| TPU基本資料 英文全名：THERMOPLASTIC URETHANE 中文名稱：熱塑性聚胺脂 顏 色：透明
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| 特性： 1.熱塑性聚胺脂為熱可塑性樹脂。 2.耐油耐熱耐磨耗性優、但耐水性耐寒性差。 3.硬區段增加則其機械性質變優、但壓縮應變及彈性則降低。 4.可作發泡體、彈性物之材料。 5.其光澤性良好易於塗裝。 | ||
| 機械特性(普通耐熱性) | ||
| 抗拉強度 ：440-490kgf/cm^2 硬度 ：90-98Hs(JIS a)Shore D 楊氏模數 ：120-190ekgf/cm^2 拉伸延伸率 ：900% | ||
| 熱物性質 | ||
| 軟化點 ：114℃-131℃ | ||
| 成形加工性 | ||
| 黏度表現 ：黏度隨剪切速率增加而減少。 shear rate | 溫度變化範圍 | 黏度變化情形(g/cm．sec) |
| 10^ 1 | 185→225℃ | 1.684*10^4→1.180*10^3 |
| 10^ 2 | 185→225℃ | 5.130*10^3→8.815*10^2 |
| 5*10^ 3 | 185→225℃ | 1.570*10^3→5.265*10^2 |
比重 ：1.12 |
| 用途說明 |
| 機械方面 ：運輸帶、齒輪、汽車(濾清器箱蓋)、紡織機之零附件。 其他方面 ：電線、膠布、塗料、輪胎、皮件製造。 日用品方面 ：鞋底、合成皮、皮帶等。 |
| TPU加工問題處理方法 |
| 成型品的黏膜 1.增加脫模黏度。 2.整成型時間（降低模具溫度、延長冷卻時間、降低射出壓力、減短保壓時間等）。
收縮翹曲 1.設計多點的料門。 2.模具溫度均一。 3.調整成型條件（提高樹指溫度、模具溫度、降低射出壓力）。 4.脫模頂出力要平均。 色斑 1.顏料要充分混合（通過押出機等）。 2.料門變化，色斑位置也會變化。 3.改變顏料的配色。 |
| TPU流變性質暨熱物性質 一、流變性質 |
| 黏度(viscosity)是一種流對流體所產生抵抗的指標。在牛頓黏度定律中，黏度的定義為: 對牛頓流體而言(例如:水)，黏度為一常數。然而，對高分子熔液來說，黏度卻隨其分子受到剪應變率的增加而減少，此種現象，稱為高分子的「剪稀薄特性(Shear Thinning)」。 為何高分子黏度會隨剪應變率的增加而減少？這是由於高分子在不受外力的作用下，分子鏈以隨機(random)方式纏在一起，此時高分子對流動的抵抗較大，同時高分子也會呈現較大的黏度。但隨著剪應變率逐漸增大，高分子鏈間排列趨於整齊，使原來纏在一起高分子漸漸的呈現較規則的排列方向，其對流動的抵抗降低，同時黏度也相對降低。 塑料成型時，皆是在加熱的環境下做測試，故了解塑料在加工時的黏度表現，是有其必要的，因為黏度越高，流動的阻力越大，流動也越困難。欲量測黏度，可選擇使用毛細管流變儀(CAPILLARY VISCOMETER)、旋轉型流變儀(ROTATIONAL VISCOMETER)來進行量測，量測範圍參照圖(一)。
圖(一)不同的流變儀黏度量測範圍 |
| 黏度量測結果與討論 |
| 兩種不同等級的TPU塑料由毛細管流變儀所量測出之剪切黏度對剪切率作圖，其結果如圖(二)所示。由曲線觀察可印證其切變致稀性，黏度(Y軸，viscosity)隨著剪切率(X軸，shear rate)增加而變小；同時也可看出黏度也隨著溫度的增加(180℃→225℃)而下降。而在相同之剪切率及溫度之下可明顯的看出CAE-TPU-001有較低的黏度表現，擁有較佳之流動性，而且對溫度之敏感性較高，可以提供較大的加工範圍，反之TPU/CAE (A8500S)就具有較大的黏滯性，因此單純就流變特性而言，假若期望TPU有較佳的流動表現，使得塑料在較短的時間內流入模具，那麼在此種考量之下CAE-TPU-001當然為較佳的選擇。
圖(二) 兩種不同等級之TPU剪切黏度對剪切率作圖 |
| 二、熱物性質 |
| 塑料的熱物性質可區分為: 1.容積性質(Volumetric properties)：比容(Specific volume)、密度(Density)及PVT關係 2.熱卡性質(Calorimetric properties)：比熱(Specific heat)、熱傳導係數(Thermal conductivity)、熔化熱 (Heat offusion)、結晶熱(Heat of crystallization) 3.轉移溫度(Transition temperature)：玻璃轉移溫度(Glass transition temperature)、熔點(melting point) 當聚合物在玻璃轉移溫度(Tg)時，會由較高溫時所呈現的橡膠態，轉至低溫呈現出似玻璃既硬又易脆的性質。結晶性(Crystalline)聚合物，由於具備晶格結構，即其高分子鏈排列有固定樣式(結晶過程中高分子鏈排入結晶格子中)，在發生相變化時，必須突破結構的能量障壁，才能使晶格結構崩潰，因此結晶性塑料具有明顯的相轉移溫度及潛熱值。一般來說，官能基小、結構簡單的分子，較易形成結晶性聚合物。而實際上沒有完全結晶的聚合物存在，微觀上必有分子排列不均的非結晶區域，所以玻璃轉移點是聚合物在使用上相當重要的一個指標，事實上聚合物會呈現塑膠態或橡膠態全視Tg與當時使用時的溫度而定。 Tuse > Tg →橡膠態 如：室溫(25℃) > 橡膠(Tg=-67℃)∴輪胎在常溫下呈現彈性。 Tuse < Tg →玻璃態 如：室溫(25℃) < 聚笨乙烯(Tg=105℃)∴原子筆外殼呈現剛性。 可使用熱差掃描熱卡計(Differential Scanning Calorimeter，DSC)來測試聚合物的熱性質。其基本原理為樣品與參考物維持相同的溫度及升溫速率，由於樣本和參考物所吸收的能量會有差異，所以當感熱器感應到有溫度差時，加熱器會對較冷者加熱到二者溫度相等，此時儀器會記錄補償樣品吸熱或放熱反應所損失或增加之熱量(即樣品產生吸熱反應時，加熱器提供熱量於樣品；樣品產生放熱反應時，加熱器提供熱量於參考物，使二者的溫度差為零)，並於DSC的圖形上表達出來，再藉由熱力學的推導應用來分析聚合物的Tg、Tm、Cp(Heat Capacity，熱容量，將單位塑料溫度提高一度所須的熱量)、熔化熱(Heat of Fusion，單位塑料由固態熔化至液態所需的熱量)、結晶熱(Heat of Crystallization，結晶性塑料在結晶過程中所釋放的熱量)等相關的熱物性質。 |
| DSC量測結果與討論 |
| 兩種塑料以DSC量測再經由方程式運算所得比熱對溫度的作圖，其結果如圖(三)所示。由於高分子的結晶度越高，曲線下所包含的面積會越大，由圖上曲線可看出CAE-TPU-001在145℃~175℃有相當明顯的吸熱峰，而TPU/CAE (A8500S)則在144℃~163℃之間有一較為明顯的吸熱峰，由此可知CAE-TPU-001顯然的擁有較高的結晶度，而且有較高的熔點，因此我們可以推斷，在加工成型上我們必須提供CAE-TPU-001較大的熱量來使其突破晶格的障壁，達到相同的流動性。
圖(三) 兩種不同等級之TPU比熱對溫度作圖 |
| PVT量測結果與討論 |
| 比容與密度互為倒數關係，塑料的比容會隨著相的狀態、溫度、壓力而有所不同。圖(四)，依自由體積理論來看，塑料在低溫時，分子鏈彼此聚集較為緊密，其自由體積(Vfree)較小，即比容較小；塑料在高溫時，提供分子鏈足夠的能量活動，其自由體積(Vfree)較大，即比容較大。溫度高低不同，影響比容的差異，會使塑料在成型後產生收縮。
圖(四)低溫及高溫時自由體積示意圖 由於結晶性塑料，分子鏈排列較為緻密整齊，在低溫時鏈節只有在平衡位置上有小範圍的振動，必須溫度上升提供足夠的能量破壞結晶排列，才會有移動、轉動、滑動的現象產生。尤其在玻璃轉移點以上時，分子運動更加自由，比容會明顯上升，可在比容對溫度的作圖上(固定壓力值)看見明顯的轉折點。相對於非晶質(amorphous)塑料則不會有如此明顯的轉折。 PVT關係圖為判斷塑料在成型時之體積膨脹率及成型後之冷卻收縮率的重要指標，兩種塑料的量測結果如圖(五)所示，由曲線觀察CAE-TPU-001在100℃~110℃附近，有明顯的轉折的現象，而TPU/CAE (A8500S)則在相同的溫度範圍產生曲線的轉折，兩者皆表現出非結晶性高分子的曲線特性，而兩者的比容皆隨著壓力的增加(0Mpa→120MPa)而降低。在相同的壓力及溫度下CAE-TPU-001較TPU/CAE (A8500S)有較大的體積變化率，換言之在成型上CAE-TPU-001會有較大的冷卻收縮率。
圖(五)兩種不同等級之TPU比容對溫度作圖 |
