TPU (پلی یورتان ترموپلاستیک) یکی از پرکاربردترین ترموپلاستیک‌های الاستومری است که به دلیل خواص متنوع، گریدهای گوناگون و قابلیت بازیافت، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر قصد دارید از پلی یورتان برای تولید قطعات استفاده کنید، باید بدانید کدام گروه از TPU مناسب کاربری مورد نظر شماست. در این مقاله به آشنایی با TPU ها بررسی انواع آن‌ها، گریدها و کاربردهای مختلف آن می‌پردازیم.
آشنایی جامع با TPU ها
پلی یورتان ترموپلاستیک (TPU) از جمله ترموپلاستیک‌های الاستومری بسیار پرکاربرد در صنعت پلیمر است که به دلیل ساختار شیمیایی منحصر‌به‌فرد خود، ویژگی‌های برجسته‌ای مانند انعطاف‌پذیری، شفافیت، استحکام مکانیکی بالا و مقاومت در برابر سایش و مواد شیمیایی را ارائه می‌دهد. آشنایی با TPU ها برای متخصصان حوزه‌های مختلف صنعتی، به‌ویژه صنایع پزشکی و غذایی، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است؛ چرا که استفاده صحیح از گرید مناسب این ماده، تضمین‌کننده عملکرد، ایمنی و دوام محصول نهایی است.
انواع TPU از نظر ساختار شیمیایی
پلی یورتان‌های ترموپلاستیک از نظر ساختار شیمیایی به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که شامل گریدهای زیر هستند:
- TPU-ARES (آروماتیک – پلی استر)
- TPU-AREE (آروماتیک – پلی اتر/استر)
- TPU-AREE (آروماتیک – پلی کربنات)
- TPU-AREE (آروماتیک – پلی کاپرولاکتان)
- TPU-AREE (آلیفاتیک – پلی استر)
- TPU-AREE (آلیفاتیک – پلی اتر)
ساختار و خواص عمومی TPU
TPU از واکنش بین دی‌ایزوسیانات و پلی‌ال‌ها (اعم از پلی‌اتر یا پلی‌استر) تولید می‌شود. ساختار زنجیره‌ای این ماده شامل بخش‌های سخت و نرم است که باعث می‌شود خواص مکانیکی بالا را با انعطاف‌پذیری و فرآیندپذیری ترموپلاست‌ها ترکیب کند.
از جمله مهم‌ترین ویژگی‌های عمومی TPU می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- شفافیت بالا و زیبایی ظاهری
- مقاومت مکانیکی بسیار خوب در برابر سایش، ضربه و پارگی
- انعطاف‌پذیری در دمای پایین
- مقاومت در برابر آب، روغن، اکسیژن و بسیاری از مواد شیمیایی
- قابلیت بازیافت و فرآیندپذیری بالا در فرایندهایی مانند تزریق و اکستروژن
- امکان تولید در گریدهای مختلف برای کاربری‌های خاص
انواع TPU از نظر ترکیب شیمیایی
آشنایی با TPU ها مستلزم شناخت دقیق انواع مختلف آن از نظر ساختار شیمیایی است. برخی از مهم‌ترین دسته‌بندی‌ها شامل:
- TPU مبتنی بر پلی استر (برای کاربردهای صنعتی و مکانیکی)
- TPU مبتنی بر پلی اتر (مناسب برای کاربردهای پزشکی و غذایی)
- TPU با پایه‌های آروماتیک یا آلیفاتیک برای تنظیم ویژگی‌هایی مانند مقاومت نوری و زیست‌سازگاری
تفاوت TPU استری و اتری
در انتخاب TPU برای کاربردهای حساس، توجه به تفاوت‌های ساختاری بین پایه‌های استری و اتری اهمیت دارد:
| ویژگی | TPU پایه پلی استر | TPU پایه پلی اتر |
| مقاومت سایشی | عالی | عالی |
| خواص مکانیکی | عالی | خوب |
| انعطاف‌پذیری در سرما | خوب | عالی |
| مقاومت در برابر هیدرولیز | ضعیف | عالی |
| مقاومت شیمیایی | عالی | متوسط |
| مقاومت میکروبی | ضعیف | عالی |
در صنایع پزشکی و غذایی که الزامات بهداشتی، پایداری در برابر رطوبت و مقاومت میکروبی اهمیت دارد، استفاده از TPUهای پایه پلی اتر توصیه می‌شود.
کاربرد TPU در صنایع پزشکی
کاربردهای پزشکی TPU به دلیل خواصی مانند زیست‌سازگاری، مقاومت در برابر پارگی، استریل‌پذیری و انعطاف‌پذیری بالا، بسیار گسترده است. برخی از مهم‌ترین موارد استفاده شامل:
- تولید تجهیزات بیمارستانی مانند لوله‌های تنفسی، سرم و کیسه‌های ذخیره خون
- ساخت اجزای قلب مصنوعی، دریچه‌های زیستی و ایمپلنت‌های موقت
- تولید لباس‌های محافظ و تجهیزات ایزوله پزشکی
- ساخت بانداژ، باندهای کشی و نوارهای طبی
- قطعات قابل‌استفاده در دستگاه‌های تشخیص پزشکی
تمامی این موارد باید از گریدهای پزشکی TPU استفاده کنند که با استانداردهای جهانی مانند ISO 10993 و USP Class VI همخوانی داشته باشد.
کاربرد TPU در صنایع غذایی
در صنایع غذایی، آشنایی با TPU ها و انتخاب صحیح گرید فودگرید اهمیت بالایی دارد. TPUهای فودگرید عمدتاً پایه پلی‌اتر دارند و در ساخت اجزایی مانند موارد زیر به کار می‌روند:
- تسمه نقاله‌هایی که مواد غذایی را در خطوط تولید جابه‌جا می‌کنند
- لوله‌های انتقال مایعات خوراکی
- تجهیزات بسته‌بندی مواد غذایی
- اجزای ماشین‌آلات پرکن، بطری‌ساز و خشک‌کن صنعتی
- درزگیرها، گسکت‌ها و اورینگ‌هایی که در تماس مستقیم با غذا قرار دارند
گریدهای فودگرید TPU با الزامات سازمان غذا و دارو (FDA) و مقررات اتحادیه اروپا (EU 10/2011) تطبیق داده می‌شوند.
مزایای فنی TPU در کاربردهای پزشکی و غذایی
- زیست‌سازگاری و ایمنی بالا: TPU پایه پلی‌اتر اثر منفی بر بدن انسان یا حیوان ندارد.
- عدم تولید گاز سمی: در هنگام سوختن، مواد سمی از خود متصاعد نمی‌کند.
- نفوذناپذیری در برابر رطوبت و مواد شیمیایی: بسیار مهم در محیط‌های مرطوب یا تماس مستقیم با مایعات.
- قابلیت ضدعفونی و استریل‌پذیری: امکان استفاده مکرر با رعایت اصول بهداشتی.
- رنگ‌پذیری بالا: برای تطبیق با کدهای رنگی صنایع غذایی و پزشکی.
نکات ایمنی در استفاده از TPU
با وجود ایمن بودن TPU در گریدهای فودگرید و مدیکال، در زمان تولید یا پردازش آن باید اقدامات ایمنی مانند تهویه مناسب، استفاده از ماسک‌های فیلتردار و دستکش‌های مقاوم رعایت شود. همچنین مطالعه SDS (برگه اطلاعات ایمنی) هر گرید TPU پیش از استفاده توصیه می‌شود.
جمع‌بندی
آشنایی با TPU ها و شناخت گریدهای متنوع آن در انتخاب صحیح ماده اولیه برای صنایع حساس مانند پزشکی و غذایی نقش کلیدی دارد. TPU به عنوان یک پلیمر چندمنظوره، به دلیل ویژگی‌های ترکیبی از پلاستیک‌ها و الاستومرها، در تولید تجهیزات بهداشتی، زیستی و خوراکی جایگاه ویژه‌ای یافته است. انتخاب میان TPU پایه استر یا اتر، بر اساس الزامات عملکردی و بهداشتی انجام می‌شود و تأثیر مستقیم بر کیفیت، ایمنی و دوام محصول نهایی دارد.
