आपके लिए रहस्योद्घाटन: TPU फिल्म का उपयोग फुलाई जाने वाली नावों, जल-पतंगों, एवं आर्मर पैंटों में इतना अधिक क्यों किया जाता है?

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इस पोस्ट को अंतिम बार ljtjbx द्वारा 2016-5-12 16:24 पर संपादित किया गया। 2014 में विश्व भर में पॉलीयूरेथेन का कुल उत्पादन एवं विक्रय 21.5 मिलियन टन रहा; जिसमें से लचीले पदार्थों की मात्रा लगभग 2 मिलियन टन रही, जो कुल मात्रा का 9.3% है। वर्ष 2014 में चीन में पॉलीयूरेथेन की कुल खपत 9.6 मिलियन टन रही। इसमें से इलास्टोमरों की खपत 820 हजार टन रही, जो कुल खपत का 8.6% है। वहीं, TPU की खपत 280 हजार टन रही। चीन की “तेरहवीं पंचवर्षीय योजना” में TPU से संबंधित मुख्य लक्ष्य, चिकित्सा, ऑटोमोबाइल एवं उच्च-गुणवत्ता वाले फिल्मों हेतु TPU उत्पादों का निर्माण है। आखिर क्यों फिल्मों से संबंधित उच्च-गुणवत्ता वाले TPU उत्पादों को लोग धीरे-धीरे अधिक पसंद करने लगे हैं? चलिए, सबसे पहले हम TPU के बारे में जानकारी प्राप्त करते हैं। टीपीयू की संरचना एवं गुणधर्म: टीपीयू, ऐसा पॉलिमर है जिसकी आणविक श्रृंखलाओं में कार्बोनेट समूह (-NHCOO-) मौजूद होते हैं। यह एक “ब्लॉक कोपॉलिमर” है; इसमें कठोर एवं नरम खंड दोनों होते हैं। इसमें प्लास्टिक जैसी लचीलापन एवं यांत्रिक शक्ति के साथ-साथ रबर जैसी लचीलापन भी होती है। इस अनूठी संरचना के कारण, TPU का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जा सकता है – जैसे जूतों की सामग्री, जल-रोधी/वाष्प-पारगम्य फिल्में, एक्सट्रूडेड पाइप, हाइड्रोलिसिस-प्रतिरोधी फिल्में, ऑटोमोबाइल, अग्निरोधक केबलें आदि। दूसरा, TPU सामग्री के अनोखे लाभ – अन्य सामग्रियों की तुलना में, TPU के यांत्रिक गुणों में समायोजन की संभावना होती है। इसकी शॉर्ट्स हार्डनेस 30A-80D के बीच होती है। इसके अलावा, इसमें घर्षण-प्रतिरोधकता, टूटने की प्रतिरोधक क्षमता, तनाव-प्रतिरोधकता, लंबाई में विस्तार की क्षमता, झुकने के प्रति प्रतिरोधकता, तेल-प्रतिरोधकता, उम्र-प्रतिरोधकता, मौसम-प्रतिरोधकता, उच्च जल-प्रतिरोधकता, उच्च जल-पारगम्यता, एवं जल-अपघटन-प्रतिरोधकता जैसे उत्कृष्ट गुण होते हैं। ； साथ ही, यह पर्यावरण के लिए हानिकारक नहीं है; इसकी जैव-सुसंगतता अच्छी है, यह विषरहित है, एवं कैंसर उत्पन्न करने वाला भी इसलिए, वर्तमान में TPU, PVC का सबसे अच्छा विकल्प है। यह मुख्य रूप से केवल तनाव-सहनशीलता के मामले में ही PVC से बेहतर नहीं है; बल्कि कम तापमान में भी इसका प्रदर्शन PVC की तुलना में बेहतरीन है। ； इसके अलावा, यह PVC की तुलना में अपघटनीयता, एंटीबैक्टीरियल गुण, एवं प्लास्टिसाइज़र रहित होने जैसे मामलों में भी बेहतर है। उच्च-गुणवत्ता वाले उत्पादों के मामले में, PVC की जगह TPU का उपयोग करना एक अच्छा विकल्प है। वर्तमान में, TPU सामग्री का उपयोग जूतों, कपड़ों, चिकित्सा उत्पादों, औद्योगिक उत्पादों, शिशुओं से संबंधित उत्पादों आदि क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जा रहा है; खासकर चिकित्सा क्षेत्र में। तालिका: टीपीयू के उपयोग की श्रेणियाँ एवं उद्देश्य
**जूतों संबंधी उत्पाद:** खेल जूते, पर्वतारोहण हेतु जूते, बर्फ पर चलने हेतु जूते, गोल्फ जूते, युद्धक्षेत्र में उपयोग हेतु जूते, आइस स्केटिंग हेतु जूते – इनके लिए आवश्यक कपड़े एवं अंदरूनी सामग्री।
**कपड़ों संबंधी उत्पाद:** बर्फीले मौसम हेतु कपड़े, बरसात में पहनने हेतु कपड़े, विंडब्रेकर, ठंड से बचाव हेतु जैकेट, युद्धक्षेत्र में उपयोग हेतु कपड़े, डायपर, अंदरूनी कपड़े, टी-शर्ट एवं खेल संबंधी कपड़े – इनके लिए आवश्यक कपड़े एवं अंदरूनी सामग्री।
**चिकित्सा संबंधी उत्पाद:** ऑपरेशन हेतु उपयोग होने वाले कपड़े/टोपी/जूते, चिकित्सा हेतु उपयोग होने वाले गद्दे, आइस पैक, पट्टियाँ, प्लाज्मा बैग आदि – इनके लिए आवश्यक कपड़े एवं अंदरूनी सामग्री।
**रक्षा संबंधी उत्पाद:** हथियारों को सुरक्षित रखने हेतु उपयोग होन लाइफ जैकेट। फुलाए जाने वाली नावों आदि हेतु उपयोग में आने वाले कपड़े एवं अंदरूनी सामग्रियाँ; खेल सामग्री जैसे एयर पैराशूट, फुलाए जाने वाले पानी के थैले, डाइविंग सूट, स्विमसूट, एयर बैग, स्पोर्ट्स शर्ट, वजन कम करने हेतु उपयोग में आने वाले कपड़े एवं अंदरूनी सामग्रियाँ; औद्योगिक उत्पादों हेतु आग-रोधी सामग्री, इन्सुलेशन पैनल, ध्वनि-रोधक पैनल, वॉटरप्रूफ सीलिंग सामग्री, इंसुलेशन बोर्ड, तेल भरने हेतु उपयोग में आने वाले थैले, पाइप, सीवेज सफाई हेतु उपयोग में आने वाले कपड़े एवं अंदरूनी सामग्रियाँ; शिशुओं हेतु खिलौने आदि, शिशुओं हेतु उपयोग में आने वाले कपड़े एवं अंदरूनी सामग्रियाँ।
उच्च गुणवत्ता वाले TPU फिल्मों की विशेषताएँ एवं निर्माण प्रक्रिया: TPU फिल्मों में कम तापमान के प्रति प्रतिरोधकता, उच्च लचीलापन, उच्च शक्ति, पर्यावरण-अनुकूल होना, एवं “श्वसनीयता” जैसी विशेषताएँ हैं। ये फिल्में विभिन्न क्षेत्रों में PVC, EVA, कृत्रिम चमड़ा आदि सामग्रियों की जगह ले रही हैं। चीन में भी इनकी मांग लगातार बढ़ रही है। पूरे समाज में पर्यावरण संरक्षण के प्रति जागरूकता लगातार बढ़ने के साथ-साथ, तकनीकों में होने वाले विकास के कारण, TPU के उपयोग के क्षेत्र भी लगातार विस्तार हो रहे हैं। वर्ष 2010 से 2014 तक, कुल मिलाकर बाजार की वृद्धि दर हर साल औसतन 15% रही। 1. टीपीयू फिल्म की विशेषताएँ: टीपीयू फिल्म, टीपीयू कच्चे पदार्थों को पिघलाकर बनाई जाती है। इस फिल्म में कम तापमान सहन करने की क्षमता, उच्च लचीलापन, उच्च शक्ति, पर्यावरण-अनुकूल होना एवं “श्वसनयोग्य” होना जैसी विशेषताएँ हैं। वर्तमान में यह धीरे-धीरे पीवीसी, ईवीए, कृत्रिम चमड़ा आदि सामग्रियों की जगह ले रही है; खासकर फिल्मों के क्षेत्र में। उदाहरण के लिए, जूतों में उपयोग होने वाली TPU फिल्म की मोटाई काफी अधिक होती है (0.5–2 मिलीमीटर)। इसी कारण विभिन्न प्रकार के स्पोर्ट्स शूज एवं आउटडोर एडवेंचर शूज का बड़े पैमाने पर उपयोग होता है, जिसके कारण ऐसे उत्पादों में TPU फिल्म की खपत सबसे अधिक होती है। ； खेल सामग्री मुख्य रूप से वॉटर जेटस्की, फुलाने योग्य नावें, एवं वॉटर काइट्स हैं; इनमें मुख्य रूप से पॉलीईथर-आधारित TPU फिल्मों का उपयोग किया जाता है। ； घरेलू कपड़ों, जैकेटों, आउटडोर उत्पादों, एवं चिकित्सा उपकरणों (ऑपरेशन के दौरान पहने जाने वाले कपड़ों) हेतु उपयोग में आने वाली जलरोधक एवं वाष्प-पारगम्य TPU फिल्म चित्र: आउटडोर कपड़ों में TPU का उपयोग। 2. TPU फिल्मों की निर्माण प्रक्रिया एवं विशेषताएँ – TPU फिल्मों को ब्लो-मोल्डिंग, कास्टिंग आदि जैसी विधियों से तैयार किया जा सकता है। ब्लो-मोल्डिंग विधि: कच्चे माल को हीट एक्सट्रूडर की सहायता से पिघलाकर ढाला जाता है; इसके बाद यह मशीन के हेड से मोल्ड हेड में जाता है। वहाँ संपीडित हवा की सहायता से इसे फुलाया एवं खींचा जाता है, और अंत में इसे मोड़कर अलग-अल ； कास्टिंग विधि: कच्चे माल को हीट एक्सट्रूडर की सहायता से पिघलाकर प्लास्टिकीय रूप दिया जाता है; इसे मशीन के सिरे से संकीर्ण छिद्रों के माध्यम से बाहर निकाला जाता है, फिर इसे ठंडे रोलरों पर डाला जाता है ताकि कच्चा माल तेजी से ठंडा हो जाए। इसके बाद इसे खींचकर, काटकर एवं रोल करके तैयार किया जाता है। तालिका: टीपीयू एक्सट्रूजन प्रक्रिया – ब्लो मोल्डिंग एवं कास्टिंग की तुलना
| विशेषताएँ | ब्लो मोल्डिंग | कास्टिंग |
|——|——|——|
| मोटाई की सीमा | 10–100 माइक्रोमीटर | 50–2000 माइक्रोमीटर |
| यांत्रिक गुण | ऊर्ध्वाधर एवं क्षैतिज दिशाओं में ताकत में कम अंतर | ऊर्ध्वाधर एवं क्षैतिज दिशाओं में ताकत में अधिक अंतर |
| अघुलनशील पदार्थों का नियंत्रण | अघुलनशील पदार्थों की मात्रा कम | अघुलनशील पदार्थों की मात्रा अधिक |
| उत्पादन मात्रा | कम | अधिक |
| सतही गुण | दोनों सतहें चमकदार/धुंधली हो सकती हैं; केवल एक सतह ही चमकदार/धुंधली हो सकती है | – |
| क्रिस्टलीकरण का प्रभाव | उचित क्रिस्टलीकरण से फिल्म की बनावट अच्छी रहती है, एवं इसके यांत्रिक गुण भी उत्कृष्ट होते हैं। | – | चित्र में दर्शाया गया है कि TPU फिल्म की स्फटिकीकरण क्षमता मध्यम है। यदि स्फटिकीकरण की मात्रा बहुत अधिक हो जाए, तो तरल पदार्थ टूट जाता है; इसके कारण निकाले गए फिल्मों में गुच्छे बन जाते हैं। चित्र में देखा जा सकता है कि फिल्मों में कई जगहों पर ऐसे गुच्छे हैं, एवं फिल्मों की सतह खुरदरी हो जाती है। इसके कारण इन फिल्मों के यांत्रिक गुण भी खराब हो जाते ह चित्र: TPU फिल्मों में क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया अत्यधिक होना। 3. एक्सट्रूजन दर का TPU फिल्मों पर प्रभाव – जब एक्सट्रूजन दर क्रिटिकल दर तक पहुँच जाती है, तो नमूनों में विकृति उत्पन्न हो जाती है। विकृतियों को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: सतही विकृतियाँ एवं समग्र विकृतियाँ अतः, फिल्म के बाहरी गुणों को बनाए रखने की स्थिति में, उचित एक्सट्रूजन गति का चयन करने से उत्पादन में सुधार होने में मदद मिलती है। 4. उच्च जल-पारगम्यता वाली TPU फिल्मों की विशेषताएँ: ऐसी फिल्में आमतौर पर पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन से बनती हैं; इन्हें विस्तारित करके ऐसी छिद्रयुक्त संरचना वाली फिल्में बनाई जाती हैं। इन फिल्मों में छिद्रों का आकार 0.2 से 10 माइक्रोमीटर होता है। ऐसी फिल्में केवल जलवाष्प को ही पार होने देती हैं; इस प्रकार शरीर से निकलने वाली जलवाष्प आसानी से बाहर निकल सकती है, जबकि पानी की बूँदें अंदर नहीं घुस सकतीं। इस तरह ये फिल्में जल-रोधी एवं पारदर्शी होती हैं। ； जल-प्रेमी, बिना छिद्रों वाली झिल्ली: इसकी मुख्य सामग्री पॉलीअमाइनोएसिटेट (TPU) है; इसमें जल-प्रेमी समूह जोड़े गए हैं। इसकी सतह एवं आंतरिक संरचना एकदम समान एवं घनी है। सतह पर ऐसे जल-प्रेमी समूह होते हैं, जो हाइड्रोजन बंधनों के माध्यम से शरीर से निकलने वाले जलवाष्प अणुओं को “बंद” कर देते हैं। फिर, आणविक श्रृंखलाओं एवं झिल्ली के अंदर/बाहर के दबाव अंतर के कारण जलवाष्प बाहर निकल जाता है। इस प्रकार यह झिल्ली उत्कृष्ट जल-रोधक एवं जल-पारगम्य गुणों की होती है। आणविक वाष्प-पारगम्य झिल्ली एवं सूक्ष्मछिद्रयुक्त वाष्प-पारगम्य झिल्ली की तुलना
टीपीयू आणविक वाष्प-पारगम्य झिल्ली, पारंपरिक सूक्ष्मछिद्रयुक्त झिल्लियों की तुलना में कई फायदे रखती है। इसमें सर्फैक्टेंटों के प्रति प्रतिरोधक क्षमता, उच्च जल-अवसादन दबाव, चयनात्मक वाष्प-पारगम्यता, अधिक विरोधी-विदारण क्षमता, बैक्टीरिया एवं गंधों को रोकने की क्षमता, एवं कम लागत जैसे गुण शामिल हैं।

**आणविक वाष्प-पारगम्य झिल्ली एवं सूक्ष्मछिद्रयुक्त वाष्प-पारगम्य झिल्ली की तुलना**
– सर्फैक्टेंटों के प्रति प्रतिरोधक क्षमता: आणविक झिल्ली में यह क्षमता अधिक है; सूक्ष्मछिद्रयुक्त झिल्ली में ऐसी क्षमता कम है।
– जल-अवसादन दबाव: आणविक झिल्ली में यह दबाव अधिक है; सूक्ष्मछिद्रयुक्त झिल्ली में कम है।
– चयनात्मक वाष्प-पारगम्यता: आणविक झिल्ली में यह क्षमता अधिक है; सूक्ष्मछिद्रयुक्त झिल्ली में ऐसी क्षमता कम है।
– विरोधी-विदारण क्षमता: आणविक झिल्ली में यह क्षमता अधिक है; सूक्ष्मछिद्रयुक्त झिल्ली में कम है।
– बैक्टीरिया/गंधों को रोकने की क्षमता: आणविक झिल्ली में यह क्षमता अधिक है; सूक्ष्मछिद्रयुक्त झिल्ली में कम है।
– लागत: आणविक झिल्ली की लागत कम है; सूक्ष्मछिद्रयुक्त झिल्ली की लागत अधिक है।

**उपयोग**
टीपीयू आणविक वाष्प-पारगम्य झिल्ली का उपयोग मुख्य रूप से रेसिंग सूट, मोटरसाइकिल वेशभूषा, गोल्फ वेशभूषा, जलरोधक वेशभूषा, पर्वतारोहण जूते, बाथकर्टेन, टेबलक्लॉथ, रेनकोट, शिशुओं के लिए वेशभूषा, नौकायन वेशभूषा, मछली पकड़ने हेतु वेशभूषा, स्कीइंग वेशभूषा, हंटिंग वेशभूषा, सर्फिंग वेशभूषा, घोड़ों के लिए वेशभूषा, लड़ाकू वेशभूषा, लाइटिंग उपकरण, मोबाइल फोनों हेतु जलरोधक उपकरण आदि में किया जाता है।