Раскрываем секрет: почему пленка TPU так широко используется в надувных лодках, водных воздушных змеях и куртках-пуховиках?

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем ljtjbx 12.05.2016 в 16:24. В 2014 году общий объем производства и продаж полиуретана в мире составил 21,5 миллиона тонн; из них на эластомеры пришлось около 2 миллионов тонн, что составляет 9,3% от общего объема. В 2014 году общий объем потребления полиуретана в Китае составил 9,6 миллиона тонн. Из этого объема на эластомеры пришлось 820 тысяч тонн, что составляет 8,6% от общего объема потребления. Объем потребления TPU составил 280 тысяч тонн. Основной целью тринадцатой пятилетней стратегии Китая в области TPU является производство высококачественных продуктов на основе TPU для медицинской отрасли, автомобилестроения и производства пленок. Почему продукты на основе TPU высокого качества, предназначенные для использования в тонких пленках, постепенно становятся более популярными? Начнём с того, что разберёмся с TPU? 1. Структура и свойства TPU. TPU — это полимер, в молекулярных цепях которого присутствуют группы уретана (-NHCOO-). Это блочный кополимер, содержащий как твердые, так и мягкие фрагменты; он обладает как пластичностью и механической прочностью пластмасс, так и эластичностью резины. Благодаря этой уникальной структуре TPU может находить широкое применение в таких областях, как изготовление обуви, водонепроницаемые и воздухопроницаемые пленки, литые пленки, экструдированные трубы, пленки, устойчивые к гидролизу, а также в автомобилестроении и для производства огнестойких кабелей. Второе преимущество материала TPU заключается в том, что по сравнению с другими материалами его механические свойства можно регулировать. Твердость по шкале Шора составляет от 30A до 80D. Кроме того, у этого материала высокие показатели износостойкости, прочности на разрыв, удлинения при разрыве, стойкости к изгибам, к маслам, старению, атмосферным воздействиям, а также высокая водонепроницаемость и влагопропускаемость. Кроме того, материал устойчив к гидролизу ； Кроме того, она не вызывает загрязнения окружающей среды, обладает хорошей биосовместимостью, является нетоксичной и не вызывает рака. Поэтому на данный момент TPU — лучший вариант в качестве замены PVC. Это в первую очередь связано не только с тем, что прочность на растяжение у него **лучше, чем у ПВХ», но и с тем, что его стойкость к низким температурам превосходит по своим показателям стойкость ПВХ ； Кроме того, такие характеристики, как биоразлагаемость, антибактериальные свойства и отсутствие пластификаторов, у него лучше, чем у ПВХ. Для высококлассной продукции замена PVC на TPU — хороший выбор. В настоящее время материал TPU находит широкое применение в таких областях, как обувь, одежда, медицинские изделия, промышленные товары, товары для детей и т. д., особенно в медицинской сфере. Таблица. Категории применения TPU, цели использования
Обувь: материалы для производства спортивной обуви, обуви для альпинизма, лыжных ботинок, кроссовок для гольфа, обуви для походов, коньков – а также материалы для подкладки.
Одежда: материалы для производства зимней одежды, дождевиков, пальто, теплых курток, одежды для походов, подгузников, трусиков, подкладок, футболок и спортивной одежды.
Медицинские изделия: материалы для производства хирургических халатов (шапок, обуви), медицинских подушек, пакетов с льдом, бинтов, пакетов с плазмой и т. д.
Военные изделия: пленка для упаковки оружия, палатки для походов, пакеты с льдом для военных целей. Спасательный жилет. Материалы для надувных лодок и прочих изделий: ткани и внутренние материалы для спортивных товаров, парашютов, надувных мешков, гидрокостюмов, купальников, воздушных подушек, спортивных футболок, одежды для похудения и т. д. Промышленные материалы: огнестойкие материалы, изоляционные панели, звукопоглощающие материалы, водонепроницаемые уплотнители, изоляционные плиты, масляные мешки, трубы, материалы для работ по очистке канализации и т. д. Материалы для детских товаров и игрушек. Особенности и технологические характеристики высококачественных ТПУ-фильмов: ТПУ-фильмы обладают такими преимуществами, как стойкость к низким температурам, высокая прочность, экологичность, возможность разложения, а также «дышащая» структура. Они заменяют такие материалы, как ПВХ, ЭВА, искусственная кожа и т. д., в различных отраслях. В Китае потребление таких фильмов также постоянно растет. По мере роста экологической осведомленности во всем обществе, а также благодаря дальнейшему развитию технологий, сфера применения TPU постоянно расширяется. С 2010 по 2014 год средний темп роста рынка составлял 15% в год. 1. Особенности пленки из TPU Пленка из TPU получается путем расплавления частиц сырья TPU и их экструзии. Такая пленка обладает такими преимуществами, как устойчивость к низким температурам, высокая прочность, высокая эластичность, экологичность и способность к разложению, а также «дышащиесть». В настоящее время она постепенно заменяет такие материалы, как PVC, EVA, искусственная кожа и т. д., особенно в области производства пленок. Например, обувь потребляет наибольшее количество материала из-за довольно большой толщины используемой ПУ-пленки (0,5–2 мм); благодаря широкому использованию различных видов спортивной обуви и обуви для альпинизма доля обуви в общем объеме потребления остается самой высокой ； Спортивное оборудование в основном включает гидроциклы, надувные лодки и водные ветряные паруса; в качестве материала применяются пленки на основе полиэфирного ТПУ ； Водонепроницаемая и влагопропускаемая ТПУ-пленка для домашней текстильной продукции, курток для активного отдыха, товаров для наружного использования и медицинских изделий (хирургических халатов). Рисунок. Применение TPU в одежде для наружного ношения. 2. Технология производства и особенности пленки из TPU. Пленку из TPU можно производить с помощью таких методов формования, как выдувание или литье. Метод выдувания: сырье плавится и превращается в пластичную массу с помощью термоэкструдера; затем она поступает в формовочную головку. После этого происходит надувание с помощью сжатого воздуха, подтягивание материала, а затем его скручивание и нарезка на отдельные части ； Метод литья под давлением: сырье плавится и превращается в пластичную массу с помощью термического экструдера; затем оно выдавливается через узкое отверстие экструдера на охлаждающие ролики, где быстро охлаждается. После этого происходит растяжение, нарезка на полосы и сворачивание материала. Таблица. Процессы экструзии TPU: сравнение методов выдувания и литья под давлением
Метод выдувания, Метод литья под давлением
Диапазон толщины: 10–100 мкм, 50–2000 мкм
Механические свойства: небольшая разница в прочности в продольном и поперечном направлениях, большая разница в прочности в продольном и поперечном направлениях
Контроль неметаллических включений: низкое содержание неметаллических включений, высокое содержание неметаллических включений
Производительность: низкая, высокая
Характеристики поверхности: возможна гладкая или туманная поверхность с обеих сторон; также возможна гладкая/туманная поверхность только с одной стороны
Кристаллизация: правильная степень кристаллизации способствует хорошему внешнему виду пленки и отличным механическим свойствам. На рисунке видно, что степень кристаллизации пленки TPU умеренная. Если кристаллизация слишком сильная, это приводит к разрыву расплава, в результате чего при экструзии образуются агрегаты. Как показано на рисунке, в таких случаях на пленке много мест с агрегатами; к тому же внешний вид пленки становится неровным, а её механические свойства ухудшаются. Рисунок. Чрезмерная кристалличность пленки TPU. 3. Влияние скорости экструзии на пленку TPU. При увеличении скорости экструзии до критического значения у образцов пленки возникает деформация в процессе экструзии. Деформации в основном делятся на: поверхностные деформации и общие деформации. Поэтому выбор подходящей скорости экструзии при одновременном обеспечении хороших внешних характеристик пленки способствует повышению эффективности производства. 4. Особенности пленки TPU с высокой проницаемостью для водяного пара: это микропористая пленка, которая обычно изготавливается на основе политетрафторэтилена. После процедур расширения и растяжения получается пленка с микропорами; размер пор составляет от 0,2 до 10 мкм. Такая пленка пропускает только водяной пар, поэтому водяной пар, выделяющийся из тела человека, может эффективно выходить наружу через эти поры. Капли воды не могут проникнуть сквозь пленку, что обеспечивает водонепроницаемость при сохранении прозрачности ； Гидрофильная пористая мембрана: в качестве основного материала используется полиамидураетан (TPU); в её структуру внедряются гидрофильные группы. Поверхность мембраны имеет однородную и плотную структуру; на её поверхности присутствуют гидрофильные группы, которые за счет водородных связей «захватывают» молекулы водяного пара, выделяющиеся из тела человека. Благодаря молекулярным цепям и разнице давления снаружи и внутри мембраны водяной пар удаляется наружу, что обеспечивает отличные характеристики водонепроницаемости и воздухопроницаемости. Сравнение молекулярных и пористых водопроницаемых пленок. По сравнению с традиционными пористыми пленками, молекулярные водопроницаемые пленки обладают такими преимуществами, как устойчивость к действию поверхностно-активных веществ, более высокое значение водного давления проникновения, возможность селективного пропуска воды, высокая устойчивость к разрывам, полная защита от бактерий и неприятных запахов, а также более низкая стоимость.

Сравнение молекулярных и пористых водопроницаемых пленок:
Молекулярные водопроницаемые пленки vs Пористые водопроницаемые пленки
Устойчивость к действию поверхностно-активных веществ: Устойчивы; Поверхностно-активные вещества проникают сквозь пленку.
Уровень водного давления проникновения: Высокий; Низкий.
Возможность селективного пропуска воды: Есть; Нет.
Степень расширения при воздействии воды: Велика; Мала.
Устойчивость к разрывам: Высокая; Низкая.
Защита от бактерий и неприятных запахов: Полная; Не полная.
Стоимость: Низкая; Высокая.

Преимущества TPU-пленок заключаются в их высокой водопроницаемости. В настоящее время TPU-водопроницаемые пленки используются в производстве спортивной одежды, одежды для езды на мотоцикле, одежды для гольфа, водонепроницаемой одежды, обуви для альпинизма, занавесок для ванны, скатертей, плащей, детских фартуков, морской одежды, штанов для рыбалки, пуховиков, пальто, теплых курток, лыжной одежды, лыжных перчаток, одежды для альпинизма, охотничьей одежды, костюмов для серфинга, одежды для лошадей, бронежилетов, боевой одежды, аксессуаров для освещения, аксессуаров для защиты телефонов от воды и т. д.