Polyuretaanin käyttökohteet

Lämmitys- ja jäähdytyskustannukset ovat noin 56 prosenttia energiasta, jota käytetään keskimääräisessä amerikkalaisessa kodissa, Yhdysvaltain energian viraston mukaan. Kemian luonne mahdollistaa polyuretaanien soveltamisen vaikeiden ongelmien ratkaisemiseen, niiden muotoilun epätavallisiin muotoihin ja teollisten ja kuluttajatuotteiden parantamiseen.

Polyuretaanit muodostuvat reagoimalla polyolia (alkoholia, jossa on yli kaksi reaktiivista hydroksyyliryhmää molekyyliä kohti) diisosyanatin tai polymeerisen isosyanatin kanssa sopivien katalysaattorien ja lisäaineiden läsnäollessa. Koska polyuretaanin valmistukseen voidaan käyttää erilaisia diisosyanatteja ja laajaa valikoimaa polyoleita, voidaan tuottaa monenlaista materiaalia täyttämään tiettyjen sovellusten tarpeet.

Polyuretaanin tyypit:

✦ Joustava polyuretaanivilla
Joustava polyuretaanivaa antaa tukea useiden kuluttaja- ja teollisuustuotteiden, kuten vuodekalusteiden, huonekalujen, autojen sisustusten, matonvillasidosten ja pakkausten, vaimennukseen. Joustavaa vaahtoa voidaan valmistaa lähes minkä tahansa muotoisena ja kovuudeltaan. Se on kevyttä, kestävää, tukivaa ja mukavaa. Joustava polyuretaanivaahe muodostaa noin 30 prosenttia koko Pohjois-Amerikan polyuretaanimarkkinoiden määrästä ja sitä käytetään pääasiassa vuodekalusteisiin, huonekaluihin sekä autoteollisuudessa.

✦ Kiinteä polyyreitaanipuuma
Jäykät polyureaani- ja polyisosiyanuraattivillat (polyiso) muodostavat yhden maailman suosituimmista, energiatehokkaimmista ja monikäyttöisimmistä eristeistä. Näillä villoilla voidaan merkittävästi vähentää energiakustannuksia samalla kun teollisuus- ja asuinrakennukset tehdään tehokkaammiksi ja mukavammiksi. Yhdysvaltain energianhuoltoministeriön mukaan lämmitys ja ilmastointi vastaavat noin 56 prosentista energiankulutuksesta tyypillisessä Yhdysvaltain kodissa, joten se on suurin energiakulu useimmille kodeille. Ylläpitääkseen tasaisen lämpötilan sekä alhaisemmat melutasot kodeissa ja teollisuusrakennuksissa rakentajat turvautuvat jäykkään polyureaani- ja polyisosiyanuraattivillaan. Nämä villat ovat tehokkaita eristemateriaaleja, joita voidaan käyttää katto- ja seinäeristetyksessä, eristettyjen ikkunoiden ja ovien yhteydessä sekä ilmatiiviyslaastena.

✦ Pinnanmuokkaimet, liimat, tiivistevälineet ja elastomeerit (CASE)
Polyuretaanien käyttö pinnoitteissa, liimoissa, tiivisteissä ja elastomeereissä (CASE) tarjoaa laajan ja kasvavan sovellus- ja hyötypohjan. Polyuretaanipinnoitteet voivat parantaa tuotteen ulkonäköä ja pidentää sen elinaikaa. Polyuretaaniliimat tarjoavat vahvan liimapidon, kun taas polyuretaanitiivisteet tarjoavat tehokkaamman tiivisteen. Polyuretaanielastomeerit voidaan muovata lähes mihin tahansa muotoon, ne ovat kevyempiä kuin metalli, tarjoavat paremman rasituksen sietämisen ja ovat vastustuskykyisiä monia ympäristötekijöitä vastaan.

✦ Termoplastinen polyuretaani (TPU)
Termoplastinen polyuretaani (TPU) tarjoaa valtavan määrän fyysisten ominaisuuksien yhdistelmiä ja käsittelysovelluksia. Se on erittäin joustavaa, taipuvaa sekä kulumis-, isku- ja säätöarvokasta. TPU:ta voidaan värjätä tai valmistaa monin eri tavoin, ja sen käyttö voi parantaa tuotteen kokonaiskestävyyttä. TPU on elastomeeri, joka on täysin termoplastista. Kaikkiin termoplastisiin elastomeereihin tavoin TPU on joustavaa ja sula-aineksen käsittelyyn soveltuvaa. Sen lisäksi sitä voidaan käsitellä puristusmuovaus-, vaahdotus-, ruisku- ja puristusmuovauslaitteistoilla. Sitä voidaan valmistaa tyhjiömuovauksella tai liualleviistä päällystää ja se soveltuu erinomaisesti useisiin valmistusmenetelmiin. TPU voi tarjota huomattavan määrän fyysisiä ominaisuusyhdistelmiä, mikä tekee siitä erittäin joustavaa materiaalia, joka soveltuu moninaisina käyttöön muun muassa rakentamisessa, autoteollisuudessa ja kenkäteollisuudessa.

✦ Reaktioruiskumuovaus (RIM)
Autojen etuleuat, sähköisten kotelolevyjen ja tietokone- sekä tietoliikennevarusteiden kotelot ovat osia, joita valmistetaan polyuretaaneilla käyttäen reaktio-orrestuksessa (RIM). Muotoilun joustavuuden lisäämiseksi polyuretaani RIM-prosessi tuottaa osia, joita ei yleensä voida valmistaa mahdollinen käyttämällä tavallisia orrestusprosesseja, kuten paksu- ja ohutseinämisiä osia, päällystettyjä sisäosia ja vaahtoydintä. Luja rakenteisuus ja kevyt paino -polyuretaani RIM-osat voivat myös olla lämpökestoisia, eristäviä, mittojen pysyviä ja niillä on korkea dynaaminen suorituskyky. Auto-, rakennus-, kodinkone-, huonekalu- ja virkistys- sekä urheiluvaatekaupat ovat muutamia markkina-alueita ja sovelluksia, jotka käyttävät RIM-teknologiaa.

✦ Sidosaineet
Polyuretaaniliimat liimataan useita eri partikkelien ja kuitujen tyyppejä toisiinsa. Niiden ensisijaiset käyttöalueet ovat levymateriaalien, kumityyppisten tai elastomeeristen lattiamateriaalien sekä hiekkavaluteollisuuden valamisessa. Suurin polyuretaaniliimojen käyttökohteista on suunniteltujen sahatavaralevyjen (OSB) valmistus. Näitä levyjä käytetään rakenteelliseen verhouskalustoon ja lattioihin, asuntovaunujen valmistukseen, palkkeihin ja palkkiverkostoihin sekä teollisuuslaitosten paneelituotantoon. Uudelleenliimatun matonpohjan valmistuksessa polyuretaaniliimoja käytetään jätteeksi muodostuneiden vaahtomateriaalien, joista usein on joustavaa polyuretaanivaahtoa, liimaamiseen toisiinsa.

✦ Vesijakson polyuretaanidispersiot (PUD:t)
Vesijohdettuja polyuretaanidispersioita (PUD) ovat pinnoitteita ja liimoja, jotka käyttävät vettä pääasiallisena liuottimena. Tiukkien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) ja vaarallisten ilmapäästöjen (HAP) sääntelyjen myötä PUD:ia käytetään yhä useammissa teollisuus- ja kaupallisuussovelluksissa.

Polyuretaanin käyttösovellukset:

✦ Vaatteet
Kun tieteilijät havaitsivat, että polyuretaaneista voitiin valmistaa ohuita kuituja, niitä yhdistettiin nyloniin tuomaan kevyempiä ja venyvämpiä vaatteita. Vuosien varrella polyuretaaneja on kehitetty spandex-kuitoihin, polyuretaanipinnoitteisiin ja termoplastisiin elastomeereihin. Nykyisten polyuretaanitekniikoiden ansiosta valmistajat voivat valmistaa laajaa valikoimaa polyuretaanivaatteita, kuten ihmisen tekemiä nahkoja ja nahan korvikkeita, urheiluvaatteita sekä erilaisia tarvikkeita.

✦ Laitteet
Polyuretaanit ovat tärkeä osa arkielämässä käytettävissä kodinkoneissa. Yleisin polyuretaanien käyttökohteita kodinkoneissa on jäähdyttimien ja pakastimien eristysjärjestelmissä käytettävä kovaa vaahtoa. Kovaa polyuretaanivaahtoa käytetään laajasti kuluttajien jääkaappeihin ja pakastimiin, koska se on tehokas ja kustannustehokas materiaali, jolla voidaan saavuttaa vaaditut energiatehokkuusluokat. Kovien polyuretaanivaahtojen hyvät lämmöneristysominaisuudet johtuvat hienojakkoisesta suljetun solun rakenteesta ja solukaasuista, jotka estävät lämmön siirtymistä.

✦ Autoteollisuus
Polyuretaanit ovat osana autoja monin tavoin. Istuinten mukavuuden lisäksi niitä käytetään mm. törmäyssuojiin, sisäkattoon, auton runkoon, takamyllyyn, oviin ja ikkunoihin. Polyuretaanit mahdollistavat myös sen, että valmistajat voivat tarjota kuljettajille ja matkustajille selvästi enemmän ajomatkoja keventämällä autoa ja parantamalla polttoaineen säästöjä sekä mukavuutta, korroosionkestoa, eristystä ja ääneneristystä.

✦ Rakentaminen ja rakennus
Nykyisten kotien vaatimukset kohdistuvat korkean suorituskyvyn materiaaleihin, jotka ovat vahvoja, mutta kevyitä; toimivat hyvin, mutta ovat helppoja asentaa; ja ovat kestäviä, mutta myös monikäyttöisiä. Polyuretaani auttaa säilyttämään luonnonvaroja ja ympäristöä vähentämällä energiankulutusta. Erinomaisen lujuuden ja painon suhteen, eristysominaisuuksien, kestävyyden ja monikäyttöisyyden ansiosta polyuretaania käytetään usein rakennussovelluksissa. Näiden monikäyttöisten materiaalien edullisuus ja mukavuus, jonka ne tarjoavat taloyhtiöille, ovat tehneet polyuretaanista osan kodeista ympäri maailman. Polyuretaania käytetään lähes kaikkialla kodissa. Lattioissa joustava vaahtopadaus pehmentää mattoja. Kattoon rakennettuja heijastavia muovipeitteitä voidaan käyttää hylkäämään auringonvaloa ja lämpöä, mikä auttaa pitämään talon viileänä ja samalla vähentämään energiankulutusta. Polyuretaanirakennusmateriaalit tuovat muunneltavuutta uusiin kotiin ja remonttikohteisiin. Vaahtoydinten levyt tarjoavat laajan valikoiman värejä ja profiileita seiniin ja kattoihin, kun taas vaahtoydintä käytetään sisäänkäyntioviaan ja autotallin oviin, joita on saatavilla eri pinnoitteissa ja tyyliyhtymissä.

✦ Kuitupuu
Polyuretaanit ovat tärkeitä modernien materiaalien, kuten kuitupuun, valmistuksessa. Polyuretaanipohjaisia liimoja käytetään kuitupuutuotteissa liimaamaan orgaanisia materiaaleja pysyvästi suunattuun kuitulevyyn (OSB), keskitiheydelliseen kuitulevyyn, pitkän kuidun sahatavaraan, liimapuulevyyn sekä jopa olkalaudoille ja purulautoihin.

✦ Elektroniikka
Polyuretaaneja, joita kutsutaan usein nimellä 'täyteyhdisteet', käytetään sähkö- ja elektroniikkateollisuudessa yleisesti eristämään, tiivistämään ja suojaamaan herkkiä mikroelektroniikkakomponentteja, paineherkkiä osia, kaapeleita ja piirilevyjä. Täyteyhdisteet on erityisesti kehitetty vastaamaan erilaisia fysikaalisia, lämpöominaisuuksia ja sähköisiä ominaisuuksia. Ne voivat suojata elektroniikkaa tarjoamalla erinomaiset dielektriset ja tartuntaproperties sekä huipputason kestävyyden liuottimille, vedelle ja ääriolosuhteille.

✦ Lattia
Vaa vaahdonäytteenä alustana tai pinnoitteena ylhäällä, polyuretaanit voivat tehdä päivittäin kävelemistämme lattioista kestävämmät, helpommin huollettavat ja esteettisemmät. Joustavan polyuretaanivahan käyttö maton alustana asunnoissa tai toimistoissa voi huomattavasti pidentää maton käyttöikää, suojata sen ulkonäköä, tarjota lisäkomfortia ja tukea sekä vähentää ympäristömelua. Polyuretaaneja käytetään myös lattiapinnoitteina, puu- ja parkettilattioista betonilattioihin asti. Tämä suojakerros on kulumiskestävä ja liuottimienkestävä, ja siitä on helppo pitää puhtautta. Polyuretaani-pinnoitteella uusi puu-, parketti- tai betonilattia kestää paremmin ja pidempään, kun taas vanhan lattian pinnan voi hioa ja pinnoittaa uudelleen, jotta se näyttää jälleen urolta.

✦ Esineet
Polyuretaania, pääasiassa joustavan vaahtomuotona, käytetään yleisimmin kotikalusteissa kuten huonekaluissa, vuodevaatteissa ja matonjalkapäällä. Joustava polyuretaanivaahto toimii pehmeänä materiaalina verhoiltuihin huonekaluihin tehostaen niiden kestävyyttä, mukavuutta ja tukemista.

✦ Merellinen
Miljoonat amerikkalaiset nauttivat veneilystä joka vuosi. Veneilyn yhtäältä säilyneeseen suosioon on vaikuttanut veneilutekniikan parannukset, joihin polyuretaanimateriaalit ovat tärkeällä tavalla edistäneet. Polyuretaani-epoksiharjat tiivistävät veneiden rungot vedeltä, säältä, korroosiolta ja muilta tekijöiltä, jotka lisäävät vastusta, vaikuttavat hydrodynamiikkaan ja vähentävät kestävyyttä. Nykyään veneilijät voivat nauttia kodin mukavuuksista vedellä osittain taanki joustavan polyuretaanivillan ansiosta. Lisäksi kovapolyuretaanivilla eristää veneitä melulta ja äärimmäiseltä lämpötilalta, tarjoaa kulutus- ja särkykestoa sekä lisää kantavuutta minimaalisella painolla. Termoplastinen polyuretaani soveltuu myös hyvin meriteollisuuden käyttöön. Se on kimmoisa, kestävä ja helposti käsiteltävä materiaali, joka soveltuu hyvin esimerkiksi johdotuksen ja kaapelointien pinnoitteisiin, moottoriputkiin, hihnapyörähihnoihin, hydrauliputkiin ja tiivisteisiin sekä alusten muottaukseen.

✦ Lääketieteellinen
Polyuretaanit ovat yleisesti käytettyjä useissa lääketieteellisissä sovelluksissa, mukaan lukien katetreissä ja yleiskäyttöisessä letkustossa, sairaalapetipehkeissä, leikkaushuovassa, haavojen peitteissä sekä erilaisissa vaakapaineella valmistetuissa laitteissa. Niiden yleisin käyttötapa on lyhytaikaisissa istutteissa. Polyuretaanien käyttöä lääketieteellisissä sovelluksissa voidaan pitää kustannustehokkaampina ja ne voivat tarjota enemmän kestävyyttä ja lujuutta.

✦ Pakkaus
Polyuretaanieristevilla (PPF) voidaan tarjota kustannustehokas, muodossaan tarkka pakkausmateriaali, joka suojaa tehokkaasti tavaroita, jotka on kuljetettava turvallisesti paikallaan pysyen. PPF:ää käytetään laajasti suojaamaan ja kuljettamaan monenlaisia esineitä, kuten elektroniikkalaitteita ja lääketieteellisiä diagnostiikkalaitteita, herkkiä lasivarusteita ja suuria teollisuusosia. Joustava ratkaisu paikan päällä useimpiin pakkauksen haasteisiin, PPF säästää aikaa ja voi olla kustannustehokkaampi vaihtoehto tarjoamalla jokaiseen toimitukseen räätälöidyn säiliön.