เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทน (TPU) คืออะไร ทำไมใช้ทำ PPF

คำตอบสั้น ๆ: เทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทน (TPU) เป็นอีลาสโตเมอร์ที่ขึ้นรูปด้วยการหลอมได้ ประกอบด้วยส่วนแข็งและส่วนอ่อนของพอลิเมอร์เรียงสลับกัน จึงยืดได้เหมือนยางและเหนียวทนทานเหมือนพลาสติก ฟิล์มกันรอยสีรถใช้ TPU ใสชนิดอะลิฟาติก เพราะคงความโปร่งใสและทนต่อการเหลืองจากรังสี UV ดูดซับแรงกระแทกจากหิน แนบตามส่วนโค้งเมื่อได้รับความร้อน และเป็นฐานรองรับชั้นท็อปโค้ทที่สมานรอยได้เอง

เทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทน หรือที่มักเรียกย่อว่า TPU เป็นกลุ่มพลาสติกยืดหยุ่นที่รวมคุณสมบัติการยืดและคืนตัวแบบยางเข้ากับความเหนียวและความใสของพลาสติกวิศวกรรม TPU ใช้ทำเคสโทรศัพท์ สายยาง พื้นรองเท้า ท่อทางการแพทย์ และในรูปแบบฟิล์มใสยังใช้เป็นชั้นฐานของฟิล์มกันรอยสีรถสมัยใหม่ บทความนี้อธิบายความหมายของ TPU หลักการทางเคมี ประเภทหลัก ได้แก่ พอลิเอสเตอร์เทียบกับพอลิอีเทอร์ และอะลิฟาติกเทียบกับอะโรมาติก คุณสมบัติสำคัญของวัสดุ ตลอดจนเหตุผลที่ผู้ผลิต PPF เลือกใช้ TPU ชนิดอะลิฟาติก เนื้อหาเขียนสำหรับช่างติดตั้งฟิล์ม ตัวแทนจำหน่าย และเจ้าของรถที่สนใจและต้องการข้อมูลที่ถูกต้องด้วยภาษาที่เข้าใจง่าย

ประเด็นสำคัญ

TPU ย่อมาจากเทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทน ซึ่งเป็นพอลิยูรีเทนที่อ่อนตัวเมื่อได้รับความร้อน สามารถหลอม อัดรีด หรือหล่อขึ้นรูป แล้วนำกลับมาหลอมใหม่ได้ ต่างจากพอลิยูรีเทนชนิดเทอร์โมเซต
TPU เป็นบล็อกโคพอลิเมอร์ โดยส่วนแข็งให้ความแข็งแรงและความทนความร้อน ส่วนอ่อนให้ความยืดหยุ่น
TPU ฐานพอลิเอสเตอร์ทนต่อการเสียดสีและน้ำมันได้ดี ส่วน TPU ฐานพอลิอีเทอร์ทนต่อการไฮโดรไลซิสและคงความยืดหยุ่นในสภาพอากาศเย็น
TPU ชนิดอะโรมาติกจะเหลืองเมื่อสัมผัสแสงแดด ส่วน TPU ชนิดอะลิฟาติกยังคงใส จึงเป็นเหตุผลที่ PPF คุณภาพสูงใช้ TPU ชนิดอะลิฟาติก
PPF เป็นผลิตภัณฑ์หลายชั้น ประกอบด้วยฟิล์มฐาน TPU ชนิดอะลิฟาติก กาวอะคริลิก และชั้นท็อปโค้ทพอลิยูรีเทนที่สมานรอยได้เอง

TPU ย่อมาจากอะไร?

TPU ย่อมาจากเทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทน แต่ละส่วนของชื่อนี้มีความหมายดังนี้:

เทอร์โมพลาสติก: วัสดุจะอ่อนตัวและไหลเมื่อได้รับความร้อน แล้วกลับมาแข็งเมื่อเย็นลง จึงขึ้นรูปได้เหมือนพลาสติกชนิดอื่น และตามหลักการแล้วสามารถหลอมใหม่ได้
พอลิยูรีเทน: สายโซ่พอลิเมอร์เชื่อมต่อกันด้วยหมู่ยูรีเทน ซึ่งเกิดเมื่อไอโซไซยาเนตทำปฏิกิริยากับพอลิออล ซึ่งเป็นแอลกอฮอล์ที่มีหมู่ OH ที่ทำปฏิกิริยาได้หลายหมู่

"พลาสติก TPU" และ "ยาง TPU" ต่างหมายถึงวัสดุตระกูลเดียวกัน ซึ่งมีคุณสมบัติอยู่ระหว่างพลาสติกกับยาง จึงมักเรียกว่าเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPE)

TPU ผลิตอย่างไร: ส่วนแข็งและส่วนอ่อน

TPU ผลิตจากวัตถุดิบ 3 ชนิด:

ไดไอโซไซยาเนต เช่น MDI (ชนิดอะโรมาติก) หรือ HDI, H12MDI หรือ IPDI (ชนิดอะลิฟาติก)
พอลิออลสายโซ่ยาว โดยทั่วไปเป็นพอลิเอสเตอร์ พอลิอีเทอร์ หรือพอลิคาโพรแลกโทน ซึ่งก่อเป็นส่วนอ่อน
สารต่อสายโซ่ชนิดไดออลสายสั้น โดยทั่วไปใช้ 1,4-บิวเทนไดออล ซึ่งทำปฏิกิริยากับไอโซไซยาเนตเพื่อก่อเป็นส่วนแข็ง

ผลลัพธ์คือบล็อกโคพอลิเมอร์แบบแบ่งส่วนที่มีสายโซ่เป็นเส้นตรง ตลอดแต่ละสายโซ่จะมีส่วนแข็งที่สั้นและแข็งเกร็งสลับกับส่วนอ่อนที่ยาวและยืดหยุ่น ส่วนแข็งรวมกลุ่มกันด้วยพันธะไฮโดรเจนเป็นบริเวณเล็ก ๆ ที่ทำหน้าที่เหมือนจุดเชื่อมขวางทางกายภาพ ช่วยยึดวัสดุให้คงรูปที่อุณหภูมิห้อง เมื่อวัสดุได้รับความร้อน บริเวณเหล่านี้จะคลายตัวและ TPU จะไหลได้ เมื่อเย็นลงก็จะรวมตัวขึ้นใหม่

โครงสร้างที่ย้อนกลับได้นี้เป็นสิ่งที่ทำให้ TPU ต่างจากพอลิยูรีเทนชนิดเทอร์โมเซต เช่น โฟมหลายชนิดและสารเคลือบแบบสองส่วนผสม ซึ่งสายโซ่เชื่อมขวางกันทางเคมีและไม่สามารถหลอมใหม่ได้

TPU เทียบกับ PU: ต่างกันอย่างไร?

PU (พอลิยูรีเทน) เป็นชื่อเรียกตระกูลวัสดุโดยรวม ส่วน TPU เป็นวัสดุชนิดหนึ่งในตระกูลนี้

	TPU (เทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทน)	PU ชนิดอื่น (พอลิยูรีเทนชนิดเทอร์โมเซต)
โครงสร้าง	สายโซ่แบบเส้นตรงที่มีจุดเชื่อมขวางทางกายภาพ	โครงข่ายที่เชื่อมขวางกันทางเคมี
หลอมใหม่ได้	ได้	ไม่
กระบวนการขึ้นรูป	การอัดรีด การฉีดขึ้นรูป การหล่อฟิล์ม	การขึ้นรูปด้วยปฏิกิริยาเคมี การพ่น การทำโฟม
รูปแบบที่พบทั่วไป	ฟิล์ม แผ่น ท่อ ชิ้นงานขึ้นรูป	โฟม สารเคลือบ ชิ้นส่วนแข็ง กาว
ตัวอย่าง	ฟิล์มฐาน PPF เคสโทรศัพท์ สายยาง	โฟมเบาะนั่ง สีอะคริลิกพอลิยูรีเทน

อะคริลิกพอลิยูรีเทนเป็นผลิตภัณฑ์อีกประเภทหนึ่ง โดยเป็นสารเคลือบแบบสองส่วนผสมที่ผลิตจากอะคริลิกพอลิออลและสารทำให้แข็งชนิดไอโซไซยาเนต เคลียร์โค้ทรถยนต์และสีอะคริลิกพอลิยูรีเทนจำนวนมากเป็นชนิดนี้ วัสดุเหล่านี้เป็นเทอร์โมเซต จึงไม่ใช่ TPU แม้ว่าทั้งสองชนิดจะมีพันธะเชื่อมยูรีเทนเหมือนกัน

ประเภทของ TPU: พอลิเอสเตอร์เทียบกับพอลิอีเทอร์

ส่วนอ่อนเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติหลายด้านของ TPU แต่ละเกรด

คุณสมบัติ	TPU ฐานพอลิเอสเตอร์	TPU ฐานพอลิอีเทอร์	TPU ฐานพอลิคาโพรแลกโทน
ความทนต่อการเสียดสีและการฉีกขาด	ดีมาก	ดี	ดีมาก
ความทนต่อน้ำมันและเชื้อเพลิง	ดีมาก	ปานกลาง	ดี
ความทนต่อการไฮโดรไลซิส (น้ำและความชื้น)	ต่ำกว่า	ดีมาก	ดีกว่าพอลิเอสเตอร์มาตรฐาน
ความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ	ดี	ดีมาก	ดี
ความทนต่อจุลินทรีย์	ต่ำกว่า	ดีมาก	ปานกลาง

เกรดพอลิเอสเตอร์แข็งแรงและเหนียว แต่อาจค่อย ๆ เสื่อมสภาพในสภาวะร้อนชื้น เกรดพอลิอีเทอร์ทนต่อน้ำและความชื้นได้ดีกว่า และคงความยืดหยุ่นในอากาศเย็น พอลิคาโพรแลกโทนซึ่งในทางเทคนิคจัดเป็นพอลิเอสเตอร์ เป็นทางเลือกกึ่งกลางที่ทนต่อการไฮโดรไลซิสได้ดีกว่า TPU ฐานพอลิเอสเตอร์มาตรฐาน ผู้ผลิตฟิล์มจะเลือกเกรดและปรับสูตรให้ได้สมดุลคุณสมบัติตามต้องการ ฟิล์มฐาน PPF มักใช้พอลิเอสเตอร์หรือพอลิคาโพรแลกโทนเป็นฐาน และมีการใช้เกรดพอลิอีเทอร์ด้วย

TPU ชนิดอะลิฟาติกเทียบกับอะโรมาติก

ไอโซไซยาเนตเป็นตัวกำหนดว่า TPU จะตอบสนองต่อแสงแดดอย่างไร

TPU ชนิดอะโรมาติก ใช้ไอโซไซยาเนตที่มีวงแหวนเบนซีน โดยส่วนใหญ่เป็น MDI มีความแข็งแรงและใช้งานอย่างแพร่หลาย แต่โครงสร้างอะโรมาติกดูดซับรังสี UV และเกิดสารประกอบที่มีสี ทำให้วัสดุเหลืองเมื่อใช้งานกลางแจ้งไปนาน ๆ
TPU ชนิดอะลิฟาติก ใช้ไอโซไซยาเนตที่ไม่มีวงแหวนเบนซีน เช่น HDI, H12MDI หรือ IPDI พอลิยูรีเทนชนิดอะลิฟาติกมีความเสถียรต่อแสง จึงคงความใสและสีไม่เปลี่ยนแม้สัมผัสรังสี UV เป็นเวลานาน

TPU ชนิดอะลิฟาติกมีต้นทุนการผลิตสูงกว่า ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่ฟิล์มใสราคาถูกบางชนิดเกิดอาการเหลือง ขณะที่ฟิล์มคุณภาพสูงไม่เกิดอาการนี้ สำหรับผลิตภัณฑ์โปร่งใสที่ต้องใช้งานกลางแจ้ง อะลิฟาติกเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม

คุณสมบัติวัสดุ TPU

ค่าที่แน่นอนขึ้นอยู่กับแต่ละเกรด แต่คุณสมบัติทั่วไปของวัสดุเทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทนมีดังนี้:

ความแข็ง: ตั้งแต่ราว 60 Shore A (นุ่มคล้ายยาง) ไปจนถึงประมาณ 75 Shore D (แข็งเกร็ง)
ความหนาแน่น: โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 1.1–1.25 g/cm³
การยืดตัว ณ จุดขาด: มักสูงหลายร้อยเปอร์เซ็นต์
ความใส: หลายเกรดมีความโปร่งใส โดยฟิล์ม TPU ใสสามารถให้ความใสทางแสงสูงมาก
ช่วงอุณหภูมิ: คงความยืดหยุ่นได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งมาก และคงรูปได้เมื่อพื้นผิวร้อนในฤดูร้อน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเกรด
ความทนต่อการเสียดสีและแรงกระแทก: อยู่ในระดับสูง จึงมีการใช้ TPU ทำล้อ สายพาน และฟิล์มปกป้องพื้นผิว

เทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทนยืดหยุ่นหรือไม่?

ยืดหยุ่น TPU ได้รับความนิยมเพราะยืดหยุ่นและคืนตัวได้ สามารถยืด ดูดซับแรงกระแทก และกลับคืนรูปเดิม เกรดที่แข็งกว่าจะยืดหยุ่นน้อยกว่า แต่เกรดฟิล์มที่ใช้ทำ PPF นุ่มพอที่จะยืดแนบตามกันชนและกระจกมองข้างเมื่อได้รับความร้อน

TPU ปลอดภัยหรือไม่?

โดยทั่วไป TPU ถือเป็นวัสดุที่มีอันตรายต่ำในการใช้งานปกติ และใช้ในสินค้าอุปโภคบริโภคและผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์จำนวนมาก ต่างจาก PVC ชนิดอ่อนตรงที่ TPU ไม่ต้องเติมสารเพิ่มความอ่อนตัวเพื่อให้ยืดหยุ่น เช่นเดียวกับพลาสติกส่วนใหญ่ การเผาไหม้จะปล่อยควันที่เป็นอันตราย ร้านติดตั้งจึงควรปฏิบัติตามเอกสารข้อมูลความปลอดภัยของผู้จำหน่ายในการจัดการ ตัด และกำจัดวัสดุ

ทำไมฟิล์มกันรอยสีรถจึงใช้ TPU ชนิดอะลิฟาติก

ฟิล์มกันรอยสีรถ TPU เป็นผลิตภัณฑ์หลายชั้น โครงสร้าง PPF ทั่วไปเรียงจากบนลงล่างดังนี้:

แผ่นฟิล์มป้องกันผิวด้านบน ซึ่งฟิล์มบางรุ่นจะลอกออกหลังติดตั้ง
ชั้นท็อปโค้ทที่สมานรอยได้เอง เป็นชั้นเคลือบพอลิยูรีเทนยืดหยุ่นแบบเชื่อมขวางที่บาง โดยทั่วไปหนาตั้งแต่ไม่กี่ไมครอนจนถึงประมาณ 10–15 µm
ฟิล์มฐาน TPU ชนิดอะลิฟาติก โดยทั่วไปหนาประมาณ 150 µm (ราว 6 mil)
กาวอะคริลิกชนิดไวต่อแรงกด
แผ่นรองลอก มักเป็น PET โดยลอกออกก่อนติดตั้ง

ความหนารวมของฟิล์มไม่รวมลายเนอร์ โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 7.5–8.5 mil (190–215 µm)

TPU ชนิดอะลิฟาติกเหมาะกับงานนี้ เพราะมีคุณสมบัติดังนี้:

คงความใส และทนต่อการเหลืองแม้สัมผัสรังสี UV หลายปี
ดูดซับแรงกระแทก จากหินและเศษกรวด โดยกระจายพลังงานแทนที่จะแตกบิ่น
ยืดตัวเมื่ออุ่น และแนบตามส่วนโค้งที่ซับซ้อน จากนั้นคงรูปได้
ยึดเกาะได้ดี กับชั้นท็อปโค้ทและชั้นกาว

ความสามารถในการสมานรอยได้เองมาจากชั้นท็อปโค้ทที่ยืดหยุ่นเป็นหลัก รอยขนแมวและรอยจากการล้างรถตื้น ๆ จะเรียบคืนตัวเมื่อฟิล์มได้รับความอุ่นจากแสงแดด น้ำอุ่น หรือปืนเป่าลมร้อน เพราะชั้นเคลือบที่มีโครงสร้างเชื่อมขวางกลับคืนสู่รูปเดิมได้ แต่รอยบาดลึกทะลุชั้นเคลือบจะไม่สามารถสมานได้

หากต้องการเปรียบเทียบกับวัสดุราคาถูกกว่า ดู PPF แบบ TPU เทียบกับ TPH และ PVC และ ฟิล์มแรปรถ TPU เทียบกับ PET และ PVC สำหรับข้อมูลเบื้องต้น อ่าน ฟิล์มกันรอยสีรถคืออะไร

การใช้งานอื่น ๆ ของฟิล์ม TPU

TPU ใสไม่ได้ใช้เฉพาะกับสีรถเท่านั้น:

ฟิล์มปกป้องกระจกบังลมหน้า ชนิด TPU ดูคู่มือ ฟิล์มปกป้องกระจกบังลมหน้า ของเรา
ฟิล์มกันรอยหน้าจอ TPU สำหรับโทรศัพท์และแท็บเล็ต
แผ่นเทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทน สำหรับผลิตภัณฑ์เป่าลม ผ้ากันน้ำ และวัสดุลามิเนต
เม็ดเรซิน TPU สำหรับเส้นวัสดุพิมพ์ 3D เปลือกหุ้มสายเคเบิล และชิ้นงานขึ้นรูป

การจัดหาฟิล์ม TPU สำหรับ PPF

เมื่อเปรียบเทียบผู้จำหน่ายและผู้ผลิตเทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทนสำหรับ PPF ควรสอบถามว่าฟิล์มฐานเป็นชนิดอะลิฟาติกหรือไม่ ขอข้อมูลความหนาและชั้นท็อปโค้ท และทดสอบความใส การยืดตัว และการสมานรอยได้เองบนชิ้นส่วนตัวถังจริง Mars Decorative Film ผลิต PPF ใสชนิด TPU และ PPF สี ที่สมานรอยได้เอง ในรูปแบบม้วนหน้ากว้าง 1.52 m พร้อมหมายเลขล็อตการผลิตและการตรวจสอบทุกม้วน สามารถสั่งผลิตภายใต้แบรนด์ของคุณผ่าน บริการ OEM ของเรา ร้านติดตั้งสามารถ ขอตัวอย่างฟรี เพื่อทดสอบก่อนสั่งเข้าสต็อก

คำถามที่พบบ่อย

TPU คืออะไร?

TPU คือเทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทน เป็นพลาสติกยืดหยุ่นที่ประกอบด้วยส่วนแข็งและส่วนอ่อนของพอลิเมอร์เรียงสลับกัน สามารถหลอมและขึ้นรูปได้เหมือนพลาสติก แต่ยืดและคืนตัวได้เหมือนยาง ใช้ผลิตฟิล์ม ท่อ เคสโทรศัพท์ รองเท้า และฟิล์มกันรอยสีรถ

TPU ย่อมาจากอะไร?

TPU ย่อมาจากเทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทน โดย "เทอร์โมพลาสติก" หมายถึงวัสดุที่อ่อนตัวเมื่อได้รับความร้อนและนำมาขึ้นรูปใหม่ได้ ส่วน "พอลิยูรีเทน" หมายถึงพอลิเมอร์ที่มีสายโซ่เชื่อมต่อกันด้วยหมู่ยูรีเทน

พลาสติก TPU คืออะไร?

พลาสติก TPU เป็นเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ ซึ่งมีคุณสมบัติอยู่ระหว่างยางกับพลาสติกแข็ง มีความเหนียว ทนต่อการเสียดสี ยืดหยุ่น และผลิตให้โปร่งใสได้ จึงเหมาะสำหรับฟิล์มปกป้องพื้นผิวและเคสป้องกัน

เทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทนยืดหยุ่นหรือไม่?

ยืดหยุ่น TPU ส่วนใหญ่มีความยืดหยุ่นและคืนตัวได้ โดยยืดได้มากก่อนขาด แม้จะมีเกรดที่แข็งกว่า แต่เกรดฟิล์มที่ใช้ทำ PPF สามารถยืดแนบตามส่วนโค้งเมื่อได้รับความร้อนและคืนรูปได้

TPU กับ PU ต่างกันอย่างไร?

PU เป็นชื่อเรียกรวมของวัสดุตระกูลพอลิยูรีเทน ซึ่งรวมถึงโฟมและสารเคลือบชนิดเทอร์โมเซตที่ไม่สามารถหลอมใหม่ได้ ส่วน TPU เป็นชนิดเทอร์โมพลาสติกในตระกูลนี้ มีสายโซ่แบบเส้นตรงที่หลอมและขึ้นรูปใหม่เป็นฟิล์ม แผ่น หรือชิ้นงานขึ้นรูปได้

ทำไม PPF จึงใช้ TPU ชนิดอะลิฟาติก?

TPU ชนิดอะลิฟาติกไม่มีวงแหวนอะโรมาติกที่ดูดซับรังสี UV แล้วทำให้วัสดุเหลือง จึงคงความใสได้หลายปีเมื่อใช้งานกลางแจ้ง เมื่อรวมกับคุณสมบัติดูดซับแรงกระแทกและยืดตัว จึงเป็นวัสดุฐานมาตรฐานสำหรับฟิล์มกันรอยสีรถคุณภาพสูง