Poliuretan (PU) - definicja, produkcja, właściwości, zastosowanie

Co to jest poliuretan?

Poliuretan (PU) to polimer składający się z jednostek organicznych połączonych wiązaniami karbaminianowymi (uretanowymi).

Poliuretan jest produkowany z szerokiej gamy materiałów wyjściowych w przeciwieństwie do innych popularnych polimerów, takich jak polietylen i polistyren. Ta różnorodność chemiczna powoduje, że PU może mieć różne struktury, co zwiększa jego zakres zastosowań.

Czy poliuretan to guma, czy plastik?

Poliuretan to tworzywo sztuczne, które łączy właściwości zarówno plastiku, jak i gumy. Powstaje z połączenia dwóch surowców: izocyjanianu i poliolu, pozyskiwanych z ropy naftowej. Poliuretan jest wszechstronniejszy od gumy i może zastąpić zarówno ją, jak i plastik, nylon czy inne materiały.

Dlatego PU nie jest ani wyłącznie gumą, ani wyłącznie plastikiem, tylko łączy cechy obu tych materiałów.

Czy poliuretan jest poliestrem?

Poliuretan może być zarówno poliestrem, jak i polieterem, w zależności od użytych surowców. Struktura chemiczna poliuretanu decyduje o jego właściwościach i zastosowaniach.

Czy poliuretan to to samo, co silikon?

Nie, poliuretan to nie to samo, co silikon. Silikon powstaje z krzemu, podczas gdy poliuretan jest polimerem organicznym. Ponadto oba materiały mają różne właściwości i zastosowania.

Jak produkowany jest poliuretan?

Poliuretan zwykle jest produkowany w reakcji izocyjanianu z poliolem. Oba uzyskuje się z ropy naftowej, a następnie miesza z materiałami pomocniczymi, czyli np.:

• stabilizatorami,
• katalizatorami,
• środkami spieniającymi.

W ten sposób producenci uzyskują pożądaną reakcję chemiczną.

Kryje się tutaj również duża zaleta poliuretanu, ponieważ dzięki prostej zmianie proporcji wymienionych składników finalny materiał może mieć różne właściwości. Producent potrafi dopasować parametry (np. elastyczność czy sztywność) tworzywa do potrzeb klienta.

Natomiast poliuretan jako materiał, który w przemyśle oznaczamy symbolem PU (lub PUR), umożliwia tworzenie części mechanicznych lub elementów budowlanych o podwyższonej twardości i odporności chemicznej. Ponadto mogą one przybierać praktycznie dowolny kolor i kształt.

Jakie są właściwości poliuretanu?

Właściwości poliuretanu są następujące:

• dobra elastyczność (nawet przy dużej twardości),
• stosunkowo mały ciężar,
• łatwa obróbka,
• niewielki koszt przetwarzania i dostosowywania do konkretnych celów,
• twardość i odporność nawet na bardzo silne uszkodzenia mechaniczne (przy odpowiednio przygotowanej mieszance)
• odporność na smary, oleje i promieniowanie UV.

Wszystko to sprawia, że produkty z PU wypierają wiele dotychczas stosowanych alternatyw. Tworzywo sztuczne coraz częściej zastępuje wyroby z gumy, drewna, metalu czy ceramiki.

Warto też dodać, że jedną z najważniejszych właściwości poliuretanu jest większa topliwość w porównaniu do poliamidu, dzięki czemu łatwiej się go przetwarza. Jednak z drugiej strony cechuje się mniejszą odpornością mechaniczną.

Sprawia to, że materiał bardzo często służy do produkcji elastycznych włókien spandeksowych, takich jak np. lycra lub elastan. Jednak nie tylko, ponieważ w zależności od składu poliuretan przybiera albo postać stałą, albo występuje w formie pianki o różnych rodzajach skupienia.

Czy poliuretan jest wodoodporny, czy nie?

Poliuretan jest wodoodporny, co czyni go użytecznym w wielu aplikacjach, gdzie odporność na wilgoć jest kluczowa. Jednak weź pod uwagę, że jego stopień wodoodporności może różnić się w zależności od zastosowanej formuły.

Czy poliuretan jest mocniejszy, niż plastik?

Poliuretan może być mocniejszy niż plastik, ale zależy to od jego formuły i przetworzenia. Ponadto sam zalicza się do tworzyw sztucznych.

Czy poliuretan w dotyku przypomina plastik?

Poliuretan może przypominać plastik w dotyku, szczególnie gdy występuje w twardej formie. Jednak jego tekstura może być zmieniona, aby naśladował inne materiały, np. gumę.

Czy poliuretan jest mocniejszy, niż guma?

Poliuretan jest generalnie mocniejszy, niż guma. To sztywniejszy i wytrzymalszy materiał, o wyższej odporności na rozciąganie.

Czy poliuretan jest toksyczny, gdy jest mokry?

Poliuretan może być toksyczny, gdy jest jeszcze mokry, ponieważ wydziela szkodliwe opary. Jednak po wyschnięciu staje się stosunkowo bezpiecznym i nietoksycznym materiałem.

Jaki jest zakres temperatur poliuretanu?

Zakres temperatur poliuretanu oscyluje w granicach od -40 do 80 stopni Celsjusza. Jednak warto zaznaczyć, że niektóre odmiany materiału są bardziej wytrzymałe i mogą pracować w warunkach temperaturowych sięgających nawet 100 stopni Celsjusza.

Jakie są zastosowania poliuretanu?

Zastosowania poliuretanu obejmują praktycznie wszystkie dziedziny życia ludzkiego, dlatego nie sposób wymienić całej listy produktów, które z niego powstają.

Poniżej zebraliśmy przykłady najpopularniejszych wyrobów z tego materiału:

• Ubrania - jako że poliuretan cechuje się dobrą odpornością na warunki atmosferyczne (szczególnie wilgoć i niską temperaturę), często stanowi zewnętrzną warstwę kurtek i kamizelek. Ponadto powstają z niego także rękawiczki.
• Obuwie - w tym przypadku najczęściej spotkasz poliuretanowe podeszwy, cholewki i elementy dodatkowe butów. Tworzywo jest bardzo popularne wśród producentów obuwia taktycznego i trekkingowego, gdzie pełni rolę warstwy ochronnej, która zapewnia stabilność chodu. Jednak PU znajdziesz również w butach tradycyjnych, a także klapkach i sandałach.
• Sprzęt sportowy - poliuretan bardzo często imituje skórę i stanowi zewnętrzną warstwę piłek sportowych, gdyż jest elastyczny i odporny na intensywne użytkowanie. Oprócz tego znajdziesz go m.in. w siodełkach rowerowych, łyżwach, hulajnogach, kaskach, etc.
• Akcesoria bagażowe - chodzi tu o torby, plecaki, a nawet mniejsze saszetki. Dodatek poliuretanu sprawia, że produkty te są nieprzemakalne.
• Izolacja - różnego rodzaju pianki poliuretanowe bardzo dobrze sprawdzają się w roli izolacji termicznej i akustycznej budynków mieszkalnych oraz użytkowych.
• Kleje - zaletą poliuretanowych klejów jest duża przyczepność i szybki czas schnięcia. Ponadto nie są silnie toksyczne i cechują się łatwością użytkowania.

Warto zaznaczyć, że powyższa lista nawet w połowie nie wyczerpuje tematu, jeśli chodzi o przypadku użycia materiału PU.

Z poliuretanu powstają również liczne artykuły budowlane, jak chociażby rury, złącza czy otuliny do nich. Ponadto wykorzystuje się go do produkcji listew przypodłogowych i maskujących, obramowań, dekoracji ściennych oraz mnóstwa innych rzeczy.

Podsumowując, niski koszt i różnorodność produktów z poliuretanu sprawia, że materiał stanowi ogromną konkurencję dla metali, drewna czy długo schnących mas i klejów.

Jak długo wytrzymuje poliuretan?

To, jak długo wytrzymuje poliuretan, zależy od jego formuły i warunków użytkowania. Niektóre jego rodzaje zniosą wiele lat użytkowania bez śladów znacznego zużycia.

Jakie są nazwy handlowe poliuretanu?

Nazwy handlowe poliuretanu są następujące:

• Adiprene,
• Desmopan,
• Elastollan,
• Estaloc,
• Estane,
• Pellethane,
• Simputhan,
• Urepan,
• Vulkollan.

Kto wynalazł poliuretan?

Poliuretan wynalazł Otto Bayer i jego współpracownicy z IG Farben w Leverkusen w 1937 roku. Wczesne prace nad materiałem koncentrowały się na produkcji włókien i elastycznych pianek. Później poliuretany były stosowane na ograniczoną skalę jako powłoki samolotów podczas II wojny światowej.

Poliizocyjaniany stały się komercyjnie dostępne w 1952 roku, a produkcja elastycznej pianki poliuretanowej rozpoczęła się w 1954 roku poprzez połączenie diizocyjanianu toluenu (TDI) i polioli poliestrowych. Materiały te były również wykorzystywane do produkcji sztywnych pianek, gumy i elastomerów.

Ile kosztuje poliuretan?

To, ile kosztuje poliuretan, zależy od wielu czynników. Na cenę ma wpływ rodzaj mieszanki materiału i finalny produkt, a także jego wielkość i indywidualna oferta danego dostawcy.

Jednak warto zaznaczyć, że PU jest materiałem stosunkowo tanim w produkcji i łatwym w przetwarzaniu. Dzięki temu jego cena jest wyraźnie niższa od innych, bardziej tradycyjnych i wymagających alternatyw. Ponadto tworzywo cechuje się dużą odpornością i lekkością, co również przekłada się na redukcję finalnych kosztów.

Montaż produktów z poliuretanu jest prosty i szybki, a awarie wynikające z zużycia materiału bardzo rzadko się zdarzają. W efekcie każdy zakład, który stosuje to tworzywo, oszczędza na ewentualnych naprawach i przestojach.

Jak szkodliwy jest poliuretan?

Poliuretan nie jest szkodliwy, gdy jest suchy. Liczne badania potwierdziły, że materiał pozostaje zupełnie obojętny dla zdrowia człowieka, czyli w żaden sposób nam nie zagraża. Jedynym wyjątkiem jest izolacja wykonana z pianki poliuretanowej.

W trakcie jej nakładania pracownicy muszą uważać, ponieważ podczas mieszania się składników chemicznych stężenie lotnych szkodliwych substancji może przekroczyć normy dopuszczalne dla zdrowia.

Istnieje też pewne ryzyko, że podczas pożaru poliuretan może wydzielać niebezpieczne związki chemiczne, mimo że sam w sobie jest trudno zapalny.

Jakie są wady poliuretanu?

Wady poliuretanu to przede wszystkim mniejsza odporność na promieniowanie UV i wysokie temperatury. Ponadto może też ulegać degradacji w kontakcie z niektórymi chemikaliami i wydzielać szkodliwe substancje w trakcie pożaru.

Co jest lepsze niż poliuretan?

To, co jest „lepsze” niż poliuretan, zależy od konkretnego zastosowania. Inne materiały, takie jak silikony, epoksydy czy tworzywa fluorowe, mogą być lepsze w niektórych zastosowaniach ze względu na swoje właściwości, takie jak odporność na temperaturę czy elastyczność.