Aplikace polyuretanu

Náklady na vytápění a chlazení činí přibližně 56 procent energie využívané v průměrné americké domácnosti, podle Úřadu pro energetiku Spojených států. Charakter chemie umožňuje polyuretanům přizpůsobit se řešení náročných problémů, být formovány do neobvyklých tvarů a zlepšovat průmyslové a spotřebitelské produkty.

Polyuretany vznikají reakcí polyolu (alkoholu s více než dvěma reaktivními hydroxylovými skupinami na molekulu) s diisokyanátem nebo polymerním isokyanátem za přítomnosti vhodných katalyzátorů a přísad. Protože pro výrobu polyuretanů lze použít různé diisokyanáty a širokou škálu polyolů, mohou být vyráběny různorodé materiály, které odpovídají požadavkům konkrétních aplikací.

Typy polyuretanů:

✦ Flexibilní polyuretanová pěna
Pružná pěna z polyuretanu se používá jako tlumení pro širokou škálu spotřebních a průmyslových produktů, včetně postelí, nábytku, interiéru automobilů, podkladu pod koberec a obalových materiálů. Pružná pěna může být vyrobena téměř v jakémkoliv tvaru a tvrdosti. Je lehká, odolná, podpůrná a pohodlná. Pružná pěna z polyuretanu představuje asi 30 procent celého severoamerického trhu s polyuretany a používá se především pro výrobu postelí, nábytku a v automobilovém průmyslu.

✦ Tuhý polyuretanový pěnivý materiál
Tuhé polyuretanové a polyisokyanurátové (polyiso) pěny vytvářejí jednu z nejpopulárnějších, energeticky účinných a univerzálních izolací na světě. Tyto pěny mohou výrazně snížit náklady na energie, zároveň však zvyšují efektivitu a komfort komerčních i rezidenčních nemovitostí. Podle Úřadu pro energetiku USA (U.S. Department of Energy) zajištění vytápění a chlazení činí přibližně 56 % spotřeby energie v typickém americkém domě, což je pro většinu domácností největší energetickou nákladovou položku. Aby udrželi rovnoměrnou teplotu a snížili hladinu hluku v domech i komerčních objektech, stavitelé používají tuhé polyuretanové a polyisokyanurátové pěny. Jedná se o účinné izolační materiály, které lze použít pro izolaci střech a stěn, izolovaná okna, dveře a těsnicí prostředky proti průvodu vzduchu.

✦ Nátěry, lepidla, těsnicí hmoty a elastomery (CASE)
Polyuretany nacházejí uplatnění na trhu nátěrů, lepidel, těsnicích hmot a elastomerů (CASE), kde nabízejí širokou a stále se rozšiřující škálu aplikací a výhod. Nátěry z polyuretanů mohou vylepšit vzhled produktu a prodloužit jeho životnost. Lepidla na bázi polyuretanů poskytují silné spojení, zatímco těsnicí hmoty z polyuretanů umožňují těsnější uzavření. Elastomery z polyuretanů lze formovat do téměř libovolného tvaru, jsou lehčí než kov, vykazují vynikající odolnost proti deformaci a jsou odolné vůči mnoha vnějším vlivům.

✦ Termoplastický polyurethan (TPU)
Termoplastický polyuretan (TPU) nabízí širokou škálu kombinací fyzikálních vlastností a způsobů zpracování. Je vysoce elastický, pružný a odolný proti opotřebení, nárazům a povětrnostním vlivům. TPU lze vybarvovat nebo zpracovávat mnoha různými způsoby a jeho použití může zvýšit celkovou odolnost produktu. TPU je elastomer, který je plně termoplastický. Stejně jako všechny termoplastické elastomery je TPU pružný a zpracovatelný tavením. Kromě toho lze TPU zpracovávat na zařízeních pro extruzi, vstřikování, odlévání a lisování. Lze ho formovat ve vakuu nebo potahovat roztokem a hodí se pro širokou škálu výrobních metod. TPU umožňuje vytvořit velké množství kombinací fyzikálních vlastností, díky čemuž je velmi pružným materiálem vhodným pro desítky aplikací, například ve stavebnictví, automobilovém průmyslu a výrobě obuvi.

✦ Reakční vstřikování (RIM)
Nárazníky automobilů, kryty elektrických zařízení a skříně počítačového a telekomunikačního vybavení jsou některými z dílů vyráběných z polyuretanů pomocí reakčního vstřikování (RIM). Díky větší konstrukční flexibilitě proces RIM umožňuje výrobu dílů, které obvykle nelze vyrábět dosahovatelné pomocí běžných vstřikovacích procesů, například tlustostěnné nebo tenkostěnné díly, vnitřní části v zapouzdření a díly s pěnovým jádrem. Kromě vysoké pevnosti a nízké hmotnosti mohou díly z polyuretanu vyráběné metodou RIM vykazovat odolnost proti teplu, tepelnou izolaci, rozměrovou stabilitu a vysokou úroveň dynamických vlastností. Automobilový průmysl, stavebnictví, domácí spotřebiče, nábytkářský a rekreační a sportovní průmysl jsou některými z oborů a aplikací využívajících technologii RIM.

✦ Vázivá
Polyuretanová lepidla se používají k navzájem spojování různých typů částic a vláken. Jejich hlavní oblasti použití zahrnují výrobu dřevotřískových desek, pryžových nebo elastomerových podlahových povrchů a pískového lití pro slévárenský průmysl. Největší objemovou aplikací polyuretanových lepidel je výroba orientovaných desek (OSB). Tyto dřevěné desky se používají při konstrukci stavebních plášťů a podlah, ve výrobě montovaného bydlení, nosníků a trámů a dílnických panelů. U rebitých podlahovin se k upevnění kousků odpadlé pěny, které jsou často tvořeny z flexibilní polyuretanové pěny, používají polyuretanová lepidla.

✦ Vodné disperze polyuretanů (PUDs)
Vodné disperze polyuretanů (PUD) jsou povlaky a lepidla, která jako hlavní rozpouštědlo využívají vodu. Vzhledem k přísnějším federálním nařízením týkajícím se množství летuchých organických sloučenin (VOC) a nebezpečných znečišťujících látek ve vzduchu (HAP), jsou PUD stále častěji používány v průmyslových a komerčních aplikacích.

Aplikace pro polyuretany:

✦ Oblečení
Když vědci zjistili, že lze polyuretany vyrobit do formy jemných vláken, byly kombinovány s nylonem za účelem výroby lehčích a tažených oděvů. V průběhu let byly polyuretany dále zdokonalovány a vyvinuty byly elastanová vlákna, polyuretanové povlaky a termoplastické elastomery. Díky dnešním pokrokům v oblasti technologií polyuretanů mohou výrobci vyrábět širokou škálu oděvních produktů z umělé kůže a kožešin používaných pro oblečení, sportovní oděvy a různé doplňky.

✦ Spotřebiče
Polyuretany jsou důležitou součástí velkých domácích spotřebičů, které lidé používají každý den. Nejčastějším použitím polyuretanů ve velkých spotřebičích jsou tuhé pěny pro tepelně izolační systémy ledniček a mrazniček. Tuhá polyuretanová pěna je nezbytným a cenově výhodným materiálem, který lze použít k dosažení požadovaných energetických hodnocení u spotřebitelských lednic a mrazniček. Dobré tepelně izolační vlastnosti tuhých polyuretanových pěn vyplývají z kombinace jemné pěny s uzavřenou buněčnou strukturou a plynů v buňkách, které brání přenosu tepla.

✦ Automobilový
Polyuretany se v automobilech používají všude. Kromě pěny, která zajišťuje pohodlí sedadel, se na náraznících, interiérových částech stropu (tzv. headliner), karoserii automobilu, spoilerech, dveřích a oknech všechno využívají polyuretany. Polyuretan také umožňuje výrobcům zajistit řidičům a cestujícím výrazně vyšší „výdrž“ automobilu díky snížení hmotnosti a zvýšení palivové úspornosti, pohodlí, odolnosti proti korozi, izolaci a pohlcování zvuku.

✦ Stavba a stavitelství
Dnešní domácnosti vyžadují materiály s vysokým výkonem, které jsou silné, ale zároveň lehké; dobře fungují, ale zároveň se snadno instalují; a jsou odolné, avšak i přesto univerzální. Polyuretan pomáhá šetřit přírodní zdroje a chrání životní prostředí snížením spotřeby energie. Díky svému vynikajícímu poměru mezi pevností a hmotností, izolačním vlastnostem, trvanlivosti a všestrannosti je polyuretan často používán v aplikacích ve stavebnictví a při rekonstrukcích. Jak cenová dostupnost těchto všestranných materiálů, tak pohodlí, které poskytují majitelům domů, učinily komponenty z polyuretanu nedílnou součástí domácností po celém světě. Polyuretan se používá v každé místnosti domu. V podlahách slouží jako pružná pěnová podložka pro koberce. Na střeše odrážejí plastové povrchy na bázi polyuretanové pěny sluneční paprsky a teplo, díky čemuž zůstává dům chladný a zároveň se snižuje spotřeba energie. Stavební materiály z polyuretanu přinášejí flexibilitu v návrhu nových domků i rekonstrukcí. Panelové desky s pěnovým jádrem nabízejí širokou paletu barev a profilů pro stěny a střechy, zatímco vstupní a garážová vrata s pěnovým jádrem jsou dostupná v různých provedeních a stylech.

✦ Dřevokompozit
Polyuretany mají v moderních materiálech, jako je dřevokompozit, hlavní roli. Polyuretanové pojivo se používá u produktů z dřevokompozitu k trvalému lepení organických materiálů do orientovaných desek z dřevních třísek, středně hustých vláknitých desek, dlouhotrvajících hranolů, lepeného vrstveného dřeva a dokonce i slámy a dlaždic z dřevních částic.

✦ Elektronika
Není-li řeč o pěnách, jsou polyuretany často označovány jako „izolační směsi“ a běžně se používají v elektrotechnickém a elektronickém průmyslu k zapouzdření, utěsnění a izolaci křehkých, tlakem citlivých mikroelektronických součástek, podmořských kabelů a tištěných spojů. Vývojáři speciálně připravují izolační směsi na bázi polyuretanu tak, aby splňovaly širokou škálu fyzikálních, tepelných a elektrických vlastností. Mohou chránit elektroniku tím, že poskytují vynikající dielektrické a adhezní vlastnosti, stejně jako výjimečnou odolnost proti rozpouštědlům, vodě a extrémním teplotám.

✦ Podlahové krytí
Ať už jako pěnová podlaha nebo jako povrchová úprava, polyuretany mohou udělat z podlah, po kterých denně chodíme, odolnější, snadněji udržovatelné a esteticky přitažlivější. Použití flexibilní polyuretanové pěny jako podkladu pro koberce v bytových nebo komerčních aplikacích může výrazně prodloužit životnost koberce, chránit jeho vzhled, poskytnout dodatečný komfort a podporu a může také snížit hladinu okolního hluku. Polyuretany se rovněž používají na povrchovou úpravu podlah, ať už jde o dřevo a parkety nebo cement. Tato ochranná vrstva je odolná proti opotřebení a rozpouštědlům a je snadno čistitelná a udržovatelná. Díky povrchové úpravě polyuretanem se nové dřevěné, parketové nebo betonové podlahy lépe a déle nosí, zatímco staré podlahy lze obnovit, aby vypadaly jako nové.

✦ Nábytek
Polyuretan, především ve formě flexibilní pěny, je jedním z nejpopulárnějších materiálů používaných v domácím zařízení, jako jsou nábytek, postelní potřeby a podklady pro koberce. Jako tlumicí materiál pro čalouněný nábytek působí flexibilní polyuretanová pěna tak, že nábytek je odolnější, pohodlnější a více podpůrný.

✦ Námořní
Stovky tisíc Američanů každoročně užívají plavbu loděmi. Jednou z příčin toho, že je plavba loděmi stále populární, jsou vylepšení v oblasti technologií lodní dopravy, kterým významnou měrou napomáhají materiály na bázi polyuretanu. Polyuretanové epoxidové pryskyřice zajišťují těsnost trupů lodí proti vodě, počasí, korozi a jiným vlivům, které zvyšují odpor, ovlivňují hydrodynamiku a snižují odolnost. Dnešní námořníci mohou díky flexibilnímu polyuretanovému pěnovému materiálu mít na vodě stejné pohodlí jako doma. Kromě toho tuhé polyuretanové pěny izolují lodě proti hluku a extrémním teplotám, poskytují odolnost proti opotřebení a odtrhnutí a zvyšují nosnou kapacitu, a to vše při minimálním přírůstku hmotnosti. Termoplastický polyuretan je také výborný pro použití v lodním průmyslu. Jde o pružný, odolný a snadno zpracovatelný materiál, který se hodí pro povrchové úpravy kabelů a vodičů, potrubí motorů, řemenů pohonu, hydraulických hadic a těsnění nebo dokonce pro formování lodí.

✦ Lékařský
Polyuretany se běžně používají v řadě lékařských aplikací, včetně katetrování a potrubí pro obecné použití, nemocničních postelí, operačních plášťů, obvazového materiálu a různých vstřikovacích zařízení. Nejčastěji se používají pro krátkodobé implantáty. Použití polyuretanů v lékařských aplikacích může být ekonomičtější a zároveň poskytovat delší životnost a odolnost.

✦ Obal
Obalová pěna z polyuretanu (PPF) může nabídnout cenově výhodnější a přesně tvarované tlumení, které jedinečným způsobem bezpečně chrání položky, jež musí zůstat během přepravy na svém místě. PPF se široce používá k bezpečnému ochraně a přepravě mnoha položek, jako jsou elektronická a diagnostická lékařská zařízení, křehké sklo nebo velké průmyslové součástky. Jde o univerzální řešení přímo na místě určení pro řadu obalových problémů, díky němuž lze ušetřit čas a dosáhnout nižších nákladů prostřednictvím kontejneru přizpůsobeného každému zásilce.