Полиуретан

Особенности

Полимерный материал выпускается в листах и прутках, однако чаще всего востребован листовой полиуретан, который обладает определенными свойствами:

• материал устойчив к воздействию определенных кислотных компонентов и органических растворителей, ввиду чего его применяют в типографиях для изготовления печатающих валков, а также в химической индустрии, при хранении некоторых видов агрессивных химикатов;
• высокая твердость материала позволяет применять его в качестве замены листового металла в тех областях, где присутствуют длительные повышенные механические нагрузки;
• полимер проявляет высокую устойчивость к воздействию вибрации;
• полиуретановые изделия выдерживают высокий уровень давления;
• материал имеет малую способность к теплопроводности, сохраняя даже при минусовых показателях температуры свою эластичность, кроме того, он может выдержать показатели до +110°C;
• эластомер устойчив к маслам и бензину, а также продуктам переработки нефти;
• полиуретановый лист обеспечивает надежную электроизоляцию, а также защищает от воздействия влаги;
• поверхность полимера устойчива к воздействию грибков и плесени, поэтому материал применяется в пищевой и медицинской сферах;
• любые изделия из этого полимера могут быть подвержены многократным циклам деформации, после чего они вновь принимают свою первоначальную форму, не утрачивая при этом своих свойств;
• полиуретан обладает высокой степенью износостойкости и устойчив к воздействию абразивов.

Полиуретановые изделия обладают высокими химико-техническими показателями и по своим свойствам в значительной мере превосходят металл, пластик и резину.

Особо необходимо выделить теплопроводность полиуретанового материала, если рассматривать его как теплоизолирующее изделие. Способность проводить тепловую энергию у этого эластомера зависит от его показателей пористости, выражающихся в плотности материала. Диапазон возможной плотности у различных марок полиуретана колеблется от 30 кг/м3 до 290 кг/м³.

Степень теплопроводности материала зависит от его ячеистости.

Уровень теплопроводности начинается с показателя 0,020 Вт/мхК и заканчивается на 0,035 Вт/мхК.

Что касается горючести эластомера, то его относят к классу Г2 – это означает среднюю степень горючести. Самые бюджетные марки полиуретана относят к классу Г4, что считается уже горючим материалом. Способность к горению объясняется наличием в низкоплотных образцах эластомера молекул воздуха. Если производители полиуретана обозначают класс горючести Г2, значит, в составе материала присутствуют компоненты-антипирены, так как иных методов снизить степень горючести у данного полимера не существует.

По степени воспламеняемости полиуретан относят к классу В2, то есть к трудновоспламеняемым изделиям.

Помимо положительных характеристик, полиуретановый материал обладает и рядом недостатков:

• материал подвергается разрушению под воздействием фосфорной и азотной кислоты, а также неустойчив к действию муравьиной кислоты;
• полиуретан неустойчив в среде, где имеется высокая концентрация соединений хлора или ацетона;
• материал способен разрушаться под воздействием скипидара;
• под воздействием высоких температурных режимов в щелочной среде эластомер через определенный промежуток времени начинает разрушаться;
• если применять полиуретан вне его рабочих диапазонов температур, то химические и физические свойства материала изменяются в худшую сторону.

На российском рынке полимерных конструкционных материалов представлены эластомеры как отечественного, так и зарубежного выпуска. В Россию полиуретан поставляют зарубежные производители из Германии, Италии, Америки и Китая. Что касается отечественной продукции, то чаще всего в продаже встречаются полиуретановые листы марок СКУ-ПФЛ-100, ТСКУ-ФЭ-4, СКУ-7Л, ПТГФ-1000, ЛУР-СТ и так далее.

Полиуретан стержни

Полиуретан стержень — это цилиндрическая заготовка, изготовленная из износостойкого упругого полимера. Качество полиуретановых стержней сопоставимо с ТУ 2226-001-37455706-2011.

Методы изготовления стержней ПУ аналогичны методам производства листов ПУ: литье, экструзия, прессование.

Два основных габаритных размера стержней: диаметр от 20 до 300 миллиметров, длина, которая определяется по ТУ 84-404-78 косвенным методом. Основное условие — заготовка определенного диаметра не должна весить более 150 килограмм.

Уникальные свойства полиуретановых стержней, обусловленные возможностью синтезировать полимеры с различными свойствами (например, с разным показателем коэффициента трения), делают их широко востребованными во многих промышленных сферах. Так, например, из полиуретановых стержней производят такую продукцию:

• строительная отрасль — элементы фасадов, крепежные детали, устойчивые к вибрационным нагрузкам;
• производство машин, механизмов — детали, контактирующие с маслами, валы, втулки, подшипники;
• медицина — имплантаты, протезы;
• легкая промышленность, как пример — обувная, текстильная.

Как производится ткань ПУ

Производство рассматриваемой материи — это сложный и трудоемкий процесс, состоящий из нескольких технологических этапов. Кожа состоит из нескольких слоев и за основу обычно берется хлопковая, трикотажная или любая тонкая ткань, даже нетканые материалы.

Кожа с тиснением

На нее распределяется тонкий слой натуральной материи, полученный из обрезков и дефектных участков природного сырья, прошедшего специальную обработку. Этот слой пропитывается сложными полимерными смесями для придания ему прочности. Последнее покрытие — третий слой — это полиуретан, который и придает материалу фактуру.

Вам это будет интересно Описание синтепуха и его сравнение с холлофайбером и синтепоном

Технологический процесс нанесения полиуретана на слой натуральной кожи происходит при температуре 130-160 градусов. Готовая продукция не утрачивает свойств, присущих натуральной материи. Полиуретан считается синтетическим материалом, но он позволяет окрашивать ПУ кожу в самые невероятные цвета, с рисунками и принтами, за которые ее так любят потребители.

Внутренний слой ПУ

Этот материал приобретает в процессе обработки следующие свойства:

• устойчивость к сильным морозам;
• переносит большие механические нагрузки;
• обладает сверхпрочностью и эластичностью, одежда из нее порвется только по швам;
• не имеет синтетического запаха.

По структуре это мягкий и приятный на ощупь материал. Он намного легче, чем натуральная кожа или кожзаменитель.

Расцветки

Литье изделий

В создании изделий из данного полимера методом литья применяются три технологии: ротационное литье, свободное литье в форму и литье под давлением.

Ротационное литье применяется для покрытия полиуретаном больших площадей и деталей цилиндрической формы. Полимер наносится специальным оборудованием на вращающийся вал, всю процедуру контролирует компьютер. Ротационное литье проводится без нагрева, является малоотходным производством и позволяет полностью подстроиться под задачи клиента.

Свободное литье применяется для создания сложных форм, в некоторых случаях готовое изделие может весить полтонны. Благодаря компьютерному управлению литье в форму проходит под точным контролем дозирования полимера, его температуры и давления, под которым он поступает. Это позволяет производить изделия высокого качества.

Литье под давлением позволяет ускорить производство, оно необходимо для создания больших партий. Этот метод подходит не только для полиуретана, но и других полимеров.

Особенности и интересные факты

Впервые полиуретан был получен в 40-х годах в Европе. В ходе долгих лабораторных исследований известный химик, ученый и технолог Байер Отто Георг Вильгельм получил ранее неизвестный материал с ошеломляющими техническими свойствами.

В этом же году был создан первый завод, и новый полимер был выпущен на рынок. Но широкое применение он нашел только через 20 лет, когда его стали повсеместно использовать в различных отраслях промышленности. Американские компании Union Carbide и Mobay Chemical Corporation были первыми, кто начал производить полиуретан и изделия из него.

Как правильно выбрать?

Именно по этой причине выбор окрашивающего состава будет произведено по таким критериям:

• Интенсивность механического влияния на поверхности.
• Удобные эксплуатационные сроки.
• Степень влажности.

Выбор лакокрасочного материала для пола из древесины производится с учетом таких параметров дерева и окрашивающего состава:

• Определяется интенсивность механического влияния на пол.
• Свойства древесной породы.
• Учтите варианты для совместимости ЛКМ с предыдущими разновидностями материалом, которыми обрабатывали поверхности.

Для окрашивания оснований из дерева кисть будет незаменима. Для окрашивания бетона требуется применять валик, за счет чего покрытия получится идеально гладким и ровным. Покраска полиуретановой краской во многом лучше остальных типов окрашивающих средств. Красивый внешний вид поверхности, долговечность и устойчивость – основные преимущества такого типа лакокрасочного материала. Исходя из этого можно будет с полной уверенностью утверждать, что ассортимент этих красок на строительном рынке будет лишь увеличиваться. О том, как окрашивать пол из бетона полиуретановой краской, можно узнать из видеоролика.

Методы формовки

Покупателю требуется функциональное изделие, имеющее определенные свойства. Для достижения этого применяются способы обработки, которые аналогичны работе со всеми пластмассами.

Экструзия

Полиуретан полимер отлично подходит для формования методом продавливания. Под давлением нагретый и размягченный материал подается в выходное отверстие экструдера. В этой же зоне происходит отвердение. В результате на выходе получается пруток с заданным сечением или плоский лист. Полученный прокат нарезается или скручивается в рулоны.

Литье

Этот метод является самым распространенным. С помощью него изготавливаются товары со сложной геометрией: втулки, опоры, манжеты, уплотнители, элементы для гидравлики и подшипники. Преимуществом является легкая автоматизация процесса, возможность выпуска больших партий. Для изготовления штучных деталей, размеры которых могут быть до нескольких тонн, используется литье на стенде. В оправу заливается размягченная масса, с последующим отверждением и приобретением устойчивой формы.

Для ускорения процесса в автоматических линиях применяется повышенное давление. Метод мало отличается от технологий изделий из любой пластмассы. Часто необходимо покрыть полимером заготовку из металла. Тогда размягченный полиуретан вручную или под контролем компьютера наносится на вещь. Остывая, слой становится упругим и создает защитную пленку.

Прессование

Подготовленный материал (листовой, прутковый или гранулированный) подается на аппарат, где методом экстремального давления в ограниченном пространстве придается форма. Процесс может сопровождаться предварительным нагревом или размягчением субстанции за счет сжатия. При этом получается деталь с измененными свойствами, имеющая четко заданную геометрию. На производствах такое действие контролируется с помощью программного обеспечения.

Заливка

Для выпуска художественных или штучных изделий используется метод естественного литья. Вручную в подготовленную оправку помещается жидкий материал. Под влиянием высокой температуры или реагентов устройство застывает, сохраняя необходимую конфигурацию. Таким способом можно сделать небольшую серию любых заготовок. Чаще применяется для изготовления больших форм и элементов декора.

Где используется полиуретан

Химические заводы выпускают этот материал в трех формах: твердый (листовой, прутковый, гранулированный), текучий и пенистый. Первый используется для выпуска прокладок, защитных манжет, втулок, сайлентблоков и уплотнителей прессов. Большую популярность это вещество приобрело при производстве бескамерных шин для спорттоваров (роликовые коньки, скейтборды), для детских колясок, технологического оборудования (рохли, электрокары, складские тележки, направляющие для транспортеров). Эти изделия в широком ассортименте представлены в компании «МПласт».

Жидкий используется для герметичного антикоррозийного покрытия самых разнообразных конструкций: бетонных перекрытий, кровли, поверхности грохотов, транспортерных лент. Он применяется как компонент в составе герметика, клея, лака, краски. При последующей обработке путем вулканизации из него изготавливают сложные защитные элементы: молдинги и манжеты.

Пенистый применяется для утепления зданий, технологических устройств. Из него получаются легкие и эластичные подошвы для спортивной обуви, малонагруженные шины. Перечислить, что делают из полиуретана, не представляется возможным. Этот материал широко востребован:

• • В тяжелой промышленности, где используются вибростенды, и где необходимо применение условно подвижных узлов.
• • В строительной отрасли. Им утепляют поверхности зданий, создают пленку, защищающую от атмосферных воздействий.
• • В автомобилестроении. Из него делают шины, сайлентблоки, манжеты и прокладки, защитные кожухи.
• • В медицине. Широкое распространение получил из-за нейтральности. Изделия не выделяют вредные вещества и не реагируют с лекарственными препаратами. Гибкость и высокая износоустойчивость позволяет применять его в приготовлении протеза, презерватива, имплантата и покрытия для оборудования (костыль, кровать, поручень, инвалидная коляска).
• • В мебельной индустрии. Используется в производстве матрасов, мебели для сада, крепежей, стульев и столов, элементов для декоративной отделки.
• • В изготовлении спортивных принадлежностей: беговых дорожек, роликов, ограничителей в тренажерах, кроссовок и кед, противоскользящих покрытий, пропитка чехлов.
• • В легкой промышленности. Из материала производятся подошвы для обуви, заклепки, коврики для ванной комнаты, ортопедические стельки. Выпускается ткань, имитирующая натуральную кожу.

Для чего используется?

Ученые обнаружили, что полиуретан можно превратить в тонкие нити, так появился сначала нейлон, из которого изготавливают чулки. За прошедшие годы он был усовершенствован до спандекс-волокон. Благодаря сегодняшним достижениям, технологии позволяют изготавливать широкий ассортимент полиуретановых тканей: от искусственной кожи (в том числе замши или велюра) и экокожи для верхней одежды и мебельной обивки до сумок, курток, юбок и нарядов, различных аксессуаров, изделий для медицины и спорта. Кроме того, материал используется для создания более комфортного, прочного и погодостойкого снаряжения, такого как спецодежда, спортивные куртки и плащи, обувь и стельки.

Факт! Термопластичные полиуретановые эластомеры можно формовать в разные волокна. Когда их прядут, получается гибкий материал, называемый спандекс. Эластичные материалы нужны для изготовления носков, бюстгальтеров, опорных рукавов, купальников, спортивной экипировки и многого другого.

Инновационные технологии против жестокого обращения с животными и делают изготовление полиуретановой кожи более экологичным вариантом и с меньшим использованием природных ресурсов. Полиуретановые ткани используются во многих отраслях промышленности, в зависимости от их химического состава и свойств, полученных в процессе производства.

Они являются основным материалом для следующих изделий.

1. Одежды, обуви и сумок (в том числе защитная спецовка для промышленного производства).
2. Текстиля для мебели и автомобильной промышленности (обивочного материала, мягких наполнителей, наматрасников).
3. Медицинских товаров (перчаток, верх надувных матрасов).
4. Изделий для плавания и туризма (спасательных жилетов и лодок, мембранных курток и обуви).
5. Детских товаров (многоразовых подгузников).

L. Gore and Associates в 1976 году запатентовала Gore-Tex — водоотталкивающий, но при этом воздухопроницаемый материал. С тех пор он используется в медицинских имплантатах, для изоляции проводов и в производстве одежды и обуви. Мембрана Gore-Tex стала достаточно известной торговой маркой, которая предлагает горнолыжную и альпинистскую одежду и обувь, куртки и комбинезоны для любителей активного отдыха. Такая экипировка эффективно удерживает влагу в любых погодных условиях.

Полиуретановые ткани легкие, бывают дышащие и не дышащие. Как правило, сохраняют свои свойства в течение не менее 100 циклов в стиральной машине без вреда для материала. С материалом легко работать, он изначально был разработан для использования в больницах, где требовалась прочная и водонепроницаемая материя многоразового использования.

История возникновения

Эластичный полиуретан – что это такое? Это специальный синтезированный материал, полученный из искусственных каучуков, обладающий эластичными свойствами и высокой прочностью. Впервые полиуретаны были синтезированы в 1937 году, а полноценное производство началось только через 20 лет.

Широкое распространение получила эластичная полиуретановая нить, которая была синтезирована и запущена в производство в 1958 году в США. Спрос на новый материал был настолько огромным, что уже через несколько лет его начали производить крупнейшие мировые страны – Америка, Япония, СССР.

Эластичные полимеры в виде нитей или волокон имеют множество названий в зависимости от фирмы производителя, состава и технических характеристик. «Лайкра», «Эластан», «Спандекс», «Линель», «Дорластан» – все это довольно известные названия эластичных полиуретанов.

Эластичные волокна из полиуретана можно получить четырьмя основными способами:

• методом экструзии из расплавленного жидкого полимера;
• формованием при помощи химически активных веществ (реактивов);
• сухой формовкой;
• мокрой формовкой из раствора.

В зависимости от способа получения могут немного отличаться основные технические свойства и параметры эластичных полиуретановых волокон.

Полиуретан технические характеристики: химические и физические свойства

Главным преимуществом этого вида сырья является возможность придания ему самых разных качеств. Как эластомер, он отлично сохраняет геометрию и способен возвращаться к первоначальному состоянию много раз. По этому показателю данный материал опережает главного конкурента – резину. Благодаря этому он показывает высокую износоустойчивость.

Что это такое полиуретан, химический состав материала и свойства

Основные компоненты:

• • полиолы – длинные цепочки;
• • диолы – короткие;
• • диизоцианаты.

За счет комбинации составляющих придаются необходимые качества по эластичности. Получаются устойчивые соединения, сохраняющие свои параметры при разных температурах, несклонные вступать в реакцию с окружающей средой. Пластик удерживает свою структуру в присутствии: масел, кислоты, щелочей и жиров. Не подвергается гидролизу, устойчив к воздействию микроорганизмов (грибков, бактерий, архей). Вещество спокойно переносит умеренное влияние ультрафиолета. Не окисляется озоном, как резина. Это повышает срок службы изделий.

Физические качества

Главное преимущество – это способность временно изменять геометрию и возможность придания разнообразных дополнительных свойств. Продукты на основе этого материала применяются в различных областях промышленности, так как он:

• • способен возвращать начальную форму после снятия усилия;
• • показывает высокую износостойкость;
• • сохраняет добротность при нагреве и охлаждении;
• • не пропускает электричество;
• • имеет коэффициент теплопроводности от 0,19 до 0,25 в зависимости от твердости;
• • создает воздухонепроницаемую пленку;
• • обладает относительно низким удельным весом;
• • возможно создать детали с разными коэффициентами прозрачности.

Что представляет собой этот материал

Полиуретан впервые был получен в 1937 году общеизвестным в Германии химиком-технологом Байер Отто Георгом Вильгельмом. В этом же году было организовано промышленное предприятие по выпуску полимера, но в малом количестве. Как все новое полиуретан долго завоевывал место на промышленном рынке. И только в 1957 году стал широко использоваться в стройиндустрии, сельской промышленности, пищевой и других отраслях.Данный материал имеет практически неограниченные возможности из-за своих свойств. Большую часть в его составе занимают два типа сырья: изоцианат и полиол. Остальные компоненты, имеющиеся в составе полиуретана, это: катализаторы, вспениватели, стабилизаторы. Смешивание всех компонентов в жидком состоянии и приводит к образованию эластичного полиуретана. В зависимости от количества добавок, материал может находится в следующих состояниях:

• Вязкая жидкость.
• Твердый.
• Высокоэластичный.
• Малоэластичный.
• Мягкая резина.
• Твердый пластик.

Так полиуретан, содержащий большое количество добавок, входит в состав сложных полиэфир-полиолов.

Именно этот вид синтетического продукта имеет повышенные прочностные свойства. Изначальная форма изделия не претерпевает изменений при тепловом воздействии. Остается неизменным при контакте с техническими маслами и жидкостями, используемыми в гидравлических устройствах. Более упрощенный по своему составу материал имеет уже пониженную прочность, но максимальную устойчивость к сольволизу. Изделия из полиэфир-полиола широко применяют в районах крайнего севера. Ведь только этот материал не теряет свою эластичность при самых низких температурах. Повышенная устойчивость к действию бактерий делает его необходимым в особо жарких климатических зонах. Алифатический полиуретан стойко переносит ультрафиолетовое излучение и минусовые температуры. Этот факт позволяет его использовать даже в космической отрасли. Физическое качество полиуретана обусловлено технологическими методами переработки. Каждый вид синтетика получается при помощи экструзии, прессования, литья или заливки. Благодаря различным видам, полиуретан в последнее время оттесняет на задний план, ранее широко используемые, полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и полиуретан.

Набирающий популярность эластомер относят к конструкционным материалам. Его механические свойства позволяют его широко использовать практически во всех отраслях промышленности — именно там, где очень высоки требования к сопротивляемости, износостойкости и влиянию окружающей среды, особенно агрессивной. Плотность полиуретана колеблется от тридцати до трехсот килограмм на кубический метр. Твердость по шкале Шору (А, Д) колеблется от пятидесяти до семидесяти четырех единиц. Любое механическое свойство полиуретана испытывают на специальных образцах. Их отливают в особенных формах и используют только для лабораторных испытаний. Для начала образец хорошо высушивается. Затем он помещается в печь для обжига. Вся процедура длится около двадцати часов при температуре в сто градусов. Далее закаленный образец закрывают в камеру с температурой двадцать три градуса и влажностью пятьдесят процентов на двадцать четыре часа. Далее в лабораториях ведется проверка полученного материала разрыву и раздиру, предельная возможность морозоустойчивости, изменение состава полиуретана и величина деформации после продолжительного сдавливания, появление нарушения микроструктуры после воздействия агрессивной среды и устойчивость к микроорганизмам. Высокие показатели испытаний еще раз подтверждают незаменимость полиуретана в современной промышленности. Диапазон механических качеств изделий из полиуретана весьма емок. И все это благодаря широкому разнообразию типов материала.