Poliuretanske pene ili proizvodi na bazi poliuretana nastaju hemijskom reakcijom dva glavna sastojka: poliol sistema (Komponenta A) i izocijanata (Komponenta B). Evo detaljnijeg objašnjenja ovih komponenti:

I. Komponenta (Komponenta A): Poliol sistem
Poliol sistem se dobija mešanjem polietarskih ili poliestarskih poliola u odgovarajućim razmerama. Tom mešavinom se mogu dodati katalizatori, silikoni, pigmenti, agensi za penu i drugi hemijski aditivi. Poliol sistem sadrži slobodne hidroksilne (OH) grupe.

II. Komponenta (Komponenta B): Izocijanat
Izocijanati, kada se pomešaju sa poliol sistemom, ulaze u egzotermnu reakciju i sadrže slobodne NCO (izocijanat) grupe. Izocijanati se određuju i imenuju prema procentu NCO. Na primer, MDI ima 31% NCO, dok TDI ima 48% NCO.

Kada se poliol sistem (Komponenta A) i izocijanat (Komponenta B) mešaju u određenim razmerama i temperaturi, dolazi do egzotermne reakcije, pri čemu nastaje poliuretanska pena ili proizvod. Tokom reakcije oslobađa se toplota i gasovi.

Reakcija (Penušanje) se odvija u tri dimenzije, zbog čega poliuretanska pena popunjava sve praznine u kalupu ili posudi i poprima njihov oblik. Poliuretanske pene imaju veću sposobnost širenja u poređenju sa drugim hemijskim proizvodima.

Tvrdoća, polutvrdoća ili fleksibilnost poliuretanske pene zavisi od procenta OH i NCO u komponentama. Kod tvrdih pena, OH procenat je uglavnom preko 300, dok je kod polutvrdih oko 100. Ovi odnosi određuju mehanička svojstva formirane pene.

Poliuretanske pene nalaze primenu u izolacionim materijalima, punilima, ambalaži, proizvodnji nameštaja, automobilskoj i građevinskoj industriji, kao i u brojnim industrijskim aplikacijama. Fleksibilni poliuretani koriste se za jastuke, tapacirung i dušeke, dok se tvrdi poliuretani koriste za izolacione panele, jezgra i konstruktivne elemente gde je potrebna otpornost.

Svojstva poliuretana:

1. Hemijska struktura: Poliuretani predstavljaju opšti naziv za smole nastale reakcijom poliola i izocijanata. Tom reakcijom nastaju uretan i uretidne grupe koje sadrže karbonil, što materijalu daje elastičnost, otpornost i svestranost.

2. Fleksibilnost i izdržljivost: Poliuretani su elastični, što im omogućava da se savijaju i vraćaju u prvobitni oblik. Takođe, zbog visoke izdržljivosti otporni su na udarce i habanje.

3. Lakoća: Poliuretanski materijali su lagani i ne povećavaju značajno težinu na mestu primene. Zbog toga su popularni u automobilskoj, avio i pomorskoj industriji gde se traži ekonomičnost u potrošnji goriva i optimizacija nosivosti.

4. Izolacione osobine: Poliuretani imaju odlična termo i zvučna izolaciona svojstva, zbog čega se često koriste u građevinskom sektoru za zidove, krovove i podove. Sprej pene posebno su pogodne za popunjavanje šupljina i izolaciju.

5. Hemijska otpornost: Poliuretani su otporni na većinu hemikalija, zbog čega se često primenjuju u industrijskim premazima, bojama, lakovima, zaptivačima i rezervoarima hemikalija.

6. Raznovrsnost: Poliuretani su dostupni u različitim formama – tvrdi, elastični ili u obliku pene. Ova prilagodljivost omogućava optimizaciju u skladu sa zahtevima različitih aplikacija.

7. Oblasti primene: Poliuretani imaju široku primenu u automobilskoj industriji, građevinarstvu, proizvodnji nameštaja, tekstilu, obućarstvu, sportskoj opremi, elektronici i mnogo drugih oblasti.

Opšta svojstva poliuretana

Opšta svojstva poliuretana u velikoj meri zavise od polimerne osnove. Poliuretan može biti prilagođen za visoku čvrstoću, rigidnost ili elastičnost.

• Otpornost na udar: Poliuretan pokazuje odličnu otpornost na udarce, čak i pri niskim temperaturama, što ga čini otpornim na pucanje, cepanje, lomljenje i bubrenje.

• Otpornost na habanje: U industrijama poput rudarstva nafte i gasa poliuretan se koristi zbog otpornosti na trošenje i habanje. U laboratorijskim i terenskim testovima pokazuje prednost u odnosu na mnoge druge materijale.

• Lakoća livenja: Poliuretanski delovi se lako izlijevaju u kalupe, često uz niže troškove i pri manjem pritisku, bez potrebe za složenim presama.

• Mehanička otpornost: Poliuretan podnosi i zatezne i pritisne sile, može se deformisati ali se vraća u prvobitni oblik kada opterećenje prestane.

• Brza proizvodnja: Zbog kratkog vremena proizvodnje i nižih troškova alata, poliuretan se često koristi za prototipove, male serije ili masovnu proizvodnju.

Svojstva poliuretana u uslovima temperature

Poliuretani su otporni u širokom temperaturnom opsegu. Standardni termoset poliuretani izdržavaju temperature od -26°C do 93°C, dok neki specijalni proizvodi podnose i do 148°C. Van ovih granica dolazi do slabljenja i degradacije materijala.

Koeficijent toplotne provodljivosti

Toplotna provodljivost označava sposobnost materijala da prenosi toplotu. Poliuretan ima visoku toplotnu izolaciju, što ga čini pogodnim za energetsku efikasnost.

Otpornost na difuziju vodene pare

Faktor difuzije izražava odnos prolaza vodene pare kroz uzorak u poređenju sa vazduhom. Poliuretani generalno pokazuju otpornost i na paru i na kiseline.

Dimenziona stabilnost

Poliuretan pokazuje odličnu dimenzionu stabilnost u temperaturnom opsegu od -30°C do +90°C, što omogućava dugotrajan rad.

Mehaničke osobine

Mehanička svojstva pene zavise od unutrašnje i spoljašnje strukture, oblika i veličine ćelija, zapremine i vrste polimera. Ponašanje u dinamičnim uslovima zavisi od trenja u ćelijskoj strukturi i vazduha unutar ćelija.

Otpornost na požar

Specijalnim formulacijama poliuretani mogu biti otporniji na požar. U dodiru s plamenom ne tope se već ugaljčaste, pružajući zaštitu.

Otpornost na kiseline

Otpornost poliuretana na hemikalije zavisi od formule. Generalno, poliesterski poliuretani su otporniji na ulja, rastvarače i slabe kiseline/baze. Poliuretani pokazuju veću otpornost od mnogih metala, guma i plastika.

Oblasti primene poliuretana

Poliuretan se u fleksibilnoj penastoj formi široko koristi za nameštaj, dušeke i podloge za tepihe. U sektoru izolacije koristi se u krutoj formi za grejanje i hlađenje. U obućarstvu se često koristi kao vezivni materijal.