Poliuretán (PU) – definíció, tulajdonságok és fő felhasználások

Poliuretán (PU): sokoldalú polimer — meghatározás, tulajdonságok, gyártás és fő felhasználások az ülőbútoroktól a hőszigetelésen át az autóiparig.

A poliuretán egy polimer, amelyet gyakran PU vagy PUR rövidítéssel jelölnek. Nevét arról a kémiai kötésről kapta, amely az egységeket összekapcsolja: az ún. uretán (karbamát) kötés. A poliuretán polimerek lépcsős növekedésű polimerizációval jönnek létre: általában egy legalább két izocianát funkciós csoportot tartalmazó monomer reagál egy másik, legalább két hidroxil (alkohol) csoportot tartalmazó monomerrel katalizátor (katalizátor) jelenlétében. Ennek eredményeként alakulnak ki a különféle poliuretán termékek: habok, elasztomerek, kemény műanyagok és bevonatok.

Kémiai felépítés és alapanyagok

A poliuretánokat két alapvető komponensből állítják elő: izocianátokból (például TDI vagy MDI típusok) és poliolekből (polyéter- vagy poliészter-poliolok). A reakciót gyakran >katalizátorok (pl. tercier aminok vagy ónvegyületek), lánchosszabbítók (kis molekulatömegű diolok vagy diaminek), felfúvószerek (víz vagy más felfúvó anyagok), felületaktív anyagok, töltőanyagok és lánggátlók egészítik ki.

Jellemző tulajdonságok

• Széles mechanikai skála: a poliuretánok lehetnek nagyon rugalmasak (ülőfelületek, ülőhabok), közepesen szilárdak (elasztomerek, cipőtalpak) vagy nagyon kemények (szerkezeti műanyag alkatrészek).
• Sűrűség és keménység: a sűrűség és keménység nagy tartományban változhat, a könnyű, alacsony sűrűségű haboktól a tömör, nagy sűrűségű műanyagokig. A keménységet gyakran Shore-skálán mérik.
• Hő- és hőszigetelési tulajdonságok: merev poliuretánhabok kiváló hőszigetelő képességgel rendelkeznek, alacsony hővezető képességük miatt épület- és hűtőipari alkalmazásokban elterjedtek.
• Kémiai és kopásállóság: jó kopás- és mechanikai ellenállás; kémiai ellenállás anyagtól függően változó (pl. olajokra, oldószerekre részben érzékenyek lehetnek).
• Rugalmas memória: sok poliuretán elasztomer és hab jó rugalmas visszaállást biztosít, ezért kényelmi és csillapítási alkalmazásokhoz ideális.

Feldolgozási eljárások

A poliuretánokat számos módon lehet előállítani és megmunkálni:

• Slabstock és blokkok készítése: nagy tömegű habok gyártása bútor- és matracipar számára.
• Spray PU hab: épület- és tetőszigetelésnél, rekonstrukciónál alkalmazott szórt habok.
• Reaction Injection Molding (RIM): gyors formázási eljárás nagy méretű, szerkezeti alkatrészekhez.
• Öntés és bevonatolás: dekoratív vagy funkcionális bevonatok, öntött alkatrészek.
• Extrudálás és fröccsöntés: termoplasztos poliuretánok (TPU) esetén olvasztásos feldolgozás lehetséges.
• Vizes diszperziók: környezetbarátabb bevonatok és ragasztók vízalapú rendszerekkel.

Fő típusok és példaalkalmazások

• Kárpitozáshoz használt alacsony sűrűségű, rugalmas habszivacs – bútorok, autóülések, matracok.
• Hőszigeteléshez és RTM magokhoz használt alacsony sűrűségű keményhab – épületszigetelés, hűtőipar.
• Gélpárnákhoz és nyomógörgőkhöz használt puha szilárd elasztomerek – ergonomikus párnázás, ipari görgők.
• Lábbelikben használt alacsony sűrűségű elasztomerek – kényelmes, csillapító talprészek.
• Elektronikus műszerek kereteinél és szerkezeti részeknél használt kemény tömör műanyagok – tartós, méretpontos alkatrészek.

A poliuretánokat széles körben használják nagy rugalmasságú rugalmas habszivacs ülőfelületekben, merev habszigetelő panelekben, mikrocellás hab tömítésekben és tömítésekben, tartós elasztomer kerekekben és gumiabroncsokban, autóipari felfüggesztési perselyekben, elektromos öntőanyagokban, nagy teljesítményű ragasztókban és tömítőanyagokban, Spandex szálakban, tömítésekben, tömítésekben, szőnyeg alátétekben és kemény műanyag alkatrészekben.

Elnevezés és gyakori félreértések

A poliuretán termékeket gyakran "uretánnak" nevezik. Nem szabad összetéveszteni az uretán (karbamát) kötést tartalmazó poliuretánnal az uretán nevű konkrét kis molekulájú anyaggal (etil-karbamát), amelyet egyes források "urethane"-ként is említenek. A poliuretánokat nem etil-karbamátból állítják elő, és nem is tartalmazzák azt.

Egészség, biztonság és környezeti szempontok

• Egészségügyi kockázatok: az izocianátok munkahelyi expozíciója veszélyes lehet: erős irritáló hatásúak és szenzibilizálók (asztma kialakulásához vezethetnek). A gyártásnál és feldolgozásnál megfelelő műszaki intézkedésekre, személyi védőfelszerelésre és szellőztetésre van szükség.
• Felfúvó anyagok és környezet: régebben bizonyos halogénezett felfúvószereket (pl. HCFC-k) használtak, amelyeket ma már környezetvédelmi okokból fokozatosan kivontak; vízbázisú vagy alacsony környezeti hatású alternatívák terjedtek el.
• Lánggátlók és hozzáadott adalékok: a habok és egyéb termékek éghetőségének csökkentésére különféle lánggátlókat alkalmaznak; ezek környezeti és egészségügyi hatásait is figyelembe veszik a tervezés során.

Újrahasznosítás és fenntarthatóság

A poliuretánok újrahasznosítása kihívást jelenthet, de több megoldás létezik: mechanikai újrafeldolgozás (aprítás és tömörítés), kémiai újrahasznosítás (pl. glicolízis, hidrolízis) és termikus eljárások (pirolízis). Az iparban növekvő érdeklődés mutatkozik a zöldebb alapanyagok (bioalapú poliolok) és a könnyebben újrahasznosítható rendszerek fejlesztése iránt.

Összefoglalva, a poliuretán sokoldalú anyagcsalád, amely a formula és a feldolgozás módja szerint rendkívül eltérő tulajdonságokkal ruházható fel. Ez magyarázza széleskörű elterjedtségét a bútoripartól az autóiparon át az építőiparig és a textiliparig.

Kérdések és válaszok

K: Mi az a poliuretán?

K: Hogyan állítják elő a poliuretánt?

K: Milyen példákat említhetünk a poliuretánokat felhasználó termékekre?

K: Az uretán ugyanaz, mint a poliuretán?

K: A poliuretánoknak a fent említetteken kívül van más felhasználási területe is?

K: A poliuretánok gyártási folyamata tartalmaz katalizátorokat?

Keresés betűvel