کاربردهای پلی‌اورتان

بر اساس گزارش وزارت انرژی ایالات متحده، هزینه‌های گرمایش و سرمایش حدود 56 درصد از انرژی مصرفی در خانه‌های متوسط آمریکایی را تشکیل می‌دهد. ذات شیمیایی پلی‌اورتان‌ها اجازه می‌دهد تا این مواد برای حل مسائل دشوار به کار روند، به شکل‌های غیرمعمول قالب‌گیری شوند و باعث بهبود محصولات صنعتی و مصرفی گردند.

پلی‌اورتان‌ها از واکنش یک پلی‌ال (الکل با بیش از دو گروه هیدروکسیل فعال در هر مولکول) با یک دی‌ایزوسیانات یا یک ایزوسیانات پلیمری در حضور کاتالیزورهای مناسب و افزودنی‌ها تشکیل می‌شوند. از آنجایی که انواع مختلفی از دی‌ایزوسیانات‌ها و دامنه وسیعی از پلی‌ال‌ها را می‌توان برای تولید پلی‌اورتان استفاده کرد، طیف گسترده‌ای از مواد را می‌توان تولید کرد تا نیازهای کاربردهای خاص را برآورده سازند.

انواع پلی‌اورتان:

✦ فوم پلی‌اورتان انعطاف‌پذیر
فوم پلی‌اورتان انعطاف‌پذیر به عنوان لایه فنری و ضربه‌گیر در انواع محصولات مصرفی و تجاری مانند تشک، مبلمان، داخل‌چینی خودرو، زیرلايه فرش و بسته‌بندی استفاده می‌شود. فوم انعطاف‌پذیر را می‌توان در تقریباً هر نوع شکل و سفتی تولید کرد. این ماده سبک، مقاوم، پشتیبان و راحت است. فوم پلی‌اورتان انعطاف‌پذیر حدود ۳۰ درصد از کل بازار پلی‌اورتان در شمال آمریکا را به خود اختصاص داده است و عمدتاً در تشک، مبلمان و صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

✦ پیوریتان فوم سخت
پلی‌اورتان سفت و فوم‌های پلی‌ایزو (polyiso) یکی از محبوب‌ترین، کارآمدترین از نظر انرژی و چند منظوره‌ترین عایق‌ها را در سراسر جهان ایجاد می‌کنند. این فوم‌ها می‌توانند هزینه‌های انرژی را به طور قابل توجهی کاهش دهند، در حالی که باعث افزایش کارایی و راحتی بیشتر در ساختمان‌های تجاری و مسکونی می‌شوند. براساس گزارش وزارت انرژی آمریکا، حدود ۵۶ درصد از مصرف انرژی در یک خانه معمولی در آمریکا مربوط به گرمایش و سرمایش است که این بزرگترین هزینه انرژی را در بیشتر خانه‌ها به خود اختصاص می‌دهد. برای حفظ دمای یکنواخت و کاهش سطح نویز در خانه‌ها و ساختمان‌های تجاری، سازندگان به فوم‌های پلی‌اورتان سفت و پلی‌ایزو روی می‌آورند. این فوم‌ها مواد عایقی مؤثری هستند که می‌توانند در عایت بام، دیوار، پنجره‌های عایق، درب‌ها و محلول‌های نفوذ هوا به کار روند.

✦ پوشش‌ها، چسب‌ها، واشرها و الاستومرها (CASE)
کاربردهای پلی‌اورتان در بازار پوشش‌ها، چسب‌ها، آب‌بندی‌کننده‌ها و الاستومرها (CASE) طیف گسترده و در حال رشدی از کاربردها و مزایا را فراهم می‌کنند. پوشش‌های پلی‌اورتانی می‌توانند ظاهر یک محصول را بهبود بخشیده و عمر آن را افزایش دهند. چسب‌های پلی‌اورتانی می‌توانند مزیت چسبندگی قوی ارائه دهند، در حالی که آب‌بندی‌کننده‌های پلی‌اورتانی آب‌بندی محکم‌تری فراهم می‌کنند. الاستومرهای پلی‌اورتانی را می‌توان تقریباً به هر شکلی قالب‌گیری کرد، این مواد سبک‌تر از فلز هستند، بازیابی بهتری از تنش را ارائه می‌دهند و می‌توانند نسبت به بسیاری از عوامل محیطی مقاومت کنند.

✦ پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU)
پلی‌اورتان ترموپلاستیک (TPU) ترکیب‌های متعددی از خواص فیزیکی و کاربردهای مختلف در فرآیند پذیری ارائه می‌دهد. این ماده بسیار الاستیک، انعطاف‌پذیر و مقاوم در برابر سایش، ضربه و عوامل جوی است. TPU را می‌توان به رنگ‌های مختلف و با روش‌های گوناگون تولید کرد و استفاده از آن می‌تواند دوام کلی محصول را افزایش دهد. TPU یک الاستومر کاملاً ترموپلاستیک است. همانند تمام الاستومرهای ترموپلاستیک، TPU دارای خاصیت الاستیک بودن و قابلیت پردازش در دمای بالاست. علاوه بر این، این ماده را می‌توان با استفاده از تجهیزات اکستروژن، قالب‌گیری تزریقی، دمشی و فشاری پردازش کرد. همچنین می‌توان آن را به روش فرم‌دهی تحت خلاء یا پوشش دادن با محلول تولید کرد و برای روش‌های مختلف تولید مناسب است. TPU قادر است تعداد قابل توجهی از ترکیبات فیزیکی را فراهم کند، به طوری که ماده‌ای بسیار انعطاف‌پذیر شناخته شود و در ده‌ها کاربرد مانند ساختمان، صنعت خودرو و کفش مناسب باشد.

✦ قالب‌گیری تزریقی واکنشی (RIM)
سپر ماشین، پانل‌های جعبه‌های الکتریکی و تجهیزات کامپیوتر و مخابرات برخی از قطعاتی هستند که با استفاده از واکنش قالب‌گیری تزریقی (RIM) پلی اورتان تولید می‌شوند. افزودن انعطاف در طراحی، فرآیند RIM پلی اورتان قطعاتی را تولید می‌کند که معمولاً نمی‌توانند قابل انجام با استفاده از فرآیندهای متداول قالب‌گیری تزریقی ساخته شوند، مانند قطعات دیوار ضخیم و لایه‌های نازک، هسته‌های بسته‌بندی شده و فومی. علاوه بر استحکام بالا و وزن کم، قطعات RIM پلی اورتان می‌توانند مقاومت حرارتی، عایق حرارتی، ثبات ابعادی و سطح بالایی از خواص دینامیکی داشته باشند. خودرو، ساختمان، لوازم خانگی، مبلمان، تفریح و ورزش کالاهای چندی از بازارها و کاربردهایی هستند که از فناوری RIM استفاده می‌کنند.

✦ Binders
چسب‌های پلی‌اورتان برای چسباندن انواع ذرات و الیاف به یکدیگر استفاده می‌شوند. حوزه‌های اصلی کاربرد آن‌ها در تولید صفحات چوبی، سطوح کفپوشی لاستیکی یا الاستومری و ریخته‌گری ماسه‌ای در صنعت ریخته‌گری می‌باشد. بیشترین حجم کاربرد چسب‌های پلی‌اورتان در تولید تخته رشته‌ای جهت‌دار (OSB) است. این صفحات چوبی در پوشش‌های سازه‌ای و کف، خانه‌های ساخته شده در کارخانه، تیرها و قطعات بتنی و همچنین صفحات کارگاهی استفاده می‌شوند. زیرسازی فرش دوباره متراکم شده (Rebond) با استفاده از چسب‌های پلی‌اورتان، قطعات ضایعاتی اسفنجی که اغلب از جنس فوم پلی‌اورتان انعطاف‌پذیر هستند را در فرآیند تولید به یکدیگر می‌چسباند.

✦ پراکنش‌های پلی‌اورتان حاوی آب (PUDs)
پلی‌اورتان‌های محلول در آب (PUDها) پوشش‌ها و چسب‌هایی هستند که از آب به عنوان حلال اصلی استفاده می‌کنند. با افزایش مقررات فدرال در مورد مقدار ترکیبات آلی فرار (VOCها) و آلاینده‌های خطرناک هوا (HAPها) که می‌توانند به اتمسفر منتشر شوند، PUDها در کاربردهای صنعتی و تجاری بیشتری به کار گرفته می‌شوند.

کاربردهای پلی‌اورتان:

✦ پوشاک
هنگامی که دانشمندان کشف کردند که پلی‌اورتان‌ها می‌توانند به نخ‌های ظریف تبدیل شوند، آنها را با نایلون ترکیب کردند تا لباس‌های سبک‌تر و قابل کشش تولید شود. در طول سال‌ها، پلی‌اورتان‌ها بهبود یافته و به الیاف اسپندکس، پوشش‌های پلی‌اورتانی و الاستومرهای گرمایی تبدیل شده‌اند. بدلیل پیشرفت‌های امروزی در تکنیک‌های پلی‌اورتان، تولیدکنندگان قادر به تولید انواع محصولات پلی‌اورتانی از جمله پوست‌ها و چرم‌های مصنوعی برای لباس، پوشاک ورزشی و مجموعه‌ای گسترده از لوازم جانبی هستند.

✦ تجهیزات
پلی‌اورتان‌ها عنصر مهمی در دستگاه‌های خانگی اصلی هستند که مصرف‌کنندگان روزانه از آن‌ها استفاده می‌کنند. رایج‌ترین کاربرد پلی‌اورتان‌ها در دستگاه‌های خانگی، استفاده از فوم‌های سفت برای سیستم‌های عایق حرارتی یخچال و فریزر است. فوم سفت پلی‌اورتان ماده‌ای ضروری و مقرون به صرفه است که می‌تواند در به‌دست‌آوردن رتبه‌های انرژی مورد نیاز در یخچال‌ها و فریزرها مصرف‌کننده کاربرد داشته باشد. خاصیت عایق حرارتی خوب فوم‌های سفت پلی‌اورتان از ترکیب ساختار فوم سلول بسته بسیار ظریف و گازهای داخل سلول که انتقال گرما را محدود می‌کنند، حاصل می‌شود.

✦ خودروسازی
در خودروها از پلی‌اورتان‌ها در سراسر بدنه استفاده می‌شود. علاوه بر فومی که باعث راحتی صندلی‌های خودرو می‌شود، از پلی‌اورتان در قطعاتی مانند شوک‌های جلو و عقب (بامپرهای خودرو)، بخش‌های سقف داخلی، بدنه خودرو، دماغه‌ها (اسپویلرها)، درب‌ها و پنجره‌ها نیز استفاده می‌شود. پلی‌اورتان به تولید‌کنندگان این امکان را می‌دهد تا با کاهش وزن، افزایش صرفه‌جویی در مصرف سوخت، راحتی، مقاومت در برابر خوردگی، عایق‌بندی و جذب صدا، به رانندگان و سرنشینان خودرو مسافت بیشتری را با هر لیتر سوخت بدهند.

✦ ساخت و ساز
امروزه خانه‌ها به مواد با عملکرد بالا نیاز دارند که قوی باشند، اما در عین حال سبک وزن؛ عملکرد خوبی داشته باشند، اما به راحتی نصب شوند؛ و مقاوم باشند، اما همچنین انعطاف‌پذیر. پلی‌اورتان به حفظ منابع طبیعی کمک می‌کند و با کاهش مصرف انرژی به حفظ محیط زیست نیز یاری می‌رساند. با توجه به نسبت استحکاک به وزن بسیار خوب، خواص عایقی، دوام و انعطاف‌پذیری آن، پلی‌اورتان اغلب در کاربردهای ساختمانی و عمرانی استفاده می‌شود. هم قیمت مناسب این مواد چندکاره و هم راحتی‌ای که برای صاحبان خانه فراهم می‌کنند، باعث شده است تا اجزای پلی‌اورتانی بخشی از تمام خانه‌ها شوند. پلی‌اورتان در تمام نقاط خانه کاربرد دارد. در کف، فوم الاستیک آن به عنوان لایه زیرپوشی فرش شما عمل می‌کند. در سقف، پوشش‌های پلاستیکی بازتابنده روی فوم پلی‌اورتان می‌توانند نور خورشید و گرما را منعکس کنند، به گونه‌ای که به خنک نگه داشتن خانه کمک کرده و مصرف انرژی را کاهش دهند. مواد ساختمانی پلی‌اورتانی انعطاف‌پذیری طراحی را در پروژه‌های ساخت خانه‌های جدید و همچنین بازسازی فراهم می‌کنند. صفحات با هسته فومی امکان انتخاب از میان طیف گسترده‌ای از رنگ‌ها و طرح‌های مختلف برای دیوارها و سقف‌ها را فراهم می‌کنند، در حالی که درب‌های ورودی و درب‌های گاراژ با هسته فومی در انواع متعددی از پوشش‌ها و طرح‌های گوناگون موجود هستند.

✦ چوب کامپوزیتی
پلی‌اورتان‌ها نقش مهمی در مواد مدرن مانند چوب کامپوزیتی ایفا می‌کنند. چسب‌های مبتنی بر پلی‌اورتان در محصولات چوبی کامپوزیتی برای چسباندن دائمی مواد آلی در تخته رشته‌ای جهت‌دار، تخته الیاف متوسط (MDF)، تخته رشته‌ای بلند، تخته چوب لایه‌ای و حتی تخته کاهی و تراشه‌چوب به کار می‌روند.

✦ الکترونیک
پلی‌اورتان‌های غیر فومی اغلب با نام «ترکیبات ریخته‌گری» شناخته می‌شوند و بطور پرکاربرد در صنایع برقی و الکترونیکی برای ضدعفونی کردن، آب‌بندی و عایق‌کاری قطعات الکترونیکی شکننده، حساس به فشار، زیر سطح کابل‌های دریایی و مدارهای چاپی استفاده می‌شوند. ترکیبات ریخته‌گری پلی‌اورتانی به‌طور خاص توسط توسعه‌دهندگان فرموله می‌شوند تا دامنه وسیعی از خواص فیزیکی، حرارتی و الکتریکی را تأمین کنند. این ترکیبات می‌توانند الکترونیک را با فراهم کردن خواص عایق و چسبندگی عالی، همراه با مقاومت فوق‌العاده در برابر حلال، آب و دماهای بسیار بالا یا پایین، محافظت کنند.

✦ کفپوش
چه به عنوان زیرسازی فومی و چه به صورت پوشش روی سطح، پلی‌اورتان‌ها می‌توانند کف‌هایی را که هر روز از روی آن‌ها عبور می‌کنیم، مقاوم‌تر، راحت‌تر و زیباتر کنند. استفاده از فوم پلی‌اورتان انعطاف‌پذیر به عنوان زیرسازی فرش در کاربردهای مسکونی یا تجاری می‌تواند عمر فرش را به طور قابل توجهی افزایش دهد، ظاهر آن را حفظ کند، راحتی و پشتیبانی بیشتری فراهم کند و همچنین سطوح آرام را کاهش دهد. پلی‌اورتان‌ها همچنین برای پوشش کف‌ها، اعم از چوبی، موزاییکی و حتی سیمانی استفاده می‌شوند. این پوشش محافظتی در برابر سایش و مواد حل‌کننده مقاوم است و تمیز کردن و نگهداری آن آسان است. با یک پوشش پلی‌اورتانی، یک کف چوبی، موزاییکی یا سیمانی جدید بهتر و طولانی‌تر دوام می‌آورد و همچنین یک کف قدیمی را می‌توان دوباره بازسازی کرد تا مانند جدید به نظر برسد.

✦ آشیانه‌ها
پلی‌اورتان، عمدتاً به شکل فوم انعطاف‌پذیر، یکی از محبوب‌ترین موادی است که در مبلمان خانگی مانند صندلی، تشک و زیرپوش فرش مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان یک ماده فنری برای فرش‌های دیواری، فوم پلی‌اورتان انعطاف‌پذیر باعث افزایش دوام، راحتی و حمایت‌دهندگی مبلمان می‌شود.

✦ دریایی
میلیون ها آمریکایی هر ساله از قایق سواری لذت می برند. بخشی از محبوبیت جاری قایق سواری به لطف پیشرفت در تکنولوژی قایق سواری است که مواد پلی اورتان به آن کمک مهمی می کنند. رزین های اپوکسی پلی یورتان، هک قایق را از آب، آب و هوا، خوردگی و عناصر دیگری که مقاومت را افزایش می دهند، بر هیدرودینامیک تاثیر می گذارند و دوام را کاهش می دهند، مهر می زنند. در حال حاضر، قایق رانی می توانند در آب راحت ترین زندگی را داشته باشند، که بخشی از آن به خاطر کف پلی اورتان انعطاف پذیر است. علاوه بر این، فوم پلی اورتان سفت قایق ها را از سر و صدا و دمای شدید جدا می کند، مقاومت در برابر سایش و پارگی را فراهم می کند و ظرفیت حمل را افزایش می دهد و در عین حال وزن کمتری را اضافه می کند. پلی اورتان ترموپلاستیک نیز برای استفاده در صنعت دریایی بسیار مناسب است. این ماده انعطاف پذیر، دوامدار و به راحتی پردازش می شود، مناسب برای پوشش سیم و کابل، لوله های موتور، کمربند های محرک، لوله های هیدرولیکی و مهر و موم و حتی قالب گذاری کشتی است.

✦ پزشکی
پلی‌اورتان‌ها به طور رایج در بسیاری از کاربردهای پزشکی مانند لوله‌های کاتتر و لوله‌های کاربرد عمومی، پتوهای بیمارستانی، پوشش‌های جراحی، باندهای زخم و دستگاه‌های مختلف تزریقی استفاده می‌شوند. رایج‌ترین کاربرد آن‌ها در ایمپلنت‌های کوتاه‌مدت است. استفاده از پلی‌اورتان در کاربردهای پزشکی می‌تواند مقرون‌به‌صرفه‌تر باشد و دوام و استحکام بیشتری فراهم کند.

✦ بسته بندی
فوم بسته‌بندی پلی‌اورتان (PPF) می‌تواند فومی با تناسب شکلی و مقرون‌به‌صرفه را فراهم کند که به‌گونه‌ای منحصر به فرد اقلامی را که نیازمند حمل ایمن هستند، محافظت می‌کند. PPF به طور گسترده برای محافظت و حمل بسیاری از اقلام مانند تجهیزات الکترونیکی و تشخیصی پزشکی، ظروف شیشه‌ای ظریف و قطعات صنعتی بزرگ استفاده می‌شود. یک راه‌حل انعطاف‌پذیر و در محل، برای چالش‌های متعدد بسته‌بندی، PPF است که می‌تواند با ایجاد یک ظرف متناسب با هر محموله، زمان را صرفه‌جویی کرده و مقرون‌به‌صرفه‌تر باشد.