eispackungen für den Kampfeinsatz. Rettungsweste. Materialien für Aufblasboote und ähnliche Produkte sowie Futterstoffe. Sportartikel wie Fallschirme, aufblasbare Wassersäcke, Tauchanzüge, Badeanzüge, Luftkissen, Sportshirts, Abnehmhemden usw. – dazu gehören auch die verwendeten Materialien und Futterstoffe. Industrieprodukte: Brandhemmende Materialien, Isolierplatten, Schalldämmplatten, wasserdichte Dichtungen, Isolierplatten, Öltüten, Rohre sowie Kleidung für die Kanalreinigung – dazu gehören ebenfalls die verwendeten Materialien und Futterstoffe. Babyartikel wie Spielzeuge – dazu gehören auch die verwendeten Materialien und Futterstoffe. Hochwertige TPU-Folien: TPU-Folien weisen Vorteile wie Widerstandsfähigkeit gegen niedrige Temperaturen, hohe Zähigkeit, hohe Festigkeit, Umweltverträglichkeit sowie „Atmungsaktivität“ auf. Sie ersetzen in verschiedenen Bereichen Materialien wie PVC, EVA oder Kunstleder. In China nimmt der Verbrauch solcher Folien stetig zu. Mit der stetig wachsenden Umweltbewusstheit in der Gesellschaft sowie mit der weiteren Entwicklung der Technologie erweitert sich das Anwendungsspektrum von TPU kontinuierlich. Die durchschnittliche Marktwachstumsrate von 2010 bis 2014 lag bei 15 % pro Jahr. 1.Eigenschaften von TPU-Folien TPU-Folien werden durch das Schmelzen und Extrudieren von TPU-Rohstoffkörnern hergestellt. Diese Folien weisen Vorteile wie Widerstandsfähigkeit gegen niedrige Temperaturen, hohe Zähigkeit, hohe Festigkeit, Umweltverträglichkeit sowie Abbaubarkeit sowie „Atmungsaktivität“ auf. Derzeit ersetzen sie zunehmend Materialien wie PVC, EVA und Kunstleder – insbesondere im Bereich der Folien. Zum Beispiel: Aufgrund der relativ großen Dicke der verwendeten TPU-Folien – 0,5 bis 2 Millimeter – machen die verschiedenen Arten von Sportschuhen sowie Schuhen für das Wandern den größten Teil des Verbrauchs aus ； Sportausrüstung konzentriert sich hauptsächlich auf Wasserscooter, Aufblasboote und Wasserraketen, wobei vorwiegend Polyether-TPU-Folien verwendet werden ； Wasserdichte, atmungsaktive TPU-Folien für Heimtextilien, Regenjacken, Outdoor-Artikel und medizinische Produkte (Chirurgenkittel). Abbildung: Anwendung von TPU in Outdoor-Bekleidung 2. Herstellungsverfahren und Eigenschaften von TPU-Folien TPU-Folien können durch Verfahren wie Blasformen oder Strangpressen hergestellt werden. Blasformverfahren: Die Rohstoffe werden in einem Wärmeextruder geschmolzen und plastifiziert. Anschließend gelangen sie durch die Düse in den Formkopf. Dort werden sie mit komprimierter Luft aufgeblasen und gezogen, bevor sie gewickelt und zugeschnitten werden ； Fließspritzverfahren: Die Rohstoffe werden in einem Wärmeextruder geschmolzen und plastifiziert, anschließend durch einen Schlitzformkopf ausgestoßen und auf Kühlwalzen gegossen, wodurch die Rohstoffe schnell abgekühlt werden. Danach erfolgt das Dehnen, Schneiden und Aufwickeln. Tabelle: TPU-Extrusionsverfahren: Vergleich von Blasformung und Strangguss
Blasformung | Strangguss
Dickenbereich: 10–100 μm | 50–2000 μm
Mechanische Eigenschaften: Geringer Unterschied zwischen der Längs- und Querkraft | Großer Unterschied zwischen der Längs- und Querkraft
Kontrolle unverflüssigbarer Stoffe: Niedriger Anteil an unverflüssigbaren Stoffen | Höherer Anteil an unverflüssigbaren Stoffen
Produktionsmenge: Gering | Hoch
Oberflächenbeschaffenheit: Beidseitig glatt oder beidseitig trüb; auch einseitige Glätte/Trübheit möglich
Kristallstruktur: Eine angemessene Kristallstruktur sorgt für eine gute Optik des Films sowie hervorragende mechanische Eigenschaften. Abbildung: Die Kristallinität des TPU-Films ist mäßig. Wenn die Kristallinität zu hoch ist, kommt es zum Zerreißen des Schmelzflusses, wodurch beim Extrudieren Klumpen entstehen. Wie in der Abbildung zu sehen ist, gibt es an vielen Stellen Klumpen im Film, außerdem wirkt der Film rau und weist schlechte mechanische Eigenschaften auf. Abbildung: Zu starke Kristallinität der TPU-Folie 3. Einfluss der Extrusionsgeschwindigkeit auf die TPU-Folie Bei einer Erhöhung der Extrusionsgeschwindigkeit auf einen kritischen Wert kommt es bei den Proben zu einer Verformung durch das Extrudieren. Die Deformationen lassen sich hauptsächlich in Oberflächendeformationen und Gesamtdeformationen einteilen. Daher ist es unter Berücksichtigung einer guten äußeren Qualität der Folie hilfreich, eine geeignete Extrusionsgeschwindigkeit zu wählen, um die Produktion zu verbessern. 4. Eigenschaften der TPU-Folien mit hoher Wasserdampfdurchlässigkeit: Es handelt sich um poröse Folien, die in der Regel aus Polytetrafluorethylen hergestellt werden. Durch Aufblähung und Dehnung entsteht eine Folie mit poröser Struktur. Die Porengröße liegt zwischen 0,2 und 10 µm. Nur Wasserdampf kann durch diese Poren dringen. Dadurch kann der von dem Körper abgegebene Wasserdampf effektiv nach außen diffundieren, während Wassertröpfchen nicht eindringen können. So entsteht ein wasserdichter, gleichzeitig durchsichtiger Effekt ； Hydrophobe, poröse Freie Membran: Als Hauptmaterial wird Polyurethan (TPU) verwendet. Es werden hydrophile Gruppen eingefügt, wodurch eine gleichmäßige und dichte Struktur auf der Oberfläche sowie im Inneren der Membran entsteht. Die Oberfläche weist bestimmte hydrophile Gruppen auf, die die Wasserdampfmoleküle, die vom Körper abgegeben werden, in Form von Wasserstoffbrückenbindungen „fangen“. Durch die Molekülketten sowie den Druckunterschied zwischen innen und außen der Membran wird der Wasserdampf nach außen transportiert. Dadurch entstehen hervorragende wasserdichte und atmungsaktive Eigenschaften. Vergleich zwischen molekulardurchlässigen Membranen und porösen Membranen: Im Vergleich zu herkömmlichen porösen Membranen weisen TPU-molekulardurchlässige Membranen folgende Vorteile auf: Sie sind widerstandsfähig gegen Tenside, haben einen höheren Wasserdurchlasswiderstand, ermöglichen eine selektive Durchlässigkeit, besitzen eine bessere Reißfestigkeit, schützen vollständig vor Bakterien und Gerüchen und sind außerdem kostengünstiger.

**Vergleich zwischen molekulardurchlässigen Membranen und porösen Membranen:**
- **Widerstandsfähigkeit gegen Tenside:** Molekulardurchlässige Membranen sind widerstandsfähig gegen Tenside; poröse Membranen lassen Tenside durch.
- **Wasserdurchlasswiderstand:** Molekulardurchlässige Membranen haben einen höheren Wasserdurchlasswiderstand; poröse Membranen einen niedrigeren.
- **Selektive Durchlässigkeit:** Molekulardurchlässige Membranen ermöglichen eine selektive Durchlässigkeit; poröse Membranen nicht.
- **Wasserausdehnung:** Bei molekulardurchlässigen Membranen ist die Wasserausdehnung geringer; bei porösen Membranen größer.
- **Reißfestigkeit:** Molekulardurchlässige Membranen haben eine bessere Reißfestigkeit; poröse Membranen eine geringere.
- **Schutz vor Bakterien und Gerüchen:** Molekulardurchlässige Membranen schützen vollständig vor Bakterien und Gerüchen; poröse Membranen nur teilweise.
- **Kosten:** Molekulardurchlässige Membranen sind kostengünstiger; poröse Membranen teurer.

**Einsatzmöglichkeiten von TPU-molekulardurchlässigen Membranen:** Diese Membranen werden hauptsächlich in Rennanzügen, Motorradbekleidung, Golfkleidung, wasserdichten Kleidungsstücken, Bergschuhen, Duschvorhängen, Tischdecken, Regenmänteln, Babymundtüchern, Seemannskleidung, Anglerhosen, Schneemänteln, Trenchcoats, Wärmejacken, Skikleidung, Skihandschuhen, Jagdkleidung, Surfkleidung, Pferdedecken, Einsatzuniformen, Kampfkleidung sowie in Zubehör für Beleuchtung und Handys verwendet.