در جهانی که پیشرفت های علمی و فناوری در صنایع مختلف نقش کلیدی ایفا می کنند، ترموپلاستیک الاستومر(TPE) به عنوان یکی از نوآورانه ترین مواد پلیمری، جایگاه ویژه ای کسب کرده است.
ماده TPE ترکیبی منحصر به فرد از خواص پلاستیک های گرمانرم و الاستومرهای سنتی است که انعطاف پذیری، استحکام و قابلیت بازیافت را به طور همزمان ارائه می دهد که در صنایعی مانند خودروسازی، پزشکی و بسته بندی کاربرد گسترده ای یافته است.
در ادامه این مطلب از شرکت شیمیایی کمیسان، به اینکه TPE چیست و چه کاربردی در صنایع دارد و دیگر جنبه های این ماده می پردازیم.
آشنایی با ترموپلاستیک الاستومر(TPE)
ترموپلاستیک الاستومر چیست؟ TPE گروهی از پلیمرها است که ویژگی های پلاستیک های گرمانرم (قابلیت شکل پذیری با حرارت) و الاستومرها (انعطاف پذیری و خاصیت ارتجاعی) را در خود ترکیب کرده است. نام ترموپلاستیک الاستومر از سه بخش تشکیل شده است: “ترمو” به معنای حساسیت به گرما، “پلاستیک” به معنی قابلیت شکل پذیری و الاستومر به معنای خاصیت کشسانی.
این ماده برخلاف مواد گرماسخت که پس از شکل گیری، قابلیت ذوب و شکل گیری مجدد دارد که آن را به گزینه ای پایدار و اقتصادی تبدیل کرده است.
📚 بیشتر بخوانید…
پلیمر چیست؟
ساختار و ویژگی های فیزیکی(TPE)
ساختار ترموپلاستیک الاستومر از دو فاز اصلی تشکیل شده است. فاز سخت که استحکام و پایداری ساختاری را فراهم می کند و فاز نرم که انعطاف پذیری و خاصیت ارتجاعی را به ماده می بخشد.
این ساختار دوفازی، خواص مکانیکی TPE را به شکلی متمایز تعریف می کند و آن را برای کاربردهای متنوع مناسب می سازد. ویژگی های TPE شامل موارد زیر می شود:
وزن سبک و انعطاف پذیری بالا
TPE می تواند به راحتی تغییر شکل دهد و پس از حذف نیرو به حالت اولیه بازگردد. ساختار سبک TPE آن را برای کاربردهایی که وزن کم محصول اهمیت دارد، مناسب می سازد.
قابلیت بازیافت
این ماده مانند پلاستیک های گرمانرم، قابلیت ذوب و شکل گیری مجدد دارد که هزینه تولید را کاهش می دهد و به بازیافت و پایداری TPE کمک می کند.
مقاومت در برابر شرایط محیطی
ترموپلاستیک الاستومر در برابر اشعه UV، مواد شیمیایی، رطوبت و تغییرات دمایی مقاوم است که آن را برای استفاده در محیط های سخت ایده آل می کند.
مقاومت مکانیکی
TPE در برابر ضربه، پارگی و سایش مقاوم است که دوام آن را در صنایع مختلف افزایش می دهد.
انواع ترموپلاستیک الاستومر(TPE)
ترموپلاستیک الاستومر تنوع گسترده ای دارد و هر نوع با ترکیب شیمیایی و خواص خاص خود، برای کاربردهای ویژه ای طراحی شده است. مهم ترین انواع ترموپلاستیک الاستومر عبارتند از:
ترموپلاستیک الاستومر بر پایه استایرن (SBS)
این نوع از ترموپلاستیک الاستومر که هم به بسپار قطعه ای استایرن (SBC) نیز معروف است، از بلوک های سخت استایرن و بلوک های نرم لاستیکی تشکیل شده و انعطاف پذیری و مقاومت در برابر ضربه بالایی دارد. استفاده از TPE در تولید کفش، اسباب بازی و روکش های کابل از کاربردهای اصلی آن است.
📚 بیشتر بخوانید…
ترموپلاستیک الاستومر بر پایه پلی الیفن (TPO)
این نوع از ترکیب پلی پروپیلن و الاستومرها ساخته شده و مقاومت خوبی در برابر اشعه UV، حرارت و مواد شیمیایی دارد. کاربرد آن در صنعت خودرو، به ویژه در تولید سپرها و قطعات بیرونی از مهم ترین کاربردهای TPO است.
ترموپلاستیک الاستومر بر پایه پلی اورتان (TPU)
ترموپلاستیک الاستومر به دلیل مقاومت عالی در برابر سایش و پارگی، در تولید لوله ها، تسمه های نقاله و کالاهای ورزشی استفاده می شود. این نوع TPE در بخش ساخت و ساز نیز به عنوان جایگزین ماده های دیگر مانند EPDM در حال گسترش است.
📚 بیشتر بخوانید…
ترموپلاستیک الاستومر بر پایه پلی استر
این نوع از TPE ترکیبی از انعطاف پذیری و استحکام ارائه می دهد و در برابر روغن و گریس مقاوم است. کاربرد آن در قطعات صنعتی مانند چرخ دنده ها و اتصالات مکانیکی رایج است.
ترموپلاستیک الاستومر بر پایه پلی آمید
ترموپلاستیک الاستومر بر پایه پلی آمید به دلیل وزن کم و مقاومت بالا در برابر ضربه، در تولید تجهیزات پزشکی و کالاهای ورزشی کاربرد گسترده ای دارد.
فرآیند تولید ترموپلاستیک الاستومر
فرآیند تولید ترموپلاستیک الاستومر شامل مراحل دقیقی است که برای ایجاد تعادل بین خواص کشسانی و قابلیت پردازش طراحی شده اند. این فرآیند با استفاده از فناوری های پیشرفته انجام می شود و شامل مراحل زیر است:
انتخاب مواد اولیه
مواد اولیه شامل پلیمرهای ترموپلاستیک (فاز سخت) و الاستومرها (فاز نرم) هستند که بر اساس کاربرد نهایی انتخاب می شوند.
مخلوط سازی
مواد اولیه در دستگاه های اکسترودر یا میکسر داخلی با حرارت و فشار ترکیب می شوند. افزودنی هایی مانند تثبیت کننده ها و رنگ دهنده ها نیز برای بهبود خواص شیمیایی TPE اضافه می شوند.
ولکانیزاسیون دینامیکی
برای تولید TPE های ولکانیزه شده، بخش لاستیکی تحت ولکانیزاسیون قرار می گیرد تا مقاومت و دوام افزایش یابد.
اکستروژن و قالب گیری تزریقی
ماده مذاب به شکل های مورد نظر قالب گیری یا اکسترودر می شود.
برش و بسته بندی
محصولات پس از شکل گیری در قالب، خنک شده و به اندازه های دلخواه برش داده می شوند. در نهایت محصولات بسته بندی شده و به بازار عرضه می شوند.
کاربرد ترموپلاستیک الاستومر در صنایع مختلف
کاربرد ترموپلاستیک الاستومر به دلیل ویژگی های برجسته اش در صنایع گوناگون گسترده است. در ادامه، کاربردهای اصلی TPE را بررسی می کنیم:
ترموپلاستیک الاستومر در صنایع خودروسازی
کاربرد TPE در صنعت خودرو یکی از مهم ترین حوزه های استفاده از این ماده است. ترموپلاستیک الاستومر در تولید قطعاتی مانند سپر، دستگیره ها و روکش های کابل به کار می رود. مقاومت بالای آن در برابر حرارت، رطوبت و شرایط جوی، آن را برای قطعات داخلی و خارجی خودروها ایده آل کرده است.
ترموپلاستیک الاستومر در صنایع الکترونیک
ترموپلاستیک الاستومر به دلیل عایق پذیری الکتریکی و انعطاف پذیری، در تولید کابل ها، سیم ها و قطعات دیگر کاربرد دارد. این ماده از اجزای حساس در برابر فشار و سایش محافظت می کند.
ترموپلاستیک الاستومر در تجهیزات پزشکی
ترموپلاستیک الاستومر به دلیل سازگاری زیستی و خواص شیمیایی TPE، در تولید لوله های پزشکی، سرنگ ها و قطعات ایمپلنت استفاده می شود. قابلیت استریل سازی و خطر پایین واکنش های آلرژیک، TPE را برای کاربردهای پزشکی مناسب کرده است.
ترموپلاستیک الاستومر در صنایع ساختمانی
ترموپلاستیک الاستومر در تولید عایق ها، آب بندی ها و اتصالات انعطاف پذیر در صنعت ساختمان استفاده می شود. مقاومت در برابر تغییرات دمایی و رطوبت، آن را برای محیط های سخت مناسب کرده است.
ترموپلاستیک الاستومر در بسته بندی
TPE در تولید بسته بندی های انعطاف پذیر، درپوش ها و مهر و موم های مقاوم کاربرد دارد. این ماده امکان تولید بسته بندی های مطمئن و سازگار با محیط زیست را فراهم می کند.
مزایا ترموپلاستیک الاستومر
مزایا ترموپلاستیک الاستومر شامل قابلیت بازیافت، فرآیند تولید آسان، انعطاف پذیری بالا، مقاومت در برابر شرایط محیطی و وزن سبک است. این مزیت ها، TPE را به گزینه ای اقتصادی و پایدار تبدیل کرده است.
معایب TPE
با وجود مزایای ترموپلاستیک الاستومر، این ماده دارای محدودیت هایی است. معایب TPE شامل مقاومت حرارتی و مکانیکی کمتر نسبت به لاستیک های ولکانیزه شده است که ممکن است در برخی کاربردهای خاص محدودیت ایجاد کند.
تفاوت TPE با لاستیک و ترموپلاستیک های معمولی
تفاوت TPE با لاستیک و پلاستیک در خواص و کاربردهای آنهاست. لاستیک طبیعی که از شیره درخت بدست می آید، انعطاف پذیری و مقاومت بالایی در برابر سایش دارد، اما به دلیل حساسیت به اکسیداسیون، اشعه UV و فرآیند ولکانیزاسیون پیچیده، محدودیت هایی دارد. لاستیک های مصنوعی مانند نئوپرن مقاومت بهتری در برابر مواد شیمیایی و حرارت دارند، اما همچنان نیاز به ولکانیزاسیون دارند و هزینه تولید شان بالاست.
در مقابل ترموپلاستیک الاستومر با قابلیت بازیافت، فرآیند پذیری آسان و عدم نیاز به ولکانیزاسیون، گزینه ای کارآمدتر است. هرچند ممکن است در مقاومت حرارتی و مکانیکی نسبت به لاستیک های ولکانیزه شده کمی ضعیف تر عمل کند.
آینده و بازار جهانی ترموپلاستیک الاستومر
قیمت و بازار ترموپلاستیک الاستومر به دلیل تقاضای رو به رشد صنایع مختلف، به ویژه خودروسازی و ساخت و ساز در حال گسترش است. بازار جهانی ترموپلاستیک الاستومر (TPE) در حال حاضر با ارزش تقریبی ۲۵-۳۰ میلیارد دلار، رو به رشد سریع است و پیش بینی می شود تا سال ۲۰۳۰ به حدود ۴۰ میلیارد دلار برسد.
چالش هایی مانند نوسان قیمت مواد خام و رقابت با الاستومرهای سنتی وجود دارد، اما TPE ها به دلیل پردازش آسان و دوام بالا، برتری خواهد داشت. در آینده، تمرکز بر خودروهای الکتریک و دستگاه های پزشکی پیشرفته، بازار را به سمت رشد پایدار سوق می دهد.
سوالات متداول
TPE گروهی از پلیمرها است که ویژگی های پلاستیک های گرمانرم (قابلیت شکل پذیری با حرارت) و الاستومرها (انعطاف پذیری و خاصیت ارتجاعی) را در خود ترکیب کرده است که قابلیت ذوب و شکل گیری مجدد دارد.
انواع ترموپلاستیک الاستومر شامل ترموپلاستیک الاستومر بر پایه پلی استایرن، بر پایه پلی یورتان، بر پایه پلی استر، بر پایه پلی آمید و پلی الیفن می شوند.
ترموپلاستیک الاستومر به دلیل ویژگی های برجسته اش در صنایع گوناگون مانند خودروسازی، الکترونیک، بسته بندی، تجهیزات پزشکی، صنایع ساختمانی و … کاربرد دارد.
فرآیند ترموپلاستیک الاستومر با استفاده از فناوری های پیشرفته انجام می شود که شامل انتخاب مواد اولیه، مخلوط سازی، ولکانیزاسیون دینامیکی، اکستروژن و قالب گیری و در نهایت بسته بندی می شود.
لاستیک طبیعی به دلیل حساسیت به اکسیداسیون و فرآیند ولکانیزاسیون پیچیده، محدودیت هایی دارد. لاستیک های مصنوعی مقاومت بهتری در برابر مواد شیمیایی و حرارت دارند، در مقابل ترموپلاستیک الاستومر با فرآیند پذیری آسان و عدم نیاز به ولکانیزاسیون، گزینه ای کارآمدتر است.
