ポリウレタンとは? | プロパティ, 種類, 用途 & 製造

ポリウレタン, 一般に次のように略されます PUまたはPUR, イソシアネート基を含む化合物と、ポリオールまたは活性水素基を含む他の分子との反応によって形成される多用途のポリマーです。.

比較的狭い範囲の特性に関連する多くの従来のプラスチックとは異なります。, ポリウレタンは、柔らかいものから柔らかいものまで、非常に広いスペクトルにわたって設計することができます。, 軟質フォームおよびエラストマーから硬質構造フォームまで, コーティング, 接着剤, シーラント, ハードエンジニアリングコンポーネント.

この多用途性は主にポリウレタンのおかげで生まれます。 セグメント化された分子構造 そしてその化学的性質を変える能力, 架橋密度, 細胞構造, および加工条件.

異なるポリオールを選択することにより, イソシアネート, チェーンエクステンダー, 触媒, 発泡剤, および添加物, メーカーはクッション性などの要件に合わせてポリウレタンを調整できます, 耐摩耗性, 熱絶縁, 耐薬品性, 柔軟性, 衝撃吸収, および寸法の安定性.

この記事では、ポリウレタンとは何か、および 材料科学と製造の視点, 化学構造も含めて, 主な種類, プロパティ, 生産方法, 利点, 制限, およびエンジニアリングアプリケーション.

1. ポリウレタンとは?

ポリウレタンは、多くの成分を含むポリマーです。 ウレタン結合, 通常は化学構造で表される:

–NH–CO–O–

これらのウレタン基は通常、イソシアネート基間の反応によって生成されます。 (–NCO) そしてヒドロキシル基 (-おお):

R-NCO + R’-OH → R-NH-CO-O-R’

この反応はポリウレタン製造の背後にある基本的な化学です。.

しかし, 市販のポリウレタン材料が単純な繰り返しウレタン単位のみで構成されることはほとんどありません。.

それらの分子構造には以下が含まれる場合もあります。 エーテル, エステル, 尿素, 炭酸塩, 芳香族, 脂肪族, または他の官能基, 選択された原材料に応じて.

これが、どちらも「ポリウレタン」と呼ばれる 2 つの製品が劇的に異なる特性を持つ理由です。.

例えば, 家具に使用される軟質ポリウレタンフォームは柔らかく、弾力性が高い場合があります。, 一方、工業用ローラーに使用されるポリウレタンエラストマーは硬度が高い場合があります。, 抗張力, 耐摩耗性.

冷凍機器に使用される硬質ポリウレタンフォームです。, その間, 主に低熱伝導率と寸法安定性を考慮して設計されています.

熱硬化性および熱可塑性ポリウレタン

ポリウレタン材料は、分子構造と加工挙動に応じて大きく分類できます。.

熱硬化性ポリウレタン 硬化中に永久的に架橋されたネットワークを形成します.

十分に硬化したら, 化学的劣化を引き起こさずに単に溶かして再形成することはできません。.

多くのキャストエラストマー, コーティング, 接着剤, および硬質ポリウレタンシステムがこのカテゴリーに分類されます。.

熱可塑性ポリウレタン (TPU) 主に線状または物理的に結合したポリマー構造を含み、加熱により軟化し、熱処理ウィンドウ内で繰り返し処理できます。.

TPU は、エラストマーの多くの特性と射出成形や押出などの熱可塑性加工方法を組み合わせています。.

製造に直接影響するため、区別は重要です, リサイクルバリティ, 修理可能性, 最終用途でのパフォーマンス.

ポリウレタンの主な特徴

ポリウレタンの配合は大きく異なりますが、, 多くのポリウレタン材料は、機械的特性と化学的特性の有用な組み合わせを示します。.

典型的な特徴は次のとおりです。:

• 高い耐摩耗性と耐摩耗性
• 優れた弾力性と復元力
• 調整可能な硬さ
• 優れた耐衝撃性
• 油や多くの化学薬品に対する優れた耐性
• 多くの基材に対する優れた接着力
• 良好な疲労抵抗
• 幅広い処理の柔軟性
• セル状形態での優れた断熱性
• 柔軟な構造と剛性のある構造の両方を製造する能力

正確な性能は配合に大きく依存します.

例えば, ポリウレタンは多くの場合、耐摩耗性に優れています, しかし加水分解に対する耐性, 紫外線, 熱, または特定の化学物質は、ポリウレタンの化学的性質によって大きく異なります。.

したがって, 材料の選択は常に次のことに基づいて行う必要があります。 特定のポリウレタン配合と動作環境, 一般的な用語「PU」ではなく。

2. ポリウレタンの化学組成と分子構造

ポリウレタン (PU) 単一の化合物ではなく、さまざまな化学構成要素の選択と比率によってその特性を調整できる広範なポリマー群です.

基本的なポリウレタン反応は次の間で起こります。 イソシアネート基 (–NCO) そして 水酸基 (-おお), ウレタン結合の生成.

分子構造を変えることで, 機能, 分子量, と反応物の比率, メーカーは、軟質フォームやエラストマーから硬質フォームに至るまでの材料を製造できます。, コーティング, 接着剤, 高強度エンジニアリングコンポーネント.

コア化学ビルディングブロック

2 つの主要な反応物ファミリーは次のとおりです。 イソシアネートとポリオール.

その他のコンポーネント, チェーンエクステンダーを含む, 架橋剤, 触媒, 発泡剤, 界面活性剤, および性能添加剤, 特定の機械的なときに導入されます, サーマル, 処理, または環境特性が必要です.

3. ポリウレタンの主な種類

ポリウレタンは、固定された特性を持つ単一の材料ではなく、多用途のポリマーファミリーです。.

イソシアネートを変えることで, ポリオール, チェーンエクステンダー, 架橋密度, ブローシステム, および加工条件, メーカーは、柔らかく柔軟性の高いフォームから硬質構造ポリマーや高性能エラストマーに至るまで、さまざまなポリウレタン材料を製造できます。.

軟質ポリウレタンフォーム

軟質ポリウレタンフォームは連続気泡構造が特徴です。, 比較的密度が低い, そして高い反発力.

制御された発泡条件下で、ポリオールおよびイソシアネートを発泡剤およびその他の添加剤と組み合わせることによって製造されます。.

相互に接続された気泡構造により、材料は繰り返し圧縮および回復することができます。.

泡密度, セルサイズ, 硬度, 回復力, 配合と加工により圧縮永久歪みを調整可能.

典型的なアプリケーションには含まれます:

• 家具やマットレスのクッション性
• 自動車用シートおよび内装部品
• 音響および振動制御製品
• 包装および保護材
• 柔軟なシールと緩衝要素

クッション用途に, 密度, 押し込み硬度, 回復力, と圧縮永久歪み 多くの場合、引張強さだけよりも重要です.

硬質ポリウレタンフォーム

硬質ポリウレタンフォームは主に独立気泡構造を持ち、高剛性を実現するように設計されています。, 寸法安定性, そして断熱性.

熱伝導率が低いのは、主にセル構造とセル内に含まれるガスに起因します。.

配合や製造工程により異なります, 硬質 PU および PIR ベースのシステムは、比較的低密度で優れた断熱性能を提供できます。.

一般的な用途には建物の断熱材が含まれます, 冷凍設備, 冷蔵パネル, 断熱パイプ, および家電製品の断熱.

一般的な硬質フォーム配合物は、複数の特性を同時にバランスさせる必要があります。:

ポリウレタンエラストマー

ポリウレタンエラストマーは従来のゴムと硬質エンジニアリングプラスチックの間の重要な位置を占めています。.

比較的高い引張強度と耐摩耗性を、大幅な弾性変形と組み合わせることができます。.

それらは次のように利用可能です 熱可塑性ポリウレタン (TPU), キャストポリウレタンエラストマー, および熱硬化性システム.

ポリウレタン エラストマーは、繰り返し機械的負荷がかかる用途に特に価値があります。, インパクト, 摩擦, または磨耗.

ホイール, ローラー, アザラシ, ガスケット, ブッシング, コンベアコンポーネント, 工業用摩耗部品が一般的な例です。.

それらの性能はハードセグメントの内容と分子構造に大きく依存します。.

ハードセグメントの濃度が増加すると、一般的に硬度と弾性率が増加します。, 適切なソフトセグメントの化学反応により弾性と伸びが維持されます。.

熱可塑性ポリウレタン (TPU)

TPU は熱可塑性ポリウレタンであり、加熱することで繰り返し軟化させ、従来の熱可塑性プラスチック製造技術を使用して加工することができます。.

高架橋熱硬化性ポリウレタンとは異なります。, TPU は主に物理的相互作用とセグメント化されたポリマー形態に依存してその機械的特性を実現します.

これにより射出成形に適しています, 押し出し, ブロー成形, およびその他の連続製造プロセス.

TPUは幅広い硬度範囲にわたって配合可能, 通常は非常に柔らかいエラストマーグレードから比較的硬いエンジニアリンググレードまであります。.

典型的なアプリケーションには含まれます:

• ケーブルジャケットと保護カバー
• 自動車コンポーネント
• 工業用ホースおよびチューブ
• シールとフレキシブルコネクタ
• 履物コンポーネント
• 消費者製品のハウジングと保護部品

キャストポリウレタン

キャストポリウレタンは、反応性成分を混合し、配合物を型に注入することによって製造されます。, 重合と硬化が起こる場所.

このプロセスは、従来の熱可塑性プロセスでは製造が困難または非経済的である大型のエラストマー部品やカスタマイズされたエラストマー部品を製造する場合に特に役立ちます。.

キャストポリウレタンは、さまざまな硬度の組み合わせに合わせて配合可能, 弾性, 引き裂き抵抗, 耐摩耗性, および化学耐性.

工業用ローラー, スクレーパーブレード, ライナーを着用する, アザラシ, ブッシング, 耐衝撃性コンポーネントが典型的な用途です.

ポリウレタンコーティング, 接着剤, およびシーラント

ポリウレタンは、バルク構造コンポーネントとしてではなく、機能性表面または結合材料としても広く使用されています。.

ポリウレタンコーティング 耐摩耗性を提供できます, 耐薬品性, 耐候性, 柔軟性, 魅力的な表面仕上げ. 金属に使用されます, プラスチック, 木材, コンクリート, およびその他の基板.

ポリウレタン接着剤 異種材料間に強力な結合を形成することができ、自動車に使用されます。, 工事, 履物, 家具, および産業アセンブリ.

ポリウレタンシーラント 接着と弾性変形を組み合わせる, 熱膨張による動きに関節が対応できるようにする, 振動, または機械的変位.

4. ポリウレタンの主な特性

ポリウレタン (PU) 異常に幅広い機械的範囲が特徴です, サーマル, 化学薬品, および物理的特性.

金属や多くの従来の熱可塑性樹脂とは異なります。, ポリウレタンは、選択によって性能を大幅に変更できる材料ファミリーです。 イソシアネート系, ポリオール化学, ハードセグメントのコンテンツ, 架橋密度, 添加物, 密度, と細胞構造.

その結果, すべてのポリウレタン製品を表す単一の機械的特性はありません。.

柔軟なポリエーテルエラストマー, 硬質断熱フォーム, 高硬度の注型ポリウレタンは化学的にはすべてポリウレタンとして分類されますが、完全に異なる性能特性を示します。.

したがって、次の値は次のように扱う必要があります。 普遍的な仕様ではなく、代表的なエンジニアリング範囲または例.

最終的な材料の選択は常に、関連する ASTM に基づいてメーカーがテストしたデータシートに基づいて行う必要があります。, ISO, またはEN規格.

機械的特性

摩耗と耐摩耗性

ポリウレタンは摩耗に対する耐性が特によく知られています。.

適切に配合されたポリウレタンは、滑りを伴う用途において多くの従来のエラストマーを上回る性能を発揮します。, ローリング, インパクト, または繰り返しの接触.

この特性がポリウレタンの魅力となっています。 工業用ローラー, コンベアコンポーネント, ライナーを着用する, アザラシ, ホイール, ブッシング, および鉱山機械のコンポーネント.

しかし, 耐摩耗性はすべてのポリウレタングレードに共通の特性ではありません. ポリオール化学, 硬度, 架橋密度, 温度, 相手面材質, 潤滑, 摩耗メカニズムはすべて実際の耐用年数に影響を与える可能性があります.

弾力性と回復力

ポリウレタンの柔軟なソフトセグメントにより、大幅な可逆変形が可能になります。. これにより、多くのポリウレタン エラストマーに優れた弾力性とエネルギーリターン特性が与えられます。.

弾力性は、繰り返しの圧縮や衝撃にさらされるコンポーネントでは特に重要です。.

例えば, ポリウレタンのホイールとローラーは、永久変形と発熱を制限するのに十分な速さで形状を回復しながら、荷重下で変形する必要があります。.

したがって、動的アプリケーションでは弾性とヒステリシスのバランスが重要な考慮事項となります。.

耐薬品性

ポリウレタンは一般に耐油性に優れています。, グリース, 燃料, および多くの工業用化学薬品, 性能は配合ごとに大きく異なりますが、.

ポリエーテルベースのポリウレタンは、多くの場合、より優れた耐加水分解性を提供します, 一方、ポリエステルベースのシステムは、特定の機械的および化学的環境において利点を提供する可能性があります。.

したがって、化学的適合性は、次の条件に照らして評価する必要があります。 特定の化学物質, 集中, 温度, 曝露時間, および機械的負荷条件 ポリウレタンは耐薬品性があるという一般的な記述に頼るのではなく、.

熱特性

ポリウレタンの使用可能な温度範囲は、その化学的性質と物理的構造に大きく依存します。.

従来のポリウレタン エラストマーの多くは、広い中程度の温度範囲にわたって効果的に機能します。, 一方、特殊な配合は高温または低温での使用向けに設計されています。.

十分に高い温度で, ポリマー鎖の移動性が増加し、機械的特性が低下します. 低温時, 一部の配合物は著しく硬くなり、柔軟性が低下します.

硬質ポリウレタンフォームは熱伝導率が低いことも評価されており、断熱材として広く使用されています。.

耐水性および耐加水分解性

耐加水分解性は屋外では特に重要です, 海兵隊, 油圧, 湿気の多い環境.

ポリエーテル系ポリウレタン 一般に、従来のポリエステルベースのポリウレタンよりも加水分解に対する耐性が優れています。.

しかし, ポリエステル・ポリウレタンは、適切な環境において優れた機械的特性と摩耗特性を提供します.

長期間水にさらされる場合, 材料の選択は水そのものだけでなく温度も考慮する必要があります, ph, 微生物, 機械的ストレス, および曝露時間.

電気

多くのポリウレタン配合物は有用な電気絶縁特性を提供します, 比較的高い電気抵抗率と絶縁耐力を含む.

これらの特性は、ケーブル ジャケットなどのアプリケーションをサポートします。, 電気的カプセル化, 保護コーティング, および電子部品.

それにもかかわらず, 電気的性能は温度によって変化する可能性があります, 湿度, 頻度, 配合, およびフィラーコンテンツ.

5. ポリウレタンの硬度

硬度はポリウレタンの最も一般的に指定される特性の 1 つです, 特にエラストマーの場合, ローラー, ホイール, アザラシ, ガスケット, 保護コーティング, 耐摩耗性コンポーネント.

しかし, ポリウレタンの硬度は、単に材料全体の強度の尺度として解釈されるべきではありません。.

ポリウレタンエンジニアリングにおいて, 硬度は主に材料の特性を表します。 指定された押し込み試験条件下での局所的な変形に対する耐性.

ポリウレタンの硬度とは何を意味しますか?

ポリウレタン表面に力が加わった場合, 圧子の周囲で材料が変形する.

より硬いポリウレタンは、指定されたテスト条件下での凹みが少なくなります。, 一方、柔らかいグレードでは局所的な変形が大きくなります。.

ポリウレタンは非常に柔らかいエラストマーから硬いエンジニアリング材料まで多岐にわたるため、, 異なる硬度範囲には異なる硬度スケールが使用されます.

柔軟でエラストマー性のポリウレタン用, 硬度は一般的に次の方法で測定されます。 ショア硬度スケール.

ショアA 一般に、より柔らかいから中程度の硬さのポリウレタンに使用されます。, その間 ショアD より硬い配合に使用されます.

選択したスケールは常に硬度値とともに報告する必要があります。, 例えば, 80 ショアAと 80 ショア D は非常に異なる材料条件を表します.

一般的なポリウレタンの硬度範囲

これらの範囲は、 普遍的な仕様ではなく代表的な仕様.

市販のポリウレタン配合物はこれらの範囲を超えることができます, 硬度と機械的性能の関係はポリマーの化学的性質によって異なります。, 架橋密度, フィラーコンテンツ, 温度, および試験方法.

6. ポリウレタンの製造プロセス

ポリウレタンはいくつかの加工技術を通じて製造できます, 適切な方法はポリウレタンの化学的性質によって異なります。, 製品の形状, 必要な硬さ, 密度, 生産量, 寸法耐性, 最終用途でのパフォーマンス.

反応射出成形 (リム)

反応射出成形は、2 つ以上の液体ポリウレタン成分 (通常はイソシアネートとポリオール配合物) を正確に計量して供給する生産性の高いプロセスです。, 混合された, そして閉じた金型に射出される.

金型内で化学反応が急速に起こる, 材料がキャビティを満たし、その後硬化して必要な形状になる場所.

RIM は、反応系の粘度が比較的低いため、複雑な金型を比較的低い射出圧力で充填できるため、大型部品に特に適しています。.

剛性を向上させるために、強化材や充填剤を特殊な配合物に組み込むこともできます。, 寸法安定性, または耐衝撃性.

製品:

代表的な RIM 製品には次のものがあります。 自動車のボディパネル, バンパー, スポイラー, 機器のハウジング, 構造カバー, 産業用エンクロージャ, 大型軽量成型部品.

キャストポリウレタン

注型ポリウレタンは、反応性ポリウレタン成分を混合し、その液体混合物を準備された型に注入することによって製造されます。.

その後、材料は室温または制御された加熱下で硬化します。, 配合に応じて.

このプロセスにより、材料配合にかなりの柔軟性がもたらされます。.

メーカーが硬さを調整できる, 弾性, 引き裂き抵抗, 耐摩耗性, 減衰特性, 適切なポリオールを選択することによる耐薬品性, イソシアネート, チェーンエクステンダー, 触媒, および添加物.

キャストポリウレタンは、次のことが必要な製品にとって特に価値があります。 高い耐摩耗性, 衝撃吸収, 弾性, またはカスタマイズされた硬さ.

閉じ込められた空気や内部の空隙を最小限に抑えるために、鋳造前に脱気を実行する場合があります。, 特に精密部品の場合.

製品:

一般的な製品としては、 工業用ローラー, ホイール, ブッシング, アザラシ, ガスケット, パッドを着用します, スクレーパーブレード, 防振装置, ショックアブソーバー, マイニングコンポーネント, カスタムポリウレタンライナー.

圧縮成形

圧縮成形では、加熱された金型キャビティに所定量のポリウレタン材料を入れて使用します。.

次に金型を閉じて圧力を加えます。, 材料が流れるようにする, 空洞に適合する, 制御された温度と圧力の下で硬化します.

このプロセスは、熱硬化性ポリウレタン システムおよびエラストマー コンパウンドに一般的に使用されます。.

金型温度の適切な制御, プレッシャー, 硬化時間, 硬化が不十分だと機械的性能が低下する可能性があるため、材料の充填が不可欠です, 一方、過剰な温度や硬化時間は材​​料の最終特性に影響を与える可能性があります。.

圧縮成形は、比較的単純な形状または中程度に複雑な形状に特に効果的であり、媒体中で良好な寸法の一貫性を実現できます。- 大量生産に.

製品:

代表的な製品としては、 シーリングリング, ガスケット, パッド, バンパー, 振動減衰コンポーネント, プレートを着用してください, 保護カバー, および成形ポリウレタンエラストマー部品.

熱可塑性ポリウレタンの射出成形 (TPU)

熱可塑性ポリウレタンは従来の熱可塑性プラスチックを使用して加工可能 射出成形 装置.

熱硬化性ポリウレタンとは異なります, TPUは加熱により軟化、冷却により固化を繰り返すことができます。, 永久的な化学架橋反応を起こすことなく、溶かして金型に注入することができます。.

処理中, 正確な制御 溶融温度, 射出圧力, 金型温度, 乾燥条件, および冷却率 重要です.

TPU は程度はさまざまですが吸湿性があります, ペレット内の過剰な水分は加水分解を引き起こす可能性があります。, 表面欠陥, 泡, または機械的特性が低下する. したがって、適切な予備乾燥は TPU 射出成形の重要な部分です。.

製品:

TPU射出成形は以下の用途に広く使用されています。 保護ケース, フレキシブルコネクタ, アザラシ, ケーブルコンポーネント, ホイール, グリップ, 消費者製品のコンポーネント, 自動車部品, 医療部品, 耐摩耗性の工業部品.

押し出し

ポリウレタン押出成形は主に連続プロファイルの製造に使用されます。, チューブ, 映画, シート, および一定の断面形状を持つその他の製品.

熱可塑性ポリウレタンのペレットは、特別に設計されたダイに連続的に押し込まれる前に、押出機内で加熱および可塑化されます。.

押出プロセスでは慎重な制御が必要です。 バレル温度, スクリュー速度, ダイ温度, 押出速度, 冷却条件, 物質的な水分と.

ポリウレタンの粘弾性挙動は寸法安定性とダイの膨らみに影響を与える可能性があるため、ダイの設計は特に重要です。.

製品:

代表的な押出成形品には以下のものがあります。 TPUチューブ, ホース, アザラシ, ガスケット, ストリップ, 映画, プロファイル, ケーブルジャケット, 保護スリーブ, 柔軟な膜.

反応鋳造と遠心鋳造

特定の大型または回転対称のポリウレタン コンポーネントの場合, 反応鋳造と遠心鋳造が使用可能.

リアクションキャストでは, 反応性ポリウレタン成分を金型に導入し、その場で重合および硬化させます。.

遠心鋳造 回転力を使用して反応性材料を金型壁に分配します。, 比較的均一な管状またはリング状の部品を製造する.

これらのプロセスは、従来の成形に高価な工具が必要な場合や、コンポーネントの直径が大きく比較的単純な回転ジオメトリを備えている場合に特に役立ちます。.

製品:

アプリケーションには含まれます 大型ポリウレタンローラー, 袖, チューブ, リング, ライナー, パイプコーティング, 特殊な耐摩耗性円筒コンポーネント.

発泡と発泡成形

ポリウレタンフォームは、反応性ポリウレタン成分と、重合中に気泡構造を生成する発泡システムを組み合わせることによって製造されます。.

配合にもよりますが, 発泡メカニズムには化学発泡剤が含まれる場合があります, 水がイソシアネートと反応して二酸化炭素を生成するなど, または物理発泡剤.

配合によって、得られる泡が次のようなものであるかどうかが決まります。 フレキシブル, 半硬質, または硬い.

セルサイズ, 密度, 開ける- または独立気泡構造, 寸法安定性はポリオールのバランスによって制御されます。, イソシアネート, 触媒, 界面活性剤, 発泡剤, および加工条件.

製品:

軟質ポリウレタンフォームは主に次の用途に使用されます。 シートクッション, マットレス, 吸音材, そして自動車の内装,

一方、硬質 PU および PIR フォームは用途に広く使用されています。 建築用断熱パネル, 冷凍断熱材, 断熱システム, エネルギー効率の高い設備.

ポリウレタンのCNC加工

CNC加工 一次重合プロセスではありません, ポリウレタン部品の重要な二次製造方法です.

ポリウレタンブロック, シート, ロッド, またはプレキャストブランクは CNC 旋削を使用して機械加工できます, ミリング, 掘削, 正確な寸法と複雑な形状を実現するためのその他の操作.

ポリウレタンは柔軟性があり、切削力を受けると変形する可能性があるため, 加工パラメータは材料の硬度と弾性に応じて選択する必要があります.

過剰な切削力, 熱生成, 工具のたわみにより、寸法の不正確さや表面品質の低下が生じる可能性があります。. 鋭い切削工具と適切なワーク保持力は、柔らかいグレードの場合に特に重要です.

製品:

CNC加工は一般的に次のような用途に使用されます。 精密ポリウレタンシール, カスタムブッシュ, 摩耗部品, ローラー, プロトタイプ, エンジニアリング部品, 交換用コンポーネント, および少量のカスタマイズされた製品.

7. ポリウレタンの用途

ポリウレタンの優れた多用途性により、構造材料として機能します。, エラストマー, コーティング, 接着剤, シーラント, フォーム, そして断熱材.

したがって、その用途は消費者製品から要求の厳しい産業機器にまで及びます。.

自動車産業

典型的な用途にはシートクッションが含まれます, ヘッドレスト, サスペンションブッシュ, エンジンマウント, アザラシ, ステアリングコンポーネント, インテリアトリム, インストルメントパネルコンポーネント, 保護コーティング, と防音性.

工業用ローラーとホイール

ポリウレタンローラーは広く使用されています。:

• コンベヤシステム
• 資材運搬装置
• 印刷機械
• 包装機械
• 繊維機械
• フォークリフトの車輪
• ガイドローラー
• 駆動輪

アザラシ, ガスケット, およびブッシュ

ポリウレタンの弾力性の組み合わせ, 引き裂き抵抗, 耐摩耗性が高いため、動的シール用途に適しています。.

PU シールと油圧コンポーネントは、材料が損傷を受ける箇所で一般的に使用されます。 繰り返しの滑り, プレッシャー, と機械的変形.

ブッシングと減衰要素も、構造の完全性を維持しながら振動を吸収するポリウレタンの能力の恩恵を受けます。.

鉱山および重機

鉱山および建設機械はポリマー部品を激しい摩耗にさらします, インパクト, ほこり, 水分, および機械的負荷.

そこでポリウレタンが使われるのは、 ライナーを着用する, スクリーンパネル, シュートライナー, スクレーパーブレード, ローラー, 油圧シール, および保護コンポーネント.

研磨環境で, 適切に配合されたポリウレタンコンポーネントは、耐摩耗性の低いエラストマーと比較してメンテナンス頻度を大幅に削減できます。.

建設および建築材料

ポリウレタンは現代の建築システムで重要な役割を果たしています.

硬質ポリウレタンおよびポリイソシアヌレートフォームは熱伝導率が低く、さまざまな分野で広く使用されています。 断熱パネル, 冷凍システム, 建物の外壁, 屋根, 壁, そしてパイプの断熱材.

ポリウレタンのシーラントやコーティングも次の用途に使用されます。 ジョイントシーリング, 防水, フローリング, 保護コーティング, コンクリート保護.

電気・電子製品

PU 材料は、柔軟性と環境保護とともに電気絶縁性を提供します。.

それらは次の目的で使用されます。 ケーブルジャケット, ポッティングコンパウンド, 封止材, コネクタ, 保護コーティング, および振動減衰コンポーネント.

誘電特性の特定の組み合わせを提供するように配合を設計できます, 水分耐性, 柔軟性, そして難燃性.

履物および消費者製品

柔軟なポリウレタンと TPU は、快適さの好ましい組み合わせを提供するため、消費者製品に広く使用されています。, 回復力, 耐久性, 設計の柔軟性.

アプリケーションには含まれます 靴底, スポーツシューズのコンポーネント, 保護ケース, グリップ, ホイール, スポーツ用品, 荷物のコンポーネント, および柔軟な消費者製品部品.

8. ポリウレタンの利点

• 比類のないパフォーマンスの調整可能性 — 硬さ, 密度と機械的特性は、単一の化学ベースから非常に広範囲にわたって正確に設計できます。.
• 優れた耐摩耗性と耐摩耗性 — ポリウレタン エラストマーは、重摩耗用途において代替ゴムの 3 ～ 10 倍の耐用年数を日常的に実現します。.
• 優れた断熱性 — 硬質 PU フォームは、市販されている有機断熱材の中で最も熱効率が高いです。, 建物のエネルギー消費量を 30 ～ 50% 削減.
• 幅広い処理適応性 — 発泡によって製造可能, 鋳造, スプレー, 射出成形, 押出および現場塗布法.
• ユニバーサル基材接着力 — コーティングと接着剤は金属に強力に接着します, 木材, コンクリート, ガラスとほとんどのプラスチック.
• 優れた振動減衰 — 柔軟なフォームとエラストマーが衝撃と騒音を効果的に吸収します, 自動車および産業用NVH制御に不可欠なものとなっています.
• 設計の自由 — 液体処理により大量生産が可能, 複雑な, ゴムや硬質プラスチックでは不可能な一体化部品.

9. ポリウレタンの限界

• 中程度の温度耐性 — 標準グレードの連続使用限界は 80 ～ 120°C です。. この範囲を超えて長期間暴露すると、熱劣化と永久的な特性損失が発生します。.
• 加水分解感受性 — ポリエステルベースのポリウレタンは、長時間高温にさらされると徐々に劣化します。, 湿気の多い環境. ポリエーテルグレードはより優れた性能を発揮しますが、それでも限界があります.
• 芳香族グレードの UV 分解 — 標準的な芳香族ポリウレタンは、長時間紫外線にさらされると黄変して白亜化します。. 脂肪族グレードはこれを解決しますが、コストが大幅に高くなります.
• 原材料取り扱いの危険性 — 未反応のイソシアネートモノマーは呼吸器への刺激物であるため、処理中に適切な換気と個人用保護具が必要です. 完全に硬化した製品は通常の最終用途には安全です.
• 可燃性 — 未変性ポリウレタンは可燃性であり、燃焼中に有毒なフュームを放出する可能性があります。. 建築および輸送用途には難燃性配合が必要です.
• リサイクルの課題 — 架橋された熱硬化性ポリウレタンは再溶融できません, 機械的リサイクルが困難になる. ケミカルリサイクル技術は出現しているが、まだ広く普及していない.

10. 環境および持続可能性の考慮事項

11. ポリウレタン vs. ゴムと従来のプラスチック

ポリウレタンはエラストマーとエンジニアリングプラスチックの間で独特の位置を占めています.

次の比較は、ポリウレタンといくつかの一般的に使用される材料の主な違いを強調しています。.

12. 結論

ポリウレタンは、現在入手可能な最も設計に柔軟なポリマー プラットフォームとして、材料の世界で独自の地位を占めています。.

ミクロ相分離した分子構造により、軟質フォームから硬質エンジニアリングプラスチックまでの全範囲にわたる性能調整が可能になります。, ほぼすべての産業分野にわたる重要な機能をサポート.

他の単一の材料ファミリーは同時にクッションとして機能することはできません, 絶縁, 構造コンポーネントと保護コーティングは同等の効果を発揮.

エネルギー効率に対する世界的な需要として, 軽量化と先端素材の成長, ポリウレタンは今後も基礎的な産業材料であり、石油ベースの起源からより持続可能な材料へと進化します。, 現代の製造と建設に欠かせない驚異的な多用途性を維持しながら、循環経済の未来を実現します。.

 

FAQ

ポリウレタンプラスチックかゴムですか?

ポリウレタンはゴムとプラスチックの中間のカテゴリーに分類されます. 柔らかいポリウレタンエラストマーはゴムとよく似た挙動をします, 硬質ポリウレタングレードはエンジニアリングプラスチックの性能に近づきます.

本物のゴムとは違います, 加硫によって架橋されていない; 本物のプラスチックとは異なります, ほとんどの硬度範囲にわたって非常に弾性があります。. 最も正確にはエラストマーポリマーとして分類されます。.

ポリウレタンは可燃性ですか?

一部の製剤は可燃性です. 難燃剤は通常、耐火性が必要な用途に添加されます。.

硬質ポリウレタンフォーム, 建物の断熱材に使用される, 厳しい火災安全基準を満たさなければなりません.

ポリエーテルとポリエステルポリウレタンの違いは何ですか?

ポリエーテルポリウレタンは耐加水分解性に優れています, 微生物耐性, 低温での柔軟性.

ポリエステルポリウレタンはより高い引張力を持っています, 破れ目, 耐摩耗性はありますが、加水分解や微生物の攻撃を受けやすいです.

TPUとは?

TPUは熱可塑性ポリウレタンの略です. 従来のプラスチックと同様に加工できるポリウレタンの一種です。 (射出成形, 押し出し) リサイクル可能です.

ホースなどに使用されています, チューブ, 映画, 履物, および多くの産業用途.

ポリウレタンフォームはどのように作られるのか?

ポリウレタンフォームは、発泡剤の存在下でイソシアネートとポリオールを反応させることによって製造されます。 (通常は水), 触媒, および界面活性剤.

反応によりCO₂ガスが発生します, ポリマーを発泡体に膨張させます.