در دنیای پیشرفته امروز که سرعت تحولات صنعتی بی وقفه در حال افزایش است، نیاز به مواد با قابلیت های منحصر به فرد بیش از پیش احساس می شود. از میان طیف وسیع پلیمر ها، الاستومر پلی یورتان به عنوان یکی از پیشگامان عرصه مواد مهندسی، با خواص بی نظیر خود، جایگاه ویژه ای یافته است. بیش از چهار دهه است که تجربیات و پیشرفته ای علمی به توسعه و گسترش مصرف این پلیمر چندکاره در بخش های مختلف صنعت منجر شده و آن را به گزینه ای مطلوب برای طراحان و مهندسان تبدیل کرده است.
در ادامه این مطلب از کمیسان به بررسی ماهیت، دسته بندی، کاربردهای گسترده و فرآیند ساخت الاستومر پی یو میپردازیم.
الاستومر پلی یورتان چیست؟
الاستومر پلی اورتان نوعی پلیمر مصنوعی است که از واکنش بین ایزوسیانات ها و پلی ال ها حاصل می شود. این مواد به دلیل ساختار شیمیایی خاص خود، می توانند طیف وسیعی از خواص فیزیکی و شیمیایی را ارائه دهند.
تفاوت در نوع واکنش دهنده ها، به ویژه پلی ال و همچنین نحوه ترکیب آنها با یکدیگر باعث می شود که هر نوع الاستومر پی یو خصوصیات منحصر به فردی داشته باشد.
📚 بیشتر بخوانید…
همه چیز درباره رزین پلی یورتان
انواع الاستومر PU کدامند؟
الاستومر PU را می توان براساس ساختار شیمیایی، فرآیند تولید و ویژگی های نهایی به دسته های مختلفی تقسیم کرد. این دسته بندی ها به صنعتگران کمک می کنند تا مناسب ترین نوع را برای کاربرد خاص خود انتخاب کنند:
الاستومرهای ترموپلاستیک پلی اورتان (TPU)
این نوع الاستومرها قابلیت ذوب و شکل دهی مجدد را دارند و به همین دلیلی در فرآیند های تولید انبوه مانند تزریق پلاستیک بسیار پرکاربرد هستند. آنها از انعطاف پذیری بالا،مقاومت در برابر سایش، مقاومت خوب در برابر روغن ها و گریس ها برخوردارند و در صنایعی مانند خودرو، تولید انواع شلنگ و کابل های کاربرد فراوان دارد.
پلی یورتان های قابل ریخته گری
این گروه از الاستومر های پی یو بخش عمده ای از کاربرد ها در زمینه الاستومر های صنعتی به خود اختصاص داده اند. تولید الاستومر های پلی یورتان در این دسته معمولا به یکی از دو روش پیش پلیمری یا یک مرحله ای انجام می شود. تنوع در فرآیند های قالب گیری نیز بسیار بالاست و شامل تکنیک هایی نظیر ریخته گری باز، گریز از مرکز، چرخشی، قالب گیری تحت فشار و قالب گیری تزریقی واکنشی می شود.
پلی یورتان های غلتکی
این گروه از الاستومر پلی یورتان به طور خاص برای ساخت قطعاتی طراحی شده اند که نیاز به مقاومت بی نظیر در برابر سایش و پارگی دارند، همچون غلطک های صنعتی و تسمه های نقاله. این نوع الاستومر پی یو با توجه به توانایی تحمل بارهای سنگین و مقاومت در برابر فرسودگی مداوم، در صنایع مختلفی که نیازمند نیرو یا مواد هستند، بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.
کاربرد های الاستومر پی یو چیست؟
به دلیل ترکیب منحصر به فرد خواص فیزیکی و شیمیایی، کاربرد الاستومر PU در صنایع گوناگون بسیار گسترده است. این ماده به عنوان جایگزینی کارآمد برای فلزات و پلیمرهای سنتی شناخته می شود که راهکار اقتصادی و بادوام تری را ارائه می دهد. برخی از مهم ترین کاربردهای الاستومر پلی اورتان عبارتند از:
الاستومر پی یو در صنایع معدنی و حفاری
مقاومت سایشی فوق العاده الاستومر پلی یورتان باعث شده که این ماده در بخش معدن به عنوان جایگزینی برای قطعات فلزی استفاده شود. قطعاتی مانند چرخ ها، لاینر ها، نازل ها در معادن و صنایع حفاری، نفت،گاز، پتروشیمی که معرض سایش شدید و مواد شیمیایی تهاجمی قرار دارند از این مواد ساخته می شوند.
الاستومر پی یو در صنعت ساختمان
از الاستومر های پلی یورتان در ساخت چسب ها، درزگیر ها، کفپوش ها و عایق ها استفاده می شود که به دلیل چسبندگی عالی و دوام بالا به بهبود کیفیت و طول عمر سازه ها کمک می کند.
📚 بیشتر بخوانید…
الاستومر پی یو در صنایع دریایی
به دلیل مقاومت در برابر آب، سایش و عوامل محیطی، الاستومر پلی یورتان در ساخت قطعات شناور، اسکله ها و تجهیزات زیرآبی کاربرد دارد.
الاستومر پی یو در پزشکی
زیست سازگاری و انعطاف پذیری الاستومر PU آن را برای کاربرد هایی مانند ایمپلنت های پزشکی، کاتتر ها و تجهیزات پزشکی یکبار مصرف مناسب می سازد.
📚 بیشتر بخوانید…
الاستومر پی یو در صنعت خودرو
الاستومر پی یو در ساخت قطعات داخلی و خارجی خودرو نظیر بوش ها، ضربه گیر ها، آب بند ها، فوم های صندلی و قطعات مربوط به سیستم تعلیق که نیاز به مقاومت در برابر سایش، ضربه و لرزش دارند، بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
استفاده از الاستومر پی یو در پوشش ها
به عنوان یک ماده مقاوم و بادوام، الاستومر پلی یورتان در تولید پوششهای محافظ برای سطوح مختلف، از جمله کفپوش های صنعتی و رنگ های مقاوم در برابر سایش به کار می رود.
الاستومر پی یو در صنایع کاغذ و کارتن سازی
در این صنعت به دلیل اصطکاک زیاد محصولات نهایی در خط تولید، قطعات پلی یورتانی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله این قطعات می توان به انویل، غلطک های کشنده، چرخ های کشنده، غلتک های برش و خط اندازی اشاره کرد.
الاستومر پی یو در روکش غلتک ها و چرخ ها
غلتک ها در صنایع مختلف برای انتقال نیرو و مواد، شستشو (با انواع حلال ها یا شوینده های اسیدی و قلیایی)، پرس، لمینت کردن نایلون و پلاستیک ها، انتقال چسب و رنگ به شابلون ها و چاپ کاربرد دارد.
پلی یورتان ها روکش مناسبی برای انواع چرخ ها با مصارف گوناگون کارخانه ای و فروشگاهی به شمار می آیند که می توانند تحت هر شرایط سخت و ویژه ای عمل کنند.
الاستومر پی یو در صنایع فلزی
در این صنعت الاستومر PU جهت روکش چرخ ها و غلتک ها در خطوط تولید لوله سازی و تولید ورق ها استفاده می شود.
فرآیند تولید الاستومر پلی یورتان
تولید الاستومر پلی یورتان فرآیندی دقیق و کنترل شده است که نیاز به رعایت مراحل مشخصی دارد. این فرآیند که اغلب به صورت Hot-Cast (ریخته گری گرم) انجام می شود، قابلیت تولید قطعات با خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار مطلوب را فراهم می کند. مراحل اصلی فرآیند تولید الاستومر پلی یورتان به شرح زیر است:
آماده سازی مواد اولیه و تجهیزات
ابتدا باید رزین های الاستومر پی یو را در محدوده دمایی ۷۰ تا ۹۰ درجه سانتی گراد گرم کرد. میزان رزین مورد استفاده باید متناسب با حجم قالب باشد. همزمان ماده “موکا” که به صورت گرانول زرد رنگ است، باید به دمای ۹۰ درجه سانتی گراد رسانده شود تا به حالت مذاب درآید.
مخلوط کردن مواد
پس از رسیدن مواد به دما های مورد نظر، رزین و ماده موکا با نسبت استوکیومتری در یک ظرف فلزی یا پلاستیکی مناسب با یکدیگر مخلوط می شوند.
ریخته گری در قالب
پس از اینکه ترکیب مورد نظر به فرم قابل قبولی رسید و حباب های احتمالی خراج شدند، مواد مذاب درون قالب از پیش گرم شده ریخته می شوند. مواد باید برای ۳۰ دقیقه تا ۱ ساعت درون قالب باقی بماند تا سفت شود و امکان جداسازی قطعه از قالب راحت تر شود.
پخت نهایی
قطعه تولید شد پس از جداسازی از قالب، باید ۱۶ تا ۲۰ ساعت در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد در کوره باقی بماند. این مرحله پخت نهایی نامیده میشود و برای دستیابی به حداکثر خواص فیزیکی و مکانیکی مورد نیاز از الاستومر پلی یورتان بسیار حیاتی است.
سرد شدن و آماده سازی
پس از اتمام پخت نهایی، قطعات باید به مدت ۱۰ تا ۱۲ ساعت در دمای محیط قرار گیرند تا به آرامی خنک شوند. پس از این مرحله، قطعات آماده استفاده و به کارگیری در صنایع مختلف هستند.
سوالات متداول
الاستومر پلی یورتان نوعی پلیمر مصنوعی است که از واکنش بین ایزوسیانات ها و پلی ال ها حاصل می شود. این مواد به دلیل ساختار شیمیایی خاص خود، طیف وسیعی از خواص فیزیکی و شیمیایی را ارائه می دهند.
الاستومر PU را می توان براساس ساختار شیمیایی، فرآیند تولید و ویژگی های نهایی به دسته های مختلفی مانند الاستومر های ترموپلاستیک، پلی یورتان های قابل ریخته گری، پلی یورتان های غلطکی تقسیم کرد.
الاستومر پلی یورتان در صنایع مختلفی از جمله خودروسازی، پزشکی، کارتن سازی، پوشش ها، چسب ها و درزگیر ها، فلزات و … کاربرد دارد.
