Полиуретановые листы для чего используется
Полиуретан: применение и свойства
Полиуретан – современное и востребованное в промышленности сырье, которое можно поставить в один ряд с резиной, каучуком, металлом. Полиуретан используется в различных формах: в жидком, твердом, включая формованные листы. Большую популярность этот материал приобрел благодаря особенностям получения, универсальным свойствам, а также доступности.
Итак, знакомимся, полиуретаны: состав, свойства, производство, применение.
История создания полиуретана
Впервые полиуретан был получен в 1937 году. Известный немецкий химик-технолог Отто Байер синтезировал его из диизоцианта и жидкого полиэфира. Полученное вещество превосходило по многим свойствам существующие тогда пластмассы. Дальнейшие исследования в этом направлении были направлены на получение искусственных волокон, а также пены, обладающей высокой эластичностью. Но задуманное пришлось отложить в связи с начавшейся Второй Мировой. Но уже тогда полиуретаны начали использовать, например, в незначительных количествах их применяли для покрытия самолетов.
Вновь к совершенствованию технологии и изготовлению полиуретана в промышленных масштабах вернулись лишь в 1954 году, с помощью. Для синтеза применялся диизоциант толуола и полиолы полиэстра. Массовое производство стартовало в 60-х годах с подачи известных американских компаний Mobay и Union Carbide.
Занимательно, что вспененный полиуретан, обладающий высокой эластичностью, был получен случайным образом. В смесь, подготовленную для реакции, попала вода. Результат был непредсказуем и дал начало производству нового материала.
Свойства полиуретана
Полиуретан – это целый класс синтезируемых полимеров, в молекулах которых присутствуют группы уретанов. В связи с тем, что молекулярная структура их может отличаться, технические характеристики и свойства полиуретанов могут быть различными. Но общее для всей группы полимеров является вязкость и высокая эластичность. По этой причине их относят к эластомерам. Эластомерами называют упругие материалы, которые могут растягиваться и принимать исходное положение, то есть ведут себя как резина.
Впечатляет морозостойкость полиуретанов, они могут использоваться при различных температурах: от — 60°C до +80°C.
Физические свойства полиуретана
Достоинства и недостатки материала
Полиуретан имеет массу преимуществ, в сравнении с прочими наиболее распространенными материалами.
Общие плюсы полиуретана
Минусы у этого материала также имеются. Главный из них – сложность утилизации. Прочие же могут формироваться из плюсов в неподходящих условиях. Так, резиновые детали могут быть более мягкими, в сравнении с полиуретаном. Иногда это преимущество, например, при конструировании и эксплуатации подвески. Полиуретановые сайлентблоки придают ей больше жесткости. А при применении этого материала в декоре можно получить некачественный рисунок из-за того, что вспененная структура усаживается. Обувь, изготовленная с применением
Как производится полиуретан и полуфабрикаты из него
Полиуретан бывает различных форм. Он может быть жидкий, твердый, выпускающийся в форме стержней, листов, пластинок, а также вспененный (всем знакомый пенопласт, поролон). Есть также напыляемый.
Для производства изделий из него могут применяться самые различные технологии от литья и прессования, до экструзии и заливки с использованием стандартного оборудования.
В современной промышленности применение полиуретана так распространено, что его смело можно назвать самым востребованным полимером. Так, в 2015 году по данным Labyrinth Research&Markets, во всем мире было произведено более 21 миллиона тонн полиуретана. Учитывая растущие потребности в нем, к 2020 году по прогнозу объемы могут вырасти до 30 миллионов тонн. Отмечается, что отрасль находится в положении стабильного развития и темпы ее роста опережают динамику валового продукта мирового хозяйства.
Что касается России, то объем импортного полиуретана незначительно превышает собственное производство. Ведущая разновидность – вспененный полиуретан жесткий и мягкий. Его доля в общей структуре 84%. Больше всего полиуретана используется в мебельной отрасли, автомобильной и строительной. Также это материал используется при изготовлении труб для нефте- и газопроводов.
В мире крупнейшими предприятиями по синтезу этого вещества являются:
Области применения полиуретана и его производных
Полиуретан выпускается различных форм, поэтому и области применения полиуретана очень многочисленны.
Если рассматривать отдельные виды промышленности, где используется этот материал, то список получится достаточно длинный.
Применение полиуретана ограничивается лишь сложностью его утилизации. Однако этот вопрос решается путем вторичной переработки отходов.
Вторая жизнь полиуретана
Ведущими источниками полиуретана, используемого для вторичной переработки, являются бытовые приборы, вышедшие из строя, автомобильные детали, матрасы и мягкая мебель, ковровые покрытия. И, конечно, весомую долю занимают отходы промышленности. Все вместе это составляет лишь около 5 процентов от пластмассовых отходов.
Методы переработки этого материала различаются. Один вариант – получение энергии путем сжигания отходов и использования выделяемого при этом тепла. Другой, более оптимальный и экологичный – механическое измельчение для повторного включения в производственные процессы, например, в качестве наполнителя при изготовлении формованных продуктов. Третий вариант – химическое разделение на мономеры, из которых снова производятся полиуретаны.
Широкое внедрение вторичной переработки может решить основную проблему, связанную с использованием этого материала. А универсальные свойства и применение полиуретана повсеместно не позволяют сомневаться, что этот материал будет востребован еще длительное время.
Полиуретан листовой. Применение и свойства
Листовой полиуретан представлен в виде твердых заготовок – прямоугольных пластин. Он достаточно конкурентоспособен даже в сравнении с аналогами из дерева, металла.
Производство листового полиуретана
Компоненты, используемые для изготовления полиуретана являются нефтепродуктами (полиол, изоционат). Материал для производства должен соответствовать требованиям ТУ 84-404-78.
Есть несколько технологий производства листового полиуретана. Это:
Зачастую для получения листового полиуретана применяется литьевой метод.
Марка, обозначающая класс материала, включает следующие переменные:
Номенклатурное описание листов указывает на габаритные размеры. К примеру, артикул плиты 500х500х5мм, где первые две величины соотношения сторон, а последняя – толщины. Сам материал сокращенно обозначается ПУ или PU, PUR.
Свойства полиуретана
Рассмотрим свойства материала, подчеркивающие его индивидуальные характеристики.
Физические свойства листового полиуретана выгодно выделяют его среди аналогов. Это:
Химические свойства листов полиуретана заключаются в высокой степени устойчивости к воздействию некоторых агрессивных сред. Так, материал может долгое время контактировать с:
Не меняет лист ПУ своих характеристик и при воздействии ультрафиолета, при долгом нахождении в воде пресной или соленой. Но возможно разрушение от воздействия кислот, щелочей, веществ, содержащих хлор, ацетон,
Технические характеристики показывают в каких условиях материал сохраняет рабочие качества:
Габаритные размеры и толщина листового полиуретана разнятся в зависимости от сферы применения. Но, чаще всего, это прямоугольные или квадратные полотна толщиной 20 мм – 300 мм, соотношением сторон – 800Х1000мм, 500Х500 мм. и т.д. Возможно изготовление по индивидуальным размерам заказчика.
Сфера применения
Листовые ПУ изделия, в силу уникальных свойств, широко используются в различных сферах. Способствует этому и относительно низкая стоимость материала. В таблице ниже подробнее о применении:
Область применения полиуретана
Область применения полиуретана
Продукция
Функционал
Горнорудная промышленность
футеровочные элементы агрегатов, используемых для дробления, измельчения, транспортировки пород
— защита металлической поверхности от быстрого износа и истирания
Химическая промышленность
футеровочные элементы емкостей, резервуаров, в которых работают с агрессивными составами
— защита поверхности оборудования
Кузнечно-штамповочное производство
в качестве пластин для кузнечно-прессового оборудования
— штамповка деталей полиуретаном увеличивает надежность подвижного состава при эксплуатации
Производство уплотнительных, опорных элементов
покрытие колес, узлов, валиков, роликов
— защита от износа динамичных частей механизмов
Строительство и ремонт
вибростойкие покрытия для полов, уплотнения дверей, окон;
— снижения уровня вибрации при механическом воздействии;
— оформление фасадов жилых домов, общественных зданий
Производство элементов интерьера
антискользящие напольные покрытия для ванных комнат, бассейнов;
подложка под ковры
— увеличения удобства эксплуатации предметов;
— обеспечение простоты уборки, чистки поверхностей
Элементы интерьера, экстерьера авто
коврики для автомобилей (в салон, багажник), покрытия для педалей, дверные ручки;
детали внешнего тюнинга (спойлеры, бамперы и т.д.)
— повышение удобства, безопасности эксплуатации авто
Легкая промышленность
изготовление подошв обуви;
материала, имитирующего кожу
— обеспечение удобства и длительности ношения обуви
Различные сферы промышленного производства
— пластины ПУ амортизируют, снижают вибрационную нагрузку
Таким образом, листовой полиуретан применяется в различных сферах и выполняет обширный перечень функций. Его можно резать или сверлить, при необходимости производить шлифовку, фрезерование.
Переработка. Одной из главных проблем использования полиуретана в листах является утилизация. Хоть он и занимает малую долю в структуре пластмассового мусора, но экологичное применение очень важно. И переработка позволяет решить эту задачу.
Листы ПУ или изделия из них могут быть:
Переработка позволяет создать замкнутый круг и сэкономить средства на вывоз отходов. А главное, максимально снизить уровень загрязнения окружающей среды.
Инфраструктура нашей страны недостаточно развита для предоставления полноценной возможности организации безотходного производства. Но компании своими силами, а также государство, в свете поэтапного осознания актуальности вопроса защиты экологии, пытаются выстроить некоторый порядок переработки отходов полиуретана.
Достоинства и недостатки
Листы полиуретана являются одним из наиболее востребованных полимеров. Рассмотрим, какие достоинства есть у данного материала и какие недостатки могут выявиться при использовании.
Плюсы листового полиуретана можно выстроить в достаточно пространный список. Вот наиболее важные из них:
Замена полиуретаном частей, деталей продукта приводит к значительному удешевлению процесса производства без изменения свойств конечного изделия. Меньшая себестоимость приводит и к снижению цены на товар.
Минусы листов ПУ также нужно отметить. Это:
Для многих сфер производства перечисленные минусы не являются существенными. Поэтому, выбирая между полиуретаном и аналогами, предпочтение отдается первому материалу.
Сравнительная характеристика листов ПУ с аналогичными материалами покажет, в чем он превосходит их, а в чем уступает.
Лист металла или полиуретана? Выбор между ними следует сделать, руководствуясь тем, что полимер легче, пластичнее, он диэлектричен. Также дешевле и, в отличие от металла, не подвержен коррозии, гасит часть инерции в некоторых условиях. При этом, есть вид работ, в которых необходимо использование именно стальных листов.
Лист ПУ или резиновое полотно? В данной паре ПУ жестче, устойчивее к загрязнениям, высоким нагрузкам. Он в два раза эластичнее, прочнее, а срок службы в 3 раза дольше. Но резина мягче.
Лист пластика или полиуретана? Здесь последний эластичнее, даже в условиях очень низких температур. Также лист ПУ устойчивее к абразивному, механическому воздействию, безопаснее, так как не используются пластификаторы. Он может быть толще, чем лист пластика.
Таким образом, полиуретан достаточно распространен, прост в эксплуатации. несмотря на появление полипропиленов, он не теряет актуальности. Ведь их существенным недостатком, в сравнении с ПУ листами, является особенность производства, необходимость сложного оборудования. Это значит, что за рубежом и в странах СНГ подавляющее большинство предпочитают работать с полиуретаном.
Качественный и выгодный материал для успешного развития большого или малого производства!
Полиуретан: что это за материал, характеристики, состав, применение
В сороковых годах двадцатого века известным немецким ученым Байером Отто Георг Вильгельмом впервые был синтезирован уретановый эластомер, которому суждено сделать революцию в технологиях. Общественность узнала, что это за материал, полиуретан, только через 20 лет.
Что представляет и чем хорош
Пластик является эластомером, способным вернуть форму после снятия деформационных нагрузок. Основу составляют длинные цепочки из макромолекул уретановой группы. Специфичные черты приобретаются за счет присоединения дополнительных элементов.
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
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:
Виды полиуретана
Химическая отрасль выпускает три основных класса.
Адипрены
Это эластичные вещества, имеющие хорошие характеристики сохранения формы. Из них изготавливают защитные пыльники, протекторы шин для автомобильного транспорта, прокладки и уплотнители, валики для тележек и конвейеров, покрытие для решеток и узлов в обрабатывающей промышленности. Применяют детали в циклонах, грохотах и сепараторах (для предохранения изделий от износа). Изготавливают оправы для литья из гипса и бетона.
Вулколланы
Вулкопрены
Это типы, которые используются для последующей вулканизации в сочетании с другими полимерами (каучук). Позволяют достичь высоких показателей по истиранию.
Технические характеристики
Группа имеет достаточно разнообразные свойства в зависимости от молекулярного состава и технологии изготовления. Это определяет распространенность данного сырья в разных сферах жизни.
Преимущества и недостатки
В зависимости от того, из чего состоит полиуретан, он имеет как положительные, так и отрицательные черты.
К достоинствам можно отнести:
К недостаткам относятся:
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:
Из чего и как делают полиуретан
Изначальным сырьем для производства является нефть. Из нее выделяются два основных компонента – изоцианат и полиол. Их процентный состав, а также наличие добавок определяют физические свойства конечного продукта. В результате может получиться твердая, жидкая или тягучая субстанция, пригодная для дальнейшей обработки, как обычный полимер.
С завода волокно поступает на переработку в виде гранул, прутков, листа или в жидком состоянии. Изначально придается соответствующий цвет и степень прозрачности. Такие типы поставок позволяют простыми технологическим решениями изготавливать ту или иную продукцию, необходимую для потребителя.
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.
Переработка во вторсырье
Устойчивость к атмосферным воздействиям и к влиянию агрессивных сред является проблемой при вторичной переработке уретановых эластомеров. В естественных условиях они не разлагаются десятилетиями. Способность противостоять ультрафиолету и озону делает этот вид пластика вечным загрязнителем окружающей среды. Поэтому остро встал вопрос о рециркуляции.
Существуют несколько методов решения проблемы:
Неординарность и интересные факты по применению полиуретана
Возможность придать материалу разнообразные характеристики позволила ему появиться во многих отраслях. Занимаясь спортом, мы используем изделия из этого полимера. Из него делается одежда, обувь, медицинское оборудование. В современном транспорте (автомобили, самолеты, железнодорожные вагоны) давно используют уникальные свойства этой субстанции. Ее неуязвимость стала проблемой для экологии. Несколько лет назад был обнаружен вид грибов, для жизни которых достаточно наличие этого пластика. Pestalotiopsis microspora успешно разлагает полиуретан, при этом его можно употреблять в пищу. Гурманы утверждают, что по вкусу он напоминает хлеб. Может быть, в будущем это станет решением проблемы утилизации.
Виды, производство и применение полиуретана листового типа
Полиуретан – это искусственный конструкционный материал нового поколения, значительно превышающий по своим техническим характеристикам материалы на основе каучука и резины, а по определенным показателям составляющий серьезную конкуренцию металлу. Так как полиуретан обладает отличными физическими и химическими свойствами, он является весьма востребованным материалом в современном промышленном производстве.
Полиуретан является полимером, содержащий в своем составе вещества полиол и изоцианат, которые, в свою очередь, являются продуктами синтеза нефти. Макромолекулы полиуретана содержат также некоторые функциональные группы (амидная, мочевинная), придающие веществу свойства эластомера. В зависимости от своего состава, полиуретан может иметь жидкое и твердое агрегатное состояние. Одним из самых востребованных в промышленности веществ этого типа является полиуретан листовой.
Историческая справка
Первые разработки синтетического материала, призванного заменить некоторые виды пластика, резины, а также металла были произведены в Германии и Соединенных Штатах в 30-х годах XX века. В США исследованиями в этой области занималась химико-технологическая лаборатория под руководством У. Х. Карозерса. Учеными был успешно проведен синтез искусственного каучука, нейлона и полиамида.
Группе немецких ученых под руководством Бейера удалось провести синтез эластомеров в 1937 году независимо от своих американских коллег. В отличие от последних, немецкие химики синтезировали твердый полиуретан, что не нарушало патент на созданный ранее вспененный аналог. Производство полиуретана в промышленных масштабах было налажено в Германии в 1944 году, в США – в 1957 году и лишь 60-х годах в России.
Масштабное производство твердого полиуретана листового типа для индивидуальных хозяйственных нужд и технических нужд промышленности началось относительно недавно. За короткий промежуток времени состав полимера претерпел значительные изменения, направленные на повышение качества продукции, расширение перечня выпускаемых марок и модификаций, обладающих заданными свойствами.
Свойства и технические характеристики листового полиуретана
Полиуретан обладает большим набором физических свойств, выгодно отличающих его от конкурентов. Эластомер обладает такими физическими характеристиками:
Химические свойства полиуретана характеризуются высокой стойкостью материала к некоторым агрессивным веществам. В частности, полиуретан может находиться в контакте с растворителями и маслами. Материал стоек к различным нефтепродуктам и может использоваться в работе с горюче-смазочными материалами.
Отлично проявляет себя в соленых средах и в условиях повышенной влажности, а также не разрушается и не меняет своих физико-механических свойств под воздействием ультрафиолетовых лучей.
Из отрицательных свойств материала можно отметить его неустойчивость к воздействию азотной, фосфорной и муравьиной кислот, а также химически активных сред с высоким содержанием соединений хлора и ацетона. Материал может подвергаться разрушению при продолжительном контакте со щелочами в условиях высоких температур. При эксплуатации полиуретана за пределами рабочего диапазона температур возможны случаи изменения его физико-механических свойств.
Производство, стоимость и размеры листового полиуретана
Основная часть листового полиуретана производится методом литья. Применяется как высокотемпературная технология литья в пресс-формы под давлением, так и способ разливания расплавленного сырья в открытые матрицы без воздействия температуры и давления. Технология экструзии для производства листового полиуретана применяется реже.
В настоящее время на рынке конструкционных материалов представлен широкий выбор полиуретана листового типа, как отечественных производителей, так и зарубежных. Среди иностранных производителей материала наибольшей популярностью пользуются компании США, Германии, Италии и, конечно же, Китая.
Среди отечественных производителей наибольшее распространение получили листы полиуретана модификаций СКУ7Л, СКУ-ПФЛ100. Марки отличаются друг от друга по следующим показателям:
В зависимости от марки, толщины, габаритов листа и фирмы-производителя, на полиуретан листовой цена может изменяться в значительной степени. Стоимость полиуретановых листов типа СКУ7Л размером 0,5х0,5 м и толщиной 5 мм начинается с 1100 рублей, а стоимость материала модификации СКУ-ПФЛ100 таких же габаритов составляет 1300 рублей и выше. Цена листового материала с аналогичными техническими характеристиками, но импортного производства, обычно, в полтора-два раза выше.
Каждая фирма-изготовитель листового материала имеет свою линейку стандартных габаритов. Толщина листов полимера начинается с 2 мм и может доходить до 40 мм. Форма листов может быть квадратной размерами 400х400 мм, 500х500 мм, 1000х1000 мм, 1200х1200 мм и прямоугольной размерами 800х1000 мм, 800х1200 мм, 2000х3000 мм.
Встречаются листы полиуретана длиною до 8 м и шириною до 2,5 м. Как правило, при оформлении заказа на изготовление материала у официальных представителей заводов существует возможность выпуска партии продукции с индивидуальными габаритными размерами. В этом случае максимальный размер листов ограничивается только техническими возможностями заводского оборудования.
Применение листового полиуретана
Благодаря уникальным свойствам и относительно низкой стоимости применение полиуретана листового типа получило широкое распространение во многих отраслях промышленного производства. Вот некоторые примеры использования полиуретана в промышленности: