Список областей применения полиуретана - List of polyurethane applications

Пенополиуретан, изготовленный из ароматического изоцианата, подвергнутого воздействию УФ-излучения. Легко заметить изменение цвета, которое происходит с течением времени .

Изготовленные на заказ изделия из полиуретана

Полиуретановые изделия имеют множество применений. Более трех четвертей мирового потребления полиуретановых продуктов приходится на пенопласт, причем гибкие и жесткие типы примерно равны по размеру рынка. В обоих случаях пенопласт обычно находится за другими материалами: эластичный пенопласт находится за обивочной тканью в коммерческой и домашней мебели; жесткая пена находится между металлическими или пластиковыми стенками / листами большинства холодильников и морозильников, или другими материалами поверхности в случае теплоизоляционных панелей в строительном секторе. Его использование в одежде растет: например, в подкладке чашек бюстгальтеров. Полиуретан также используется для изготовления молдингов, в том числе дверных коробок, колонн, балясин, оконных колпаков, фронтонов, медальонов и розеток.

Составы полиуретана охватывают чрезвычайно широкий диапазон жесткости, твердости и плотности. Эти материалы включают:

• Гибкая пена низкой плотности, используемая в обивке , постельных принадлежностях, сиденьях в автомобилях и грузовиках, а также в новых неорганических растительных субстратах для крыш или стен садов.
• Эластомеры низкой плотности, используемые в обуви
• Твердые твердые пластмассы, используемые в качестве лицевых панелей электронных приборов и конструктивных элементов.
• Гибкие пластмассы, используемые в качестве ремней и лент
• Литые и отлитые под давлением компоненты для различных рынков - например, сельского хозяйства, военного, автомобильного, промышленного и т. Д.

Пенополиуретан широко используется для изготовления сидений из эластичного пенопласта с высокой упругостью, изоляционных панелей из жесткого пенопласта, уплотнений и прокладок из микропористого пенопласта , прочных эластомерных колес и шин, втулок автомобильной подвески , герметичных компаундов, уплотнений, прокладок, ковровых покрытий и твердых пластиковых деталей (например, что касается электронных инструментов).

Области применения полиуретановых материалов по плотности и жесткости.

Эта отремонтированная обувь, вероятно, как и многие другие туфли, имеет полиуретановую подошву. Подошвы из полиуретана могут рассыпаться из-за гидролиза.

Использование на приложение

В следующей таблице показан пример того, как полиуретаны использовались в одной стране более десяти лет назад (данные США за 2004 год):

Чистящие средства

Губка из пенополиуретана

Пенополиуретан используется для изготовления многих губок для кухни и ванной .

Мебель

Такие подушки из пенопласта с эффектом памяти сделаны из вязкоупругого пенополиуретана. Обратите внимание на пожелтение, вызванное воздействием света .

Гибкая полиуретановая пена с открытыми порами (FPF) производится путем смешивания полиолов , диизоцианатов , катализаторов, вспомогательных вспенивающих агентов и других добавок и позволяет полученной пене свободно подниматься. Большая часть FPF производится с использованием технологии непрерывной обработки, а также может производиться партиями, когда относительно небольшие блоки пенопласта изготавливаются в формах с открытым верхом, коробках или других подходящих корпусах. Затем пену разрезают до желаемой формы и размера для использования в разнообразной мебели и меблировке.

Применения гибкого пенополиуретана включают подушки для мягкой мебели , автомобильные подушки сидений и внутреннюю отделку, ковровые подушки , набивки матрасов и твердые сердечники матрасов.

Гибкий пенополиуретан подлежит вторичной переработке.

Автомобильные сиденья

Гибкие и полугибкие пенополиуретаны широко используются для внутренних компонентов автомобилей , в сиденьях, подголовниках, подлокотниках, обшивке крыши, приборных панелях и приборных панелях.

Пенополиуретан в нижней половине формы, в которой он был изготовлен. При сборке автокресла из этого пеноматериала образуется спинка сиденья. Обращенная вперед часть спинки сиденья представляет собой поверхность вспененного материала, которая находится в форме лицевой стороной вниз. Два отверстия в поролоне вверху изображения предназначены для стоек подголовника.

Спинка сиденья из вспененного материала после извлечения из формы

Из полиуретанов делают автомобильные сиденья замечательным образом. Производитель сиденья имеет форму для каждой модели сиденья. Форма представляет собой закрывающуюся структуру типа «раскладушка», которая позволяет быстро отливать подушку сиденья, так называемую формованную гибкую пену, которую затем обивают после извлечения из формы.

Эти два этапа можно комбинировать, так называемое « на месте» , «пена в ткани» или прямое формование. Полностью собранный чехол сиденья помещается в форму и удерживается на месте вакуумом, протягиваемым через небольшие отверстия в форме. Иногда для более эффективной работы вакуума используется тонкая гибкая пластиковая пленка на ткани. Металлический каркас сиденья помещается в форму, и форма закрывается. На этом этапе форма содержит то, что можно представить как «полое сиденье», ткань сиденья, удерживаемую в правильном положении за счет вакуума, и содержащую пространство с металлической рамой на месте.

Полиуретановые химикаты впрыскиваются смесительной головкой в ​​полость формы. Затем форму выдерживают при заданной температуре реакции до тех пор, пока химическая смесь не вспенится, не заполнит форму и не образует устойчивую мягкую пену. Требуемое время составляет от двух до трех минут, в зависимости от размера седла, точного состава и условий эксплуатации. Затем форма обычно слегка открывается на минуту или две для дополнительного времени отверждения, прежде чем полностью обитое сиденье будет удалено.

Дома, скульптуры и украшения

Стены и потолок (не только изоляция) футуристического дома Ксанаду во Флориде, США, были построены из пенополиуретана. Куполообразные потолки и другие необычные формы легче сделать из пенопласта, чем из дерева. Из пенопласта строили здания, статуи и украшения необычной формы в секции Seuss Landing тематического парка « Острова приключений» (США). Производители жесткого пенопласта продают пену, которая заменяет дерево в производстве резных вывесок и 3D-топографии. Пенополиуретан также используется в качестве теплоизолятора во многих домах.

Полиуретановая смола используется в качестве эстетичного напольного покрытия. Благодаря бесшовности и водостойкости, он становится все более интересным для использования в (современных) интерьерах, особенно в Западной Европе.

• 

  Полиуретан используется в качестве изолятора в домостроении (желтый слой).

• 

  Пенополиуретан в качестве утеплителя стен

• 

  Xanadu House со стенами и потолком из пенополиуретана

• 

  Пенополиуретан, используемый в качестве изоляции полости балки в ресторане недалеко от Филадельфии , вдали от прямых солнечных лучей, демонстрируя усадку на стыке соединения.

• 

  Испытание пламенем. Верхний, необработанный пенополиуретан сильно горит. Дно с огнестойким покрытием.

Заполнение пространств и полостей

Две бинарные жидкости , одна из которых представляет собой полиуретан (Т6 или 16), при смешивании и аэрации расширяются в твердое аэрозольное твердое вещество, заполняющее пространство .

Строительные герметики и противопожарные

Пенополиуретан, неправильно примененный в качестве противопожарного средства.

Утвержденные полиуретановые герметики (которые отличаются от пенопласта) доступны в одно-, двух- и трехкомпонентных системах, а также в картриджах, ведрах или барабанах. Полиуретановые герметики (такие как EZ-Poly ) используются для заполнения зазоров, тем самым предотвращая утечку воздуха и воды. Они также используются в сочетании с неорганической изоляцией , такой как минеральная вата или керамические волокна, для противопожарной защиты . Противопожарные меры могут препятствовать прохождению дыма и струи из шланга . Браунс Ферри АЭС используется горючий пенополиуретан в качестве FIRESTOP, который был случайно воспламеняется и вызвал крупный пожар.

Сосуды для воды

Надувные лодки

Некоторые производители плотов используют уретан для постройки надувных лодок. AIRE использует уретановый мембранный материал в качестве удерживающего воздух пузыря внутри корпуса из ПВХ, тогда как SOTAR использует уретановые мембранные материалы в качестве покрытия на некоторых лодках. Maravia использует жидкий уретановый материал, который покрывается распылением ПВХ для улучшения удержания воздуха и повышения устойчивости к истиранию.

Доски для серфинга

Некоторые доски для серфинга сделаны с жестким полиуретановым сердечником. Формируют заготовку из жесткого пенопласта, придают ей необходимую форму, затем покрывают стеклотканью и полиэфирной смолой.

Лодки с жестким корпусом

Корпуса некоторых лодок имеют сердцевину из жесткого пенополиуретана, зажатую между обшивками из стекловолокна. Пена обеспечивает прочность, плавучесть и звукопоглощение.

Лодочные палубы и открытые морские поверхности

Некоторые палубы лодок, включая ВМС США и пакистанские рыболовные суда, используют специальные полиуретановые герметики для защиты от постоянной влаги и агрессивных океанических элементов. Например, Durabak-M26 использует изготовленный на заказ однокомпонентный полиуретан для предотвращения просачивания воды в нежелательные участки.

Резервуары для воды

Некоторые резервуары для воды изолированы полиуретановыми химикатами (полиолом и изоцианатами) для поддержания температуры воды в течение длительных периодов времени.

Гибкие пластмассы

Грипсы для тенниса

Полиуретан использовался для изготовления нескольких захватов для тенниса, таких как Yonex Super Grap, Wilson Pro Overgrip и многих других. Эти ручки легко растягиваются, чтобы обеспечить аккуратное обертывание ручки ракетки.

Упаковка ремешка для часов

Ремешок для часов из полиуретана

Полиуретан используется в качестве черной оболочки для часовых браслетов поверх основного материала, который обычно представляет собой нержавеющую сталь. Он используется для комфорта, стиля и долговечности.

Текстиль

Одежда из полиуретанового волокна (спандекс)

Тонкая пленка полиуретанового покрытия добавляется к полиэфирному переплетению для создания полиуретанового ламината (PUL), который используется из-за его водонепроницаемых и ветрозащитных свойств в верхней одежде, подгузниках, занавесках для душа и т. Д. Полиуретан используется в некоторых современных купальных костюмах для обеспечения плавучести спортсменов-пловцов. Есть ограничения, так как плавучесть улучшает плавучесть.

Еще более популярным применением полиуретана в текстильных изделиях является спандекс , также известный как эластан или под торговой маркой DuPont Lycra. Полиуретановые волокна в виде спандекса могут растягиваться до 600% и при этом возвращаться к своей первоначальной форме. Спандекс прядут с другими волокнами, такими как хлопок, нейлон или полиэстер, для создания эластичных волокон, необходимых как для спортивной, так и для модной одежды.

Лак

Пол с полиуретановым финишным покрытием

Полиуретановые материалы обычно используются в виде красок и лаков для отделочных покрытий для защиты или герметизации древесины. В результате получается твердое, стойкое к истиранию и долговечное покрытие, которое популярно для деревянных полов, но некоторые считают его трудным или неподходящим для отделки мебели или других деталей. По сравнению с масляными или шеллаковыми лаками полиуретановый лак образует более твердую пленку, которая имеет тенденцию расслаиваться при нагревании или ударе, разламывая пленку и оставляя белые пятна. Эта тенденция усиливается, когда он наносится на более мягкие породы дерева, такие как сосна . Отчасти это также связано с меньшим проникновением полиуретана в древесину. Для преодоления этой проблемы используются различные методы грунтования, включая использование определенных масляных лаков, специального «депарафинированного» шеллака , прозрачной проникающей эпоксидной смолы или «модифицированного маслом» полиуретана, разработанного для этой цели. Полиуретановый лак может также не хватает «рука потер» блеск сушки масла , такие как льняное или тунговое масло ; В отличие от этого, однако, он способен к гораздо более быстрому и качественному «наращиванию» пленки, выполняя два слоя, что может потребовать нанесения большого количества масла. Полиуретан также можно наносить на прямую масляную отделку, но из-за относительно медленного времени отверждения масел, наличия летучих побочных продуктов отверждения и необходимости длительного воздействия кислорода на масло необходимо следить за тем, чтобы масла не подвергались воздействию кислорода. достаточно затвердевший, чтобы принять полиуретан.

В отличие от олифы и алкидные смолы , какие лечения , после выпаривания растворителя, при взаимодействии с кислородом из воздуха, полиуретановые покрытия лечения после выпаривания в растворителе с помощью различных реакций химических веществ в исходной смеси, или путем реакции с влагой из воздуха . Некоторые продукты являются «гибридами» и сочетают в себе различные аспекты своих родительских компонентов. «Модифицированные маслом» полиуретаны на водной основе или на основе растворителей в настоящее время являются наиболее широко используемыми покрытиями для деревянных полов.

Наружное использование полиуретанового лака может быть проблематичным из-за его подверженности ухудшению из -за воздействия ультрафиолетового (УФ) света. Все прозрачные или полупрозрачные лаки, и вообще все пленки - полимерные покрытия (т.е., краска , пятно , эпоксидная смола , синтетический пластик и т.д.) чувствительны к этому повреждению в той или иной степени. Пигменты в красках и пятнах защищают от ультрафиолетового излучения, в то время как УФ-поглотители добавляются в полиуретан и другие лаки (в частности, « лонжеронный » лак) для защиты от ультрафиолетовых лучей. Полиуретаны обычно наиболее устойчивы к воздействию воды, высокой влажности, экстремальных температур, грибка или плесени, которые также отрицательно влияют на характеристики лака и краски.

Колеса

Полиуретановые колеса в роликовых коньках

Полиуретан также используется при производстве цельнолитых шин и колес . Промышленные применения включают приводы вилочных погрузчиков и грузовые колеса, продуктовые и промышленные тележки, а также колеса американских горок. Современные роликовые коньки и скейтбординг стали экономичными только с появлением прочных, устойчивых к истиранию полиуретановых деталей, что способствовало росту популярности того, что когда-то было малоизвестным увлечением 1960-х годов. Долговечность полиуретановых колес позволила значительно расширить диапазон трюков и трюков, выполняемых на скейтбордах . Полиуретан также используется для изготовления шин для небольшого оборудования в газонной и садовой промышленности для тачек, ручных тележек, газонокосилок, тележек и т. Д. Они обеспечивают отскок и ощущение пневматической шины без проколов. Они весят примерно так же, как и шины с воздушным наполнением, хотя полностью сделаны из твердого полиуретана. Для пневматических шин были разработаны другие конструкции, а варианты микропористой пены широко используются в шинах для инвалидных колясок, велосипедов и других целей. Эти последние типы пенопласта также широко используются в рулевых колесах автомобилей и других внутренних и внешних деталях автомобилей, включая бамперы и крылья.

Автозапчасти

Использование полиуретана в автомобильной промышленности увеличилось за последние двадцать лет. Он используется для замены традиционных резиновых втулок, которые, как известно, выходят из строя или изнашиваются на дорожных покрытиях, подверженных воздействию большого количества соли и химического мусора.

Использование полиуретановых втулок может иметь много преимуществ, таких как поддержание правильного выравнивания ролика, изгиба и носка, тем самым повышая общий контроль и управляемость. Он также увеличивает срок службы, обеспечивает большую устойчивость к износу и менее проницаем для масла и аналогичных дорожных загрязнений.

Полиуретан (ПУ) популяризируется при производстве некоторых из самых высококачественных аэродинамических компонентов / обвесов ( обвесов ) для различных автомобилей (легковых, грузовых и внедорожников) на рынке. Эти компоненты включают бамперы , боковые юбки, опорные решетки и кожухи стеклоочистителей. Полиуретан позволяет изготавливать прочные компоненты, в отличие от обычного стекловолокна (FRP), которое может легко сломаться при ударе. Полиуретан очень гибкий, поэтому более устойчив к повреждениям. Помимо долговечности, эти обвесы, произведенные известным производителем, имеют меньше недостатков, просты в установке и обслуживании и доступны по цене.

Когда на обвесах из стекловолокна появляются трещины, сколы от обычного износа, хорошо изготовленные полиуретановые компоненты имеют такую ​​же долговечность, как и установленные на заводе бампера. Как упоминалось выше, при производстве от известного производителя, как правило, меньше точечных отверстий и дефектов отливки. Гибкость полиуретана позволяет с ними легко работать. Монтаж может быть выполнен индивидуально в виде проекта «своими руками». Обслуживание предельно простое. Что касается цены, она может варьироваться в зависимости от производителя, но находится в пределах доступного диапазона. Как бы хорошо это ни звучало, у полиуретановых обвесов тоже есть свои недостатки. Компоненты из стекловолокна или углеродного волокна легче, чем большинство полиуретановых комплектов. Полиуретан, опять же, является гибким, но чаще всего требуется больше материала и большей толщины, чтобы сохранить достаточную жесткость для использования на дорогах. Для водителей, которым требуется скорость для своего более мощного автомобиля, это может стать проблемой. Кроме того, в отличие от стекловолокна, полиуретан нельзя залатать или отремонтировать. Хотя повредить его намного сложнее, если оно действительно произошло, необходимо снять и заменить весь компонент. При покупке полиуретановых комплектов существуют разные варианты.

Электронные компоненты

Часто электронные компоненты защищают от воздействия окружающей среды и механических ударов, заключая их в полиуретан. Обычно полиуретаны выбирают из-за превосходной стойкости к истиранию, хороших электрических свойств, отличной адгезии, ударной вязкости и низкотемпературной гибкости. Недостатком полиуретанов является ограниченная верхняя рабочая температура (обычно 250 ° F (121 ° C)). При производстве электроника закупает уретан, состоящий из двух частей (смола и катализатор), которые смешиваются и заливаются в узел схемы (см. Дозирование смолы ). В большинстве случаев окончательная сборка печатной платы не подлежит ремонту после отверждения уретана. Благодаря своим физическим свойствам и низкой стоимости полиуретановая герметизация (заливка) является популярным вариантом в автомобильной промышленности для автомобильных схем и датчиков.

Клеи

Полиуретан можно использовать как клей , особенно как клей для деревообработки . Его главное преимущество перед более традиционными клеями для дерева - водостойкость. Он был представлен на общем рынке Северной Америки в 1990-х годах как Gorilla Glue и Excel , но был доступен в Европе гораздо раньше. Полиуретан является основой для некоторых строительных клеев в формате трубы для уплотнения .

На пути к новому и лучшему клею для переплетных переплетов в 1985 году впервые была представлена ​​новая адгезионная система. Основой для этой системы является полиэфир или полиэфир, тогда как полиуретан (PUR) используется в качестве форполимера. Его особенностями являются коагуляция при комнатной температуре и устойчивость к влаге.

Первое поколение (1988)

• Низкая стартовая прочность
• Высокая вязкость
• Время отверждения> 3 дней

Второе поколение (1996)

• Низкая стартовая прочность
• Высокая вязкость
• Время отверждения <3 дней

Третье поколение (2000)

• Хорошая стартовая прочность
• Низкая вязкость
• Время отверждения от 6 до 16 часов

Четвертое поколение (настоящее время)

• Хорошая стартовая прочность
• Очень низкая вязкость
• Излечение достигается за несколько секунд благодаря двухъядерным системам

Преимущества полиуретанового клея в переплетной промышленности:

• PUR значительно лучше термоклея или холодного клея. Из-за недостатка влаги в клее можно без проблем обрабатывать бумагу с противоположным направлением волокон. Даже печатная и суперкаландрированная бумага может быть без проблем переплетена. Это наиболее экономичный клей с теоретической толщиной нанесения 0,01 мм. Однако на практике использовать менее 0,03 мм нецелесообразно.
• Клей PUR чрезвычайно устойчив к атмосферным воздействиям и стабилен при температурах от -40 ° C до 100 ° C.

Стойкость к истиранию

Термореактивные полиуретаны также используются в качестве защитного покрытия от истирания. Нанесение полиуретана на такие материалы, как сталь, более эффективно поглощает удары частиц. Доказано, что полиуретаны служат более 25 лет в абразивных средах, когда сталь без покрытия разрушается менее чем за 8 лет. Полиуретаны используются в таких отраслях, как:

• Горное дело и переработка полезных ископаемых
• Совокупный
• Транспорт
• Конкретный
• Обработка бумаги
• Мощность
• Производство надувных лодок

Полиуретан также используется в бетонной промышленности для создания опалубки . Облицовка из полиуретана служит формой для бетона, создавая различные текстуры и произведения искусства.

Ракеты на твердом топливе

Полиуретан используется вместе с перхлоратом аммония в качестве твердого топлива в ракетах Polaris, запускаемых с подводных лодок .

Бронежилет

Эластомеры полиуретанмочевины были исследованы исследователями из исследовательской лаборатории армии США и Массачусетского технологического института на предмет потенциального материала для шлемов, лицевых щитков и баллистических жилетов для солдат.

Неорганические субстраты растений

Листовые и хлопьевидные гидрофильные пенополиуретаны с полуоткрытыми ячейками нашли применение в садах на крышах и вертикальных зеленых стенах с коммерческими продуктами, которые сейчас появляются на рынке. Подложки из пенополиуретана с полуоткрытыми ячейками имеют гораздо меньшую плотность и гораздо большую водоудерживающую способность, чем грунтовые основания. Полуоткрытая ячеистая структура обеспечивает необходимое прикрепление корней растений для вертикальных стеновых садов. Снижение веса снижает требования к опорным конструкциям здания / стен, в то время как повышенная водоудерживающая способность снижает требования к поливу растений.

Бетонный подъем

ПУ-содержащие морские средства защиты устанавливаются на Халлиг-Грёде , острове у побережья Германии

Полимеры с закрытыми порами используются для подъема и поддержки бетонных дорог и мостов с 1989 года. Первоначально разработанный в Европе и запатентованный компанией Uretek, этот метод выравнивания бетона в настоящее время широко используется в жилых, коммерческих и муниципальных помещениях. Общие применения включают ремонт тротуаров, проездов, патио и полов в гаражах.

использованная литература