JU UNIVERZITET U TUZLIPRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTETODSJEK: HEMIJAPREDMET: POLIMERNI MATERIJALI

Seminarski rad Tema: Poliuretanske tvrde

pjene

STUDENTI: Hrvić Anis Mušić Ahmet Sinanović Selma Suljagić Mirela Zukić Senida

Polimerni materijali. Definicije. Podjela.

Polimeri su hemijski spojevi koje se sastoje od makromolekula. Mogu biti prirodni organski i prirodni neorganski, a često su mineralnog porijekla.

Polimerni materijali su tehnički materijali na bazi polimera. Mogu biti građeni samo od jednog polimera bez dodataka (homogeni), polimera sa jednom ili više organskih tvari koje su hemijski ili fizikalno vezane sa polimerom (heterogeni) i polimera sa hemijski različitim organskim ili neorganskim punilima vezanim za polimer fizikalno ili hemijski čija je uloga poboljšanje njegovih osobina (punjeni; ojačani). Nekada se radi o dva ili više istovremeno polimerizirana monomera-kopolimera. Ovakvi materijali su poznati pod nazivom kompozitni. Kao ojačivači koriste se pamučna, staklena, azbestna i sintetička vlakna, kameno i drveno brašno i dr.

Razvrstavaju se u prirodne, čiju strukturu čine prirodni organski(kaučuk, smole, lignit, celuloza), neorganske (oksidi silicija i aluminija) ili mineralne modificirane prirodne (glina, azbest) polimeri, zatim modificirane prirodne (modificirani kaučuk) i sintetičke.

Sintetički polimerni materijali se dobijaju uglavnom iz nafte, uglja i zemnog plina. Prema primjeni dijele se na poliplaste, poznatije pod nazivom plastični materijali, plastične mase ili samo plastika, i elastomerne materijale elastoplaste elaste (guma, neopren i butil guma).

Poliuretan (PUR) Poliuretani su polimeri kristalne strukture. Oni predstavljaju polimere dobijene

reakcijom poliadicije izocijanata i organskih vodik-donorskih komponenti. To su polimeri čiji je karakteristični strukturni elemenat tzv, uretanska skupina (-NH–CO–O-). Nastajanje poliuretana je prikazano:

Pored karakteristične uretanske skupine (-NH–CO–O-) u poliuretanima se javljaju i druge kao što su urea (-NHCONH-), biuretska (-NHCONCONH-), alfonatna (- NHCONCOO-), eterska (-O-), esterska (-COO-), aromatska (-C6H4).

Komponente za dobijanje poliuretana. Metode dobijanja.

Osnovne komponente za dobijanje puoliuretana su polioli (vodik donori) ili spojevi koji u svojoj strukturi imaju dvije ili više OH skupina. Kao vodik donorske komponente se mogu koristiti i spojevi koji sadrže NH, COOH, SH skupine ili njihove kombinacije koje su sposobne da daju jedan ili više H atoma.

Polioli mogu biti polietarskog ili poliesterskog tipa. Poliesteri se koriste u velikom broju poliuretanskih spojeva. Polazne sirovine za

njihovu proizvodnju su glikoli (etilenglikol, propilenglikol,butilenglikol,heksilenglikol) i trioli (glicerol i sorbitol).

Osim osnovnih komponenti tipa polieter poliola u proizvodnji PUR se koriste i izocijanati sa dva ili više izocijanatnih skupina (NCO). Mogu biti tipa aromatskih., alifatskih, cikloalifatskih i cikloalkilaskih. Najčešće korišteni izocijanati su : toluendiizocijanat (TDI), 4,4 – difenilmetandiizocijanat (MDI), polimetilen polifenilizocijanat (PMPPI)

Polioli

 Poliesteri, kao i polieteri mogu se koristiti kao polioli. Polieteri imaju dobru hidrolitičku stabilnost i kompatibilni su sa većinom aditiva za formulacije. Mogu se proizvoditi i polieter polioli visoke funkcionalnosti sa prihvatljivim viskozitetima. Često korišteni polieter polioli za tvrde pjene imaju OH-brojeve od 350 do 650. Među drugim materijalima se za proizvodnju polieter poliola koriste glikoli, glicerin, trimetilolpropan, sorbitol, saharoza, i alifatski i aromatski amini. Propilen oksid je najčešće korišteni alkilen oksid. Poliester polioli prave se iz ftalne kiseline, adipinske kiseline, glikola, i glicerina između ostalih materijala. Pjene koje se baziraju na poliester poliolima imaju bolje osobine sagorljivosti i bolju termostabilnost.

Većina tvrdih pjena se priprema iz formulisanih mješavina. Jedna mješavina sastoji se od jednog ili više poliola, jednog površinski aktivnog sredstva, sporogorućeg materijala i, ako je potrebno, katalizatora i sredstva za bubrenje (nadimanje). Formulacija može također sadržavati sredstva za umrežavanje, na primjer, trietanolamin ili glicerin. Oni služe za poboljšavanje stvrdnjavanja i čvrstoće pjene.

Poliizocijanati  Izocijanati, koji se koriste za PU tvrde pjene su toluen-diizocijanat (TDI) i polimerni

difenilmetandiizocijanat (polimerni MDI). TDI igra manju ulogu u poliuretanskoj tvrdoj pjeni. Zbog povoljnijih fizioloških osobina, raznovrsnosti i upotrebljivosti na mnogim područjima je polimerni MDI trenutno preovladujuća izocijanatna komponenta za tvrde pjene.

Danas se mogu dobiti različiti tipovi polimernog MDI za različite primjene. Kad tečljivost ima visoki prioritet, na primjer, kad je potrebno da reakciona smješa koja se širi popunjava uske otvore, preferirani su polimerni MDI sa niskim viskozitetom i niske funkcionalnosti. Sa porastom funkcionalnosti i viskoziteta tečljivost se smanjuje. Korištenje proizvoda ovih tipova preporučuje se za postizanje povećane termostabilnosti i poboljšanih osobina sagorljivosti. Korištenje ovih tipova više funkcionalnosti u proizvodnji pjenaste blok pjene smanjuje tendenciju obrazovanja izrezaka i smanjuje obezbojenje jezgra. Vrijeme otvrdnjavanja se smanjuje a tlačna čvrstoća i zapaljivost finalne pjene su značajno poboljšani. Sa povećavanjem funkcionalnosti, sadržaj NCO se ne mijenja značajno. Korištenje modifikovanih polimernih MDI-a predstavlja prednost kod upjenjavanja pjenastih blok pjena. Lako se mogu dobiti prepolimeri sa NCO u granicama od između 25 % i 29 %, te su stoga oni preferirani. Oni se lako mješaju sa poliolom i poboljšavaju tečljivost reakcione smješe i žilavost krajnjeg proizvoda. Ove prednosti se naročito koriste za vrijeme proizvodnje izocijanuratom modifikovanih pjena pošto je kod njih prisutna tendencija ka većoj krtosti.

Sredstva za bubrenje (nadimanje) i drugi aditivi

Sve do nedavno je najviše upotrebljavano sredstvo za nadimanje (bubrenje) za proizvodnju tvrde poliuretanske pjene bio monofluorotrihlorometan (CFC-11). Ovaj materijal je zadovoljavao mnogo važnih zahtjeva : niska tačka ključanja, tečnost kod sobne temperature, mala toplota isparavanja, niska termoprovodljivost, nezapaljivost, netoksičnost, i samo ograničena rastvorljivost u poliuretanskom polimeru. Difluorodihlorometan (CFC-12) je igrao samo manju ulogu . Za oba sredstva za nadimanje (bubrenje) se sumnja da doprinose smanjivanju količine ozona u ozonskom sloju u stratosferi. Stoga je organizacija Ujedinjenih nacija za zaštitu životne okoline (UNEP) ratifikovala Montrealski protokol 16. septembra, 1987. godine. Cilj tog Protokola je smanjivanje i eliminacija proizvodnje i korištenja supstanci, koje smanjuju količinu ozona.

Posle Montrealskog protokola, koji je stupio na snagu 1. januara, 1989. godine, određeni nacionalni propisi traže nametanje potpune zabrane korištenja ovih hlorofluorougljovodonika (CFC-ja) u kratkom vremenskom periodu.

Mnoge primjene iziskuju poliuretanske tvrde pjene koje su modifikovane u pogledu sagorijevanja. Brojne metode za testiranje sa različitim kriterijima imaju za rezultat široku varijabilnost. Pored poliola koji sadrže brom i hlor, mogu se dodavati i fosforna jedinjenja kao što su esteri ortofosforne kiseline i metilfosfat zajedno sa halogeniranim derivatima. Primjeri su tris-(2-hloro-propil)-fosfat, difenilkrezilfosfat i bis-(2-hidroksi-etil)-aminometil fosfat-dietilester. Prvi mogu imati negativni uticaj na mehaničke osobine i dimenzionalnu stabilnost pošto djeluju kao plastifiktor. Umreživači kratkog lanca kao glicerin, mogu se koristiti za kompenzaciju ovih efekata. Sporogorući materijali sa najmanje 2 hidroksilne grupe u molekuli ne ispoljavaju takve nedostatke.

Najveći stepen osobina sporog gorenja postiže se ubacivanjem izacijanuratnih struktura u polimer. To se postiže reagovanjem smješe polieter poliola, poliester poliola i sredstva za sporo gorenje sa viškom izocijanata u prisutnosti uretanskih i izocijanuratnih kataliztora. Povećavanjem sadržaja izocijanata smanjuje se zapaljivost pjene ali ima i negativni uticaj na sipkost i čini pjenu krtijom. PU tvrde pjene modifikovane izocijanuratom mogu se formulisati sa malim količinama sporogorućih sredstava (približno 10 %) a da se još uvijek dobija B2 klasifikacija u skladu sa DIN 4102. Ugrađivanjem visokog sadržaja izocijnurata zajedno sa halogeniranim ko-poliolima, moguće je postići klasifikaciju B 1 u skladu sa DIN 4102.

U osnovi postoje dva tipa punila. Korištenje sitnih punila ili punila mikroskopskih dimenzija u reakcionoj smješi iziskuje pumpe koje su jako otporne na abraziju. Trenutno vrijedi spominjati samo mješanje sporogorućih pasta u toku procesa na pordučjima tvrdih pjena.

Potrošnja pojedinih vrsta izocijanata u proizvodnji PUR - a

Metode dobijanja poliuretana - Reakcije bez korištenja rastvarača - Jednostepeni procesi - Dvostepeni procesi - Prepolimerni procesi - Reakcije u rastvoru - Potpuno reagovani jednokomponentni sistemi - Reaktivni jednokomponentni sistemi - Dvokomponentni sistemi

Usljed ogromnih mogućnosti strukturnih varijacija kod formiranja poliuretana moguće je dobiti vrlo specifične proizvode:Fleksibilne ( meke pjene ); Tvrde pjene; Polutvrde pjene; Integralne pjene; Elastomere; Vlakna; Filmovi; Premazi i boje; Adhezivi.

Poliuretanske pjene. Dobijanje PUR pjena. PUR PJENA je visokoelastični termoaktivni materijal koji je razvijen u

laboratorijima NASE, u okviru svemirskog programa, negdje 70 – tih godina prošlog stoljeća.Nasini tehnolozi tada su tražili rješenje kako zaštititi zdjelicu, kukove i lumbosakralni – donji dio kralježnice astronauta prilikom polijetanja letjelica u svemir te kako ih zaštititi od štetnih utjecaja geopatogenih i kozmičkih zračenja.

Procesi proizvodnje PUR pjene se dijele na: cikličke i kontinuirane. Prerada se odvija uz hemijsku reakciju i/ili umrežavanje i/ili pjenjenje. Ako se odvija bez hemijske reakcije nastaju plastomeri iz materijela u obliku pjenećih čestica ili iz taline plastomera.

Vrste poliuretana: duromeri, elastomeri i plastomeri.

Pjenasti proizvodi PUR-a (PUR pjene) iz kapljevitih komponenata se dobijaju rekcijom polimerizacije. Proces je egzoterman.

Proizvodnja Derivati prirodnih sirovina petroleja i prirodnog plina se koriste za proizvodnju poliuretanske pjene. Nema nusprodukata prilikom proizvodnje. U većini zemalja se kao komponenta za pjenjenje mora koristiti voda. Prilikom procesa proizvodnje ne koristi se vanjski ulaz energije kao što je temperatura ili pritisak. Različita svojstva poliuretanske pjene se dobivaju ovisno o dodanim izabranim komponentama (polyol i dr.) Postoje dva različita tipa proizvoda: fleksibilna polieterska pjena fleksibilna poliesterska pjena

Postupci dobijanja PUR pjena

Tvrde PUR pjene

OSOBINE PU TVRDIH PJENA

Tvrde PU pjene su visoko poprečno povezani zatvoreno ćelijski termički materijali male gustine. Pjene sa otvorenim ćelijama su, takođe dostupne za specijalne svrhe. Pjene su određene njihovim fizičkim osobinama i dobijene standardnim test metodama. Termički karakter se ogleda u tome da pjena nije topiva, ima visoku tačku razmekšanja i pokazuje dobru otpornost na hemikalije i rastvarače. Materijal se može koristiti u rasponu temperature od -200 ˚C do 150 ˚C. Kontakt za kratko vrijeme sa materijalima koji imaju temperaturu 250 ˚C, npr. stajanje u vrućem bitumenu,ne oštećuje pjenu. Uprkos termičkom karakteru pjena je gibka prije nego krhka. Osobine uveliko zavise od gustine pjene. Sa povećanjem gustine raste i čvrstoća i moduli, samo jačina kidanja pri izduženju je iznimka i ostaje prilično konstantna.

IZOTROPIJA – ANISOTROPIJA Stuktura ćelije ima veoma značajan uticaj na osobine. Jedan opis strukture

ćelije je da je poput kostura (okosnice) i iznad zidova kao potporne konstrukcije pjene. Osobine ovog modela zavise od veličine ćelije i naročito od oblika ćelije. Okrugla ćelija pokazuje iste osobine u svim smjerovima. Međutim ćelije mogu biti izdužene u pravcu rasta pjene. Pjena tada pokazuje različite osobine u dva glavna pravca : pjena je anisotropična. Omjer vrijednosti izmjerene okomito i paralelno u pravcu rasta pjene je mjera anisotropije. Uopšteno, visoka jačina kidanja u jednom pravcu dešava se na račun jačine zbivanja u drugom pravcu.

Najveća vjerovatnoća da se stvori sferna izotropna ćelijska struktura je kada sistem pjene reaguje polako i jednoliko i kada nema uticaja okoline, površine ili ako se ovi uticaji mogu zanemariti. Ćelija odstupa od sfernog oblika sve više i više što se reakcija odvija brže i što se uticaj površine ili zidova kalupa povećava. Ova ograničenja mogu dovesti do povećanja trenja, apsorpcije topline reakcije, i uzrokovati djelimično urušavanje pjene. Kao rezultat ovoga ćelije duž ivica, nasuprot onima u središtu, mogu biti neusmjerene sa povećanjem gustine. Uticaj interfejsa je veći što se omjer površine pjene i volumena povećava ;ili određen na drugi način :što pjena mora da duže da teče kroz otvor i što manji poprečni dio kroz koji pjena mora da teče, tim se više može uticati na strukturu ćelija i osobina.

STRUKTURA ĆELIJE

U zavisnosti od korištenog procesa nadimanja, ćelije mogu biti zatvorene ili otvorene. Čak je moguće nastajanje i međustupnja (pjene sa mješanim ćelijama). Dobre ćelije imaju dijametar manji od 0,25 mm. Veće ćelije imaju dijametar preko 0,5 mm. Zatvoreno ćelijske tvrde pu pjene sa specijalnim ćelijskim gasovima koji imaju nižu termičku provodivost u poređenju sa vazduhom imaju izuzetno nizak koeficijent termičke vodljivosti. Zbog ovih karakteristika ove pjene imaju dobra izolacijska svojstva. Procesi razlijevanja i curenja su zaustavljeni ćelijskim zidovima. Nasuprot otvoreno ćelijskim pjenama izjednačenje sa atmosferom je moguće dok se volumen i pritisak ćelijskih gasova ne mijenja što rezultuje u dobroj dugotrajnoj izolacionoj vrijednosti. Ovi efekti dimenzione stabilnosti zatvorenih ćelija odražavaju se negativno zbog termičnog kružnog procesa. Otvoreno ćelijske tvrde pjene su slične fleksibilnim elastičnim pjenama u pogledu tih osobina mada one pokazuju i osobine apsorpcije zvuka.

OTVORENE ĆELIJE – ZATVORENE ĆELIJE

Većina tvrdih PU pjena su pretežno sa zatvorenim ćelijama. Broj otvorenih ćelija je između 5 – 10 %. Veoma veliki komadi pjena mogu imati do 15 % otvorenih ćelija. Zatvorene ćelije se dobijaju kada ćelijski zidovi ostaju netaknuti za vrijeme formiranja pjene i ne pucaju pod expanzionim pritskom ćelijskog gasa. Temperatura raste u reakcionoj smjesi određujući konačan pritisak formiranja. Fizičke nadimajuće tvari ''hlade'' reakcionu smjesu i dok isparavaju zaustavljaju rast pritiska dok zidovi ćelija ne postanu čvrsti. Hemijske nadimajuće tvari ili mehaničke mješavine uzrokuju povećanje temperature reakcije. Pjene sa potpuno otvorenim ćelijama imaju malu gustinu obično manju od 20 kg/m3. Brzo povećanje temperature i pritiska za vrijeme reakcije uništava zidove ćelija kod ovih pjena. Pjene sa djelimično otvorenim ćelijama i djelimično zatvorenim ćelijama se mogu dobiti ali ih je teško ponovo prozvesti u procesu proizvodnje. Takođe, pri mjerenju, određen stepen (sadržaj) otvorenih ćelija se mogu ponašati kao zatvorene ćelije zbog toga što imaju visoku otpornost protoka gasa.

MEHANIČKE OSOBINE

Mehaničke osobine zavise od gustine, strukture ćelija, proizvodnog procesa. Vrijednost osobina prikazanih u dijagramima, u ovom dijelu se mjere kod slobodno rastućih pjena pripremljenih laboratorijskim uslovima. Ove vrijednosti su tipične vrijednosti za osobine na sobnoj temperaturi i najvjerovatnije nisu moguće promjene sa vremenom. Ovdje se mora naglasiti da različite nadimajuće tvari pokazuju različite tipove interakcijesa polimerima koje mogu dovesti do značajnih promjena u fizičkim osobinama pjene. Zato nije moguće da se jednostavno izdvoji jedan podatak iz dijagrama i iskoristi za postavljanje proizvodnih zahtjeva.

JAČINA ZBIJANJA (SILA)

Posebna pažnja se obraća vrijednost jačine zbijanja. Primjenjeni vanjski pritisak (sila, težina) deformiše ćelijsku strukturu i dovodi do urušavanja ćelije. Postoji važna veza između jačine kidanja i dimenzionalne stabilnosti kod pjena sa zatvorenim ćelijama. Sa promjenom temperature unutrašnji pritisak se mijenja širenjem ili skupljanjem ćelijskog gasa što dovodi do (variranja) razlike pritisaka povezane su višim atmosferskim pritiskom. Ako pjena treba da bude dimenzionalno stabilna pod ovim uslovima jačina kidanja mora biti veća nego ova razlika pritisaka.

ČVRSTOĆA RASTEZANJA

Dok jačina (čvrstoća) opterećuje ćelijsku strukturu do tačke kidanja, razdvajanje kohezivnih sila dešava se pri rastezanju. Ali je nemoguće odrediti ove vezujuće sile zato što su vrijednosti široko raštrkane (razbacane, razvučene). Svaka rascjepljena ćelija test uzorka predstavlja zarez (urez) i cijepanje će početi prije ili kasnije od površine uzorka. Ovo kidanje zavisi od veličine nasumice rezanih ćelija ili šupljina. Za kalupne dijelove i pločaste pjene ćvrstoća rastezanja može biti do 100 % iznad čvrstoće kidanja. Za pločne komade obije vrijednosti su slične.

UTICAJ TOPLINE I VREMENA NA OSOBINE

Uticaj topline i vremena mora se uzeti u obzir kada se PU pjena koristi kao izolacija. Sa porastom temperature mehaničke osobine se generalno smanjuju.

DIMENZIONA STABILNOST NA NISKIM I VISOKIM TEMPERATURAMA

Sa promjenom temperature, pritisak okruženog ćelijskog gasa se mijenja. Ako struktura pjene nije dovoljno čvrsta pjena će se deformisati zbog pritiska. Skupljanje se dešava na nižim temperaturama a širenje na višim temperaturama. Pjene sa zatvorenim ćelijama sa većom čvrstoćom ili pjene sa otvorenim ćelijama neznatno mjenjaju svoje dimenzije sa promjenom temperature. Ne postoji znatan rast pritiska kod otvorenoćelijskih pjena jer one ''dišu''. Međutim neznatno skupljanje kod pjena sa otvorenim ćelijama može se desiti kada se one izlože visokoj temperaturi. Ovo se dešava na krajnim slučajevima bez izlaganja pjene niskim temperaturama.

TERMIČKA PROVODIVOST

Termička provodivost materijala karakterisana je njegovom sposobnošću da prenese toplinu sa jednog kraja materijala na drugi. Ova sposobnost prenosa topline označava se u jedinicama [W/(m×K)] ili [mW/(m×K)]. Izolacioni materijali se razlikuju zbog njihove male toplinske vodljivosti. To znači da se samo spori prenos topline odvija kroz ove materijale. U slučaju termičkih izolatora događa se mali gubitak energije. Provodnost pjene je kombinacija nekoliko faktora

- termičke provodivosti ćelijskog gasa - termičke provodivosti polimera - konvekcije ćelijskog gasa - termičke radijacije.

Sve dok pjena ima dobre (normalne) ćelije, termička provodnost je posljedica prva dva faktora. Termička provodnost zbog konvekcije može biti zanemarena. Struktura ćelija ima veći uticaj na termičku provodljivost. Nasuprot ovome hemijski sastav ćelija polimera je od manjeg značaja jer on obuhvata samo 3-6 % volumena. Radijacija se mora uzeti u obzir samo kod gustina <30 kg/m3 jer su utom slučaju ćelijski zidovi veoma tanki.

UTICAJ ĆELIJSKOG GASA

U rasponu normalnih gustina (30-60 kg/m3)termička vodljivost PU tvrdih pjena je primarno određena sastavom ćelijskog gasa. Iz ovog razloga nadimajuće tvari koje se koriste uprocesu proizvodnje PU tvrdih pjena trebale bi da imaju slijedeće osobine :

- da imaju što je moguće nižu termičku vodljivost. - da imaju malu topivost u polimeru, a dobru topivost u reakcionoj smjesi. - da imaju malu tendenciju da difendiraju kroz ćelijske zidove tako da se

osobine održavaju dugoročno - dozvoljavaju formiranje zatvorenih ćelija za vrijeme pjenjenja.

UTICAJ GUSTINE

Sa povećanjem gustine termička provodljivost potpornih ćelija raste. Međutim ovo povećanje nije direktno proporcionalno povećanju gustine. Polimer je znatno umrežen zato se termička provodljivost neznatno mijenja u rasponu gustine od 30 do 60 kg/m3.

UTICAJ TEMPERATURE

Termička provodljivost ćelijskog gasa a samim tim i pjene smanjuje se gotovo linearno sa smanjenjem temperature. Anomalije se dešavaju kada se posmatrana temperatura nalazi u blizini tačke ključanja jednog od ćelijskih gasova. Ovo izaziva kondenzaciju jedne od komponenti ćelijskog gasa :samo gasovita funkcija doprinosi termičku vodljivost. Relativna koncentracija sve više provodnog vazduha se povećava.

UTICAJ VLAGE (VLAŽNOSTI)

Čak i pjene sa zatvorenim ćelijama mogu biti potpuno ukvašene vodom ako difuziona barijera nije pravilno dizajnirana. Voda ima termičku provodljivost više od 20 puta veću nego Pu pjena. Apsorpcija vode od 1 % volumena povećava termičku provodljivost približno 0,0015 W/(mK)

APSORPCIJA VODE (UPIJANJE VODE)

Voda može prodrijeti u pjenu kao tečnost ili kao para.Na apsorpciju vode utiče starost pjene i hidrostatički pritisak. Iznenađujuće je da dužina vremena za koje pjena ostaje uronjena vrlo malo utiče na apsorpciju vode. Preporučuje se da u onim slučajevima gdje voda ima direktan uticaj, stvarni stimulacioni testovi ili testovi pod stvarnim uslovima rada mogu se izvesti na gotovim dijelovima. Vodena para može difundirati u pjenu. Ravnoteža vodene pare PU-skih tvrdih pjena je funkcija sadržaja vlage i temperature okolnog zraka i može dostići maximum od 5 % od težine (0,15 vol. %).

TERMIČKI KOEFICIJENT ŠIRENJA

Termički koeficijent širenja za uobičajeni raspon gustina je između 5×10-6/K (pri gustinama >70 kg/m3) i 100×10-6/K (pri gustini od 30 kg/m3.

HEMIJSKA OTPORNOST

Jake kiseline i baze napadaju odnosno nagrizaju tvrde PU pjene ; one uzrokuju hemijsku degradaciju. Međutim pjena pokazuje malutopivost u ovim hemikalijama. Tvrde PU pjene su stabilne u prisustvu većine rastvarača koji su prisutni npr. u vezivima, bitumenim materijalima, i materijalima za očuvanje drveta. Pjena je uveliko otporna na gorivo, mineralna ulja slabe kiseline i baze, kao i na automobilska ili korozivno industrijska zagađenja. Tvrda ili poliuretanska pjena ne truhne i ne raspada se, otporna je na gljivice ili bakterije i mikrobe, ima neutralan miris. Smatra se fizološki bezopasan u pretežno tehničkim upotrebama. Pjena je hemijski neutralna. UV zraci uzrokuju crnjenje površine pjene.

ZAPALJIVOST  PU tvrde pjene zajedno sa svim drugim organskim produktima su zapaljive.

Glavni cilj u razvoju pjene od početka je bio poboljšanje otpornosti na vatru. Nereaktivni aditivi pripadaju ''klasičnim'' modifikatorima zapaljenjakoji se ponašaju ili kao ispunjači ili su rastvarači polimera pjene.Značajan napredak je napravljen ugradnjom polizocijanouratne strukture u makromolekulu. Neke od mjera koje poboljšavaju otpornost na vatru mogu nepovoljno uticati na druge osobine. Značajno smanjene osobina npr. tehničke i dimenzionalne stabilnosti, tvrdoće pjene ili adhezija na površinu mogu se očekivati u krajnim (extremnim) slučajevima. Procjena zapaljivosti je komplikovana brojnim test metodama i kodovima pojedinih građevinskih industrija.Ovo dovodi do neuporedive klasifikacije istog materijala. Tvrde PU pjene često spadaju u manje traženu klasu zapaljivih materijala, dok poliizocijanuratne pjene su klasifiirane kao upotrebljive za konstrukcione materijale . 1993 godine Europska Zajednica (EC) je usvojila set standarda i vodilja za klasifikaciju materijala. Ovo će zamijeniti različite testove i klasifikaciju koja postoji u zemljama Europske Zajednice. Proizvodi automobilske industrije moraju zadovoljiti zahtijeve MVSS 302 (Motor Vehicle Safety Standard). Ovaj standard zahtijeva da propagirana brzina plamena horizontalnog uzorka mora biti manja od 4 inča/minuti. Mnogi usporivači plamena PU tvrdih pjena zadovoljavaju ove uslove.

Sendvič mašina za proizvodnju PUR blokova

Karakteristike tvrde pjene - od svih danas poznatih izolacijskih materijala imaju najbolja izolacijska svojstva

( λ = 0,024 W/mK ),- toplinsko-izolacijska vrijednost bolja od zraka, - ploče su kaširane AL-folijom ili mineralnim flisom,- pri debljini izolacijskog materijala od 12 cm, koeficijent toplinske propusnosti je čak  U(k) = 0,182 W/mK,- traženi zahtjev toplinske izolacije može se postići s osjetno tanjom debljinom izolacije, te osjetno   manjom težinom,- ugradnjom tanjeg izolacijskog sloja dobiva se veći koristan prostor,- ploče se mogu spajati tehnikom pero-utor ili falcem čime se sprječava pojavljivanje toplotnih mostova ,- materijal za toplinsku izolaciju (tvrda pjena) sa više od 90% zatvorenih ćelija,- minimalna apsorpcija vode (u 28 dana 1,3 vol.%),- visoka mehanička čvrstoća (otpornost na tlak, savijanje i kidanje),- mala težina; 33 kg/m3,- otporan na vremenske prilike,- dugotrajno zadržavanje prvobitnog oblika – 50 godina,- lagano se obrađuje i reže, brzo i jednostavno postavljanje,- otporan na gljivice, truljenje, plijesan, propadanje,- otporan na gamad i glodavce,- biološki i fiziološki neutralan,- otporan na kiseline i lužine,- ekološki neškodljiv proizvod, bez zabranjenog plina FKCW

TOPLINSKA VODLJIVOST IZOLACIJSKIH MATERIJALA

 Kod PUR-tvrde pjene ostvaruju se izmjerene vrijednosti top. vodljivosti od 0,019 - 0,025 W/mK (izmjereno prema DIN 52612).Prema tim vrijednostima toplinske vodljivosti, PUR-tvrda pjena jedan je od najboljih izolacijskih materijala na tržištu.

Miris Poliuretanske pjene nemaju miris ako su bile skladištene određeno vrijeme nakon proizvodnje. Blag miris karakterističan za plastiku se ponekada osjeti u novim pjenama bez rizika po zdravlje ljudi.

Higijena Sa higijenskog gledišta poliuretanske / polieterske pjene ne zadaju nikakav problem. Njihova jako otvorena struktura ćelija osigurava dobru cirkulaciju zraka i visoki nivo vlažnosti. Ne proizvode prašinu i prirodno reagiraju na tijelo.

Dizajn Fleksibilne poliuretanske pjene dopuštaju potpunu slobodu u oblikovanju. Mogu biti oblikovane u gotovo bilo kojoj trodimenzionalnoj formi. Postoji veliki broj tehnologija rezanja kako bi se to omogućilo. Značajke materijala: - dobra trajna fleksibilnost - visoka propusnost zraka - visoki otpor na starenje u odnosu na vlažnost i toplinu - fiziološka sigurnost - različitost i dostupnost gustoća i tvrdoća - raznovrsnost upotrebe / iskorištenja - vrlo mali gubitak visine u uporabi - max. 5% ( prema DIN 53574 ) ovisno o specifičnim karakteristikama materijala

Primjena tvrdih PUR pjena

Tvrde poliuretanske pjene u pločama i trakama za toplotnu i zvučnu izolaciju krovova i pregradnih zidova, izolacija sistema za podno grijanje, kao ispuna za instalacione zidove, vezivno sredstvo za pripremu vodonepropusnih plastomernih i plastomerno-cementnih betona i maltera, punilo u proizvodnji namještaja i madraca, vezivo za lakove, boje i premaze, kao tvrda pjena za prozorske okvire i namještaj, u automobilskoj industriji (izolacija u vratima, ispod haube i u sicevima)

Industrija rashladnih uređaja

POLIURETANSKA ( ili PUR ) PJENA je takođe tipični građevinski materijal ali je ipak našla široku primjenu u skulpturi. Rijeđe se koristi kao finalni materijal kada se obično obrađuje rezanjem ili paljenjem a češće za armiranje kaširanog papira ili nekih drugih materijala koji daju tanak pozitiv. Iako je moguće sipati direktno u kalup, to se izbjegava jer ju je jako teško kontrolisati.

Izgled hladnjače

Proizvodnja namještaja

Proizvodnja umjetnih opeka

U proizvodnji automobila

Mnogi poliuretanski proizvodi

Ekologija / recikliranje

PUR pjena može biti odložena u gradskim odlagalištima otpada. Ona nema posebnih zahtjeva za odlaganje. Fleksibilna poliuretanska pjena je ekološki kompatibilan proizvod. Ona je sasvim fiziološki sigurna i ne sadrži teške toksične tvari i druge materijale koji su trenutno svrstani među opasne. Trenutno postoji više od deset različitih procesa recikliranja poliuretanskih pjena koji mogu biti grupirani u tri kategorije: - recikliranje u materijal - recikliranje u sirovinu (kemijsko recikliranje) - recikliranje u energiju (termalno recikliranje).