Οι πολυουρεθανικοί αφροί ή τα προϊόντα πολυουρεθάνης παράγονται από την χημική αντίδραση δύο κύριων συστατικών: του συστήματος πολυόλης (Component A) και του ισοκυανικού (Component B). Εδώ ακολουθούν πιο αναλυτικές περιγραφές:

I. Συστατικό (Component A): Σύστημα πολυόλης
Το σύστημα πολυόλης δημιουργείται με την ανάμειξη πολυαιθερικών ή πολυεστερικών πολυολών σε κατάλληλες αναλογίες. Σε αυτό το μείγμα μπορούν να προστεθούν καταλύτες, σιλικόνη, χρωστικές, διογκωτικοί παράγοντες και άλλα χημικά. Το σύστημα πολυόλης περιέχει ελεύθερες υδροξυλομάδες (OH).

II. Συστατικό (Component B): Ισοκυανικό
Τα ισοκυανικά, όταν αναμειγνύονται με το σύστημα πολυόλης, εισέρχονται σε εξώθερμη αντίδραση και περιέχουν ελεύθερες ομάδες NCO (ισοκυανικές). Ορίζονται και ονομάζονται ανάλογα με την περιεκτικότητα τους σε NCO. Για παράδειγμα, το MDI έχει περιεκτικότητα σε NCO 31%, ενώ το TDI έχει 48%.

Όταν το σύστημα πολυόλης (Component A) και το ισοκυανικό (Component B) αναμειγνύονται σε κατάλληλες αναλογίες και θερμοκρασία, πραγματοποιείται εξώθερμη αντίδραση, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό πολυουρεθανικού αφρού ή προϊόντος. Κατά την αντίδραση απελευθερώνονται θερμότητα και αέρια.

Η αντίδραση (διόγκωση) εξελίσσεται τρισδιάστατα, γι’ αυτό ο πολυουρεθανικός αφρός γεμίζει πλήρως το καλούπι ή τον χώρο που τοποθετείται, λαμβάνοντας το σχήμα του. Η ιδιότητα εξάπλωσης του πολυουρεθανικού αφρού είναι ανώτερη από άλλα χημικά προϊόντα.

Η σκληρότητα, η ημι-σκληρότητα ή η ελαστικότητα του πολυουρεθανικού αφρού εξαρτάται από τα ποσοστά OH και NCO. Στους σκληρούς αφρούς, το ποσοστό OH είναι γενικά πάνω από 300, ενώ στους ημι-σκληρούς είναι περίπου 100. Αυτές οι αναλογίες καθορίζουν τις μηχανικές ιδιότητες του αφρού.

Οι πολυουρεθανικοί αφροί χρησιμοποιούνται ως υλικά μόνωσης, πληρώσεως, συσκευασίας, στην κατασκευή επίπλων, στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας, στον κλάδο των κατασκευών και σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές. Οι ελαστικές πολυουρεθάνες χρησιμοποιούνται σε προϊόντα άνεσης, όπως μαξιλάρια, καθίσματα και στρώματα, ενώ οι σκληρές πολυουρεθάνες χρησιμοποιούνται σε πάνελ μόνωσης, δομικά υλικά και άλλα προϊόντα που απαιτούν αντοχή.

Ιδιότητες της πολυουρεθάνης:

1. Χημική Δομή: Οι πολυουρεθάνες σχηματίζονται από την αντίδραση μιας πολυόλης και ενός ισοκυανικού, δημιουργώντας ρητίνες πολυουρεθάνης. Το αποτέλεσμα είναι ομάδες καρβονυλίου με ουρεθάνες και ουρία, που προσδίδουν στην πολυουρεθάνη ελαστικότητα, αντοχή και ευελιξία.

2. Ευελιξία και Αντοχή: Οι πολυουρεθάνες είναι ελαστικές, επιτρέποντας μεταβολές σχήματος με επιστροφή στην αρχική μορφή. Επίσης παρουσιάζουν υψηλή αντοχή σε κρούσεις και φθορά.

3. Ελαφρότητα: Είναι γενικά ελαφριά υλικά, δεν προσθέτουν βάρος στις εφαρμογές, γεγονός που τις καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμες σε αυτοκινητοβιομηχανία, αεροναυπηγική και ναυτιλία.

4. Ιδιότητες Μόνωσης: Διαθέτουν εξαιρετική θερμομόνωση και ηχομόνωση, γι’ αυτό εφαρμόζονται ευρέως στον οικοδομικό κλάδο.

5. Χημική Αντοχή: Παρουσιάζουν αντοχή έναντι πολλών χημικών ουσιών, γεγονός που τις καθιστά κατάλληλες για βιομηχανικές επιστρώσεις, βαφές, στεγανωτικά και δοχεία αποθήκευσης χημικών.

6. Ποικιλία: Μπορούν να παραχθούν σε σκληρή, ελαστική ή αφρώδη μορφή, προσφέροντας μεγάλη προσαρμοστικότητα σε διαφορετικές ανάγκες.

7. Τομείς Εφαρμογής: Έχουν ευρεία γκάμα εφαρμογών σε αυτοκινητοβιομηχανία, κατασκευές, κινητά μέρη, μονώσεις, κόλλες, επιχρίσματα, έπιπλα, υφάσματα, υποδήματα, αθλητικό εξοπλισμό, ηλεκτρονικά και άλλα.

Γενικά Χαρακτηριστικά της Πολυουρεθάνης

• Αντοχή σε κρούση: Διατηρεί υψηλή αντοχή ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες.

• Αντοχή στη φθορά: Ιδιαίτερα χρήσιμη σε εξορυκτική, πετρελαϊκή και αερίου βιομηχανία.

• Ευκολία χύτευσης: Οι πολυουρεθανικά εξαρτήματα παράγονται εύκολα με χύτευση σε καλούπια χαμηλού κόστους.

• Μηχανική αντοχή: Αντέχει σε δυνάμεις εφελκυσμού και συμπίεσης, με ελαστική επαναφορά.

• Ταχεία παραγωγή: Ιδανική για πρωτότυπα, μεμονωμένα προϊόντα ή μαζική παραγωγή.

Θερμικές Ιδιότητες της Πολυουρεθάνης

Οι πολυουρεθάνες αντέχουν σε ευρύ θερμοκρασιακό φάσμα (-26°C έως 93°C, σε ορισμένες εφαρμογές έως 148°C). Διατηρούν τις ιδιότητές τους σε δύσκολες συνθήκες.

Θερμική αγωγιμότητα

Η θερμική αγωγιμότητα είναι υψηλή, καθιστώντας το υλικό ιδανικό για μόνωση.

Αντοχή σε διάχυση υδρατμών

Το υλικό παρουσιάζει αντίσταση στη διάχυση υδρατμών και σε οξέα αέρια.

Διαστασιακή σταθερότητα

Διατηρούν σταθερότητα διαστάσεων σε εύρος -30°C έως +90°C.

Μηχανικές ιδιότητες

Οι μηχανικές ιδιότητες εξαρτώνται από τη δομή του αφρού, το μέγεθος και το σχήμα των κυττάρων, καθώς και από το πολυμερές.

Αντοχή στη φωτιά

Με ειδικές συνθέσεις παρουσιάζουν αντοχή στη φωτιά, κάνοντας επιφανειακή ανθράκωση αντί να λιώνουν.

Αντοχή σε οξέα

Η χημική αντοχή εξαρτάται από τη σύνθεση. Οι πολυεστερικές πολυουρεθάνες παρουσιάζουν αντοχή σε έλαια, διαλύτες και ασθενή οξέα/βάσεις.

Τομείς Χρήσης

Η πολυουρεθάνη σε ελαστική μορφή χρησιμοποιείται σε έπιπλα, στρώματα, μοκέτες. Σε σκληρή μορφή χρησιμοποιείται σε θερμομονώσεις, ενώ στη βιομηχανία υποδημάτων ως συνδετικό καουτσούκ.