วัสดุ TPE (Thermoplastic Elastormer) เป็นวัสดุที่มีทั้งความยืดหยุ่น และความแข็งแรง มักถูกนำมาใช้แทนยางธรรมชาติ และยางสังเคราะห์ในบางแอปพลิเคชัน ด้วยเหตุผลเรื่องคุณสมบัติที่ยืดหยุ่น แข็งแรง และยังสามารถนำมารีไซเคิลได้อีกด้วย ทำให้ตอบโจทย์การใช้งานที่ต้องการสมบัติทั้งสองนี้พร้อมกัน แล้วอะไรทำให้วัสดุ TPE ถึงมีทั้งความยืดหยุ่น และความแข็งแรง ซึ่งในบทความนี้มีคำตอบ
เหตุผลที่ TPE เป็นวัสดุที่มีทั้งความยืดหยุ่นและความแข็งแรง
การที่ TPE (Thermoplastic Elastomers) เป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่นและแข็งแรงพร้อมกัน เนื่องมาจากเหตุผลหลายปัจจัยที่มีผลต่อโครงสร้าง และคุณสมบัติของวัสดุดังกล่าว ดังนี้
โครงสร้างของ TPE
การผลิต TPE (Thermoplastic Elastomers) เป็นกระบวนการที่มีความซับซ้อนและต้องอาศัยเทคโนโลยีที่ทันสมัย องค์ประกอบของ TPE นั้นประกอบด้วย 2 ส่วนที่สำคัญคือ ส่วนแข็ง (Hard segment) ซึ่งเป็นตัวแทนของสมบัติความแข็งแรง อาทิ กลุ่มพอลิโอเลฟิน (Polyolefin), กลุ่มสไตรนิก (Styrenic) เป็นต้น และส่วนอ่อน (Soft segment) อาทิ ยางบิวตะไดอีน, EPDM เป็นต้น ซึ่งเป็นตัวแทนของสมบัติความยืดหยุ่น
สำหรับยางแม้ว่าจะมีความยืดหยุ่นสูงแต่กลับมีข้อเสียสำคัญคือมีการแข็งแรงต่ำ สูญเสียคุณสมบัติยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ กระบวนการผลิตหลายขั้นตอนทำให้สิ้นเปลืองพลังงาน และเวลาในการผลิตชิ้นงาน รวมถึงไม่สามารถรีไซเคิลได้ และสำหรับพลาสติกทั่วไปนั้นแม้จะมีคุณสมบัติโดดเด่นในเรื่องความแข็งแรง และสามารถรีไซเคิลได้ แต่มีข้อเสียเรื่องความยืดหยุ่นที่ต่ำกว่ายางมาก
จากจุดนี้สะท้อนให้เห็นว่าทั้งยาง และพลาสติกทั่วไปมีข้อจำกัดในการใข้งาน ในขณะที่ TPE นั้น ถือว่าเป็นวัสดุที่อยู่กึ่งกลางระหว่างยาง และพลาสติกทั่วไป TPE สามารถผลิตชิ้นงานได้ง่ายกว่าเนื่องจากสามารถขึ้นรูปด้วยกระบวนการเดียวกับพลาสติกทั่วไป และอุณหภูมิการใช้งานที่ครอบคลุมกว่ายาง รวมถึงสามารถรีไซเคิล และสมบัติอื่นที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการ
ทั้งหมดนี้ทำให้ TPE โดดเด่น มีคุณสมบัติที่น่าทึ่งทั้งสามารถยืดหยุ่นได้เหมือนยาง แต่ก็มีความแข็งแรง ทนทาน เหมือนพลาสติก รีไซเคิลได้ ตอบโจทย์ความต้องการในการใช้งาน
การปรับปรุงคุณสมบัติ
ผู้ผลิตสามารถปรับปรุงสมรรถนะของ TPE ได้ตามความต้องการของลูกค้า โดยการปรับสารประกอบ หรือกระบวนการผลิต เช่น การเพิ่มสมบัติการทนไฟ, การทนต่อสภาพอากาศ เพื่อให้ตรงกับการใช้งานในสาขาอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึงปัจจุบันกระแสของวัสดุกลุ่มนี้ ทั้งการวิจัย และพัฒนาในวงการอุตสาหกรรมวัสดุมีการนำเสนอนวัตกรรมใหม่ ๆ สำหรับกระบวนการผลิต TPE เพื่อปรับปรุงสมรรถนะ และลดต้นทุน
การใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัยเช่น การผสมสารเคมีแบบกำหนดเวลา (time-controlled compounding) หรือการใช้เครื่องฉีดพลาสติกอัตโนมัติ (automated injection molding machine) เป็นต้น ทำให้ผู้ผลิตสามารถผลิต TPE ในปริมาณมากโดยยังสามารถรักษาคุณภาพและคุณสมบัติของวัสดุได้ ทำให้ TPE นั้นสามารถปรับเปลี่ยนสมบัติได้ตามความต้องการของตลาด
กระบวนการผลิต TPE
การผลิต TPE นั้นสามารถทำได้หลายวิธีการ ตั้งแต่การสังเคราะห์ออกแบบโครงสร้างโมเลกุลซึ่งต้องใช้เทคโนโลยีระดับสูง หรือการทำคอมปาวด์ (compounding) โดยการผสมองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติต่าง ๆ เพื่อให้ได้สารประกอบที่มีความเหมาะสมสำหรับกับการใช้งานแต่ละประเภท จากนั้นเมื่อได้พลาสติกคอมปาวด์ตามที่ต้องการแล้ว จึงนำไปขึ้นรูปด้วยกระบวนการขึ้นรูปต่างๆ อาทิ กระบวนการฉีดขึ้นรูป หรืออัดรีดขึ้นรูป เช่นเดียวกับพลาสติกทั่วไป ทำให้สามารถผลิตชิ้นงาน TPE ได้ในรูปแบบที่ต้องการ ภายใต้การควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ทั้งหมดนี้กล่าวได้ว่า TPE เป็นวัสดุที่มีตอบโจทย์อุตสาหรรมปัจจุบัน สามารถปรับสมรรถนะตามความต้องการของผู้ผลิต โดยมีกระบวนการผลิต และนวัตกรรมที่ทันสมัย คอยกำกับ อีกทั้งยังสามารถนำกลับมารีไซเคิลได้อีกด้วย ทำให้ TPE เป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมในการใช้งานในหลาย ๆ อุตสาหกรรม และยังเป็นที่นิยมอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์พลาสติกต่อไปในอนาคต
