TPU ના ભાવિ વિકાસ માટે મુખ્ય દિશાઓ

TPU એ પોલીયુરેથીન થર્મોપ્લાસ્ટિક ઇલાસ્ટોમર છે, જે ડાયસોસાયનેટ્સ, પોલીઓલ્સ અને ચેઇન એક્સટેન્ડર્સથી બનેલું મલ્ટિફેઝ બ્લોક કોપોલિમર છે. ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઇલાસ્ટોમર તરીકે, TPU પાસે ડાઉનસ્ટ્રીમ ઉત્પાદન દિશાઓની વિશાળ શ્રેણી છે અને તેનો ઉપયોગ દૈનિક જરૂરિયાતો, રમતગમતના સાધનો, રમકડાં, સુશોભન સામગ્રી અને અન્ય ક્ષેત્રો, જેમ કે જૂતાની સામગ્રી, નળીઓ, કેબલ, તબીબી ઉપકરણો વગેરેમાં વ્યાપકપણે થાય છે.

હાલમાં, મુખ્ય TPU કાચા માલ ઉત્પાદકોમાં BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman, Wanhua Chemical,લિંગુઆ નવી સામગ્રી, વગેરે. સ્થાનિક સાહસોના લેઆઉટ અને ક્ષમતા વિસ્તરણ સાથે, TPU ઉદ્યોગ હાલમાં ખૂબ જ સ્પર્ધાત્મક છે. જો કે, ઉચ્ચ-સ્તરીય એપ્લિકેશન ક્ષેત્રમાં, તે હજુ પણ આયાત પર આધાર રાખે છે, જે એક એવો ક્ષેત્ર પણ છે જેમાં ચીનને સફળતા પ્રાપ્ત કરવાની જરૂર છે. ચાલો TPU ઉત્પાદનોની ભાવિ બજાર સંભાવનાઓ વિશે વાત કરીએ.

1. સુપરક્રિટિકલ ફોમિંગ E-TPU

2012 માં, એડિડાસ અને BASF એ સંયુક્ત રીતે રનિંગ શૂ બ્રાન્ડ એનર્જીબૂસ્ટ વિકસાવી, જે મિડસોલ મટિરિયલ તરીકે ફોમ્ડ TPU (ટ્રેડ નેમ ઇન્ફિનર્જી) નો ઉપયોગ કરે છે. EVA મિડસોલ્સની તુલનામાં, 80-85 ની શોર A કઠિનતા સાથે પોલિથર TPU ના સબસ્ટ્રેટ તરીકે ઉપયોગને કારણે, ફોમ્ડ TPU મિડસોલ્સ 0 ℃ થી નીચેના વાતાવરણમાં પણ સારી સ્થિતિસ્થાપકતા અને નરમાઈ જાળવી શકે છે, જે પહેરવાના આરામમાં સુધારો કરે છે અને બજારમાં વ્યાપકપણે ઓળખાય છે.
2. ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ મોડિફાઇડ TPU કમ્પોઝિટ મટિરિયલ

TPU માં સારી અસર પ્રતિકારકતા હોય છે, પરંતુ કેટલાક ઉપયોગોમાં, ઉચ્ચ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને ખૂબ જ સખત સામગ્રીની જરૂર પડે છે. ગ્લાસ ફાઇબર રિઇન્ફોર્સમેન્ટ મોડ્યુલસ એ સામગ્રીના સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસને વધારવા માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી તકનીક છે. મોડ્યુલેશન દ્વારા, ઉચ્ચ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ, સારી ઇન્સ્યુલેશન, મજબૂત ગરમી પ્રતિકાર, સારી સ્થિતિસ્થાપક પુનઃપ્રાપ્તિ કામગીરી, સારી કાટ પ્રતિકાર, અસર પ્રતિકાર, વિસ્તરણનો ઓછો ગુણાંક અને પરિમાણીય સ્થિરતા જેવા ઘણા ફાયદાઓ સાથે થર્મોપ્લાસ્ટિક સંયુક્ત સામગ્રી મેળવી શકાય છે.

BASF એ તેના પેટન્ટમાં ગ્લાસ શોર્ટ ફાઇબરનો ઉપયોગ કરીને હાઇ મોડ્યુલસ ફાઇબરગ્લાસ રિઇનફોર્સ્ડ TPU તૈયાર કરવા માટેની ટેકનોલોજી રજૂ કરી છે. 83 ની શોર D કઠિનતા સાથે TPU ને પોલિટેટ્રાફ્લોરોઇથિલિન ગ્લાયકોલ (PTMEG, Mn=1000), MDI, અને 1,4-બ્યુટેનેડિઓલ (BDO) ને 1,3-પ્રોપેનેડિઓલ સાથે કાચા માલ તરીકે ભેળવીને સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. આ TPU ને 52:48 ના માસ રેશિયોમાં ગ્લાસ ફાઇબર સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવ્યું હતું જેથી 18.3 GPa ના સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને 244 MPa ની તાણ શક્તિ સાથે સંયુક્ત સામગ્રી મેળવી શકાય.

ગ્લાસ ફાઇબર ઉપરાંત, કાર્બન ફાઇબર કમ્પોઝિટ TPU નો ઉપયોગ કરતા ઉત્પાદનોના અહેવાલો પણ છે, જેમ કે કોવેસ્ટ્રોનું મેઝિયો કાર્બન ફાઇબર/TPU કમ્પોઝિટ બોર્ડ, જેમાં 100GPa સુધીનું સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને ધાતુઓ કરતાં ઓછી ઘનતા હોય છે.
૩. હેલોજન મુક્ત જ્યોત પ્રતિરોધક TPU

TPU માં ઉચ્ચ શક્તિ, ઉચ્ચ કઠિનતા, ઉત્તમ વસ્ત્રો પ્રતિકાર અને અન્ય ગુણધર્મો છે, જે તેને વાયર અને કેબલ માટે ખૂબ જ યોગ્ય આવરણ સામગ્રી બનાવે છે. પરંતુ ચાર્જિંગ સ્ટેશન જેવા એપ્લિકેશન ક્ષેત્રોમાં, ઉચ્ચ જ્યોત મંદતા જરૂરી છે. TPU ના જ્યોત મંદતા પ્રદર્શનને સુધારવા માટે સામાન્ય રીતે બે રસ્તાઓ છે. એક પ્રતિક્રિયાશીલ જ્યોત મંદતા ફેરફાર છે, જેમાં રાસાયણિક બંધન દ્વારા TPU ના સંશ્લેષણમાં ફોસ્ફરસ, નાઇટ્રોજન અને અન્ય તત્વો ધરાવતા પોલિઓલ્સ અથવા આઇસોસાયનેટ્સ જેવા જ્યોત મંદતા પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે; બીજું એડિટિવ જ્યોત મંદતા ફેરફાર છે, જેમાં TPU નો સબસ્ટ્રેટ તરીકે ઉપયોગ કરવો અને ઓગળેલા મિશ્રણ માટે જ્યોત મંદતા ઉમેરવાનો સમાવેશ થાય છે.

પ્રતિક્રિયાશીલ ફેરફાર TPU ની રચના બદલી શકે છે, પરંતુ જ્યારે ઉમેરણ જ્યોત પ્રતિરોધકનું પ્રમાણ વધારે હોય છે, ત્યારે TPU ની શક્તિ ઘટે છે, પ્રક્રિયા કામગીરી બગડે છે, અને થોડી માત્રા ઉમેરવાથી જરૂરી જ્યોત પ્રતિરોધક સ્તર પ્રાપ્ત થઈ શકતું નથી. હાલમાં, કોઈ વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ ઉચ્ચ જ્યોત પ્રતિરોધક ઉત્પાદન નથી જે ખરેખર ચાર્જિંગ સ્ટેશનોની એપ્લિકેશનને પૂર્ણ કરી શકે.

ભૂતપૂર્વ બેયર મટિરિયલસાયન્સ (હવે કોસ્ટ્રોન) એ એક વખત પેટન્ટમાં ફોસ્ફાઇન ઓક્સાઇડ પર આધારિત પોલીઓલ (IHPO) ધરાવતું કાર્બનિક ફોસ્ફરસ રજૂ કર્યું હતું. IHPO, PTMEG-1000, 4,4 '- MDI, અને BDO માંથી સંશ્લેષિત પોલિથર TPU ઉત્તમ જ્યોત મંદતા અને યાંત્રિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે. એક્સટ્રુઝન પ્રક્રિયા સરળ છે, અને ઉત્પાદનની સપાટી સરળ છે.

હેલોજન-મુક્ત જ્યોત પ્રતિરોધક TPU તૈયાર કરવા માટે હાલમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતો તકનીકી માર્ગ હેલોજન-મુક્ત જ્યોત પ્રતિરોધક ઉમેરવો છે. સામાન્ય રીતે, ફોસ્ફરસ આધારિત, નાઇટ્રોજન આધારિત, સિલિકોન આધારિત, બોરોન આધારિત જ્યોત પ્રતિરોધક સંયોજનો અથવા ધાતુના હાઇડ્રોક્સાઇડનો ઉપયોગ જ્યોત પ્રતિરોધક તરીકે થાય છે. TPU ની સહજ જ્વલનશીલતાને કારણે, દહન દરમિયાન સ્થિર જ્યોત પ્રતિરોધક સ્તર બનાવવા માટે 30% થી વધુ જ્યોત પ્રતિરોધક ભરણની જરૂર પડે છે. જો કે, જ્યારે જ્યોત પ્રતિરોધકનું પ્રમાણ મોટું હોય છે, ત્યારે જ્યોત પ્રતિરોધક TPU સબસ્ટ્રેટમાં અસમાન રીતે વિખેરાય છે, અને જ્યોત પ્રતિરોધક TPU ના યાંત્રિક ગુણધર્મો આદર્શ નથી, જે નળીઓ, ફિલ્મો અને કેબલ જેવા ક્ષેત્રોમાં તેના ઉપયોગ અને પ્રમોશનને પણ મર્યાદિત કરે છે.

BASF ની પેટન્ટ એક જ્યોત-પ્રતિરોધક TPU ટેકનોલોજી રજૂ કરે છે, જે મેલામાઇન પોલીફોસ્ફેટ અને ફોસ્ફિનિક એસિડના ડેરિવેટિવ્ઝ ધરાવતા ફોસ્ફરસને જ્યોત પ્રતિરોધક તરીકે 150kDa કરતા વધુ વજનવાળા TPU સાથે મિશ્રિત કરે છે. એવું જાણવા મળ્યું કે ઉચ્ચ તાણ શક્તિ પ્રાપ્ત કરતી વખતે જ્યોત પ્રતિરોધક કામગીરીમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો હતો.

સામગ્રીની તાણ શક્તિને વધુ વધારવા માટે, BASF નું પેટન્ટ આઇસોસાયનેટ્સ ધરાવતા ક્રોસલિંકિંગ એજન્ટ માસ્ટરબેચ તૈયાર કરવાની પદ્ધતિ રજૂ કરે છે. UL94V-0 જ્યોત પ્રતિરોધક જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરતી રચનામાં આ પ્રકારના માસ્ટરબેચનો 2% ઉમેરવાથી V-0 જ્યોત પ્રતિરોધક કામગીરી જાળવી રાખીને સામગ્રીની તાણ શક્તિ 35MPa થી 40MPa સુધી વધી શકે છે.

જ્યોત-પ્રતિરોધક TPU ના ગરમી વૃદ્ધત્વ પ્રતિકારને સુધારવા માટે, ની પેટન્ટલિંગુઆ ન્યૂ મટિરિયલ્સ કંપનીસપાટી કોટેડ મેટલ હાઇડ્રોક્સાઇડનો ઉપયોગ જ્યોત પ્રતિરોધક તરીકે કરવાની પદ્ધતિ પણ રજૂ કરે છે. જ્યોત-પ્રતિરોધક TPU ના હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિકારને સુધારવા માટે,લિંગુઆ ન્યૂ મટિરિયલ્સ કંપનીબીજી પેટન્ટ અરજીમાં મેલામાઇન જ્યોત પ્રતિરોધક ઉમેરવાના આધારે મેટલ કાર્બોનેટ રજૂ કર્યું.

4. ઓટોમોટિવ પેઇન્ટ પ્રોટેક્શન ફિલ્મ માટે TPU

કાર પેઇન્ટ પ્રોટેક્શન ફિલ્મ એ એક રક્ષણાત્મક ફિલ્મ છે જે ઇન્સ્ટોલેશન પછી પેઇન્ટ સપાટીને હવાથી અલગ કરે છે, એસિડ વરસાદ, ઓક્સિડેશન, સ્ક્રેચમુદ્દે અટકાવે છે અને પેઇન્ટ સપાટી માટે લાંબા ગાળાનું રક્ષણ પૂરું પાડે છે. તેનું મુખ્ય કાર્ય ઇન્સ્ટોલેશન પછી કાર પેઇન્ટ સપાટીને સુરક્ષિત કરવાનું છે. પેઇન્ટ પ્રોટેક્શન ફિલ્મમાં સામાન્ય રીતે ત્રણ સ્તરો હોય છે, જેમાં સપાટી પર સ્વ-હીલિંગ કોટિંગ, મધ્યમાં પોલિમર ફિલ્મ અને નીચેના સ્તર પર એક્રેલિક દબાણ-સંવેદનશીલ એડહેસિવ હોય છે. TPU એ મધ્યવર્તી પોલિમર ફિલ્મો તૈયાર કરવા માટે મુખ્ય સામગ્રીમાંની એક છે.

પેઇન્ટ પ્રોટેક્શન ફિલ્મમાં વપરાતા TPU માટે કામગીરીની આવશ્યકતાઓ નીચે મુજબ છે: સ્ક્રેચ પ્રતિકાર, ઉચ્ચ પારદર્શિતા (પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સ>95%), નીચા-તાપમાન લવચીકતા, ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રતિકાર, તાણ શક્તિ>50MPa, વિસ્તરણ>400%, અને શોર A કઠિનતા શ્રેણી 87-93; સૌથી મહત્વપૂર્ણ કામગીરી હવામાન પ્રતિકાર છે, જેમાં યુવી વૃદ્ધત્વ, થર્મલ ઓક્સિડેટીવ ડિગ્રેડેશન અને હાઇડ્રોલિસિસનો પ્રતિકાર શામેલ છે.

હાલમાં પરિપક્વ ઉત્પાદનો એલિફેટિક TPU છે જે કાચા માલ તરીકે ડાયસાયક્લોહેક્સિલ ડાયસોસાયનેટ (H12MDI) અને પોલીકેપ્રોલેક્ટોન ડાયોલમાંથી તૈયાર કરવામાં આવે છે. સામાન્ય સુગંધિત TPU યુવી ઇરેડિયેશનના એક દિવસ પછી દેખીતી રીતે પીળો થઈ જાય છે, જ્યારે કાર રેપ ફિલ્મ માટે વપરાતું એલિફેટિક TPU સમાન પરિસ્થિતિઓમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો વિના તેના પીળા ગુણાંકને જાળવી શકે છે.
પોલી (ε – કેપ્રોલેક્ટોન) TPU માં પોલીથર અને પોલિએસ્ટર TPU ની તુલનામાં વધુ સંતુલિત કામગીરી છે. એક તરફ, તે સામાન્ય પોલિએસ્ટર TPU ની જેમ ઉત્તમ આંસુ પ્રતિકાર પ્રદર્શિત કરી શકે છે, જ્યારે બીજી તરફ, તે ઉત્કૃષ્ટ ઓછી સંકોચન કાયમી વિકૃતિ અને પોલીથર TPU ની ઉચ્ચ રીબાઉન્ડ કામગીરી પણ દર્શાવે છે, આમ બજારમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

બજાર વિભાજન પછી ઉત્પાદન ખર્ચ-અસરકારકતા માટેની વિવિધ આવશ્યકતાઓને કારણે, સપાટી કોટિંગ ટેકનોલોજી અને એડહેસિવ ફોર્મ્યુલા ગોઠવણ ક્ષમતામાં સુધારો થવાને કારણે, ભવિષ્યમાં પેઇન્ટ પ્રોટેક્શન ફિલ્મો પર પોલિથર અથવા સામાન્ય પોલિએસ્ટર H12MDI એલિફેટિક TPU લાગુ કરવાની પણ તક છે.

5. બાયોબેસ્ડ TPU

બાયો આધારિત TPU તૈયાર કરવાની સામાન્ય પદ્ધતિ એ છે કે પોલિમરાઇઝેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન બાયો આધારિત મોનોમર્સ અથવા ઇન્ટરમીડિયેટનો પરિચય કરાવવો, જેમ કે બાયો આધારિત આઇસોસાયનેટ્સ (જેમ કે MDI, PDI), બાયો આધારિત પોલીઓલ્સ, વગેરે. તેમાંથી, બાયો આધારિત આઇસોસાયનેટ્સ બજારમાં પ્રમાણમાં દુર્લભ છે, જ્યારે બાયો આધારિત પોલીઓલ્સ વધુ સામાન્ય છે.

બાયો આધારિત આઇસોસાયનેટ્સના સંદર્ભમાં, 2000 ની શરૂઆતમાં, BASF, Covestro, અને અન્યોએ PDI સંશોધનમાં ઘણા પ્રયત્નો કર્યા હતા, અને PDI ઉત્પાદનોનો પ્રથમ બેચ 2015-2016 માં બજારમાં મૂકવામાં આવ્યો હતો. વાનહુઆ કેમિકલ એ મકાઈના સ્ટોવરમાંથી બનેલા બાયો આધારિત PDI નો ઉપયોગ કરીને 100% બાયો આધારિત TPU ઉત્પાદનો વિકસાવ્યા છે.

બાયો આધારિત પોલિઓલ્સની દ્રષ્ટિએ, તેમાં બાયો આધારિત પોલિટેટ્રાફ્લોરોઇથિલિન (PTMEG), બાયો આધારિત 1,4-બ્યુટેનેડિઓલ (BDO), બાયો આધારિત 1,3-પ્રોપેનેડિઓલ (PDO), બાયો આધારિત પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સ, બાયો આધારિત પોલિથર પોલિઓલ્સ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

હાલમાં, બહુવિધ TPU ઉત્પાદકોએ બાયો આધારિત TPU લોન્ચ કર્યા છે, જેનું પ્રદર્શન પરંપરાગત પેટ્રોકેમિકલ આધારિત TPU સાથે તુલનાત્મક છે. આ બાયો આધારિત TPU વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત બાયો આધારિત સામગ્રીના સ્તરમાં રહેલો છે, જે સામાન્ય રીતે 30% થી 40% સુધીનો હોય છે, જેમાં કેટલાક ઉચ્ચ સ્તર પણ પ્રાપ્ત કરે છે. પરંપરાગત પેટ્રોકેમિકલ આધારિત TPU ની તુલનામાં, બાયો આધારિત TPU માં કાર્બન ઉત્સર્જન ઘટાડવા, કાચા માલનું ટકાઉ પુનર્જીવન, લીલું ઉત્પાદન અને સંસાધન સંરક્ષણ જેવા ફાયદા છે. BASF, Covestro, Lubrizol, Wanhua Chemical, અનેલિંગુઆ નવી સામગ્રીતેમની બાયો આધારિત TPU બ્રાન્ડ્સ લોન્ચ કરી છે, અને ભવિષ્યમાં TPU વિકાસ માટે કાર્બન ઘટાડો અને ટકાઉપણું પણ મુખ્ય દિશાઓ છે.