थर्माप्लास्टिक इलैस्टोमर

थर्माप्लास्टिक इलास्टोमर्स (टीपीई), जिसे कभी-कभी थर्माप्लास्टिक रबड़ के रूप में संदर्भित किया जाता है, कॉपोलिमर्स या बहुलक मिश्रण (सामान्यतः एक प्लास्टिक और रबड़) का एक वर्ग होता है जिसमें थर्माप्लास्टिक और इलास्टोमेरिक गुणों दोनों के साथ सामग्री होती है। जबकि अधिकांश इलास्टोमर्स थर्मोसेट्स हैं, थर्मोप्लास्टिक्स इसके विपरीत निर्माण में उपयोग करने के लिए अपेक्षाकृत आसान हैं, उदाहरण के लिए, इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा। थर्माप्लास्टिक इलास्टोमर्स रबड़ जैसी सामग्री और प्लास्टिक सामग्री दोनों के विशिष्ट लाभ दिखाते हैं। थर्माप्लास्टिक इलास्टोमर्स का उपयोग करने का लाभ मध्यम लम्बाई तक फैलाने की क्षमता है और अन्य सामग्रियों की तुलना में लंबे समय तक जीवन और उत्तम भौतिक सीमा बनाने के अपने मूल आकार में वापस आ जाता है। थर्मोसेट इलास्टोमर्स और थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर्स के बीच मुख्य अंतर उनकी संरचनाओं में तिर्यक् बंधन बंध का प्रकार है। वास्तविक में, तिर्यक् बंधन एक महत्वपूर्ण संरचनात्मक कारक है जो उच्च लोचदार गुण प्रदान करता है।

प्रकार
वाणिज्यिक टीपीई के छह सामान्य वर्ग हैं (आईएसओ 18064 के अनुरूप पदनाम):
 * स्टाइरेनिक ब्लॉक कॉपोलिमर, टीपीएस (टीपीई-एस)
 * थर्माप्लास्टिक पॉलीओलफिन, टीपीओ (टीपीई-ओ)
 * थर्मोप्लास्टिक वल्केनिज़ेट्स, टीपीवी (टीपीई-वी या टीपीवी)
 * थर्माप्लास्टिक पॉलीयूरेथेन्स, टीपीयू (टीपीयू)
 * थर्मोप्लास्टिक कोपोलिएस्टर, टीपीसी (टीपीई-ई)
 * थर्मोप्लास्टिक पॉलियामाइड्स, टीपीए (टीपीई-ए)
 * वर्गीकृत थर्माप्लास्टिक इलास्टोमर्स, टीपीजेड नहीं

टीपीई सामग्री के उदाहरण जो ब्लॉक कॉपोलिमर समूह से आते हैं उनमें कैविटन, मेलिफ्लेक्स, थर्मोलास्ट के, थर्मोलास्ट एम्, अर्निटेल, हाइट्रेल, ड्रायफ़्लेक्स, मेडिप्रीन, क्रेटन_(पॉलिमर), पिबिफ़्लेक्स, सोफ़्रीन, और लैप्रीन सम्मिलित हैं। इन स्टाइरेनिक ब्लॉक कॉपोलिमर्स (टीपीई-s) में से कैविटन, थर्मोलास्ट के, थर्मोलास्ट एम, सोफरीन, ड्रायफ्लेक्स, लैप्रीन और टफ्टेक हैं। लारीपुर, डेस्मोपन या एलास्टोलन प - लास - टीककीथैली (टीपीयू) के उदाहरण हैं। सारलिंक, सैंटोप्रीन, टर्मोटन, सोलप्रेन, थर्मोलास्ट वी, वेगाप्रीन, या फोरप्रिन टीपीवी सामग्री के उदाहरण हैं। थर्माप्लास्टिक ओलेफिन इलास्टोमर्स (टीपीओ) यौगिक के उदाहरण फॉर-टेक ई या एंगेज हैं। निंजाफ्लेक्स का उपयोग 3 डी प्रिंटिग  के लिए किया जाता है।

थर्माप्लास्टिक इलास्टोमेर के रूप में अर्हता प्राप्त करने के लिए, एक सामग्री में ये तीन आवश्यक विशेषताएं होनी चाहिए:
 * मध्यम लम्बाई तक खिंचने की क्षमता और, तनाव को हटाने पर, अपने मूल आकार के निकट कुछ वापस करने की क्षमता
 * ऊंचे तापमान पर पिघलने के रूप में संसाधित
 * महत्वपूर्ण रेंगने की अनुपस्थिति (विरूपण)

पृष्ठभूमि
1950 के दशक में थर्मोप्लास्टिक पॉलीयूरेथेन पॉलिमर उपलब्ध होने पर टीपीई एक व्यावसायिक वास्तविकता बन गई। 1960 के दशक के दौरान स्टाइरीन ब्लॉक कॉपोलीमर उपलब्ध हो गया, और 1970 के दशक में टीपीई की एक विस्तृत श्रृंखला सामने आई। टीपीई का विश्वव्यापी उपयोग (1990 में 680,000 टन/वर्ष) प्रति वर्ष लगभग नौ प्रतिशत की दर से बढ़ रहा है। स्टाइरीन-ब्यूटाडीन सामग्री में पॉलीस्टाइनिन और पॉलीब्यूटाडाइन ब्लॉक के बीच असंगति के कारण दो-चरण की सूक्ष्म संरचना होती है, जो पूर्व में सटीक संरचना के आधार पर गोले या छड़ में अलग हो जाती है। कम पॉलीस्टाइनिन सामग्री के साथ, सामग्री इलास्टोमेरिक है जिसमें पॉलीब्यूटाडीन प्रबल के गुण हैं। सामान्यतः वे परंपरागत तिर्यक् बंधन रबड़ की तुलना में संपत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करते हैं क्योंकि संरचना अंतिम निर्माण लक्ष्यों के अनुरूप भिन्न हो सकती है।

ब्लॉक कॉपोलिमर दिलचस्प हैं क्योंकि वे समय-समय पर नैनोस्ट्रक्चर बनाने के लिए माइक्रोफ़ेज़ को अलग कर सकते हैं, जैसा कि स्टाइरीन-ब्यूटाडीन-स्टाइरीन (एसबीएस) ब्लॉक कोपोलिमर में दिखाया गया है। बहुलक को क्रेटन (बहुलक) के रूप में जाना जाता है और इसका उपयोग जूते के तलवों और चिपकने वाले पदार्थों के लिए किया जाता है। माइक्रोफाइन संरचना के कारण संरचना की जांच के लिए एक संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप  (टीईएम) की आवश्यकता थी। छवि में कंट्रास्ट प्रदान करने के लिए ब्यूटाडाइन मैट्रिक्स को आज़मियम टेट्रोक्साइड से दाग दिया गया था। सामग्री को जीवित पोलीमराइज़ेशन द्वारा बनाया गया था ताकि ब्लॉक लगभग  मोनोडिस्पर्स हों, जिससे एक बहुत ही नियमित  सूक्ष्म  बनाने में सहायता मिले। मुख्य चित्र में पॉलीस्टीरिन ब्लॉकों का आणविक भार 102,000 है; इनसेट चित्र में 91,000 का आणविक भार है, जो थोड़े छोटे डोमेन का निर्माण करता है। छोटे-कोण एक्स-रे स्कैटरिंग द्वारा डोमेन के बीच की दूरी की पुष्टि की गई है, यह एक ऐसी तकनीक है जो सूक्ष्म संरचना के बारे में जानकारी देती है। चूंकि अधिकांश पॉलिमर एक दूसरे के साथ असंगत हैं, इसलिए ब्लॉक पॉलीमर बनाने से सामान्यतः चरण पृथक्करण होता है, और एसबीएस ब्लॉक पॉलिमर की शुरुआत के बाद से सिद्धांत का व्यापक रूप से शोषण किया गया है, खासकर जहां ब्लॉक में से एक अत्यधिक क्रिस्टलीय है। असंगति के नियम का एक अपवाद सामग्री नॉरिल है, जहां पॉलीस्टाइनिन और पॉलीफेनिलीन ऑक्साइड या पीपीओ एक दूसरे के साथ एक सतत मिश्रण बनाते हैं।

अन्य टीपीई में क्रिस्टलीय डोमेन होते हैं जहां एक प्रकार का ब्लॉक अन्य ब्लॉक के साथ सह-क्रिस्टलीकृत होता है, जैसे कि कोपोलिएस्टर घिसने में, एसबीएस ब्लॉक पॉलिमर के समान प्रभाव प्राप्त करता है। ब्लॉक की लंबाई के आधार पर, डोमेन सामान्यतः उच्च क्रिस्टल पिघलने बिंदु के कारण बाद की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं। वह बिंदु सामग्री को आकार देने के लिए आवश्यक प्रसंस्करण तापमान, साथ ही उत्पाद के अंतिम सेवा उपयोग तापमान को निर्धारित करता है। ऐसी सामग्रियों में हाईट्रेल, एक पॉलिएस्टर-पॉलीथर कॉपोलीमर और पेबैक्स, एक नायलॉन या पॉलियामाइड-पॉलीथर कॉपोलीमर सम्मिलित हैं।

लाभ
पर्यावरण पर निर्भर करते हुए, तापमान और गैर-ध्रुवीय सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला के संपर्क में आने पर टीपीई में उत्कृष्ट तापीय गुण और भौतिक स्थिरता होती है। टीपीई उत्पादन के लिए कम ऊर्जा की व्यय करते हैं, अधिकांश रंगों द्वारा आसानी से रंगे जा सकते हैं, और किफायती गुणवत्ता नियंत्रण की अनुमति देते हैं। टीपीई को कम या कोई कंपाउंडिंग की आवश्यकता नहीं होती है, जिसमें शक्तिशाली करने वाले एजेंट, स्टेबलाइजर्स या इलाज प्रणाली को जोड़ने की कोई आवश्यकता नहीं होती है। इसलिए, वेटिंग और मीटरिंग घटकों में बैच-टू-बैच विविधताएं अनुपस्थित हैं, जिससे कच्चे माल और गढ़े हुए लेख दोनों में बेहतर स्थिरता आती है। टीपीई सामग्रियों में पुनर्चक्रण की क्षमता होती है क्योंकि उन्हें प्लास्टिक की तरह ढाला, बाहर निकाला और पुन: उपयोग किया जा सकता है, लेकिन उनके पास रबर के विशिष्ट लोचदार गुण होते हैं जो उनके थर्मोसेटिंग विशेषताओं के कारण पुन: उपयोग योग्य नहीं होते हैं। उन्हें ग्राउंड अप भी किया जा सकता है और रीसायकलबॉट के साथ 3डी प्रिंटिंग फिलामेंट में बदला जा सकता है।

प्रसंस्करण
टीपीई के साथ दो सबसे महत्वपूर्ण निर्माण विधियां बाहर निकालना और इंजेक्शन मोल्डिंग हैं। टीपीई अब 3D प्रिंटिंग हो सकते हैं और वितरित विनिर्माण का उपयोग करके उत्पाद बनाने के लिए आर्थिक रूप से लाभप्रद दिखाए गए हैं। संपीड़न मोल्डिंग संभवतः ही कभी उपयोग किया जाता है। दबाव से सांचे में डालना के माध्यम से निर्माण अत्यंत तीव्र और अत्यधिक किफायती है। पारंपरिक थर्माप्लास्टिक के एक्सट्रूज़न या इंजेक्शन मोल्डिंग के लिए सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले उपकरण और विधियाँ दोनों ही सामान्यतः टीपीई के लिए उपयुक्त हैं। टीपीई को  फूंक मार कर की जाने वाली मोल्डिंग, मेल्ट कैलेंडरिंग,  थर्मोफॉर्मिंग और  गर्मी वेल्डिंग  द्वारा भी संसाधित किया जा सकता है।।

अनुप्रयोग
टीपीई का उपयोग किया जाता है जहां पारंपरिक इलास्टोमर्स उत्पाद में आवश्यक भौतिक गुणों की श्रेणी प्रदान नहीं कर सकते हैं। इन सामग्रियों का ऑटोमोटिव क्षेत्र और घरेलू उपकरणों के क्षेत्र में बड़े पैमाने पर उपयोग होता है। 2014 में, टीपीई के लिए विश्व बाजार सीए की मात्रा तक पहुंच गया। 16.7 बिलियन अमेरिकी डॉलर। सभी टीपीई उत्पादों का लगभग 40% वाहनों के निर्माण में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, कोपोलिएस्टर टीपीई का उपयोग स्नोमोबाइल ट्रैक्स में किया जाता है जहां कठोरता और घर्षण प्रतिरोध प्रीमियम पर होता है। थर्माप्लास्टिक ओलेफ़िन (टीपीओ) का छत सामग्री के रूप में तेजी से उपयोग किया जाता है। टीपीई का व्यापक रूप से कैथिटर  के लिए उपयोग किया जाता है जहां नायलॉन ब्लॉक कॉपोलिमर रोगियों के लिए आदर्श कोमलता की एक श्रृंखला प्रदान करते हैं। थर्माप्लास्टिक सिलिकॉन और ओलेफिन मिश्रणों का उपयोग ग्लास रन और डायनेमिक  वेदर स्ट्रिपिंग  कार प्रोफाइल के एक्सट्रूज़न के लिए किया जाता है। स्टाइलिन ब्लॉक कॉपोलिमर का उपयोग जूते के तलवों में प्रसंस्करण में आसानी के लिए और व्यापक रूप से चिपकने वाले के रूप में किया जाता है।

विभिन्न थर्माप्लास्टिक सबस्ट्रेट्स के लिए दो-घटक इंजेक्शन मोल्डिंग में उनकी बेजोड़ क्षमताओं के कारण, इंजीनियर टीपीएस सामग्री भी मोटर वाहन बाजार से लेकर उपभोक्ता और चिकित्सा उत्पादों तक के तकनीकी अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर करती है। सॉफ्ट ग्रिप सरफेस, डिज़ाइन एलिमेंट्स, बैक-लिट स्विच और सरफेस, साथ ही सीलिंग, गास्केट, या डैम्पिंग एलिमेंट इसके उदाहरण हैं। टीपीई का उपयोग सामान्यतः मोटर वाहन प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए सस्पेंशन झाड़ी (आइसोलेटर)  बनाने के लिए किया जाता है क्योंकि नियमित रबर बुशिंग की तुलना में विरूपण के लिए इसका अधिक प्रतिरोध होता है। थर्माप्लास्टिक्स ने माइक्रोप्लास्टिक्स को विभिन्न प्रकार के कवर, प्रशंसकों और आवासों में संशोधित करने के लिए कार्य, लागत प्रभावशीलता और अनुकूलता के कारण हीटिंग, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग (एचवीएसी) उद्योग में वृद्धि का अनुभव किया है। टीपीई का उपयोग चिकित्सा उपकरणों, विद्युत केबल जैकेट और आंतरिक इन्सुलेटर (बिजली), सेक्स खिलौना और कुछ हेडफोन केबल में भी किया जा सकता है।



अग्रिम पठन

 * PR Lewis and C Price, Polymer, 13, 20 (1972)
 * Modern Plastic Mid-October Encyclopedia Issue, Introduction to टीपीई, page:109-110
 * Latest Material and Technological Developments for Activewear, (Joanne Yip, 2020, page 66-67)