پلی اورتان چیست؟? | خواص, انواع, کاربردهای & تولید

پلی اورتان, معمولا به صورت مخفف PU یا PUR, یک کلاس چند منظوره از پلیمرها است که از واکنش ترکیبات حاوی گروه های ایزوسیانات با پلی ال ها یا سایر مولکول های حاوی گروه های هیدروژن فعال تشکیل می شود..

بر خلاف بسیاری از پلاستیک های معمولی که با طیف نسبتاً محدودی از خواص همراه هستند, پلی اورتان را می توان در طیف بسیار وسیعی از نرم مهندسی کرد, فوم های انعطاف پذیر و الاستومرها به فوم های ساختاری سفت و سخت, پوشش, چسب, درزگیر, و قطعات مهندسی سخت.

این تطبیق پذیری در درجه اول از پلی اورتان ناشی می شود ساختار مولکولی قطعه بندی شده و توانایی اصلاح شیمی آن, چگالی اتصال متقابل, ساختار سلولی, و شرایط پردازش.

با انتخاب پلی ال های مختلف, ایزوسیانات ها, گسترش دهنده های زنجیره ای, کاتالیزورها, عوامل دمنده, و مواد افزودنی, تولید کنندگان می توانند پلی یورتان را برای نیازهایی مانند بالشتک مناسب بسازند, مقاومت در برابر سایش, عایق حرارتی, مقاومت شیمیایی, انعطاف پذیری, جذب ضربه, و ثبات بعدی.

این مقاله بررسی می کند که پلی اورتان از هر دو a دیدگاه علم مواد و تولید, از جمله ساختار شیمیایی آن, انواع عمده, خواص, روش تولید, مزایا, محدودیت ها, و کاربردهای مهندسی.

1. پلی اورتان چیست؟?

پلی اورتان پلیمری است که دارای تعداد قابل توجهی از پیوندهای یورتان, معمولاً با ساختار شیمیایی نشان داده می شود:

–NH–CO–O–

این گروه های یورتان معمولاً از طریق واکنش بین یک گروه ایزوسیانات ایجاد می شوند (-سریار) و یک گروه هیدروکسیل (-اوه):

R-NCO + R'–OH → R–NH–CO–O–R'

این واکنش، شیمی اساسی پشت تولید پلی یورتان است.

هر چند, مواد پلی یورتان تجاری به ندرت فقط از واحدهای یورتان تکراری ساده تشکیل می شوند.

ساختار مولکولی آنها نیز ممکن است حاوی اتر, استر, اوره, کربنات, معطر, آلیفاتیک, یا سایر گروه های عملکردی, بسته به مواد اولیه انتخاب شده.

به همین دلیل است که دو محصول که هر دو به عنوان "پلی اورتان" توصیف می شوند، می توانند خواص بسیار متفاوتی داشته باشند.

به عنوان مثال, یک فوم پلی اورتان انعطاف پذیر که در مبلمان استفاده می شود ممکن است نرم و بسیار انعطاف پذیر باشد, در حالی که یک الاستومر پلی اورتان مورد استفاده برای غلتک های صنعتی ممکن است سختی بالایی داشته باشد, استحکام کششی, و مقاومت در برابر سایش.

یک فوم پلی اورتان سفت و سخت که در تجهیزات تبرید استفاده می شود, در همین حال, در درجه اول برای هدایت حرارتی کم و پایداری ابعادی طراحی شده است.

پلی اورتان های ترموپلاستیک و ترموست

مواد پلی اورتان را می توان به طور کلی بر اساس معماری مولکولی و رفتار پردازش آنها تقسیم کرد.

پلی اورتان گرما سخت در طول پخت، یک شبکه دائمی اتصال متقابل ایجاد می کند.

هنگامی که به اندازه کافی درمان شود, بدون ایجاد تخریب شیمیایی نمی توان آن را به سادگی ذوب و تغییر شکل داد.

بسیاری از الاستومرهای ریخته گری, پوشش, چسب, و سیستم های پلی اورتان سفت و سخت در این دسته قرار می گیرند.

پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU) شامل ساختارهای پلیمری عمدتاً خطی یا مرتبط با فیزیکی است و می تواند با حرارت دادن نرم شود و به طور مکرر در پنجره پردازش حرارتی آن پردازش شود..

TPU بسیاری از ویژگی های الاستومرها را با روش های پردازش ترموپلاستیک مانند قالب گیری تزریقی و اکستروژن ترکیب می کند..

این تمایز مهم است زیرا مستقیماً بر تولید تأثیر می گذارد, بازیافت, قابلیت تعمیر, و عملکرد مصرف نهایی.

ویژگی های اصلی پلی اورتان

اگرچه فرمولاسیون پلی اورتان به طور قابل توجهی متفاوت است, بسیاری از مواد پلی یورتان ترکیب مفیدی از خواص مکانیکی و شیمیایی را نشان می دهند.

ویژگی های معمولی عبارتند از:

• مقاومت در برابر سایش و سایش بالا
• خاصیت ارتجاعی و انعطاف پذیری خوب
• سختی قابل تنظیم
• مقاومت در برابر ضربه خوب
• مقاومت خوب در برابر روغن ها و بسیاری از مواد شیمیایی
• چسبندگی عالی به بسیاری از بسترها
• مقاومت در برابر خستگی خوب
• انعطاف پذیری پردازش گسترده
• عایق حرارتی خوب در اشکال سلولی
• توانایی تولید سازه های انعطاف پذیر و صلب

عملکرد دقیق به شدت به فرمولاسیون بستگی دارد.

به عنوان مثال, پلی اورتان اغلب در برابر سایش بسیار مقاوم است, اما مقاومت در برابر هیدرولیز, اشعه ماوراء بنفش, گرم کردن, یا مواد شیمیایی خاص به طور قابل توجهی بین مواد شیمیایی پلی اورتان مختلف متفاوت است.

از این رو, انتخاب مواد همیشه باید بر اساس فرمولاسیون پلی اورتان خاص و محیط عملیاتی, به جای اصطلاح عمومی "PU".

2. ترکیب شیمیایی و ساختار مولکولی پلی اورتان

پلی اورتان (PU) یک ترکیب شیمیایی منفرد نیست بلکه یک خانواده وسیع از پلیمرها است که خواص آنها را می توان از طریق انتخاب و نسبت بلوک های ساختمانی شیمیایی مختلف تنظیم کرد..

واکنش اساسی پلی اورتان بین گروه های ایزوسیانات (-سریار) وت گروه های هیدروکسیل (-اوه), ایجاد پیوندهای یورتان.

با تغییر ساختار مولکولی, عمل, وزن مولکولی, و نسبت واکنش دهنده ها, تولید کنندگان می توانند موادی از فوم های انعطاف پذیر و الاستومرها تا فوم های سفت و سخت را تولید کنند, پوشش, چسب, و قطعات مهندسی با مقاومت بالا.

بلوک های ساختمانی شیمیایی هسته

دو خانواده واکنش دهنده اصلی هستند ایزوسیانات ها و پلی ال ها.

سایر اجزا, از جمله گسترش دهنده های زنجیره ای, اتصال دهنده های عرضی, کاتالیزورها, عوامل دمنده, سورفکتانت ها, و افزودنی های عملکردی, هنگامی که مکانیکی خاص معرفی می شوند, گرمی, پردازش, یا ویژگی های محیطی مورد نیاز است.

3. انواع عمده پلی اورتان

پلی اورتان یک خانواده پلیمری همه کاره است نه یک ماده منفرد با خواص ثابت.

با تغییر ایزوسیانات, پلی ال, افزایش دهنده زنجیر, چگالی اتصال متقابل, سیستم دمیدن, و شرایط پردازش, تولید کنندگان می توانند مواد پلی یورتان را از فوم های نرم و بسیار انعطاف پذیر تا پلیمرهای ساختاری سفت و الاستومرهای با کارایی بالا تولید کنند..

فوم پلی اورتان انعطاف پذیر

فوم پلی اورتان انعطاف پذیر با ساختار سلول باز مشخص می شود, چگالی نسبتا کم, و انعطاف پذیری بالا.

این ماده از ترکیب پلی‌ال‌ها و ایزوسیانات‌ها با مواد دمنده و سایر افزودنی‌ها در شرایط کف کردن کنترل‌شده تولید می‌شود..

ساختار سلولی به هم پیوسته آن به مواد اجازه می دهد تا به طور مکرر فشرده و بازیابی شوند.

چگالی فوم, اندازه سلول, سختی, وابسته به, و مجموعه فشرده سازی را می توان از طریق فرمولاسیون و پردازش تنظیم کرد.

برنامه های معمولی شامل:

• روکش مبلمان و تشک
• صندلی های خودرو و اجزای داخلی
• محصولات آکوستیک و کنترل ارتعاش
• بسته بندی و مواد محافظ
• مهر و موم های انعطاف پذیر و عناصر بالشتک

برای برنامه های بالشتک, تراکم, سختی تورفتگی, وابسته به, و مجموعه فشرده سازی اغلب مهمتر از مقاومت کششی به تنهایی هستند.

فوم پلی اورتان سفت و سخت

فوم پلی یورتان سفت و سخت ساختاری عمدتاً سلول بسته دارد و برای سفتی بالا طراحی شده است., ثبات ابعادی, و عایق حرارتی.

هدایت حرارتی پایین آن در درجه اول از ساختار سلولی و گاز موجود در سلول ها ناشی می شود.

بسته به فرمولاسیون و فرآیند ساخت, سیستم های مبتنی بر PU و PIR سفت و سخت می توانند عملکرد عایق عالی را در چگالی نسبتا کم ارائه دهند.

کاربردهای رایج شامل عایق کاری ساختمان است, تجهیزات یخچال دار, پانل های سردخانه ای, لوله های عایق شده, و عایق کاری لوازم خانگی.

یک فرمول فوم سفت و سخت معمولی باید چندین ویژگی را به طور همزمان متعادل کند:

الاستومرهای پلی اورتان

الاستومرهای پلی اورتان جایگاه مهمی را بین لاستیک معمولی و پلاستیک های مهندسی سفت اشغال می کنند..

آنها می توانند استحکام کششی نسبتاً بالا و مقاومت سایشی را با تغییر شکل الاستیک قابل توجه ترکیب کنند.

آنها به عنوان در دسترس هستند پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU), الاستومرهای پلی اورتان ریخته گری, و سیستم های ترموست.

الاستومرهای پلی یورتان به ویژه برای کاربردهایی که شامل بارگذاری های مکانیکی مکرر هستند، ارزشمند هستند., تأثیر, اصطکاک, یا سایش.

چرخ, غلتک, مهر, واشر, بوش, اجزای نقاله, و قطعات سایش صنعتی نمونه های رایج هستند.

عملکرد آنها به شدت به محتوای قطعه سخت و معماری مولکولی بستگی دارد.

افزایش غلظت قطعه سخت به طور کلی سختی و مدول را افزایش می دهد, در حالی که شیمی بخش نرم مناسب خاصیت ارتجاعی و کشیدگی را حفظ می کند.

پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU)

TPU یک فرم ترموپلاستیک از پلی یورتان است که می تواند بارها و بارها با حرارت دادن نرم شود و با استفاده از فناوری های تولید گرمانرم معمولی پردازش شود..

بر خلاف پلی یورتان ترموست بسیار متقابل, TPU در درجه اول به تعاملات فیزیکی و مورفولوژی پلیمری تقسیم‌بندی شده برای دستیابی به خواص مکانیکی خود متکی است..

این باعث می شود که برای قالب گیری تزریقی مناسب باشد, اکستاروژن, قالب گیری, و سایر فرآیندهای تولید مداوم.

TPU را می توان در طیف وسیعی از سختی فرموله کرد, معمولاً از گریدهای الاستومری بسیار نرم تا درجات مهندسی نسبتاً سفت و سخت.

برنامه های معمولی شامل:

• روکش های کابل و پوشش های محافظ
• اجزای خودرو
• شیلنگ و لوله صنعتی
• مهر و موم و اتصالات انعطاف پذیر
• اجزای کفش
• محفظه ها و قطعات محافظ محصول مصرفی

پلی اورتان ریخته گری

پلی اورتان ریخته گری با مخلوط کردن اجزای واکنش پذیر و ریختن فرمول در قالب تولید می شود, جایی که پلیمریزاسیون و پخت انجام می شود.

این فرآیند به ویژه برای ساخت اجزای الاستومری بزرگ یا سفارشی که تولید آنها از طریق پردازش گرمانرم معمولی دشوار یا غیراقتصادی است مفید است..

پلی اورتان ریخته گری را می توان برای ترکیبات مختلف سختی فرموله کرد, ارتجاعی, مقاومت در برابر پارگی, مقاومت در برابر سایش, و مقاومت شیمیایی.

غلتک های صنعتی, تیغه های خراش دهنده, آستر بپوشید, مهر, بوش, و اجزای مقاوم در برابر ضربه کاربردهای معمولی هستند.

پوشش های پلی اورتان, چسب ها, و درزگیرها

پلی اورتان همچنین به طور گسترده به عنوان یک سطح کاربردی یا ماده پیوند دهنده به جای یک جزء ساختاری حجیم استفاده می شود..

پوشش های پلی اورتان می تواند مقاومت در برابر سایش ایجاد کند, مقاومت شیمیایی, قابلیت آب و هوا, انعطاف پذیری, و پوشش های سطحی جذاب. روی فلزات استفاده می شوند, پلاستیک ها, چوب, بتن, و سایر بسترها.

چسب های پلی اورتان می تواند پیوندهای محکمی بین مواد غیر مشابه ایجاد کند و در خودرو استفاده می شود, ساخت و ساز, کفش, مبلمان, و مونتاژ صنعتی.

درزگیرهای پلی اورتان چسبندگی را با تغییر شکل الاستیک ترکیب کنید, به اتصالات اجازه می دهد تا حرکت ناشی از انبساط حرارتی را تطبیق دهند, ارتعاش, یا جابجایی مکانیکی.

4. خواص کلیدی پلی اورتان

پلی اورتان (PU) با گستره غیرمعمول وسیع مکانیکی آن متمایز می شود, گرمی, شیمیایی, و خواص فیزیکی.

برخلاف فلزات یا بسیاری از ترموپلاستیک های معمولی, پلی اورتان یک خانواده مواد است که عملکرد آن را می توان به طور گسترده ای از طریق انتخاب تغییر داد نوع ایزوسیانات, شیمی پلی ال, محتوای بخش سخت, چگالی اتصال متقابل, مطلب, تراکم, و ساختار سلولی.

در نتیجه, هیچ مجموعه واحدی از خواص مکانیکی وجود ندارد که همه محصولات پلی اورتان را نشان دهد.

یک الاستومر پلی اتر انعطاف پذیر, یک فوم عایق سفت و سخت, و پلی اورتان ریخته گری با سختی بالا ممکن است همه از نظر شیمیایی به عنوان پلی اورتان طبقه بندی شوند در حالی که ویژگی های عملکردی کاملاً متفاوتی از خود نشان می دهند..

بنابراین، مقادیر زیر باید به عنوان تلقی شوند محدوده ها یا نمونه های مهندسی به جای مشخصات جهانی.

انتخاب نهایی مواد همیشه باید بر اساس برگه داده آزمایش شده سازنده تحت ASTM مربوطه باشد, ISO, یا استاندارد EN.

خصوصیات مکانیکی

سایش و مقاومت در برابر سایش

پلی اورتان به ویژه به دلیل مقاومت در برابر سایش ساینده شناخته شده است.

پلی یورتان با فرمول مناسب می تواند در کاربردهای لغزشی از بسیاری از الاستومرهای معمولی بهتر عمل کند., نورد, تأثیر, یا تماس مکرر.

این ویژگی باعث جذابیت پلی اورتان برای غلطک های صنعتی, اجزای نقاله, آستر بپوشید, مهر, چرخ, بوش, و قطعات تجهیزات معدن.

هر چند, مقاومت در برابر سایش یک ویژگی جهانی همه گریدهای پلی اورتان نیست. شیمی پلیول, سختی, چگالی اتصال متقابل, درجه حرارت, مواد روبرو, روانکاری, و مکانیسم سایش همگی می توانند بر عمر مفید واقعی تأثیر بگذارند.

کشسانی و انعطاف پذیری

بخش های نرم انعطاف پذیر پلی یورتان امکان تغییر شکل قابل برگشت قابل توجهی را فراهم می کند. این به بسیاری از الاستومرهای پلی یورتان خاصیت انعطاف پذیری و بازگشت انرژی عالی می دهد.

انعطاف پذیری به ویژه در اجزایی که در معرض فشار یا ضربه مکرر قرار می گیرند بسیار مهم است.

به عنوان مثال, چرخ‌ها و غلتک‌های پلی‌اورتان باید تحت بار تغییر شکل داده و شکل خود را به سرعت بازیابی کنند تا تغییر شکل دائمی و تولید گرما را محدود کند..

بنابراین تعادل بین کشش و پسماند در کاربردهای دینامیکی مهم است.

مقاومت شیمیایی

پلی اورتان به طور کلی مقاومت خوبی در برابر روغن ها ایجاد می کند, چرب, سوخت, و بسیاری از مواد شیمیایی صنعتی, اگرچه عملکرد به طور قابل توجهی بین فرمولاسیون متفاوت است.

پلی اورتان مبتنی بر پلی اتر اغلب مقاومت هیدرولیز بهتری را ارائه می دهد, در حالی که سیستم های مبتنی بر پلی استر ممکن است در محیط های مکانیکی و شیمیایی خاصی مزایایی ارائه دهند.

بنابراین سازگاری شیمیایی باید در مقابل ارزیابی شود ماده شیمیایی خاص, غلظت, درجه حرارت, مدت زمان قرارگیری در معرض بیماری, و شرایط بارگذاری مکانیکی به جای تکیه بر یک بیانیه عمومی مبنی بر اینکه پلی اورتان از نظر شیمیایی مقاوم است.

خاصیت حرارتی

محدوده دمای قابل استفاده پلی اورتان به شدت به ساختار شیمیایی و فیزیکی آن بستگی دارد.

بسیاری از الاستومرهای پلی اورتان معمولی به طور موثر در محدوده وسیع دمای متوسط ​​عمل می کنند, در حالی که فرمولاسیون های تخصصی برای خدمات با دمای بالا یا پایین طراحی شده اند.

در دماهای به اندازه کافی بالا, تحرک زنجیره پلیمری افزایش می یابد و خواص مکانیکی کاهش می یابد. در دماهای پایین, برخی از فرمول ها به طور قابل توجهی سفت تر و کمتر انعطاف پذیر می شوند.

فوم پلی یورتان سفت و سخت نیز به دلیل رسانایی حرارتی کم ارزش دارد و بنابراین به طور گسترده برای عایق حرارتی استفاده می شود..

مقاومت در برابر آب و هیدرولیز

مقاومت در برابر هیدرولیز به ویژه در فضای باز مهم است, دریایی, وابسته به هیدرولیکی, و محیط های مرطوب.

پلی اورتان بر پایه پلی اتر به طور کلی مقاومت بهتری در برابر تخریب هیدرولیکی نسبت به پلی اورتان معمولی مبتنی بر پلی استر ارائه می دهد.

هر چند, پلی اورتان پلی استر می تواند خواص مکانیکی و سایش عالی را در محیط های مناسب ارائه دهد.

برای قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آب, انتخاب مواد باید نه تنها خود آب بلکه دما را نیز در نظر بگیرد, PH, میکروارگانیسم ها, استرس مکانیکی, و مدت زمان قرار گرفتن در معرض.

خاصیت الکتریکی

بسیاری از فرمول های پلی یورتان ویژگی های عایق الکتریکی مفیدی را ارائه می دهند, از جمله مقاومت الکتریکی نسبتاً بالا و استحکام دی الکتریک.

این ویژگی ها از برنامه هایی مانند روکش کابل پشتیبانی می کنند, کپسوله سازی الکتریکی, پوشش های محافظ, و قطعات الکترونیکی.

با این وجود, عملکرد الکتریکی می تواند با دما تغییر کند, رطوبت, فرکانس, فرمولاسیون, و محتوای پرکننده.

5. سختی پلی اورتان

سختی یکی از رایج ترین ویژگی های مشخص شده پلی اورتان است, مخصوصا برای الاستومرها, غلتک, چرخ, مهر, واشر, پوشش های محافظ, و قطعات مقاوم در برابر سایش.

هر چند, سختی پلی یورتان را نباید صرفاً به عنوان معیاری از استحکام کلی ماده تفسیر کرد.

در مهندسی پلی اورتان, سختی در درجه اول مواد را توصیف می کند مقاومت در برابر تغییر شکل موضعی تحت شرایط آزمون فرورفتگی مشخص.

سختی پلی اورتان به چه معناست?

هنگامی که نیرویی به سطح پلی اورتان وارد می شود, مواد در اطراف دندانه تغییر شکل می دهند.

پلی یورتان سخت تر در شرایط تست مشخص، فرورفتگی کمتری نشان می دهد, در حالی که یک درجه نرم تر تحت تغییر شکل موضعی بیشتری قرار می گیرد.

زیرا پلی یورتان می تواند از الاستومرهای بسیار نرم تا مواد مهندسی سفت و سخت متغیر باشد, مقیاس های سختی مختلف برای رنج های مختلف سختی استفاده می شود.

برای پلی اورتان انعطاف پذیر و الاستومری, سختی معمولاً با استفاده از مقیاس سختی ساحل.

ساحل A به طور کلی برای پلی اورتان نرم تر تا نسبتاً سخت استفاده می شود, در حالی که شور D برای فرمولاسیون های سخت تر استفاده می شود.

مقیاس انتخاب شده باید همیشه همراه با مقدار سختی گزارش شود زیرا, به عنوان مثال, 80 ساحل A و 80 Shore D شرایط مادی بسیار متفاوتی را نشان می دهد.

محدوده سختی رایج پلی اورتان

این محدوده ها هستند نماینده به جای مشخصات جهانی.

فرمولاسیون تجاری پلی یورتان می تواند فراتر از این محدوده باشد, و رابطه بین سختی و عملکرد مکانیکی به شیمی پلیمر بستگی دارد, چگالی اتصال متقابل, محتوای پرکننده, درجه حرارت, و روش تست.

6. فرآیندهای تولید پلی اورتان

پلی اورتان را می توان از طریق چندین فناوری پردازش تولید کرد, و روش مناسب به شیمی پلی یورتان بستگی دارد, هندسه محصول, سختی مورد نیاز, تراکم, حجم تولید, تحمل ابعادی, و عملکرد مصرف نهایی.

قالب گیری تزریقی واکنش (RIM)

قالب گیری تزریقی واکنشی فرآیندی با بهره وری بالا است که در آن دو یا چند جزء پلی یورتان مایع - معمولاً یک فرمول ایزوسیانات و یک فرمول پلی ال - با دقت اندازه گیری می شوند., مختلط, و در قالب بسته تزریق می شود.

واکنش شیمیایی به سرعت در داخل قالب انجام می شود, جایی که مواد حفره را پر می کند و متعاقباً به شکل مورد نیاز تبدیل می شود.

RIM مخصوصاً برای قطعات بزرگ مناسب است زیرا ویسکوزیته نسبتاً کم سیستم واکنش دهنده اجازه می دهد تا قالب های پیچیده با فشار تزریق نسبتاً پایین پر شوند..

مواد تقویت‌کننده یا پرکننده‌ها نیز می‌توانند در فرمول‌های تخصصی برای بهبود سفتی گنجانده شوند, ثبات ابعادی, یا مقاومت در برابر ضربه.

محصولات:

محصولات RIM معمولی عبارتند از پانل های بدنه خودرو, ضربه گیر, اسپویلرها, محفظه تجهیزات, پوشش های ساختاری, محوطه های صنعتی, و قطعات بزرگ سبک وزن.

پلی اورتان ریخته گری

پلی اورتان ریخته گری با مخلوط کردن اجزای پلی یورتان واکنش پذیر و ریختن مخلوط مایع در قالب آماده تولید می شود..

سپس این ماده در دمای اتاق یا تحت حرارت کنترل شده پخت می شود, بسته به فرمولاسیون.

این فرآیند انعطاف پذیری قابل توجهی را در فرمولاسیون مواد ایجاد می کند.

تولید کنندگان می توانند سختی را تنظیم کنند, ارتجاعی, مقاومت در برابر پارگی, مقاومت در برابر سایش, ویژگی های میرایی, و مقاومت شیمیایی با انتخاب پلی ال های مناسب, ایزوسیانات ها, گسترش دهنده های زنجیره ای, کاتالیزورها, و مواد افزودنی.

پلی اورتان ریخته گری برای محصولاتی که نیاز دارند بسیار ارزشمند است مقاومت در برابر سایش زیاد, جذب ضربه, ارتجاعی, یا سختی سفارشی.

گاز زدایی ممکن است قبل از ریخته گری انجام شود تا هوای محبوس شده و حفره های داخلی به حداقل برسد, به خصوص برای قطعات دقیق.

محصولات:

محصولات رایج شامل غلطک های صنعتی, چرخ, بوش, مهر, واشر, لنت ها را بپوشید, تیغه های خراش دهنده, عایق های ارتعاش, کمک فنرها, اجزای معدن, و آستر پلی اورتان سفارشی.

قالب گیری فشرده سازی

قالب‌گیری فشاری از مقدار اندازه‌گیری شده مواد پلی‌اورتان استفاده می‌کند که در یک حفره قالب گرم شده قرار می‌گیرد.

سپس قالب بسته می شود و فشار وارد می شود, اجازه دادن به مواد برای جریان یافتن, مطابق با حفره, و تحت دما و فشار کنترل شده پخت می شود.

این فرآیند معمولاً برای سیستم های پلی اورتان گرما سخت و ترکیبات الاستومری استفاده می شود.

کنترل مناسب دمای قالب, فشار, زمان درمان, و بار مواد ضروری است زیرا پخت ناکافی می تواند عملکرد مکانیکی را کاهش دهد, در حالی که دمای بیش از حد یا زمان پخت می تواند بر خواص نهایی مواد تأثیر بگذارد.

قالب گیری فشاری به ویژه برای هندسه های نسبتاً ساده یا نسبتاً پیچیده مؤثر است و می تواند سازگاری ابعادی خوبی را در محیط ایجاد کند.- به تولید با حجم بالا.

محصولات:

محصولات معمولی شامل حلقه های مهر و موم, واشر, پدها, ضربه گیر, اجزای میرایی ارتعاش, بشقاب بپوشید, پوشش های محافظ, و قطعات الاستومر پلی اورتان قالب گیری شده.

قالب گیری تزریقی پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU)

پلی اورتان ترموپلاستیک را می توان با استفاده از ترموپلاستیک معمولی پردازش کرد قالب تزریقی تجهیزات.

بر خلاف پلی اورتان گرما سخت, TPU را می توان بارها و بارها با حرارت دادن نرم و با سرد کردن جامد کرد, اجازه می دهد آن را ذوب کرده و بدون واکنش شیمیایی دائمی اتصال عرضی به قالب تزریق شود.

در طول پردازش, کنترل دقیق دمای ذوب کردن, فشار تزریق, دمای قالب, شرایط خشک شدن, و نرخ خنک کننده مهم است.

TPU به درجات مختلف رطوبت سنجی است, و رطوبت بیش از حد در گلوله ها می تواند باعث تخریب هیدرولیتیک شود, نقص سطحی, حباب ها, یا کاهش خواص مکانیکی. بنابراین، پیش خشک کردن مناسب بخش مهمی از قالب گیری تزریقی TPU است.

محصولات:

قالب گیری تزریقی TPU به طور گسترده ای استفاده می شود موارد حفاظتی, اتصالات انعطاف پذیر, مهر, اجزای کابل, چرخ, چنگال ها, اجزای محصول مصرفی, قطعات خودرو, اجزای پزشکی, و قطعات صنعتی مقاوم در برابر سایش.

اکستاروژن

اکستروژن پلی اورتان در درجه اول برای تولید پروفیل های پیوسته استفاده می شود, لوله, فیلم, ورق, و سایر محصولات با هندسه مقطع ثابت.

گلوله های پلی یورتان ترموپلاستیک قبل از اینکه به طور مداوم از طریق یک قالب مخصوص طراحی شده وارد شوند در یک اکسترودر گرم و پلاستیک می شوند..

فرآیند اکستروژن نیاز به کنترل دقیق دارد دمای بشکه, سرعت پیچ, دمای قالب, نرخ اکستروژن, شرایط خنک کننده, و رطوبت مواد.

طراحی قالب بسیار مهم است زیرا رفتار ویسکوالاستیک پلی اورتان می تواند بر ثبات ابعادی و متورم شدن قالب تأثیر بگذارد..

محصولات:

محصولات اکسترود شده معمولی عبارتند از لوله TPU, شیلنگ ها, مهر, واشر, نوزاد, فیلم, مشخصات, ژاکت کابل, آستین های محافظ, و غشاهای انعطاف پذیر.

ریخته گری واکنشی و ریخته گری گریز از مرکز

برای برخی از اجزای پلی یورتان بزرگ یا متقارن دورانی, می توان از ریخته گری واکنشی و ریخته گری گریز از مرکز استفاده کرد.

در ریخته گری واکنش, اجزای پلی یورتان واکنش پذیر به قالب وارد می شوند و اجازه می دهند تا در محل پلیمریزه و پخت شوند..

ریخته گری از نیروی چرخشی برای توزیع مواد واکنش دهنده در برابر دیواره قالب استفاده می کند, تولید یک جزء لوله ای یا حلقه ای شکل نسبتا یکنواخت.

این فرآیندها به ویژه زمانی مفید هستند که قالب‌گیری معمولی به ابزارهای گران‌قیمت نیاز دارد یا زمانی که قطعه دارای قطر بزرگ و هندسه چرخشی نسبتاً ساده است..

محصولات:

برنامه های کاربردی شامل غلتک های بزرگ پلی اورتان, آستین, لوله, حلقه, بوش, پوشش های لوله, و قطعات استوانه ای تخصصی مقاوم در برابر سایش.

فوم سازی و قالب گیری فوم

فوم های پلی یورتان با ترکیب اجزای پلی یورتان واکنش پذیر با یک سیستم دمنده تولید می شوند که در طی پلیمریزاسیون یک ساختار سلولی ایجاد می کند..

بسته به فرمولاسیون, مکانیسم دمیدن ممکن است شامل عوامل دمنده شیمیایی باشد, مانند واکنش آب با ایزوسیانات برای تولید دی اکسید کربن, یا عوامل دمنده فیزیکی.

فرمول تعیین می کند که آیا فوم حاصل است یا خیر انعطاف پذیر, نیمه سفت, یا سفت و سخت.

اندازه سلول, تراکم, باز کردن- یا ساختار سلول بسته, و ثبات ابعادی از طریق تعادل پلی ال ها کنترل می شود, ایزوسیانات ها, کاتالیزورها, سورفکتانت ها, عوامل دمنده, و شرایط پردازش.

محصولات:

معمولاً از فوم پلی اورتان انعطاف پذیر استفاده می شود کوسن های نشیمن, تشک ها, مواد آکوستیک, و فضای داخلی خودرو,

در حالی که فوم های صلب PU و PIR به طور گسترده ای استفاده می شوند پانل های عایق ساختمان, عایق برودتی, سیستم های عایق حرارتی, و تجهیزات کم مصرف.

ماشینکاری CNC پلی اورتان

ماشینکاری CNC یک فرآیند پلیمریزاسیون اولیه نیست, اما این یک روش ساخت ثانویه مهم برای قطعات پلی اورتان است.

یک بلوک پلی اورتان, ورق, میله, یا بلنک پیش ریخته گری را می توان با استفاده از تراشکاری CNC ماشین کاری کرد, آسیاب کردن, حفاری, و سایر عملیات برای دستیابی به ابعاد دقیق و هندسه های پیچیده.

زیرا پلی اورتان انعطاف پذیر است و می تواند تحت نیروهای برش تغییر شکل دهد, پارامترهای ماشینکاری باید با توجه به سختی و کشسانی مواد انتخاب شوند.

نیروی برش بیش از حد, تولید گرما, یا انحراف ابزار می تواند منجر به عدم دقت ابعاد یا کیفیت پایین سطح شود. ابزارهای برش تیز و محل کار مناسب به ویژه برای گریدهای نرم مهم هستند.

محصولات:

ماشینکاری CNC معمولاً برای مهر و موم های پلی اورتان دقیق, بوش های سفارشی, اجزای پوشیدن, غلتک, نمونه های اولیه, قطعات مهندسی, اجزای جایگزین, و محصولات سفارشی کم حجم.

7. کاربردهای پلی اورتان

تطبیق پذیری استثنایی پلی اورتان به آن اجازه می دهد تا به عنوان یک ماده ساختاری عمل کند, الاستومر, روکش, چسب, درزگیر, کف, و مواد عایق.

بنابراین کاربردهای آن از محصولات مصرفی گرفته تا تجهیزات صنعتی نیازمند گسترش می یابد.

صنعت خودرو

کاربردهای معمولی شامل بالشتک های صندلی است, تکیه گاه های سر, بوش های تعلیق, موتور, مهر, اجزای فرمان, تزئینات داخلی, اجزای پانل ابزار, پوشش های محافظ, و عایق صوتی.

غلتک و چرخ صنعتی

غلتک های پلی اورتان به طور گسترده ای استفاده می شود:

• سیستم های نوار نقاله
• تجهیزات حمل و نقل مواد
• ماشین آلات چاپ
• ماشین آلات بسته بندی
• ماشین آلات نساجی
• چرخ لیفتراک
• غلطک های راهنما
• چرخ های محرک

مهر, واشر, و بوشینگ ها

ترکیبی از خاصیت ارتجاعی پلی اورتان, مقاومت در برابر پارگی, و مقاومت سایشی آن را برای کاربردهای آب بندی دینامیکی مناسب می کند.

مهر و موم PU و اجزای هیدرولیک معمولاً در جایی که مواد تجربه می کنند استفاده می شوند کشویی مکرر, فشار, و تغییر شکل مکانیکی.

بوش ها و عناصر میرایی همچنین از توانایی پلی یورتان در جذب لرزش و در عین حال حفظ یکپارچگی ساختار بهره می برند..

معدن و تجهیزات سنگین

تجهیزات معدنی و ساختمانی اجزای پلیمری را در معرض سایش شدید قرار می دهند, تأثیر, گرد و غبار, رطوبت, و بارگذاری مکانیکی.

بنابراین پلی اورتان برای آستر بپوشید, پانل های صفحه نمایش, آسترهای ناودانی, تیغه های خراش دهنده, غلتک, مهر و موم هیدرولیک, و اجزای محافظ.

در محیط های ساینده, یک جزء پلی اورتان با فرمول مناسب می تواند فرکانس نگهداری را در مقایسه با الاستومرهای مقاوم در برابر سایش به طور قابل توجهی کاهش دهد..

مصالح ساختمانی و ساختمانی

پلی اورتان نقش مهمی در سیستم های ساختمانی مدرن ایفا می کند.

فوم های سفت و سخت پلی اورتان و پلی ایزوسیانورات رسانایی حرارتی کمی دارند و به طور گسترده در پانل های عایق, سیستم های تبرید, پاکت های ساختمانی, سقف ها, دیوارها, و عایق لوله.

درزگیرها و پوشش های پلی اورتان نیز برای آب بندی مشترک, ضد آب, کفپوش, پوشش های محافظ, و حفاظت از بتن.

محصولات برقی و الکترونیکی

مواد PU می توانند عایق الکتریکی همراه با انعطاف پذیری و حفاظت از محیط زیست را فراهم کنند.

برای استفاده می شوند ژاکت کابل, ترکیبات گلدانی, مواد کپسوله, اتصالات, پوشش های محافظ, و اجزای ارتعاش.

فرمولاسیون را می توان برای ارائه ترکیبات خاصی از خواص دی الکتریک طراحی کرد, مقاومت در برابر رطوبت, انعطاف پذیری, و مقاومت در برابر شعله.

کفش و محصولات مصرفی

پلی اورتان انعطاف پذیر و TPU به طور گسترده ای در محصولات مصرفی استفاده می شوند زیرا ترکیب مطلوبی از راحتی را ارائه می دهند, وابسته به, دوام, و انعطاف پذیری طراحی.

برنامه های کاربردی شامل زیره کفش, اجزای کفش ورزشی, موارد حفاظتی, چنگال ها, چرخ, کالاهای ورزشی, اجزای چمدان, و قطعات محصول مصرفی انعطاف پذیر.

8. مزایای پلی اورتان

• قابلیت تنظیم عملکرد بی نظیر - سختی, چگالی و خواص مکانیکی را می توان به طور دقیق در طیف گسترده ای از یک پایه شیمیایی منفرد مهندسی کرد..
• مقاومت در برابر سایش و سایش استثنایی - الاستومرهای پلی اورتان به طور معمول 3 تا 10 برابر طول عمر جایگزین های لاستیک را در کاربردهای سایش سنگین ارائه می دهند..
• عایق حرارتی برتر - فوم PU سفت و سخت کارآمدترین ماده عایق آلی تجاری موجود از نظر حرارتی است, کاهش 30 تا 50 درصدی مصرف انرژی ساختمان.
• سازگاری پردازش گسترده - می توان از طریق فوم سازی تولید کرد, ریخته گری, اسپری, قالب تزریقی, روش های اکستروژن و کاربرد درجا.
• چسبندگی بستر جهانی - پوشش ها و چسب ها به شدت به فلز می چسبند, چوب, بتن, شیشه و بیشتر پلاستیک ها.
• میرایی لرزش عالی - فوم های انعطاف پذیر و الاستومرها شوک و صدا را به طور موثر جذب می کنند, آنها را برای کنترل NVH خودرو و صنعتی ضروری می کند.
• تدوین - فرآوری مایع باعث تولید بزرگ می شود, مجتمع, قطعات یکپارچه ای که با لاستیک یا پلاستیک سفت و سخت غیرممکن است.

9. محدودیت های پلی اورتان

• مقاومت دمایی متوسط - درجه های استاندارد دارای محدودیت خدمات مداوم 80-120 درجه سانتیگراد هستند. قرار گرفتن در معرض طولانی مدت بالاتر از این محدوده باعث تخریب حرارتی و از دست دادن دائمی اموال می شود.
• حساسیت به هیدرولیز - پلی یورتان های مبتنی بر پلی استر به تدریج در گرمای طولانی مدت تجزیه می شوند, محیط های مرطوب. گریدهای پلی اتر عملکرد بهتری دارند اما هنوز محدودیت هایی دارند.
• تخریب گریدهای معطر با اشعه ماوراء بنفش - پلی اورتان های معطر استاندارد به رنگ زرد و گچ تحت قرار گرفتن طولانی مدت در معرض اشعه ماوراء بنفش. گریدهای آلیفاتیک این مشکل را حل می کنند، اما با هزینه بسیار بالاتر.
• خطرات حمل و نقل مواد خام - مونومرهای ایزوسیانات واکنش نداده محرک تنفسی هستند و در طول پردازش نیاز به تهویه مناسب و PPE دارند.. محصولات کاملا پخته شده برای استفاده نهایی معمولی ایمن هستند.
• اشتعال پذیری - پلی اورتان اصلاح نشده قابل احتراق است و می تواند بخارات سمی را در حین احتراق آزاد کند.. برای کاربردهای ساختمانی و حمل و نقل، فرمول های ضد شعله مورد نیاز است.
• چالش های بازیافت - پلی یورتان ترموست با اتصال عرضی قابل ذوب مجدد نیست, بازیافت مکانیکی را دشوار می کند. فن آوری های بازیافت شیمیایی در حال ظهور هستند اما هنوز به طور جهانی در دسترس نیستند.

10. ملاحظات زیست محیطی و پایداری

11. پلی اورتان در مقابل. لاستیک و پلاستیک های معمولی

پلی اورتان موقعیت متمایز بین الاستومرها و پلاستیک های مهندسی را اشغال می کند.

مقایسه زیر تفاوت های عمده بین پلی اورتان و چندین ماده رایج را نشان می دهد.

12. پایان

پلی اورتان به عنوان منعطف ترین پلت فرم پلیمری موجود امروزی، جایگاه منحصر به فردی را در دنیای مواد اشغال می کند..

ساختار مولکولی جدا شده از میکروفاز آن، تنظیم عملکرد در طیف کامل از فوم نرم تا پلاستیک مهندسی سفت و سخت را امکان پذیر می کند., پشتیبانی از عملکردهای حیاتی تقریباً در هر بخش صنعتی.

هیچ خانواده مواد دیگری نمی تواند به طور همزمان به عنوان بالشتک عمل کند, عایق, جزء ساختاری و پوشش محافظ با اثربخشی یکسان.

به عنوان تقاضای جهانی برای بهره وری انرژی, مواد سبک وزن و پیشرفته رشد می کند, پلی یورتان به عنوان یک ماده صنعتی پایه باقی خواهد ماند - که از منشاء مبتنی بر نفت خود به سمت یک ماده پایدارتر تکامل می یابد., آینده اقتصاد دایره ای با حفظ تطبیق پذیری فوق العاده ای که آن را برای ساخت و ساز مدرن ضروری کرده است..

 

متداول

پلاستیک یا لاستیک پلی اورتان است?

پلی اورتان در دسته ای بین لاستیک و پلاستیک قرار می گیرد. الاستومرهای پلی اورتان نرم بسیار شبیه به لاستیک عمل می کنند, در حالی که گریدهای پلی یورتان سخت به عملکرد پلاستیک مهندسی نزدیک می شوند.

بر خلاف لاستیک واقعی, از طریق ولکانیزاسیون به هم متصل نمی شود; برخلاف پلاستیک واقعی, در اکثر محدوده سختی آن بسیار الاستیک است. با دقت بیشتر به عنوان یک پلیمر الاستومری طبقه بندی می شود.

پلی اورتان قابل اشتعال است?

برخی از فرمولاسیون ها قابل اشتعال هستند. بازدارنده های شعله معمولاً برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر آتش دارند اضافه می شوند.

فوم پلی اورتان سفت و سخت, در عایق کاری ساختمان استفاده می شود, باید استانداردهای ایمنی آتش سوزی را رعایت کند.

تفاوت بین پلی اتر و پلی استر پلی اورتان چیست؟?

پلی اورتان پلی اتر مقاومت بهتری در برابر هیدرولیز دارد, مقاومت میکروبی, و انعطاف پذیری در دمای پایین.

پلی استر پلی اورتان کشش بالاتری دارد, اشک, و مقاومت در برابر سایش، اما مستعد هیدرولیز و حمله میکروبی است.

TPU چیست؟?

TPU مخفف Thermoplastic Polyurethane است. این نوعی پلی اورتان است که می تواند مانند پلاستیک های معمولی پردازش شود (قالب تزریقی, اکستاروژن) و قابل بازیافت است.

در شیلنگ ها استفاده می شود, لوله, فیلم, کفش, و بسیاری از کاربردهای صنعتی.

فوم پلی اورتان چگونه ساخته می شود?

فوم پلی اورتان از واکنش یک ایزوسیانات با یک پلی ال در حضور یک عامل دمنده تولید می شود. (معمولا آب), کاتالیزورها, و سورفکتانت ها.

این واکنش گاز CO2 تولید می کند, که پلیمر را به صورت فوم منبسط می کند.