لنكشف لك السر: لماذا تُستخدم أغشية TPU على نطاق واسع في القوارب المنفوخة والطائرات الورقية المائية وملابس الحماية؟

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة ljtjbx في تاريخ 12-5-2016 الساعة 16:24. في عام 2014، بلغ إجمالي إنتاج ومبيعات البولي يوريثان في العالم 21.5 مليون طن، منها حوالي 2 مليون طن من المواد المرنة، وهو ما يمثل 9.3% من الإجمالي. في عام 2014، بلغ إجمالي استهلاك مادة البولي يوريثان في الصين 9.6 مليون طن، منها 820 ألف طن تم استخدامها في صناعة المواد المرنة، وهو ما يمثل 8.6% من إجمالي الاستهلاك، بينما بلغ استهلاك مادة TPU 280 ألف طن. الهدف الرئيسي لخطة التنمية الثالثة عشرة لـ TPU في الصين هو إنتاج منتجات TPU عالية الجودة للاستخدامات الطبية والسيارات والأغشية. لماذا يحظى TPU ومنتجات TPU عالية الجودة المستخدمة في الأغشية بتفضيل تدريجي من قبل الناس؟ هل نبدأ أولاً بالتعرف على TPU؟ أولاً: بنية وخصائص TPU
TPU هو بوليمر يحتوي في سلاسله الجزيئية على مجموعات الكربامات (–NHCOO–). إنه بوليمر متعدد الوحدات يحتوي على أجزاء صلبة وأجزاء ناعمة، ولذلك فهو يتمتع بخصائص المرونة الخاصة بالبلاستيك، بالإضافة إلى القوة الميكانيكية، كما أنه يتمتع أيضًا بالمرونة الخاصة بالمطاط. بفضل هذه البنية الفريدة، يمكن استخدام TPU على نطاق واسع في: مواد الأحذية، الأغشية المقاومة للماء والتي تسمح بمرور الرطوبة، الأغشية المصبوبة، أنابيب البثق، الأغشية المقاومة للتحلل المائي، السيارات، الكابلات المقاومة للاشتعال، وغيرها. ثانيًا: المزايا الفريدة لمادة TPU مقارنة بالمواد الأخرى، فإن الخصائص الميكانيكية لمادة TPU قابلة للتعديل، حيث يتراوح مؤشر صلابة شور عندها بين 30A و80D. كما أن لها خصائص ممتازة مثل مقاومة التآكل، وقوة الشد، ومعدل الامتداد عند الكسر، بالإضافة إلى مقاومتها للانحناء، والزيوت، والتقادم، والظروف الجوية، وكذلك مقاومتها العالية للماء والرطوبة، ومقاومتها للتحلل الكيميائي ； كما أنه يتميز بعدم التسبب في التلوث البيئي، وبخصائص مثل التوافق الحيوي، وعدم السمية، وعدم القدرة على التسبب في السرطان. لذلك، في الوقت الحالي، يعتبر TPU أفضل بديل لـ PVC. السبب الرئيسي لذلك ليس فقط أن قوته عند الشد أفضل من PVC، بل إن مقاومته لدرجات الحرارة المنخفضة أيضًا أفضل بكثير من PVC ； بالإضافة إلى ذلك، فإن خصائصه مثل القابلية للتحلل، والخصائص المضادة للبكتيريا، وعدم احتوائه على مواد ملدنة، كلها أفضل من خصائص PVC. بالنسبة للمنتجات عالية الجودة، فإن استخدام TPU بدلاً من PVC يعتبر خيارًا جيدًا. في الوقت الحالي، يتم استخدام مادة TPU على نطاق واسع في مجالات مثل الأحذية والملابس والمستلزمات الطبية والمنتجات الصناعية ومستلزمات الأطفال، وخاصة في المجال الطبي. جدول: فئات تطبيقات TPU واستخداماتها
في مجال الأحذية: مواد تصنيع الأحذية الرياضية، وأحذية التسلق، وأحذية التزلج على الثلج، وأحذية الجولف، وأحذية العمليات القتالية، بالإضافة إلى مواد التغليف والبطانات المستخدمة في صناعة هذه الأحذية.
في مجال الملابس: مواد تصنيع الملابس المقاومة للثلج، ومعاطف المطر، والمعاطف الواقية من البرد، وملابس العمليات القتالية، بالإضافة إلى مواد التغليف والبطانات المستخدمة في صناعة هذه الملابس.
في مجال المستلزمات الطبية: مواد تصنيع الملابس الطبية (القبعات والأحذية)، والوسائد الطبية، والكمادات الثلجية، وأكياس البلازما، بالإضافة إلى مواد التغليف والبطانات المستخدمة في صناعة هذه المنتجات.
في مجال المستلزمات الدفاعية: أغشية لحفظ الأسلحة، وخيام للاستخدام في العمليات القتالية، بالإضافة إلى الكمادات الثلجية المستخدمة في الاستعدادات القتالية. سترة النجاة. مواد الأغشية والمواد الداخلية للقوارب المنفوخة وغيرها؛ مستلزمات الرياضة مثل المظلات الهوائية، وأكياس الماء المنفوخة، وبدلات الغوص، وملابس السباحة، والوسائد الهوائية، والتيشيرتات الرياضية، وملابس التنحيف، وغيرها من مواد الأغشية والمواد الداخلية. المواد الصناعية مثل المواد المقاومة للحريق، وألواح العزل الحراري، وألواح عزل الصوت، وأغلفة مقاومة للماء، وألواح العزل الكهربائي، وأكياس الزيت، والأنابيب، وملابس تنظيف المجاري، وغيرها من مواد الأغشية والمواد الداخلية. مستلزمات الأطفال مثل الألعاب، وغيرها من مواد الأغشية والمواد الداخلية المستخدمة في منتجات الأطفال. ثالثًا: خصائص ومميزات منتجات TPU عالية الجودة؛ تتميز أغشية TPU بمقاومتها لدرجات الحرارة المنخفضة، ومرونتها العالية، وقوتها العالية، بالإضافة إلى كونها صديقة للبيئة وقابلة للتحلل، وكذلك قدرتها على “التنفس”. وهي تحل محل مواد مثل PVC وEVA والجلود الصناعية في مختلف المجالات، كما أن استهلاكها في الصين في تزايد مستمر. مع تزايد الوعي البيئي في المجتمع بأكمله، وفي الوقت نفسه مع التطور المستمر للتكنولوجيا، يتسع نطاق استخدامات TPU باستمرار. بلغ متوسط معدل نمو السوق الكلي في الفترة من 2010 إلى 2014 حوالي 15% سنويًا. ١. خصائص فيلم TPU: يتم تصنيع فيلم TPU عن طريق صب جزيئات مادة TPU وبثقها، ويتمتع هذا الفيلم بمزايا مثل مقاومته لدرجات الحرارة المنخفضة، ومرونته العالية، وقوته الكبيرة، بالإضافة إلى كونه صديقًا للبيئة وقابلاً للتحلل، وله قدرة على “التنفس”. ويُستخدم حاليًا بشكل تدريجي ليحل محل مواد مثل PVC وEVA والجلود الصناعية، خاصة في مجال الأفلام. على سبيل المثال: تعتبر الأحذية من بين الفئات التي تستهلك أكبر كمية، وذلك بسبب سمك طبقة TPU المستخدمة فيها والذي يتراوح بين 0.5 إلى 2 ملم، ونظرًا للاستخدام الواسع لأنواع مختلفة من الأحذية الرياضية وأحذية التسلق في الأماكن الخارجية ； تركز معدات الرياضة بشكل أساسي على قوارب الدفع المائي والقوارب المنفوخة وطائرات الورق المائية، وتُستخدم فيها بشكل رئيسي أغشية TPU من نوع البولي إيثر ； فيلم TPU مقاوم للماء ونافذ للرطوبة، يُستخدم في المنسوجات المنزلية، والمعاطف الواقية، ومستلزمات الأنشطة الخارجية، والمستلزمات الطبية (ملابس العمليات الجراحية). الشكل: استخدام TPU في الملابس الخارجية. 2. عمليات تصنيع أفلام TPU وخصائصها. يمكن إنتاج أفلام TPU باستخدام طرق مثل النفخ أو الصب المستمر. طريقة النفخ: يتم إذابة المواد الخام باستخدام آلة البثق الحرارية، ثم تدخل إلى رأس القالب من خلال فوهة الآلة. بعد ذلك، يتم نفخها باستخدام الهواء المضغوط وسحبها، ثم يتم لفها وقطعها ； طريقة الصب بالتدفق: يتم إذابة المواد الخام باستخدام آلة البثق الحرارية، ثم يتم دفعها من فوهة الآلة عبر فتحة ضيقة، ويتم صبها على أسطوانات التبريد لتبريد المواد بسرعة، ثم يتم سحبها وتقطيعها ولفها. جدول عملية البثق بـ TPU: مقارنة بين البثق والطي
طريقة البثق، طريقة الطي
نطاق السمك: 10–100 ميكرومتر، 50–2000 ميكرومتر
الخصائص الميكانيكية: فرق ضئيل في القوة الطولية والعرضية، فرق كبير في القوة الطولية والعرضية
التحكم في المواد غير القابلة للذوبان: محتوى المواد غير القابلة للذوبان منخفض، محتوى المواد غير القابلة للذوبان مرتفع
الإنتاجية: منخفضة، عالية
خصائص السطح: سطح مصقول من الجانبين أو سطح ضبابي من الجانبين؛ يمكن الحصول على سطح مصقول/ضبابي من جانب واحد
التبلور: التبلور المناسب يؤدي إلى مظهر جيد للفيلم، بالإضافة إلى خصائص ميكانيكية ممتازة. في الشكل، تكون درجة التبلور في فيلم TPU معتدلة؛ فإذا كانت درجة التبلور عالية جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى تمزق الخليط المنصهر، مما يسبب تكتلات أثناء عملية البثق. كما هو موضح في الشكل، توجد تكتلات كثيرة في الفيلم، بالإضافة إلى أن مظهر الفيلم خشن، وخصائصه الميكانيكية ضعيفة. الشكل: قوة التبلور الزائدة في أغشية TPU. 3. تأثير معدل البثق على أغشية TPU: عندما يرتفع معدل البثق إلى المعدل الحرج، تحدث تشوهات في العينات نتيجة البثق. يمكن تقسيم أشكال التشوه إلى: تشوه السطح والتشوه الكلي. لذلك، فإن اختيار معدل البثق المناسب، مع ضمان حفاظ خصائص المظهر للغشاء على مستوى جيد، يساعد إلى حد ما في تحسين الإنتاج. 4. خصائص فيلم TPU ذو النفاذية العالية للرطوبة: فيلم مسامي: يتم صنعه عادةً من بولي تترافلوروإيثيلين، وبعد عملية التمدد يتكون فيلم ذو بنية مسامية، حيث تتراوح أحجام الثقوب بين 0.2 إلى 10 ميكرومتر. يسمح هذا الفيلم بمرور بخار الماء فقط، مما يسمح لبخار الماء الناتج داخل الجسم بالانتشار خارجًا عبر هذه الثقوب، بينما لا يستطيع قطرات الماء الاختراق، وبذلك يتحقق تأثير المقاومة للماء مع القدرة على الرؤية من خلاله ； الغشاء غير المسامي القابل للماء: يتكون أساسًا من مادة البولي أميد (TPU)، مع إضافة مجموعات قابلة للماء إليه، مما يخلق بنية متجانسة ومتماسكة على السطح وفي الجزء الداخلي من الغشاء. يحتوي السطح على مجموعات قابلة للماء تساعد في “الإمساك” بجزيئات بخار الماء الناتجة عن جسم الإنسان، ومن خلال سلاسل الجزيئات والفرق في الضغط داخل وخارج الغشاء، يتم نقل بخار الماء إلى الخارج، مما يوفر خصائص ممتازة في مقاومة الماء مع السماح بمرور الرطوبة. مقارنة بين الأغشية الجزيئية النافذة للرطوبة والأغشية المسامية النافذة للرطوبة: بالمقارنة مع الأغشية المسامية التقليدية، تتميز أغشية TPU الجزيئية النافذة للرطوبة بمقاومتها للمواد السطحية النشطة، وضغطها الأسموزي العالي تجاه الماء، وقدرتها على الانتقائية في النفاذ، ومقاومتها القوية للتمزق، وقدرتها على عزل البكتيريا والروائح تمامًا، بالإضافة إلى تكلفتها المنخفضة.