Polyuretan – co to je, definice a typy termínu

Optimalizace technologických procesů, stejně jako zvýšení spolehlivosti a životnosti různých položek, vyžadují použití nových výrobních materiálů. Kov rezaví, kámen se rychle opotřebovává, dřevo není dostatečně pevné. Ve srovnání s tím polymery na bázi ropy plně splňují soubor kvalit pro masové použití, což zajistilo jejich rychlou popularitu. Dnes lze polyuretan nalézt všude: od suvenýrových klíčenek až po povlaky sít pro mechanické oddělování sypkých materiálů.

Co je to za materiál?

Polyuretan je syntetický polymer odvozený z polyolu, produktu z rafinace ropy. Průmyslová výroba polyuretanu začala v roce 1937 podáním německého technologa Otto Bayera. Díky svým jedinečným vlastnostem se materiál používá v naprosté většině průmyslových odvětví. Vyrábí se z něj předměty pro domácnost, náhradní díly pro instalace, výrobní díly atd.

Vlastnosti a vlastnosti polyuretanu

Polymerní materiály se liší speciálními provozními vlastnostmi. Pro polyuretan jsou to:

• Zachování vlastností při změnách teploty a náhlém zahřátí;
• Odolnost proti opotřebení. Materiál snadno toleruje mechanické poškození a prakticky nepodléhá oděru;
• Vysoká síla. Je obtížné zlomit nebo deformovat;
• Dielektrická konstanta. Na rozdíl od kovu polyuretan nevede elektřinu;
• Pružnost. Snadno se ohýbá a také se rychle vrací do původního tvaru.

Materiál je účinnou alternativou k plastu, kovům, pryži a pryži v řadě technologických procesů. Díky zlepšenému výkonu a dostupné ceně se polyuretan stal všestranným konstrukčním, izolačním a izolačním řešením. PU se používá nejen v pevné, ale také v tekuté a pěnové formě.

Srovnání s gumou

Pryž je produktem vulkanizace pryže. Jeho hlavní výhodou je nízká cena, která předurčuje masové uplatnění v různých oblastech průmyslu i každodenního života. Ale z hlediska technických vlastností je nižší než polyuretan. Zejména volba ve prospěch polymerního materiálu je oprávněná z několika následujících důvodů:

• Trvanlivost a spolehlivost. Polyuretan v průměru vydrží až 3-5krát déle než podobné díly vyrobené z pryže;
• Všestrannost. Díky odolnosti vůči teplotním rozdílům lze polymerové díly použít v různých klimatických pásmech a v technologických procesech s vyšším povrchovým ohřevem;
• Odolnost vůči agresivnímu prostředí. Chemicky agresivní prostředí rozkládá pryž, což vede k uvolňování škodlivých a život ohrožujících látek a také ke snížení jejích pevnostních charakteristik. Polyuretan vzhledem ke svému složení mnohem lépe snáší působení zásad a kyselin.

Jediným objektivním kritériem ve prospěch kaučuku je jeho cena. Proto je vhodné jej použít tam, kde není potřeba zvýšený výkon, ale důležitá je dielektrická pevnost a elasticita materiálu.

Výhody a nevýhody materiálu

Hlavní výhody polyuretanu souvisí s jeho fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Některé z nich jsme již uvedli:

• Vysoká mechanická pevnost (podle Shoreovy stupnice tvrdost materiálu dosahuje 40-98);
• Dobrá dielektrická konstanta (lze použít ve výrobě s elektrickým proudovým kontaktem);
• Nízká abraze (materiál je schopen pracovat až 20 let nepřetržitého cyklu);
• Zachování tvaru s opakovanými deformacemi;
• Odolnost vůči olejům, benzínu, kyselinám, rozpouštědlům a jiným agresivním médiím;
• Široký rozsah provozních teplot (lze použít při teplotách od -70 do + 120 stupňů Celsia);
• Nízká hmotnost (hustota materiálu je pouze 1.1-1.25 g/cm3).

Mezi nevýhody PU materiálu patří:

• Slabá odolnost vůči kroucení (při kroucení může dojít k nevratnému poškození materiálu);
• Zvýšená elasticita při zvýšených teplotách;
• Obtíže zpracování na druhotné suroviny.

Hlavní nevýhodou polyuretanu je problém s jeho likvidací a recyklací. Recyklace materiálu je možná až po přetavení. A tento proces vyžaduje poměrně vysoké náklady na energii.

Druhy materiálu

Moderní průmysl vyrábí polyuretan ve 3 různých formách:

• Pevné (ve formě listů, tyčí nebo hotových výrobků: síta, hydrocyklony);
• Kapalný;
• Pěnivý.

Každý typ má své vlastní aplikační a výkonové charakteristiky. Nejpoužívanější na trhu je polyuretan v pevné formě.

Kde a jak se polyuretan aplikuje?

Pevný materiál se používá při výrobě pouzder, těsnících límců lisů, silentbloků ve strojírenství. Pevný plech i tyčový polymer je žádaný ve výrobě sportovního zboží (bezdušové pláště na válečky, skateboardy), skladového mobilního vybavení (rokla, elektromobily, vozíky, zakladače), dětských kočárků.

Tekutý polyuretan je specifičtější a často přichází ve formě spreje. Používají se jako antikorozní nátěr na betonové konstrukce, střechy, povrchy dopravních pásů a dopravníků. Sprej je jednou ze složek tmelů, lepidel, barev a laků. Tekutý polymer lze nalít do forem a použít jako surovinu pro další výrobu manžet a výlisků.

Pěnový materiál je z 85-90 % složen z inertní plynné fáze. Vyrábějí se z něj kuchyňské houbičky, stavební materiály, elastické podrážky pro sportovní obuv, pneumatiky pro málo zatěžované konstrukce atd. A pěnový polyuretan je vhodný jako tepelně izolační materiál.

Metody tváření

Kromě stavu agregace a fyzikální formy se polyuretany klasifikují podle způsobu vzniku konečného produktu. K tomu lze použít následující technologie zpracování:

• Casting. Nejoblíbenější způsob lisování polyuretanu. Touto technologií se vyrábějí pouzdra, manžety, těsnění, ložiska a další díly specifického tvaru;
• Vytlačování. Způsob zahřívání s následným změkčením a přiváděním materiálu do výstupních otvorů extrudéru. Takto se získávají ploché plechy a tyče z PU daného průřezu;
• Lisování. Spočívá v aplikaci vysokých tlaků a lisování surovin v matrici. Metoda umožňuje dosáhnout zvýšených pevnostních vlastností a přesnosti tvaru budoucího výrobku;
• Vyplnit. Polymerace zředěného materiálu v předem připravené formě. Používá se při tvorbě interiérových, dekorativních a umělých výrobků.

Recyklace

Problematika recyklace polyuretanu je žádaná z důvodu rostoucího počtu skládek a nákladů na likvidaci odpadu. Za posledních 5-7 let se objevily desítky inovativních technologií, ale jen málo z nich najde praktické uplatnění. Všechny jsou rozděleny do 2 hlavních typů:

• Mechanické. Spočívají v drcení materiálu na drť a jeho následném využití pro různé účely;
• Chemikálie. Depolymerace polyuretanu pomocí speciálních chemikálií, které způsobují rozkladné reakce.

Podle Rady pro recyklaci a recyklaci tvoří polyuretany pouze 5 až 10 % veškerého plastového odpadu. Hlavním zdrojem pro recyklaci jsou domácí spotřebiče, lůžkoviny, podložky pod koberce a odpad z průmyslové výroby.

Je polyuretan škodlivý?

Hotové výrobky z tohoto materiálu neuvolňují žádné toxické látky do životního prostředí a nepředstavují nebezpečí pro lidské zdraví. Situace se ale mění, když se polyuretan zahřeje nad povolenou provozní teplotu (více než 100 stupňů Celsia). Zároveň se začne rozkládat a uvolňovat formaldehydové deriváty fenolu, které mají negativní vliv na dýchací ústrojí. Dlouhodobé vystavení těmto výparům na těle může vést k rozvoji bolestí hlavy, zvracení a křečí.