ポリウレタンプラスチック：接着剤からヨガパンツまで
ポリウレタンはプラスチックのように見えないことがよくあります。それは何で、どのように生産されていますか？
ポリウレタンは、ウレタンリンクで結合されたポリマーです。これらのリンクは、ジイソシアネートまたはポリイソシアネートをポリオールと反応させることによって形成されます。ポリウレタンは、他の多くのプラスチックのように製造されていないという点で独特です。ポリエチレンなどのほとんどのポリマーは、粉末の形で製造された後、目的の形に成形されます。対照的に、ポリウレタンは通常、最終製品に直接形成されます。
ポリウレタンプラスチックは何に使用されますか？
ポリウレタンは、さまざまな商業用途や建築材料の基本コンポーネントです。また、アパレル、スポーツ用品、交通管理デバイスにも含まれています。
ポリウレタンプラスチックは、サーフボードや海洋機器のベースコンポーネントとしてよく使用されます。 プラスチック部品
ポリウレタンプラスチックは、剛性または柔軟性があります。硬質ポリウレタンは、工業用および商業用の構造部品に使用されています。また、サーフボードやボートのコンポーネント、電子楽器のベゼルにも使用されます。柔軟なポリウレタンは、ゴルフクラブやテニスラケットなどのスポーツ用品のグリップを作成するための一般的な素材です。
柔軟なボラードは耐久性があり、費用対効果が高く、研磨性がなく、影響の少ない交通管理用に設計されています。 柔軟なボラード
ポリウレタン製のフレキシブルボラードは、駐車場や街路での交通管理ソリューションを提供します。衝撃の少ないボラードは耐久性があり費用効果が高く、自転車専用車線の線引きとして、または駐車場の屋台の終わりを示すために使用されます。交通ニーズが変化する地域では、取り外し可能なフレキシブルボラードでさまざまな構成が可能です。
85％以上のポリウレタンで構成されるスパンデックスは、アクティブウェアで主に使用されています。 ファブリック
ポリウレタンは、乾式紡糸技術を使用して繊維に変換することができます。これらの繊維は、スポーツウェアからホーザリーまでのアパレルの生地に広く使用されています。化学的には、スパンデックス、ライクラ、またはエラスタンとして知られる生地は、少なくとも85％のポリウレタンで構成されています。
ポリウレタンの高い耐荷重特性により、耐久性のあるエラストマーホイールが実現します。 ホイール
ポリウレタンは耐荷重性が高く、エラストマーホイールやタイヤの母材です。これらは、ショッピングカート、エレベーター、ジェットコースター、ローラースケートで見つけることができます。
ポリウレタンでコーティングされた床は、摩耗や衝撃から保護されています。 フローリングとインフラストラクチャ
ポリウレタンコーティングは、堅木張りの床や屋外のインフラストラクチャなど、耐摩耗性と耐食性が必要な表面に最適です。定期的なメンテナンスにより、これらの表面を日常の摩耗から保護することができます。
セミフレキシブルポリウレタンフォームは、車のダッシュボードやドアライナーに最適な、より堅固な特性を備えています。 フォームとクッション
柔軟なフォームは柔らかく、高い吸収特性を備えています。セミフレキシブルポリウレタンフォームはより硬く、車のダッシュボードやドアライナーに使用されます。高反発フォーム製品は、フォームシート、シール、断熱パネルに適しています。
ポリウレタンフォームスプレーは、断熱性を高めるために窓の周りの隙間を埋めます。 接着剤とシーラント
ポリウレタンは、高性能接着剤や表面シーラントに使用されています。これらのシーラントは、建築材料の膨張と収縮を可能にしながら、ギャップを埋めます。シーラントのエラストマー特性により、25〜50％の動きが可能になります。泡スプレーもポリウレタンから開発され、建物の断熱性を高めるために隙間を埋めます。
ポリウレタンの特性
ポリウレタンのポリマー密度を制御できるため、さまざまな特性が得られます。ポリウレタンの利点には、高い弾性と成形性が含まれ、上記のように、多くのプラスチック製品の理想的なベース材料になります。
ポリウレタンの特性
利点
短所
高い耐摩耗性と耐溶剤性
低熱能力
高い耐荷重性と弾力性
毒性（イソシアネート）
高断熱
日光に対する耐性が低い
良好な成形品質
可燃性
ポリウレタンの構造と製造
ポリウレタンは、イソシアネートとポリオールの2つの分子間の発熱反応によって生成され、ウレタン結合を形成します。ポリウレタンはこれら2つの化合物の結果であるため、最初にイソシアネートとポリオールを理解することが重要です。
1）イソシアネート
イソシアネートの式はR–N =C=Oです。これは反応性のある有機化合物であり、多くの場合高分子材料を含んでいます。イソシアネートに2つのイソシアネート基がある場合、それはジイソシアネート（TDI）と呼ばれます。 TDIは、ポリウレタンの製造においてポリオールと反応するために使用されます。
2）ポリオール
ポリオールは、ポリエーテルまたはポリエステルポリオールのいずれかです。ポリエーテルポリオールは、エポキシドが活性水素含有化合物と反応するときに作られます。多官能性カルボン酸とポリヒドロキシ化合物の間で重縮合が起こります。高分子量のポリオールは、柔軟なポリウレタンになります。低分子量のポリオールは、硬質ポリウレタンを生成します。
3）ポリウレタン
ポリウレタンの製造に使用されるイソシアネートとポリオールの種類は、その特性に影響を与えます。ポリオールは、ポリマーの柔軟性と弾力性を制御する役割を果たします。より長い鎖と低い架橋は伸縮性のあるポリマーを作成しますが、より短い鎖はより硬いポリマーをもたらします。イソシアネートとポリオールには多くの選択肢があり、製造にはさまざまな処理条件が使用されます。
添加剤もポリウレタン製造プロセスに関与しています。これらの化学物質は、ポリウレタン形成反応と特性を制御します。
ポリウレタン製造に使用される添加剤
触媒
化学反応をスピードアップクロスリンクエージェント
機械的補強難燃剤
可燃性を低減します可塑剤
硬度を下げるフィラー
材料特性を改善し、コストを削減します発泡剤界面活性剤
フォームポリウレタンのセル構造を制御します煙抑制剤
燃やしたときの煙のレベルを下げます顔料
美学のための色を追加しますポリウレタンの分類
ポリウレタンは、熱に対する反応に基づいて2つのグループに分類できます。
熱可塑性プラスチック
熱可塑性ポリウレタンは、何度も再加熱および再成形できるという点で用途が広いです。加熱すると液体になり、プラスチックの特性を変えることなく目的の形状に成形できます。熱可塑性ポリウレタンは、250°Fを超える耐熱性を必要とする最終製品に最適です。
熱硬化性樹脂
熱硬化性ポリウレタンは複数回成形することはできません。熱硬化性ポリウレタンが硬化すると、化学反応が起こり、変化が永続的になります。熱硬化性ポリウレタンは、耐荷重性および耐摩耗性製品のより耐久性のあるオプションです。
ポリウレタンの種類
ポリウレタンは、エラストマー、コーティング、軟質フォーム、および架橋フォームの4つの主要なタイプに分類できます。タイプごとに、熱可塑性または熱硬化性のいずれかの最も適切なクラスのポリウレタンを選択する必要があります。特定の設計と用途に応じて、熱、重量、および摩耗に関するさまざまな要件を考慮する必要があります。
エラストマー
ポリウレタンエラストマーは非常に高い弾性を持っています。フレキシブルボラードなどの交通安全装置は、これらの弾性特性の恩恵を受けています。車両の下で曲がるように設計された柔軟なボラードは、平らにした後すぐに元の形に戻ることができます。
コーティング
ポリウレタンコーティングは、工業用クリーナーなどの過酷な溶剤に対する耐性を提供します。また、衝撃に対するある程度の保護も提供します。ポリウレタンコーティングは、耐摩耗性が必要な表面に最適です。水ベースのソリューションも利用できます。
柔軟なフォーム
柔軟なフォームは、高い衝撃強度とクッション性を備えています。セミフレキシブルポリウレタンフォームは、より堅固な代替品としても利用できます。
架橋フォーム
架橋フォームは、柔軟なフォームと比較して、より剛性が高く、より厚い構造を提供します。
ポリウレタンプラスチックのメンテナンス
ポリウレタンはお手入れが簡単でメンテナンスも簡単です。溶剤、油、腐食に耐性があり、風化や摩耗に対して非常に耐久性があります。定期的なメンテナンスは、湿らせた布で表面を拭くのと同じくらい簡単です。表面の損傷が多い場合は、洗剤と洗浄剤を使用できます。ただし、一部のポリウレタン仕上げの光沢レベルに影響を与える可能性があるため、過酷なクレンザーは時々使用するために保存しておくことをお勧めします。
ポリウレタンプラスチックのリサイクル
ポリウレタンは、機械的または化学的リサイクルの2つの方法でリサイクルできます。機械的リサイクルは材料をポリマーの形で再利用し、化学的リサイクルは材料を化学成分に戻します。
1）機械的リサイクル
再結合
ポリウレタン廃棄物は細かく刻まれ、プレポリマーが噴霧され、希望のグレードのフォームに結合されます。リサイクルカーペットの下敷きの一般的な方法。
リグラインド
ポリウレタン工業用トリムは微粉末に粉砕されます。次に、粉末を未使用の材料と組み合わせて、新しいポリウレタンフォームを製造できます。
接着剤プレス
ポリウレタン部品を造粒してブレンドし、熱と圧力をかけてボードや成形品を形成します。得られたパーティクルボードは、防音製品や家具の用途に使用できます。
2）化学物質のリサイクル
解糖
工業用および消費後のポリウレタンは、高熱でジオールと混合されます。新しいポリオールは化学反応によって生成され、リサイクルされたポリウレタンの製造に使用できます。
加水分解
使用済みポリウレタンと水との反応により、燃料として使用できるポリオールが生成されます。中間化学物質は、リサイクルポリウレタンを作成するための原料として使用できます。
熱分解
ガスとオイルは、酸素のない環境でポリウレタンを分解することによって生成されます。
水素化
ガスと石油は、使用済みポリウレタンから熱、圧力、酸素を加えることで生成されます。
ポリウレタンの未来
ポリウレタンは、実行可能な特性の組み合わせを備えた印象的な資源です。ポリウレタン製品は、プラスチック、フォーム、コーティングからシーラントに至るまで、さまざまな産業に利益をもたらす多様性も誇っています。
ポリウレタン製品は、製品のライフサイクルの終わりに達した後も価値を維持し続けるため、周期的な寿命があります。 2010年、アメリカの自動車メーカーであるクライスラーは、シートとヘッドレストに180,000ポンドのリサイクルポリウレタンフォームを使用すると発表しました。世界がグリーン化するにつれ、ポリウレタン業界は持続可能な慣行に追随しています。
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