Polyuretaani-elastomeeri on ensiluokkainen pinnoitemateriaali

Polyuretaanit ovat polymeerejä, jotka ovat keraamien ja metallien ohella yksi kolmesta merkittävimmistä tuotantomateriaali-ryhmästä. Polymeerit jaetaan luonnonpolymeereihin (esim. tärkkelys, selluloosa, ligniini)  ja synteettisiin polymeereihin (esim. muovi, synteettinen kumi, polyuretaani).    Polyuretaani on orgaaninen eli hiiliatomeja sisältävä polymeeri, joka käsittää uretaaniryhmän -NH-CO-O-.    Yleisimmin kuluttajapuolella polyuretaania käytetään solumuovipehmusteena huonekaluissa ja patjoissa, integraalisolumuovina auton sisustuksessa tai rakennusten eristeenä tai vaikkapa kenkien pohjina ja urheiluvälineissä. Monipuolisista ominaisuuksista johtuen polyuretaania on kutsuttu yhdeksi kemian ihmeeksi.  

Polyuretaanien valmistus polyadditiomenetelmällä keksittiin Saksassa 1937 tutkijoiden etsiessä kilpailevaa vaihtoehtoa nailonkuidulle. Tänä päivänä markkinoilla olevia tunnettuja polyuretaanikuitujen tuotemerkkejä ovat mm. Spandex ja Perlon. Valettavat polyuretaanit kehitettiin 1940-luvulla ja kaupallinen tuotanto alkoi varsinaisesti 50-luvulla, jolloin markkinoille tulivat myös edullisemmat ja helpommin käsiteltävät polyeetteripohjaiset polyuretaanit polyesteripohjaisten lisäksi. Polyuretaanielastomeerit (PU) ovat yksi osa polyuretaaniryhmää, ja näistä valettavat polyuretaanielastomeerit muodostavat siten vain siis pienen osan koko polyuretaanin maailmanlaajuisesta käytöstä ja tuotannosta. Polyuretaanikuitujen ja valettavien polyuretaanien lisäksi muita ryhmiä ovat esim. termoplastiset, ruiskutettavat, vaahtomaiset ja valssattavat polyuretaanit.

PU-elastomeerit muodostuvat vuorotellen kovista (isosyanaatti) ja elastisista (polyoli) osista, eli ne ovat jaksottaisia sekapolymeerejä. Isosyanaatti muuttuu reaktion jälkeen täysin turvalliseksi käsitellä. Elastomeeriksi taas määritellään sellainen polymeeri, joka venyy vähintään kaksinkertaiseksi ja palautuu nopeasti alkuperäiseen muotoonsa, kun venymän aikaansaanut voima poistuu. Muita elastomeerejä ovat mm. kumit ja silikonit. PU kuuluu tyypillisesti kertamuoveihin, eli sitä ei voi kuumentamalla muokata uudelleen

Polyuretaanin ominaisuuksiin, kuten tiiviyteen ja kovuuteen voidaan vaikuttaa vaihtelemalla erityyppisiä isosyanaatteja ja polyoleja, sekä niiden suhdeosuuksia toisiinsa nähden. Näiden osioiden vaihtelu saakin aikaan PU-elastomeerien ainutlaatuiset ominaisuudet. Valettavien PU-elastomeerien kovuus kattaa myös hyvin paljon laajemman alueen kuin mikään muu elastomeeri, alkaen aina kuminauhan pehmeydestä ja päätyen luunkovaan pintaan, kuten golfpalloissa. Polyuretaanit mahdollistavat myös komposiittirakenteiden valmistuksen hyvän tarttumiskykynsä vuoksi. Polyurea sekoitetaan usein polyuretaaniin mutta se eroaa polyuretaanista siten, että polyureat tuotetaan polyamideista polyolin sijaan, ja ne sisältävätkin urea-ryhmän uretaanin sijaan. Tämän myötä polyuretaanin ominaisuudet esim. kulutuksenkeston suhteen ovat merkittävästi paremmat kuin polyurealla. Valettavat polyuretaanielastomeerit eroavat myös termoplastisista polyuretaanimuoveista sekä uretaanikumeista selkeästi parempien ominaisuuksien suhteen.

Polyuretaanielastomeerit ovatkin omaa luokkaansa seuraavien ominaisuuksien suhteen:

  • kulutuskestävyys
  • iskulujuus
  • repimislujuus
  • erittäin laaja kovuusaluevaihtelu
  • kemikaalienkesto (esim. öljyt, kaasut)
  • kuormituksen kesto
  • säävaihtelujen kestävyys
  • materiaalin kirkkaus ja läpinäkyvyys
  • värivaihtoehdot
  • tahraamattomuus
  • kiinnitettävyys erityisesti metalleihin erittäin hyvä

Polyuretaani sopii siten kohteisiin, joissa vaaditaan lujuutta, repimislujuutta, kovaa kulutuksen- tai kuormankestoa, tai olosuhteissa vaaditaan hyvää kaasujen, öljyjen ja aromaattisen hiilivetyjen, hapen tai otsonin sietokykyä. PU lisäksi kiinnittyy metalliin oikein valettuna niin lujasti, että liitoslujuus ylittää jopa PU:n oman repimislujuuden. Haastavin olosuhde polyuretaanille on hydrolyysiä aiheuttava kostea ja kuuma (>80°c), vesihöyryn täyttämä prosessi, jolloin tarjoamme erikois PU- tai erikoiskumilaatuja kohteen muista vaatimuksista riippuen. PU ei myöskään kestä ketoneita, estereitä ja eettereitä, jolloin suosittelemme erikoiskäyttöön tarkoitettuja kumilaatuja.

PU-elastomeerien valmistuksessa käytettävät raaka-aineet voidaan jakaa neljään ryhmään:

  1. isosyanaatit, joista yleisimmät ovat TDI ja MDI
  2. polyolit, joista yleisimmät ovat eetterit ja esterit
  3. verkouttajat eli ketjunjatkajat
  4. lisäaineet, kuten väripigmentit, pehmentimet, katalyytit, syttymisenhidastimet.

Näistä raaka-aineiden erilaisista yhdistelmistä saamme räätälöityä huomattavan valikoiman eri ominaisuuksilla varustettuja tuotteita monenlaiseen asiakastarpeeseen. Asiantuntijamme, joilla on ymmärrys sekä asiakkaan laitteistojen ja prosessien vaatimuksista kuin myös raaka-aineistamme osaavat valita mekaanisten, kemiallisten ja termisten ominaisuuksien suhteen juuri oikean ratkaisun asiakkaan kohteeseen. 

Oheisesta linkistä löydät lisätietoa materiaalivertailusta PU sekä muovit ja metallit.