Thermoplastisches Polyurethan (TPU) vereint die gummiartigen Eigenschaften vernetzter Polyurethane wie hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit mit den thermoplastischen Eigenschaften linearer Polymere und erweitert so sein Anwendungsgebiet auf den Kunststoffbereich. Insbesondere in den letzten Jahrzehnten hat sich TPU zu einem der sich am schnellsten entwickelnden Polymerwerkstoffe entwickelt.
TPU zeichnet sich durch hervorragende Eigenschaften hinsichtlich Zugfestigkeit, Zähigkeit und Alterungsbeständigkeit aus und ist somit ein ausgereifter und umweltfreundlicher Werkstoff. Es besitzt hohe Festigkeit, gute Zähigkeit, Verschleißfestigkeit, Kältebeständigkeit, Ölbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, Alterungsbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit, Eigenschaften, die mit anderen Kunststoffen nicht vergleichbar sind. Gleichzeitig bietet es hohe Wasserdichtigkeit und Feuchtigkeitsdurchlässigkeit, Windbeständigkeit, Kältebeständigkeit, antibakterielle Eigenschaften, Schimmelresistenz und viele weitere hervorragende Funktionen wie Wärmespeicherung, UV-Beständigkeit und Energieabgabe.
TPU weist einen breiten Betriebstemperaturbereich auf. Die meisten Produkte können dauerhaft im Bereich von -40 bis 80 °C eingesetzt werden, kurzzeitig sind Temperaturen bis zu 120 °C möglich. Die Weichsegmente in der Segmentstruktur der TPU-Makromoleküle bestimmen deren Tieftemperaturverhalten. TPU vom Polyestertyp zeigt ein geringeres Tieftemperaturverhalten und eine geringere Flexibilität als TPU vom Polyethertyp. Das Tieftemperaturverhalten von TPU wird durch die Glasübergangstemperatur und die Erweichungstemperatur der Weichsegmente bestimmt. Der Glasübergangsbereich hängt vom Anteil der Hartsegmente und dem Grad der Phasentrennung zwischen den Weich- und Hartsegmenten ab. Mit zunehmendem Anteil an Hartsegmenten und abnehmendem Grad der Phasentrennung erweitert sich der Glasübergangsbereich der Weichsegmente entsprechend, was zu einem schlechteren Tieftemperaturverhalten führt. Durch die Verwendung von Polyether, der eine geringe Kompatibilität mit den Hartsegmenten aufweist, als Weichsegment kann die Tieftemperaturflexibilität von TPU verbessert werden. Mit steigendem relativen Molekulargewicht des Weichsegments oder nach dem Tempern von TPU nimmt auch die Inkompatibilität zwischen Weich- und Hartsegmenten zu. Bei hohen Temperaturen wird die Leistungsfähigkeit hauptsächlich durch die Hartsegmente aufrechterhalten; je höher die Härte des Produkts, desto höher seine Einsatztemperatur. Darüber hinaus hängt die Hochtemperaturleistung nicht nur von der Menge des Kettenverlängerers ab, sondern auch von dessen Art. Beispielsweise ist die Einsatztemperatur von TPU, das mit (Hydroxyethoxy)benzol als Kettenverlängerer hergestellt wurde, höher als die von TPU, das mit Butandiol oder Hexandiol hergestellt wurde. Auch die Art des Diisocyanats beeinflusst die Hochtemperaturleistung von TPU; verschiedene Diisocyanate und Kettenverlängerer als Hartsegmente weisen unterschiedliche Schmelzpunkte auf.
Derzeit erweitert sich das Anwendungsgebiet von TPU-Folien stetig und erstreckt sich von traditionellen Bereichen wie Schuhen, Textilien und Bekleidung auf die Luft- und Raumfahrt, das Militär, die Elektronik und weitere Felder. TPU-Folien sind ein neuartiger Industriewerkstoff, der sich kontinuierlich modifizieren lässt. Durch Rohstoffmodifikationen, Anpassungen der Materialrezeptur, Optimierung der Produktionsprozesse und andere Maßnahmen kann das Anwendungsgebiet erweitert werden, wodurch sich für TPU-Folien neue Einsatzmöglichkeiten eröffnen. Mit der Weiterentwicklung der Industrietechnologie wird sich der Anwendungsbereich von TPU zukünftig noch weiter ausdehnen.
Welche Anwendungsgebiete haben TPU-Materialien derzeit in unserem Unternehmen?
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Veröffentlichungsdatum: 03.08.2023
