Polyuretaani, yleisesti lyhennettynä PU tai PUR, on monipuolinen polymeeriluokka, joka muodostuu isosyanaattiryhmiä sisältävien yhdisteiden reaktiossa polyolien tai muiden aktiivisia vetyryhmiä sisältävien molekyylien kanssa.
Toisin kuin monet perinteiset muovit, joilla on suhteellisen kapea valikoima ominaisuuksia, polyuretaania voidaan valmistaa poikkeuksellisen laajalla spektrillä - pehmeästä, joustavista vaahdoista ja elastomeereistä jäykiksi rakennevaahdoiksi, pinnoitteet, liimat, tiivisteaineet, ja kovat tekniset komponentit.
Tämä monipuolisuus tulee ensisijaisesti polyuretaanista segmentoitu molekyylirakenne ja kyky muokata sen kemiaa, ristisidoksen tiheys, solun rakenne, ja käsittelyolosuhteet.
Valitsemalla erilaisia polyoleja, isosyanaatit, ketjun jatkajat, katalyytit, puhallusaineet, ja lisäaineet, valmistajat voivat räätälöidä polyuretaanin vaatimuksia, kuten pehmustetta, hieronkestävyys, lämpöeristys, kemiallinen vastustuskyky, joustavuus, iskun imeytyminen, ja ulottuvuuden vakaus.
Tässä artikkelissa tarkastellaan, mitä polyuretaani on sekä a materiaalitieteen ja valmistuksen näkökulmasta, mukaan lukien sen kemiallinen rakenne, tärkeimmät tyypit, ominaisuudet, tuotantomenetelmät, edut, rajoitukset, ja tekniset sovellukset.
1. Mikä on polyuretaani?
Polyuretaani on polymeeri, joka sisältää huomattavan määrän uretaanisidokset, tyypillisesti edustaa kemiallinen rakenne:
–NH–CO–O–
Nämä uretaaniryhmät syntyvät tavallisesti isosyanaattiryhmän välisessä reaktiossa (-NCO) ja hydroksyyliryhmä (-VOI):
R-NCO + R′–OH → R–NH–CO–O–R′
Tämä reaktio on polyuretaanin tuotannon peruskemia.
Kuitenkin, kaupalliset polyuretaanimateriaalit koostuvat harvoin vain yksinkertaisista toistuvista uretaaniyksiköistä.
Niiden molekyylirakenteet voivat myös sisältää eetteri, esteri, urea, karbonaatti, aromaattinen, alifaattinen, tai muita funktionaalisia ryhmiä, riippuen valituista raaka-aineista.
Tästä syystä kahdella "polyuretaaniksi" kuvatulla tuotteella voi olla dramaattisesti erilaisia ominaisuuksia.
Esimerkiksi, huonekaluissa käytettävä joustava polyuretaanivaahto voi olla pehmeää ja erittäin kimmoisaa, kun taas teollisuusteloissa käytetyllä polyuretaanielastomeerillä voi olla korkea kovuus, vetolujuus, ja hankauskestävyys.
Jäykkä polyuretaanivaahto, jota käytetään kylmälaitteissa, sillä välin, on ensisijaisesti suunniteltu alhaiselle lämmönjohtavuudelle ja mittojen stabiiliudelle.
Lämpökovettuva ja termoplastiset polyuretaanit
Polyuretaanimateriaalit voidaan jakaa laajasti niiden molekyyliarkkitehtuurin ja prosessointikäyttäytymisen mukaan.
Lämpökovettuva polyuretaani muodostaa pysyvästi silloitetun verkon kovettumisen aikana.
Kun riittävän kovettunut, sitä ei voida yksinkertaisesti sulattaa ja muotoilla uudelleen aiheuttamatta kemiallista hajoamista.
Monet valetut elastomeerit, pinnoitteet, liimat, ja jäykät polyuretaanijärjestelmät kuuluvat tähän luokkaan.
Termoplastinen polyuretaani (TPU) sisältää pääasiassa lineaarisia tai fysikaalisesti liittyviä polymeerirakenteita ja sitä voidaan pehmentää kuumentamalla ja käsitellä toistuvasti lämpökäsittelyikkunassaan.
TPU yhdistää monia elastomeerien ominaisuuksia termoplastisten käsittelymenetelmien, kuten ruiskupuristuksen ja suulakepuristuksen, kanssa.
Ero on tärkeä, koska se vaikuttaa suoraan tuotantoon, Kierrätys, korjattavuus, ja loppukäytön suorituskykyä.
Polyuretaanin tärkeimmät ominaisuudet
Vaikka polyuretaanikoostumukset vaihtelevat huomattavasti, monilla polyuretaanimateriaaleilla on hyödyllinen mekaanisten ja kemiallisten ominaisuuksien yhdistelmä.
Tyypillisiä ominaisuuksia ovat mm:
- Korkea kulutus- ja kulutuskestävyys
- Hyvä joustavuus ja kimmoisuus
- Säädettävä kovuus
- Hyvä iskunkestävyys
- Kestää hyvin öljyjä ja monia kemikaaleja
- Erinomainen tarttuvuus monille alustoille
- Hyvä väsymiskestävyys
- Laaja käsittelyn joustavuus
- Hyvä lämmöneristys solumuodossa
- Kyky valmistaa sekä joustavia että jäykkiä rakenteita
Tarkka suorituskyky riippuu voimakkaasti formulaatiosta.
Esimerkiksi, polyuretaani kestää usein hyvin kulutusta, mutta kestävyys hydrolyysille, UV-säteilyä, lämmitys, tai tietyt kemikaalit vaihtelevat merkittävästi eri polyuretaanikemioiden välillä.
Siksi, materiaalin valinnan tulee aina perustua erityinen polyuretaanikoostumus ja käyttöympäristö, yleistermin "PU" sijaan.
2. Polyuretaanin kemiallinen koostumus ja molekyylirakenne
Polyuretaani (Puku) ei ole yksittäinen kemiallinen yhdiste, vaan laaja perhe polymeerejä, joiden ominaisuuksia voidaan räätälöidä valitsemalla erilaisia kemiallisia rakennuspalikoita..
Peruspolyuretaanireaktio tapahtuu välillä isosyanaattiryhmät (-NCO) ja hydroksyyliryhmät (-VOI), tuottaa uretaanisidoksia.
Muuttamalla molekyylirakennetta, toiminnallisuus, molekyylipaino, ja reagoivien aineiden suhde, valmistajat voivat valmistaa materiaaleja joustavista vaahdoista ja elastomeereistä koviin vaahtomuoviin, pinnoitteet, liimat, ja lujat tekniset komponentit.
Keskeiset kemialliset rakennuspalikat
Kaksi pääasiallista reagenssiperhettä ovat isosyanaatit ja polyolit.
Muut komponentit, mukaan lukien ketjunjatkajat, silloitusaineet, katalyytit, puhallusaineet, pinta-aktiiviset aineet, ja suorituskykyä parantavia lisäaineita, otetaan käyttöön, kun erityisiä mekaanisia, lämpö-, käsittely, tai ympäristöominaisuudet vaaditaan.
| Komponenttiluokka | Ensisijainen toiminta | Yleisiä esimerkkejä |
| Isosyanaatit | Tarjoa reaktiivisia –NCO-ryhmiä ja osallistu koviin segmentteihin, vahvuus, jäykkyys, ja kemiallinen kestävyys | MDI, TDI, HDI, IPDI |
| Polyolit | Muodosta pehmeitä segmenttejä ja vaikuttaa voimakkaasti joustavuuteen, joustavuus, hydrolyysin kestävyys, ja käyttäytyminen alhaisessa lämpötilassa | Polyeetteripolyolit, polyesteripolyoleja, polykarbonaattipolyolit |
| Ketjunjatkajat | Lisää kovan segmentin sisältöä ja säädä molekyylipainoa, kovuus, vetolujuus, ja vaiherakenne | 1,4-butaanidioli (BDO), etyleeniglykoli, diamiinit |
| Silloittimet | Ota käyttöön kolmiulotteiset verkkorakenteet ja lisää jäykkyyttä, ulottuvuusvakaus, ja lämmönkestävyys | Trimetylolipropaani (TMP), monikäyttöiset polyolit |
Katalyytit |
Säädä reaktionopeutta ja vaikuta tasapainoon kilpailevien polyuretaanireaktioiden välillä | Tertiääriset amiinit, organometalliset katalyytit |
| Puhallusaineet | Tuota kaasua ja luo polyuretaanivaahtojen solurakenne | Vettä, pentaani, Yhteistyö, valitut fysikaaliset vaahdotusaineet |
| Pinta -aktiiviset aineet | Stabiloi kehittyvä vaahto ja säätele solukokoa, yhtenäisyys, ja morfologia | Silikonipohjaiset pinta-aktiiviset aineet |
| Lisäaineet | Muokkaa tiettyjä suorituskykyominaisuuksia, kuten liekinkestävyyttä, UV-stabiilisuus, väri, hapetusvastus, tai käsittelykäyttäytymistä | Palonsuoja-aineet, UV-stabilisaattorit, antioksidantteja, pigmentit |
3. Tärkeimmät polyuretaanityypit
Polyuretaani on monipuolinen polymeeriperhe eikä yksittäinen materiaali, jolla on kiinteät ominaisuudet.
Isosyanaattia vaihtamalla, polyoli, ketjun jatkaja, ristisidoksen tiheys, puhallusjärjestelmä, ja käsittelyolosuhteet, valmistajat voivat valmistaa polyuretaanimateriaaleja pehmeistä ja erittäin joustavista vaahdoista jäykiin rakennepolymeereihin ja korkean suorituskyvyn elastomeereihin.
Joustava polyuretaanivaahto
Joustavalle polyuretaanivaahdolle on ominaista avosolurakenne, suhteellisen pieni tiheys, ja korkea joustavuus.
Se valmistetaan yhdistämällä polyoleja ja isosyanaatteja vaahdotusaineiden ja muiden lisäaineiden kanssa kontrolloiduissa vaahdotusolosuhteissa.
Sen toisiinsa yhdistetty solurakenne mahdollistaa materiaalin puristumisen ja palautumisen toistuvasti.
Vaahdon tiheys, solun koko, kovuus, kestävyys, ja puristussarjaa voidaan säätää formuloinnin ja käsittelyn avulla.
Tyypilliset sovellukset sisältävät:
- Huonekalujen ja patjojen pehmusteet
- Autojen istuimet ja sisustuskomponentit
- Akustiset ja tärinänhallintatuotteet
- Pakkaus- ja suojamateriaalit
- Joustavat tiivisteet ja pehmusteet
Pehmustussovelluksiin, tiheys, sisennyksen kovuus, kestävyys, ja pakkaussarja ovat usein tärkeämpiä kuin pelkkä vetolujuus.
Jäykkä polyuretaanivaahto
Jäykällä polyuretaanivaahdolla on pääasiassa umpisoluinen rakenne ja se on suunniteltu korkeaan jäykkyyteen, ulottuvuusvakaus, ja lämpöeristys.
Sen alhainen lämmönjohtavuus johtuu ensisijaisesti solurakenteesta ja solujen sisältämästä kaasusta.
Riippuen koostumuksesta ja valmistusprosessista, jäykät PU- ja PIR-pohjaiset järjestelmät voivat tarjota erinomaisen eristyskyvyn suhteellisen pienellä tiheydellä.
Yleisiä käyttökohteita ovat rakennusten eristys, kylmälaitteet, kylmävarastopaneelit, eristetyt putket, ja laitteiden eristys.
Tyypillisessä jäykässä vaahtokoostumuksessa on tasapainotettava useita ominaisuuksia samanaikaisesti:
| Omaisuus | Merkitys |
| Tiheys | Vaikuttaa vahvuuteen, ulottuvuusvakaus, ja lämpösuorituskyky |
| Suljetun solun sisältö | Tärkeää eristyksen ja kosteudenkestävyyden kannalta |
| Puristuslujuus | Määrittää kantavuuden |
| Lämmönjohtavuus | Kriittinen energiatehokkuussovelluksissa |
| Ulottuvuusvakaus | Säätelee pitkäaikaista suorituskykyä lämpötilan vaihteluissa |
| Syttymiskyky | Tärkeä rakennus- ja kuljetussovelluksissa |
Polyuretaani elastomeerit
Polyuretaanielastomeerit ovat tärkeässä asemassa tavanomaisten kumin ja jäykkien teknisten muovien välillä.
Niissä voidaan yhdistää suhteellisen korkea vetolujuus ja kulutuskestävyys huomattavaan elastiseen muodonmuutokseen.
Ne ovat saatavilla mm termoplastinen polyuretaani (TPU), valetut polyuretaanielastomeerit, ja lämpökovettuvat järjestelmät.
Polyuretaanielastomeerit ovat erityisen arvostettuja sovelluksissa, joihin liittyy toistuvaa mekaanista kuormitusta, vaikutus, kitka, tai hankausta.
Pyörät, rullat, tiivisteet, tiivisteet, holkit, kuljetinkomponentit, ja teollisuuskulutusosat ovat yleisiä esimerkkejä.
Niiden suorituskyky riippuu voimakkaasti kovan segmentin sisällöstä ja molekyyliarkkitehtuurista.
Kovan segmentin pitoisuuden lisääminen yleensä lisää kovuutta ja moduulia, kun taas sopiva pehmeän segmentin kemia säilyttää elastisuuden ja venymän.
Termoplastinen polyuretaani (TPU)
TPU on polyuretaanin termoplastinen muoto, jota voidaan toistuvasti pehmentää kuumentamalla ja prosessoida tavanomaisilla termoplastisten valmistustekniikoilla.
Toisin kuin voimakkaasti silloitettu lämpökovettuva polyuretaani, TPU luottaa ensisijaisesti fysikaalisiin vuorovaikutuksiin ja segmentoituun polymeerin morfologiaan saavuttaakseen mekaaniset ominaisuudet.
Tämä tekee siitä sopivan ruiskupuristukseen, suulakepuristus, puhaltaa muovaus, ja muut jatkuvat valmistusprosessit.
TPU:ta voidaan formuloida laajalle kovuusalueelle, tyypillisesti erittäin pehmeistä elastomeerisista laaduista suhteellisen jäykkään tekniseen laatuun.
Tyypilliset sovellukset sisältävät:
- Kaapelivaipat ja suojapäällysteet
- Autojen komponentit
- Teollisuusletkut ja -putket
- Tiivisteet ja joustavat liittimet
- Jalkineiden komponentit
- Kuluttajatuotteiden kotelot ja suojaosat
Valettu polyuretaani
Valettu polyuretaani valmistetaan sekoittamalla reaktiivisia komponentteja ja kaatamalla formulaatio muottiin, jossa tapahtuu polymeroitumista ja kovettumista.
Tämä prosessi on erityisen hyödyllinen valmistettaessa suuria tai räätälöityjä elastomeerikomponentteja, joita olisi vaikeaa tai epätaloudellista valmistaa tavanomaisella termoplastisella käsittelyllä.
Valettu polyuretaani voidaan formuloida erilaisiin kovuusyhdistelmiin, joustavuus, repeytymiskestävyys, hieronkestävyys, ja kemiallinen kestävyys.
Teolliset rullat, kaavinterät, käyttää vuorauksia, tiivisteet, holkit, ja iskunkestävät komponentit ovat tyypillisiä käyttökohteita.
Polyuretaanipinnoitteet, Liimat, ja tiivisteet
Polyuretaania käytetään myös laajasti toiminnallisena pinta- tai liimamateriaalina pikemminkin kuin bulkkirakennekomponenttina.
Polyuretaanipinnoitteet voi tarjota kulutuskestävyyttä, kemiallinen vastustuskyky, säänkestävyys, joustavuus, ja kauniit pintakäsittelyt. Niitä käytetään metalleihin, muovit, puu, betoni, ja muut substraatit.
Polyuretaaniliimat voivat muodostaa vahvoja sidoksia erilaisten materiaalien välille ja niitä käytetään autoteollisuudessa, rakennus, jalkineet, huonekalut, ja teollinen kokoonpano.
Polyuretaanitiivisteet yhdistä tartunta elastiseen muodonmuutokseen, mahdollistaa liitosten mukautumisen lämpölaajenemisen aiheuttamaan liikkeeseen, värähtely, tai mekaaninen siirtymä.
4. Polyuretaanin tärkeimmät ominaisuudet
Polyuretaani (Puku) erottuu poikkeuksellisen laajasta mekaanisesta valikoimastaan, lämpö-, kemikaali-, ja fysikaaliset ominaisuudet.
Toisin kuin metallit tai monet perinteiset kestomuovit, polyuretaani on materiaaliperhe, jonka suorituskykyä voidaan muuttaa laajasti valinnalla isosyanaattityyppi, polyolikemia, kovan segmentin sisältö, ristisidoksen tiheys, lisäaineet, tiheys, ja solurakenne.
Siten, ei ole olemassa yhtä mekaanisten ominaisuuksien sarjaa, joka edustaisi kaikkia polyuretaanituotteita.
Joustava polyeetterielastomeeri, jäykkä eristysvaahto, ja korkeakovuus valettu polyuretaani voidaan kaikki luokitella kemiallisesti polyuretaaniksi samalla kun niillä on täysin erilaiset suorituskykyominaisuudet.
Seuraavia arvoja tulee siksi käsitellä seuraavasti edustavia suunnittelualueita tai esimerkkejä yleisten eritelmien sijaan.
Lopullisen materiaalin valinnan tulee aina perustua valmistajan asianomaisen ASTM:n mukaisesti testaamaan tietolehteen, ISO, tai EN-standardi.
Mekaaniset ominaisuudet
| Omaisuus | Tyypillinen suunnittelualue / Esimerkki | Tärkeimmät hallitsevat tekijät |
| Tiheys – kiinteä elastomeeri | ~1,1–1,3 g/cm³ | Polymeerikemia, täyteaineet |
| Tiheys – jäykkä PU-vaahto | ~30–45 kg/m³ useille eristetuotteille | Puhallusjärjestelmä, muotoilu, solun rakenne |
| Vetolujuus | ~15–50+ MPa useille elastomeereille | Kovuus, molekyylirakenne, silloitus |
| Pidennys | ~300–700 % monille joustaville elastomeereille | Pehmeän segmentin kemia ja silloitustiheys |
Kovuus |
~45 Ranta A - 70 Ranta D+ | Kovan segmentin sisältö, silloitus |
| Lämmönjohtavuus – elastomeeri | ~0,15–0,25 W/(m · k), luokasta riippuvainen | Tiheys ja koostumus |
| Lämmönjohtavuus – jäykkä vaahto | ~0,020–0,030 W/(m · k) | Solun rakenne, kaasu, tiheys, ikääntyminen |
| Tilavuusvastus | Voi saavuttaa ~10¹³ Ω·cm sopivissa laatuluokissa | Formulaatio, kosteus, lämpötila |
| Pitkäaikainen käyttölämpötila | Yleiset arvot noin −30 - +80°C; erikoisluokkia korkeammalla | Polymeerikemia ja formulaatio |
Hankaus- ja kulutuskestävyys
Polyuretaani tunnetaan erityisen hyvin kulutuksenkestävyydestään.
Oikein muotoiltu polyuretaani voi toimia paremmin kuin monet tavanomaiset elastomeerit sovelluksissa, joihin liittyy liukumista, liikkuva, vaikutus, tai toistuva yhteydenotto.
Tämä ominaisuus tekee polyuretaanista houkuttelevan teolliset rullat, kuljetinkomponentit, käyttää vuorauksia, tiivisteet, pyörät, holkit, ja kaivoslaitteiden komponentit.
Kuitenkin, kulutuskestävyys ei ole kaikkien polyuretaanilaatujen yleinen ominaisuus. Polyolikemia, kovuus, ristisidoksen tiheys, lämpötila, vastapintamateriaalia, voitelu, ja kulumismekanismi voivat kaikki vaikuttaa todelliseen käyttöikään.
Elastisuus ja kimmoisuus
Joustavat pehmeät polyuretaanisegmentit mahdollistavat merkittävän palautuvan muodonmuutoksen. Tämä antaa monille polyuretaanielastomereille erinomaiset kimmo- ja energianpalautusominaisuudet.
Kimmoisuus on erityisen tärkeää komponenteissa, joihin kohdistuu toistuvaa puristusta tai iskua.
Esimerkiksi, polyuretaanipyörien ja -telojen on muutettava muotoaan kuormituksen alaisena ja samalla palautettava muotonsa riittävän nopeasti pysyvän muodonmuutoksen ja lämmön muodostumisen rajoittamiseksi.
Tasapaino elastisuuden ja hystereesin välillä on siksi tärkeä näkökohta dynaamisissa sovelluksissa.
Kemiallinen vastustuskyky
Polyuretaani kestää yleensä hyvin öljyjä, rasvat, polttoaine, ja monet teollisuuskemikaalit, vaikka suorituskyky vaihtelee huomattavasti formulaatioiden välillä.
Polyeetteripohjainen polyuretaani tarjoaa usein paremman hydrolyysikestävyyden, kun taas polyesteripohjaiset järjestelmät voivat tarjota etuja tietyissä mekaanisissa ja kemiallisissa ympäristöissä.
Kemiallinen yhteensopivuus on siksi arvioitava suhteessa tietty kemikaali, pitoisuus, lämpötila, altistumisaika, ja mekaaninen kuormitustila sen sijaan, että luottaisimme yleiseen lausuntoon, että polyuretaani on kemiallisesti kestävää.
Lämpöominaisuudet
Polyuretaanin käyttölämpötila-alue riippuu voimakkaasti sen kemiasta ja fysikaalisesta rakenteesta.
Monet tavanomaiset polyuretaanielastomeerit toimivat tehokkaasti laajalla keskilämpötila-alueella, kun taas erikoisvalmisteet on suunniteltu korkean tai matalan lämpötilan huoltoon.
Riittävän korkeissa lämpötiloissa, polymeeriketjun liikkuvuus lisääntyy ja mekaaniset ominaisuudet heikkenevät. Matalissa lämpötiloissa, joistakin formulaatioista tulee huomattavasti jäykempiä ja vähemmän joustavia.
Jäykkä polyuretaanivaahto on myös arvostettu sen alhaisen lämmönjohtavuuden vuoksi, ja siksi sitä käytetään laajalti lämmöneristykseen.
Veden- ja hydrolyysinkestävyys
Hydrolyysin kestävyys on erityisen tärkeää ulkona, meren-, hydraulinen, ja kosteissa ympäristöissä.
Polyeetteripohjainen polyuretaani kestää yleensä paremmin hydrolyyttistä hajoamista kuin perinteinen polyesteripohjainen polyuretaani.
Kuitenkin, polyesteripolyuretaani voi tarjota erinomaiset mekaaniset ja kulumisominaisuudet sopivissa ympäristöissä.
Pitkäaikaiseen vesialtistukseen, Materiaalin valinnassa tulee huomioida paitsi itse vesi myös lämpötila, PHE, mikro -organismit, mekaaninen jännitys, ja altistuksen kesto.
Sähköominaisuudet
Monet polyuretaanikoostumukset tarjoavat hyödyllisiä sähköeristysominaisuuksia, mukaan lukien suhteellisen korkea sähkövastus ja dielektrinen lujuus.
Nämä ominaisuudet tukevat sovelluksia, kuten kaapelivaipat, sähköinen kapselointi, suojapinnoitteet, ja elektroniset komponentit.
Silti, sähköteho voi muuttua lämpötilan mukaan, kosteus, taajuus, muotoilu, ja täyteainesisältö.
5. Polyuretaanin kovuus
Kovuus on yksi polyuretaanin yleisimmin määritellyistä ominaisuuksista, erityisesti elastomeereille, rullat, pyörät, tiivisteet, tiivisteet, suojapinnoitteet, ja kulutuskeskukset.
Kuitenkin, polyuretaanin kovuutta ei pidä tulkita pelkästään materiaalin kokonaislujuuden mittana.
Polyuretaanitekniikassa, kovuus kuvaa ensisijaisesti materiaalia kestävyys paikallista muodonmuutosta vastaan tietyissä painumatestiolosuhteissa.
Mitä polyuretaanin kovuus tarkoittaa?
Kun voimaa kohdistetaan polyuretaanipintaan, materiaali muuttaa muotoaan sisennyksen ympärillä.
Kovemmalla polyuretaanilla on vähemmän painaumaa määritellyissä testiolosuhteissa, kun taas pehmeämpi laatu käy läpi suuremman paikallisen muodonmuutoksen.
Koska polyuretaani voi vaihdella erittäin pehmeistä elastomeereistä jäykiin teknisiin materiaaleihin, eri kovuusasteikkoja käytetään eri kovuusasteikoissa.
Joustavalle ja elastomeeriselle polyuretaanille, kovuus mitataan yleensä käyttämällä Shore-kovuusasteikko.
Ranta A käytetään yleensä pehmeämmälle tai kohtalaisen kovalle polyuretaanille, kun taas Ranta D käytetään kovempiin formulaatioihin.
Valittu asteikko tulee aina raportoida yhdessä kovuusarvon kanssa, koska, esimerkiksi, 80 Ranta A ja 80 Ranta D edustaa hyvin erilaisia materiaaliolosuhteita.
Yleiset polyuretaanin kovuusalueet
| Kovuusalue | Tyypilliset ominaisuudet | Tyypillinen suorituskyky | Edustavat sovellukset |
| 20–40 Ranta A | Erittäin pehmeä ja erittäin joustava | Korkea vaatimustenmukaisuus, matala moduuli, erinomainen iskunvaimennus ja tärinänvaimennus | Pehmeät tiivisteet, tiivisteet, tyynyt, akustiset vaimennuskomponentit |
| 40-60 Ranta A | Pehmeästä keskikovaan | Hyvä elastisuus, kestävyys, ja joustavuus kohtuullisella kantavuudella | Joustavat pyörät, holkit, tärinänvaimentimet, jalkineiden komponentit |
| 60–80 Ranta A | Keskikova elastomeeri | Hyvä tasapaino joustavuuden suhteen, kuormituskapasiteetti, ja hankauskestävyys | Rullat, pyörät, holkit, kuljetinkomponentit |
80–95 Ranta A |
Kova elastomeeri | Korkeampi jäykkyys, kantavuus, ja kulutuskestävyys heikentyneellä joustavuudella | Teolliset rullat, raskaat pyörät, käyttää, suuren kuormituksen komponentit |
| 50–80 Ranta D | Erittäin kova polyuretaani | Suuri jäykkyys ja mittapysyvyys sekä vahva iskun- ja kulutuskestävyys | Vaihde, kamerat, ohjauskomponentit, rakenteelliset osat, kulutusta kestävät komponentit |
Nämä alueet ovat edustavia kuin yleismaailmallisia eritelmiä.
Kaupalliset polyuretaanikoostumukset voivat ulottua näiden rajojen ulkopuolelle, ja kovuuden ja mekaanisen suorituskyvyn välinen suhde riippuu polymeerin kemiasta, ristisidoksen tiheys, täyteainesisältö, lämpötila, ja testausmenetelmä.
6. Polyuretaanin valmistusprosessit
Polyuretaania voidaan valmistaa useilla prosessointitekniikoilla, ja sopiva menetelmä riippuu polyuretaanikemiasta, tuotteen geometria, vaadittu kovuus, tiheys, tuotantomäärä, ulottuvuustoleranssi, ja loppukäytön suorituskykyä.
Reaktio ruiskupuristus (RIM)
Reaktioruiskuvalu on erittäin tuottava prosessi, jossa kaksi tai useampi nestemäinen polyuretaanikomponentti - tyypillisesti isosyanaatti ja polyoliformulaatio - mitataan tarkasti, sekoitettu, ja ruiskutetaan suljettuun muottiin.
Kemiallinen reaktio tapahtuu nopeasti muotin sisällä, jossa materiaali täyttää ontelon ja kovettuu sen jälkeen haluttuun muotoon.
RIM sopii erityisen hyvin suurille komponenteille, koska reagoivan järjestelmän suhteellisen alhainen viskositeetti mahdollistaa monimutkaisten muottien täyttämisen suhteellisen alhaisilla ruiskutuspaineilla..
Vahvistusmateriaaleja tai täyteaineita voidaan myös sisällyttää erikoisvalmisteisiin jäykkyyden parantamiseksi, ulottuvuusvakaus, tai iskunkestävyys.
Tuotteet:
Tyypillisiä RIM-tuotteita ovat mm Autoteollisuuden runkopaneelit, puskurit, spoilereita, laitteiden kotelot, rakenteelliset kannet, teollisuuskotelot, ja suuret kevyet valetut komponentit.
Valettu polyuretaani
Valettu polyuretaani valmistetaan sekoittamalla reaktiivisia polyuretaanikomponentteja ja kaatamalla nestemäinen seos valmistettuun muottiin.
Materiaali kovettuu sitten huoneenlämpötilassa tai säädellyssä kuumennuksessa, riippuen formulaatiosta.
Tämä prosessi tarjoaa huomattavan joustavuuden materiaalin formuloinnissa.
Valmistajat voivat säätää kovuutta, joustavuus, repeytymiskestävyys, hieronkestävyys, vaimennusominaisuudet, ja kemiallinen kestävyys valitsemalla sopivat polyolit, isosyanaatit, ketjun jatkajat, katalyytit, ja lisäaineet.
Valettu polyuretaani on erityisen arvokasta vaativissa tuotteissa korkea kulumiskestävyys, iskun imeytyminen, joustavuus, tai mukautettu kovuus.
Kaasunpoisto voidaan suorittaa ennen valua sisään jääneen ilman ja sisäisten onteloiden minimoimiseksi, erityisesti tarkkuuskomponenteille.
Tuotteet:
Yleisiä tuotteita ovat mm teolliset rullat, pyörät, holkit, tiivisteet, tiivisteet, käyttää, kaavinterät, tärinänvaimentimet, iskunvaimentimet, kaivoskomponentit, ja mukautettuja polyuretaanivuorauksia.
Puristusmuovaus
Puristusmuovauksessa käytetään mitattua määrää polyuretaania, joka laitetaan lämmitettyyn muottipesään.
Sitten muotti suljetaan ja painetaan, antaa materiaalin virrata, mukautuvat onkaloon, ja kovetetaan kontrolloidussa lämpötilassa ja paineessa.
Prosessia käytetään yleisesti lämpökovettuviin polyuretaanijärjestelmiin ja elastomeeriyhdisteisiin.
Oikea muotin lämpötilan hallinta, paine, kovettumisaika, ja materiaalin lataus on välttämätöntä, koska riittämätön kovettuminen voi heikentää mekaanista suorituskykyä, liian korkea lämpötila tai kovettumisaika voi vaikuttaa materiaalin lopullisiin ominaisuuksiin.
Puristusmuovaus on erityisen tehokas suhteellisen yksinkertaisille tai kohtalaisen monimutkaisille geometrioille ja voi tarjota hyvän mittayhteensopivuuden väliaineessa- suuren määrän tuotantoon.
Tuotteet:
Tyypillisiä tuotteita ovat mm tiivistysrenkaat, tiivisteet, tyynyt, puskurit, tärinää vaimentavat komponentit, käyttää levyjä, suojakuoret, ja valetut polyuretaanielastomeeriosat.
Termoplastisen polyuretaanin ruiskuvalu (TPU)
Termoplastista polyuretaania voidaan käsitellä tavanomaisella kestomuovilla ruiskuvalu laitteet.
Toisin kuin lämpökovettuva polyuretaani, TPU:ta voidaan toistuvasti pehmentää kuumentamalla ja kiinteyttää jäähdyttämällä, jolloin se voidaan sulattaa ja ruiskuttaa muottiin ilman pysyvää kemiallista silloitusreaktiota.
Käsittelyn aikana, tarkka hallinta sulata lämpötila, ruiskutuspaine, muotin lämpötila, kuivausolosuhteet, ja jäähdytysnopeus on tärkeää.
TPU on eriasteisesti hygroskooppinen, ja pellettien liiallinen kosteus voi aiheuttaa hydrolyyttistä hajoamista, pintavirheet, kuplia, tai heikentyneet mekaaniset ominaisuudet. Asianmukainen esikuivaus on siksi tärkeä osa TPU-ruiskuvalua.
Tuotteet:
TPU-ruiskuvalua käytetään laajalti suojakotelot, joustavat liittimet, tiivisteet, kaapelikomponentit, pyörät, otteita, kuluttajatuotteiden komponentit, autoosat, lääketieteelliset komponentit, ja kulutusta kestävät teollisuusosat.
Suulakepuristus
Polyuretaaniekstruusiota käytetään ensisijaisesti jatkuvien profiilien valmistukseen, putket, elokuvat, arkit, ja muut tuotteet, joiden poikkileikkausgeometria on vakio.
Termoplastiset polyuretaanipelletit kuumennetaan ja plastisoidaan ekstruuderissa ennen kuin ne pakotetaan jatkuvasti erityisesti suunnitellun suuttimen läpi..
Ekstruusioprosessi vaatii huolellista valvontaa tynnyrin lämpötila, ruuvin nopeus, kuolin lämpötila, ekstruusionopeus, jäähdytysolosuhteet, ja materiaalin kosteus.
Suulakkeen suunnittelu on erityisen tärkeää, koska polyuretaanin viskoelastinen käyttäytyminen voi vaikuttaa mittojen vakauteen ja meistin turpoamiseen.
Tuotteet:
Tyypillisiä suulakepuristettuja tuotteita ovat mm TPU letku, letkut, tiivisteet, tiivisteet, nauhat, elokuvat, profiilit, kaapelin vaipat, suojaavat hihat, ja joustavat kalvot.
Reaktiovalu ja keskipakovalu
Tietyille suurille tai kiertosymmetrisille polyuretaanikomponenteille, voidaan käyttää reaktiovalua ja keskipakovalua.
Reaktiovalussa, reaktiiviset polyuretaanikomponentit laitetaan muottiin ja annetaan polymeroitua ja kovettua in situ.
Keskipakovalu käyttää pyörimisvoimaa jakaakseen reaktiivisen materiaalin muotin seinää vasten, suhteellisen yhtenäisen putkimaisen tai renkaan muotoisen komponentin tuottamiseksi.
Nämä prosessit ovat erityisen hyödyllisiä, kun perinteinen muovaus vaatisi kalliita työkaluja tai kun komponentilla on suuri halkaisija ja suhteellisen yksinkertainen pyörimisgeometria.
Tuotteet:
Sovellukset sisältävät suuret polyuretaanirullat, hihat, putket, renkaat, vuoraus, putkien pinnoitteet, ja erikoistuneet kulutusta kestävät lieriömäiset komponentit.
Vaahdotus ja vaahtomuovaus
Polyuretaanivaahdot valmistetaan yhdistämällä reaktiivisia polyuretaanikomponentteja puhallusjärjestelmään, joka muodostaa solurakenteen polymeroinnin aikana.
Koostumuksesta riippuen, puhallusmekanismi voi sisältää kemiallisia puhallusaineita, kuten vesi, joka reagoi isosyanaatin kanssa muodostaen hiilidioksidia, tai fysikaalisia vaahdotusaineita.
Formulaatio määrittää, onko tuloksena oleva vaahto joustava, puolijäykkä, tai jäykkä.
Solun koko, tiheys, avata- tai suljettu solurakenne, ja mittapysyvyyttä kontrolloidaan polyolien tasapainon avulla, isosyanaatit, katalyytit, pinta-aktiiviset aineet, puhallusaineet, ja käsittelyolosuhteet.
Tuotteet:
Joustavaa polyuretaanivaahtoa käytetään yleisesti istuintyynyt, patjat, akustiset materiaalit, ja autojen sisätilat,
kun taas jäykkiä PU- ja PIR-vaahtoja käytetään laajalti rakennusten eristyspaneelit, jäähdytyseristys, lämmöneristysjärjestelmät, ja energiatehokkaat laitteet.
Polyuretaanin CNC-työstö
CNC -koneistus ei ole primaarinen polymerointiprosessi, mutta se on tärkeä toissijainen polyuretaanikomponenttien valmistusmenetelmä.
Polyuretaanilohko, arkki, sauva, tai esivalettu aihio voidaan työstää CNC-sorvauksella, jyrsintä, poraus, ja muut toiminnot tarkkojen mittojen ja monimutkaisten geometrioiden saavuttamiseksi.
Koska polyuretaani on joustava ja voi deformoitua leikkausvoimien vaikutuksesta, koneistusparametrit tulee valita materiaalin kovuuden ja elastisuuden mukaan.
Liiallinen leikkausvoima, lämmöntuotanto, tai työkalun taipuma voi johtaa mittaepätarkkuuksiin tai huonoon pinnan laatuun. Terävät leikkuutyökalut ja asianmukainen pito ovat erityisen tärkeitä pehmeille teräksille.
Tuotteet:
CNC-työstöä käytetään yleisesti tarkkuus polyuretaanitiivisteet, mukautetut holkit, kuluvat komponentit, rullat, prototyypit, tekniset osat, varaosat, ja vähäisen volyymin räätälöityjä tuotteita.
7. Polyuretaanin sovellukset
Polyuretaanin poikkeuksellinen monipuolisuus mahdollistaa sen toimimisen rakennemateriaalina, elastomeeri, pinnoite, liima, tiiviste, vaahto, ja eristemateriaalia.
Sen sovellukset ulottuvat siis kuluttajatuotteista vaativiin teollisuuslaitteisiin.
Autoteollisuus
Tyypillisiä käyttökohteita ovat istuintyynyt, niskatuet, jousitusholkit, moottorikiinnitys, tiivisteet, ohjauskomponentit, sisäverhoilu, kojetaulun komponentit, suojapinnoitteet, ja äänieristys.
Teollisuuden rullat ja pyörät
Polyuretaanirullat ovat laajalti käytössä:
- Kuljetinjärjestelmät
- Materiaalinkäsittelylaitteet
- Painokoneet
- Pakkauskoneet
- Tekstiilikoneet
- Trukin pyörät
- Ohjausrullat
- Vetopyörät
Tiivisteet, Tiivisteet, ja holkit
Polyuretaanin yhdistelmä joustavuutta, repeytymiskestävyys, ja kulutuskestävyys tekevät siitä sopivan dynaamisiin tiivistyssovelluksiin.
PU-tiivisteitä ja hydraulikomponentteja käytetään yleisesti siellä, missä materiaali kokee toistuva liukuminen, paine, ja mekaaninen muodonmuutos.
Holkit ja vaimennuselementit hyötyvät myös polyuretaanin kyvystä vaimentaa tärinää säilyttäen samalla rakenteellisen eheyden.
Kaivostoiminta ja raskaat laitteet
Kaivos- ja rakennuslaitteet altistavat polymeerikomponentit voimakkaalle hankaukselle, vaikutus, pöly, kosteus, ja mekaaninen kuormitus.
Siksi polyuretaania käytetään käyttää vuorauksia, näyttöpaneelit, kourujen vuoraukset, kaavinterät, rullat, hydrauliset tiivisteet, ja suojakomponentit.
Hankaavissa ympäristöissä, oikein muotoiltu polyuretaanikomponentti voi merkittävästi vähentää huoltotiheyttä verrattuna vähemmän kulutusta kestäviin elastomeereihin.
Rakennus- ja rakennusmateriaalit
Polyuretaanilla on tärkeä rooli nykyaikaisissa rakennusjärjestelmissä.
Jäykät polyuretaani- ja polyisosyanuraattivaahdot tarjoavat alhaisen lämmönjohtavuuden ja niitä käytetään laajalti eristetyt paneelit, jäähdytysjärjestelmät, rakennusvaipat, katot, seinät, ja putkien eristys.
Myös polyuretaanitiivisteitä ja -pinnoitteita käytetään sauman tiivistys, vedeneristys, lattia, suojapinnoitteet, ja betonisuoja.
Sähkö- ja elektroniikkatuotteet
PU-materiaalit voivat tarjota sähköeristyksen yhdessä joustavuuden ja ympäristönsuojelun kanssa.
Niitä käytetään kaapelin vaipat, kasteluyhdisteet, kapselointimateriaalit, liittimet, suojapinnoitteet, ja tärinää vaimentavat komponentit.
Formulaatiot voidaan suunnitella tarjoamaan erityisiä dielektristen ominaisuuksien yhdistelmiä, kosteudenkestävyys, joustavuus, ja liekinkestävyys.
Jalkineet ja kuluttajatuotteet
Joustavaa polyuretaania ja TPU:ta käytetään laajalti kuluttajatuotteissa, koska ne tarjoavat edullisen yhdistelmän mukavuutta, kestävyys, kestävyys, ja suunnittelun joustavuutta.
Sovellukset sisältävät kenkien pohjat, urheilujalkineiden komponentit, suojakotelot, otteita, pyörät, urheilutavarat, matkatavaroiden komponentit, ja joustavat kulutustuoteosat.
8. Polyuretaanin edut
- Verraton suorituskyvyn säädettävyys - kovuus, tiheys ja mekaaniset ominaisuudet voidaan suunnitella tarkasti poikkeuksellisen laajalla alueella yhdestä kemiallisesta pohjasta.
- Poikkeuksellinen kulutuskestävyys ja kulutuskestävyys — polyuretaanielastomeerit tarjoavat rutiininomaisesti 3–10-kertaisen käyttöiän kumivaihtoehtoihin verrattuna kovassa kulutuksessa.
- Ylivoimainen lämmöneristys — jäykkä PU-vaahto on lämpötehokkain kaupallisesti saatavilla oleva orgaaninen eristemateriaali, vähentää rakennuksen energiankulutusta 30-50 %.
- Laaja prosessointimukavuus — voidaan valmistaa vaahdottamalla, valu, ruiskutus, ruiskuvalu, ekstruusio ja in situ -levitysmenetelmät.
- Universaali alustan tarttuvuus — pinnoitteet ja liimat sitoutuvat vahvasti metalliin, puu, betoni, lasi ja useimmat muovit.
- Erinomainen tärinä vaimennus — joustavat vaahdot ja elastomeerit vaimentavat tehokkaasti iskuja ja melua, mikä tekee niistä välttämättömiä autojen ja teollisuuden NVH-ohjauksessa.
- Suunnitteluvapaus — Nestekäsittely mahdollistaa suurten, kompleksi, integroituja osia, jotka olisivat mahdottomia kumilla tai jäykällä muovilla.
9. Polyuretaanin rajoitukset
- Kohtalainen lämmönkestävyys — vakiolaatujen jatkuva käyttöraja on 80–120°C. Pitkäaikainen altistuminen tämän alueen yläpuolelle aiheuttaa lämpöhajoamista ja pysyvää omaisuuden menetystä.
- Hydrolyysiherkkyys — polyesteripohjaiset polyuretaanit hajoavat vähitellen pitkäaikaisessa kuumuudessa, kosteissa ympäristöissä. Polyeetterilaadut toimivat paremmin, mutta niillä on silti rajoituksia.
- Aromaattisten laatujen UV-hajoaminen — tavalliset aromaattiset polyuretaanit keltainen ja liitu pitkäaikaisessa UV-altistuksessa. Alifaattiset arvot ratkaisevat tämän, mutta huomattavasti korkeammalla hinnalla.
- Raaka-aineiden käsittelyn vaarat — reagoimattomat isosyanaattimonomeerit ovat hengitysteitä ärsyttäviä ja vaativat asianmukaista ilmanvaihtoa ja henkilönsuojaimia käsittelyn aikana. Täysin kovettuneet tuotteet ovat turvallisia normaaliin loppukäyttöön.
- Syttyvyys — modifioimaton polyuretaani on palavaa ja voi vapauttaa myrkyllisiä höyryjä palaessaan. Paloa hidastavia formulaatioita tarvitaan rakennus- ja kuljetussovelluksissa.
- Kierrätyksen haasteita — silloitettua lämpökovettuvaa polyuretaania ei voida sulattaa uudelleen, tekee mekaanisesta kierrätyksestä vaikeaa. Kemiallisia kierrätystekniikoita on tulossa, mutta niitä ei ole vielä yleisesti saatavilla.
10. Ympäristö- ja kestävän kehityksen näkökohdat
| Näkökohta | Arviointi |
| Uusiutuvat luonnonvarat | Biopohjaisia polyoleja on yhä enemmän saatavilla, peräisin kasviöljyistä tai kasvilähteistä. |
| Kierrätys | Termoplastiset polyuretaanit (TPU) ovat kierrätettäviä; lämpökovettumat (jäykät vaahdot, monia elastomeerejä) eivät ole. |
| Energiankulutus | Polyuretaanin tuotanto petrokemian tuotteista on energiaintensiivistä. |
| Elinkaariarviointi | Riippuu koostumuksesta ja sovelluksesta; eristys (jäykkä vaahto) voi tarjota merkittäviä energiansäästöjä. |
| Elämän loppu | Vaahtojätettä on vaikea kierrättää; polttaminen on yleinen hävitysreitti. |
| Terveys ja turvallisuus | Isosyanaatit ovat myrkyllisiä; asianmukainen ilmanvaihto ja henkilönsuojaimet ovat välttämättömiä käsittelyn aikana. |
| Biohajoavuus | Perinteinen polyuretaani ei ole biohajoava. |
11. Polyuretaani vs. Kumi ja perinteiset muovit
Polyuretaanilla on erottuva asema elastomeerien ja teknisten muovien välillä.
Seuraava vertailu tuo esiin tärkeimmät erot polyuretaanin ja useiden yleisesti käytettyjen materiaalien välillä.
| Omaisuus | Polyuretaani | Luonnonkumi | Polyeteeni (PE -PE) | Nylon |
| Materiaalityyppi | Monipuolinen polymeeri; saatavana elastomeerina, termoplastinen, lämpökovettuva, ja vaahto | Luonnollinen elastomeeri | Termoplastinen | Tekninen kestomuovi |
| Tyypillinen kovuus | Suunnilleen 20 Ranta A asti 70+ Ranta D, riippuen formulaatiosta | Noin 20–90 Shore A | Tyypillisesti Shore D -sarja jäykille lajeille | Tyypillisesti Rockwell tai Shore D; yleensä jäykkä |
| Vetolujuus | Yleiset elastomeerilaadut noin 20–60 MPa; formulaatiosta riippuvainen | Noin 15–30 MPa useille kaupallisille laatuluokille | Noin 10-40 MPa, luokasta riippuvainen | Noin 50–100 MPa useille konepajalajeille |
| Pidennys tauolla | Yleensä 200–700 % elastomeerilaaduille | Yleensä 400-800 % | Tyypillisesti 100–1 000 % arvosta riippuen | Yleensä paljon alhaisempi kuin elastomeerinen polyuretaani |
| Hieronkestävyys | Erinomainen; yksi polyuretaanin tärkeimmistä eduista | Hyvä tai erinomainen | Kohtuullinen hyväksi | Hyvä |
| Repeämiskestävyys | Erittäin hyvä tai erinomainen | Erinomainen | Kohtuullinen | Hyvä |
| Elastinen palautuminen | Erinomainen oikein muotoiltuina elastomeereinä | Erinomainen | Yleensä alhaisempi kuin elastomeerit | Suhteellisen rajoitettu |
Iskunkestävyys |
Erittäin hyvä; on edelleen erittäin tehokas monissa vaativissa sovelluksissa | Erinomainen | Hyvä, erityisesti PE-lajeissa, jotka on suunniteltu iskunkestäväksi | Hyvä tai erinomainen |
| Öljyn ja rasvan kestävyys | Yleensä erittäin hyvä, erityisesti sopivalla polyesterilla- tai polyeetteripohjaisia formulaatioita | Suhteellisen köyhä; öljyt voivat aiheuttaa turvotusta ja huonontumista | Yleensä hyvä monia kemikaaleja vastaan, mutta liuotinkestävyys vaihtelee | Hyvä, vaikka tietyt kemikaalit ja kosteus voivat vaikuttaa suorituskykyyn |
| Kemiallinen vastustuskyky | Hyvästä erinomaiseen riippuen kemiasta; polyesteri ja polyeetteri PU käyttäytyvät eri tavalla | Rajoitettu öljyjä vastaan, polttoaine, otsoni, ja joitain kemikaaleja | Erinomainen vastustuskyky monille hapoille, emäksinen, ja vesipitoiset kemikaalit | Kestää hyvin monia hiilivetyjä ja öljyjä, mutta herkkä tietyille hapoille ja kosteudelle |
| Kosteudenkestävyys | Formulaatiosta riippuvainen; polyeetteri PU toimii yleensä paremmin kosteissa ympäristöissä | Hyvä monissa sovelluksissa, mutta herkkä ympäristön ikääntymiselle | Erittäin hyvä | Kosteuden imeytyminen voi olla merkittävää ja se voi vaikuttaa mittoihin ja mekaanisiin ominaisuuksiin |
Sääolot / UV-kestävyys |
Hyvästä erinomaiseen sopivalla vakautuksella; alifaattinen PU tarjoaa erityisen vahvan UV-kestävyyden | Rajoitettu; otsoni ja UV voivat nopeuttaa hajoamista | Yleensä hyvä, varsinkin UV-stabilisaattoreilla | Kohtuullinen; UV-stabilisaattoreita voidaan tarvita ulkokäyttöön |
| Lämpötilaresistenssi | Laaja valikoima, mutta hyvin formulaatiosta riippuvainen; monet lajikkeet toimivat jatkuvasti pakkasesta noin 80–120 °C:seen | Yleensä tehokas noin -50 - 80 °C lämpötilassa, yhdisteestä riippuen | Laaja valikoima; luokasta riippuvainen | Yleensä korkeampi jatkuva käyttölämpötila kuin elastomeerinen PU |
| Joustavuus alhaisessa lämpötilassa | Hyvästä erinomaiseen oikein muotoilluille arvosanoille | Erinomainen | Hyvä soveltuviin matalan lämpötilan laatuihin | Yleensä alhaisempi kuin joustava polyuretaani ja kumi |
| Veden imeytyminen | Yleensä alhainen, mutta vaihtelee merkittävästi kemian ja solurakenteen mukaan | Matala- ja kohtalainen | Erittäin matala | Suhteellisen korkea verrattuna PU:han ja PE:hen |
| Kantavuus | Erinomainen elastomeereille; korkean suorituskyvyn teräslajit kestävät suuria puristus- ja dynaamisia kuormia | Hyvä, mutta pitkäaikaiset muodonmuutokset voivat olla merkittäviä | Sopii termoplastisiin rakenteellisiin sovelluksiin | Erinomainen jäykille suunnittelukomponenteille |
Väsymiskestävyys |
Erinomainen monissa dynaamisissa sovelluksissa | Erinomainen sopivassa syklisessä kuormituksessa | Hyvä | Hyvä |
| Käsittelymenetelmät | Valu, reaktio ruiskuvalu, ruiskuvalu, suulakepuristus, puristusmuovaus, vaahtoaminen, koneistus | Lateksin käsittely, muovaus, suulakepuristus, vulkanointi | Injektiomuovaus, suulakepuristus, puhaltaa muovaus, pyörivä muovaus | Injektiomuovaus, suulakepuristus, koneistus |
| Tyypilliset sovellukset | Pyörät, rullat, tiivisteet, holkit, tiivisteet, tärinänvaimentimet, pinnoitteet, vyöt, vaahtoa, vaihde | Renkaat, tiivisteet, käsineet, tärinätelineet, letkut, elastiset komponentit | Pakkaus, putket, astiat, vuoraus, elokuvat, rakenteelliset muoviosat | Vaihde, laakerit, holkit, rakenteelliset komponentit, sähköosat |
| Pääasiallinen etu | Poikkeuksellinen yhdistelmä hieronkestävyys, joustavuus, sitkeys, kantavuus, ja suunnittelun joustavuutta | Erinomainen elastisuus, väsymiskestävyys, ja joustavuus | Alhaiset kustannukset, kemiallinen vastustuskyky, alhainen kosteuden imeytyminen | Voimakkuus, jäykkyys, ulottuvuusvakaus, ja lämpötilakestävyyttä |
| Päärajoitus | Ominaisuudet vaihtelevat huomattavasti koostumuksen mukaan; jotkut lajikkeet ovat herkkiä hydrolyysille, lämmitys, tai UV -valotus | Huono öljynkesto, otsoni, ja joitain kemikaaleja | Matalampi lämpötila ja mekaaninen suorituskyky kuin monilla teknisillä polymeereillä | Kosteuden imeytyminen ja herkkyys tietyille kemikaaleille voivat vaikuttaa suorituskykyyn |
12. Johtopäätös
Polyuretaanilla on ainutlaatuinen asema materiaalimaailmassa suunnittelultaan joustavimpana polymeerialustana, joka on nykyään saatavilla.
Sen mikrofaasierotettu molekyylirakenne mahdollistaa suorituskyvyn virityksen koko spektrillä pehmeästä vaahtomuovista jäykkään tekniseen muoviin, tukee kriittisiä toimintoja lähes kaikilla teollisuuden aloilla.
Mikään muu yksittäinen materiaaliperhe ei voi toimia samanaikaisesti pehmusteena, eristys, rakennekomponentti ja suojapinnoite yhtä tehokkaasti.
Globaalina energiatehokkuuden kysynnänä, kevyet ja edistykselliset materiaalit kasvavat, polyuretaani pysyy teollisuuden perustavana materiaalina - kehittyy öljypohjaisesta alkuperästään kohti kestävämpää, kiertotalouden tulevaisuutta säilyttäen samalla poikkeuksellisen monipuolisuuden, joka on tehnyt siitä välttämättömän nykyaikaisessa valmistuksessa ja rakentamisessa.
Faqit
Onko polyuretaani muovia tai kumia?
Polyuretaani kuuluu kumin ja muovin väliin. Pehmeät polyuretaanielastomeerit käyttäytyvät paljon kuin kumi, kun taas kovat polyuretaanilaadut lähestyvät teknisen muovin suorituskykyä.
Toisin kuin oikea kumi, sitä ei silloiteta vulkanoinnin kautta; toisin kuin oikea muovi, se on erittäin elastinen suurimmalla osalla kovuusalueestaan. Se luokitellaan tarkimmin elastomeeriseksi polymeeriksi.
Onko polyuretaani syttyvää?
Jotkut valmisteet ovat syttyviä. Palonestoaineita lisätään tyypillisesti palonkestävyyttä vaativiin sovelluksiin.
Jäykkä polyuretaanivaahto, käytetään rakennusten eristämiseen, tulee täyttää tiukat paloturvallisuusvaatimukset.
Mitä eroa on polyeetterillä ja polyesteripolyuretaanilla?
Polyeetteripolyuretaanilla on parempi hydrolyysinkestävyys, mikrobien vastustuskyky, ja joustavuus alhaisissa lämpötiloissa.
Polyesteripolyuretaanilla on suurempi vetolujuus, repiä, ja kulutuskestävyys, mutta se on herkkä hydrolyysille ja mikrobien hyökkäyksille.
Mikä on TPU?
TPU tulee sanoista Thermoplastic Polyurethane. Se on eräänlainen polyuretaani, jota voidaan käsitellä tavanomaisten muovien tapaan (ruiskuvalu, suulakepuristus) ja on kierrätettävä.
Sitä käytetään letkuissa, letkut, elokuvat, jalkineet, ja monet teolliset sovellukset.
Kuinka polyuretaanivaahto valmistetaan?
Polyuretaanivaahtoa valmistetaan saattamalla isosyanaatti reagoimaan polyolin kanssa vaahdotusaineen läsnä ollessa (tyypillisesti vettä), katalyytit, ja pinta-aktiiviset aineet.
Reaktio tuottaa CO₂-kaasua, joka laajentaa polymeerin vaahdoksi.
