Plastik Poliuretan:dari Perekat hingga Celana Yoga
Poliuretan sering kali tidak terlihat seperti plastik. Apa itu &bagaimana cara memproduksinya?
Poliuretan adalah polimer yang disatukan oleh tautan uretana. Tautan ini dibentuk dengan mereaksikan di- atau poli-isosianat dengan poliol. Polyurethane unik karena tidak diproduksi seperti banyak plastik lainnya. Kebanyakan polimer, seperti polietilen, diproduksi dalam bentuk bubuk dan kemudian dicetak menjadi bentuk yang diinginkan. Sebaliknya, poliuretan biasanya dibentuk langsung menjadi produk akhir.
Untuk apa plastik poliuretan?
Polyurethane adalah komponen dasar untuk berbagai aplikasi komersial dan bahan bangunan. Itu juga dapat ditemukan di pakaian, barang olahraga, dan perangkat manajemen lalu lintas.
Plastik poliuretan sering digunakan sebagai komponen dasar papan selancar dan peralatan kelautan.
Bagian plastik
Plastik poliuretan bisa kaku atau fleksibel. Poliuretan kaku digunakan di bagian struktural untuk aplikasi industri dan komersial. Ini juga digunakan untuk komponen papan selancar dan perahu, serta bezel instrumen elektronik. Poliuretan fleksibel adalah bahan umum untuk membuat pegangan pada peralatan olahraga, seperti tongkat golf dan raket tenis.
Tongkang yang fleksibel tahan lama dan hemat biaya—dirancang untuk manajemen lalu lintas non-abrasif dan berdampak rendah.
Bollard fleksibel
Tiang pancang fleksibel poliuretan menawarkan solusi manajemen lalu lintas di tempat parkir dan jalan-jalan kota. Bollard berdampak rendah tahan lama dan hemat biaya, digunakan sebagai penggambar jalur sepeda atau untuk menandai akhir dari kios parkir. Untuk area dengan kebutuhan lalu lintas yang berubah, tiang pancang fleksibel yang dapat dilepas memungkinkan konfigurasi yang bervariasi.
Spandex, terdiri dari setidaknya 85% poliuretan, digunakan secara mencolok dalam pakaian aktif.
Kain
Poliuretan dapat diubah menjadi serat menggunakan teknik pemintalan kering. Serat ini banyak digunakan dalam kain untuk pakaian dari pakaian olahraga hingga kaus kaki. Secara kimiawi, kain yang dikenal sebagai Spandex, Lycra, atau elastane, terdiri dari setidaknya 85% poliuretan.
Karakteristik bantalan beban poliuretan yang tinggi membuat roda elastomer tahan lama.
Roda
Poliuretan memiliki daya dukung beban yang tinggi dan merupakan bahan dasar untuk roda dan ban elastomer. Ini dapat ditemukan di kereta belanja, lift, roller coaster, dan sepatu roda.
Lantai berlapis poliuretan terlindungi dari abrasi dan benturan.
Lantai dan infrastruktur
Pelapis poliuretan ideal untuk permukaan yang membutuhkan ketahanan abrasi dan korosi, seperti lantai kayu keras dan infrastruktur luar ruangan. Melalui perawatan rutin, permukaan ini dapat dilindungi dari keausan sehari-hari.
Busa poliuretan semi-fleksibel memiliki sifat yang lebih kencang, ideal untuk dasbor mobil dan pelapis pintu.
Busa dan bantal
Busa fleksibel lembut dengan karakteristik penyerapan tinggi. Busa poliuretan semi-fleksibel lebih kencang dan digunakan untuk dasbor mobil dan pelapis pintu. Produk busa dengan ketahanan tinggi cocok untuk dudukan busa, segel, dan panel insulasi.
Semprotan busa poliuretan mengisi celah di sekitar jendela untuk insulasi yang lebih baik.
Perekat dan sealant
Polyurethane digunakan dalam perekat berkinerja tinggi dan sealant permukaan. Sealant ini mengisi celah sambil memungkinkan ekspansi dan kontraksi pada bahan bangunan. Sifat elastomer sealant memungkinkan gerakan 25-50%. Semprotan busa juga dikembangkan dari poliuretan dan mengisi celah untuk insulasi bangunan yang lebih baik.
Properti poliuretan
Kepadatan polimer poliuretan dapat dikontrol, menghasilkan berbagai sifat. Manfaat poliuretan termasuk elastisitas dan kemampuan cetakan yang tinggi, menjadikannya bahan dasar yang ideal untuk banyak produk plastik, seperti yang terlihat di atas.
SIFAT POLIURETAN
KELEBIHAN
KELEBIHAN
Ketahanan abrasi dan pelarut yang tinggi
Kemampuan termal rendah
Daya dukung dan elastisitas beban tinggi
Sifat beracun (Isosianat)
Insulasi tinggi
Toleransi rendah terhadap sinar matahari
Kualitas cetakan bagus
Mudah terbakar
Struktur dan produksi poliuretan
Poliuretan diproduksi oleh reaksi eksotermik antara dua molekul, isosianat dan poliol, yang menciptakan hubungan uretana. Penting untuk terlebih dahulu memahami isosianat dan poliol karena poliuretan adalah hasil dari kedua senyawa ini.
1) Isosianat
Isosianat memiliki rumus R–N=C=O. Ini adalah senyawa organik yang reaktif, dan sering mengandung bahan polimer. Ketika isosianat memiliki dua gugus isosianat, itu disebut sebagai di-isosianat (TDI). TDI digunakan untuk bereaksi dengan poliol dalam produksi poliuretan.
2) Poliol
Poliol dapat berupa polieter atau poliol poliester. Polieter poliol dibuat ketika epoksida bereaksi dengan senyawa yang mengandung hidrogen aktif. Polikondensasi terjadi antara asam karboksilat multifungsi dan senyawa polihidroksi. Poliol dengan berat molekul yang lebih tinggi menghasilkan poliuretan yang fleksibel. Poliol dengan berat molekul lebih rendah menghasilkan poliuretan kaku.
3) Poliuretan
Jenis isosianat dan poliol yang digunakan dalam produksi poliuretan mempengaruhi sifat-sifatnya. Poliol bertanggung jawab untuk mengontrol fleksibilitas dan elastisitas polimer. Rantai yang lebih panjang dan ikatan silang yang rendah menghasilkan polimer yang melar, sedangkan rantai yang lebih pendek menghasilkan polimer yang lebih keras. Ada banyak pilihan yang tersedia untuk isosianat dan poliol, dan berbagai kondisi pemrosesan digunakan untuk produksi.
Aditif juga terlibat dalam proses pembuatan poliuretan. Bahan kimia ini mengontrol reaksi dan sifat pembentuk poliuretan.
ADDITIF YANG DIGUNAKAN DALAM PRODUKSI POLIURETAN
Katalis
Mempercepat reaksi kimia
Agen penautan silang
Penguatan mekanis
Tahan api
Mengurangi sifat mudah terbakar
Plastisizer
Mengurangi kekerasan
Pengisi
Meningkatkan sifat material dan mengurangi biaya
Blowing agent surfaktan
Mengontrol struktur sel busa poliuretan
Penekan asap
Mengurangi tingkat asap saat dibakar
Pigmen
Menambahkan warna untuk estetika
Klasifikasi poliuretan
Poliuretan dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok berdasarkan reaksinya terhadap panas:
Termoplastik
Poliuretan termoplastik serbaguna karena dapat dipanaskan kembali dan dicetak ulang berkali-kali. Ketika dipanaskan, berubah menjadi cair dan dapat dibentuk menjadi bentuk yang diinginkan tanpa mengubah sifat plastik. Poliuretan termoplastik paling cocok untuk produk akhir yang memerlukan toleransi panas lebih dari 250 °F.
Termos
Poliuretan termoset tidak dapat dibentuk lebih dari satu kali. Ketika poliuretan termoset mengeras, ia mengalami reaksi kimia, membuat perubahan itu permanen. Poliuretan termoset adalah pilihan yang lebih tahan lama untuk produk yang menahan beban dan tahan abrasi.
Jenis poliuretan
Poliuretan dapat dikategorikan menjadi empat jenis utama:elastomer, pelapis, busa fleksibel, dan busa ikatan silang. Untuk masing-masing jenis, kelas poliuretan yang paling cocok harus dipilih—baik termoplastik atau termoset. Tergantung pada desain dan aplikasi spesifik, persyaratan yang berbeda untuk panas, berat, dan abrasi harus dipertimbangkan.
Elastomer
Elastomer poliuretan memiliki elastisitas yang sangat tinggi. Perangkat keselamatan lalu lintas, seperti bollard fleksibel, mendapat manfaat dari sifat elastis ini. Didesain untuk ditekuk di bawah kendaraan, bollard yang fleksibel dapat dengan cepat kembali ke bentuk aslinya setelah diratakan.
Pelapis
Lapisan poliuretan memberikan ketahanan dari pelarut keras seperti pembersih industri. Mereka juga menawarkan beberapa perlindungan terhadap dampak. Pelapis poliuretan ideal untuk permukaan yang membutuhkan ketahanan abrasi. Solusi berbasis air juga tersedia.
Busa fleksibel
Busa fleksibel memiliki kekuatan benturan dan bantalan yang tinggi. Busa poliuretan semi-fleksibel juga tersedia sebagai alternatif yang lebih kencang.
Busa yang saling terkait
Busa cross-linked menawarkan struktur yang lebih kaku dan lebih tebal dibandingkan dengan busa fleksibel.
Perawatan plastik poliuretan
Polyurethane mudah dirawat dan perawatannya rendah. Ini tahan terhadap pelarut, minyak, dan korosi—dan sangat tahan lama terhadap pelapukan dan abrasi. Perawatan rutin semudah menyeka permukaan dengan kain lembab. Untuk kasus dengan lebih banyak kerusakan permukaan, deterjen dan bahan pembersih dapat digunakan. Namun, sebaiknya simpan pembersih yang keras untuk penggunaan sesekali karena dapat memengaruhi tingkat kilap beberapa lapisan poliuretan.
Daur ulang plastik poliuretan
Poliuretan dapat didaur ulang dengan dua cara:daur ulang mekanis atau kimia. Daur ulang mekanis menggunakan kembali material dalam bentuk polimernya, sedangkan daur ulang kimiawi mengembalikan material ke komponen kimianya.
1) Daur ulang mekanis
Rebonding
Limbah poliuretan dipotong kecil-kecil, disemprot dengan prapolimer, dan diikat ke tingkat busa yang diinginkan. Metode populer untuk alas karpet daur ulang.
Penggilingan Ulang
Trim industri poliuretan digiling menjadi bubuk halus. Bubuk tersebut kemudian dapat dikombinasikan dengan bahan perawan untuk menghasilkan busa poliuretan baru.
Penekanan perekat
Bagian poliuretan digranulasi dan dicampur, kemudian diletakkan di bawah panas dan tekanan untuk membentuk papan atau cetakan. Papan partikel yang dihasilkan dapat digunakan dalam produk kedap suara dan aplikasi furnitur.
2) Daur ulang bahan kimia
Glikolisis
Poliuretan industri dan pasca-konsumen dicampur dengan diol pada suhu tinggi. Poliol baru dibuat melalui reaksi kimia, yang kemudian dapat digunakan untuk membuat poliuretan daur ulang.
Hidrolisis
Reaksi antara poliuretan bekas dan air menghasilkan poliol yang dapat digunakan sebagai bahan bakar. Bahan kimia antara dapat digunakan sebagai bahan baku untuk membuat poliuretan daur ulang.
Pirolisis
Gas dan minyak dibuat dengan memecah poliuretan di lingkungan yang bebas oksigen.
Hidrogenasi
Gas dan minyak dibuat dari poliuretan bekas melalui penerapan panas, tekanan, dan oksigen.
Masa depan poliuretan
Polyurethane adalah sumber daya yang mengesankan dengan kombinasi karakteristik yang bisa diterapkan. Produk poliuretan juga memiliki variasi—mulai dari plastik, busa, pelapis, hingga sealant—yang bermanfaat bagi banyak industri.
Produk poliuretan memiliki rentang hidup siklus karena mereka terus mempertahankan nilai bahkan setelah mencapai akhir siklus hidup produk mereka. Pada tahun 2010, produsen mobil Amerika, Chrysler, mengumumkan bahwa mereka akan menggunakan 180.000 pon busa poliuretan daur ulang untuk kursi dan sandaran kepala mereka. Saat dunia menjadi hijau, industri poliuretan mengikuti praktik berkelanjutan.
