ยางวัลคาไนซ์เทอร์โมพลาสติก ( TPV ) เป็นยาง อีลาสโตเมอร์เทอร์โมพลาสติก (TPE) ชนิดหนึ่งที่ผ่านกระบวนการวัลคาไนซ์ ในระหว่าง การผลิต ทำให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีคุณสมบัติยืดหยุ่นได้ กระบวนการ วัลคาไนซ์เกี่ยวข้องกับการเชื่อมโยงข้ามของโซ่พอลิเมอร์ ซึ่งนำไปสู่ความแข็งแรง ความทนทาน และความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้น คุณสมบัติเทอร์โมพลาสติกของ TPV ทำให้สามารถหลอมและแปรรูปใหม่ได้หลายครั้ง ซึ่งแตกต่างจากยางวัลคาไนซ์แบบดั้งเดิม มีการใช้ TPV เกือบ 100 เกรดทั่วโลกในอุตสาหกรรมยานยนต์ เครื่องใช้ในครัวเรือน เครื่องใช้ไฟฟ้า การก่อสร้าง และการดูแลสุขภาพ

มอนซานโตจดทะเบียนเครื่องหมายการค้าชื่อซานโทพรีนสำหรับวัสดุเหล่านี้ในปี 1977 ^{[ 1 ]}ปัจจุบันเครื่องหมายการค้านี้เป็นของบริษัทเซลานีสวัสดุที่คล้ายกันมีจำหน่ายจากอีลาสตรอน^{[ 2 ]}และบริษัทอื่นๆ^{[ 3 ]}

ยาง เทอร์โมพลาสติกวัลคาไนซ์ได้รับการรายงานครั้งแรกในปี พ.ศ. 2505 โดย AM Gessler และ WH Haslett ^{[ 4 ]}ในปี พ.ศ. 2516 WK Fisher ได้รายงานกระบวนการวัลคาไนซ์แบบไดนามิกผ่านงานวิจัยก่อนหน้า นี้เกี่ยวกับ TPV ที่ใช้ โพลีโพรพีลีนและยาง EPDM โดยใช้เปอร์ออกไซด์เป็นสารเชื่อมโยง ซึ่งส่งผลให้มีการนำยางเทอร์โมพลาสติก "Uniroyal TPR" ออกสู่ตลาด^{[ 5 ] [ 6 ]} TPV เป็นส่วนผสมระหว่างเมทริกซ์เทอร์โมพลาสติกและยางวัลคาไนซ์โดยรวมคุณสมบัติของทั้งสองเข้าด้วยกัน คุณสมบัติของยางยืดหลายประการ ได้แก่ ความสามารถในการบีบอัด การคืนตัวตามแรงดึง ประสิทธิภาพการเสื่อมสภาพ และความต้านทานต่อสารเคมี แม้ว่า TPV จะเป็นส่วนหนึ่งของตระกูลพอลิเมอร์ TPE แต่ก็มีพฤติกรรมใกล้เคียงกับยางเทอร์โมเซต EPDM ในแง่ของคุณสมบัติของยางยืด

การขายผลิตภัณฑ์ทดลองครั้งแรกเริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2520 ซึ่งเป็นปีเดียวกับที่มอนซานโตจดทะเบียน TPV เป็น Santoprene ^{[ 1 ]}และวางจำหน่ายอย่างเต็มรูปแบบในปี พ.ศ. 2524 ^{[ 7 ]}

Santoprene TPV ประสบความสำเร็จในการใช้งานในช่วงแรกในอุตสาหกรรมยานยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน ชิ้นส่วนต่างๆ เช่น ยาง หุ้มเฟืองพวงมาลัยซึ่งเป็นผลมาจากคุณสมบัติในการยืดหยุ่น ทนต่อของเหลว และปิดผนึกได้ดี ในภาคเครื่องใช้ไฟฟ้า มีการพัฒนายางหุ้มอ่างล้างจานโดยใช้ Santoprene TPV ซึ่งให้คุณสมบัติในการปิดผนึกและทนต่อความร้อนและของเหลว นอกจากนี้ Santoprene TPV ยังประสบความสำเร็จในภาคการก่อสร้างบ้านและอาคารสูง ในการใช้งานต่างๆ เช่น ซีลหน้าต่างล้อเลื่อน ท่อชิ้นส่วนท่อขนาดเล็ก ขั้วต่อไฟฟ้า และสารเคลือบสำหรับสายไฟและสายเคเบิล และยังใช้ในอุตสาหกรรมการแพทย์สำหรับปะเก็นบนลูกสูบของเข็มฉีดยา อีกด้วย

Santoprene TPV เป็นโลหะผสมพอลิเมอร์ที่ผ่านกระบวนการวัลคาไนซ์แบบไดนามิก ซึ่งประกอบด้วย อนุภาค ยาง EPDM ที่ผ่านการบ่มอย่างสมบูรณ์เป็นส่วนใหญ่ โดย ถูกห่อหุ้มอยู่ในเมทริกซ์โพลีโพรพีลีน (PP)

ภาพถ่ายที่ได้จากการใช้กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (Atomic Force Microscopy)และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (Scanning Electron Microscopy ) แสดงให้เห็นอนุภาคขนาดเล็กจำนวนมาก โดยทั่วไปมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกินไม่กี่ไมครอน อนุภาคเหล่านี้เป็นยางวัลคาไนซ์สมบูรณ์ (โดยทั่วไปคือยาง EPDM สำหรับเกรด Santoprene TPV ส่วนใหญ่) ในเฟสเทอร์โมพลาสติก (ส่วนใหญ่มักเป็น PP ในกรณีของเกรด Santoprene TPV) การเชื่อมโยงข้ามอย่างสมบูรณ์หรือการวัลคาไนซ์หมายถึง 98% ขึ้นไป และเนื่องจากโครงสร้างทางสัณฐานวิทยา "ถูกล็อกไว้" จึงทำให้มีคุณสมบัติทางกายภาพที่เสถียร

คุณสมบัติของเทอร์โมพลาสติกวัลคาไนซ์ ได้แก่:

• ความแข็ง : โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงระหว่าง 30 ถึง 90 Shore A หรือสูงกว่านั้น ขึ้นอยู่กับสูตร^{[ 8 ]}
• ความแข็งแรงดึง : โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 5 ถึง 20 MPa ซึ่งแตกต่างกันไปตามส่วนผสมเฉพาะและสภาวะการประมวลผล^{[ 8 ]}
• การยืดตัวเมื่อขาด : ยืดได้ถึง 3 เท่าของความยาวเดิม (300%) ^{[ 8 ]}
• ค่าการบีบอัด : ช่วงอยู่ที่ 10 ถึง 30% ซึ่งสะท้อนถึงการฟื้นตัวครั้งใหญ่หลังจากการเสียรูป^{[ 8 ]}
• ความเสถียรทางความร้อน : ช่วงอุณหภูมิใช้งานคือ -40  °C ถึง 120  °C (-40  °F ถึง 248  °F) ขึ้นอยู่กับสูตร^{[ 8 ]}
• ความต้านทานต่อสารเคมี : ทนต่อน้ำมัน ตัวทำละลาย และสารเคมีหลายชนิด แตกต่างกันไปตามสูตร^{[ 8 ]}
• การดูดซับน้ำ : มักจะน้อยกว่า 1% หลังจากแช่เป็นเวลา 24 ชั่วโมง^{[ 8 ]}
• ความไวไฟ : มักจะดับเองได้ อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสารเติมแต่งเฉพาะ^{[ 8 ]}
• ความสามารถในการประมวลผล : สามารถประมวลผลโดยใช้วิธีการแปรรูปเทอร์โมพลาสติกมาตรฐาน เช่น การฉีดขึ้นรูปและการอัดรีด การประมวลผลร่วมกับโพลิเมอร์อื่นๆ อาจรวมถึงการอัดรีดร่วมการขึ้นรูป และการเป่าขึ้นรูปสำหรับการออกแบบระบบหลายส่วน^{[ 8 ]}
• ความสามารถในการรีไซเคิล : สามารถนำไปแปรรูปและรีไซเคิลได้^{[ 8 ]}
• ความหนาแน่น : สามารถลดได้ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบและการทดแทนวัสดุ^{[ 8 ]}
• ประสิทธิภาพการปิดผนึก : ความทนทานในระยะยาวควบคู่กับความเสถียรของมิติและคุณสมบัติทางกายภาพตลอดอายุการใช้งานของชิ้นส่วน^{[ 8 ]}
• สี : ดำ^{[ 8 ]}

เหล็กกล้าไร้สนิม TPV เกรดเชิงพาณิชย์สามารถออกแบบมาเพื่อการใช้งานทางวิศวกรรมเฉพาะด้านที่หลากหลาย โดยมีระดับความแข็งตั้งแต่ 35 Shore A ถึง 50 Shore D

หลังจากระยะเวลาการอบแห้งสั้นๆ เม็ด TPV จะถูกส่งไปยังเครื่องขึ้นรูปหรือสายการผลิตแบบอัดรีดโดยอัตโนมัติ เวลาในการผลิตจะเร็วกว่ายางอย่างมาก (2 ถึง 3 นาที) เนื่องจากชิ้นส่วนไม่จำเป็นต้องแข็งตัวในแม่พิมพ์ เมื่อชิ้นส่วน TPV เย็นตัวลงแล้ว (ประมาณ 30 วินาที) ก็สามารถนำออกจากแม่พิมพ์ได้

TPV เชิงพาณิชย์บางชนิดสามารถแปรรูปได้โดยใช้กระบวนการเทอร์โมพลาสติกทั่วไป เช่น การฉีดขึ้นรูปการเป่าขึ้นรูปและการอัดรีดการผลิตชิ้นส่วน TPV มีความซับซ้อนน้อยกว่าเมื่อเทียบกับยาง TPV เชิงพาณิชย์บางชนิดพร้อมใช้งานและไม่จำเป็นต้องผสมกับส่วนผสมอื่นๆ เช่น สารเติมแต่งเสริมแรง ( คาร์บอนแบล็กสารเติมแต่งแร่) สารทำให้คงตัว น้ำมันพลาสติไซเซอร์ และระบบบ่ม^{[ 9 ] [ 10 ]}

เมื่อเปรียบเทียบกับการแปรรูปยาง การแปรรูปเทอร์โมพลาสติกของ TPV สามารถให้เวลาในการผลิตที่สั้นกว่า ผลผลิตต่อชั่วโมงที่สูงกว่า และการนำเศษวัสดุที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการกลับมาใช้ใหม่ได้ คุณสมบัติเหล่านี้สามารถส่งผลให้ต้นทุนลดลง ใช้เครื่องมือ/เครื่องจักรน้อยลง ต้นทุนเศษวัสดุต่ำลง และเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนด้านโลจิสติกส์ของวัสดุเมื่อเทียบกับยาง

การใช้ TPV เชิงพาณิชย์บางชนิดสามารถช่วยลดปริมาณของเสียโดยรวมในกระบวนการผลิตได้ เนื่องจากเศษวัสดุที่เกิดขึ้นระหว่างการประมวลผลสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ วัสดุที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ แม้กระทั่งจากชิ้นส่วนเก่า ก็มีคุณสมบัติที่ดีเกือบเท่าวัสดุใหม่ ตามเอกสารเผยแพร่ในปี 2013 ^{[ 11 ]}

หนึ่งในประโยชน์ที่สำคัญที่สุดของยางเทอร์โมพลาสติกวัลคาไนซ์ (TPV) คือศักยภาพในการรีไซเคิล แตกต่างจากยางเทอร์โมเซตแบบดั้งเดิมยางเทอร์โมพลาสติกวัลคาไนซ์สามารถ:

• ผ่านการประมวลผลซ้ำหลายครั้ง
• นำไปรีไซเคิลเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่
• ใช้ใน ระบบ การผลิตแบบวงปิดและ
• ผสมผสานกับวัตถุดิบใหม่เพื่อการใช้งานรูปแบบใหม่

ตามบทความระบุว่า:

• ผลการทดสอบเกี่ยวกับยางหุ้มป้องกันสำหรับเฟืองแร็คแอนด์พิเนียนในรถยนต์แสดงให้เห็นว่า TPV รุ่นเก่ามีคุณสมบัติทางกายภาพและเชิงกลด้อยกว่าวัสดุใหม่เล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ตัวชี้วัดสำคัญบางประการเกี่ยวกับความสามารถของวัสดุในการรักษาคุณสมบัติไว้นั้นไม่ได้เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น TPV รุ่นใหม่และรุ่นเก่ามีคุณสมบัติเกือบเหมือนกันหลังจากผ่านการเสื่อมสภาพในอากาศและน้ำมัน ค่าการคืนตัวหลังการอัดก็ยังคงแทบไม่เปลี่ยนแปลงเช่นกัน
• ผลการทดสอบที่วัดการเปลี่ยนแปลงสี (เดลต้า อี) ระหว่างพื้นผิวด้านนอกและด้านในของโปรไฟล์หลังคาเสริมสำหรับรถยนต์ทั้งเก่าและใหม่ แสดงให้เห็นว่าวัสดุ TPV มีการเปลี่ยนแปลงสีเพียงเล็กน้อย การทดสอบอื่นๆ ที่ตรวจสอบว่าพื้นผิวของโปรไฟล์มีร่องรอยการเสื่อมสภาพที่เกิดจากรังสีหรือไม่ แสดงให้เห็นว่ามีลักษณะที่สม่ำเสมอ
• ในการทดสอบเปรียบเทียบ รูปแบบราง เลื่อนกระจก รถยนต์แบบเก่าและแบบใหม่ พบว่าไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในคุณสมบัติความเค้น-ความเครียด ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้สำคัญของประสิทธิภาพการปิดผนึก

• ความทนทานต่อสารเคมีของ Santopreneที่ VP-scientific.com
• ExxonMobil Santoprene เทอร์โมพลาสติกวัลคาไนซ์ (TPV)
• AMCO Polymers ผู้จัดจำหน่ายวัสดุ Santoprene TPV ในอเมริกาเหนือ