Tpu покрытие что это
Что такое термопластичный полиуретан (ТПУ / TPU)
Термопластичный полиуретан, или ТПУ (TPU) – современный полимерный материал, относящийся к классу эластомеров, веществ с повышенной эластичностью (в два раза эластичнее резины). Ткань с покрытием из ТПУ идеально подходит для изготовления надувного оборудования, и превосходит привычную ПВХ-ткань по многим ключевым показателям.
ТПУ – это атмосферостойкий и светостойкий материал, не подверженный гидролизу. Он также устойчив к воздействию масел и жиров, износу и трению, не теряет форму, не растягивается даже при длительном воздействии, не плавится при температуре до +80 о С. На сегодняшний день он используется, в том числе, при производстве надувных лодок, пневмокаркасных палаток, надувного игрового оборудования – зорбов, всесезонных аттракционов. В магазине Катера Сибири изделия из ТПУ на тканевой основе представлены в гандолах (внутренних баллонах) надувных катамаранов Вольный Ветер. Так же магазин Катера Сибири производит бронирование лодок ПВХ полиуретаном.
СРАВНЕНИЕ ТПУ И ПВХ
ПВХ-ткань – это полотно из синтетической нити, покрытое поливинилхлоридом. Нередко поверх наносится еще какое-либо вещество, для придания особых качеств – лучшей износостойкости, морозостойкости. Выпускаются виды ПВХ-текстиля с различными характеристиками плотности, весом от 200 до 1500 г/м2.
ТПУ называют симбиозом каучука и пластмассы. Его производят на основе алифатического изоцианата, простых и сложных полиэфиров. Именно наличие алифатических изоцианатов делает термопластичный полиуретан устойчивым к атмосферным воздействиям, в том числе и ультрафиолету. Этот же компонент делает ТПУ невосприимчивым к микроорганизмам.
Преимущества ТПУ-материала
ТПУ или ПВХ – что лучше? Оба материалы огнестойки, водо- и воздухонепроницаемы, выпускаются в разных цветах либо прозрачными. За ними легко ухаживать. Некоторые механические характеристики, такие как адгезия, прочность на растяжение, разрыв и раздирание у TPU и PVC одинаковы и зависят от конкретной марки материала.
Тем не менее, если взять в руки кусочки ПВХ-ткани и ТПУ-материала, можно отметить, что последний более мягкий, эластичный и лёгкий, специфический запах у него отсутствует. Благодаря этим качествам его используют даже для изготовления верхней детской одежды для прогулок в непогоду, для так полюбившихся современным мамам «непромокаек».
Преимущества ТПУ перед ПВХ-тканью:
Главный минус термополиуритана – его цена, она выше, чем у ПВХ. При этом износостойкость материала делает надувное изделие из ТПУ разумным выбором, если предполагается продолжительная эксплуатация.
ОПТИКА С АЗОТОМ
TPU-пластик (REC Easy Flex): как печатать, характеристики и свойства
Филамент TPU (REC Easy Flex) дает возможность печатать гибкие, эластичные и долговечные детали из термопластичного полиуретана.
Основные преимущества и недостатки TPU (REC Easy Flex)
Easy Flex (TPU) — самый эластичный и износостойкий материал в линейке гибких полимеров REC, обладающий высокой стойкостью к маслам, бензинам, щелочам и некоторым кислотам, высокой износостойкостью и отличной прочностью при деформации на изгиб и растяжение.
Материал морозостоек, держит довольно высокие температуры при нагревании и практически не стареет при облучении ультрафиолетом (красители могут деградировать, но физико-механические свойства самого материала сохраняются), обладает хорошей устойчивостью к морской воде, жирам, не подвержен воздействию микробов или бактерий.
Отличная стойкость к воздействию окружающей среды делает ТПУ прекрасным выбором для изготовления деталей, предназначенных для эксплуатации на открытом воздухе. Более того, ТПУ обладает низкой уязвимостью к пластической деформации или «ползучести», то есть хорошо сохраняет форму при продолжительной и многократной деформации, что позволяет использовать этот полимер в производстве функциональных деталей, работающих на изгиб, сжатие и растяжение.
В промышленности термопластичный полиуретан наиболее часто служит альтернативой резине из натурального каучука и применяется в производстве уплотнителей и сантехнических прокладок, профилей и шлангов, автомобильных шин и покрышек, амортизаторов и демпферов, различных крепежных, соединительных и декоративных элементов, обувных подошв и ортопедических вкладок, фрикционных накладок на ручные инструменты, обмотки силовых кабелей и компонентов электротехнического оборудования, спортивного инвентаря и многого другого.
Главный недостаток ТПУ в плане 3D-печати заключается в относительно высокой сложности работы с этим материалом при использовании FDM 3D-принтеров, обусловленной его основным качеством — гибкостью. Тем не менее, при должной подготовке эта проблема успешно решается (см. рекомендации ниже).
Общие характеристики TPU (REC Easy Flex):
Механические характеристики REC Easy Flex:
Рекомендации по подготовке к 3D-печати TPU (REC Easy Flex)
Термопластичный полиуретан весьма гигроскопичен, то есть хорошо впитывает влагу. В случае проблем с межслойной адгезией и появлением дефектов на укладываемых слоях (неровностей, пузырьков, расслоения) филамент необходимо просушить. При правильной температуре 3D-печати и использовании сухого материала получаемые изделия будут демонстрировать очень высокую прочность на разрыв.
При работе с Easy Flex рекомендуется не спешить и ограничивать скорость укладки. Точные значения зависят от используемого оборудования, но ориентировочно следует выставить скорость печати в районе 25 мм/c — можно выше, если материал будет хорошо подаваться и схватываться. Так как ТПУ эластичен, ретракт стоит выставить на более высокое значение, чем при работе с жесткими пластиками — порядка 3 мм.
Рекомендуется избегать боуденовской подачи филамента (раздельной установки подающего механизма и головки с соединением через длинную трубку) в пользу директ-экструдеров (цельных сборок подающего механизма и хотэнда). Минимизация дистанции между шестернями подающего механизма и входным каналом хотэнда поможет с проблемами, вызываемыми изгибом и сжатием прутка под нагрузкой, в том числе наматыванием филамента на шестерни. Прижим подающих шестерней должен быть упругим, но не слишком сильным во избежание деформации филамента, что опять-таки может привести к перебоям в подаче материала.
Для повышения адгезии к рабочей поверхности рекомендуется использовать подогрев столика и наносить адгезионные средства — лаки или клеи, например универсальный состав The3D. Обдув укладываемого материала не должен быть слишком сильным (не более 20%), чтобы слои успевали хорошо схватываться. Как правило, обдув следует использовать только при 3D-печати небольших моделей с коротким временем построения слоев.
Печатать на рафтах не рекомендуется, так как материал почти не подвержен термоусадке, а вспомогательные структуры лишь усложнят постобработку. Как вариант, перед 3D-печатью основной модели можно построить юбку исключительно для проверки стабильности подачи расплава.
Подробная информация об адгезионных свойствах REC Flex и других материалов при мультиматериальной 3D-печати доступна по этой ссылке.
Рекомендуемые настройки для 3D-печати материалом TPU (REC Easy Flex):
Хранение TPU (REC Easy Flex)
Как упоминалось выше, термопластичный полиуретан гигроскопичен, а потому настоятельно рекомендуется хранить неиспользуемые филаменты в герметичных пакетах или контейнерах, предварительно поместив внутрь пакетик силикагеля.
При необходимости филамент можно просушить с помощью специализированного оборудования, фруктосушилки или электрической духовки при температуре 50°С в течение как минимум четырех часов. Ускорять процесс посредством повышения температуры не рекомендуется, так как это может привести к повреждению материала.
Перед загрузкой материала в экструдер рекомендуется убедиться в отсутствии пыли на филаменте, способной образовывать нагар в хотэнде. При необходимости филамент можно очистить прямо во время 3D-печати, пропуская филамент через простой поролоновый фильтр (например, такой или такой) по пути от катушки к хотэнду.
Подробнее о хранении и сушке филаментов из разных материалов рассказывается в статьях по ссылкам ниже:
Постобработка TPU (REC Easy Flex)
Как и другие эластичные материалы, термопластичный полиуретан не поддается точной механической обработке, например шлифованию. Единственный практичный вариант — обрезание артефактов и вспомогательных структур режущими инструментами.
В плане химической обработки достоинства ТПУ тоже быстро превращаются в недостатки: высокая химическая стойкость не позволяет сглаживать поверхности многими общедоступными растворителями. Для химической обработки потребуется диметилформамид, тетрагидрофуран, этилацетат, циклогексанон или диметилацетамид со строгим соблюдением техники безопасности во всех случаях.
Для склеивания можно использовать эпоксидные смолы, цианоакрилат (супер-клей) или полиуретановые клеи, однако любые клеящие составы могут оказаться слабым местом в функциональных деталях, поэтому рекомендуется по возможности сразу печатать цельные изделия.
При покраске стоит помнить о гибкости материала и избегать твердых грунтов и лаков, если изделие будет подвержено нагрузкам. Как вариант, для сглаживания поверхностей и покраски можно использовать жидкие резины, при необходимости с добавлением красящих пигментов.
Безопасность TPU (REC Easy Flex)
В целом, материал совершенно безвреден при нормальных условиях эксплуатации, однако пока не протестирован на безопасность при продолжительном контакте с пищевыми продуктами. Объем выделяемых летучих веществ не должен превышать максимально допустимые концентрации, но 3D-печать все равно рекомендуется осуществлять в хорошо проветриваемых помещениях, по возможности оснащенных вытяжкой в непосредственной близости от оборудования.
Сертификаты безопасности публикуются в специальном разделе нашего сайта.
Испытания REC Easy Flex
Наша компания последовательно проводит испытания выпускаемых филаментов для 3D-принтеров. С отчетами об испытаниях* REC Easy Flex можно ознакомиться по ссылкам ниже:
*все испытания проводились на напечатанных образцах с толщиной слоя 0.2мм
Обзор термопластичных полиуретанов (TPU) разной эластичности и твёрдости.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
До некоторых пор я был уверен, что все полиуретаны примерно одинаковы.
Чем вообще интересны термопластичные полиуретаны?
А вот чем. Это эластичные пластики, с идеальной свариваемостью, хорошей стойкостью при нахождении в атмосферных условиях, очень низкой истираемостью.
Это не фразы из Википедии, это всё проверено на личном опыте.
Например, свариваемость. Ни одну деталь толщиной всего в один периметр ни из одного полиуретана мне не удалось разорвать по слоям как я ни старался:
Стойкость при нахождении в атмосферных условиях.
Слева лежавшая в помещении, справа год на солнце. На верх второй детальки внимания не обращайте, это был изначально брак, поэтому её не жалко было «пытать».
Напильниками полиуретан не пилится почти вообще никак. После нескольких усердных движений даже заметных следов может не остаться:
С какими пластиками можно ещё сравнить TPU?
Свариваемость у них в общем такая же хорошая, как и у полиуретанов.
И так же как и TPU склеивать их проблематично. На данный момент доступные клеи для них мне неизвестны, рад если кто-то в комментариях напишет чем их всё-таки можно склеить.
По простому, если смять тонкую полиуретановую, деталюшку, она вернёт свою форму почти полностью. Если смять ТПЕ, то останутся заломы:
На самом деле, это важное свойство не только для итоговой детали, но и для процесса печати.
Вот для примера, как ведут себя прутки TPE и TPU при растяжении:
Как видно, упругая деформация TPE довольно быстро превращается в необратимую пластическую.
А полиуретан восстановился полностью.
В качестве тестовых образцов я обычно печатаю температурные столбики, толщиной в один периметр, с разной температурой через каждый сантиметр столбика.
Это позволяет выявить рабочий диапазон пластика, свариваемость и косвенно его гигроскопичность.
Самый мягкий и эластичный полиуретан из линейки производителя. Скорее напоминает силикон.
Прям вот очень мягкий.
Дефект на 220 градусах вызван тем, что что при этой температуре пластик тоже густой и тонкая стенка из-за своей большой мягкости начинает гулять под соплом с густым пластиком. Впрочем при повышении температуры всё ок даже на такой тонкой стенке. Пузыри на 240-250 градусах это как раз та влага о которой я упомянул чуть ранее и которую полиуретан впитывает с удовольствием. Конечно не так, как нейлон, но больше чем PETG.
Вот, к примеру печать им же, но хорошенько просушенным:
Видно на 240 градусах никаких пузырей уже нет.
Рекомендую печатать им на 230, при просушке на 240 градусах.
Все дальнейшие тесты были только хорошо просушенным пластиком!
Итого. Пластик очень эластичен. Поэтому, прежде чем его заказать, вы должны быть уверены, что ваш принтер способен печатать такими мягкими материалами.
Впрочем производитель бесплатно раздаёт всем желающим свои пробники. И можно относительно безболезненно проверить сможет ли ваш принтер печатать таким пластиком. Так же их можно использовать для проверки устойчивости той или иной разновидности полиуретана к интересующему вас растворителю или маслу. Ведь использование в качестве прокладок это один из наиболее очевидных применений этого материала. Но о пробниках чуть позже.
Более жёсткий полиуретан. Но тем не менее существенно более мягкий чем последующие варианты.
И несколько более мягкий, чем эластомеры некоторых других производителей.
Печатается он уже хорошо на всём температурном диапазоне (производителем заявлено 205-235):
Фокусироваться на белом фотоаппарат категорически отказывается, даже в ручном режиме, так что придётся поверить на слово, что деталь на всём диапазоне идеальна.
Тонкая стенка держится достаточно уверенно и не изгибается под соплом даже на минимуме температуры из рабочего диапазона.
Ещё я у Spring заметил одну интересную особенность. Его поверхность с очень большим коэффициентом трения. Он как бы покрыт (в том числе и после печати) чем-то очень нескользящим.
Как бы это объяснить. Вот если кто брал в руки мелкую толчёную канифоль или раствор канифоли в спирте проливал на руки и высушивал и тёр потом, вот эффект примерно такой, как от канифоли на пальцах.
Не знаю, фича это или баг в пластике, но такой момент есть. В остальных модификациях этого эффекта или нет или он выражен значительно меньше.
Итого. Я бы сказал это наиболее оптимальный вариант. Хотя тут конечно всё от назначения зависит. С одной стороны он более жёсткий, чем предыдущий, соответственно проще в печати, но в тоже время он существенно более мягкий чем следующие. Тем обиднее, что прозрачной версии его не бывает.
На этом месте должен был быть полиуретан чуть более жёсткий, чем Spring, чтобы им можно было печатать проще и быстрее, иметь прозрачный вариант, как наиболее универсальный.
Но к сожалению у этого производителя такого варианта нет, поэтому переходим к следующей модификации.
Это уже гораздо более жёсткий и менее эластичный вариант. Трудно с чем-то его сравнить. Скажем так, по эластичности это уже явно не резина, и даже не жёсткая резина. Возможно из подобного материала делают полиуретановые молотки для керамогранита.
Печатать им уже совсем просто.
Печатал на 220-250, как и заявлено производителем. На 220 густой и слегка есть дефект, аналогичный как на Soft. На остальном диапазоне дефектов нет, деталь в реальности выглядит приличней, чем на фото.
Итого. Затрудняюсь чётко описать назначение этого материала. Ну наверно первые потребители, это те, кому нужна именно такая твёрдость и эластичность. Ну и возможно те, кому хочется попечатать эластомерами, но принтер этого не очень-то позволяет.
Это ещё боле жёсткий полиуретан. По твёрдости и эластичности скорее в чём-то напоминает SBS. Но разумеется по прочности и свариваемости они просто на разных планетах. Полиуретан есть полиуретан, разодрать и сломать его разумными усилиями просто невозможно.
Разумеется печатать им будет так же легко на любом принтере как и жёсткими пластиками.
Печатал на 210-250 градусах, при заявленных 205-235. У этого пластика получилась самая красивая поверхность.
Итого. Почему то, когда я попробовал этот филамент, я решил, что из него будут получаться отличные ударостойкие корпуса. Разбить его, невозможно, всё-таки это какой-никакой эластомер, в тоже время он достаточно жёсткий, что позволяет сохранять форму корпуса под нагрузкой.
Тем не менее это всё таки не ABS и даже не PETG, некая гибкость всё же есть и стенки должны быть потолще. Возможно из этого материала будут получаться славные шестерёнки, правда не мелкие. Они будут беречь остальную трансмиссию, в виду свей некоторой эластичности. А низкая истираемость полиуретана позволит им служить долго. Ну и треснуть такая шестерёнка внезапно не сможет.
В конце небольшое видео сравнения мягкости этих пластиков:
Теперь несколько практических примеров использования эластомеров.
Напечатал несколько заглушек для компьютера: на SATA Power, SATA Data, USB, Jack 3.5, Molex
Ножки на свой новый принтер:
Мягкое колечко в отверстии стального корпуса:
Крышка на объектив камеры:
Ещё несколько применений есть в моём профиле.
Итого. Полиуретаны разные нужны, полиуретаны разные важны. Мне нравятся полиуретаны, мне нравится, что у одного производителя есть ряд полиуретанов разной жёсткости и эластичности.
Кстати насчёт терминологии. Жёсткость и эластичность это не разные определения одного явления. Например Flex Soft из обзора и пластилин имеют примерно одинаковую жёсткость, но вот Flex Soft очень эластичен, а пластилин вообще нет (он пластичен). Или чистый алюминий (не дюраль). Он жёстче и пластилина и всех полиуретанов, тем не менее по эластичности он как пластилин, а не как полиуретан.
Теперь о бесплатных пробниках.
Особенно это актуально с учётом высокой цены полиуретанов.
Пробники этих (и не только этих) пластиков производитель высылает бесплатно всем желающим, получателем оплачивается только стоимость доставки.
Страничка заказа пробников:
Пробников 10 штук. Можно выбрать любые из ассортимента производителя, а это разные вариации полимеров: ABS, HIPS, PLA, Nylon, TPU, PETG, PP, PC.
Но поскольку меня интересовал только полиуретан, я попросил прислать по два пробника полиуретанов вместо других пластиков, чтобы помимо тестовых столбиков напечатать ещё что-то полезное. И производитель пошёл мне на встречу.
Преимущества ТПУ (TPU) перед ПВХ-материалом
Термопластичный полиуретан, или ТПУ (TPU) – современный полимерный материал, относящийся к классу эластомеров, веществ с повышенной эластичностью (в два раза эластичнее резины). Ткань с покрытием из ТПУ идеально подходит для изготовления надувного оборудования, и превосходит привычную ПВХ-ткань по многим ключевым показателям.
ТПУ – это атмосферостойкий и светостойкий материал, не подверженный гидролизу. Он также устойчив к воздействию масел и жиров, износу и трению, не теряет форму, не растягивается даже при длительном воздействии, не плавится при температуре до +80 о С. На сегодняшний день он используется, в том числе, при производстве надувных лодок, пневмокаркасных палаток, надувного игрового оборудования – зорбов, всесезонных аттракционов.
Сравнение ТПУ и ПВХ
ТПУ называют симбиозом каучука и пластмассы. Его производят на основе алифатического изоцианата, простых и сложных полиэфиров. Именно наличие алифатических изоцианатов делает термопластичный полиуретан устойчивым к атмосферным воздействиям, в том числе и ультрафиолету. Этот же компонент делает ТПУ невосприимчивым к микроорганизмам.
Преимущества ТПУ-материала
ТПУ или ПВХ – что лучше? Оба материалы огнестойки, водо- и воздухонепроницаемы, выпускаются в разных цветах либо прозрачными. За ними легко ухаживать. Некоторые механические характеристики, такие как адгезия, прочность на растяжение, разрыв и раздирание у TPU и PVC одинаковы и зависят от конкретной марки материала.
Тем не менее, если взять в руки кусочки ПВХ-ткани и ТПУ-материала, можно отметить, что последний более мягкий, эластичный и лёгкий, специфический запах у него отсутствует. Благодаря этим качествам его используют даже для изготовления верхней детской одежды для прогулок в непогоду, для так полюбившихся современным мамам «непромокаек».
Преимущества ТПУ перед ПВХ-тканью:
Главный минус термополиуритана – его цена, она выше, чем у ПВХ. При этом износостойкость материала делает надувное изделие из ТПУ разумным выбором, если предполагается продолжительная эксплуатация. Являясь производителем, компания «Тайм Триал» предлагает вам оборудование из ПВХ-ткани или ТПУ. Мы рассчитаем стоимость вашего заказа в двух вариантах исполнения, чтобы вы могли купить надувное оборудование, наилучшим образом подходящее для ваших целей и бюджета.