Zastosowania poliuretanu

Koszty ogrzewania i chłodzenia stanowią około 56 procent energii zużywanej w typowym amerykańskim domu, zgodnie z danymi U.S. Department of Energy. Charakter tej chemii pozwala na dopasowanie poliuretanów do rozwiązywania trudnych problemów, formowanie ich w nietypowe kształty oraz doskonalenie produktów przemysłowych i konsumenckich.

Poliuretany powstają w reakcji poliolu (alkoholu zawierającego więcej niż dwie reaktywne grupy hydroksylowe w cząsteczce) z diizocyjanianem lub poliizocyjanianem w obecności odpowiednich katalizatorów i dodatków. Ponieważ do produkcji poliuretanów można wykorzystać różne diizocyjaniany i szeroki wachlarz poliolów, możliwe jest otrzymanie różnorodnych materiałów dostosowanych do potrzeb konkretnych zastosowań.

Rodzaje poliuretanów:

✦ Elastyczna piana poliuretanowa
Elastyczna pianka poliuretanowa jest wykorzystywana jako materiał amortyzujący w wielu produktach konsumenckich i komercyjnych, w tym w materacach, meblach, wnętrzu samochodów, podkładach pod dywan oraz opakowaniach. Pianka elastyczna może być produkowana niemalże w dowolnych kształtach i stopniach twardości. Jest lekka, trwała, wspierająca i wygodna. Pianka poliuretanowa o właściwościach elastycznych stanowi około 30 procent całego rynku poliuretanów w Ameryce Północnej i jest głównie stosowana w branżach materacowych, meblarskiej oraz motoryzacyjnej.

✦ Wytrzymała pianka poliuretanowa
Piany poliuretanowe i poliizocyjanuratowe (polyiso) tworzą jedną z najpopularniejszych, najbardziej energooszczędnych i uniwersalnych izolacji na świecie. Piany te mogą znacząco obniżyć koszty energii, jednocześnie zwiększając efektywność i komfort użytkowania budynków mieszkalnych i komercyjnych. Zgodnie z danymi amerykańskiego Departamentu Energii, ogrzewanie i chłodzenie odpowiadają za około 56 procent zużycia energii w typowym amerykańskim domu, co czyni je największym wydatkiem energetycznym w większości gospodarstw domowych. Aby zapewnić jednolitą temperaturę i obniżyć poziom hałasu w domach oraz obiektach komercyjnych, deweloperzy korzystają z pian poliuretanowych i poliizocyjanuratowych. Są one skutecznymi materiałami izolacyjnymi, które można stosować do izolacji dachów i ścian, okien oraz drzwi termoizolacyjnych, a także jako uszczelnienia barier powietrznych.

✦ Powłoki, Kleje, Masy Uszczelniające i Elastomery (CASE)
Zastosowanie poliuretanów w rynku powłok, klejów, uszczelniaczy i elastomerów (CASE) oferuje szeroki i rosnący zakres zastosowań i korzyści. Powłoki poliuretanowe mogą poprawić wygląd produktu i wydłużyć jego trwałość. Kleje poliuretanowe zapewniają silne połączenia, a uszczelniacze poliuretanowe tworzą szczelniejsze zabezpieczenia. Elastomery poliuretanowe można formować w niemal każdy kształt, są lżejsze niż metal, posiadają lepszą odporność na odkształcenia i mogą być odporne na wiele czynników środowiskowych.

✦ Termoplastyczny poliuretan (TPU)
Poliuretan termoplastyczny (TPU) oferuje wiele kombinacji właściwości fizycznych i zastosowań przetwórczych. Jest bardzo elastyczny, giętki oraz odporny na ścieranie, uderzenia i warunki atmosferyczne. TPU można kolorować lub wytwarzać różnorakimi metodami, a jego zastosowanie może zwiększyć ogólną trwałość produktu. TPU to elastomer będący w pełni termoplastycznym materiałem. Podobnie jak wszystkie elastomery termoplastyczne, TPU jest sprężysty i nadaje się do przetwarzania topniowego. Dodatkowo może być przetwarzany na maszynach do wytłaczania, formowania wtryskowego, dmuchania i prasowania. Może być formowany próżniowo lub powlekany z roztworu, co czyni go dobrze dostosowanym do wielu metod wytwarzania. TPU umożliwia uzyskanie dużej liczby kombinacji właściwości fizycznych, dzięki czemu jest niezwykle elastycznym materiałem stosowanym w dziesiątkach zastosowań, takich jak budownictwo, motoryzacja czy produkcja obuwia.

✦ Formowanie reakcyjne (RIM)
Zderzaki samochodowe, obudowy elementów elektrycznych oraz obudowy sprzętu komputerowego i telekomunikacyjnego to przykłady części wytwarzanych z poliuretanów metodą odlewania reakcyjnego (RIM). Dzięki dużej elastyczności konstrukcyjnej, proces poliuretanowy RIM pozwala uzyskiwać części, których zazwyczaj nie można wyprodukować realizowalne typowymi metodami wtrysku, takimi jak części o cienkich lub grubych ściankach, zintegrowane wkładki lub rdzenie pianowane. Oprócz wysokiej wytrzymałości i niewielkiej masy, części RIM z poliuretanu mogą charakteryzować się odpornością na ciepło, izolacją termiczną, stabilnością wymiarową oraz wysokim poziomem właściwości dynamicznych. Motoryzacja, budownictwo, sprzęt gospodarstwa domowego, meble oraz sprzęt i akcesoria sportowe i rekreacyjne to jedne z rynków i zastosowań wykorzystujących technologię RIM.

✦ Ładunkowe
Lepiki poliuretanowe służą do łączenia ze sobą wielu rodzajów cząstek i włókien. Główne obszary ich zastosowania to produkcja płyt drewnianych, powierzchni podłogowych z gumy lub elastomerów oraz formy piaskowe w przemyśle odlewniczym. Największe ilości lepkich poliuretanów wykorzystuje się przy produkcji płyt wiórowanych orientowanych (OSB). Płyty te są używane jako osprzęt konstrukcyjny i podłogi, w budowie domów prefabrykowanych, belkach i dźwigarach oraz panelach warsztatowych. W produkcji podłoży pod dywan typu rebond stosuje się lepiki poliuretanowe do łączenia ze sobą odpadów pianki, często pianki poliuretanowej o właściwościach sprężystych.

✦ Wodne Dyspersje Poliuretanowe (PUDs)
Wodne dyspersje poliuretanowe (PUD) to powłoki i kleje, w których wodę stosuje się jako główny rozpuszczalnik. Wraz ze wzrostem regulacji federalnych dotyczących ilości związków organicznych lotnych (VOC) i niebezpiecznych zanieczyszczeń powietrza (HAP), które mogą być emitowane do atmosfery, PUD znajdują coraz szersze zastosowanie w aplikacjach przemysłowych i komercyjnych.

Zastosowania poliuretanu:

✦ Odzież
Gdy naukowcy odkryli, że poliuretany można formować w drobne włókna, połączono je z nylonem, tworząc lżejsze i bardziej elastyczne ubrania. W kolejnych latach poliuretany zostały udoskonalone i rozwinęte do postaci włókien spandexowych, powłok poliuretanowych oraz termoplastycznych elastomerów. Dziś dzięki zaawansowanym technikom wytwarzania poliuretanu producenci mogą tworzyć szeroki asortyment odzieży poliuretanowej, w tym sztuczne skóry i skórzane materiały przeznaczone na ubrania, odzież sportową oraz różnorodne akcesoria.

✦ Urządzenia
Poliuretany są ważnym składnikiem dużych urządzeń elektrycznych, z których konsument korzysta na co dzień. Najczęstszym zastosowaniem poliuretanów w dużych urządzeniach jest ich wykorzystanie w formie sztywnej pianki do systemów izolacji termicznej lodówek i zamrażarek. Sztywna pianka poliuretanowa stanowi istotny i opłacalny materiał, który może być stosowany do spełnienia wymagań dotyczących klasyfikacji energetycznej lodówek i zamrażarek dostępnych dla konsumentów. Dobre właściwości termoizolacyjne sztywnych pianek poliuretanowych wynikają z połączenia drobnej struktury komórek zamkniętych oraz gazów zawartych w komórkach, które przeciwdziałają przenikaniu ciepła.

✦ Motoryzacja
Poliuretany znajdują zastosowanie w całym aucie. Oprócz pianki używanej do wygody siedzeń samochodowych, także zderzaki, wnętrza „sufitowe”, nadwozie, spojlery, drzwi i okna wykorzystują poliuretany. Poliuretany pozwalają producentom zapewnić kierowcom i pasażerom znacznie większą „przebieżność” samochodu dzięki redukcji masy pojazdu oraz poprawie oszczędności paliwa, komfortu, odporności na korozję, izolacji i pochłaniania dźwięku.

✦ Budownictwo i budownictwo
Współczesne domy wymagają materiałów o wysokiej wydajności, które są mocne, ale jednocześnie lekkie; posiadają dobre właściwości eksploatacyjnych, a przy tym są łatwe w montażu; są trwałe, ale również uniwersalne. Poliuretan pomaga oszczędzać naturalne zasoby i przyczynia się do ochrony środowiska poprzez zmniejszanie zużycia energii. Dzięki doskonałemu stosunkowi wytrzymałości do masy, właściwościom izolacyjnym, trwałości oraz wszechstronności, poliuretan jest często stosowany w zastosowaniach budowlanych. Zarówno przystępna cena tych uniwersalnych materiałów, jak i komfort, jaki zapewniają mieszkańcom, sprawiły, że elementy z poliuretanu stały się częścią domów na całym świecie. Poliuretan znajduje zastosowanie w całym domu. W podłodze, elastyczna piankowa podsadzka amortyzuje dywan. Na dachu, odbijające powłoki plastikowe na bazie pianki poliuretanowej mogą odbijać światło słoneczne i ciepło, pomagając utrzymać chłód w domu i zmniejszając zużycie energii. Materiały budowlane z poliuretanu dodają elastyczność projektową nowym domom oraz projektom remontowym. Panele ze styropianem oferują szeroką gamę kolorów i profili do ścian i dachów, natomiast drzwi wejściowe oraz garażowe z rdzeniem piankowym dostępne są w różnych wykończeniach i stylach.

✦ Composite wood
Poliuretany odgrywają istotną rolę w nowoczesnych materiałach, takich jak drewno kompozytowe. Lepiki na bazie poliuretanów stosuje się w produktach z drewna kompozytowego do trwałego klejenia materiałów organicznych w płytach wiórowych orientowanych (OSB), płytach włóknistych o średniej gęstości (MDF), długowłókniistym drewnie strunowym, sklejonym fornirze drewnianym, a nawet w płytach słomianych i wiórkowych.

✦ Elektronika
Często nazywane „masami wypełniającymi”, nieporowate poliuretany są powszechnie stosowane w przemyśle elektrycznym i elektronicznym do otaczania, uszczelniania oraz izolowania delikatnych, wrażliwych na ciśnienie elementów mikroelektronicznych, kabli podwodnych i płytek drukowanych. Masy wypełniające na bazie poliuretanów są specjalnie formułowane przez producentów, aby spełniać różnorodne właściwości fizyczne, termiczne i elektryczne. Mogą one chronić urządzenia elektroniczne, zapewniając doskonałe właściwości dielektryczne i adhezyjne, a także wyjątkową odporność na rozpuszczalniki, wodę oraz ekstremalne temperatury.

✦ Podłoga
Czy jako pianka podłogowa, czy też na wierzchu jako powłoka, poliuretany mogą sprawić, że podłogi, po których chodzimy codziennie, będą bardziej trwałe, łatwiejsze do utrzymania i estetyczne. Stosowanie elastycznej pianki poliuretanowej jako podkładu pod wykładzinę dywanową w zastosowaniach mieszkalnych lub komercyjnych może znacząco wydłużyć jej żywotność, chronić jej wygląd, zapewnić dodatkowy komfort i podparcie oraz zmniejszyć poziom hałasu otoczenia. Poliuretany stosuje się również do pokrywania podłóg – od drewnianych i parkietowych po cementowe. Ta ochronna warstwa wykończeniowa jest odporna na ścieranie i rozpuszczalniki, a także łatwa do czyszczenia i konserwacji. Dzięki wykończeniu poliuretanowemu nowa podłoga drewniana, parkietowa lub cementowa będzie bardziej odporna i dłużej służyła, a stara może zostać odnowiona, by wyglądać jak nowa.

✦ Meble
Poliuretan, głównie w postaci pianki elastycznej, jest jednym z najpopularniejszych materiałów wykorzystywanych w wyposażeniu wnętrz, takim jak meble, materace czy podkład pod dywan. Jako materiał amortyzujący dla tapicerowanych mebli, elastyczna pianka poliuretanowa sprawia, że meble są bardziej trwałe, wygodne i wspierające.

✦ Marynarka
Miliony Amerykanów corocznie cieszą się z żeglowania. Trwała popularność żeglowania wynika w dużej mierze z postępów technologicznych w tej dziedzinie, do których istotny wkład mają materiały poliuretanowe. Środki impregnacyjne na bazie poliuretanu i epoksydów szczelnie izolują kadłuby łodzi od wody, warunków atmosferycznych, korozji oraz czynników zwiększających opór wodny, wpływających na hydrodynamiczne właściwości i trwałość jednostek pływających. Żeglujący mogą dziś cieszyć się komfortem podobnym do domowego, również dzięki elastycznemu piankowemu poliuretanowi. Ponadto sztywna pianka poliuretanowa chroni przed hałasem i skrajnymi temperaturami, zapewnia odporność na ścieranie i rozerwanie oraz zwiększa nośność przy minimalnej wadze. Termoplastyczny poliuretan również doskonale sprawdza się w przemyśle morskim. Jest substancją sprężystą, wytrzymałą i łatwą w przetwarzaniu, świetnie nadającą się do produkcji powłok kabli i przewodów, osłon rur silnikowych, pasków napędowych, węży hydraulicznych i uszczelnień, a nawet form do produkcji kadłubów.

✦ Medycyna
Poliuretany są powszechnie stosowane w wielu zastosowaniach medycznych, w tym w rurkach ogólnego przeznaczenia oraz cewnikiach, materacach szpitalnych, płachtach operacyjnych, opatrunkach na rany i różnych urządzeniach wytwarzanych metodą wtryskiwania. Najczęściej wykorzystuje się je w implantatach krótkoterminowych. Zastosowanie poliuretanów w medycynie może być bardziej opłacalne i zapewniać większą trwałość oraz odporność.

✦ Opakowanie
Pianka poliuretanowa do opakowań (PPF) może stanowić bardziej opłacalne rozwiązanie w postaci formujących poduszek amortyzujących, które unikalnie i skutecznie chronią przedmioty, które muszą pozostawać bezpiecznie zamocowane podczas transportu. PPF jest szeroko stosowana do bezpiecznego transportu i ochrony wielu produktów, takich jak sprzęt elektroniczny i diagnostyczny, delikatna szklena czy duże części przemysłowe. Jako wszechstronne rozwiązanie do zastosowania na miejscu, PPF może oszczędzić czas i okazać się bardziej opłacalna dzięki tworzeniu idealnie dopasowanego pojemnika przy każdej wysyłce.