ポリウレタン

ポリウレタンとは?

ポリウレタンは、イソシアネートとポリオールの化学反応によって形成される、カルバメート(ウレタン基)を介して結合した有機ユニットを特徴とする、合成ポリマーの多目的クラスである。このポリマーファミリーはさまざまな物理的形態で製造できるため、建築用断熱材から自動車パネルの保護仕上げコーティングまで、幅広い用途に最適です。ポリウレタン材料の接合に関心のある製造業者にとって、ポリウレタン溶着などの特殊技術は、生産工程における強力で耐久性のある接合を保証する効果的なソリューションを提供します。

ポリウレタン素材の一般的な物理的形態には、以下のようなものがある:
  • 軟質フォーム- シートクッション、マットレス、椅子張り生地
  • 硬質ポリウレタンフォーム - 断熱パネル、構造部品
  • エラストマー - 靴底、ブッシュ、ホイール
  • コーティング- 木材、金属、コンクリートの保護仕上げシステム
  • 接着剤およびシーリング剤- 接着およびシーリング用途
  • フィルムと繊維- 織物、防水膜

ポリウレタンは何でできているのか?

化学組成と製造

ポリウレタンは、イソシアネート(最も一般的に使用されるイソシアネートにはMDIとTDIが含まれる)とポリオール(複数のヒドロキシル基を含む分子)という2つの主原料の反応によって作られる、ウレタン結合を介して結合した繰り返し単位から構成される。化学組成は、異なる芳香族イソシアネート、ポリエステル・ポリオール、ポリエーテル・ポリオールを選択することにより、顕著なカスタマイズが可能である。

生産工程は3つの重要なステップを踏む:
  1. 調製と混合: ポリオール、芳香族イソシアネート化合物、触媒、発泡剤、鎖延長剤などの原材料を計量し、特定の配合要件に従って配合する。
  2. 重合反応:混合物は発熱反応を起こし、イソシアネート基と一級水酸基の間にウレタン結合を急速に形成し、直鎖状または架橋状のポリマー鎖を作る。
  3. 成形と硬化:反応した材料は、反応射出成形のような工程を経て、鋳造、発泡、または成形され、熱硬化性タイプは不可逆的架橋によって寸法安定性を得る。

熱可塑性ポリウレタンと熱硬化性ポリウレタンの比較

特徴

熱可塑性ポリウレタン(TPU)

熱硬化性ポリウレタン

構造

ソフトセグメントとハードセグメントからなる直鎖状;溶融加工可能

高架橋ネットワーク;セル状プラスチック構造

加工

再溶解、再成形、機械的リサイクルが可能。

一度硬化すると再溶解できないため、専用の廃棄処理が必要。

プロパティ

優れた機械的特性、柔軟性、耐摩耗性

高強度、熱安定性、優れた耐食性

アプリケーション

熱可塑性エラストマー、フィルム、ホース

硬質フォーム、断熱材、構造用ボディパネル

ポリウレタンの主な特性

ポリウレタン材料は、その適応性の高い機械的特性と、産業全般にわたる幅広い性能特性で評価されています。ポリウレタンの特性は、高分子量ポリオール、官能基、発泡剤システムの選択など、化学組成を調整することによって精密に調整することができます。

主な物件は以下の通り:

  • 高い引張強度と耐久性 - 機械的応力や変形に対する卓越した耐性
  • 卓越した耐摩耗性 - 過酷な交通や摩耗用途で優れた性能を発揮
  • 耐薬品性- 溶剤、植物油、脂肪酸、水溶液からの保護
  • 弾性と柔軟性- 硬質セルラー・プラスティックから軟質発泡材料まで幅広く対応
  • 優れた断熱性 - 硬質ポリウレタンフォームが優れた熱伝導率を実現
  • 紫外線安定性- 外装用途に安定剤を適切に配合した場合
  • 温度耐性- 広い温度範囲で物理的特性を維持
  • 生体適合性 - 創傷被覆材や人工装具を含む医療用途
  • 電気的特性- 電子用途の絶縁能力

 

一般的な使用法と用途

工業用および商業用アプリケーション

ポリウレタンの用途は、その卓越した汎用性と性能特性により、事実上あらゆる産業に及んでいます:

  • インフレータブル緊急用シェルター、エアバッグ、フレキシブルタンクなどの産業用インフレータブルに、卓越した空気保持力と柔軟性を提供します。
  • オイルブーム高度なポリウレタン・コーティングを施したテキスタイルは、オイルブームにおいて優れた耐薬品性と耐摩耗性を発揮し、厳しい海洋環境における長期的な封じ込めと迅速な展開を保証します。
  • ブラダー精密溶接されたポリウレタン膜は、工業用および農業用ブラダーに広く使用されており、信頼性の高い漏れ防止、堅牢性、厳しい貯蔵要件への適応性が評価されています。
  • 池のライナー高性能ポリウレタン・ジオメンブレンは、池、貯水池、廃棄物ラグーンに卓越した耐穿孔性、紫外線安定性、長持ちする耐久性を提供し、水の封じ込めと環境資産を保護します。

ポリウレタンが選ばれる理由

ポリウレタンは、その性能上の利点と加工上の柔軟性のユニークな組み合わせにより、代替材料よりも選択されます。

主な選考理由は以下の通り:

  • 卓越した耐久性と長寿命 - 用途に応じて5年から25年以上の耐用年数
  • カスタマイズ可能な特性- 配合の変更により機械的特性を容易に調整可能
  • 優れたバリア性能- 断熱性能と防湿性能
  • 耐環境性- 紫外線、化学薬品、機械的摩耗に耐える
  • 多様な塗布方法 - スプレー、成形、鋳造、コーティング工程に対応

Miller Weldmasterポリウレタン用途の詳細

Miller Weldmaster、ポリウレタンの驚くべき多用途性と、自動車の革新から生体適合材料を必要とする医療用途に至るまで、多くの産業にわたるその重要な役割を理解しています。当社の専門知識は、製造業者がポリウレタンのユニークな能力を活用し、複数の材料を単一のカスタマイズ可能なソリューションで置き換えることを支援します。断熱用の硬質発泡体、機械部品用の鋳造エラストマー、または要求の厳しい環境用の保護コーティングが必要であろうと、当社は実績のある装置とソリューションを提供し、お客様のポリウレタン・アプリケーションをサポートします。Miller Weldmaster どのようにお客様のポリウレタンプロセスの最適化に貢献できるか、ご興味がおありですか?お問い合わせページからいつでもご連絡ください。

ポリウレタンについてよくある質問

ポリウレタンは何に使われるのか?

ポリウレタンは、インフレータブルボート、オイルブーム、軍用ボート、医療機器などに使用されている。

ポリウレタンはプラスチックですか、それともゴムですか?

ポリウレタンは 合成ポリマーであり、その配合によってプラスチックとゴムの両方の性質を示すことができる。硬質ポリウレタンはプラスチックのように高い強度と寸法安定性を示し、軟質ポリウレタン・フォームや熱可塑性エラストマーはゴムのような弾性と柔軟性を示す。

ポリウレタンは防水性がありますか?

ポリウレタンは 本質的に防水性があり、優れた水分バリア性を発揮します。そのため、保護塗料、海洋用途、防水繊維加工、防湿が重要な建築用シーラントなどに最適です。

ポリウレタンの特性は?

ポリウレタンは 、高い柔軟性と弾力性、優れた耐摩耗性、優れた断熱性、多くの溶剤や有機化合物に対する耐薬品性、軽量でありながら耐久性のある構造、適切な配合による医療用途向けの生体適合性を示す。

ポリウレタンはリサイクルできますか?

熱可塑性ポリウレタン(TPU)は、標準的なポリマー加工法によって機械的にリサイクルすることができる。しかし、架橋構造を持つ熱硬化性ポリウレタンはリサイクルが難しく、一般的に特殊な化学リサイクルプロセスや廃棄方法が必要となります。

油性ポリウレタンと水性ポリウレタンの違いは何ですか?

油性ポリウレタンは耐久性に優れ、琥珀色の仕上がりになりますが、乾燥に時間がかかり、臭いも強くなります。水性ポリウレタン・コーティングは乾燥が早く、透明な仕上がりを維持し、臭いは少ないが、耐摩耗性は油性システムより若干劣る場合がある。

ポリウレタンは安全ですか?

ポリウレタン製品は適切に硬化すれば、消費者や工業用として安全に使用できると考えられています。しかし、潜在的に危険なイソシアネート成分のため、塗布時には適切な換気を含む安全上の注意が不可欠です。非イソシアネート・ポリウレタンは、こうした安全上の懸念に対処するために開発されています。

ポリウレタンは環境に優しいのですか?

最新のポリウレタンは、特に交換頻度を減らす長寿命の用途に使用する場合、多くの代替品よりも環境に優しいことがあります。植物油、藻類油、その他の再生可能な資源に由来するバイオベースのポリオールは、石油ベースの原料に代わる持続可能な代替品としてますます利用可能になっています。

ポリウレタンの寿命は?

ポリウレタン製品の寿命は、配合、環境暴露、用途の種類によって異なりますが、通常5年から25年以上です。代替材料と比較して長寿命であるため、耐用年数にわたって費用対効果が高く、世界的な消費量は増加の一途をたどっている。

ポリウレタンにはどのような種類がありますか?

主な種類には、架橋に基づく熱可塑性対熱硬化性、硬度や細胞構造に基づく硬質対軟質、特定の用途に最適化された様々な配合などがある。一般的な触媒であるエチレングリコール、プロピレンオキシド、ジエチレングリコールは、さまざまなポリマー構造を製造するために使用される。さらに、塩化ビニルと一酸化炭素が特殊な配合に組み込まれることもあり、ダウケミカルやその他のメーカーは、新たな用途に向けた新しいポリウレタン化学物質の開発を続けている。

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