টিপিইউ-এর ভবিষ্যৎ উন্নয়নের মূল দিকনির্দেশনা

টিপিইউ হলো একটি পলিইউরেথেন থার্মোপ্লাস্টিক ইলাস্টোমার, যা ডাইআইসোসায়ানেট, পলিওল এবং চেইন এক্সটেন্ডার দ্বারা গঠিত একটি বহু-দশা ব্লক কোপলিমার। একটি উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন ইলাস্টোমার হিসেবে, টিপিইউ-এর বিভিন্ন পণ্যে ব্যবহারের ব্যাপক সুযোগ রয়েছে এবং এটি দৈনন্দিন প্রয়োজনীয় সামগ্রী, ক্রীড়া সরঞ্জাম, খেলনা, সাজসজ্জার উপকরণ এবং জুতার উপকরণ, হোস, ক্যাবল, চিকিৎসা সরঞ্জাম ইত্যাদির মতো অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

বর্তমানে, টিপিইউ-এর প্রধান কাঁচামাল প্রস্তুতকারকদের মধ্যে রয়েছে বিএএসএফ, কোভেস্ট্রো, লুব্রিজল, হান্টসম্যান, ওয়ানহুয়া কেমিক্যাল।লিংগুয়া নতুন উপকরণএবং আরও অনেক কিছু। দেশীয় সংস্থাগুলির বিন্যাস এবং উৎপাদন ক্ষমতা সম্প্রসারণের ফলে, টিপিইউ শিল্প বর্তমানে অত্যন্ত প্রতিযোগিতামূলক। তবে, উচ্চ-স্তরের প্রয়োগের ক্ষেত্রে, এটি এখনও আমদানির উপর নির্ভরশীল, যা এমন একটি ক্ষেত্র যেখানে চীনকে যুগান্তকারী সাফল্য অর্জন করতে হবে। চলুন টিপিইউ পণ্যের ভবিষ্যৎ বাজার সম্ভাবনা নিয়ে আলোচনা করা যাক।

১. সুপারক্রিটিক্যাল ফোমিং ই-টিপিইউ

২০১২ সালে, অ্যাডিডাস এবং বিএএসএফ যৌথভাবে এনার্জিবুস্ট নামক রানিং শু ব্র্যান্ডটি তৈরি করে, যার মিডসোল উপাদান হিসেবে ফোমযুক্ত টিপিইউ (বাণিজ্যিক নাম ইনফিনার্জি) ব্যবহৃত হয়। সাবস্ট্রেট হিসেবে ৮০-৮৫ শোর এ কাঠিন্যের পলিইথার টিপিইউ ব্যবহারের কারণে, ইভিএ মিডসোলের তুলনায় ফোমযুক্ত টিপিইউ মিডসোল ০℃-এর নিচের পরিবেশেও ভালো স্থিতিস্থাপকতা এবং কোমলতা বজায় রাখতে পারে, যা পরিধানের আরাম বাড়ায় এবং বাজারে ব্যাপকভাবে স্বীকৃত।
২. ফাইবার দ্বারা শক্তিশালী পরিবর্তিত টিপিইউ যৌগিক উপাদান

টিপিইউ-এর অভিঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতা ভালো, কিন্তু কিছু প্রয়োগের ক্ষেত্রে উচ্চ স্থিতিস্থাপক গুণাঙ্ক এবং অত্যন্ত কঠিন উপাদানের প্রয়োজন হয়। উপাদানের স্থিতিস্থাপক গুণাঙ্ক বৃদ্ধি করার জন্য গ্লাস ফাইবার রিইনফোর্সমেন্ট মডিফিকেশন একটি বহুল ব্যবহৃত কৌশল। এই মডিফিকেশনের মাধ্যমে উচ্চ স্থিতিস্থাপক গুণাঙ্ক, ভালো তাপ নিরোধক ক্ষমতা, শক্তিশালী তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা, ভালো স্থিতিস্থাপক পুনরুদ্ধার কর্মক্ষমতা, ভালো ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, অভিঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতা, নিম্ন প্রসারণ সহগ এবং মাত্রিক স্থিতিশীলতার মতো বহু সুবিধাসম্পন্ন থার্মোপ্লাস্টিক কম্পোজিট উপাদান পাওয়া যায়।

BASF তার পেটেন্টে গ্লাস শর্ট ফাইবার ব্যবহার করে উচ্চ মডুলাস ফাইবারগ্লাস রিইনফোর্সড TPU তৈরির একটি প্রযুক্তি চালু করেছে। কাঁচামাল হিসেবে পলিটেট্রাফ্লুরোইথিলিন গ্লাইকোল (PTMEG, Mn=1000), MDI, এবং ১,৪-বিউটানেডিওল (BDO)-এর সাথে ১,৩-প্রোপেনেডিওল মিশিয়ে ৮৩ শোর ডি কাঠিন্যের একটি TPU সংশ্লেষণ করা হয়েছিল। এই TPU-কে ৫২:৪৮ ভরের অনুপাতে গ্লাস ফাইবারের সাথে মিশ্রিত করে ১৮.৩ GPa ইলাস্টিক মডুলাস এবং ২৪৪ MPa টেনসাইল স্ট্রেংথের একটি কম্পোজিট উপাদান পাওয়া যায়।

গ্লাস ফাইবারের পাশাপাশি কার্বন ফাইবার কম্পোজিট টিপিইউ ব্যবহৃত পণ্যেরও খবর পাওয়া যায়, যেমন কোভেস্ট্রোর ম্যাজিও কার্বন ফাইবার/টিপিইউ কম্পোজিট বোর্ড, যার ইলাস্টিক মডিউলাস ১০০ জিপিএ পর্যন্ত এবং ঘনত্ব ধাতুর চেয়েও কম।
৩. হ্যালোজেন মুক্ত অগ্নি প্রতিরোধক টিপিইউ

টিপিইউ-এর উচ্চ শক্তি, উচ্চ দৃঢ়তা, চমৎকার ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যা এটিকে তার এবং কেবলের জন্য একটি অত্যন্ত উপযুক্ত আবরণী উপাদান করে তোলে। কিন্তু চার্জিং স্টেশনের মতো প্রয়োগ ক্ষেত্রগুলিতে উচ্চতর অগ্নি প্রতিরোধ ক্ষমতার প্রয়োজন হয়। টিপিইউ-এর অগ্নি প্রতিরোধক কর্মক্ষমতা উন্নত করার সাধারণত দুটি উপায় রয়েছে। একটি হলো প্রতিক্রিয়াশীল অগ্নি প্রতিরোধক পরিবর্তন, যেখানে রাসায়নিক বন্ধনের মাধ্যমে টিপিইউ-এর সংশ্লেষণে ফসফরাস, নাইট্রোজেন এবং অন্যান্য উপাদানযুক্ত পলিওল বা আইসোসায়ানেটের মতো অগ্নি প্রতিরোধক উপাদান যুক্ত করা হয়; দ্বিতীয়টি হলো সংযোজনমূলক অগ্নি প্রতিরোধক পরিবর্তন, যেখানে টিপিইউ-কে ভিত্তি হিসেবে ব্যবহার করে গলিত মিশ্রণের জন্য অগ্নি প্রতিরোধক যোগ করা হয়।

প্রতিক্রিয়াশীল পরিবর্তনের মাধ্যমে টিপিইউ-এর গঠন পরিবর্তন করা যায়, কিন্তু যখন সংযোজিত অগ্নি-প্রতিরোধকের পরিমাণ বেশি হয়, তখন টিপিইউ-এর শক্তি কমে যায়, প্রক্রিয়াকরণের কার্যক্ষমতা হ্রাস পায় এবং অল্প পরিমাণে যোগ করেও প্রয়োজনীয় অগ্নি-প্রতিরোধক স্তর অর্জন করা যায় না। বর্তমানে, বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ এমন কোনো উচ্চ অগ্নি-প্রতিরোধক পণ্য নেই যা চার্জিং স্টেশনের প্রয়োগের চাহিদা সত্যিকার অর্থে পূরণ করতে পারে।

প্রাক্তন বেয়ার ম্যাটেরিয়ালসায়েন্স (বর্তমানে কস্ট্রন) একসময় একটি পেটেন্টের মাধ্যমে ফসফিন অক্সাইডের উপর ভিত্তি করে একটি জৈব ফসফরাসযুক্ত পলিওল (IHPO) প্রবর্তন করেছিল। IHPO, PTMEG-1000, 4,4'-MDI, এবং BDO থেকে সংশ্লেষিত পলিইথার TPU চমৎকার অগ্নি প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে। এর এক্সট্রুশন প্রক্রিয়াটি মসৃণ এবং উৎপাদিত পণ্যের পৃষ্ঠতলও মসৃণ হয়।

বর্তমানে হ্যালোজেন-মুক্ত শিখা-প্রতিরোধক টিপিইউ (TPU) প্রস্তুত করার জন্য হ্যালোজেন-মুক্ত শিখা-প্রতিরোধক যোগ করাই সবচেয়ে প্রচলিত প্রযুক্তিগত পদ্ধতি। সাধারণত, ফসফরাস-ভিত্তিক, নাইট্রোজেন-ভিত্তিক, সিলিকন-ভিত্তিক, বোরন-ভিত্তিক শিখা-প্রতিরোধক যৌগ হিসেবে অথবা ধাতব হাইড্রোক্সাইড শিখা-প্রতিরোধক হিসেবে ব্যবহৃত হয়। টিপিইউ-এর সহজাত দাহ্যতার কারণে, দহনের সময় একটি স্থিতিশীল শিখা-প্রতিরোধক স্তর গঠনের জন্য প্রায়শই ৩০%-এর বেশি শিখা-প্রতিরোধক যোগ করার প্রয়োজন হয়। তবে, যখন যোগ করা শিখা-প্রতিরোধকের পরিমাণ বেশি হয়, তখন এটি টিপিইউ সাবস্ট্রেটে অসমভাবে ছড়িয়ে পড়ে এবং শিখা-প্রতিরোধক টিপিইউ-এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলো আদর্শ থাকে না, যা হোস, ফিল্ম এবং কেবলের মতো ক্ষেত্রে এর প্রয়োগ এবং প্রসারকেও সীমিত করে।

BASF-এর পেটেন্টটি একটি অগ্নি-প্রতিরোধী TPU প্রযুক্তি প্রবর্তন করে, যেখানে ১৫০ kDa-এর বেশি ওজন গড় আণবিক ভরবিশিষ্ট TPU-এর সাথে অগ্নি-প্রতিরোধক হিসেবে মেলামাইন পলিফসফেট এবং ফসফিনিক অ্যাসিডের একটি ফসফরাসযুক্ত ডেরিভেটিভ মিশ্রিত করা হয়। এতে দেখা গেছে যে, উচ্চ প্রসার্য শক্তি অর্জনের পাশাপাশি অগ্নি-প্রতিরোধক কার্যকারিতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়েছে।

উপাদানটির প্রসার্য শক্তি আরও বাড়ানোর জন্য, BASF-এর পেটেন্টে আইসোসায়ানেটযুক্ত ক্রসলিংকিং এজেন্ট মাস্টারব্যাচ তৈরির একটি পদ্ধতি প্রবর্তন করা হয়েছে। UL94V-0 অগ্নি প্রতিরোধক প্রয়োজনীয়তা পূরণকারী একটি মিশ্রণে এই ধরনের মাস্টারব্যাচের ২% যোগ করলে, V-0 অগ্নি প্রতিরোধক কার্যকারিতা বজায় রেখে উপাদানটির প্রসার্য শক্তি ৩৫MPa থেকে ৪০MPa পর্যন্ত বাড়ানো যায়।

অগ্নি-প্রতিরোধী টিপিইউ-এর তাপজনিত বার্ধক্য প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করার জন্য, পেটেন্টটিলিংহুয়া নিউ মেটেরিয়ালস কোম্পানিএছাড়াও অগ্নি প্রতিরোধক হিসেবে পৃষ্ঠে প্রলেপযুক্ত ধাতব হাইড্রোক্সাইড ব্যবহারের একটি পদ্ধতি প্রবর্তন করা হয়েছে। অগ্নি-প্রতিরোধক টিপিইউ-এর আর্দ্রবিশ্লেষণ প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করার লক্ষ্যে,লিংহুয়া নিউ মেটেরিয়ালস কোম্পানিঅন্য একটি পেটেন্ট আবেদনে মেলামাইন অগ্নি প্রতিরোধক যোগ করার ভিত্তিতে মেটাল কার্বনেট প্রবর্তন করা হয়েছিল।

৪. গাড়ির পেইন্ট সুরক্ষার ফিল্মের জন্য টিপিইউ

গাড়ির পেইন্ট প্রোটেকশন ফিল্ম হলো একটি সুরক্ষা স্তর যা লাগানোর পর গাড়ির পেইন্টের পৃষ্ঠকে বাতাস থেকে বিচ্ছিন্ন রাখে, অ্যাসিড বৃষ্টি, জারণ ও আঁচড় প্রতিরোধ করে এবং পেইন্টের পৃষ্ঠকে দীর্ঘস্থায়ী সুরক্ষা প্রদান করে। এটি লাগানোর পর গাড়ির পেইন্টের পৃষ্ঠকে সুরক্ষিত রাখাই এর প্রধান কাজ। পেইন্ট প্রোটেকশন ফিল্ম সাধারণত তিনটি স্তর নিয়ে গঠিত; এর উপরিভাগে একটি সেলফ-হিলিং কোটিং, মাঝখানে একটি পলিমার ফিল্ম এবং নিচের স্তরে একটি অ্যাক্রাইলিক প্রেসার-সেনসিটিভ আঠালো স্তর থাকে। মধ্যবর্তী পলিমার ফিল্ম তৈরির অন্যতম প্রধান উপাদান হলো টিপিইউ (TPU)।

পেইন্ট প্রোটেকশন ফিল্মে ব্যবহৃত টিপিইউ-এর জন্য প্রয়োজনীয় কার্যক্ষমতার বৈশিষ্ট্যগুলো হলো: আঁচড় প্রতিরোধ ক্ষমতা, উচ্চ স্বচ্ছতা (আলোর প্রবেশগম্যতা >৯৫%), নিম্ন-তাপমাত্রায় নমনীয়তা, উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা, প্রসার্য শক্তি >৫০ এমপিএ, প্রসারণ >৪০০%, এবং শোর এ কাঠিন্য ৮৭-৯৩ এর মধ্যে; সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হলো আবহাওয়া প্রতিরোধ ক্ষমতা, যার মধ্যে রয়েছে ইউভি বার্ধক্য, তাপীয় জারণজনিত অবক্ষয় এবং আর্দ্রবিশ্লেষণ প্রতিরোধ।

বর্তমানে প্রচলিত পণ্যগুলো হলো ডাইসাইক্লোহেক্সিল ডাইআইসোসায়ানেট (H12MDI) এবং পলিক্যাপ্রোল্যাকটোন ডাইওলকে কাঁচামাল হিসেবে ব্যবহার করে প্রস্তুতকৃত অ্যালিফ্যাটিক টিপিইউ। সাধারণ অ্যারোমেটিক টিপিইউ ইউভি রশ্মির সংস্পর্শে আসার একদিন পরেই দৃশ্যত হলুদ হয়ে যায়, অথচ গাড়ির র‍্যাপ ফিল্ম হিসেবে ব্যবহৃত অ্যালিফ্যাটিক টিপিইউ একই পরিস্থিতিতে তার হলুদ হওয়ার গুণাঙ্ককে উল্লেখযোগ্য কোনো পরিবর্তন ছাড়াই বজায় রাখতে পারে।
পলিইথার এবং পলিয়েস্টার টিপিইউ-এর তুলনায় পলি (ε – ক্যাপ্রোল্যাকটোন) টিপিইউ-এর কর্মক্ষমতা আরও ভারসাম্যপূর্ণ। একদিকে, এটি সাধারণ পলিয়েস্টার টিপিইউ-এর মতো চমৎকার ছিঁড়ে যাওয়ার প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদর্শন করে, অন্যদিকে, এটি পলিইথার টিপিইউ-এর মতো অসামান্য কম সংকোচনজনিত স্থায়ী বিকৃতি এবং উচ্চ প্রত্যাবর্তন কর্মক্ষমতাও দেখায়, একারণেই এটি বাজারে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

বাজার বিভাজনের পর পণ্যের ব্যয়-সাশ্রয়ীতার বিভিন্ন চাহিদার কারণে, সারফেস কোটিং প্রযুক্তি এবং আঠার ফর্মুলা সমন্বয়ের ক্ষমতার উন্নতির সাথে সাথে ভবিষ্যতে পেইন্ট প্রোটেকশন ফিল্মে পলিইথার বা সাধারণ পলিয়েস্টার H12MDI অ্যালিফ্যাটিক TPU প্রয়োগেরও সম্ভাবনা রয়েছে।

৫. জৈবভিত্তিক টিপিইউ

জৈব-ভিত্তিক টিপিইউ তৈরির প্রচলিত পদ্ধতি হলো পলিমারাইজেশন প্রক্রিয়ার সময় জৈব-ভিত্তিক মনোমার বা ইন্টারমিডিয়েট, যেমন জৈব-ভিত্তিক আইসোসায়ানেট (যেমন এমডিআই, পিডিআই), জৈব-ভিত্তিক পলিওল ইত্যাদি যোগ করা। এদের মধ্যে, জৈব-ভিত্তিক আইসোসায়ানেট বাজারে তুলনামূলকভাবে দুর্লভ, অপরদিকে জৈব-ভিত্তিক পলিওল বেশি প্রচলিত।

জৈব-ভিত্তিক আইসোসায়ানেটের ক্ষেত্রে, ২০০০ সাল থেকেই BASF, Covestro এবং অন্যান্যরা PDI গবেষণায় প্রচুর প্রচেষ্টা বিনিয়োগ করেছে এবং ২০১৫-২০১৬ সালে PDI পণ্যের প্রথম ব্যাচ বাজারে আনা হয়। ওয়ানহুয়া কেমিক্যাল ভুট্টার ডাঁটা থেকে তৈরি জৈব-ভিত্তিক PDI ব্যবহার করে ১০০% জৈব-ভিত্তিক TPU পণ্য তৈরি করেছে।

জৈব-ভিত্তিক পলিওলের ক্ষেত্রে, এর অন্তর্ভুক্ত হলো জৈব-ভিত্তিক পলিটেট্রাফ্লুরোইথিলিন (PTMEG), জৈব-ভিত্তিক ১,৪-বিউটানেডিওল (BDO), জৈব-ভিত্তিক ১,৩-প্রোপেনেডিওল (PDO), জৈব-ভিত্তিক পলিয়েস্টার পলিওল, জৈব-ভিত্তিক পলিইথার পলিওল ইত্যাদি।

বর্তমানে, একাধিক টিপিইউ প্রস্তুতকারক সংস্থা জৈব-ভিত্তিক টিপিইউ চালু করেছে, যার কার্যক্ষমতা প্রচলিত পেট্রোকেমিক্যাল-ভিত্তিক টিপিইউ-এর সমতুল্য। এই জৈব-ভিত্তিক টিপিইউগুলির মধ্যে প্রধান পার্থক্য হলো জৈব উপাদানের পরিমাণে, যা সাধারণত ৩০% থেকে ৪০% পর্যন্ত হয়ে থাকে এবং কিছু ক্ষেত্রে এর চেয়েও বেশি পরিমাণে পাওয়া যায়। প্রচলিত পেট্রোকেমিক্যাল-ভিত্তিক টিপিইউ-এর তুলনায়, জৈব-ভিত্তিক টিপিইউ-এর কিছু সুবিধা রয়েছে, যেমন কার্বন নিঃসরণ হ্রাস, কাঁচামালের টেকসই পুনরুৎপাদন, পরিবেশবান্ধব উৎপাদন এবং সম্পদ সংরক্ষণ। বিএএসএফ, কোভেস্ট্রো, লুব্রিজল, ওয়ানহুয়া কেমিক্যাল এবংলিংগুয়া নতুন উপকরণতারা তাদের জৈব-ভিত্তিক টিপিইউ ব্র্যান্ডগুলো চালু করেছে, এবং ভবিষ্যতে টিপিইউ উন্নয়নের জন্য কার্বন হ্রাস ও স্থায়িত্বও প্রধান দিক।